黄土高原半干旱区土壤呼吸对土地利用变化的响应

明确土地利用方式变化条件下引起土壤呼吸差异性的因素,对预测黄土区退耕还草条件下土壤碳循环变化有重要意义。基于建立于1984 年的长期定位试验,于2011 年3 月至2012年12 月,利用Li-8100 系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了退耕还草(苜蓿)处理和农田(冬小麦)土壤呼吸季节变化以及土壤表层(0~5 cm)温度和含水量,研究了土地利用变化下土壤呼吸变化特征及其与土壤温度、水分以及有机碳特性之间的关系。结果发现,退耕27 a 来(自1984年麦地转化为苜蓿地),土壤呼吸速率苜蓿地(3.55 μmol·m^-2·s^-1)达小麦地(1.36 μmol·m^-2·s^-1)的2.61 倍,累积呼吸量苜蓿地(981 g·m^-2)达小麦(357 g·m^-2)的2.75 倍。土壤呼吸温度敏感系数(Q₁₀)苜蓿地较小麦地2011 年提高24.5%,2012 年提高2.4%。苜蓿地SOC含量(10.5 g·kg^-1)较小麦地(6.5 g·kg^-1)提高61.5%,微生物量碳(204 mg·kg^-1)较小麦地(152 mg·kg^-1)提高34%,0~5 cm土壤水分含量同期高于小麦地,但二者土壤温度差异不显著。土壤水分、SOC、微生物量碳等是造成二者呼吸差异的因素。     

鄱阳湖表层沉积物有机碳、氮同位素特征及其来源分析

通过对鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个表层沉积物样品中有机碳(TOC)、氮(TN)、C/N值、δ13C及δ15N含量的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流沉积物有机质和氮素来源.结果表明:鄱阳湖湖区表层沉积物中TOC的含量(干重)在0.63%~1.86%之间,平均值为(1.15±0.35)%(n=9),比其主支流TOC含量高; TN含量变化范围为0.06%~0.16%,平均值为(0.10±0.03)%(n=9),各入湖河流表层沉积物有机质TN含量处在0.03%~0.08%之间,平均值为(0.06±0.02)%(n=6).鄱阳湖湖区沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素变化范围分别为-25.66‰~-12.56‰和3.51‰~6.27‰,平均值分别为(-22.48±4.10)‰和(4.71±0.95)‰(n=9).各入湖河流沉积物δ13C和δ15N值含量范围分别为-25.24‰~-19.55‰和0.94‰~4.64‰,平均值分别为(-23.27±2.42)‰和(3.19±1.30)‰(n=6).有机质来源分析表明:土壤有机质、水生维管束植物和浮游植物是鄱阳湖及其主要入湖河流沉积有机质主要的3种来源,其中土壤有机质的贡献最大;土壤有机质和人工合成肥料是其沉积物氮素主要来源,对于入湖河流来说,人工合成肥料贡献更大.     

UV-C辐照对河水溶解有机质降解及微生物可利用性的影响

从黄浦江及其上游支流采集表层水样,进行了微生物培养、UV-C辐照和微生物再培养等处理过程,测定水样ρ(DOC)(DOC为溶解有机碳)、紫外可见吸收光谱和荧光光谱,探讨河水DOM(溶解有机质)的光化学降解和微生物可利用性特征. 结果表明:不同处理过程对DOM不同组分去除的贡献率不同,黄浦江河水经微生物培养后,ρ(DOC)和CDOM(有色溶解有机质)含量〔以a₃₃₅(335nm处的吸收系数)计〕分别下降了5%~27%和5%左右,而FDOM(荧光溶解性有机质)含量(以最大荧光强度表示)稍有增加;继续经UV-C辐照24h后,ρ(DOC)和CDOM含量分别下降了7%~36%和79%~96%,而FDOM含量下降了95%以上,说明水体中大部分CDOM和FDOM可通过UV-C辐照去除,并且去除率显著高于微生物降解. UV-C辐照不仅可以降解DOM,而且可以改变DOM的微生物可利用性,其中一部分SLDOM(半活性溶解有机质)经UV-C辐照后能够再次被微生物利用,其中4%~28%的DOC和5%~14%的CDOM可再次被微生物降解.      

可溶性腐殖酸和溶液pH对高岭土吸附诺氟沙星的影响

以DHA(可溶性腐殖酸)作为DOM(可溶性有机质)的替代目标物,研究高岭土对诺氟沙星的吸附机理以及不同ρ(DHA)下高岭土对不同存在形式的诺氟沙星吸附作用的影响. 结果表明:无论是否添加DHA,高岭土对诺氟沙星的吸附过程均符合二级反应动力学方程(R2>0.999),DHA的加入会影响吸附平衡时间,使其由24 h增至48 h; 高岭土对诺氟沙星的吸附等温线均可由Langmuir方程较好的描述. 不添加DHA时,当溶液pH在诺氟沙星的2个酸碱解离常数附近时,高岭土对诺氟沙星的吸附效果最好. 吸附模型拟合的结果表明,在试验pH范围内,诺氟沙星兼性离子(NOR±)对整体吸附的贡献最大. DHA与诺氟沙星在高岭土上的共吸附和累积吸附可促进高岭土对诺氟沙星的吸附,而DHA对诺氟沙星的增溶作用则抑制吸附. 累积吸附和增溶作用的贡献随着ρ(DHA)和pH的变化而改变,同时也与溶液中ρ(诺氟沙星)有关.      

砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固碳效应分析

以安徽蒙城砂姜黑土4年秸秆还田定位试验为研究对象,研究了秸秆还田配施不同氮肥水平条件下砂姜黑土耕层土壤容重、有机质组分的变化特征,分析了土壤有机质含量与土壤容重的相关性以及秸秆还田和氮肥施用对土壤碳库管理指数、固碳效应的影响。结果表明,秸秆还田（S）显著降低了土壤容重,不同施氮水平间,秸秆移除的土壤容重在1.24~1.31 g·cm-3之间,而秸秆还田在1.14~1.20 g·cm-3范围内,后者较前者下降2.50%~9.20%（p〈0.05）,其中以秸秆还田配施N5（S＋N 720kg·hm-2）处理的降幅最高。S较秸秆移除（R）显著提高了耕层土壤有机质含量（TOM）和活性有机质（LOM）含量,增加幅度分别为2.38%~10.61%（p〈0.05）和9.10%~44.74%（p〈0.05）,其中分别以配施N2（N 450 kg·hm-2）、N3（N 540 kg·hm-2）水平的幅度最高。相同施氮条件下,碳库管理指数（CPMI）S较R高出2.42%~87.68%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥较秸秆还田不施氮肥显著提高了CPMI,提高幅度分别为41.71%、38.17%、74.62%、48.84%和48.86%（p〈0.05）,并以配施N3处理的为最高,较N1（N 360 kg·hm-2）、N2、N4（N 630 kg·hm-2）和N5高出23.22%、26.38%、17.33%和17.31%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥处理的CPMI较R＋N0依次高出2.42%、45.14%、41.51%、78.85%、52.44%和52.46%（p〈0.01）;秸秆移除各氮肥水平间的CPMI无显著差异。根据等质量土壤计算方法,等质量土壤为2615 Mg·hm-2（0~20 cm）,秸秆还田配施氮肥增加了耕层等质量土壤有机碳储量,增加范围为6.58%~14.83%;秸秆还田配施氮肥较不施氮肥显著高出10.29%~16.35%（p〈0.05）,较R＋N0高出25.99%~32.91%（p〈0.01）,均以配施N4水平的增幅最高;S＋N0较R＋N0提高14.23%（p〈0.05）。相关分析表明,SOM和LOM含量均随土壤容重的减小而增加,相关系数为0.5540和0.7575,分别呈显著线性负相关（p〈0.05）和极显著线性负相关（p〈0.01）。由     

多重密度布点对土壤有机质空间特性的解析

论文以张家港市耕层土壤有机质（Soil organic matter, SOM）为目标变量,通过网格布点建立11种样点密度梯度,运用经典统计学和地统计学方法研究其空间特性随布点密度变化的趋势规律。结果表明,各密度下SOM的变异系数稳定在21.70%~23.12%之间,表现出中等程度变异;随着布点密度降低,SOM的块基比和分维数分别由37.52%、1.838波动降至18.70%、1.714,Moran’s I则由0.485起伏升高至0.857,相应地其空间变异中结构变异组分增多、随机变异贡献减少,空间自相关性也逐渐增强;SOM呈现西南-东北递减分布,随着样点密度减小,其空间格局趋于简化。论文以布点密度为视窗,揭示了SOM的多重空间尺度特征,可为解析土壤属性的层级结构提供参考依据。     

江汉平原县域尺度土壤有机质空间变异特征与合理采样数研究

土壤有机质含量是衡量土壤肥力和评价耕地质量的重要指标。在县域尺度下,利用合理数量的样点反映其空间分异特征具有重要意义。论文选取位于江汉平原腹地的湖北省公安县为研究区,布设了4 045个样点并测定其有机质含量,采用半方差分析得到土壤有机质空间变异特征,基于Moran’s I揭示空间变异较大地区,并通过二分法的思想逼近最佳合理采样数值。结果表明：研究区土壤有机质分布呈中等空间相关性,有6个局部区域的空间变异明显高于邻近地区,采样点数量与插值精度呈正相关,合理采样数为598个。研究结果可以为江汉平原县域耕地质量监测和管控提供指导。     

铜绿微囊藻胞内DOM光降解及其对芘结合能力的影响

利用紫外可见吸收光谱法及荧光光谱法研究有氧和缺氧条件下紫外线A波段(UV-A)辐照对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)胞内溶解性有机质(IDOM)(M. aeruginosa-IDOM)光降解行为,并考察光降解对其与芘结合能力的影响.结果表明,M. aeruginosa-IDOM经6d光降解后,有氧组中溶解性有机碳(DOC)浓度及其吸收系数a₃₅₅降解幅度均高于缺氧组.有氧及缺氧状态下M. aeruginosa-IDOM光降解过程中吸光度比值E2/E3(250nm/365nm)变化相似,但254nm处比紫外吸收值(SUVA₂₅₄)变化不同.激发–发射三维荧光光谱法(EEMs)结合平行因子(PARAFAC)分析,结果显示, M. aeruginosa-IDOM中类蛋白C1、长波激发类腐殖质C2及短波激发类腐殖质C3荧光强度在两种光降解条件下变化趋势不同. M. aeruginosa-IDOM光降解过程符合一级降解动力学特征的参数,在有氧组中降解半衰期均短于缺氧组.此外,光降解过程中,有氧组M. aeruginosa-IDOM与芘结合能力降低,但缺氧组M. aeruginosa-IDOM与芘结合能力先下降后增加.     

同温混合初期主库区沉积物间隙水DOM的光谱特征——以周村水库为例

运用紫外-可见光谱技术以及结合平行因子分析法的三维荧光光谱（EEM-PARAFAC）技术,对周村水库秋末同温混合初期的沉积物间隙水中溶解性有机物（DOM）的光谱特征进行分析.结果表明：周村水库沉积物间隙水DOM的紫外-可见吸收光谱并无明显特征峰,吸收系数的变异系数在50%~330%之间,表明其性质在不同深度上存在差异;E2/E3、E3/E4随深度增加,说明富里酸所占DOM的比例随沉积物深度增加而升高;三维荧光光谱中分离了4个组分,分别为类富里酸（C1、C2）、类蛋白（C3）和类腐殖酸（C4）;类蛋白（C3）与类腐殖酸（C4）具有显著的相关性（P<0.01,R=0.905）;DOM总荧光强度以及各组分荧光强度随着沉积物深度的增加均呈下降趋势,但DOM中腐殖质所占比例随深度逐渐增加,各样点间各荧光组分的荧光强度与组分比例差异显著;水库沉积物间隙水的高FI（1.8~2.0）和BIX（>1.0）,以及低HIX（<4.0）的荧光特征指数,说明不同深度DOM的腐殖化程度低,均来源于微生物作用.