培养温度对水稻土有机碳矿化参数的影响研究

采用室内培养法,对采自句容市华阳镇的水稻土进行5、15、25和35℃下的50 d培养实验,基于培养实验数据、6M HCl水解实验数据和三库一级动力学模型进行三库拟合,研究土壤有机碳矿化特征随培养温度的变化,并深入分析培养温度对Q10(土壤有机碳矿化温度敏感性系数)和三库拟合结果的影响。结果表明:(1)在5~35℃范围内,随培养温度升高水稻土有机碳矿化速率和累积矿化量均升高,15、25和35℃时土壤有机碳累积矿化量分别是5℃时的1.94倍、3.55倍、6.01倍。(2)培养温度的设定对三库拟合结果有较大影响,尤其是对活性碳库的影响,在不同培养温度下潴育、潜育、淹育水稻土活性碳的拟合值变异系数分别为64.9%、66.7%、48.5%。(3)Q10值变化范围在1.48~2.88,且随培养温度升高而降低、随培养时间增长而降低。Q10取2或者按照定义式测定的值对活性碳库和缓效性碳库拟合结果无影响,而对活性碳库和缓效性碳库平均驻留时间的拟合结果有影响。由此得出:利用在25℃下的培养结果估计的土壤有机碳库是存在一定误差的,应该进一步探索可行的三库拟合培养温度或寻找其他三库测定的方法;把Q10值取2代入三库一级动力学模型中对土壤有机碳进行三库拟合是可行的。     

基于LOADEST模型和小波变换的河流氮磷污染动态分析

河流中污染物负荷量的估算及其演变规律的分析是开展流域非点源污染治理的基础。然而,常见的每月1~2次的低频率人工采样水质监测资料并不能反映河流水体中负荷量的每日连续变化。基于2003—2016年浙江省长乐江出口断面每月1次的水质监测资料,建立和验证了该河流总氮(TN)和总磷(TP)负荷量估算的LOADEST模型。应用该模型和连续的流量资料,核定了研究期间长乐江TN和TP的每日负荷量。结果表明,2003—2016年间长乐江TN年平均负荷量为(2 207.71±862.48)t·a^-1,TP年平均负荷量为(71.43±31.56)t·a^-1。TN和TP的日均负荷量变异较大,分别为(6.04±11.81)t·d^-1和(0.19±0.26)t·d^-1,它们在研究期间总体均呈上升趋势。采用小波分析方法,进一步揭示了研究期间长乐江TN和TP负荷量变化的基本规律。结果显示,长乐江TN负荷量以18个月的时间跨度为主发生着多时频的周期性变化;TP负荷量的变化主周期与TN负荷量的变化类似,但变化强度相对较弱。TN和TP负荷量周期性变化的决定性因素是河流流量的变化,受TN和TP浓度变化的影响较小。     

不同土地利用方式下土壤有机碳矿化及其温度敏感性

通过土壤样品的室内培养,分析不同温度(5℃,15℃,25℃和35℃)培养下不同土地利用类型(水田、旱地、茶园、果园和人工林)的土壤有机碳矿化速率的变化规律,并运用双指数模型对土壤有机碳矿化过程进行拟合,探讨土地利用方式对土壤有机碳矿化特征及温度敏感性的影响。结果表明:(1)相同温度下,不同土地利用类型的土壤有机碳矿化累积释放量大小为人工林果园水田茶园旱地;(2)随着温度的升高,土壤有机碳矿化速率增大,其中活性碳分解速率变化无规律,但缓效碳分解速率呈指数增长(R20.98);(3)不同土地利用方式土壤有机碳矿化速率对温度变化的敏感程度(Q10)不同,其大小顺序为水田茶园果园旱地人工林。综上所述,土地利用方式的改变将会导致土壤有机碳矿化速率的变化,从而影响土壤有机质含量;另外,根据Q10值可预测水田土壤有机碳矿化速率对全球变暖反应更明显。     

一种森林土壤惰性碳和缓效性碳快速估算方法

高光谱遥感技术因其便捷快速、节约成本、非破坏性和准确度高的特点,被广泛应用于资源环境、军事、大气遥感和测绘等领域。本研究在化学实验(碳库分离)的基础上,结合高光谱遥感技术,利用统计分析工具SAS分析家模块将三库分离数据与光谱反射率数据进行多元逐步回归分析,筛选出敏感波段,从而建立起了一种森林土壤惰性碳和缓效性碳的快速估算模型。研究发现,无截距模型的显著性较为明显,解释能力和预测能力较好。利用光谱求平均和平滑去噪方法处理过的光谱反射率数据通过逐步回归筛选出来的敏感波段组合对森林土壤惰性碳和缓效性碳含量有较强的预测能力。可以利用高光谱技术来进行森林土壤惰性碳含量和缓效性碳含量的快速估算与监测。     

不同土层水稻土培养条件下有机碳矿化规律研究

以湖南省桃源县水稻土为研究对象,基于土壤有机碳三库一级动力学理论,从垂直变化角度研究水稻土总有机碳(Ct)、活性碳(Ca)、缓效性碳(Cs)、惰性碳(Cp)的含量及有机碳矿化特征的相关规律。研究结果表明:1总有机碳、活性碳、缓效性碳、惰性碳含量分别与土层深度成负相关,相关系数分别为0.8431、0.8516、0.8320、0.7734(P0.01),土层越深活性碳占总有机碳比例越小,惰性碳占总有机碳比例越大。2按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约7.94 d)、缓慢矿化(平均约28 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。3土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、矿化比例等都随土层加深而减小,但30~60 cm土层有机碳总量大,其有机碳矿化总量的变化对1 m深有机碳矿化总量变化的影响大。4偏相关分析表明不同土层土壤有机碳各组分含量、有机碳矿化总量与土壤全氮含量和土壤p H相关,即土壤性质影响有机碳矿化特征。由此得出,深层土壤有机碳也参与全球碳循环,并且全氮含量和p H会影响深层碳库成为碳源或是碳汇,在研究全球碳循环时应给予充分重视。