乌梁素海和岱海上覆水中碳的形态分布及其制约机制

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊上覆水中TIC、DIC、TOC、DOC的地球化学特征为基础,分析和探讨了2个湖泊上覆水的水化学特征和TIC、DIC、TOC、DOC的空间分布格局及其制约机制。结果表明,乌梁素海和岱海湖泊的水化学特征均属蒸发-浓缩类型,湖泊水体离子组分特征受控于流域的蒸发-浓缩作用及蒸发盐岩的风化作用;岱海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为（0.93-1.16）×10^4、（0.78-0.90）×10^4、（0.07-0.63）×10^4、（0.07-0.48）×10^4 μmol·L^-1,乌梁素海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为（0.18-1.00）×10^4、（0.03-0.81）×10^4、（0.10-0.51）×10^4、（0.04-0.32）×10^4 μmol·L^-1,2个湖泊上覆水中TIC和DIC含量的差异性是湖泊富营养化类型、自然地理区划、水文地质背景及水量收支方式等因素综合作用的结果;岱海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC受N、P、Si等3种营养盐的共同影响,乌梁素海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC主要受N的影响。     

乌梁素海和岱海的水-沉积物系统中有机磷分布特征

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊为研究对象,系统探讨了2个湖泊上覆水和沉积物中有机磷（Or-P）的地球化学特征。结果表明,乌梁素海和岱海上覆水中溶解性有机磷（DOP）的含量范围分别为0.02～0.12mg·L^-1和0.01～0.03mg·L^-1,2个湖泊上覆水中DOP均占TDP的60%以上,是上覆水中TDP的重要组成部分和主要存在形态;乌梁素海和岱海沉积物中有机磷（Or-P）的平均含量分别为19.25～69.40mg·kg^-1和168.21～178.41mg·kg^-1;2个湖泊上覆水中DOP含量明显高于英格兰Tamar河口区,2个湖泊沉积物中Or-P的含量低于长江中下游浅水湖泊。据估算,乌梁素海和岱海上覆水中的DOP库分别达到12t和10t;这2个湖泊沉积物中Or-P的差异性反映了湖泊环境及生态类型对Or-P生物有效性的重要影响,揭示有机磷库是不容忽视的潜在生物有效磷源。     

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究

以乌梁素海和岱海表层沉积物为吸附剂,开展了磷在沉积物上的吸附动力学和等温吸附实验研究,采用交叉型Langmuir模型描述了磷在2个湖泊沉积物上的吸附行为,并分析测定了等温吸附后沉积物中磷的形态分布。结果表明,不同浓度条件下沉积物对磷的吸附动力学过程基本相似,Elovich方程能较好地描述2个湖泊沉积物对磷酸盐的吸附动力学过程;Langmuir交叉型吸附等温式能较好地描述磷在岱海和乌梁素海沉积物上的等温吸附行为（R2=0.990）,模型中的k、Qm、EPC0、NAP等参数较好地反映了2个湖泊沉积物在成因、粒度及矿物组成等方面的差异;吸附磷的形态再分布揭示颗粒物所吸附的水相磷主要分布于Ex-P,且Or-P是沉积物中重要的潜在生物有效性磷源,对湖泊富营养化的作用不容忽视。     

呼伦湖沉积物生物硅的分布特征

以Si的生物地球化学特征为基础,结合本小组前期研究成果,探讨了我国纬度最高湖泊呼伦湖沉积物中生物硅（BSi）的分布特征以及有机质与BSi的相关性。研究表明,呼伦湖表层沉积物中BSi的含量介于4.04~18.30 mg.g-1之间,平均11.81 mg.g-1;受陆源输入和沉积物粒度分异的影响,呼伦湖表层沉积物中BSi的空间分布由北西向南东呈现明显递减趋势,BSi的高值区出现在北西部湖区。3个柱芯沉积物中BSi的含量均在10 cm处达到峰值,这可能与20世纪60年代出现的大规模厄尔尼诺现象对湖泊水体中营养盐及藻类繁殖带来的影响有关。沉积物中有机碳与生物硅呈显著正相关关系,OC/BSi值介于0.89~7.22之间,平均2.74,远远小于Redfield比值（106/16）,揭示相同条件下,有机质的分解速率远远大于生物硅的溶解速率,颗粒物表层有机质对BSi起到了很好的保护作用,使沉积物中BSi的大部分不参与再循环。     

磷和硅在湖泊沉积物上的释放特征及形态变化研究

以乌梁素海（WLSH）和岱海（DH）表层沉积物为吸附剂,开展了磷硅在2个湖泊沉积物上的释放实验研究,同时采用连续提取法探讨了释放后的磷硅形态变化。结果表明,磷和硅在2个湖泊沉积物上的释放行为均可用Elovich方程描述;0～20min为磷的快速释放阶段,此时段内约有75%的吸附磷迅速从沉积物上解吸并释放至上覆水中;0～2h为硅的快速释放阶段,此阶段内约有40%的吸附硅从沉积物上解吸并释放至上覆水中;总体上,沉积物中Ex-P、Al-P、Fe-P及IEF-Si、CF-Si具有较强的释放潜力。     

呼伦湖沉积物有机碳的分布特征

以内蒙古高原湖泊呼伦湖为对象,开展了湖泊沉积物有机碳的分布特征研究。结果表明：呼伦湖沉积物中总有机碳（TOC）含量范围为9.18～61.68g·kg-1,平均34.64g·kg-1;重组碳（HFOC）含量范围为9.02～61.47g·kg-1,平均34.32g·kg-1;轻组碳（LFOC）含量范围为0.02～0.86g·kg-1,平均0.32g·kg-1。TOC在空间分布上呈现从北西向南东逐渐递减的趋势。表层沉积物中C/N的平均值为20.35,表明呼伦湖中有机质的多源性。     

乌梁素海表层沉积物营养盐的分布特征及环境意义

采用现场采样及室内测试方法,对乌梁素海表层沉积物营养元素（TN、NH4＋-N、NO3--N、TP和TOC）的分布特征进行了分析,系统研究了沉积物碳-氮-磷两两之间的相互耦合关系及其环境意义,并对乌梁素海沉积物的有机污染状况进行了评价。结果表明,乌梁素海表层沉积物TOC/TN比平均值为12.70,反映出有机质来源可能是湖泊水生生物和陆源输入,其中外源输入略占主导;TOC/TP比值高于TOC/TN,沉积物中的有机质主导着TOC/TP比值的变化趋势;TN/TP比值的分布表现出与TOC/TP比值相似的变化特征。有机污染评价结果显示,全湖的有机指数均值为0.42,处于尚清洁状态,w（ON）的均值为0.17%,属于有机氮污染状态。     

洞庭湖地区长期施肥条件下双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外观测试验站的长期定位肥力效应试验稻田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO2排放等观测资料及生态系统的物质和管理投入等调查资料,估算了年碳汇平衡和经济收益,以及不同施肥处理的固碳速率、潜力及表土碳密度。结果表明,不同施肥处理下年碳汇量介于0．82～4．70tC·hm^-2·a^-1,增施有机肥（猪粪、稻草）的处理NPK＋RS、NK＋PM和NP＋RS的碳汇量分别是相应的仅施化肥处理NPK、NK和NP的1．1、1．7和1-4倍。不同处理生态系统物质投入的碳成本介于0．03-0．65tC·hm^-2．a^-1,人工管理的碳成本介于1．42—1．48tC·hm^-2·a^-1,年经济收益介于1．17×10^3～8．71×10^3 CNY·hm^-2·a^-1,有机肥配施的经济效益是单施化肥的1．1～1．6倍。不同施肥处理固碳速率介于25．83—51．98kg·hm^-2·a^-1,不同施肥处理表土碳密度介于29．21～43．24t·hm^-2,增施有机肥能够提高土壤固碳速率和表土碳密度。与单施化肥相比,有机无机配施处理的生态系统生产力较高,也表现出较高的碳汇效应和经济收益,是促进土壤固碳减排的一项重要措施。     

达里诺尔湖表层沉积物中腐殖质的分布特征

基于达里诺尔湖富营养化日趋严重的现实,开展了湖泊表层沉积物中腐殖质形态空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中腐殖质形态水平分布均表现经向分异特征,胡敏素的分布特征主导了腐殖质的水平分布格局。达里诺尔表层沉积物中胡敏素是腐殖质中的主导形态,占总有机碳的74%~94%,占腐殖质的80%~90%。深水区表层沉积物中松结态胡敏酸和稳结态胡敏酸含量高于浅水区,揭示由水深导致的氧化还原条件是影响胡敏酸分布的因素之一。腐殖质本身矿化率很低,但它能促进其他有机质的矿化,腐殖质形态与总有机碳、有机氮显著相关。达里诺尔湖表层沉积物中有机指数基本为中清洁水平,湖区西南部有机污染较湖区东北部严重,湖区西部有机污染较湖区东部严重。     

毛乌素沙地湖滨带沉积物碳氮磷生态化学计量学特征

为了阐明毛乌素沙地湖滨带沉积物生态化学计量学特征及其指示意义,对不同类型区湖滨带沉积物有机碳、全氮和全磷含量进行了测定与分析。结果表明:不同类型区湖滨带沉积物有机碳和全氮含量变化趋势一致,表现为距离湖泊中心位置愈远其含量愈低;湖滨带沉积物有机碳、全氮、全磷含量剖面分布具有一定层次性,表现为0—10cm10—20cm20—40cm,湖滨带沉积物全磷的变化相对滞后于有机碳和全氮,其水平分布特征与有机碳和全氮不同,剖面分布相似;土壤含水率和土壤容重是影响沉积物养分分布的关键因子,同时也是影响C/P和N/P变化的主要因素;生态化学计量学特征分析表明,除相对远离湖泊中心的类型区C/N和C/P与土壤碳储量的变化趋势一致外,靠近湖泊中心的类型区碳与养分比值未表现出对土壤碳储量良好的指示作用。     

武汉月湖沉积物中硅藻的垂直分布与水质变化

采用活塞取样器采集了月湖湖中央2处钻孔沉积物,分析了其中硅藻种类与密度的垂直变化,同时采用^210Pb/^137Cs推测沉积物的沉积速率,关进行了总有机质．生物硅含量分析,以了解月湖各个不同年代的水质变化。结果表明,2个柱状沉积物中硅藻的优势属为：小环藻属、直链藻属、舟形藻属、Cyclostephanos属。Z－1钻孔优势种为：梅尼小环藻、颗粒直链藻、Navicuta porifera、Cyclostephanos tholifomis. Z-2钻孔中优势种为：梅尼小环藻、颗粒直链藻、舟形藻、Cyclostephanos invisitatus。就硅藻密度而言,总趋势是上层最多,平均7．14×10^5～58．65×10^5ind·g^-1,中层其次,平均0．08×10^5-13．98×10^5ind·g^-1,下层最少,平均0．24×10^5-0．64×10^5ind·g^-1.硅藻种类数变化虽然没有明显规律,但种类最少的样品出现在中层,^210Pb/^137Cs测年数据表明中层为19世纪90年代－20世纪70年代。相天分析表明：Z－1孔生物硅与沉积硅藻密度显著正相关（r=0．933,P=0．021〈0．05）,总有机质含量与种类数显著负相关（r=－0．972,P=0．005〈0．05）;Z－2孔生物硅与沉积硅藻密度显著正相关（r=0．985,P=0．002〈0．05）,沉积硅藻密度与种类数显著负相关（r＝－0．933,P=-0．021〈0．05）。研究结果表明,月湖沉积物中硅藻种类与密度的垂直变化可以反映月湖的富营养演化历程：19世纪60年代－19世纪80年代,月湖水质较好;19世纪90年代－20世纪10年代,月湖开始由贫营养状态向中营养状态转变,为水体富营养化开始发生时间;20世纪20年代－20世纪40年代,月湖水体营养等级持续增加,已富营养化;20世纪50年代－20世纪70年代,周边人口数量急刷上升与污水的直接排放导致月湖水质持续恶化;20世纪80年代至月湖截污前这段时期使月湖最终沦为劣五类水体的湖泊。     

几种植物在模拟污水处理湿地中根际微生物功能群特征的研究

以美人蕉、香蒲、垂穗莎草、玉带草为材料,研究了在模拟人工湿地条件下水生植物根际与非根际土壤中的微生物数量、种群、土壤酶活性特征。结果表明,不同水生植物根际、非根际间的细菌数量无明显差异,而真菌与放线菌的根际与非根际间差异较显著。根际硝化细菌数和反硝化细菌数最多的水生植物都是香蒲,分别为2．17×10^2 个·g-1干土和6．17×10^2个·g-1干土,有机磷细菌数最多的是美人蕉为5．68×10^4 个·g-1干土,无机磷细菌数最多的是玉带草为3．72×10^3 个·g-1干土。4种不同水生植物的根际土壤脲酶、磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性都较非根际土壤高,湿地植物的根际效应显著。     

岱海表层沉积物中影响氨氮释放的模拟研究

以北方半干旱地区典型内陆封闭湖泊岱海为研究对象,采用室内模拟实验方法,开展了温度、pH、溶解氧及水生植物对湖泊沉积物中NH4^＋—N释放的影响研究。结果表明,温度升高,中性条件,厌氧条件均有利于NF4^＋-N的释放。狐尾藻对上覆水NH4^＋-N含量的有效控制作用是其抑制底泥释放、同化吸收作用和增强上覆水氧化条件等综合作用的结果,植物修复是控制湖泊富营养化水平的有效措施。     

小麦根系形态数量性状的时空分布及其与土壤养分的关系研究

为明确小麦根系时空分布及其与土壤有效养分含量之间的相互关系,于2020—2021年进行大田试验,采用裂区设计,主处理为品种,分别选用大穗品种周麦30和多穗品种周麦32,副处理为种植密度,设置1.2×10⁶、2.4×10⁶、3.6×10⁶苗·hm^-2 3个密度。使用长方体铁盒(20 cm×5 cm×20 cm)在麦行上、行距1/4处、行距1/2处分别取0～20 cm和20～40 cm土层的样品。分析冬前期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期不同位点小麦根系形态数量性状(根长密度、平均根直径、根体积、根总表面积)及土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。结果表明,随着生育时期的推进,根总表面积、根长密度、根体积表现为先升高后降低的单峰曲线变化趋势;0～20 cm土层平均根直径呈“W”形曲线变化趋势,20～40 cm土层平均根直径呈“V”形曲线变化趋势。小麦根系垂直分布状况表现为：0～20 cm土层中根总表面积、根长密度、根体积均显著高于20～40 cm土层;20～40 cm土层平均根直径高于0～20 cm土...     

宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月—2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO4^3--P的扩散通量进行了估算。结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·m^-2·d-^1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源。