互花米草/羊粪混合堆肥还田对滨海盐碱土壤的改良效应：实验室研究

外来物种互花米草由于缺乏资源化利用途径,近年来已在我国沿海滩涂蔓延扩展。为了探索互花米草的控制与资源化利用途径,尝试将互花米草作为秸秆资源用于滨海盐碱土壤改良,为此选择适合于堆肥和还田的收割季节和部位,首先研究了不同部位互花米草成分的季节差异,结果显示,秋季互花米草秸秆的营养组分及其生物量较适合于堆肥和还田。堆肥结果表明,在耐盐菌和VT菌的共同作用下,添加羊粪后的互花米草秸秆经54d堆肥后,水浸提液的E4/E6值由初始的3.35提高到9.21,腐解过程显著;10min水洗脱盐率达到81.83%,较生米草大幅提高。8个月的盆栽（50kg级）试验表明,投加腐熟堆料后,土壤容重和含盐量降低,土壤有机碳、TN、TP、蔗糖酶活性显著提高,植物生物量为对照的3.74倍。这些结果初步表明,互花米草/羊粪混合堆肥还田能改善土壤理化性质,提高土壤肥力,增加作物产量,是一条实现资源化的可能途径。     

互花米草防治研究进展

互花米草因其在全球范围内日渐增长的负面影响而受到了极大的关注。对互花米草的入侵性以及防治与控制方面的研究已经成为近年来的一大热点,但始终没有找到彻底有效地控制互花米草扩散的途径。文章对互花米草自身的生物学特性所引起的入侵性以及其目前在世界范围内所带来的危害性进行了概述,从物理法、化学法、生物防治法等方面总结了国内外已有的关于互花米草防治技术的研究,对近期防治研究新成果——特别是利用无瓣海桑对互花米草进行植物替代的方法进行了介绍。进一步提出了现有技术的不足之处,并对如何加强防治互花米草的研究提出了一些建议。     

互花米草入侵对闽江河口芦苇湿地土壤有机碳的影响

 以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究区域,选取芦苇和互花米草为研究对象,对其根际土壤有机碳质量分数和储量的垂直分布特征及其影响因子进行测定分析。结果表明:芦苇和互花米草0～60cm根际土壤有机碳平均质量分数分别为15.54和17.16 g/kg,表层（0～10 cm）有机碳质量分数最大,分别为19.69和22.02g/kg;芦苇和互花米草0～60 cm根际土壤有机碳储量总和分别为6 794.20和8 231.48 t/km2,芦苇根际土壤有机碳储量在30～40cm达到最大,而互花米草为010cm有机碳储量最大;互花米草的入侵增加了芦苇湿地根际土壤碳质量分数和储量;2种植物根际土壤有机碳质量分数与含水量和盐度之间均呈显著正相关。从闽江河口互花米草入侵的角度提出了管理该湿地的一些建议。     

互花米草入侵对闽江河口裸滩湿地土壤有机碳的影响

为揭示互花米草入侵对裸滩湿地土壤有机碳的影响,选取闽江河口裸滩湿地和被互花米草入侵的裸滩湿地为研究对象,测定其不同土层土壤的有机碳和活性有机碳质量分数,同时对土壤的各种理化性质进行测定分析。结果表明:裸滩和互花米草湿地0~60 cm土层土壤有机碳质量分数变化范围分别为0.95~12.43 g/kg和1.45~10.04 g/kg,平均质量分数分别为4.03和4.35 g/kg;互花米草湿地0~60 cm土层土壤微生物量碳、可溶性有机碳和轻组有机碳平均质量分数分别增加12.76%、40.86%和12.62%,土壤易氧化有机碳平均质量分数基本不变。研究结果表明互花米草入侵裸滩在一定程度上增加了土壤有机碳及不同活性有机碳质量分数,但影响并不显著。     

不同生长期互花米草的理化特性及厌氧发酵特性

为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。     

基于VIS-NIR光谱的互花米草入侵湿地土壤有机碳预测研究

为了研究可见光—近红外光谱技术预测互花米草入侵背景下滨海湿地土壤有机碳含量的潜力,以江苏省典型互花米草湿地为研究对象,利用时空替代法采集15个土壤剖面3个深度共45个土壤样品。在实验室测定土壤光谱及有机碳含量,利用偏最小二乘回归方法建立了基于6种光谱变换的土壤有机碳预测模型,并分析了互花米草入侵年限和土层深度对土壤光谱和模型预测精度的影响。结果表明,表层土壤有机碳含量随互花米草入侵而显著增加。相对于仅包含光谱信息的预测模型,加入辅助变量(土层深度和植物入侵年限)建立的混合模型预测精度更高。交叉验证结果表明,基于光谱倒数1/R建立的混合模型预测精度最高,其决定系数(R~2)为0.68,预测相对分析误差(RPD)为1.6,是预测互花米草入侵湿地土壤有机碳含量的最优模型。本研究表明,利用可见光—近红外光谱技术可以对互花米草入侵湿地的土壤有机碳含量进行有效预测,土层深度和植物入侵年限辅助变量可以在一定程度上提高模型预测精度。     

以互花米草为原料生产沼气的初步研究

作为一种入侵种，互花米草受到很多质疑，但是作为潜在资源，却没有得到重视。该文报道以互花米草为原料生产沼气的试验，探索互花米草资源开发的可能性。试验设置中温和常温两组，中温组进行了45 d，温度控制在(35±2)℃；常温组进行了86 d，温度随室内温度变化，范围为15～33℃。结果显示：(1)互花米草是生产沼气的较好原料，其TS产气率达到0.20～0.22 L/g，VS产气率达到0.21～0.23 L/g。(2)温度对互花米草产沼气的效率影响较大。原料干物质日平均产气率，中温组为4.58 mL/(g·d)，常温组为2.54 mL/(g·d)，相差非常显著。(3)温度对互花米草产沼气的潜力影响较小。原料TS产气率和VS产气率，中温组分别为0.20 L/g和0.22 L/g，常温组分别为0.21 L/g和0.23 L/g，相差均不显著。(4)互花米草沼气反应系统pH值缓冲能力较大，反应不需补充碱性缓冲物质。反应中，中温组和常温组的pH值均在7左右，未出现酸化现象。根据研究结果，利用沼气转换途径，互花米草有望成为一种非常有潜力的生物能源植物资源。     

滨海湿地互花米草入侵的生态水文学机制研究进展

滨海湿地具有重要的生态服务功能和经济价值,互花米草入侵已经对滨海湿地生态系统产生巨大影响。为深入理解滨海湿地生态系统植被演替过程与水盐梯度等环境因子的耦合关系,完善滨海湿地生态水文学的研究内容和方法,为滨海湿地互花米草生态防治以及滨海湿地生态系统的保护和管理提供科学参考,本文针对水文因子和土壤盐分对互花米草的影响及其生理生态响应、水盐梯度下互花米草的空间格局与生物量反演,以及互花米草的生态格局模拟和预测等方面的国内外相关研究进展进行了梳理和展望。主要结论包括:①水盐梯度决定着互花米草的生理生态特征、物种分布和演替格局;②随着遥感技术的不断发展和地理信息系统技术的不断完善,关于群落尺度上互花米草的空间动态研究也越来越趋向于精确化;③群落尺度上的互花米草格局动态及其生态水文驱动机制的量化将成为今后的研究热点;④在对互花米草空间格局进行预测和模拟时,需综合考虑滨海湿地水动力学过程、植物生理学过程、地形生态演化等过程。     

互花米草与土豆混合厌氧发酵产酸和产沼气特性（英）

研究了中温（35℃）批量发酵条件下互花米草与土豆VS配比分别为6∶1、7∶1和9∶1时混合厌氧发酵的产酸发酵和产沼气特性。试验结果表明：1）与互花米草单独发酵时的丙酸型产酸发酵不同,混合发酵的产酸发酵表现为丁酸型发酵;混合发酵时发酵液中总挥发性有机酸（TVFAs）的浓度比互花米草单独发酵时提高了1倍多;混合发酵时发酵液中各单一有机酸浓度依次为乙酸>丙酸>丁酸,而互花米草单独发酵时为丙酸>乙酸>丁酸;2）6∶1、7∶1和9∶1三种配比下的沼气产量分别为460、431和415 mL/g VS,比互花米草单独发酵时的361 mL/gVS分别提高了27.4%、19.3%和15.0%;3）6∶1、7∶1和9∶1三种配比下的沼气中的甲烷含量分别为60.3%、62.4%和62.7%,比互花米草单独发酵条件下57.4%的平均甲烷含量提高了大约3%～5%。总之,混合发酵显著改变了互花米草的产酸发酵特性,这些改变对促进互花米草的厌氧发酵和提高所产沼气的质量均具有积极的意义。     

典型滩涂植被米草和芦苇叶片高光谱特征分析

芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)是中国东南沿海滩涂典型的植被类型。芦苇是本土植物,在沿海湿地发挥着重要的生态功能,而互花米草是外来入侵物种,近几十年来不断扩散,对当地生态系统和生物多样性构成严重威胁。利用遥感技术监测互花米草的时空动态已成为关注的热点,但它与芦苇在叶片形状、颜色等方面都具有很大相似性,传统的遥感信息难以区分。为了准确识别不同生长阶段的芦苇和互花米草,以江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区沿海滩涂内的芦苇和互花米草为研究对象,对它们的原始反射率光谱曲线、经连续统去除后的反射率光谱曲线和一阶导数光谱曲线进行了研究对比。结果表明:在可见光波段范围内,分析连续统去除后的光谱曲线可以有效区分夏季芦苇与米草,芦苇反射率显著低于米草(P0.05),在350-1000nm波段范围内,原始光谱曲线更容易区分秋季芦苇与米草,芦苇反射率显著高于米草(P0.05)。在350-540nm波段和近红外波段范围内,芦苇原始光谱曲线容易区分植被所处的不同生长阶段,其中夏季芦苇光谱反射率显著高于秋季(P0.05),而在520-700nm波段范围内,连续统去除法更易区分两者,其中秋季芦苇光谱反射率显著高于夏季(P0.05)。在350-1000nm整个波段范围内,分析米草原始光谱曲线可以直观区分植被所处的不同生长阶段,其中夏季米草光谱反射率显著高于秋季(P0.05)。一阶导数光谱无法直接区分芦苇和米草,但根据其红边参数以及植被光谱特征参数的变化可以识别两者不同的生长阶段。     

牛粪与互花米草混合厌氧消化产沼气的试验

在中温（35℃）条件下,采用批式发酵方式,研究了牛粪对互花米草厌氧生物转化的影响以及牛粪与互花米草不同混合比例对互花米草厌氧生物转化的影响。试验设置了互花米草与牛粪VS（挥发性固体）比分别为7︰1（SC71）、3︰1（SC31）、1︰1（SC11）、1︰3（SC13）和1︰7（SC17）等5个处理。结果表明：混合发酵对系统产气有促进作用,日产气量稳定,产气高峰较单独发酵提前了13 d,累积产气量提高了38.83%。牛粪与互花米草不同比例混合发酵的试验中,SC71、SC11、SC13和SC17的累积产气量分别为SC31的92.99%、79.00%、73.59%和61.17%;混合发酵提高了系统的缓冲能力,牛粪的比例越高,系统的缓冲能力越强,且不会出现有机酸的积累;X射线衍射谱图和傅里叶红外光谱的结果进一步证明,混合发酵促进了微生物对互花米草中有机物的分解,对纤维素结晶区的破坏有一定的促进作用。以互花米草与牛粪VS比3︰1的效果最好.     

杭州湾湿地不同植被类型下土壤有机碳及其组分分布特征

土壤有机碳及其活性组分能够敏感地反映土壤碳库的变化。调查采集杭州湾自然滩涂湿地土壤样品(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm),比较分析芦苇、互花米草、海三棱藨草、裸滩的土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化碳(ROC)和轻组有机质(LFOM)的变化。结果表明:(1)0~30 cm各土层,芦苇、互花米草、海三棱藨草和裸滩的SOC平均含量依次为3.87~5.08 g kg-1,6.46~6.78 g kg-1,4.33~4.48 g kg-1和4.99~5.25 g kg-1,互花米草SOC含量高于相同土层的其他类型;(2)互花米草DOC和LFOM平均含量分别为90.69~98.90 mg kg-1,2.35~2.95 g kg-1,高于相同土层的海三棱藨草、芦苇和裸滩,而裸滩ROC含量(2.06~2.22 g kg-1)却高于相同土层的其他三种类型;(3)芦苇、互花米草和海三棱藨草DOC占土壤有机碳的分配比例无显著性差异,而相同土层的DOC占土壤有机碳的分配比例大小依次为裸滩海三棱藨草芦苇互花米草;(4)SOC和DOC、ROC、LFOM、全氮(TN)、土壤含水量、p H之间均存在极显著关系(p0.01),各指标与p H之间均表现为负相关性。研究表明互花米草的入侵增强了滩涂湿地的固碳能力,有机碳活性组分能够反映有机碳库的变化。     

太湖重金属污染沉积物中的铁硫地球化学特征及其与相关重金属的关系

To understand the geochemical characteristics of iron and sulfur and the extent of iron-sulfide minerals influencing heavy metal behaviour in metal-polluted sediments of Talhu Lake, two sites, in Meiliang Bay （ML） and Wuli Lake （WL）, were selected to study the fractionation of iron, sulfur and related heavy metals. There were relatively high concentrations of Fe^2＋ and low concentrations of total S^2- in porewaters, indicating that conditions in these sediments favored iron reduction. The concentrations of acid volatile sulfides in sediments were 1.9-9.6 μmol g^-1 at ML and 1.0-11.7 μmool g^-1 at WL, both in the range of values detected in unpolluted lakes. Pyrite-S was 10.2-49.4 μmol g^-1 at ML and 10.3- 33.0 μmol g^-1 at WL, accounting for more than 69% of the reduced inorganic sulfur at both sites. The low degree of sulphidization （〈 14%） and pyritization （〈 10%） indicate that sulfate may be the limiting factor for pyrite formation. The extractability of Mn, Cu, Pb, Zn, Ni, and Cr in sediments all suggest that sulfides are not the major binding phase for these metals during early diagenesis. Sulfur may play a modest role in the geochemistry of iron and traced metals in the sediments.     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤磷形态及释放风险的影响

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别占裸滩和互花米草湿地土壤总磷(TP)含量的61.40%和61.01%;互花米草入侵裸滩湿地后,土壤中总磷、无机磷、铁铝磷(Fe/A1-P)和钙磷(Ca-P)含量总体上显著增加,其增加比例分别为12.58%,9.49%,11.11%和5.32%,而有机磷(Org P)含量无显著变化;互花米草入侵对土壤无定形态铁(Feox)、铝(Alox)、磷(Pox)、吸附指数(PSI)和吸附饱和度(DPS)影响不一致,其中Feox和DPS总体上变化不明显,Alox有所降低,而Pox和PSI显著增加;裸滩湿地土壤磷潜在释放风险指数(ERI)为12.69,属于中度风险,而互花米草入侵后,土壤ERI降为9.98,表现为较低风险,说明互花米草入侵对土壤磷潜在释放风险具有一定削弱作用。     

互花米草入侵对潮滩土壤活性有机碳组分的影响

对外来种互花米草替代本土植物盐蒿后生长8、12、14年的湿地土壤以及盐蒿湿地表层土壤(0～10 cm)的活性有机碳(微生物量碳、可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳之间的关系。结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在显著差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳的变化趋势一致,表现为互花米草湿地>盐蒿湿地,且随着互花米草生长时间增长而明显增加;土壤活性有机碳与土壤总有机碳存在显著正相关关系;土壤活性有机碳与土壤总有机碳的比值则随着互花米草生长时间增长而逐渐减小,表明入侵年限长的互花米草湿地活性有机碳库周转率降低,生物可利用性减小,有利于土壤有机碳的累积。这可能是互花米草生长导致土壤总有机碳含量显著增加的主要原因。     

互花米草控制技术对湿地土壤有机碳保留能力与微生物活性的影响

鉴于多种技术被用于控制崇明东滩互花米草的蔓延,为了选择更好的互花米草控制技术,首先比较不同控制技术作用下湿地土壤总有机碳（SOC）含量的差异,并对土壤中的微生物活性进行研究以分析土壤中总有机碳的输出能力,进而分析土壤总有机碳的保留能力。结果表明,经过刈割／翻耕、刈割／翻耕／水位调节、刈割／生物（芦苇）替代等控制措施后,湿地土壤中土壤总有机碳含量、可培养微生物菌落数、土壤转化酶活性和土壤呼吸强度均高于对照,而通过DGGE技术对微生物种群进行分析后发现,修复后的湿地土壤多样性显著低于对照。在几种不同的控制技术中,刈割／翻耕／水位调节模式由于增加了土壤的滞水时间,其土壤微生物活性相对较低,有机碳含量较高,表明采用该修复技术后土壤的碳代谢能力相对较弱,因此该修复技术更有利于湿地土壤有机碳的保留。相对其他控制技术而言,刈割／翻耕／水位调节模式可在控制互花米草蔓延的同时有效地保留土壤有机碳。     

Accumulation and output of heavy metals by the invasive plant Spartina alterniflora in a coastal salt marsh

Spartina alterniflora is a foreign introduced species and has far-reaching effects on salt marsh ecosystems, particularly on the biogeochemical cycle of heavy metals. To ascertain whether the invasive plant Spartina alterniflora Loisel is a source of metals in the environment, we determined the bimonthly concentrations of heavy metals, chromium(Cr), lead(Pb), copper(Cu), zinc(Zn),and manganese(Mn), in the roots, stems, and leaves of S. alterniflora from a typical semidiurnal tidal zone in the coastal area of northern Jiangsu Province, China. Based on the measurements, we calculated annual metal primary accumulation and output. To calculate the annual output of heavy metals from S. alterniflora, a new method that calculates the annual rate of biomass loss and decomposition was developed. The annual primary accumulation of Cr, Pb, Cu, Zn, and Mn was 19.08, 84.19, 63.74, 442.58, and774.66 mg m~(-2), respectively, and the annual output from S. alterniflora to the surrounding environment was 4.01, 18.09, 14.00, 97.11,and 164.28 mg m~(-2), respectively. Spartina alterniflora only provides temporary storage, and its absorption of heavy metals could be used to remediate contaminated soil and for phytomining. The heavy metals released by S. alterniflora to the environment cannot be ignored; thus, S. alterniflora should be considered a source of metal contamination. Therefore, when we evaluate the remarkable ability of certain plant species to concentrate metals in their tissues, the balance between heavy metal accumulation and output should be considered.