中国陆地生态系统植硅体碳汇潜力估算研究进展

植硅体封存有机碳作为长期稳定的碳汇机制之一,近年来在全球碳汇研究领域备受关注.分析植硅体在陆地生态系统植被-凋落物-土壤连续体的周转,计算其封存的有机碳含量,是进一步准确估算整个陆地生态系统植硅体碳封存潜力的基础,对陆地生态系统碳稳定固存和碳中和具有重要意义.通过全面回顾中国陆地生态系统植硅体碳封存潜力研究成果,系统论...     

秸秆对茶园土壤有机碳稳定性影响的研究进展

我国茶园普遍存在土壤有机碳含量低等问题,这对茶叶产量品质造成极大影响.施加秸秆可提高茶园土壤有机碳含量.土壤有机碳稳定性机制包括有机碳内在难降解性、黏土矿物的化学保护和土壤团聚体的物理保护作用以及生物作用等.土壤有机碳稳定性的影响因素主要有有机碳自身的分子结构性质、土壤生物环境和非生物环境等.施加秸秆提高茶园土壤有机碳主要途径有秸秆自身作为碳源、促进茶树生长、增加土壤微生物生物量以及改良土壤结构和改善土壤化学性质等.最后展望了未来研究所面临的任务.     

松嫩草原羊草叶片的植硅体形态研究

对松嫩草原5种pH环境下羊草(Leymus chinensis)叶片的植硅体进行了分析.结果表明,羊草作为禾本科早熟禾亚科中的植物其植硅体形态丰富,除硅化的气孔外,有尖型、帽型、齿型、棒型等类型.各种形态植硅体长度的均值在12.8～90.5μm之间,宽度均值一般为9.0～39.2μm.除硅化的气孔外,帽型植硅体所占比例最大(45.2%～65.2%),其次是尖型植硅体(6.1%～27.6%).5个样品中植硅体形态基本相同,但其大小及含量有明显差别,随pH值增加,硅化的气孔、尖型和帽型植硅体所占比例都有先增加再降低的趋势.松嫩草原羊草叶片中的植硅体组合研究可为恢复当地草原群落及第四纪古环境演化提供基础性资料.     

施加生物炭对三七连作土壤铅有效态含量的影响

以连作5 a三七种植土壤为对象,研究了施加生物炭对土壤重金属Pb有效态含量的影响.结果表明,施加生物炭后,土壤pH值显著提高,Pb有效态含量显著降低,全量含量无显著变化.土壤pH提高了1.23,有效Pb含量降低了0.62 mg/kg.土壤pH与有效态Pb含量呈显著负相关(r=0.626,P0.001),因此施加生物炭后土壤pH值升高可能是土壤Pb有效态含量降低的重要原因.     

生物炭材料及其在水体中污染物去除领域的应用

<正>生物炭是由生物质在无氧或者缺氧条件下热处理得到的固体碳质材料,已广泛应用于土壤改良、土壤修复、水污染处理、作物增产、碳固定等领域。生物质热解碳化后形成的生物炭具有较高含量且稳定的碳,可降低由生物质燃烧和自然降解所产生的碳排放(碳负性)。施加到土壤中的生物炭可将碳储存在土壤中,并同时改良和(或)修复土壤。此外,生物质热解过程中产生的生物油和合成气可作为替代化石燃     

秸秆生物炭及秸秆对大豆生长及土壤微生物活性的影响

为了明确不同秸秆利用方式对作物生长及土壤微生物的影响,采用盆栽试验,研究秸秆直接添加和秸秆生物炭添加对大豆生长状况、根际土壤有机碳及微生物群落功能多样性的影响.结果表明:秸秆生物炭添加(MB和WB)能有效提高大豆盛花期地下生物量.秸秆直接添加(M和W)能显著增加大豆花期根际土壤有机碳的含量,玉米秸秆直接添加处理(M)下的有机碳含量最高,为21.15 mg/g.大豆成熟期,秸秆生物炭添加处理(MB和WB)下土壤有机碳含量较空白处理(CK)显著增加,玉米秸秆添加处理(M)下根际土壤有机碳含量显著高于小麦秸秆添加处理(W).不同秸秆利用方式下大豆根际土壤平均颜色变化率(AWCD)随时间延长而增加,MB和WB处理较M和W处理能显著提高成熟期大豆根际土壤AWCD值.因此,可利用秸秆生物炭添加改善大豆根际土壤微生物活性,提高土壤碳贮量.     

长汀红壤侵蚀退化地植被恢复对土壤团聚体有机碳含量及分布的影响

植被恢复对土壤有机碳库的稳定和全球碳平衡产生重要影响.以马尾松(Pinus massoniana)人工林土壤为研究对象,采用湿筛法分离团聚体并测其有机碳含量,探讨植被恢复对土壤团聚体的影响.结果表明裸地的植被恢复显著促进了土壤表层有机碳的积累,尤其是在土壤0~10 cm土层,分别为未治理地(CK)的2.6~7.9倍和2.8~9.6倍.植被恢复影响团聚体有机碳分配并显著(P0.05)影响其有机碳含量.大团聚体具有有机碳富集作用,其有机碳恢复速度明显比微团聚体、粉粒与粘粒快,而增加的有机碳含量79.6%~90.4%储存在大团聚体,7.2%~14.0%储存在微团聚体,2.4%~6.4%储存在粉粒与粘粒.     

稻田垄作免耕对根际土壤有机碳及颗粒态有机碳的影响

以稻田免耕长期定位试验站为平台,分析不同耕作制度对稻田根际土壤有机碳(SOC)和颗粒态有机碳(POC)的影响,并与非根际土壤进行对比分析.结果表明,长期实行垄作免耕(水稻—油菜)的方式下,根际SOC和POC含量显著高于其他耕作方式,而实行水旱轮作(水稻—油菜)方式下二者含量均最低.垄作免耕(水稻—油菜)根际SOC含量高于非根际土壤,而其他耕作处理均为根际低于非根际土壤.另外,垄作免耕(水稻—油菜)根际土壤POC含量高于非根际土壤,差异达极显著水平(p＜0.01);常规平作(水稻—冬水田)也为根际大于非根际土壤,但差异不显著;其余耕作处理根际土壤POC含量均表现为非根际大于根际土壤,且差异均不显著(p＞0.05).垄作免耕(水稻—冬水田)和垄作免耕(水稻—油菜)SOC和POC含量间存在显著相关性,表明免耕方式有利于土壤有机碳和颗粒有机碳的保护和稳定.     

生物炭与有机肥配施对耕地红壤酶活性及作物产量的影响

采用两因素完全随机设计的盆栽试验,探讨了生物炭、有机肥及两者配施对土壤酶活性和作物产量的影响.生物炭和有机肥的施加量分别为0、1%、2%、3%,以均不施加为对照,以白菜(Brassica rapa var.glabra Regel)为供试作物.分析了不同处理下6种土壤酶活性与作物产量的变化特征与关联性.结果表明:(1)施加有机肥显著提高了土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性(P0.01),而施加生物炭显著提高了土壤过氧化氢酶活性(P0.01),配施处理下土壤酶活性指数更高.(2)施加有机肥显著提高了作物产量(P0.01),而施加生物炭的影响不显著,配施处理下作物产量更高.(3)土壤酶活指数与作物产量呈显著正相关(P0.01).因此,与单一施炭处理相比较,生物炭与有机肥配施显著提高了土壤酶活性与作物产量.     

天津北大港沼泽湿地土壤团聚体碳组分对长期开垦的响应

为研究滨海湿地消亡与退化过程中土壤团聚体碳组分的变化情况,选取天津北大港盐渍化芦苇沼泽湿地和对应长期开垦的农田为研究对象,分别采集表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)的土壤,利用湿筛法得到大团聚体(2.000 mm)、中团聚体(0.250～2.000 mm)、微团聚体(0.053～0.250 mm)和矿质颗粒组分(0.053 mm)共4个土壤团聚体粒级组分,并利用元素分析仪对其有机碳和无机碳含量进行测定和分析.结果表明:①湿地开垦后,表层土壤大团聚体比例显著下降了82%,微团聚体和矿质颗粒组分比例分别显著增加了181%和57%,亚表层土壤中团聚体和微团聚体比例分别显著增加了40%和113%,矿质颗粒组分比例显著下降了61%.②开垦后,除了亚表层土壤的矿质颗粒组分外,土壤各粒级团聚体有机碳(soil organic carbon,SOC)含量均显著降低(-35%～206%),其中,中团聚体SOC含量对开垦响应最敏感.③开垦显著增加了土壤无机碳(soilinorganiccarbon,SIC)的含量,表层和亚表层土壤增幅分别为25%和137%,可见无机碳多富集在下层土壤中;但大团聚体组分的无机碳含量下降,占比下降了41%.④湿地开垦后,表层全土及各组分总碳(total carbon,TC)含量均显著降低了26%～50%,亚表层全土TC含量增加了16%,其中矿质颗粒组分TC含量的增加(65%)弥补了大团聚体和中团聚体TC的减少.综上,长期开垦改变了湿地土壤团聚体的分布和土壤结构,显著降低了有机碳和表层土壤的总碳含量,从而削弱了滨海湿地的碳汇和肥力等重要功能;但开垦增加了无机碳含量(68%),这在一定程度上减缓了碳库的流失,因此今后在滨海盐渍化湿地地区应进一步关注无机碳的动态变化.     

河南周口市杨树和女贞林地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布

采用干筛法和湿筛法研究河南周口市两种典型人工林(杨树和女贞)土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征的影响.结果表明:干筛法与湿筛法所得结果差别较大,表明土壤水稳定性团聚体含量较少.湿筛条件下,土壤团聚体以0.25mm粒径为主(84.53%～95.23%); MWD和GMD值分别介于0.22～0.80mm和0.42～1.24mm之间.干筛条件下,土壤团聚体以≥0.25 mm粒径为主(56.90%～83.97%),MWD和GMD值分别介于1.55～3.08 mm和0.55～1.43mm.女贞林土壤大团聚体含量及MWD和GMD值均显著高于杨树林.团聚体有机碳含量基本表现为女贞林高于杨树林,且土壤有机碳含量与大团聚体含量有较好的相关性.研究表明,女贞林更有利于该地区提高土壤结构的稳定性和有机碳含量的提高.     

2003年秋冬季西安大气中有机碳和元素碳的理化特征及其来源解析

2003年9月至2004年2月在西安站点开展了大气PM2.5和PM10中碳气溶胶的连续观测,并采集了三类主要污染来源样品(燃煤,机动车尾气和生物质燃烧)进行对比分析,采用IMPROVE-TOR方法准确地测量了样品的有机碳(OC),元素碳(EC)及其中的8个碳组分含量.西安秋季和冬季大气PM2.5中OC的平均含量ρOC分别为(34.1±18.0),(61.9±33.2)μg·m-3,EC的平均含量ρEC为(11.3±6.9),(12.3±5.3)μg·m-3.OC和EC均主要赋存于PM2.5粒级中.秋季OC和EC的相关性好(R2＞0.90),冬季一般(R2=0.66).总碳气溶胶在秋季PM2.5中占(48.8±10.1)%,在冬季也达到了(45.9±7.5)%.所有观测日的ρOC/ρEC比值均大于2.0,秋季PM2.5中ρOC/ρEC平均为3.3,冬季为5.1,这可能主要与直接排放来源有关.由碳气溶胶的8个碳组分数据,采用绝对主分量分析获得了主要排放来源对总碳的贡献份额,即秋季汽油车尾气占73%,柴油车尾气占23%,生物质燃烧占4%,而冬季燃煤占了44%,汽油车尾气占44%,生物质燃烧占9%,柴油车占3%.     

碱性Cd污染农田原位稳定化修复研究

围绕碱性农田重金属Cd污染原位稳定化修复技术,通过实验室小试筛选出以椰壳生物炭为核心材料的稳定剂应用于修复重金属Cd污染的碱性土壤,并进一步探究了施加稳定剂对于小麦生长的影响.研究结果表明,随着稳定剂施加量的增加重金属Cd钝化效果显著增加,在施加量为2%时,椰壳生物炭对土壤有效态Cd钝化率达到99.08%,远高于木质生物炭、硅肥以及钙镁磷肥.稳定化修复后,土壤中Cd由生物可利用性较高的形态向稳定的结合态转化,降低土壤环境风险.此外椰壳生物炭的施加还可以促进小麦生长,降低小麦体内Cd含量,稳定剂施加量为1.5%时,与对照组相比小麦根中Cd含量降低64.31%,地上部Cd含量降低69.60%.本研究筛选的椰壳生物炭作为稳定剂不仅能够实现Cd污染碱性农田的持效性修复,还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力,促进小麦生长,为以后该技术在我国北方大面积重金属污染碱性农田的修复及规模化应用提供支持.     

复垦基质中有机碳和丛植菌根真菌对团聚体形成的影响

以构建的植物-微生物-复合基质矿区生态系统为考察对象,对基质中团聚体的粒径分级和有机碳含量分布进行分析测试,并探讨丛植菌根真菌、有机碳、团聚体3者之间的相关性.结果表明:各个时期矿区复合基质水稳性团聚体含量均呈现随团聚体粒径减小逐渐增加的趋势.复垦初始时,矿区土壤中主要以0.106mm团聚体为主,复垦4a后,矿区复合基质0.25mm团聚体比例占主导地位;而农田土壤中团聚体分布状况与之相反,0.25mm的团聚体占主体.复垦前复合基质0.106mm团聚体中有机碳含量最多,达8.58g/kg;2,2~1,1~0.5,0.5~0.25,0.25~0.106mm各团聚体中有机碳的含量相似.复垦4a后,各种土壤水稳性团聚体1~0.5mm有机碳含量最多,为7.93~20.35g/kg.现场试验结果通过相关性分析可得,团聚体与有机碳相关性较小,仅为0.124 7,这可能与复合基质的组成及团聚体的形成时间较短相关.研究结果同时表明,菌根真菌(AMF)分泌物球囊霉素(GRSP)与团聚体有显著相关性,这表明AMF接种有利于团聚体的形成及有机碳的固定,有利于矿区土壤的生态修复.     

三峡库区防护林土壤有机碳的累积

退耕还林等土地利用变化影响着土壤有机碳(SOC)的累积。笔者设置LA(天然马尾松林地)、LB(桤木林地,2002年营造,之前为玉米地)、LC(玉米地)3类采样区,将土样按粒径分为3类,再分离为8种土壤团聚体组分,测定所有组分SOC和δ13C值。利用土壤团聚体组分和稳定性碳同位素(13C)技术探讨三峡库区农地造林后SOC的动态累积机制。结果表明:农耕使0～10 cm土层的SOC密度降低了57.2%,≥10～30 cm土层的降低了32.2%;而退耕造林11 a后的桤木林0～10 cm土层的SOC密度增加了34.5%,≥10～30 cm土层的增加了42.9%;其中源自桤木林的"新碳"在0～10 cm土层中占48%,≥10～30 cm土层占52%,土壤原先存储的"旧碳"仅损失了9.2%,造林增加SOC含量的原因可能是增加了"新碳"的固定能力,加强了对原存贮的"旧碳"的物理保护。     

生物炭对镉污染土壤中紫花地丁的生长及生理生态的影响

该文选用玉米秸秆生物炭,通过盆栽模拟在镉污染土壤中施加生物炭并栽培紫花地丁(Viola philip-pica),研究生物炭不同施加量对紫花地丁生长及生理生态的影响.研究结果表明:在室内培养45 d后,在未施加生物炭的镉污染土壤中,紫花地丁的株高、鲜质量和叶绿素含量等指标随镉在土壤中质量分数的增加而显著降低(P<0.0...     

广州PM2.5中有机碳和元素碳的污染特征

于2015年6月～2016年5月对广州大气细粒子PM_(2.5)进行持续观察,分析了样品中有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的含量.结果表明:广州大气PM_(2.5)含量为(66.03±43.11)μg·m~(-3),OC含量为(8.19±5.01)μg·m~(-3),EC含量为(1.75±0.80)μg·m~(-3); OC,EC和总碳(total carbon,TC)占PM_(2.5)的比例分别为16.73%,3.85%和20.58%,表明广州细粒子的碳污染程度较为严重; PM_(2.5),OC和EC污染都呈现冬季春季夏季秋季的特征,与历史研究基本一致; OC,EC相关系数较高(R~2=0.929),表明二者来源较为相近,且PM_(2.5)中EC1占比例最高(45.41%),表明广州燃煤和机动车尾气是重要的污染源;二次有机碳(SOC)为(4.10±3.56)μg·m~(-3),占OC的比例为46.19%,表明广州二次有机碳的排放与形成是碳污染的重要因素.与历史数据相比,广州大气污染情况有所改善,碳气溶胶污染几乎达到历史最低值.     

津冀3个盐渍化沼泽湿地土壤团聚体有机碳的分布特征

为了研究盐渍化沼泽土壤团聚体中有机碳的区域分布特征对湿地土壤碳循环的影响,选取津冀地区3个咸化沼泽湿地(北大港、七里海和白洋淀)为研究对象,分别采集表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)土壤样品,基于湿筛法得到4个不同粒级的土壤团聚体,通过酸化法去除无机碳后,对其有机碳(soil organic carbon,SOC)含量进行测定与分析.结果表明:①北大港湿地土壤表层总SOC含量显著高于七里海和白洋淀,七里海湿地亚表层总SOC含量显著高于白洋淀,但与北大港湿地无显著差异;②北大港、七里海和白洋淀湿地表层均以粒径 0.250 mm的大团聚体为主;七里海湿地亚表层以粒径 0.250 mm的大团聚体为主,而北大港湿地和白洋淀湿地亚表层则以粒径为0.250～2.000 mm的中间团聚体、粒径为0.053～0.250 mm的微团聚体和矿质颗粒组分为主;③北大港湿地表层土壤各粒级团聚体和矿质颗粒SOC含量显著高于七里海和白洋淀;在亚表层土壤中,北大港湿地大团聚体( 0.250 mm)的SOC含量显著高于七里海和白洋淀大团聚体SOC的含量,而七里海微团聚体(0.053～0.250 mm)和矿质颗粒组分的SOC含量显著高于北大港和白洋淀湿地的.④土壤总有机碳和各粒级团聚体的有机碳含量与湿地植物生物量(地上、根)呈负相关关系,但与土壤盐度呈正相关关系,表明该区盐渍化梯度尽管抑制了植物生长,但增加了有机碳含量,这可能是因为该盐度梯度抑制了微生物对有机质的矿化分解,从而有利于湿地土壤有机碳的累积,说明盐渍化影响津冀地区咸化湿地土壤有机碳库分异的过程机理亟需进一步深入研究.     

粉煤灰提铝渣对土壤养分及芹菜生长与品质的影响

为探究高铝粉煤灰提铝副产物硅钙渣对土壤养分及芹菜生长与品质的影响,通过盆栽试验研究了不同施加量(0,0.5,1,2,3 g·kg~(-1))的硅钙渣对华南红壤的pH值和有效Ca,Mg,Si等养分含量及其对芹菜株高、产量和营养品质的影响.结果表明,施加0.5～3 g·kg~(-1)的硅钙渣能显著提高酸性土壤的pH值(4.98～7.15),使土壤趋于中性,增加土壤矿质元素(Ca,Mg,Si)的有效态含量,其中施加量与土壤pH值、有效Ca,Mg,Si含量具有极显著相关关系.施加硅钙渣能促进芹菜生长发育,芹菜叶片叶绿素含量提高7.10%～15.00%,株高增加-11.98%～10.63%,产量增加4.52%～45.92%.同时,促进芹菜营养吸收,提高芹菜营养品质,芹菜中Ca,Mg含量分别增加了2.74%～17.10%和22.80%～57.31%;Ca,Mg吸收量分别增加了14.79%～80.47%和44.82%～114.51%;叶片及茎秆维生素C含量分别提高了1.04～1.81倍和1.41～2.67倍.说明高铝粉煤灰提铝副产物硅钙渣是一种很好的硅钙肥原料,有利于抑制土壤酸化,补充土壤有效矿质养分,促进植物生长发育并提高营养品质.     

水稻秸秆-猪粪生物炭对黑麦草修复铀污染土壤的影响与机制

以水稻秸秆和猪粪为材料,采用限氧控温法在400℃下制备生物炭,并分析其理化性质。通过盆栽实验,考察了不同配比的生物炭对黑麦草富集铀的影响及铀胁迫下黑麦草的生理生化响应规律。实验结果表明,混合生物炭的碱性随水稻秸秆含量的增加而增强,而生物炭的灰分随水稻秸秆含量的增加而减少。混合生物炭对黑麦草富集铀和转运铀的效果有较显著的提高,根部的铀富集效果明显优于茎叶部。水稻秸秆与猪粪质量配比为1∶1的混合生物炭效果最好,在土壤铀质量浓度为5mg/kg时,黑麦草对铀的富集量达746.79 mg/kg,比未施加生物炭的黑麦草提高了47.61%。施加混合生物炭后,黑麦草体内的丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量明显减少,可溶性蛋白和光合色素含量增加,说明混合生物炭能有效缓解铀胁迫下黑麦草的逆境伤害程度和重金属迫害性,对植物生长及铀的富集有良好的促进作用。