不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配及输入效率

为了研究不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配与输入效率,通过盆栽试验,采用13C-CO₂脉冲标记法,定量研究水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)内光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中的分配及其对根际、非根际土壤有机碳的贡献.结果表明:13C-CO₂脉冲标记6 h后,水稻地上部、根系和根际土中13C的丰度最大值均出现在分蘖期,分别达到1 864.7‰、842.6‰和-8.2‰,显著高于后3个生育期.分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期这4个生育期水稻光合13C在地上部的分配比例依次增加,而在根部和根际土中的分配比例逐渐减小;不同生育期水稻光合13C在水稻-土壤系统中的总回收率为72.0%～81.0%,在籽粒中的回收率由1.8%逐渐增至40.3%,在根部和土壤中的回收率逐渐下降,表明水稻生育前期光合作用更强,能够向地下部快速输入“新碳”.水稻生长至成熟后,茎叶中光合13C的分配比例由61.0%～93.1%降至32.8%～74.1%,而在籽粒、根部和根际土中的分配比例分别增加了1～2倍,表明水稻植株在生长过程中光合碳向籽粒和地下部传输.根际沉积效率随水稻的生长逐渐由分蘖期的11.0%降至灌浆期的4.1%;光合碳对土壤有机质的贡献也逐渐减低,而且对根际土的贡献显著大于非根际土,表明水稻生长速率决定了光合碳对土壤有机碳的贡献率,而水稻根际沉积效应是根际土壤有机质获得较高光合碳贡献率的主要原因.该研究进一步量化了水稻生长期间光合碳的分配及其对土壤有机碳库的贡献,有助于深入开展水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究.      

两种染料与阿特拉津在沉积物上的竞争吸附

通过批量吸附实验研究了两种染料对阿特拉津(AT)在天然水体沉积物上吸附的影响.结果表明,与对照相比,刚果红(CR)和亚甲基蓝(MB)在实验浓度范围内均与AT发生竞争吸附,分别使AT的吸附率降低了14.29%和30.16%.共存体系的溶液化学条件发生变化时,AT的吸附有所不同.当体系pH值和温度升高时,AT的吸附量减小;而离子强度的升高,促使AT在沉积物上的吸附量增大.     

巢湖沉积物δ13Corg和δ15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ¹³C_org、δ　¹⁵N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ¹³C_org、δ¹⁵N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段：①10 cm以下,H3点δ¹³C_org波动在-21.74‰～-19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个剖面的δ¹³C_org迅速减小,δ¹⁵N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.     

不同水体溶解性有机物的混凝去除特性

采用硫酸铝、工业氯化铁、无机高分子絮凝剂(PAC)3种无机混凝剂,对广州珠江、北京密云、天津滦河不同原水进行了混凝实验,分析了不同混凝剂去除水体有机物的特性以及不同水体溶解性有机物(DOM)的内在分级特征与其混凝去除率的关系.实验结果表明,①珠江水体由于碱度低,pH较易下降,高投药浓度下此水体DOM更易被氯化铁去除;中低投药下,在南方水体中,PAC与盐类絮凝剂对去除DOM的混凝性能差别不如在北方水体中明显,表明南北方水体DOM的内在特性存在一定差异,即北方水体DOM中可混凝去除部分的有机物易发生电中和作用,带有较多负电基团,南方珠江水体DOM含带电基团的有机物相对较少,而中性有机物含量相对较高,这与进一步分级结果一致.②所有水体从混凝收敛点看,总溶解性有机碳(DOC)去除率都是工业PAC最高,显示电中和(憎水化)-沉淀(吸附)可能为这些水体DOM的主要去除机理.③从不同水体的DOC平均去除率看,珠江水体高于密云水体,它们又明显高于滦河水体.对水体DOM进一步的化学分级研究结果表明,DOC去除率越高的水体,其中的憎水中性物质(HoN)含量也越高.这表明,除了碱度、总有机碳(TOC)外,原水DOM的内在化学分级特征也是影响水体DOC混凝去除率的重要因素.     

植被恢复中坡地土壤颗粒有机碳分布特征和δ~(13)C值组成

以喀斯特地区植被恢复过程中典型坡地为研究对象,对坡地各个地形剖面土壤及土壤不同粒径组分中有机碳含量和有机质稳定碳同位素(δ13C值)组成进行了分析.结果显示:坡地土壤有机碳含量向下坡方向逐渐降低,上坡位两个剖面土壤砂粒(50～2000 um)中有机碳含量占50%以上,处于不稳定状态;易受到侵蚀作用破坏;而下坡位两个剖面中有机碳主要储存在粉粒(2～50um)和粘粒(<2um)土壤中,属于高度腐殖化的稳定有机碳.土壤有机质的δ13C值是评估SOC周转的一个良好指标,因粒径组成、剖面深度.植被和成土环境而不同.坡地各个土壤剖面中δ13C值的组成差异,较好地反映作物残体输入和土壤累积特征;输入土壤中的植物有机体由于分解程度不同而储存在不同粒径土壤中,因此各粒径中δ13C值对土层中有机质的储存和变化趋势具有较好的指示作用.     

土壤有机质对镉在土壤中吸附-解吸行为的影响

研究了Cd^2＋在红壤、黄泥土、乌栅土及去除有机质后的三种土壤中的吸附-解吸行为．结果表明,有机质的去除显著降低了三种土壤体系Cd^2＋吸附-解吸平衡液的pH值,ApH范围为0．51到3．05．三种土壤中Cd^2＋的吸附量大小为：乌栅土〉黄泥土〉〉红壤,与土壤有机质含量的顺序一致;去除有机质后土壤对Cd^2＋的吸附量均明显下降,尤其是有机质含量高的黄泥土和乌栅土;三种土壤有机质对Cd^2＋吸附的贡献率平均值分别为红壤43．75％、黄泥土544．77％、乌栅土993．76％．Cd^2＋在所有土壤中的吸附均可用Freundlich方程来描述,相关系数均大于0．991,吸附亲和力的变化与吸附量大小的变化一致,n值在0．350到0．975之间变化．三种土壤中Cd^2＋解吸量依次减少,红壤中Cd^2＋解吸率均在50％以上,而黄泥土和乌栅土中解吸率最高为42％和19％;去除有机质后解吸率均在50％以上,且解吸量相差不大．     

基于黄潮土长期定位试验的作物产量演变特征分析

为探讨徐淮地区黄潮土长期施肥条件下作物持续高产、稳产的途径,利用始于1980年的肥料长期定位试验,对连续32 a作物产量的演变特征、可持续性以及与土壤有机质含量的相关关系进行分析。结果表明,长期施肥条件下,受气候等因素的影响,作物产量年际间存在波动,不同处理间小麦(Triticum aestivum)和玉米(Zea mays)历年产量由高到低均表现为化肥与有机肥配施(MNPK),施N、P、K肥(NPK),施N、P肥(NP),施有机肥(M),施N肥(N)和不施肥(CK),而甘薯(Ipomoea batatas)产量年际间和处理间的变化差异较大。在小麦和玉米的施肥处理中,N处理产量最低,随施肥年限增加产量下降速度快,可持续性指数分别比CK低0.161和0.063;MNPK处理比NPK和M处理分别增产14.9%和102.3%、11.5%和24.4%,且产量变异系数低,可持续性好。玉米产量的稳定性整体上高于小麦和甘薯。平衡施肥或有机肥与无机肥配施可降低作物产量对基础地力的依赖程度。增施有机肥处理(M和MNPK)土壤有机质含量呈递增趋势,积累速度为0.31~0.37 g·kg-1·a-1,小麦和玉米轮作制下砂壤质黄潮土有机质含量的适宜平衡值约为15.0 g·kg-1。化肥配施有机肥具有培肥土壤和促使作物高产、稳产的效果。     

沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱解析

应用三维荧光光谱技术(EEMS),研究了沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,并探讨了沿岸生态系统对水体中DOM的性质及来源的影响.结果表明,沙颍河流域水体DOM均存在类色氨酸、类酪氨酸、可见光区和紫外光区类腐殖质4种荧光峰,其中贾鲁河水样中类蛋白与类腐殖质含量均最高.相关性分析显示,沙颍河流域干流和各支流的A、C峰代表的类腐殖质组分均存在共源性.荧光参数分析显示,沿岸土地利用类型以林业为主的澧河水体的DOM陆源性更强,腐殖化程度相对较高;其余各支流受两岸农田及人为排放的影响,水体具有明显的自生源特征,且新生DOM含量较高.贾鲁河荧光特征显示了其水体受人为干扰比较大.     

河流有机质生物地球化学研究进展

探讨了近年来河流中有机质的生物地球化学研究状况。大多数河流有机质的来源主要是外源即流域侵蚀而来的,经过河流的新陈代谢过程,把河流中的悬浮物分解为不同类型的有机质。在有机质分解过程中由于外部条件的差异,形成粒径大小不同的颗粒物和溶解有机质、无机质等。河流水体中的溶解有机碳(DOC)在全球不同纬度、不同区域,其含量差异较大,但目前对其生物地球化学控制的量级缺乏足够的理解和认识。另外碳氮同位素及其比值在当前的河流有机质生物地球化学研究中仍起着非常重要的示踪作用。     

水体环境中天然有机质腐殖酸研究进展

腐殖酸作为一种资源广泛存在于自然界中,它是影响环境生态平衡的重要因素,也是潜在的、可大力开发和综合利用的有机资源。腐殖酸类物质具有多种活性官能团,具有酸性、亲水性、界面活性、阳离子交换能力、络合作用及吸附分散能力。腐殖酸概念、理论出现了重大突破,已从传统腐殖酸重点或仅研究腐殖酸自身发生中的物质流动、能量转化规律,同时着眼研究腐殖酸与土壤、水体和生物多界面的环境过程和机理。文章主要以水环境为例,天然有机质研究历史、化学结构,对环境污染物效应和去除技术等几个方面的研究进展进行了简要的总结;对现代腐殖酸的研究趋势进行了展望。