碳酸盐及其组分测定方法在行业特定体系中的研究进展

准确测定、预测工业生产、生命科学以及环境监测等行业特定体系中的碳酸盐及其组分在开发有价资源、阻垢防垢延长生产周期、表征动/植物生理特征以及探究自然界碳循环等方面均具有十分重要的意义。现有碳酸盐及其组分常规测定方法主要针对有条件限制的一般碳酸盐体系,由于未考虑不同行业特定体系的差异,往往会导致常规测定方法精度较低,难以达到不同行业应用要求。为了分析碳酸盐及其组分测定方法在行业特定体系中的发展潜力,该研究综述现有公开发表的论文,引入 NO₃^- 改进的阿廖金分类法,对行业特定体系类别进行界定;依据碳酸盐存在形式与碱度、 pH 值变化关系测定游离碳酸、 CO₃^2- 和 HCO₃^- 的原理,分行业梳理了特定体系中碳酸盐及其组分测定方法、适用范围及其与行业特定体系类别之间的关系并展望了发展方向。结果表明：当前不同行业特定体系的碳酸盐及其组分测定方法可划分为四大模式,包括：系统自动化并实现现场检测模式、化学滴定与仪器分析联用模式、新型离子选择电极研发模式以及引入新方法模式,不同行业特定体系可依据后续应用需求选择适合的模式。未来仍需开展如下工作：1）加快实现行业特定体系中碳酸盐及其组分测定方法的标准化;2）补充完善各类行业特定体系中总碱度的表达式,弥补测定方法在各类行业发展中的不均衡;3）优化并创新化学滴定与仪器分析联用模式,结合自动化趋势,形成准确测定并拓宽方法适用范围的关键技术,实现各类行业特定体系间的联动;4）进一步探求新方法在准确测定的应用。研究可为开发新的行业特定体系中碳酸盐及其组分准确测定方法技术提供参考。     

片蚀过程中■土团聚体活性有机碳流失特征及其量估算

[目的]揭示土壤团聚体破碎、迁移对活性有机碳流失的影响,建立活性有机碳流失量估算方程,为评估水蚀作用下土壤有机碳流失与矿化的定量关系提供理论支撑。[方法]以黄土高原典型■土为研究对象,设计3种降雨强度(60mm/h,90mm/h,120mm/h)和3个坡度(5°,10°,15°),采用人工模拟降雨技术,通过建立经验方程,对活性有机碳流失量进行估算。[结果]相较雨强,坡度对土壤轻组有机碳(light fraction of soil organic carbon,LFoc)流失的影响更明显,片蚀与溅蚀泥沙LFoc含量均随坡度的增大先减小后增大,而雨强对片蚀泥沙LFoc含量无显著影响(p<0.05);溅蚀泥沙LFoc含量明显低于片蚀,且溅蚀泥沙LFoc未发生明显富集,片蚀泥沙中LFoc发生明显富集;对比不同粒级团聚体LFoc含量发现,<0.05mm黏粉粒、0.05～0.25mm团聚体中LFoc更易于发生富集,而0.25～2mm团聚体LFoc只在小雨强和小坡度条件下发生富集;由于<0.02mm粒级团聚体迁移为LFoc流失的主导因素,基于<0.02mm粒级团聚体迁移量相...     

小麦玉米轮作体系农田土壤有机氮组分对施氮量的响应

【目的】土壤有机氮组成和有效性影响土壤肥力的高低。研究不同施氮量下土壤有机氮组分含量的变化规律,及其与冬小麦氮素吸收之间的关系,为科学开展氮肥减施提供理论依据。【方法】冬小麦–夏玉米轮作田间试验在河南温县进行,试验历经3季冬小麦和两季夏玉米。小麦设置5个施氮(N)量处理：300 kg/hm²(N300)、225 kg/hm² (N225)、195 kg/hm² (N195)、165 kg/hm² (N165)、0 kg/hm² (N0),从第2季冬小麦开始,调查冬小麦产量和吸氮量,小麦播种前和收获后测定0—20 cm土层土壤全氮、有机氮组分含量。【结果】实现冬小麦稳产的最低施氮量为165 kg/hm²,满足冬小麦对氮素需求的最低施氮量为195 kg/hm²。酸解氮(TNex)是土壤中主要的有机氮组分,占全氮的59.06%～92.26%。随着试验时间的延长,N165和N195处理降低了TNex在有机氮中的比例,而N0、N225和N300...     

退化马尾松林恢复过程中芒萁覆盖对土壤微生物生物量碳氮及其周转的影响

为探究侵蚀退化红壤马尾松林恢复过程中林下芒萁对土壤微生物生物量碳氮月动态及其周转的影响,以不同恢复年限的马尾松林为研究对象,对比分析马尾松林恢复过程中林下保留芒萁、去除芒萁处理和林下裸地土壤中12个月的土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量及其周转速率、周转时间和流通量,并分析其与土壤理化性状的关系。结果表明:(1)保留芒萁覆盖处理的MBC和MBN平均含量分布比林下裸地提高26.99%~277.31%和13.54%~173.39%,而去除芒萁处理分布比保留芒萁处理降低12.29%~27.01%和5.02%~28.45%,差异均随恢复年限呈先降低后增加的趋势。(2)所有处理的土壤微生物量碳氮季节动态均表现为春夏季较高,秋冬季较低的趋势,进入生长季前的土壤微生物量碳氮含量更能反映该地区的平均水平。(3)在退化马尾松林恢复过程中,芒萁覆盖降低土壤微生物生物量碳氮周转速率,增加周转时间,提高土壤微生物生物量碳氮含量和流通量,促进土壤有机质的积累和养分释放。相关分析和逐步回归分析表明,MBC、MBN流通量分别与DOC、DON呈显著正相关,周转速率分别与铵态氮(NH₄⁺-N)和TN呈显著负相关,表明土壤碳和氮及其有效性是影响土壤微生物量周转的关键因素。     

麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制

  【目的】  研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。  【方法】  采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。  【结果】  VWS处理与VS处理相比,CO₂和N₂O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH₄累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential, GWP)显著降低76.1% (P<0.05);与WS处理相比,CO₂累积排放量增加33.7%,CH₄累积吸收量与N₂O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO₂和CH₄排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N₂O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N₂O排放的主要功能菌群。  【结论】  麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO₂排放,减少CH₄吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N₂O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。     

不同生长年限苜蓿栽培草地CO2通量的初步研究

以种植第1年、第2年、第3年和第5年的紫花苜蓿阿尔冈金（Medicago sativa cv. Algonquin）为对象,通过研究其光合生理特性、土壤呼吸以及土壤有机碳的净通量等分析不同生长年限苜蓿草地碳通量的变化规律。结果表明,不同生长年限的苜蓿草地净光合速率呈单峰曲线,第1年和第5年在盛花期达到最大,分别为50和69 μmol/(m2·s),第2年和第3年在结荚期达到最大值,分别为60和72 μmol/(m2·s),与叶绿素a和b的含量不相关（P＞0.05）。苜蓿草地土壤呼吸的动态变化呈不规则单峰曲线变化,6月24日达到最小值,7月达到最大值,平均值为第5年＞第2年＞第3年＞第1年。土壤呼吸速率与土壤温度无明显的相关性（P＞0.05）;除第1年外,与土壤湿度显著相关（P＜0.05）,其中,第3年和第5年极显著相关（P＜0.01）。第1年、第2年、第3年和第5年的苜蓿土壤有机碳的净通量分别为3.71、-1.71、12.17和12.53 g/kg。     

杨树伐桩嫁接与植苗林的生长及碳储量的比较

The leaf nutrient, biomass and carbon reserve of 9-year-old Populus×euramericana cv. ‘74/76’ stump grafting stand with 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’as rootstock, 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’ planting stands were compared. The result showed that the average increment and the annual average increment of stump grafting stand were greater than the two planting stands. The total nitrogen content in leaves of stump grafting stand was the highest, and it was 1.26 times and 1.05 times as much as that of the planting stands of Populus×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and P.×euramericana cv. ‘74/76’ separately. The total phosphorus content of stump grafting stand was 1.3 times as much as that of planting stand of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’, but there was little difference between stump graftin stand and planting stand of 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. The total potassium of stump grafting stand was 46.6% and 95.8% lesser than that of the planting stands of P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and P.×euramericana cv. ‘74/76’. The biomass of aerial parts and the biomasses of trunk, branches and leaves of stump grafting stand were 1.84, 1.80, 1.76, and 3.00 times as much as that of planting stand of P.×euramericana cv. ‘74/76’ separately. The total root biomass of the stump grafting stand was 1.42 times and 7.68 times as much as that of planting stands of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. There was an obvious advantage in carbon reserve from all the parts of the stump grafting stand and the carbon sequestration capacity was the highest, which was 2.66 times and 1.62 times as much as that of planting stands of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. These showed that the stump grafting stand had more advantages than planting stands.     

森林抚育对森林生态系统的影响

森林抚育是森林培育的重要措施,对于促进林分结构优化、林地生产力提高、土壤肥力改善和持续、稳定的森林生态系统形成具有重要作用.在分析国内外文献的基础上,总结了森林抚育对林内植物多样性、林地土壤特性、林分特征和林分碳储量的影响,指出了今后的研究方向.     

抚育间伐对人工林影响的研究进展

抚育间伐对人工林有重要影响。针对抚育间伐对人工林的林下植被多样性、生物量、凋落物分解、土壤肥力和森林生态系统碳储量影响的研究进行综述,并提出今后的研究重点应该放在抚育间伐后人工林的生物多样性和生物量的长期定位研究,抚育间伐调控人工林凋落物分解的机制和对人工林生态系统碳储量影响的研究等方面,并需要开展各地区主要森林类型、多种立地条件和不同密度森林的抚育间伐研究。     

内蒙古大兴安岭兴安落叶松林碳储量研究

根据内蒙古大兴安岭林区2008年第六次森林资源清查数据,利用各森林类型生物量-蓄积量的线性模型计算乔木层碳储量,利用生物量扩展法计算林下植物固碳量,林地固碳量。结果表明:内蒙古大兴安岭乔木层总固碳量为348.89TgC,乔木层碳密度为43.43t/hm2,林下植物固碳量为68.03TgC,林地固碳量为434.02TgC。大兴安岭落叶松、白桦碳储量占林区总碳储量的86.10%。不同龄组碳密度高低排序是:过熟林>成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。幼龄林、中龄林碳储量占总碳储量的39.66%。林木固定CO21 279.26 Tg,释放O2930.37Tg,林木固碳价值为4 186.68亿元,释放O2的价值为9 303.7亿元。