Elevated CO2 facilitates C and N accumulation in a rice paddy ecosystem

Elevated CO₂ can stimulate wetland carbon (C) and nitrogen (N) exports through gaseous and dissolved pathways, however, the consequent influences on the C and N pools are still not fully known. Therefore, we set up a free-air CO₂ enrichment experiment in a paddy field in Eastern China. After five year fumigation, we studied C and N in the plant–water–soil system. The results showed: (1) elevated CO₂ stimulated rice aboveground biomass and N accumulations by 19.1% and 12.5%, respectively. (2) Elevated CO₂ significantly increased paddy soil TOC and TN contents by 12.5% and 15.5%, respectively in the 0–15 cm layer, and 22.7% and 26.0% in the 15–30 cm soil layer. (3) Averaged across the rice growing period, elevated CO₂ greatly increased TOC and TN contents in the surface water by 7.6% and 11.4%, respectively. (4) The TOC/TN ratio and natural δ¹⁵N value in the surface soil showed a decreasing trend under elevated CO₂. The above results indicate that elevated CO₂ can benefit C and N accumulation in paddy fields. Given the similarity between the paddies and natural wetlands, our results also suggest a great potential for long-term C and N accumulation in natural wetlands under future climate patterns.     

Comparative effects of different maize straw returning modes on soil humus composition and humic acid structural characteristics in Northeast China

In order to evaluate the effects of different maize straw returning modes on humus composition and humic acid (HA) structural, a field experiment was designed to have five treatments, i.e. Treatment CK (no straw returned), Treatment EIS (straw incorporated evenly into the soil using the crashing-ridging technique), Treatment SP (straw plowed into the soil), Treatment SM (straw returned as mulch) and Treatment SG (straw returned as pellets). Our results showed that Treatment EIS significantly increased the content of soil organic carbon (SOC), soil humus substances (HEC), soil humic acid carbon (HAC) and fulvic acid carbon (FAC) by 27.8%, 47.6%, 63.3% and 33.8%, respectively, as compared with CK. Among all the straw returning treatments, Treatment EIS was the most significant in effect of increasing the content of HEC, HAC and FAC. Moreover, Treatment EIS altered the composition of humus more significantly than all the other treatments, by increasing the proportion of alkyl C and the ratio of aliphatic C/aromatic C. These results suggest that straw returning accelerated the accumulation of soil organic C and various components of humus, significantly improved the structure of soil HA, with the practice of EIS in particular.     

MBR中影响同步硝化反硝化的生态因子

研究了DO、C/N、pH等生态因子对膜生物反应器同步硝化反硝化的影响.结果表明,只有在各生态因子保持得当的条件下,同步硝化反硝化才能顺利地进行.DO为1mg/L左右、C/N比为30左右、进水pH值约7.2左右时COD、NH₄⁺、TN的去除率分别为96%、95%和92%.     

柴河小流域草地土壤环境的同位素示踪研究

以滇池柴河小流域为研究区域,于2011年7月采集草地样品全样、分层样共17个,对土壤粒度、w(SOM)(SOM为有机质)、w(TN)进行测定;采用放射性核素137Cs示踪技术估算研究流域土壤侵蚀速率;同时,测定δ13C(稳定性碳同位素丰度),以研究该流域生态环境状况. 结果表明:①土壤粒度组成为粉粒(66.74%~77.55%)>黏粒(21.22%~31.29%)>砂粒(1.23%~3.33%),同一土地利用方式的土壤粒度组成差异较小,土壤适宜耕作. ②CH1、CH2、CH3采样点的w(SOM)分别为3.51%、1.72%、2.54%,w(TN)分别为0.22%、0.17%、0.18%,二者相对偏低,并且土壤剖面的w(SOM)、w(TN)均随深度增加呈降低趋势. ③CH1、CH2、CH3采样点的137Cs含量分别为586.91、279.83和217.82bq/m2,侵蚀模数分别为324.96、879.33和1066.83t/(km2·a),表明研究区整体属于轻度侵蚀且表层土壤侵蚀较为严重. ④CH1、CH2、CH3采样点的δ13C平均值分别为-18.49‰、-24.5‰和-21.74‰,表明有机质主要来源于陆源.      

广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性试验研究*

为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性,采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验,用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验,并结合压汞试验进行微观分析。根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式。试验结果表明:随着初始干密度的增加,积聚体间孔隙体积发生收缩,积聚体内孔隙占主要作用。广吸力范围内试样的土水特征曲线随着初始干密度增大而向右上方偏移,而孔隙比随吸力的增加基本不变。抗剪强度随着初始干密度增大而增大,且随着吸力增加而增加。应力-应变曲线低吸力范围呈应变硬化现象,高吸力范围呈应变软化现象。利用Khalili & Khabbaz模型预测的抗剪强度值与实测值非常接近,因此该模型可用于预测广吸力范围内非饱和黄土的抗剪强度。     

太原市采暖期PM10中PAHs的碳同位素组成及源贡献率

在太原市7个点位采集采暖期PM10样品,用气相色谱-同位素质谱仪测定环境空气PM10和污染源(煤烟尘和机动车尾气)中9种多环芳烃(PAHs)的碳同位素组成(δ13C),并根据碳同位素质量平衡原理定量环境空气PAHs的源贡献率.结果表明:煤烟尘中PAHs随环数增加贫13C,机动车尾气中PAHs随环数增加富13C;各点位PAHs的δ13C值差别不大,变化趋势与煤烟尘基本一致,煤烟尘是城市PAHs的主要污染源;煤烟尘对各点位荧蒽和苯并[a]蒽的贡献率都大于机动车尾气,对 的贡献率与机动车尾气相当,煤烟尘是各点位荧蒽和苯并[a]蒽的主要来源, 是二者共同作用的结果;煤烟尘和机动车尾气对全市环境空气中荧蒽、苯并[ghi]荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[b+k]荧蒽贡献率比都约为7:3,太原市环境空气PAHs污染属于煤烟尘和机动车尾气的复合污染.     

水分控制下的湿地沉积物氧化还原电位及其对有机碳矿化的影响

为探讨水分与氧化还原电位之间的内在关系及其对沼泽湿地有机碳分解矿化的影响,采用室内培养(25℃,155 d)实验研究了不同水分条件(24%~232%WHC)下三江平原3类湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物氧化还原电位(Eh)变化以及有机碳的矿化特征.结果表明,不同水分条件对湿地沉积物氧化还原电位的影响有较大差异,在低于100%WHC(最大持水量)水分范围时,氧化还原电位随着水分的增加而降低,>100%WHC(至积水2 cm)时,水分含量变化对泥炭沼泽和腐殖质沼泽沉积物氧化还原电位影响作用降低.泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸沉积物有机碳矿化最适宜水分含量存在较大差异,分别为32%、48%和76%~100%WHC.湿地沉积物有机碳矿化速率与氧化还原电位之间存在二次函数关系(p<0.05),在还原态下(Eh值<300 mV),有机碳矿化速率和矿化量随氧化还原电位的升高而升高,在氧化态(Eh值>300 mV)下则逐渐降低.较低的氧化还原电位是三江平原湿地有机碳得以积累的重要原因.     

不同碳氮磷源改良剂对铅锌尾矿废弃地植被与土壤性质的影响

开展野外田间试验,在铅锌尾矿废弃地上添加不同碳氮磷源改良剂进行植被重建,从植物生长、营养元素、土壤酶活性、尾矿及植物重金属含量等方面研究其对铅锌尾矿废弃地的改良效果.结果表明:①添加不同碳氮磷源改良剂促进了植物在尾矿上定居和生长,植被盖度从6个月的2. 0%～20. 0%增长到30个月的62. 5%～98. 5%;生物量从6个月的9. 4～115g·m-2增长到30个月的389. 0～2 358. 3 g·m-2.②添加不同碳氮磷源改良剂增加了尾矿营养元素含量(有机碳、水溶性碳、硝态氮和有效磷分别增加了6. 0%～93. 3%、1. 3%～49. 3%、12. 3%～214. 7%和2. 7%～81. 3%)和提高了土壤酶活性(脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶活性分别提高了0. 3～2. 8、0. 1～1. 4、0. 1～0. 6和0. 1～0. 5倍).③添加不同碳氮磷源改良剂不同程度地降低了尾矿中重金属有效态含量(DTPA-Cd、DTPA-Cu、DTPA-Pb和DTPA-Zn分别下降了2. 5%～40. 2%、1. 4%～25. 6%、1. 4%～15. 2%和0. 4%～24. 9%)和植物体内重金属(Cd、Cu、Pb和Zn分别下降了12. 1%～58. 7%、6. 4%～46. 0%、20. 2%～68. 0%和11. 7%～58. 1%)含量.④Pearson相关性分析表明,植被盖度、生物量与尾矿营养元素和土壤酶活性呈显著正相关,与尾矿重金属有效态含量呈显著负相关;植物地上部分重金属含量与尾矿重金属有效态含量、营养元素和土壤酶活性相关性不明显.综合分析表明,碳氮磷源改良剂是铅锌尾矿废弃地植被恢复良好的改良材料.     

荧光定量PCR检测生物强化SBR系统中苯胺降解菌的数量变化

生物强化SBR系统中苯胺降解菌Pseudomonas otitidis strain JY9在降解苯胺废水过程中发挥重要作用.本研究根据该菌株的邻苯二酚1,2双加氧酶(C12O)的基因序列,设计特异引物,扩增特异片段并克隆到PGM-T载体中,以此重组质粒为参照,系统活性污泥中提取的总DNA为模板,应用实时荧光定量PCR方法定量检测该菌在苯胺废水生物强化SBR系统中的丰度变化.同时应用高效液相色谱法检测系统中苯胺的残留.结果表明,苯胺初始浓度在200~500 mg·L-1范围内,苯胺降解率均达到96%以上.并且SBR反应系统活性污泥中每单位(mg)MLVSS的C12O基因拷贝数随苯胺浓度的升高而显著上升,最高拷贝数达到2.7×109个,表明该菌的数量随苯胺浓度的升高而显著上升.结果显示,在苯胺去除过程中Pseudomonas otitidis strain JY9的投加能够稳定活性污泥中的MLVSS,当含有高浓度苯胺废水系统运行稳定时,该降解菌逐渐成为活性污泥当中的优势菌.     

水介质中C_（60）纳米晶体颗粒的扩散状态对其光化学反应活性的影响研究

研究了阳离子表面活性剂CTAB,阴离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TX-100和TX-405对水介质中C60纳米晶体颗粒的光化学反应活性诱导效应.结果表明,在阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TX-405中,C60纳米晶体颗粒没有显示明显的光化学反应活性,而非离子表面活性剂TX-1...