添加玉米秸秆对白浆土重组有机碳及团聚体组成的影响

研究添加有机物料后,土壤重组有机碳含量变化及其对土壤团聚体组成的影响,对于科学评价秸秆还田对土壤的培肥作用及其环境效应具有重要意义。采用室内培养试验,培养120 d,研究耕作白浆土耕层土壤和母质层中添加不同比例秸秆对土壤重组有机碳积累量、团聚体组成及各粒级团聚体中有机碳分布的影响。结果表明:随秸秆施用量增加,耕层土壤和母质的重组有机碳含量均呈同步增加趋势,耕层土壤和母质相比,重组有机碳增量差异不大,两者增量差值仅为0.34 g kg-1,但两者的有机碳增率差异很大,耕层土壤仅为85.51%,母质则高达556.23%。说明在成土过程中,耕层土壤中有机质的累积会降低其固碳潜力,而在母质层中,其固碳"位点"处于"空置"状态,因此有很强的固碳潜力。同时,秸秆的添加,促进了土壤中小粒径团聚体(0.25 mm)向大团聚体(0.25mm)的转化,耕层土壤和母质土壤在秸秆添加量为3%和2%时大团聚体中有机碳的贡献率最高,分别为69.90%和65.48%。在白浆土中添加玉米秸秆培养后,其母质的固碳能力大于耕层土壤。     

不同水生植物净化污染水源水的试验研究

选择大薸、浮叶眼子菜、萍蓬草、香菇草、花叶芦竹、芦竹和常绿鸢尾共7种水生植物为供试植物,通过静态水培试验,考察各种水生植物对模拟污水中氨氮、硝态氮、总磷、铁和锰的去除率和去除能力,并对污染物的去除机理进行了分析,以期筛选出净化污水的优势植物。结果表明,水生植物对氨氮和硝态氮的去除率分别为21.18%～27.25%和32.65%～45.92%。水生植物对磷的去除率为10.57%～25.81%,其中香菇草和浮叶眼子菜尤为突出,去除率分别为25.81%和25.31%。水生植物可以促进水体中还原性物质Fe2＋、Mn2＋的氧化,降低水体中铁和锰的浓度。与铁相比,水生植物对锰去除的促进作用比较明显。两类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,浮水植物对污染物的去除能力明显强于挺水植物,为挺水植物的3.15～5.64倍。     

贺兰山10种典型植物固碳释氧能力研究

为探讨贺兰山典型植物固碳释氧能力,运用Li-6400XT便携式光合仪对贺兰山10种乔灌草进行了光合生理指标的测定,计算10种乔灌草不同尺度的日固碳释氧量,并分析其固碳释氧能力。结果表明:(1)青海云杉的单株叶面积、单株叶干重、叶面积指数显著高于其他植物;苔草的比叶面积最高,且呈现出草本灌木乔木的规律;披针叶黄华的日均净光合速率最高,乔灌草之间无明显差异。(2)单位叶面积日固碳释氧能力由强到弱依次为披针叶黄华、灰榆、山杨、栒子、冰草、油松、小叶忍冬、小檗、青海云杉、苔草;单位冠幅投影面积日固碳释氧能力由强到弱依次为山杨、青海云杉、灰榆、栒子、小檗、小叶忍冬;单株植物日固碳释氧能力由强到弱依次为青海云杉、山杨、油松、灰榆、小檗、栒子、小叶忍冬、披针叶黄华、冰草;4种典型林分乔木日固碳释氧能力由强到弱依次为青海云杉林、混交林、油松林、灰榆林。(3)固碳释氧能力聚类分析表明,单位叶面积尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)分为2级,草本(3种)分为3级;单位冠幅投影面积尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)均分为3级;植物单株尺度上将乔木(4种)、灌木(3种)、草本(2种)均分为2级;不同林种乔木单位土地面积尺度上将4种典型林分分为2级。(4)测试植物的单位叶面积日固碳释氧量与植物形态指标均没有显著相关性;单位冠幅投影面积日固碳释氧量与叶面积指数呈显著正相关;单株植物日固碳释氧量与株高、胸径和叶面积指数呈显著正相关;单位林地面积日固碳释氧量与林分密度呈显著正相关。综上,青海云杉和山杨在不同尺度上均有较高固碳释氧能力,在今后贺兰山生态修复过程中可以重点考虑这2种乔木,再将小叶忍冬和披针叶黄华等固碳释氧能力较强的灌木和草本与乔木进行合理配置,以达到最大的生态效益。     

黄土高原区几种不同植物残落物碳、氮矿化特性研究

采用室内培养试验法(28℃下培养60 d)研究了采自黄土高原地区10种植物残落物的化学组成及施入土壤后碳、氮的矿化特性。结果表明,供试的几种乔木和草本残落物C/N比和木质素含量差异较大,有机碳的矿化率在整个培养期间的差异均达较显著水平。60 d培养结束后,草本植物残落物有机碳累积矿化率(平均值,33.14%)灌木(27.80%)乔木(23.23%)。培养结束时,3种乔木类植物残落物氮的平均固持率为39.67%;草本类的紫花苜蓿在整个培养期间释放氮素,培养结束后其氮累积矿化率为45.98%,而长芒草和白羊草在整个培养期间则固持氮素,培养结束后其氮素累积固持率分别为46.98%和50.56%。供试的3种灌木(沙棘、柠条及山桃)残落物的C/N比(15～16)和木质素含量(25～29)相近,其有机碳的矿化率差异相对较小,而残落物氮矿化率的差异达极显著水平(p0.01),说明植物体的C/N比不是决定其氮素分解转化的唯一因子,植物残落物的其他化学特性也会影响其加入土壤后的转化。     

δ~(13)C法研究秸秆添加对棕壤团聚体有机碳的影响

将稳定同位素碳(δ13 C)标记的玉米秸秆添加入棕壤,在沈阳农业大学试验站进行田间原位培养,研究玉米秸秆添加对棕壤水稳性团聚体分布的影响,探索秸秆腐解过程中水稳性团聚体有机碳动态变化规律。结果表明:玉米秸秆添加不仅促进了棕壤2 000μm水稳性团聚体的形成,提高团聚体平均重量直径(MWD),而且显著提高各级团聚体有机碳含量,并随团聚体级别增大而增大。随着培养时间的延长,棕壤的团聚能力逐渐减弱,水稳性大团聚体破碎转变成微团聚体,MWD有所降低。大团聚体中总有机碳、新碳含量均呈下降趋势,微团聚体中总有机碳、新碳含量均呈上升趋势。棕壤总有机碳与团聚体有机碳呈显著的正相关关系(P0.05)。     

常见园林树种固碳释氧能力浅析

介绍常用的估算植物固碳释氧能力的方法,包括从光合效率、叶面积指数、生物量和生产力等4个方面进行估算的方法。总结桂花、垂柳、刺槐、红檵木等14种常见园林树种的固碳释氧能力,为今后的低碳园林建设以及在园林规划设计中的植物配置提供一些参考。     

三峡库区消落带典型植物光合固碳能力及影响因素

为了探究三峡库区消落带湿地生态系统植被的光合固碳特性及其碳汇潜力,选取15种典型植物,测定并定量化分析了植物的光合固碳能力,并对其与主要环境生理影响因子、叶片氮磷生态学计量特征的相关性进行了分析。结果表明:(1) 15种典型植物净光合速率基本上均与光合有效辐射、蒸腾速率及气孔导度等呈显著或极显著的正相关,与胞间CO_2浓度呈显著或极显著的负相关;(2)不同生活型植物的全氮与同尺度区域的植物叶片氮素含量相当,磷含量要高于其他同尺度区域,而不同生活型植物的日平均光合速率与叶片全氮、全磷及氮磷比之间相关性不显著;(3)不同类型植物日光合净同化量、单位叶面积固碳量及单位土地面积固碳量均不相同,乔木中的竹柳,灌木中的牡荆、地桃花,草本中的芦苇、辣蓼的固碳能力较强。综合分析,在三峡库区消落带生态修复工程中应着重选择竹柳、地桃花、芦苇、辣蓼等高效固碳植物并进行合理配植,构建多层复合配置的林灌草的模式,从而改善库区消落带生态问题。     

山东枣园地被植物对土壤固碳能力的影响

为明确枣园常用地被植物吸收二氧化碳(CO₂)能力及其对土壤固碳能力的影响,选择可有效降低空气中温室气体的鼠茅草、长柔毛野豌豆和油菜等草品种,以自然生草为对照,研究分析不同地被植物吸收碳的能力,刈割覆盖后生物量损失量、残渣分解初期碳含量、分解末期碳含量和土壤有机碳含量的变化,为枣园地被植物选择提供依据。结果表明：长柔毛野豌豆吸收碳的能力最强,达3596.7～4822.3kg·hm^-2·a^-1;自然生草刈割覆盖并分解3个月后残渣剩余碳最多,在1164.55～2529.97kg·hm^-2;油菜碳释放碳量高于其他3种地被植物,平均5679.7 kg·hm^-2·a^-1,最高达6316.67kg·hm^-2·a^-1,是对照的1.56倍;油菜使土壤固定的有机碳最多,达4790.75kg·hm^-2·a^-1,为对照的1.4倍。     

植被恢复对干旱区生态光伏电站土壤团聚体组成及有机碳的影响

为给干旱区生态光伏电站植被恢复,土壤结构稳定性以及有机碳固持提供理论依据,选取光伏电站生态示范区内3种典型的人工植被樟子松、黄芪和苜蓿为研究对象,以未进行植被恢复工作的土地为对照,探究了不同植被恢复措施下0—40 cm土壤各粒径团聚体分布特征、稳定性水平和有机碳变化特征。结果表明:相比于对照,樟子松、黄芪和苜蓿地的水稳定性大团聚体(>0.25 mm)含量增加,微团聚体(<0.25 mm)含量降低,尤其是樟子松样地大团聚体含量最高。3种植被的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)和GMD(几何平均直径)均显著高于对照,而D值明显低于对照,在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标均以樟子松样地最佳,表明樟子松样地土壤结构改善效果明显,团聚体稳定性较高。土地的利用方式转变后,樟子松、黄芪和苜蓿地的有机碳含量和有机碳贡献率均增加,其中以樟子松样地最为突出,并且3种植被的有机碳含量增量主要源于0.25～0.053 mm粒级团聚体的贡献。樟子松样地较黄芪和苜蓿地土壤团聚体稳定性更高,更有利于提高有机碳累积量。     

长期施肥土壤不同粒径颗粒的固碳效率

【目的】探讨不同施肥措施土壤有机碳在不同粒级颗粒中的分配及变化情况,可揭示各级颗粒中有机碳与外源有机碳输入之间的定量关系。【方法】依托南方红壤连续20年长期定位施肥试验,依据外源有机碳累积输入梯度选择不施肥(CK)、氮磷钾化肥配施(NPK)、氮磷钾化肥与秸秆配施(NPKS)、轮作条件下氮磷钾化肥与有机肥配施(NPKMR)、氮磷钾化肥与有机肥配施(NPKM)、单施有机肥(M)、增量氮磷钾化肥与增量有机肥配施(1.5NPKM)7个处理,并采用物理分组方法将土壤颗粒分为砂粒(53~2000μm)、粗粉粒(5~53μm)、细粉粒(2~5μm)和粘粒(2μm)4个组分。【结果】与不施肥相比,长期施肥均能显著增加土壤总有机碳及各级颗粒中的有机碳的储量,其中以施用有机肥的效果最明显。不同施肥处理各级颗粒中以粘粒的有机碳储量最高,平均为16.26 t/hm~2。施用有机肥和秸秆还田均能显著增加砂粒中有机碳的分配比例,降低粘粒有机碳的分配比例而对粗粉粒和细粉粒无显著影响。土壤砂粒所占的质量百分比及其与粗粉粒、细粉粒和粘粒的比值均与粗粉粒、细粉粒和粘粒组分中有机碳的浓度呈显著正相关关系表明小颗粒(粗粉粒、细粉粒和粘粒)中有机碳的固持和富集促进了大颗粒(砂粒)的形成与稳定。各级颗粒之间,施用有机肥处理的土壤粘粒组分的固碳速率最快,为0.29~0.52 t/(hm~2·a),其次为砂粒[0.30~0.40 t/(hm~2·a)]而粗粉粒和细粉粒的固碳速率基本相当为0.09~0.16t/(hm~2·a)。分析结果还表明土壤总有机碳及各级颗粒有机碳与外源有机碳的输入呈显著正线性相关关系,其中土壤总固碳效率为10.57%而各级颗粒之间,粘粒和砂粒组分的固碳效率(4.25%和3.60%)相当于粗粉粒和细粉粒(1.73%和1.00%)的2倍以上。【结论】南方红壤各级颗粒中有机碳均没有出现饱和现象,有机碳主要在土壤粘粒和砂粒组分中富集,细颗粒中有机碳的富集会促进大粒径土壤颗粒的形成而粘粒是土壤固碳效率最重要的矿物颗粒组成部分。表明长期配施有机肥不仅是红壤有机质提升的重要措施,也是改善红壤结构的重要途径。     

洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量研究

为了研究洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量特征,选择洞庭湖主要湿地(荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落),2016—2018年连续3年监测植被多样性和土壤有机碳含量特征。结果表明:洞庭湖湿地Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为芦苇群落苔草群落水蓼群落荫草群落,随着年份的增加呈逐渐增加趋势;对于Simpson优势度指数,则表现为相反的变化趋势。土壤有机碳含量和有机碳储量均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土层深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低,以表层土壤(0—20 cm)有机碳储量最高;相关性分析表明,荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳储量呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,与有机碳含量的相关系数高于有机碳储量的相关系数。双因素分析表明植被类型和年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05),植被类型×年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05)。     

大薸对奶牛场废水中耐药基因的去除效果和驱动因子分析

为探究大薸对奶牛场废水的净化效果,该研究选用温室模拟培养结合高通量测序方法,研究大薸对奶牛场废水中耐药基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）的去除效果及驱动因子。结果显示：对于奶牛场3种实际废水（原水、厌氧池和氧化塘废水）,大薸整体呈现良好的净化效果,废水中大部分ARGs的绝对丰度呈现正去除效果,在原水、氧化塘废水和低浓度厌氧池废水中,大薸处理后ARGs绝对丰度（lg值）分别下降0.25（ermA 和fexA）～3.66（blaOXA-1）、0.08（blaTEM-1）～3.51（strB）和0.09（fexA）～4.07（strB）,而对高浓度厌氧池废水,则仅有9/16的ARGs呈现正去除。经过大薸处理后,不同废水中的微生物多样性和丰度均升高,废水中优势菌种Proteobacteria和Firmicutes相对丰度下降,而Bacteroidetes 和Actinobacteriota相对丰度上升,相较于无植物处理组中微生物群落差异较大。RDA分析结果表明,优势菌属（Hydrogenophaga、Flavobacterium、Bacillus和Gemmobacter）结合环境因子对ARGs变化的解释率分别为77.67%和78.57%,网络分析结果亦表明,ARGs变化与微生物和环境因子密切相关。因此,大薸对ARGs的去除是通过微生物变化和环境因子改变等多种作用共同驱动的。研究结果可为畜禽污水中ARGs污染防控提供理论依据,有助于推动植物生态处理技术的绿色可持续发展。     

土壤植硅体碳积累潜力影响因素分析

土壤植硅体封存有机碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是植物在地质历史时期固碳的重要形式之一,不同植物、不同器官、不同组织、不同生长时期的植硅体形态、含量、大小、分布、组合有所不同。土壤中植硅体碳积累潜力主要受气候变化、植物生产力、植硅体固碳效率、植硅体碳稳定性、土地利用方式、农艺措施、国家宏观政策等因素的影响。本文对各因素进行了较深入的分析。同时指出,固碳机理、植硅体固碳高效品种选育、人为干扰下农林生态系统植硅体碳循环过程为今后植硅体碳汇研究的重点。     

生态槽净化污染河水的动态试验研究

研究生态槽对污染河水的动态净化效果。结果表明,污染河水CODCr、水力停留时间和水温分别为48～77mg/L,8.7d和12.0～27.7℃时,生态槽出水CODCr、NH4+-N和TP平均浓度为17.28mg/L,0.23mg/L和0.15mg/L。污染河水经各级生态槽处理后,CODCr和TOC的平均去除率分别达71.95%和42.46%,其中根系发达的大薸生态槽对有机物的去除作用最为显著;NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达97.96%,69.63%和97.84%,且TN的去除主要通过植物吸收NH4+-N,TP的去除主要是通过植物的吸收作用。粉绿狐尾藻的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及生物量最大,大薸和圆币草次之;大薸须根发达,可为微生物的附着提供载体;圆币草则有利于提高水体的DO水平。     

生草免耕桃园生态系统的碳交换动态变化特征

植物固碳是减缓全球气候变暖的有效途径。然而,农田尺度果园固碳能力目前还不清楚。该文采用涡度相关技术,研究粗砂土立地条件下12a生树龄生草免耕桃园生态系统碳交换和能量平衡各分量的动态变化。结果表明,在盛花期存在明显的固碳能力,日峰值为-0.33mg/(m2·s)(以CO2计)。在旺盛生长期波文比值在0.3以下,日净固碳值最高为-25.1g/(m2·d)(以CO2计)。落叶期存在明显的高CO2排放,日峰值为0.60mg/(m2·s)(以CO2计)。监测期内桃园生态系统日平均波文比值和净固碳量分别为(1.22±1.56)和(-2.90±6.63)g/(m2·d)(以CO2计),年净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange,NEE)为-1052g/(m2·a)(以CO2计)。以上结果揭示粗砂土12a生树龄生草免耕桃园生态系统有较强的固碳能力。该文为评价果园碳汇功能提供基础数据。     

水土保持措施对红壤缓坡地土壤活性有机碳及酶活性的影响

基于植物篱和稻草覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,以花生常规等高种植为对照(CK),研究红壤缓坡地香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、稻草覆盖+香根草篱(HM)3种水保措施下旱、雨季土壤活性有机碳含量及土壤酶活性变化特征,探讨不同水保措施对土壤活性有机碳含量及土壤酶活性的影响。结果表明∶(1)稻草覆盖、香根草篱处理均能显著提高土壤微生物生物量碳含量(p0.05),其中稻草覆盖和香根草篱相结合效果最佳,且在旱季提升效果优于雨季;而稻草覆盖是提高土壤可溶性有机碳含量的主要影响因素;(2)稻草覆盖和稻草覆盖+香根草篱2种水土保持措施均能显著提高雨季土壤酶活性(p0.05),其中稻草覆盖起决定作用;各水土保持措施对旱季土壤酶活性的影响较小。(3)相关性分析表明,土壤β-葡(萄)糖苷酶和纤维素酶活性与土壤活性有机碳含量呈现良好的相关性(p0.05),对于评价红壤缓坡地水土保持措施土壤环境质量功能、指导实际生产等方面具有重要意义。     

大兴安岭森林土壤矿物结合态有机碳与黑碳的分布及土壤固碳潜力

稳定性土壤有机碳(SSOC)决定着土壤抗干扰与固碳能力。量化了大兴安岭森林土壤两种典型的SSOC:矿物结合态有机碳(MOC)与黑碳(BC),并以矿物结合态碳库为碳饱和容量来估算土壤的固碳潜力。MOC的量化采取物理分组和化学分离两种方法,BC的分析采用重铬酸钾氧化法。结果表明:粒级分组方法过高估计了MOC,矿物结合态有机质中的有机碳并非完全与矿物络合。BC占土壤有机碳(SOC)的比例约为25.4%,其中,颗粒有机质(POM)中BC所占比例约为26.3%,说明颗粒有机碳(POC)并非绝对属于活性组分。表层土壤碳饱和水平达到了97.8%,而深层仅有21.2%,表明深层土壤的固碳潜力巨大,为当前深层SOC储量的1.86倍。目前的碳饱和理论均以SSOC为基础,然而,BC于POM中的存在说明了POC在土壤固碳潜力中的重要性。     

带状种植系统养分供给与利用研究进展

带状种植是1种以固N植物篱为核心、农作物与植物篱相间种植的农林复合经营模式，植物篱通过修剪避免对农作物遮光，其枝叶作为覆盖物和有机肥，可提高土壤肥力。阐述了植物篱枝叶N素矿化和利用、枝叶有机碳矿化及其对土壤有机质的影响以及固N植物篱对土壤P素和其他矿质元素的供给状况，并评价了该模式下土壤养分和有机质动态。     

玉米残体分解对不同肥力棕壤团聚体组成及有机碳分布的影响

以棕壤肥料长期定位试验(29 a)形成的高、低两种肥力水平棕壤为研究对象,采用不同部位玉米残体为试验试材,分别向两种土壤中加入玉米根茬和茎叶,进行田间原位培养试验,试验设置6个处理:低肥力土壤添加玉米根茬(LF+R)、低肥力土壤添加玉米茎叶(LF+S)、高肥力土壤添加玉米根茬(HF+R)、高肥力土壤添加玉米茎叶(HF+S)和未添加玉米残体的对照处理(LF,HF)。本研究旨在探明玉米根茬、茎叶添加后不同肥力土壤团聚体组成及有机碳分布的变化规律,为构建合理的秸秆还田与施肥措施,减少土壤侵蚀提供理论依据。结果表明:1)添加玉米残体后低肥力棕壤团聚体稳定性、较大级别团聚体(2 mm和1~2 mm)有机碳贡献率的提升幅度比高肥力棕壤大,说明低肥力土壤对外源有机质的响应更敏感,向大团聚体转化的速率更快。2)培养结束时,高肥力棕壤添加茎叶处理团聚体稳定性显著高于添加根茬处理,而添加根茬处理各粒级团聚体有机碳含量显著高于添加茎叶处理;低肥力棕壤中根茬和茎叶添加处理团聚体稳定性及有机碳含量之间差异不明显。3)在田间原位培养过程中,棕壤2 mm和1~2 mm团聚体所占比例和团聚体稳定性呈现出前期(0~360 d)快速增加,后期(360~720 d)趋于稳定的趋势。可以看出,玉米残体对土壤团聚体团聚化过程的作用强度逐渐减弱。以上结果表明,作物残体输入对棕壤团聚体组成及有机碳分布的影响与棕壤肥力水平和不同残体部位间的差异关系密切。     

浮水植物对淡水水产品中重金属污染的防治修复作用研究——以银鲫为模型

为研究浮水植物对淡水水产品中重金属污染的防治修复效果,本研究以银鲫为动物模型,评价了凤眼莲、肚兜萍、大薸3种浮水植物混合植株(质量比为1∶1∶1)对鱼体重金属污染的防治修复能力。以GB 8979-1996《污水综合排放标准》所规定的污染物最高允许排放浓度的1倍、2倍和5倍分别设置3个暴露水平,通过对比分析实验组与对照组银鲫各组织器官中6种重金属的含量,发现其重金属含量与暴露水平存在明显的浓度-效应关系,且当水环境中重金属含量在污染物最高允许排放浓度的5倍以内时,实验组银鲫体内6种重金属含量均显著小于对照组(P<0.05),这表明混合植株能够通过降低水环境中重金属的含量而减小鱼体的受污染程度。本研究为淡水水产品的质量安全及重金属防治研究提供了相关数据支持。