水稻秸秆生物炭对耕地土壤有机碳及其CO2释放的影响

为探究生物炭自身稳定性及其输入土壤后对于土壤本体有机碳的影响,本研究模拟自然条件,分别将500℃和700℃裂解的水稻秸秆生物炭(RBC500和RBC700)以0%(空白土壤)、3%、6%和100%(纯生物炭)的比例添加至耕地土壤进行室内培养实验,观测总有机碳(TOC)与易氧化态碳(EOC)含量的变化及CO2排放特征.结果表明,与空白土壤处理相比,土壤TOC、EOC含量均随水稻秸秆生物炭添加量的增加而升高;相同添加量条件下,RBC500对土壤TOC与EOC增加的贡献均高于RBC700.各处理土壤TOC含量在前30 d内均降低(最大降幅为15.8%),并于培养后期趋于稳定;土壤EOC含量在培养初30 d内均降低,当生物炭添加比例为3%和6%时,RBC500使土壤的EOC含量降幅分别为72.4%和81.7%,大于RBC700的61.3%和69.8%;培养结束时,添加相同裂解温度生物炭的土壤EOC值相近.培养前期土壤中EOC含量的下降可能与生物炭中易分解组分引起的矿化作用有关.在130 d培养期内,CO2累计排放量大小顺序为:土壤+生物炭混合处理<纯土壤处理<纯生物炭处理,可见,生物炭的土壤处理可以减少土壤CO2的排放,最大减排率可达41.05%.在一个长的时间尺度内,生物炭的土壤处理有利于土壤碳的固定.生物炭施用于土壤可作为碳储存载体.     

变温环境对典型石灰土有机碳矿化的影响

采用野外采样和室内培养试验,研究了不同土地利用类型(林地和旱地)下的石灰土表层土壤有机碳(SOC)矿化对变温环境的响应.两种供试土样分别采自贵州省普定县天龙山区域的典型林地和旱地的0~10 cm表层.在培养试验中,依据积温相同的原则,设置变温(范围:15~25℃,变温间隔12 h)和恒温(20℃)两个温度处理,培养时间为56 d.在整个培养期内,旱地石灰土变温处理的SOC累积矿化量(63.32 mg·kg-1)虽略低于恒温处理(63.96 mg·kg-1),但两者之间差异不显著,而森林石灰土变温处理的SOC累积矿化量(169.46 mg·kg-1)则显著低于恒温处理(209.52 mg·kg-1)(P<0.05),这表明不同土地利用类型的石灰土SOC矿化对变温环境的响应不同.受植被和土地利用类型的影响,森林石灰土和旱地石灰土表层的SOC含量和组成差异显著,这可能是导致其SOC矿化对变温环境响应差异的重要原因.另外,各温度处理中,土壤可溶性有机碳(DOC)含量与SOC日均矿化量之间均呈极显著正相关(P<0.01),表明制约土壤DOC生成是温度影响土壤有机碳矿化的一个重要途径.在培养过程中,土壤微生物量碳含量不能有效反映恒温和变温下的SOC矿化差异,结合矿化动力学分析可知,同恒温相比,变温虽然不能通过改变微生物数量来影响SOC矿化,但能通过改变微生物群落的总体活性来影响SOC矿化过程.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

矿化垃圾混配种植介质的盆栽实验研究

矿化垃圾营养成分和有机质含量较高,但含有重金属和盐分.为了解矿化垃圾的施加比例对植物的生长影响以及植物对矿化垃圾混配种植介质中营养成分的吸收和重金属的富集,将矿化垃圾和本地绿化土按照不同比例混配,研究混配种植介质的理化性质的改善条件、矿化垃圾对植物体内的生物量和叶绿素含量的影响、植物对混配种植介质中营养成分的吸收量以及植物体内各种重金属累积浓度,探索矿化垃圾的最佳施用比例.实验结果表明,矿化垃圾可改善上海本地土壤贫瘠的普遍状况,其添加质量分数在50%～75%合适,对植物生长有利.     

影响土壤中微生物体氮的因子

综述了影响土壤微生物体氮的因子,以及微生物体氮与可矿化氮之间的关系。着重讨论了土壤有机质、有机物料、氮肥、作物根系、土壤温度和湿度对微生物体氮的影响及研究进展;评价了土壤微生物体氮与可矿化氮的关系的研究结果。     

酚类化合物在矿化垃圾中的吸附性能与结构相关性研究

采用静态吸附方法,对8种酚类化合物在矿化垃圾中的吸附行为进行了研究,并用Langmuir和Fieundlish等温吸附方程对其进行了拟合.研究结果表明,8种代酚的吸附能力大小顺序为3-甲基酚＞4-甲氧基酚＞4-氯酚＞2,4-二氯酚＞3-硝基酚＞4-硝基酚＞2-氯酚＞苯酚.对8种酚类化合物Langmuir和Frendlich等温吸附方程常数和18个量子化学参数采用PLS进行逐步回归分析,得到了以Frendlich方程参数lnκ为因变量的数学模型.该模型表明,有机酚在矿化垃圾中的吸附性能主要与有机酚分子的疏水性和极性有关.而且该模型得到的预测值与实测值接近,说明利用PLS进行回归处理得到的模型较为合理、能有效地预测有机酚类化合物在矿化垃圾中的吸附行为.     

介质阻挡放电低温等离子体协同催化降解苯乙烯

采用介质阻挡放电(DBD)低温等离子体协同催化降解苯乙烯,考察了输入功率、初始苯乙烯质量浓度、气体湿度、停留时间、脉冲频率等因素对苯乙烯降解率和能量效率的影响,建立了苯乙烯降解动力学模型,探讨了苯乙烯的降解机理。结果表明：在输入功率30 W、初始苯乙烯质量浓度464 mg/m³、气体相对湿度30%、停留时间0.18 s、脉冲频率200 Hz的最佳工艺条件下,苯乙烯降解率为62.20%,能量效率为36.10 g/(kW·h);DBD等离子体降解苯乙烯的动力学过程符合准一级动力学模型,相应的反应速率常数为0.109 4 m3^/(W·h)。DBD等离子体降解苯乙烯主要通过活性物种e^-、·O、·OH和NO₂·等对苯乙烯进行氧化。与单独DBD等离子体工艺相比,在相同输入功率下,DBD协同催化工艺能有效提高苯乙烯降解率和矿化率,降低反应器出口O₃浓度。     

矿化垃圾中的微生物区系与酶活性变化特征研究

选择某市郊城市生活垃圾填埋场为研究对象,对填埋时间分别达6、8、10年的矿化垃圾中的微生物区系与酶活性变化特征进行了比较。结果表明,表层(0～50 cm)和底层(100～150 cm)矿化垃圾中的微生物数量和酶活性变化幅度大于中层(50～100cm);填埋达6、8、10年后的各层矿化垃圾中的细菌数量明显低于对照,放线菌数量则明显高于对照,而真菌数量在表层和中层中高于对照或与对照相当,在底层则低于对照,各层中的脲酶、碱性磷酸酶、碱性磷酸酶活性则明显高于对照或与对照相当;总体来说,相同填埋深度的矿化垃圾中,填埋达6～8年的细菌、真菌、放线菌数量和脲酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶活性的变化幅度要大于填埋8～10年的,且均在填埋8～10年趋于稳定。     

不同经营措施对杉木人工林土壤碳库的影响

森林土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中发挥着关键作用。以我国亚热带杉木人工林为研究对象,以常绿阔叶林为对照,分析比较了不同经营措施对土壤碳矿化、微生物特征、碳库管理指数的影响。结果表明,与连栽杉木纯林相比,杉木火力楠混交模式和轮栽模式均显著增加了土壤微生物量碳含量、土壤微生物熵、易氧化有机碳和碳库管理指数,提高了土壤微生物对底物的利用效率,土壤易氧化有机碳可作为反映土壤碳库质量的有效指标。     

渗滤液耦合矿化垃圾制备甲烷氧化菌菌液

利用甲烷氧化菌菌液增加材料中甲烷氧化菌的数量,可以得到高甲烷氧化率的填埋场甲烷生物氧化覆盖材料。研究发现,渗滤液原水和渗滤液处理尾水均能促进甲烷氧化菌的生长,可利用渗滤液耦合矿化垃圾混合培养制备甲烷氧化菌菌液用于填埋场甲烷减排。填埋龄长的渗滤液原水有着较好的培养效果,得到的菌液在4 d内最高甲烷氧化速率达到2.68 mL/h,超过甲烷氧化菌培养液(nitrate minimal salt medium,NMS)的实验结果。渗滤液中总氮、无机碳、总有机碳和Ni元素的含量对甲烷氧化菌的培养过程影响较大,适用于甲烷氧化培养的渗滤液应满足:总氮1 400 mg/L,总有机碳55 mg/L,Ni元素0.4 mg/L,总磷含量较高。