Improved RP‐HPLC and anion‐exchange chromatography methods for the determination of amino acids and carbohydrates in soil solutions

In spite of their low concentrations in soil solutions, low–molecular weight organic substances (LMWOS) such as amino acids, sugars, and uronic acids play a major role in the cycles of C and N in soil. With respect to their low concentrations and to possible matrix interferences, their analysis in soil leachates is a challenging task. We established two HPLC (high‐performance liquid chromatography) methods for the parallel determination of amino acids and carbohydrates in soil leachates. The pre‐column derivatization of amino acids with an o‐phthaldialdehyde (OPA) mercaptoethanol solution yields quantitation limits between 0.03 and 0.44 µmol L^–1 and S_D values of <8.3% (n = 9). High‐performance anion‐exchange chromatography (HPAEC) on a Dionex CarboPac PA 20 column with a NaOH acetate gradient combined with pulsed amperometric detection (PAD) was used for the determination of carbohydrates. The calibration curves obtained for 11 carbohydrates showed excellent linearity over the concentration range from 0.02 to 50.0 mg L^–1. Recovery studies revealed good results for all analytes (89%–108%). Interferences from Hg(II) salts and chloroform used for stabilization of the leachates did not occur with both chromatographic methods. The optimized method was successfully used for quantitative determinations of amino acids and carbohydrates in soil leachates.     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

短期封育对博乐绢蒿荒漠群落特征和碳密度的影响

【目的】研究封育对荒漠草地群落特征和物种多样性影响,分析生态系统碳库对草地封育的响应规律,为退化荒漠草地的修复和科学管理提供科学依据。【方法】以新疆博乐绢蒿荒漠为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对封育4 a的荒漠草地群落数量特征、物种多样性和生态系统碳库(生物量碳库,凋落物碳库和土壤碳库)测定分析。【结果】(1)与自由放牧区(FG)相比,封育4 a后博乐绢蒿荒漠草地的植被高度、盖度、密度、多样性指数、均匀度指数和丰富度指数降低了6.2%~48.4%(P>0.05)。(2)封育不利于生物量的积累,茎、枯落物和地下(0~100 cm根系)生物量封育后显著下降了18.6%~31.1%(P<0.05),但根冠比没有显著变化。(3)封育降低了博乐绢蒿荒漠草地地上生物量碳密度、表层土壤有机碳含量,且土壤上层(0~50 cm)有机碳密度降低幅度为53.5~233.6 g/m²。【结论】短期封育不利于博乐绢蒿荒漠草地生物多样性的维持和生态系统碳库的积累,在封育措施的基础上配合施肥、补播等其他恢复措施。     

我国茶产业发展中存在的问题、原因与对策

茶产业是我国具有比较优势的产业,发展茶产业对农业产业结构调整和山区脱贫攻坚具有重要意义。利用国家统计数据和项目组对湖北、贵州等地的茶叶种植户和鲜叶加工厂员工的调查数据,从茶业产能与市场需求、国际竞争力与品牌发展、茶叶生产规范化和互联网渗透率等方面分析我国茶产业发展中存在的主要问题,并深入挖掘其原因。研究发现,我国茶产业存在茶叶需求疲软、产能过剩、市场竞争力不足、茶叶生产规范化、规模化与组织化程度低和互联网渗透率低等问题,主要是我国茶叶消费增长动力不足、监管体制落实不到位、茶农绿色认知不够、基础设施不完善和龙头企业与知名品牌带动力度不够等因素造成。因此,建议以绿色、高效为发展目标,明确各主体职责、加强基础设施建设与品牌资源整合、完善茶叶营销网络、加强科技创新与转化、提高茶农绿色认知水平,以实现我国茶产业"重品质、重安全、重环保、重民生"的可持续发展。     

秦岭南坡林地土壤有机碳密度空间分异特征

【目的】研究陕西秦岭南坡林地土壤有机碳密度空间分异特征,为秦岭林区土壤有机碳科学管理提供理论依据。【方法】在陕西秦岭南坡不同林区(洋县长青、佛坪县龙草坪、太白县太白山、宁陕县宁东和宁陕县宁西)及立地条件(海拔、坡向、坡位和坡度)设置样地,通过调查、取样和测定,采用差异性检验分析不同立地因子对土壤有机碳密度(tC·hm^-2)的影响,并通过逐步回归分析量化各因子对土壤有机碳密度影响的相对重要性。【结果】秦岭南坡林地土壤有机碳密度均值为125.41tC·hm^-2(52.60~307.36tC·hm^-2),在0~10,10~30和30~60cm土层分别为59.04,41.65和24.73tC·hm^-2,分别占土壤有机碳总密度的47.07%,33.21%和19.72%;秦岭南坡不同林区土壤有机碳密度差异较大,表现为龙草坪(143.55tC·hm^-2)>宁东(138.37tC·hm^-2)>宁西(134.09tC·hm-2)>太白山(109.29tC·hm^-2)>长青(90.22tC·hm^-2);土壤有机碳密度随海拔升高先增后降,在海拔800~1200m最低(平均90.24tC·hm^-2),在海拔2000~2400m最大(平均166.43tC·hm^-2),当海拔高于2400m后下降(平均132.51tC·hm^-2);阴坡土壤有机碳密度(127.23tC·hm^-2)稍高于阳坡(123.25tC·hm^-2);土壤有机碳密度随坡度增大而降低,由147.52tC·hm^-2减至87.06tC·hm^-2;土壤有机碳密度在下坡位(166.36tC·hm^-2)大于中坡位(129.43tC·hm^-2)和上坡位(77.14tC·hm^-2)。【结论】秦岭南坡林地土壤有机碳密度存在显著的区域差异,并随海拔升高先升后降,在各海拔间和不同坡位间均差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),但在阴坡与阳坡间无显著差异。逐步回归分析表明,坡位和海拔是影响土壤有机碳密度差异的主导立地因子。与我国其他主要林区相比,陕西秦岭南坡林地土壤有机碳密度处于较高水平,在我国森林土壤碳库中具有重要地位,应加强管理。     

模拟氮沉降对长白山兴安落叶松林土壤有机碳库的短期影响

以净月潭国家森林公园兴安落叶松林为研究对象,以NH4NO3为原料模拟4个强度的氮沉降,分析土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、溶解性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)的动态变化。研究结果表明:低氮沉降量(L,50 kg N yr^-1 ha^-1)提高了TOC、ROC、DOC和MBC浓度,但除MBC外均未达到显著性水平;中氮沉降量(M,100 kg N yr^-1 ha^-1)提高了TOC和DOC浓度,降低了ROC和MBC浓度;高氮沉降量(H,150 kg N yr^-1 ha^-1)提高了ROC和MBC浓度,降低了TOC和DOC浓度。     

Effect of nitrogen addition on DOC leaching and chemical exchanges on canopy leaves in Guangdong Province,China

The impact of nitrogen(N)deposition on dissolved organic carbon(DOC)fractions in throughfall is not well understood.We performed a laboratory experiment and compared DOC leaching from canopy leaves after dipping leaves in pure water(control)and NH4NO3 solution(N-treatment)for 18 h.Net changes of DOC,NH4^+,NO3^-,SO4^2-,K^+,Mg^2+,Ca^2+and H^+contents after dipping leaves were determined by comparing solutions with and without leaves.We recorded no differences of DOC leaching between control and N-treatment,implying that N deposition had minor impacts on canopy DOC production.This confirmed that previous experiments testing the effects of N addition on DOC dynamics without considering the effects of the canopy reaction successfully described the real situation.We also confirmed the previously-reported canopy exchange process in spite of a high background N deposition at our study site.N-treatment significantly increased base cation leaching,especially K^+,and the increase was positively correlated with foliar NH4?retention.Net leaching of H^+and SO4^2-was not affected by the N-treatment.     

豫东南沙地4种人工林土壤团聚体稳定性及有机碳分布研究

为探究林分类型对土壤团聚体稳定性及有机碳分布特性的影响,以豫东南沙地4种典型人工林(桂花、合欢、栾树和女贞)为研究对象,通过野外调查、取土壤样品和室内试验对土壤团聚体和有机碳进行测定、分析。结果表明,①4种林分类型下土壤大团聚体(>0.25mm)含量最高,占林地土壤总团聚体的69.63%%~97.30%,粒径0.25~0.15mm团聚体含量最低,且不同林分类型下各层土壤团聚体的质量分数呈现不同的差异。②表层(0~10cm)土壤团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均表现为栾树>合欢>桂花>女贞,分形维数(D)排序则与之相反,变化范围为2.515~1.653,栾树的土壤结构稳定性最强。③随土壤团聚体粒径的减小,4种林分土壤有机碳含量总体上呈现先升后降趋势,土壤剖面上也表现出随土层加深而下降。不同林分类型下,土壤有机碳含量差异性表现为合欢最高,栾树最低,变化范围分别为45.76~7.65和17.78~3.49g/kg。④回归分析表明,女贞林分下土壤大团聚体与有机碳含量相关性最强,土壤有机碳可解释17.5%土壤大团聚体含量的变化。研究得出该地区栾树林下土壤团聚体稳定性较强,合欢林下土壤有机碳含量最高。     

黄土高原丘陵区地形和土地利用对土壤有机碳的影响

土壤有机碳(SOC)作为土壤中重要的组成部分及植物生长的主要元素,在地球生态系统中起着举足轻重的作用,是全球环境尤其是气候变化的重要影响因素。以黄土高原王茂沟小流域为研究对象,通过间隔为150m经纬网格分5层采集0～100cm土壤样品,采集土壤样品包括4种地形(坡顶、坡上、坡中、坡下)和5种土地利用类型(坡耕地、林地、草地、灌木、梯田),共采集土壤样品1 540个,探讨地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域SOC含量和分布影响,并通过Kriging插值计算流域内SOC空间分布。结果表明,黄土丘陵第一副区王茂沟小流域在0～100cm土层中,SOC平均含量坡上(4.49g·kg~(-1))和坡中(4.30 g·kg~(-1))含量最高,其次为坡下(3.97 g·kg~(-1)),坡顶SOC含量最低(3.34g·kg~(-1));坡耕地SOC含量最低。林地(4.31 g·kg~(-1))、梯田(4.25 g·kg~(-1))、草地(4.12 g·kg~(-1))和灌木(3.82 g·kg~(-1))分别较坡耕地(3.47 g·kg~(-1))SOC含量增加24.2%、22.4%、18.7%和10.1%。表层SOC更易受到环境因子的影响,梯田等水土保持措施可明显固存深层(20cm)SOC。方差成分估计表明,土地利用、地形、深度以及土地利用与地形的交互作用对流域剖面SOC含量空间分布有着极显著的影响(P0.01),其中地形对SOC含量的贡献率最高(32.50%)。土地利用与地形的交互作用在各因子的交互作用中表现出对SOC含量变异解释度最高(7.4%)。流域SOC在空间上呈斑块分布,随着深度的增加,流域SOC的空间分布向均一性发展。研究结果为黄土区水土保持措施规划及退耕还林的固碳效益评价提供了科学依据。