石灰性土壤添加不同量碳酸钙对秸秆有机碳矿化的影响

广西石灰性土壤面积较广,其较高碳酸盐含量能够影响土壤中物质循环。为了明确石灰性土壤中碳酸盐含量对土壤秸秆有机碳矿化过程的影响,加深对石灰性土壤有机碳的周转与固存机制的认识,开展了土壤外源秸秆添加培养试验,分别设置无添加对照(CK)、添加5%秸秆(C0)、5%秸秆+5%碳酸钙(C1)、5%秸秆+15%碳酸钙(C2)和5%秸秆+25%碳酸钙(C3)处理,以研究石灰性土壤中外源秸秆有机碳的转化与土壤碳酸钙含量的关系。结果表明,与对照相比,添加秸秆后土壤CO₂释放速率、累积释放量、活性有机碳含量均得到大幅提升。培养期间,各处理土壤CO₂释放速率均表现为前期(第2—5天)快速下降、中期(第5—39天)缓慢下降、后期(第39—60天)趋于稳定。不同碳酸钙处理使土壤CO₂累积释放量提升了5.10%—15.69%,但C3处理的土壤CO₂释放速率、累积释放量均低于C1和C2处理,并对土壤有机碳矿化表现出强烈负激发效应,最高为183.33%。随着土壤碳酸钙含量的增加,土壤微生物生物量碳(MBC)含量逐渐降低。土壤碳酸钙...     

磁铁矿对稻田土壤碳矿化的影响

厌氧条件下土壤铁还原与碳循环紧密相关,然而针对稻田土壤中异化铁还原与碳矿化关系的认识尚有不足。采用黄河中下游地区河南孟津稻田土壤为研究对象,分别将50.0、100、200、400 mg磁铁矿(Fe₃O₄)粉末添加至3.00 g稻田土壤,设置恒温厌氧泥浆培养实验,期间动态监测土壤0.5 mol·L^-1 HCl可提取态Fe(Ⅱ)、水溶性有机碳(WSOC)、水溶性无机碳(WSIC)、铁氧化物形态、CO₂和CH₄排放的变化。结果表明,外源添加Fe₃O₄可显著提高土壤铁还原潜势,增幅为0.883-4.53 mg·kg^-1,但对最大铁还原速率和铁还原速率常数无显著影响;添加Fe₃O₄显著提高了WSIC含量,增加值达88.4 mg·kg^-1,降低了WSOC含量,降低值为62.7 mg·kg^-1,减弱微生物对土壤有机碳分解作用及CO_...     

富营养化湖泊蓝藻打捞减污降碳效果模拟研究

环境污染物与温室气体排放具有高度同根同源特征,在环境治理过程中减污和降碳方面具有协同推进的潜力。针对富营养化湖泊藻源性生物质分解带来的氮磷二次释放和温室气体排放问题,利用水-沉积物柱实验体系,通过人为移除藻源性生物质的方式模拟了不同蓝藻打捞强度,分析了不同藻源性生物质移除强度对水体氮磷水平与温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放通量的影响,评估了蓝藻打捞削减污染水平和控制碳排放效果。结果表明,当藻源性生物质移除33%(低强度)、66%(中强度)、99%(高强度)时,总氮分别下降26.1%、35.4%、53.8%,总磷分别下降50.9%、72.9%、78.2%,CO₂释放通量分别下降26.7%、39.4%、54.5%。CH₄释放通量分别下降58.1%、89.0%、91.5%,N₂O释放通量分别下降71.3%、90.4%、87.5%。此外,藻源性生物质的移除避免了水体溶解氧耗竭,改变了氧化还原条件,调控了碳氮分解过程,降低了高CO₂当量(...     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

基于OCO-2遥感数据的新疆维吾尔自治区大气XCO2空间化研究

二氧化碳(CO₂)是导致全球变暖最主要的温室气体,掌握准确的CO₂空间分布信息可以有效评估碳减排成效,对于推进碳达峰、碳中和工作具有重要意义。相比站点观测,碳卫星能够获取大尺度的CO₂分布信息,但是由于其幅宽较窄以及云覆盖的影响,大气CO₂卫星遥感数据存在大量缺值区域,不能获得空间连续的大气CO₂分布。以新疆维吾尔自治区为研究区,基于2019年OCO-2卫星大气二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO₂)数据,结合气温、地形、植被、大气NO₂浓度等相关变量,综合对比了多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、支持向量机(SVR)、随机森林(RF)、极端梯度提升树(XGBoost)和极端随机树(ERT)等方法在生成大气XCO₂空间连续数据中的表现。交叉验证结果表明,RF、XGBoost和ERT这3种集成学习模型精度明显优于SVR、GWR和MLR模型,其中ERT模型精度最高,决定系数R²为0.7...     

森林火灾对烟台蓁山次生林土壤性质的影响

林火是北方森林生态系统最主要的自然干扰因子之一,可在短时间内使森林土壤的各种性质发生剧烈变化,并影响后续恢复进程。烟台蓁山属山东半岛北部黄海沿岸丘陵,该区域春季干燥、风大、人为活动多,致使火灾频发,造成较大生态和经济损失。以暖温带蓁山次生林为研究对象,选择不同类型火烧迹地及其对照(阴坡火烧区、阴坡非火烧区、阳坡火烧区和阳坡非火烧区),采集土壤样品,研究火灾2 a后土壤性质的变化,了解火灾对土壤理化性质、土壤微生物数量、酶活性变化及土壤氮素循环等的影响,以期为该区域森林火灾后生态系统的恢复和管理等提供理论依据。研究结果表明:(1)林火改变了土壤理化性质,火烧后土壤含水量下降,p H值无明显改变,土壤全碳含量呈降低趋势,全氮含量显著下降;(2)火烧后微生物量C含量显著增加,微生物量N变化不明显,细菌数量下降,特别是细菌含量丰富的阴坡,其细菌数量下降明显,而真菌和放线菌数量下降不显著;(3)火烧降低了土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性,对脲酶活性的影响不明显;(4)阴坡火烧区土壤氮素的矿化和硝化速率较对照显著降低,阳坡火烧区土壤氮素的矿化和硝化速率较对照有所降低,但不存在显著差异。火灾改变了土壤各种性质,短期内引起地力衰退,影响林地微环境,对生态系统恢复产生重要影响。     

大九湖泥炭湿地甲烷通量变异特征及影响因素

研究选取神农架大九湖泥炭湿地作为研究对象,基于2016-2019年涡度相关设备观测数据,分析大九湖泥炭湿地CH₄通量变异特征及其影响因素。结果表明,大九湖泥炭湿地是“CH₄源”,CH₄年排放量呈逐年上升趋势。大九湖泥炭湿地CH₄排放呈现以下规律：年尺度来看,CH₄排放量呈先上升后下降的趋势,高排放量集中在夏季;日尺度来看,CH₄高排放量集中在白天,CH₄昼通量高于夜通量。2016-2019,年昼通量百分比分别达到57.76%、59.09%、61.34%、50.84%,为大九湖泥炭湿地CH₄通量主要组成部分。昼通量占比最大值分别为74.59%、81.85%、67.22%及70.12%,主要发生在春季;夜通量占比最大值分别为48.82%、50.54%、44.59%及54.31%,主要出现在夏季,该现象可能与春季昼夜温差较大而夏季昼夜温差较小有关。CH₄通量与气象因子相关性分析结果表明,整体上来看...     

冬季调水期南四湖水体温室气体溶存浓度及其影响因素

为了解冬季调水期南四湖表层水中温室气体的溶存浓度及其排放通量,采集南四湖各湖区和主要入湖河流的河口区表层水及气体样品,分析了水体的理化指标以及CO₂、CH₄和N₂O的溶存浓度,采用薄边界层扩散模型法估算了水—气界面排放通量,并探讨了影响调水期南四湖温室气体溶存浓度的主要因子.结果表明,调水期南四湖表层水中N₂O、CH₄和CO₂浓度分别为(23.0±6.13) nmol·L^-1、(0.15±0.10)μmol·L^-1和(52.4±11.4)μmol·L^-1,均处于高度过饱和状态,排放通量分别为(0.22±0.18)μmol·m^-2·h^-1、(3.95±2.73)μmol·m^-2·h^-1和(658±336)μmol·m^-2·h^-1;浓度和排放通量多与冬季其他湖泊相当...     

环境CO2浓度升高对海洋有毒微藻生长及产毒的影响研究进展

近年来,由人类活动引起的近海环境污染不断加剧,这使得有害藻华(harmful algal blooms, HABs)暴发的范围及危害不断扩大,其中有毒微藻藻华也因其毒性效应而逐渐受到关注。18世纪后期以来,全球气候变化加剧了有毒藻华的发生和发展,其中有毒藻华暴发的潜力和危害性也可能增加,环境二氧化碳(CO₂)就是其中一个影响因素。到2019年为止,环境CO₂浓度已达到工业化(1750年)前的148%,对有毒藻华的发生、发展产生了重要影响。CO₂浓度的升高能够缓解微藻的碳限制,促进产毒藻类的固碳和生长;同时,CO₂溶于海水使得海水pH降低,也有可能对某些有毒藻华微藻的生长产生影响。CO₂浓度升高还会影响有毒微藻藻毒素的合成,提高产毒效率或促使毒素由低毒性组分转化为高毒性。本文综述了环境CO₂浓度升高对有毒藻华微藻生长和产毒等的研究进展,探讨了CO₂升高背景下有毒藻华暴发的潜力及危害性,以期为深入研究全球变化对有毒藻华的影响提供参考,并为...     

镉污染下大气CO2升高和氮添加对森林土壤有机碳的影响

以森林土为生长基质和开顶生长箱(open-top chambers,OTCs)的近自然法，选择亚热带造林树种大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、樟树(Cinnamomum camphora)、枫香(Liquidambar formosana)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)的一年生树苗构建实验林，探讨土壤有机碳对重金属镉(Cd)污染下大气二氧化碳(CO₂)浓度升高和氮(N)添加的响应.实验处理如下：对照(CK)、加Cd(Cd)、加Cd加CO₂(Cd+CO₂)、加Cd加N(Cd+N)、加Cd加CO₂加N(Cd+CO₂+N)；加Cd为10 kg hm^-2 a^-1，加CO₂浓度为700μmol/mol，加N为100 kg hm^-2 a^-1；每个处理3个重复.试验始于2017年4月，2020...     

土壤微塑料对微生物及温室气体排放影响研究进展

由于塑料制品被大量使用,微塑料已广泛存在于土壤环境中,因其具有尺寸小、难降解、可随食物链转移等特性,已成为近年来国内外研究的热点。基于已有研究,讨论了微塑料通过改变土壤理化性质、微生物酶活性和基因功能等方式影响微生物多样性和群落组成以及微塑料降解和代谢活性,并针对土壤微塑料影响CO₂、N₂O和CH₄这3种典型温室气体排放的效应进行详细论述。在综合现有研究进展后针对土壤温室气体排放机制、不同微塑料种类造成的影响、进一步加强实际土壤条件下微塑料认知等方面进行讨论。     

湿地碳循环研究综述

湿地由于其巨大的碳库储存能力而成为碳循环研究的热点之一.从湿地CO_2/CH_4释放时空格局,CO_2/CH_4释放影响因子,碳"源""汇"评估及人类活动影响四个方而综述了国内外湿地碳循环方面的研究工作.认为当前对湿地碳排放过程各种潜在的影响因素比较清楚,但碳排放过程各种影响因子之间存在的交互作用有待于进一步深入研究.在进行不同湿地类型碳循环研究的同时,应加强包括微生物、植物根系等地下碳动态研究,加强碳、氮耦合研究.在评估人类活动对湿地碳循环的影响过程中,要综合考虑植被碳库、土壤碳库及土壤碳排的变化.另外,无论从认识不同湿地类型碳过程特征及机理的角度,还是从减少全球或区域碳收支估测不确定性的角度来看,加强数据缺乏地区的湿地类型的碳平衡及相关碳过程的研究都具有重要意义.     

林火干扰对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响

为了解林火对滨海沙地人工林土壤碳氮库的影响,选择滨海沙地上受轻度林火干扰的尾巨桉和木麻黄人工林为研究对象,对比其土壤碳氮储量、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和矿质氮含量与对照林分之间的差异.结果显示:轻度林火干扰对滨海沙地木麻黄人工林土壤碳氮库产生显著影响,对尾巨桉影响不显著.林火干扰3年后,尾巨桉人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、MBC与对照林分相比分别升高13.5%、27.7%、2.9%、13.7%,DON、MBN、矿质氮含量分别下降51.3%、14.7%、58.0%,而木麻黄人工林土壤碳储量、氮储量、DOC、DON、MBC、MBN、矿质氮含量分别下降27.9%、24.6%、38.6%、41.1%、24.5%、25.4%、31.7%.两种人工林的土壤p H值与硝态氮、DON、MBN极显著相关.本研究表明,轻度林火通过干扰土壤碳氮储量和易变性碳氮,进而对土壤碳氮库产生影响,且这种影响因树种而异.     

不同添加剂对鸡粪堆肥中氨气和温室气体排放的影响

堆肥是将畜禽粪污进行资源化的有效手段之一,但是氮素的流失会造成堆肥产品质量的降低,堆肥过程排放的氨气(NH₃)和温室气体(N₂O、CH₄、CO₂)会加剧空气污染和温室效应。减少堆肥过程中这些气体的排放,不仅可以提高堆肥产物的氮素含量,还可以减缓空气污染和温室效应。前期研究表明,加入添加剂(沸石、过磷酸钙和硫酸亚铁的混合物)或添加剂与菌株联用可以显著减少NH₃和N₂O的排放、实现堆肥产物保氮。为了进一步明确这3种添加剂对于堆肥中NH₃和温室气体的排放影响,选用鸡粪作为原料,将沸石、过磷酸钙、硫酸亚铁进行配伍组合,共设置8个试验处理进行室内模拟堆肥。结果表明,添加过磷酸钙和硫酸亚铁的处理(GL)对于NH₃的减排效果最好,为39.00%;添加沸石和过磷酸钙的处理(FG)对N₂O的减排效果最好,为7.19%;通过数据比较发现,堆肥氮损失中主要是由于NH₃的排放。CO_2...     

CO2浓度升高下水稻株高、茎蘖与SPAD动态响应及其模拟

水稻是中国主要粮食作物,CO₂浓度升高直接影响水稻的生产。但在CO₂浓度升高条件下,水稻生长发育的动态特征及其模型模拟研究尚不足。为探究水稻株高、分蘖与SPAD(表征叶绿素相对含量)动态对CO₂浓度升高的响应特征,在2017年与2018年,以常规粳稻“南粳9108”为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置背景大气CO₂浓度与CO₂浓度升高(+200μmol·mol^-1)两个处理,并采用Logistic方程、Logistic修正方程和多项式回归方程分别对三者的动态曲线进行定量描述。结果表明：CO₂浓度升高对抽穗前的株高无影响,但当抽穗1周后的有效积温(GDD)大于720℃·d时,显著增加了最终株高,其增幅为7.1%(P<0.05)。因此,水稻生长的环境温度调控株高对CO₂浓度升高的响应。株高可用大于10℃的GDD和CO₂响应比建立的Logistic方程进行有效模拟(r²     

计划烧除攀枝花苏铁林区地面覆盖物对苏铁生长和土壤理化性质的影响

选择攀枝花苏铁林下计划烧除试验后苏铁及其根系周围土壤(0~15 cm)为对象,研究火烧对攀枝花苏铁植株生长、叶片生理和苏铁根系周围土壤理化性质的影响,以期为区域攀枝花苏铁种群恢复和生态环境保护提供理论依据.结果表明:计划烧除区域苏铁成年树的株数及株高没有显著变化,新生叶片数目和幼苗株数相对未烧除区域显著增加,增幅分别达201.66%和317.7%;烧除区域苏铁植株新生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b,可溶性糖、蛋白质含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量,C/N、N/P比与对照区域新生叶片相比无显著性差异,只有类胡萝卜素含量显著降低.计划烧除改变了苏铁根围土壤(0~15 cm)的理化性质,表现在烧除后的土壤含水量、pH值及总N、P、K含量显著降低;但是,火烧显著提高了土壤有机碳(TOC)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量,微生物量C、N含量也略有升高;这说明火烧有利于增加苏铁林下土壤养分(N)的有效性,为烧除后苏铁快速恢复生长提供有利条件.     

不同时间序列林火干扰对兴安落叶松林区土壤性质及温室气体通量的影响

林火是森林生态系统的重要干扰因素之一。在内蒙古大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)林区,分别选取2014年、2006年、1995年、1986年的火烧区,以临近未过火区作为对照,研究在火烧发生0、8、19、28年后,4个不同时间序列下林火干扰对土壤温室气体通量和土壤性质的影响。结果表明:火烧发生0、8、19、28年后,土壤p H分别较对照增加了7.7%、2.0%、3.4%、4.0%;土壤有机质含量分别较对照降低了63.8%、26.6%、35.3%、11.3%,土壤全氮含量分别较对照降低了53.2%、19.7%、21.7%、16.2%;土壤有效氮含量在火烧发生0年和8年后分别较对照降低了28.1%和9.5%,火烧发生19年后较对照增加了16%;火烧发生28年后土壤有效氮含量与对照无显著差异。CH_4平均吸收通量在火烧发生0、8、19年后,较对照分别下降了51.0%、45.0%、7.1%,火烧发生28年后与对照相比差异不显著。火烧发生当年,CO_2通量较对照增加了64.5%,其他3个时间序列火烧对土壤温室气体通量的影响结果不一。火烧发生当年,N_2O排放通量较对照增加了69.2%,达到最高排放量139.3μg·m-2·h-1。火烧发生8、19、28年后土壤N_2O排放通量分别较对照减少了5.6%、14.6%、37.9%。温室气体通量和土壤性质的灰色关联分析表明,CH_4和CO_2通量与土壤有机质含量关联度最大,N_2O排放通量与土壤全氮含量关联度最大。火灾发生当年土壤CH_4的吸收下降,土壤CO_2和N_2O的排放增加,随着植被的演替和土壤生态系统的逐步恢复,火灾发生区与未过火区之间的土壤性质及温室气体通量的差异逐渐变小。     

基于LEAP模型和KAYA模型的主城区碳达峰预测及不确定性分析

CO₂排放是城市碳达峰预测研究的重要内容,准确核算碳排放对实现城市产业绿色转型发展与碳中和具有重要意义。主城区产业以生活功能、生产研发和服务业为主,缺乏独立的主城区能源消费统计,导致碳排放核查存在空白。为此,以南京某市辖区为研究对象,结合2011—2020年南京市能源统计数据,从碳排放影响因素和终端能源消费计算2个方面分析市辖区碳排放特征,并采用Kaya碳排放恒等式和LEAP模型,设置不同的情景,预测未来碳排放趋势和达峰时间。结果表明：2011—2020年研究区能源消费从108.99万增长至222.02万t(以标准煤计),CO₂排放量仍处于快速增长期,2020年碳排放量相比2011年增长82.27%,但能耗强度由0.324下降到0.200 t·万元^-1,化石燃料使用占比逐渐减少,用电量增加。2020年研究区碳排放强度为0.337 t·万元^-1,低于南京市平均水平(0.75 t·万元^-1)。积极推动低碳转型发展,研究区可实现2030年前碳达峰的目标。人均生产总值和能源强度是影响主...     

Techno-economic assessment of a chemical looping splitting system for H2 and CO Co-generation

The natural gas(NG) reforming is currently one of the low-cost methods for hydrogen production. However, the mixture of H₂ and CO₂ in the produced gas inevitably includes CO₂ and necessitates the costly CO₂ separation. In this work, a novel double chemical looping involving both combustion(CLC) and sorption-enhanced reforming(SE-CLR) was proposed towards the co-production of H₂ and CO(CLC-SECLRHC) in two separated streams. CLC provides react...     

辽河口湿地土壤有机碳组分特征及其影响因素

湿地生态系统碳汇潜力巨大,但不同的气候条件及植被类型,导致湿地土壤有机碳库组分有较大的差异,进而导致不同类型的湿地土壤有机碳受土壤理化性质的影响也有差异。深入了解土壤有机碳组分特征对滨海湿地生态系统开发及保护具有重要意义。以辽河口湿地为对象,选取5种土地覆盖类型(翅碱蓬群落、芦苇群落、光滩裸地、油井区和农耕区),分析不同土地覆盖类型下土壤有机碳组分及土壤基本理化性质,对所得数据进行相关性和差异性分析,以期探明辽河口湿地土壤有机碳组分特征,并确定土壤理化性质对辽河口湿地有机碳储量的影响。结果表明：辽河口湿地在不同土地利用类型下土壤总有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量差异显著,其中芦苇群落碳储量最丰富,达(52.6±3.80) g·kg^-1,光滩裸地碳储量最少,为(28.2±7.05) g·kg^-1;在植物覆盖下土壤有充沛的碳输入而有利于土壤有机碳的固定,这一现象随土层深度的加深而减弱。轻组分有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)、重组分有机碳(Heavy fraction org...