大气CO2浓度升高对红三叶和高丹草Cs、K竞争吸收与转运的影响

水培条件下,研究了大气CO2浓度升高对红三叶(Trifolium Pratene L.)和高丹草(Sorhum vulgare x Sorghum.vulgare var.sudanense hybrids)在不同铯(Cs)浓度(0、200、500、1000μmol·L-1)下生物量、铯和钾的竞争吸收及转运的影响.结果表明,大气CO2浓度升高显著提高了2种植物叶、茎和根各部位的生物量,其中,红三叶各部生物量分别提高了42.6%、66.2%和45.0%,高丹草分别提高了17.4%、18.9%和22.3%.大气CO2浓度升高提高了红三叶和高丹草叶片及茎中的Cs含量,提升比例最大的为红三叶的茎(达9.7%),同时显著提高了2种植物对Cs的转运系数及红三叶的茎和根中Cs/K的区别系数.对于红三叶,大气CO2浓度升高引起叶片K含量略微增加,而茎和根系中K含量显著降低;对于高丹草,大气CO2浓度升高引起叶片和茎中K含量增加,而根系中K含量降低.2种植物对Cs的吸收都与介质中Cs浓度呈显著的线性相关,溶液中Cs浓度的增加提高了红三叶和高丹草的Cs/K区别系数,并且Cs的添加不仅对红三叶和高丹草的生物量都起到了一定的抑制作用,同时还降低了2种植物对钾的吸收.在正常的CO2浓度下,1000μmol·L-1Cs处理可使2种植物叶、茎和根中的K含量分别降低10.4%、13.3%、32.5%(红三叶)和18.3%、42.1%和38.9%(高丹草);在大气CO2浓度升高的条件下,分别降低12.2%、22.0%、35.0%(红三叶)和17.9%、38.7%、34.6%(高丹草).     

保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响

为研究保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响,在前茬进行常规耕作(T)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)、常规耕作+秸秆施用(TS)这4种处理,采用静态箱-气相色谱法分析土壤CO2和N2O排放通量.结果表明,保护性耕作没有改变后茬土壤CO2和N2O排放的季节性规律,对冬小麦生物量无明显影响;保护性耕作显著减少了土壤CO2和N2O累积排放量.与T相比,TS、NT、NTS的全生育期土壤CO2累积排放量分别降低了5.95%(P=0.132)、12.94%(P=0.007)和13.91%(P=0.004),土壤N2O累积排放量分别减少了31.23%(P=0.000)、61.29%(P=0.000)和33.08%(P=0.000).本研究表明免耕与秸秆施用能减少后茬作物生长季土壤的CO2和N2O排放量.     

臭氧浓度升高对土壤-冬小麦系统CO2排放的影响

通过田间试验,采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量,研究臭氧(O3)浓度升高对土壤-冬小麦系统CO2排放的影响.结果表明,O3浓度升高对CO2排放的季节变化模式无明显影响.在返青期和拔节孕穗期,O3浓度升高显著降低了土壤-冬小麦系统的CO2排放通量;在抽穗成熟期,O3浓度100 nL·L-1处理对CO2排放通量没有...     

UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放影响

通过大田试验,采用人工增强紫外辐射的方法模拟UV-B增强,应用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的CO2排放通量,研究UV-B增强与秸秆施用对土壤-冬小麦系统CO2排放通量的影响.结果表明:UV-B增强与秸秆施用没有改变CO2排放通量的季节性变化规律.UV-B具有抑制效应,显著降低了拔节-孕穗期的CO2排放,降幅达15.48% (P=0.055).秸秆施用对CO2排放具有促进效应,使返青期和拔节 -孕穗期的CO2排放分别增加了59.52% (P=0.005)和13.10% (P=0.092).秸秆施用和UV-B增强处理增加了返青期的CO2排放,增幅为30.95% (P=0.083).对照、UV-B增强、秸秆施用和秸秆施用+UV-B增强4种处理的系统CO2排放与气温都存在极显著的指数关系 (P<0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.56,0.60,0.45和0.51,温度敏感系数Q10值分别为1.83,1.97,1.55和1.70.     

植被收割对滨海湿地沉积物中CO_2和N_2O释放的影响

为了揭示冬季滨海湿地植被收割对其沉积物中温室气体释放的影响,以长江入海口典型滨海湿地——崇明东滩为研究对象,观测季节性(冬季)植被收割(分别于收割后第0天、第10天、第30天、第60天采样)与不收割条件下芦苇(Phragmites australis)、米草(Spartina alterniflora)、芦苇-米草交互带和光滩沉积物中CO2与N2O的释放特征.结果表明:1米草和芦苇-米草交互带植被收割并未增加沉积物中CO2的释放(P0.05),但芦苇收割可能会增加N2O的释放(P0.05),说明植被收割对湿地沉积物中CO2和N2O释放的影响与植被类型密切相关.2与芦苇带相比,米草和芦苇-米草交互带沉积物中CO2累积释放量分别高出12%~57%和17%~43%,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O累积释放量分别比二者高出11%~81%和8%~95%.可见,米草和芦苇-米草交互带沉积物碳的呼吸损失明显高于芦苇带,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O逸失量相对较高.34种植被类型下,沉积物中N2O累积释放量为0.1~0.4 mg/kg,CO2累积释放量则高达1 024~2 645 mg/kg.因此,冬季滨海湿地植被收割不会显著增加N2O的温室效应,但选择性收割米草有望减少沉积物碳的呼吸损失.     

室内模拟不同因子对岩溶作用与碳循环的影响

为分析岩溶作用及岩溶碳循环的影响因素,设计了6个不同的处理以进行模拟实验.结果表明H2SO4含量、水动力条件以及土壤厚度对岩溶作用及岩溶碳循环具有重要影响.具有相同土壤厚度的3个处理,其Ca2++Mg2+浓度与SO2-4浓度均表现为:B20-2B20-1B20-3,B50-2B50-1B50-3,说明H2SO4的输入导致了岩溶作用增强,并且下渗水水量增加对水化学性质产生了明显的稀释作用.在煤铁残渣输入量及水动力条件相同而土壤厚度不同的条件下,Ca2++Mg2+浓度与SO2-4浓度表现为:B50-1B20-1、B50-2B20-2、B50-3B20-3.这说明较厚的土壤更有利于岩溶作用的进行.另外,由于实验中H2CO3对碳酸盐岩的溶解量贡献较小,岩溶作用对CO2的净消耗量主要取决于H2SO4含量.但B50-2的SO2-4浓度最大,CO2的净消耗量却最高.这可能是由于煤铁残渣向土壤中输入了有机质或其它养分促进了土壤深部CO2的形成,并且B50-2上部较厚的土壤也导致了H2CO3对碳酸盐岩溶解量的贡献增加,因此B50-2的CO2净消耗量也比较高.     

水溶性有机物对草萘胺在土壤中吸附与迁移的影响

采用批次吸附试验和土柱淋洗试验,研究了绿肥和污泥中水溶性有机物(DOM)对除草剂草萘胺在黄棕壤和石灰性潮土上吸附和迁移影响.结果表明,供试DOM均能明显降低草萘胺在2种土壤上的吸附,促进草萘胺的迁移,在黄棕壤上效果更明显.在所研究的草萘胺和DOM浓度范围内,绿肥DOM(GM)都比污泥DOM(SS)作用显著.草萘胺的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.绿肥DOM和污泥DOM可分别使黄棕壤中草萘胺吸附量比对照处理(不加DOM)减少22.9%和11.3%,使迁移出土体的草萘胺总量提高了73.42%和26.87%,而使潮土中草萘胺的吸附量减少了9.5%和6.5%,迁移出土体的草萘胺总量增加了43.54%和28.29%.因此,农业土壤中溶解性有机物对农药环境行为有一定影响.     

鼎湖山针阔叶混交林土壤COS和CO_2通量研究

运用静态箱-预浓缩-气相色谱-质谱法和静态箱-色谱法分别测量了南亚热带鼎湖山针阔叶混交林土壤-大气COS和CO2通量。结果表明,土壤吸收COS,凋落物保留样地COS吸收速率显著高于凋落物去除样地,3月土壤COS吸收速率最高。土壤COS吸收速率与大气COS浓度正相关。土壤COS吸收速率与土壤温度、土壤含水量单独未表现出显著相关性,但凋落物保留样地COS吸收速率与土壤温度和含水量两者共同呈二次多项式相关。凋落物保留样地CO2释放速率高于凋落物去除样地。与土壤COS吸收速率相反,土壤CO2释放速率3月最低,7月最高,主要受温度和土壤含水量的影响。土壤CO2释放速率与土壤温度呈指数相关,与土壤含水量直线相关,多元回归分析表明,土壤CO2释放受温度和含水量的共同影响。土壤COS吸收速率随土壤CO2释放速率的增加而增加,表明两者可能受某些共同因素的影响。     

螯合剂GLDA对象草修复镉污染农田的影响

为探明螯合剂谷氨酸二乙酸四钠(GLDA)对象草修复镉(Cd)污染农田的影响,通过田间小区试验,于60 d内以不同方式(总施加量585、 1 170和2 340 kg·hm~(-2)分别等分为1～4次施加,分2～4次施加的时间间隔分别为30、 20和15 d)向已种植60 d象草的Cd污染农田(总Cd:0.62 mg·kg~(-1))施加GLDA,分析了象草地上部生物量、Cd含量和Cd提取量以及土壤pH和可溶性有机碳(DOC)质量浓度等指标.结果表明,少量且分多次施加GLDA能显著提高象草地上部生物量和Cd含量,其中分施次数和总施加量分别是生物量和Cd含量的关键影响因子; Cd提取量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时最高,为16.78 g·hm~(-2),较CK(不施加GLDA)显著提高275.39%;土壤pH、DOC质量浓度和DTPA-Cd含量与总施加量和分施次数存在显著正相关关系; DOC质量浓度是影响DTPA-Cd含量的主要因素;土壤总Cd含量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时可较种植象草前土壤降低3.23%.因此,在利用象草修复Cd污染农田时,施加GLDA具有重要意义,且需合理选择施加方式.     

喷雾填料塔DBU溶液吸收CO_2研究

文章通过搭建一个模拟工业吸收CO2的喷雾填料塔,探究1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)吸收液浓度、液气比、气体温度、入口CO2浓度对CO2吸收的影响。研究发现,DBU浓度从1%增加到25%,CO2脱除率(η)从18.24%增加到96.6%,增幅明显;随着液气比的增加(从7L/m3增加到57L/m3),η从31.29%增大到90.14%;气体温度在25~40℃时,η从90.14%增加到95.71%,在40~60℃时,从95.71%下降到84.55%;入口CO2浓度从4.5%增加到15%,η从93%下降到50%。DBU吸收液浓度和入口CO2浓度升高,CO2吸收能力逐渐增大;液气比增加,CO2吸收能力先增后减;气体温度升高,CO2吸收能力逐渐减小。     

Variation on leaching behavior of caustic compounds in bauxite residue during dealkalization process

Bauxite residue, a byproduct of alumina manufacture, is a serious environmental pollutant due to its high leaching contents of metals and caustic compounds. Four typical anions of CO₃^2?, HCO₃^?, Al(OH)₄^? and OH^? (represented caustic compounds) and metal ions (As, B, Mo and V) were selected to assess their leaching behavior under dealkalization process with different conditions including liquid/solid ratio (L/S ratio), temperature and leaching time. The results revealed that washing process could remove the soluble composition in bauxite residue effectively. The leaching concentrations of typical anions in bauxite residue decreased as follows: c(CO₃^2?) > c(HCO₃^?) > c[Al(OH)₄^?] > c(OH^?). L/S ratio had a more significant effect on leaching behavior of OH^?, whilst the leaching concentration of Al(OH)₄^? varied larger underleaching temperature and time treatment. Under the optimal leaching, the total alkaline, soluble Na concentrations, exchangeable Ca concentrations were 79.52, 68.93, and 136.0 mmol/L, respectively, whilst the soluble and exchangeable content of As, B, Mo and V in bauxite residue changed slightly. However, it should be noted that water leaching has released metal ions such as As, B, Mo and V in bauxite residue to the surrounding environment. The semiquantitative analysis of XRD revealed that water leaching increased the content of gismondine from 2.4% to 6.4%. The SEM images demonstrated the dissolution of caustic compounds on bauxite residue surface. The correlation analysis indicated that CO₃^2? and HCO₃^? could effectively reflect the alkalinity of bauxite residue, and may be regarded as critical dealkalization indicators to evaluate alkalinity removal in bauxite residue.     

Effect of amendments on the leaching behavior of alkaline anions and metal ions in bauxite residue

A column leaching experiment was used to investigate the efficacy of amendments on their ability to remove alkaline anions and metal ions from bauxite residue leachates. Treatments included, simulated acid rain(AR), phosphogypsum + vermicompost(PVC), phosphogypsum +vermicompost + simulated acid rain(PVA), and biosolids + microorganisms(BSM) together with controls(CK). Results indicated that amendment could effectively reduce the leachate pH and EC values, neutralize OH~-, CO_3~(2-), HCO_3~-, and water soluble alkali, and suppress arsenic(As)content. Correlation analysis revealed significant linear correlations with pH and concentrations of OH~-, CO_3~(2-), HCO_3~-, water-soluble alkali, and metal ions. BSM treatment showed optimum results with neutralizing anions(OH~-, CO_3~(2-), and HCO_3~-), water soluble alkali, and removal of metal ions(Al, As, B, Mo, V, and Na), which was attributed to neutralization from the generation of small molecular organic acids and organic matter during microbial metabolism. BSM treatment reduced alkaline anions and metal ions based on neutralization reactions in bauxite residue leachate, which reduced the potential pollution effects from leachates on the soil surrounding bauxite residue disposal areas.     

艾比湖流域不同植物群落土壤呼吸研究

利用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定艾比湖流域4种植物群落土壤呼吸速率日变化,分析土壤温度、湿度和气温以及空气相对湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明:胡杨、梭梭、芦苇和盐节木4种植物群落的土壤呼吸速率日变化基本呈单峰曲线.胡杨、梭梭和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10 和150 cm处气温均表现为极显著相关.除芦苇群落外,各植物群落土壤呼吸速率与不同深度土壤温度呈极显著负相关.除沙地梭梭群落外,胡杨、盐渍地梭梭、芦苇和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10和150 cm处的空气相对湿度均呈极显著负相关.不同植物群落土壤呼吸速率与土壤湿度呈极显著负相关.多元逐步回归拟合的回归模型均达极显著水平,由土壤温度和湿度共同拟合出的回归模型能够解释土壤呼吸速率变化87%以上的原因.不同植物群落土壤呼吸差异原因的分析显示,细菌、真菌、放线菌以及根系干质量不是造成植物群落土壤呼吸差异的主要原因.      

氮素调控对冻融过程中土壤N2O排放的影响

应用室内冰柜模拟冻融过程,研究了不同氮素形态(铵态氮、硝态氮和酰胺态氮)和浓度(40、200和800 mg/L)对潮土N2O排放通量的影响.结果表明,随土壤冻结时间的延长N2O排放通量缓慢降低,土壤融化初期出现一个土壤N2O排放通量高峰,而后随土壤逐渐融化的进行N2O排放通量缓慢升高.3种氮素浓度条件下,铵态氮、硝态氮和酰胺态氮冻融过程中土壤平均N2O排放通量分别为119.01、205.28、693.95μg.(m2.h)-1,611.61、1 084.40、1 820.02μg.(m2.h)-1和148.22、106.13、49.74μg.(m2.h)-1,而对照处理仅为100.35μg.(m2.h)-1.随氮素浓度的增加,铵态氮、硝态氮源土壤N2O累积排放通量分别比对照增加17.49%、40.09%、425.67%和563.38%、915.28%、1458.6%,且施加的浓度越高累积排放量越大,但达到稳定N2O排放通量的时间向后推移.随浓度增加酰胺态氮处理土壤N2O排放通量随浓度增加而降低.建议潮土越冬水中铵态氮和硝态氮浓度应分别小于200 mg/L和40 mg/L,酰胺态氮的浓度不限,从而减少土壤N2O的排放.     

四川黄龙沟天然水中的深源CO_2与大规模的钙华沉积

在有大规模钙华沉积的四川黄龙沟中,使用化学成分数据以及碳氧稳定同位素组成对其水文地球化学特征进行了分析研究。研究区钙华沉积的地表溪流水质基本上受到两种水混合的制约,即断层泉水和山区的融雪(冰)水。泉水中含有高浓度的经由断层提供的CO2,结果高浓度的溶解CO2使得其溶解的碳酸盐岩比普通的岩溶泉溶解的碳酸盐岩高得多,同时也导致硅酸盐岩的溶解。黄龙沟中上游的泉水相对于方解石接近于平衡。溶解无机碳(DIC)的浓度和它们的δ13C值是大约由c=0.02mol·L1δ13C=-3‰的CO2(aq)与含有δ13C=+3‰的碳酸盐岩在封闭系统条件下反应的结果。估计这些CO2中约有70%来自上地幔。所有泉水的水化学数据均落在高岭石稳定域内,但对Na长石和Ca长石具有侵蚀性。由于这些长石矿物的溶解速率太慢,所以水中的化学成分远离长石稳定域。地表溪流的DIC种类之间达到同位素平衡,在不同观测点发现的δ13CDIC变化主要是由于从水中释放出的CO2的程度不同引起的。水样的δ18O值与其采集点的海拔高度之间存在线性关系;研究区的地表溪流的氧同位素组成受到蒸发的制约。在流经钙华沉积物的地表溪流中白天和夜晚的水化学及pH的日变化表明生物作用促进了碳酸盐的沉积,尽管作用不显著。据估计研究区碳酸钙的日沉积速率是4778kg·km2,即约1mm·a1。     

沼泽湿地开垦后土壤水热条件变化与碳、氮动态

三江平原沼泽湿地的垦殖对土壤环境产生了一定的影响.沼泽湿地开垦前,6～9月湿地表层土壤(10cm)温度均值为12.72℃±4.12℃,明显低于垦后农田(16.71℃±3.81℃).湿地垦殖后土壤温度的增高及氧化-还原条件的改变,促进土壤有机质的分解和土壤呼吸通量的增大, 垦后农田8～9月土壤平均呼吸通量[(946.36±195.78)mg·(m²·h)^-1]是天然沼泽湿地[(153.75±82.59)mg·(m²·h)^-1]的6倍.土壤有机碳及氮素含量随湿地开垦及开垦年限的增加而降低,沼泽湿地开垦初期5～7a,土壤有机碳及其它营养元素的含量变化幅度较大,持续耕作15～20a后,土壤有机碳损失曲线趋于相对稳定值.土壤有机质输入量的减少及分解作用加强导致土壤持水量降低,其变化趋势与土壤有机碳损失趋势相一致.     

海岛森林土壤碳通量日动态变化特征以北长山岛为例

利用LI-8100土壤呼吸自动观测系统于2013年5月和8月分别观测了北长山岛森林土壤碳通量以及土壤温度和湿度,并分析了土壤碳通量变化特征及其影响机制。结果表明:北长山岛森林土壤碳通量的昼夜变化均表现为单峰曲线,最高值出现的时刻大约在14:30,最低值出现的时刻大约在06:00。土壤碳通量日均值介于1.835~14.475 mol/(m2s)。5月份刺槐林、黑松林和8月份刺槐林、黑松林的土壤碳通量与10 cm深度处土壤温度都存在显著的指数型关系(P 0.05),其温度敏感系数Q10依次为1.448,1.301,3.254和3.445;与0~10 cm土壤湿度依次呈指数型、一元二次方程型、线性型关系。多元回归分析表明:北长山岛林地0~10 cm处的土壤温度和湿度均为土壤碳通量的重要调控因子,且其协同作用能解释土壤碳通量73.1%~91.5% 的变化情况。     

黔中喀斯特石漠化地区土壤温室气体浓度的时空分布特征

2006~2007年对喀斯特石漠化地区土壤剖面中CO2、N2O和CH4的浓度分布进行观测.结果表明,土壤剖面中CO2、N2O和CH4浓度分别介于530.2~31512.6、0.27~0.67和0.1~3.5μL.L-1.总体上,自地表向下,CO2和N2O浓度逐渐增大,CH4浓度则为逐渐减小,但在阴冷潮湿的10、11月和1月,15cm以下土层中CO2和N2O浓度随着深度的增加逐渐减小,CH4浓度则明显增加.土壤温度、水分同时影响剖面中CO2、N2O和CH4的时空分布,但影响效应以及作用的土层深度有所不同.相关分析结果表明,土壤中CO2和N2O浓度的时空分布显著正相关(r为0.780~0.894,p0.05~0.01),相关关系受环境因子的影响;CO2和CH4的时空分布则呈显著负相关关系(r=330,p0.01);N2O和CH4的空间分布为互逆关系,但只在土壤水分较大月份达到显著水平(r为-0.829~-0.956,p0.05~0.01).     

复合淋洗剂土柱淋洗法修复Cd、Pb污染土壤

选取三氯化铁和有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)复合淋洗,采用土柱淋洗的方法对Cd、Pb污染土壤进行淋洗实验,研究了复合淋洗剂浓度配比、淋洗剂用量和淋洗次数对重金属去除效果的影响,并测定了土壤淋洗前后Cd、Pb形态的变化。结果表明:三氯化铁浓度为10 mmol/L,有机酸浓度为20 mmol/L时,淋洗率Cd为72.15%,Pb为30.26%,与使用单一淋洗剂相比均有大幅提升。复合淋洗剂能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显;Cd比Pb容易去除是由于污染土壤中Cd的存在形态主要是可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,而Pb的存在形态主要是有机结合态和残渣态。淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量标准。     

近平衡状态海水中方解石溶解-沉淀速率及动力学研究

本文利用free-drift开放反应系统,在恒压力(1atm)、恒温度(25.0±0.2℃)环境下,研究海水中近溶解、沉淀平衡状态时二氧化碳分压(pCO2)的变化对方解石溶解、沉淀速率及其动力学方程的影响。研究结果表明:溶解速率相对于碳酸盐碱度(Ac)或饱和度(Ω)变化的敏感度要高于沉淀速率;Ac或Ω相同时,pCO2越高,溶解速率越高,而沉淀速率越低;方解石的溶解过程可分为pCO2欠平衡、平衡两个阶段,当Ω>0.8时反应液pCO2平衡,方解石的溶解反应级数介于8～9之间;沉淀反应级数介于2.4～2.6之间,且反应液pCO2的改变对沉淀反应级数的影响不明显。