北京市城乡结合部17种常用绿化植物固碳释氧功能研究

固碳释氧是植物的一项重要生态服务功能。以北京市朝阳区城乡结合部17种常用绿化植物为研究对象,采用美国Li-6400便携式光合测定仪和Li-2000冠层分析仪测定植物的光合速率和叶面积指数,通过聚类分析将其固碳释氧能力分级,并对植物固碳释氧效益进行了系统的定量研究。结果表明,17种常用绿化植物的光合速率曲线多呈单峰或双峰趋势,单位叶面积固碳量为2.92~13.81 g(m2·d),释氧量为2.12~10.05 g(m2·d);单位土地面积固碳量为11.00~92.71 g(m2·d),释氧量为8.00~67.42 g(m2·d)。单位叶面积固碳释氧能力聚类分析表明,乔木(9种)分为两级,灌木(5种)分为两级,草本植物(3种)分为两级;单位土地面积固碳释氧能力分析表明,乔木(9种)分为两级,灌木(5种)分为三级,草本植物(3种)分为两级。因此,提高城乡结合部林草植被系统的固碳释氧效益,除选择固碳释氧能力较强的植物外,还应综合考虑拟选植物的结构配置。     

干旱地区芦苇湿地对氮、磷营养盐的去除效果及机制

新疆博斯腾湖芦苇湿地常年有农业污水注入,本底氮(N)、磷(P)及盐分含量较高,为了探究其在该背景下对水体氮、磷的去除率及机制,设计并开展了野外表流湿地去污实验。结果表明:芦苇湿地对咸化水体中的氮、磷去除率依然很高,对TP去除率为68%,TN去除率为33%,但对盐分无明显去除效果。在高矿化度(TDS)和低溶解氧(DO)胁迫下,博湖芦苇湿地去除水体氮、磷的途径主要有微生物反硝化作用、根际土壤吸附作用及芦苇吸收转化。     

矿化度对淡水浮游植物生长及群落结构的影响

以博斯腾湖原水为培养液,通过添加SO₄2-和Cl-调节培养液的矿化度分别为0.5、1.5、3.5、10.0g/L,考察不同矿化度对浮游植物生长及群落结构的影响. 结果表明:在对数生长期内,浮游植物生物量、比增长率及ρ(Chla)均随矿化度的增加而升高;生长后期高矿化度(10.0g/L)对浮游植物有抑制作用. 在各矿化度下的浮游植物优势门类均为硅藻门,其生物量占藻类总生物量的95%以上. 随着矿化度升高,蓝藻门有较好的适应性,能够生长,但绿藻门受到明显抑制. 试验显示,优势属为脆杆藻(Fragilaria)、针杆藻(Synedra)、舟形藻(Navicula)和羽纹藻(Pinnularia). 矿化度为0.5g/L时很少出现舟形藻,但随着矿化度的升高,舟形藻逐渐成为优势种,其生物量占18.51%~26.18%;羽纹藻生物量在矿化度为0.5和1.5g/L时所占比例分别达3.40%和4.94%,在高矿化度(3.5~10.0g/L)下则极少出现,不再具有优势. 研究表明,舟形藻和羽纹藻可作为博斯腾湖咸化过程的参考藻种.      

不同生态带下盐城滩涂湿地土壤颗粒和矿物结合有机碳特征

通过对比不同生态带下盐城滩涂湿地表层土壤中颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量与分布,探讨不同生态带下滩涂植被对土壤环境特别是土壤有机质组分分布及其累积的影响。结果表明:不同生态带的滩涂湿地表层土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量分布规律为:芦苇地互花米草滩盐蒿滩光滩,反映了盐城滩涂湿地土壤由海向陆土壤质地由砂到粉砂,最后为粘土的变化规律;互花米草滩对土壤有机质有着比光滩和盐蒿滩更高的富集能力,芦苇地的颗粒有机碳(POCf+POCo)含量为4.17 g/kg,互花米草滩的POC含量为2.14 g/kg,远高于盐蒿滩(1.92 g/kg)和光滩(0.31 g/kg)。互花米草的引种从有机碳物理分级组分上改变了TOC的分配,有利于提高土壤中游离态颗粒有机物、闭蓄态颗粒有机物的含量以及占土壤有机碳的比例。该研究能够为沿海滩涂湿地碳存储和固碳潜力以及评价和保护湿地生态系统提供一定的科学依据。     

不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征

为了解不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征,对闽江河口芦苇和藨草湿地2种质地土壤(壤质土和砂土)的碳、氮、磷计量学及土壤厌氧碳分解特征进行测定与分析.结果表明:壤质土碳为14.61mg/g,氮为1.01mg/g,磷为0.64mg/g,高于砂土碳(9.02mg/g),氮(0.16mg/g)和磷(0.42mg/g).0~40cm壤质土C/N均值低于砂土,C/P、N/P高于砂土.0~40cm壤质土和砂土平均甲烷产生潜力分别为0.0072,0.0019μg/(g·d),CO2产生潜力分别为33.5134,4.9239μg/(g·d),CO2和CH4产生潜力均为壤质土高于砂土.土壤碳、氮、磷的计量学特征对厌氧碳分解具有一定的指示作用.     

乐清湾盐沼湿地有机碳密度及碳储量估算

滨海盐沼湿地是蓝色碳汇的重要组成部分,充分挖掘盐沼湿地碳汇能力对我国应对气候变化具有重要的理论和现实意义。本研究在探明乐清湾盐沼植被分布的基础上,采用野外采样和实验室测定相结合的方式,研究了典型盐沼植被的固碳能力,定量估算乐清湾盐沼湿地的碳储量,并系统地分析了不确定性。结果表明：（1）乐清湾主要优势种为入侵种互花米草,分布面积为3352.87 ha,另有盐地碱蓬、芦苇等本地盐沼植物呈零星分布;（2）互花米草具有强大的固碳能力,其碳密度由地上生物量碳密度、地下生物量碳密度、沉积物碳密度构成,共计（102.97±9.52）Mg C/ha,其中沉积物碳密度的贡献最大,达（91.11±9.49）Mg C/ha;(3)乐清湾互花米草盐沼湿地总碳储量达（345244.99±31935.38）Mg C,不确定性为12.01%。其中,地上生物量碳储量为（16700.11±4814.43）Mg C,地下生物量碳储量为（23076.19±10005.75）Mg C,沉积物碳储量为（305468.70±31823.15）Mg C。研究结果可为海湾盐沼湿地保护提供科学依据,为建立完善的碳储量监测和评估体系提供...     

盐城滨海湿地表层沉积物有机碳特征

对比研究盐城滨海湿地表层沉积物总有机碳(TOC)含量及其时空分布,揭示不同季节,不同植被覆盖对滨海湿地TOC分布的影响。结果表明,盐城滨海湿地表层沉积物TOC含量为0.69~10.34 g/kg,平均值4.55 g/kg。TOC含量的季节变化表现为:光滩呈单峰型分布,最高值出现在秋季(0.86±0.11 g/kg),除光滩外,TOC含量峰值均出现在冬季,即植被非生长季。TOC含量的空间变化表现为:互花米草滩(10.34±2.42 g/kg)>芦苇滩(3.90±1.11 g/kg)>盐蒿滩(3.28±1.86 g/kg)>光滩(0.69±0.16 g/kg);不同生态带内TOC 含量差异显著,光滩空间变异性最小(0.06),芦苇滩最大(0.14)。此外,湿地表层沉积物中TOC含量与总氮(TN, g/kg)、含水量(WFPS,%)、平均粒径(Φ)、分选系数以及C/N均呈显著正相关。通过研究发现,互花米草相对于其他植被类型由于其对有机碳很好的富集能力,可以有效增强滨海湿地生态系统土壤的固碳潜力。     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

辽河口芦苇湿地净生态系统CO2交换及其环境调控

采用涡度相关法,对2018年下半年辽河口国家级自然保护区内滨海芦苇湿地的净生态系统CO₂交换（NEE）、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（R_eco）进行测量分析,研究海洋保护区内典型芦苇湿地生态系统-大气CO₂交换的变化规律及其环境调控。结果表明,有芦苇生长的7月－10月,各月NEE日变化曲线呈相似的“U”形,但变化幅度存在较大差异;非芦苇生长季的11月－12月,生态系统表现为微弱的净CO₂释放,NEE日变化轨迹与温度波动一致。该芦苇湿地生态系统的GPP、R_eco和NEE均呈现7月－10月数值较大、11月－12月数值较小的规律。7月－10月,白天CO₂交换主要受芦苇光合作用的影响,各月白天NEE与光合有效辐射（PAR）之间呈直角双曲线关系,PAR可以解释白天NEE变化的45%～54%。7月－12月,夜间R_eco与气温呈指数关系,气温可以解释R_eco变化的62%,生态系统呼吸敏感性（Q₁₀）为2.20。2018年下半年,辽河口国家级自然保护区内芦苇湿地生态系统累计GPP总值达到359.67 g C/m2,累计R_eco达到278.29 g C/m2,总净固碳量为81.38 g C/m2。     

洞庭湖湿地有机碳垂直分布与组成特征

以洞庭湖3类湿地的9个典型剖面为代表,研究了洞庭湖湿地有机碳垂直分布和组成特征.结果表明,湖草滩地表层(0～10cm)有机碳含量(>40g/kg)明显高于芦苇滩地(20±2.8) g/kg和垦殖水田(28±8.6) g/kg .0～30cm内,湖草和芦苇滩地有机碳含量随深度的增加而下降,30cm以下有机碳含量基本稳定.垦殖水田的3个剖面间有机碳含量存在较大变异.湖草滩地表层0～10cm轻组碳占总有机碳的20%以上,而芦苇滩地和垦殖水田表层0～10cm的有机碳以稳定的重组碳为主(>90 %) .同一类型湿地垂直方向上,受有机碳来源复杂性的影响,轻组碳占总有机碳的比例具有明显的层次性.分组试验还表明,重组碳与总有机碳、容重与总有机碳、重组碳与重组氮之间具有极显著的相关关系(p<0.01).     

两种释碳材料的制备及其性能研究

应用固定化技术制备了包埋淀粉的聚乙烯醇(PVA)释碳材料和海藻酸钠(SA)释碳材料,采用红外光谱和扫描电镜对其物化特性进行分析,研究了二者的释碳性能以及作为碳源对硝态氮的去除效果.结果表明,PVA释碳材料中淀粉混合较好,释碳过程满足二级动力学方程,单位质量材料释放的饱和COD达到99.60mg/(g·L).在温度为18~22℃,pH7.2~8.0,硝态氮浓度为35mg/L的条件下,PVA释碳材料的平均反硝化速率为18.5g/(m3·d),SA释碳材料的平均反硝化速率为15.5g/(m3·d),在稳定运行15d后,出水硝态氮浓度逐渐升高,脱氮效果开始下降.     

闽江河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度土壤胞外酶活性特征

为了揭示河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度下土壤胞外酶活性的时空变化差异,对闽江河口淡水潮汐沼泽湿地和半咸水潮汐沼泽湿地短叶茳芏(Cyperus malaccensis)植被下不同季节的土壤胞外酶活性、土壤容重和含水率、植物生物量、以及有机碳特征值(SOC、POXC、DOC和C∶N比)进行测定与分析.研究结果表明在闽江河口天然盐度梯度上,当土壤盐度从0‰增加至4.2‰,土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)活性均显著增加,增幅分别为201%、305%、493%和252%.沿着闽江河口天然盐度梯度,土壤容重和含水率以及孔隙水DOC浓度没有显著变化,但土壤易氧化有机碳(POXC)含量、有机碳(SOC)含量和土壤C∶N比逐渐减少.半咸水潮汐沼泽湿地站点短叶茳芏的地上生物量低于淡水潮汐沼泽湿地站点,但地下生物量则显著高于淡水潮汐沼泽湿地站点.4种土壤胞外酶活性均与土壤C∶N比呈现显著的负相关,酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)与土壤SOC含量呈负相关.土壤β-葡萄糖苷酶(BG)活性最高值出现在春季,而纤维素水解酶(CBH)活性最高值出现在夏季.以上研究结果表明,土壤盐度是影响闽江河口潮汐沼泽湿地生态系统土壤胞外酶活性和碳库演变的重要环境因子.从河口淡水潮汐沼泽湿地至低盐的半咸水潮汐沼泽湿地,沼泽植物地下生物量增加,与碳分解相关的土壤胞外酶活性增加,并抑制土壤的有机碳积累.     

薯渣缓释碳源强化反硝化滤池生物脱氮效果

为解决城市污水深度处理碳源不足导致脱氮效果不佳的问题,该文制备了具有缓慢释碳功能的薯渣固体缓释碳源SCPR。释碳试验与强化反硝化生物滤池(DNBF)脱氮试验表明,SCPR最大有机物释放量为129.87 mg/(L·g),碳源释放过程满足二级动力学,在水力负荷为0.1 m³/(m²·h)、SCPR与陶粒配比为1∶6、进水NO₃^--N平均浓度为50.09 mg/L时,DNBF中NO₃^--N、NO₂^--N与TN去除率分别为75.53%、86.21%与74.98%,出水 COD平均浓度为 25.24 mg/L,SCPR作用下DNBF反硝化反应级数介于零级与一级之间。SCPR具有良好的释碳与强化DNBF脱氮效果的能力,可作为污水深度脱氮处理的碳源。     

高盐条件下染料酸性橙7的生物降解特性

对偶氮染料废水厌氧-好氧生物处理中的高盐度抑制生物活性和芳香胺自氧化问题,通过多种强化策略,考察了NaCl为100g/L时酸性橙7(AO7)的生物降解特性.结果表明,加入葡萄糖(0.5g/L)、蛋白胨(1g/L)和酵母粉(0.5g/L)有利于高盐条件下AO7的生物降解.进水中加入酸性红B对AO7的脱色有加速作用.耐盐污泥中加入蒽醌形成的蒽醌-污泥自固定化体系可以促进AO7脱色,当蒽醌浓度为100mg/L时,AO7最大脱色率约为92%.以活性炭毡作为生物载体,厌氧和好氧体系均可实现稳定运行,且体系污泥沉降性良好,脱色速率达26.67mg/(L×h),且可有效抑制脱色中间产物1-氨基-2-萘酚的好氧自氧化,使COD去除率始终保持在90%以上.     

模拟盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响研究

河口湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要作用,为了揭示盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响,以闽江河口淡水湿地为研究对象,采用室内泥浆厌氧培养与气相色谱法相结合的方法,通过设置高频率盐度梯度的盐水入侵情景模式,对不同处理下的土壤碳矿化潜力(以CO₂产生潜力表征)及其环境调节因子进行连续3周的测定与分析.研究结果表明：(1)不同盐度处理下土壤pH值均低于对照处理(0),氨态氮(NH₄⁺-N)含量均高于对照处理,且随盐度增加而增加,可溶性有机碳(DOC)含量在盐度25‰、30‰处理下高于对照处理,SO₄^2-含量在盐度20‰、25‰、30‰处理下高于对照处理;(2)随着时间的变化,厌氧培养第1周CO₂产生潜力显著高于第2周和第3周(p<0.05),不同盐度处理CO₂产生潜力差异较大,表现为低盐度(0.5‰～10‰)促进和高盐度(15‰～30‰)抑制作用,盐度10‰～15‰可能是影响土壤碳矿化转变的重要转折点;(3)不同盐度处理下C...     

塘-湿地复合生态系统处理石油化工废水的效能

应用多级塘(厌氧塘,兼性塘,好氧塘和冬季储留塘)-湿地复合生态系统对石油化工废水进行强化处理和利用,处理能力10万m3/d.结果表明,多级塘-湿地复合生态系统在寒冷地区对石油化工废水处理效果良好,最终处理单元芦苇湿地出水的COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP和石油类物质的平均值分别可达到75.08,7.51,10.63,5.12,0.5,4.63mg/L.植物生长季节(5～10月),系统对各污染物的去除效果均优于非植物生长季节.系统中的储留塘可实现污水在冬季(11月～翌年5月)的零排放,保证全年处理效果.     

沼泽湿地植物光合特性及固“碳”潜势对外源氮输入的响应

以沼泽湿地典型草甸植被小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,在三江平原进行了野外培养实验,探讨了4个不同氮素输入水平(0(NO)、6(N6),12(N12)、24(N24)g·m-2· a-1)下沼泽湿地植物生长与光合特性的响应特征,并从光合固"碳"的角度分析了小叶章沼泽湿地的固"碳"潜势.结果表明,外源氮输入明显促进了小叶章的株高、叶面积及植株数,显著增加了碳的生物量积累,到植物生长季结束,N6、N12和N24三个施氮水平下,小叶章地上部分生物量分别比对照增加了58.79%、133.11%和190.55%.同时,小叶章叶片全氮含量、叶绿素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量也显著增加,净光合速率明显提高,分别比对照增加了20.70%、26.69%和53.54%.从光合固"碳"的角度来看,外源氮输入能够促使沼泽湿地植物通过光合作用固定更多CO2.     

人工芦苇湿地氨氮污染物去除及氨氧化菌群落多样性分析

对不同质量浓度的NH₃-N在水平潜流人工湿地内的去除过程进行考察,并且对比分析了去除率和硝化强度,利用PCR-DGGE技术研究了ρ(NH₃-N)及植物种植等因素对人工湿地中AOB(氨氧化细菌)群落结构的影响. 结果表明:在水力停留时间为2.5d的情况下,模拟低污染水ρ(NH₃-N)分别为0.6~0.7和4.5~5.0mg/L时,芦苇湿地对TN的去除率分别为81.9%和62.2%. 较高的ρ(NH₃-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性. 系统运行50d时,处理高ρ(NH₃-N)和低ρ(NH₃-N)低污染水的芦苇湿地的硝化强度分别为0.164和0.103mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)分别为2.32和1.75. 处理高ρ(NH₃-N)的低污染水时,空白湿地和芦苇湿地的硝化强度分别为0.082和0.164mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)从1.95增至2.32.      

内蒙古温带草原羊草叶片功能特性与光合特征对外源氮输入的响应

以内蒙古锡林河流域羊草草原典型植被羊草(Leymus chinensis)为研究对象,探讨了4个不同氮素输入水平(0、5、10和20g·m-·2a-1)下羊草叶片功能特性与光合特征的响应,并分析了外源氮输入背景下草地生态系统固碳潜势的变化.结果表明:中等水平施氮(10g·m-·2a-1)显著增加了羊草叶面积、叶绿素相对含量、叶氮浓度与净光合速率,但与中氮相比,高氮(20g·m-·2a-1)输入下却有所下降;施氮不仅对叶片净光合速率有一定程度的促进作用,而且延长了光合作用高峰期的持续时间;随着氮素添加梯度的增加,羊草叶片蒸腾速率降低,瞬时水分利用效率增高,气孔导度增大,胞间CO2浓度逐渐减小.从光合固碳的角度来看,适量的外源氮素输入有利于草地生态系统固定更多的CO2.     

青藏高原植被固定CO2释放O2的经济价值评估

基于研究区植被生产有机质的物质量,结合遥感和野外观测数据,利用生态经济学方法,测算了青藏高原近20年植被固碳释氧(固定CO₂释放O₂)的经济价值. 结果表明:青藏高原植被每年固定CO₂总量为28.1×108 t,释放O₂总量为20.8×108 t;青藏高原植被固碳释氧的总价值为15.6×1011 元/a,利用造林成本法估算植被固定CO₂的价值为7.3×1011 元/a,利用工业制氧法估算植被释放O₂的价值为8.3×1011 元/a;从不同植被类型来看,灌丛的服务价值贡献率最大,亚热带常绿针叶林的单位面积价值最高;在水平方向上,植被固碳释氧价值受降水和植被分布影响,自东南向西北逐渐降低;在垂直方向上,生态系统服务价值受地形影响较大.