冻融对长白山森林土壤碳氮矿化的影响

长白山地区秋末春初常常存在冻融过程,冻融过程影响土壤水分分布而改变土壤理化性质。通过室内模拟实验,研究了冻融过程（-20~15℃）对长白山阔叶红松（Pinus koraiensis）林和白桦（Betula platyphylla）林土壤有机碳和氮矿化过程的影响。结果表明,经过3次冻融循环,冻融处理土壤矿化速率显著高于对照处理,但经过多次冻融循环过程,冻融处理抑制土壤有机碳矿化过程,对照处理土壤有机碳矿化速率高于冻融处理（P=0.019）。在培养结束后,冻融处理的阔叶红松林和白桦林土壤无机氮质量分数,分别是对照处理的1.88倍和1.96倍;冻融次数也是影响土壤有机氮矿化的一个重要因素,35次冻融循环后,阔叶红松林和白桦林土壤中无机氮分别提高了2.10倍和2.81倍。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,但也潜在增加了土壤中无机氮流失的风险。     

淡水沼泽湿地泥炭沉积中氮素分布特征

采用冬季采样,现场分层的方法,系统地研究了我国面积最大的淡水沼泽湿地--三江平原沼泽湿地中河床-河漫滩型泥炭地和谷底洼地型泥炭沉积中TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N的分布特征.结果表明,在不同沉积层中,NH₄⁺-N、NO₃^--N明显富集于Aso层,TN在Hil层含量最高.TN含量随着泥炭粒级的减小而明显增加,NH₄⁺-N主要分布在粒级0.149～0.074mm的泥炭机械组分中,NO₃^--N主要分布在粒级0.03～0.149mm的泥炭机械组分中.     

渗滤液作基质培养甲烷氧化菌的工艺优化

甲烷氧化菌菌液可用来制备高甲烷氧化率的填埋场覆盖材料。分析了渗滤液预处理对甲烷氧化菌培养的影响,优化了渗滤液作基质培养甲烷氧化菌的工艺。结果表明:补充N、P能改善培养效果,使培养液的最高甲烷氧化率提高30%以上,稀释效果不明显。甲烷氧化会降低渗滤液中金属元素的浓度,Mn、Fe和Cu等元素含量过低可能成为老龄渗滤液甲烷氧化菌培养的限制因素。     

酸碱耦合臭氧对污泥氮磷释放规律的影响

利用自行研制的臭氧处理装置对不同pH条件下的污泥进行化学氧化处理,研究酸碱与臭氧耦合处理对污泥pH、EC、以及NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P浓度的影响。结果显示:污泥pH值随臭氧处理时间增加呈现明显下降趋势;电导率值升高,其中pH4处理上升最为明显,终点值为52.3 ms;pH10处理时全氮含量下降最大,降低了22.9%;pH4处理的NO-3-N释放量最大,为52.59 mg/L;各处理条件下NH+4-N释放量均超过400%;可溶性正磷酸盐含量表现为:酸耦合处理>近中性耦合处理>碱耦合处理>未经pH处理;方差分析表明,在氮磷释放效果上,酸耦合处理>碱耦合处理,而且酸碱性越强效果越好。     

表层沉积物主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性与贡献

考察表层沉积物中主要矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性,能够更清楚地解释Mn(Ⅱ)在沉积物-水界面上的迁移转化机理. 以山东省即墨市王圈水库表层沉积物为例,采用化学选择性萃取方法将表层沉积物的主要矿化组分(Fe氧化物、Mn氧化物、有机质和黏土矿物)进行分离,研究这些矿化组分对Mn(Ⅱ)的吸附特性和贡献. 结果表明,表层沉积物中w(有机质)、w(TE-Fe)和w(TE-Mn)(TE-Fe、TE-Mn分别为总可萃取态Fe、Mn氧化物)分别为16.23、10.12和1.771 mg/g. Langmuir和Freundlich吸附等温方程均能较好地描述表层沉积物及其主要矿化组分吸附Mn(Ⅱ)的过程,Langmuir吸附等温方程拟合效果更好,相关系数达0.95以上. E-Mn、E-Fe(E-Mn、E-Fe分别为可萃取态、锰、铁氧化物)、有机质和黏土矿物对Mn(Ⅱ)的吸附能力分别为77 852.5、38 764.0、17 704.5和44.0 mg/g. 由于各主要矿化组分在表层沉积物中含量的差异,因此有机质的吸附贡献最大,为2.24 mg/g;其次是E-Fe和黏土矿物,分别为1.91和1.22 mg/g;E-Mn为0.62 mg/g.      

土地利用方式对中亚热带红壤碳矿化及其激发效应的影响

土地利用方式的变化对陆地生态系统碳贮量及固碳效应均具有重要影响,土地利用方式对土壤碳周转的影响是当前全球变化生态学的重要研究内容之一.以中国科学院千烟洲红壤丘陵综合开发生态站的试验样地为研究对象,选取了当地广泛分布的农田(水稻田)、果园(柑橘园)和马尾松林样地,通过添加葡萄糖和3个温度(5、15和25℃)的培养处理,探讨了不同土地利用方式对土壤碳矿化及其激发效应的影响.结果表明:土地利用方式、葡萄糖添加、培养温度对土壤碳矿化量具有显著影响,且不同因素间存在显著的交互效应.土壤碳矿化量表现为红壤性水稻土果园红壤马尾松林红壤(P0.001).添加葡萄糖后土壤碳矿化表现出显著的激发效应,红壤性水稻土和果园红壤的激发效应显著大于马尾松林红壤;此外,培养温度对激发效应具有显著的影响.在培养前7天,果园红壤和马尾松林红壤的激发效应随温度升高而升高(25℃时最大),而红壤性水稻土的激发效应在15℃时最大;随着培养时间的延长,在培养后期,果园红壤的激发效应随温度的升高而降低,红壤性水稻土和马尾松林红壤的激发效应在15℃时最大.因此,不同土地利用方式对土壤碳矿化及其激发效应的影响具有较大的差异,可能是解释中亚热带地区土壤碳收支及其碳贮量变化的重要机理之一.     

雪被厚度和积雪周期对土壤氮素动态影响的初步研究

在高山地区和高海拔地区,氮素是植物生命活动的主要限制因素之一。冬季,这类地区的土壤通常被雪被长时间覆盖。以往的研究证实,雪下土壤氮素动态在维持年际氮循环中起着重要作用。气候变化将改变生物地球化学循环,导致雪被覆盖状况发生改变,从而对冬季土壤氮素动态产生重要影响。然而,迄今为止,对气候变化极其敏感的青藏高原东缘雪下土壤物质转化过程的研究却很少。为了了解不同雪况下土壤矿质氮库水平和净氮矿化变化动态,2010年11~2011年4月在青藏高原东缘用PVC管原位培养土壤,通过人工控制雪被厚度和雪被持续时间的方法,设置不同积雪厚度和积雪周期的9个处理,分别测定其无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量,并计算净氮矿化率。结果表明,雪被持续时间可对土壤温度的变化产生明显的影响;随着土壤覆雪厚度和雪被覆盖时间的增加,土壤含水量呈现增长的趋势。土壤无机氮以NH4+-N为主,占总无机氮的69%~86%,而NO3--N含量只占土壤总无机氮的14%~31%。深雪(100 cm和50 cm的积雪覆盖)降低了铵态氮含量,而净氮矿化率无明显变化。不同的积雪覆盖时间(60 d,90 d,150 d)并没有引起土壤氮库的显著变化,说明较早的降雪虽然使土壤有较高的温度和较少的冻融循环,但并不会改变土壤氮库的积累和释放。     

非正规填埋场矿化垃圾理化性质与资源化利用研究

为探索非正规垃圾填埋场矿化垃圾资源化利用问题,以广东省东莞市常平镇桥沥垃圾填埋场矿化垃圾为例,多点采集样品经人工分拣和不同粒径段筛分后,对其物理组成和化学性质进行了分析.结果表明:矿化垃圾中腐殖土主要在40mm粒径段以下,占47.3%,塑料、织物及木竹等可燃轻质垃圾主要在大于80mm粒径段,占40.1%;工程筛分粒径可选40mm,筛上物主要为可燃物,筛下物主要为腐殖土;按照有机肥堆肥腐熟标准,筛下物腐殖土基本可达到腐熟,营养物质含量达到《城市生活垃圾农用标准》(GB8172-1987)要求,但部分重金属含量超标;矿化垃圾经筛分后的轻质垃圾,热值约为6000kJ/kg,可直接进行焚烧处理,将其制备成垃圾衍生燃料(RDF)后,热值可达10000~24000kJ/kg.     

长春地区食物链氮素养分流动趋势与特征分析

氮素养分管理问题一直是国内外关注的热点。论文通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER（Nutrient Flows in Food Chains, Environment and Resources Use）模型,研究了长春地区1993—2013年食物链的氮素流动趋势特征,旨在为该地区氮素的优化管理和相关政策制定提供参考。研究结果表明：1993年长春地区食物链系统氮素的总输入量为26.4×10⁴ t,至2013年增长至50.8×10⁴ t;食品生产方面,动物性食品的氮素流量由1993年的0.7×10⁴ t增长至2013年的2.3×10⁴ t,而植物性食品氮素流量则由7.1×10⁴ t减少至6.7×10⁴ t;食品消费方面,动、植物性食品氮素流量分别由1993年的0.5×10⁴和3.3×10⁴ t增长至2013年的1.4×10⁴和3.6×10⁴ t。20 a间,长春地区食物链各环节的氮素养分利用率均呈下降趋势,其中畜禽和作物生产系统的氮素利用率分别由14.5%和56.1%降至13.2%和48.0%,整个食物链系统的氮素利用率由16.9%下降为10.6%,而与此同时氮素的损失率则由38.2%提高为48.7%。可见,随着经济发展和社会变革,长春地区食物链系统的氮素流动量大幅增加,而氮素利用效率则大幅下降。现阶段,该地区农牧生产和家庭消费中应注意含氮废弃物的管理与循环利用,减少氮素损失,从而提高利用效率。     

微塑料添加对橘园土壤有机碳矿化的影响

为探究微塑料污染对土壤有机碳矿化的影响,采集湖北当阳橘园土壤,进行室内有机碳矿化培养,研究添加微塑料和秸秆条件下土壤有机碳矿化特征及酶活性变化.结果表明,秸秆和微塑料混施显著影响了土壤有机碳矿化,但仅添加微塑料对土壤有机碳矿化无显著影响.与单施秸秆相比,低量微塑料与秸秆混施处理（PP1+S）显著促进了有机碳矿化,有机碳累积矿化量增加了8.20%,而中高量微塑料与秸秆混施处理（PP2+S和PP3+S）显著降低了有机碳累积矿化量,其中,高量微塑料与秸秆混施对土壤有机碳矿化抑制最明显,降低了10.13%.添加微塑料显著降低了β-葡萄糖苷酶活性,高量微塑料添加对酶活性的抑制最显著,与对照相比,在第1、6和35 d分别降低了20.52%、43.93%和17.79%;但是,添加秸秆缓解了微塑料输入对土壤β-葡萄糖苷酶活性抑制作用.有机碳矿化速率与DOC、MBC含量和β-葡萄糖苷酶活性均呈显著正相关.