森林土壤固碳机理研究进展

全球碳平衡中,土壤有机碳储量为2000 Pg,植被碳储量500 Pg,大气碳储量785 Pg,土壤中有机碳变化是影响大气温室气体含量的重要因素。中国人工林总量世界第一,可以通过造林树种的选择,增加森林土壤的碳汇功能,它主要通过4种机理来实现,包括稳定性有机-矿物复合体的形成、持久性封存的深层碳的增加、耐分解有机物成份的积累、以及土壤团聚体结构中碳的物理性保护。中国近年来对木材的需求上升,导致大量短轮伐期人工林的种植,采伐、火烧炼山、施肥与整地等营林措施对土壤碳汇功能形成重大影响。因而,通过加强对中国人工林土壤固碳机理的研究,通过人为措施实现具有较强固碳能力的森林类型,从而提高人工森林生态系统的固碳能力,它对中国减排增汇战略具有重要意义,而加强对不同营林措施对碳汇功能影响的研究是中国当前面临的重大课题。     

乌梁素海沉积物中营养盐分布特征与固碳能力

通过2008—2011年连续现场采样和室内实验分析,研究了乌梁素海沉积物营养盐的分布特征以及固碳功能.结果发现,乌梁素海沉积物中氮与有机碳水平分布具有相同规律,总磷水平分布差异较大,揭示了沉积环境和水动力条件对磷在沉积物中的累积具有一定影响,也在一定程度上反映了磷来源的多样性.在垂直方向上,总氮、有机碳、硝态氮规律明显,随深度增加有递减的趋势,而总磷和氨氮垂直分布差异性显著,表明其与环境因素和早期演化和成岩作用有关.乌梁素海沉积物中C:N:P=20.2:4.5:1,小于Redfield比(C:N:P=106:16:1).沉积物中总氮与有机碳有明显的正相关性,而总磷与有机碳无相关性.乌梁素海沉积物有机碳沉积速率为169.55 g·m-2·a-1,有机碳密度为5.70 kg·m-2.30 cm深度沉积物中,碳储量为134.39×104t,存在很大的固碳潜力,这对于调节气候变化和维护湖泊区域生态平衡具有重要潜能.     

The occurrence of disinfection by‐products in Taiwan drinking water

In this study, samples were taken from six conventional water treatment plants for disinfection by‐products analysis. Results from the analysis revealed that trihalomethanes (THMs) concentrations in all samples were below regulatory levels (100 μg/L). Although the national standard for haloacetic acids (HAA5) has not yet been promulgated in Taiwan, samples from two water plants contained HAA5 concentrations exceeding the USEPA limit (MCL of HAA5 of Stage 1, 60 μg/L). THMs and HAA5 were found to be the major disinfection by‐products in all water treatment plants. It was noted that the concentration of HAA5 in most samples was higher than that of the trihalomathanes. However, the formation potential of THM (THMFP) was found to be higher than that of HAA (HAAFP). Good correlation also was found between THMFP (or THMFP) and HAA5 (or THMs). In evaluating the performance of the treatment processes, it was found that conventional water treatment processes followed by activated carbon were effective in removing disinfection by‐products (DBPs) from source water with pre‐ozonation. The treatment processes were at their optimum performance in removing contaminants when O₃/TOC₀ was held at 0.75.     

太湖流域农户环境友好型技术采纳行为及其环境和经济效应评价——以测土配方施肥技术为例

论文基于太湖流域上游地区221 户水稻生产农户调查数据,利用Probit 模型分析了农户采纳测土配方施肥技术的影响因素,然后构建投入需求和产出供给方程,评价了测土配方施肥技术采纳的环境和经济效应。研究表明,平均年龄越小、家庭耐用资产状况越好以及上一年与农技推广人员接触次数越多的农户,越倾向于选择测土配方施肥技术,而受教育年限较少或较多的农户都不愿意选择该技术。测土配方施肥技术确实能够起到降低化肥施用量和提高水稻产量的双重作用,控制其他条件,测土配方施肥技术采用率每增加1%,化肥施用量降低0.09%(0.45 kg/hm²),而水稻单产提高0.04%(2.91 kg/hm²)。若研究区域实现测土配方施肥全面推广应用,将可进一步减少化肥用量34.91 kg/hm²,同时提高水稻产量223.98 kg/hm²,具有较可观的环境和经济效应。但是测土配方施肥技术的实际推广进程缓慢,项目管理实施也不够规范,为此,有必要加大测土配方施肥技术研究投入,加强对技术的宣传和培训工作,同时结合示范户的榜样作用,以点带面促进该技术的深入推广和规范实施。     

土壤中2,2＇,5,5＇-四氯联苯的锁定效应及其影响因素

以2,2＇,5,5＇-四氯联苯（PCB52）为典型代表,采用微波提取法研究了土壤中多氯联苯的锁定效应及其影响因素.实验表明,老化时间、土壤的有机质含量、含水率、pH值以及老化环境温度都对土壤锁定2,2＇,5,5＇-四氯联苯的效果有显著影响.2,2＇,5,5＇-四氯联苯锁定量随着老化时间的增长而增加,添加20 d后尤为显著,之后变化缓慢,趋于平衡;随着土壤有机质含量的增加而显著增加;随着土壤含水率的增大而下降,且表现出一定的线性相关性;在pH 5.5—10.5范围内,随着土壤pH值的升高而增大;在15℃到40℃范围内随着老化环境温度的升高而降低.此外,多氯联苯自身的性质也会影响土壤对其的锁定效果.     

Fenton法降解水中布洛芬

采用Fenton法降解水中布洛芬,考察了H2O2投加量、FeSO.47H2O与H2O2的比值、初始pH、反应时间等因素对布洛芬去除率的影响,通过正交实验确定影响作用大小依次为:[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比>H2O2的投加量>pH值,最佳的反应工艺条件为:H2O2的投加量为3 mL.L-1,[Fe2+]∶[H2O2]的物质的量之比为1∶10,反应初始pH值为3,反应时间为40 min.在最佳条件下布洛芬的去除率达到86%以上.同时对布洛芬降解反应动力学进行了研究,发现Fenton降解布洛芬符合二级反应动力学规律.     

保护性耕作对农田土壤有机碳库的影响

农田土壤有机碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。有机碳库的储量除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。综述了保护性耕作对土壤有机碳库的影响,并从碳输入、碳分解和碳固持3个方面讨论了保护性耕作影响有机碳库的途径。大量实验结果表明,保护性耕作在表层土壤中能提高作物根系生物量1.0%~142.9%;增加土壤微生物的生物量2.2%~140%。免耕还显著降低土壤的呼吸强度,在0.9%~72.6%之间,从而减少碳的损失。免耕还提高了土壤团聚体数量,从而有利于有机碳在土壤中的固持。今后的研究应该在如下几方面加强：（1）加强区域性对比研究;（2）加强长期定位研究;（3）加强对固碳机理的研究;（4）建立模型加强对多种因子综合效应的研究。     

植物根系固土护坡机理的研究进展及展望

在综合国内外相关研究成果的基础上,详细介绍了近几年来植物根系固土护坡机理的研究进展。文章分别从水文效应和力学效应2个方面对根系固土护坡机理进行了介绍,并着重从根增强的理论模型、根-土相互作用等方面论述了植物根系固土护坡的力学效应。首先介绍了根增强理论的先驱模型Wu和Waldron模型,文章从多方面论证了Wu和Waldron模型假定穿过剪切面的所有根在受力时同时破坏高估了根的增强作用,详细介绍了国外学者对Wu和Waldron模型改进后,最新提出的2种考虑根系逐渐破坏的力学模型——纤维束增强模型FBM和根束增强模型RBM。FBM模型用动态纤维束来模拟根系的渐进破坏,假设荷载被分配给束中的每个根,当载荷增加到其值超过了某单根的抗拉强度时,该根被拉断,而被该根分担的载荷被重新分配到剩下的完好的根中,直到所有的根都拉断。该模型使用应力控制的加载过程,不能得到完整的力-位移关系曲线;且该模型中没有考虑根的直径分布、几何性质、力学性质等的影响。为了克服上述缺陷Schwarz在FBM模型的基础上,又提出了RBM模型。RBM模型是一个以位移控制加载过程的纤维束模型,该模型考虑整个根束的拔出力是位移的函数,并被表示成单根的拔出力之和。文章最后详细论述了根系的拔出机理,探讨了植物根系固土护坡研究的发展方向。     

风蚀对窟野河流域产沙贡献的时间尺度特征

风蚀在黄土高原风水蚀复合区的侵蚀产沙中扮演着重要的角色。利用窟野河流域神木水文站水沙资料及有关气象资料,分析了风蚀对窟野河神木水文站以上流域产沙贡献的时间尺度特征。结果表明,风力的侵蚀搬运对窟野河流域产沙起着重要的作用。月时间尺度上,风沙入河量存在"存储-释放"的过程;风蚀产沙贡献在3月和11-12月出现高峰值,4-9月风蚀贡献率逐渐降低;冬春季节淤积的泥沙,在夏季逐渐被冲走,到了9月,把淤积的泥沙最大限度冲走而开始新的淤积过程;月时间尺度上风蚀贡献率与风蚀气候因子分布趋势一致;7、8两月的风沙贡献量占年风蚀贡献总量的80.5%,风沙贡献量的峰值出现在7月,约7.75×10⁶ t。季尺度上,夏季风蚀贡献率最低,仅7.8%。秋、冬季逐渐升高,春季达到最高,风蚀贡献率为28.6%。年尺度上,风力作用对神木水文站以上流域的产沙贡献为17.2%,风蚀贡献量为12.7×10⁶ t/a。     

碳中和VS水体甲烷超量释放/甲烷悖论

碳中和目前已成为国际共识,亦是我国政府的政治承诺.实现碳中和目标无疑需要人为努力,但自然界还存在着一些仍未完全被认知但又不可小觑的碳排放源.例如,地表水体中在常规水底沉积物厌氧产甲烷（CH₄）现象之外还存在着一种非常规CH₄释放现象（甲烷悖论）,且这种非常规CH₄释放量在某些地区甚至超过化石燃料使用、汽车尾气排放、管道泄漏等温室气体排放量总和.如果这种现象变得普遍,则有可能形成在21世纪中叶虽可实现碳中和目标,但在世纪末却难以完成控温<2℃的尴尬局面.因此,有必要了解甲烷悖论现象及过程机制,高度警惕甲烷悖论现象下的CH₄超量释放现象,而不仅仅是以完成碳中和作为唯一目标.基于碳中和目的,首先简述水体底泥常规甲烷生成途径,并由此引出水体甲烷超量释放现象,即甲烷悖论.其次,综述现有甲烷悖论过程机理研究,揭示表层有氧水体过量释放甲烷现象的实质.最后,分析调控甲烷悖论有可能适用的技术策略.