不同水文条件下黄河三角洲湿地土壤溶解性有机碳的分布特征

为了探究不同水文条件下滨海湿地土壤溶解性有机碳（DOC）的分布特征,本研究选取黄河三角洲自然保护区内的淡水芦苇湿地（FPW）、受潮汐影响的咸水芦苇湿地（TPW）、非淹水芦苇湿地（NPW）和受潮汐影响的盐地碱蓬湿地（TSW）为研究样地,在2018年10月（秋季）、2018年12月（冬季）和2019年4月（春季）采集0~25 cm深度的土壤剖面样品,测定土壤DOC和其他土壤理化性质．研究结果表明,NPW土壤DOC质量分数总体高于其他3种湿地,3个采样季节中的DOC最大平均质量分数为18.54 mg·kg?1（冬季）．TSW、NPW、FPW和TPW土壤DOC平均质量分数分别为7.75、16.03、9.07和9.40 mg·kg?1．沿0~25 cm土壤剖面,DOC质量分数总体呈现下降趋势,表层土壤DOC质量分数最高．主成分分析和相关性分析结果表明,土壤盐离子和土壤质地是影响湿地土壤DOC质量分数的主要因素．同时,通过三维荧光光谱对各类湿地土壤DOC来源分析表明,湿地土壤DOC来源较复杂,内生源和外部输入对不同水文条件下土壤DOC具有不同的贡献．      

生物有机肥对盐渍土壤水盐动态及番茄产量的影响

为探讨生物有机肥对不同类型盐渍土壤(设施次生盐渍土、滨海盐渍土)水盐动态和作物产量的影响,采用盆栽试验方法研究不同施肥(不施肥、化肥、生物有机肥、生物有机肥+化肥(比例为1∶1))处理对盐渍土土壤含水率、电导率、盐分离子组成变化和番茄产量、水分利用效率的影响。结果表明:(a)单施生物有机肥处理和生物有机肥+化肥处理均可以提高土壤含水率;(b)单施生物有机肥处理的土壤电导率最低,其次为生物有机肥+化肥处理;(c)对于设施次生盐渍土,与化肥处理相比,单施生物有机肥处理和生物有机肥+化肥处理的土壤盐分离子总量分别降低了23.63%和15.60%;(d)对于滨海盐渍土,与化肥处理相比,单施生物有机肥处理和生物有机肥+化肥处理的土壤盐分离子总量分别降低了22.34%和10.32%;(e)番茄收获后,设施次生盐渍土各处理的NO_3~-和SO_4~(2-)在土壤盐分中的占比降低,滨海盐渍土各处理的Na~+、K~+和Cl~-占比降低;(f)单施生物有机肥处理最有利于土壤微生物的增加,其次是生物有机肥+化肥处理;设施次生盐渍土中生物有机肥+化肥处理的番茄产量最高,比单施生物有机肥处理增产165.5%;(g)施用生物有机肥可以提高设施次生盐渍土的作物产量和灌溉水利用效率,而单施化肥则可能会造成作物绝产;(h)施用化肥虽然提高滨海盐渍土的作物产量,但施用生物有机肥处理的灌溉水利用效率相对较高。     

互花米草入侵对黄河口盐沼湿地土壤溶解性有机碳空间分布的影响

互花米草是我国滨海盐沼湿地中广泛分布的入侵植物,可对盐沼土壤的元素循环产生深远影响. 本研究以黄河三角洲典型互花米草分布区为研究对象,沿垂直于潮沟方向选择连续带状互花米草区(CR)、斑块状互花米草区(P)、斑块间裸滩(BL)以及互花米草与盐地碱蓬交错区(MZ)样地,分别分层采集土壤剖面样品,探讨互花米草入侵对土壤溶解性有机碳(DOC)质量分数 w 的空间分布特征的影响. 研究结果表明:研究区表层(0~20cm)及深层(>20~100cm) 土壤 w(DOC)的变化范围分别为5.68~112.17与4.27~94.28mg·kg-1;互花米草入侵显著增加了表层土壤w(DOC) (P<0.05),土壤 w(DOC)沿互花米草扩散方向逐渐降低. 除斑块状互花米草区外,土壤 w(DOC)随着土壤深度增加逐渐降低.Spearman相关性分 析 结 果 表 明, 表 层 土 壤 w(DOC) 与 土 壤 有 机 碳 即 w(SOC) (P<0.05) 以 及 w(黏 粒) (P<0.01)呈显著正相关关系,而与pH 呈负相关关系(P<0.01). 多元分析表明表层土壤与深层土壤的 DOC与土壤理化因子之间呈现不同的作用关系,说明互花米草入侵改变了滨海盐沼土壤 DOC的空间分布特征,本文研究结果为深入开展滨海盐沼湿地碳循环研究提供基础      

孝义河枯、丰水期溶解有机物(DOM)的光谱特征

采用紫外-可见光谱和激发-发射矩阵光谱与平行因子分析相结合的方法,研究了孝义河溶解有机物(DOM)光谱特征和荧光成分的时空变化,分析了DOM与水质参数的关系.结果表明：枯水期发色团溶解有机物(CDOM)浓度、芳香性、分子相对质量和光化学反应活性显著高于丰水期(P<0.01),丰水期的腐殖化程度高于枯水期;模型共检出3种类腐殖质组分(C1,C2和C3)和1种类蛋白组分(C4),枯水期腐殖质成分和类蛋白成分来源于流域点源排放,丰水期蛋白质成分来源于点源,腐殖质成分受点源和面源共同影响;荧光溶解有机物(FDOM)组分与水质参数的相关性和回归分析表明其对关键水质指标(化学需氧量,COD)具有良好的预测能力.因此,DOM的紫外光谱参数和荧光组分可用于快速水质监测和污染源指示.     

不同经营模式下杨树人工林土壤溶解性有机碳的吸附行为

【目的】溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)与土壤有机质的其他组分之间可以相互转化,虽然所占比例较小,却是陆地生态系统中最为活跃的有机碳库,影响到整个土壤有机碳组分之间的动态平衡。采用序批式平衡试验,以杨树凋落物为DOC的来源材料,对不同经营模式(农林复合、杨树桤木混交、杨树纯林)下杨树人工林土壤对DOC中的吸附作用进行研究,以期为不同经营模式下杨树人工林土壤碳库的有效管理提供参考。【方法】供试土壤采自江苏省泗洪县陈圩林场的3种不同经营模式[农林复合(农林)、杨树桤木混交(混交)、杨树纯林(纯林)]样地,每个样地选取5个采样点,用土钻分别采集0～10、≥10～20、≥20～30 cm土层的土壤,对应土层采集的土壤混匀风干后,过2 mm筛用于吸附试验。同时采集该林场的杨树叶凋落物制备DOC母液。采用序批式平衡试验,借助原始物质吸附等温线方程(“IM”方程,可以反映土壤对可溶性有机碳的吸附特性)对不同经营模式下杨树人工林枯落物中溶解性有机碳(DOC)在土壤中的吸附行为及其影响因素进行研究。序批式平衡试验:称取5.00 g土壤于50 mL离心管中,按照1:4的固液质量比加入DOC溶液(质量浓度分别为0、50、100、200、400 mg/L)20 mL,加入NaN₃溶液(熏蒸过的土壤不添加),并用KCl溶液调节离子强度,然后于恒温(设置25 ℃和15 ℃)条件下,在200 r/min转速的水平振荡机上振荡2 h后,用12 000 r/min的高速离心机低温(4 ℃)离心20 min,0.45 μm滤膜抽滤,TOC仪测定滤液DOC含量。【结果】DOC吸附试验表明,IM方程拟合度良好,R²均在0.810 9～0.999 3之间。各模式下不同土层土壤对DOC的吸附趋势相同,即无外源DOC加入时,土壤存在DOC净释放,但随着外源DOC浓度增加,土壤对DOC的吸附量增加,且两者之间存在极显著线性关系。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著性差异(P<0.05,F_2,6=73.789),且受外源DOC加入量的影响。DOC加入量≤200 mg/L时,各林地土壤吸附的DOC量从大到小表现为:纯林>农林>混交; 而DOC加入量为200～400 mg/L时则表现为:农林>纯林>混交。在农林模式中,0～10 cm土层土壤吸附DOC的能力与≥10～20 cm、≥20～30 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05,F_2,6=2.713),而在混交林和纯林模式中,3个土层土壤吸附DOC的能力差异不显著(P>0.05,F_混,2,6=1.198,F_纯,2,6=1.483)。此外,在试验所设条件下,土壤对DOC的吸附受熏蒸作用的影响,而温度对土壤吸附DOC的能力没有明显影响。15 ℃和25 ℃两种温度下,3种模式林地土壤对DOC的吸附能力无明显差异,而熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大,m和K_d值比未熏蒸土高出0.128 9～0.199 0和1.64～1.87(m为IM方程的回归系数,K_d为DOC在土壤中的分配系数,两者均可衡量DOC对土壤的亲和力)。【结论】土壤吸附DOC的量与试验中加入DOC的量呈极显著线性关系,原始物质吸附等温线的参数可以反映出土壤吸附DOC能力的强弱。3种林地土壤吸附DOC的量存在显著差异,熏蒸后土壤吸附DOC的能力比未熏蒸土壤的大。在试验所设温度范围内,温度对土壤吸附DOC的能力未发现有明显影响,还需进一步研究。     

有机肥对黑土不同粒级有机碳、氮的影响

采集公主岭市长期定位监测基地不施肥和施用不同用量有机肥的黑土,通过超声波分散-离心分离得到细黏粒(<0.2μm)、粗黏粒(0.2～2μm)、粉粒(2～53μm)、细砂粒(53～250μm)、粗砂粒(250～2000μm)5个颗粒级别,分析全土及不同粒级中土壤有机碳、总氮并进行含量与分布的比较。结果表明,有机质多集中在粉+黏粒中,碳氮比随着粒级的减小而逐渐降低;与粗黏粒相比,细黏粒有机质的转化更快。长期施用有机肥后,除细砂粒级外,全土及各粒级有机碳、氮库大小和浓度均有显著增加;粗砂粒中有机碳、总氮的富集系数升高,黏粒(尤其是细黏粒)中富集系数降低;粉粒和砂粒中的C/N显著降低。施肥量的变化对全土和各粒级中有机碳、总氮浓度的影响较大,对C/N比的影响不显著。     

黄麻秸秆及有机肥对滨海盐土生物性质的影响

为改善滨海盐土质量,通过黄麻秸秆还田及施用有机肥对盐土的改良试验,研究不同施用量的秸秆与有机肥配施分别对土壤酶活性、微生物的影响。结果表明:以3 600 kg/hm2秸秆施用量分别与有机肥施用量为2 400、3 600 kg/hm2配施时对土壤生物性质改良效应较为明显,土壤脲酶分别比对照增加53%和98%、蔗糖酶增加700%和825%、过氧化氢酶增加49%和65%、磷酸酶增加99%和161%、土壤微生物数量增加了5.8、9.5倍,其中,真菌增幅较大,两种方式下分别增加55.1、90.8倍。说明秸秆与有机肥配施能明显提高滨海盐土酶活性,增加土壤微生物数量,增强土壤生物学活性,从而提高土壤肥力。     

短期氮添加对杨树人工林表层土壤 可溶性有机碳的影响

在江苏省北部杨树人工林集中分布区开展短期氮添加实验,以研究表层土壤(0～10 cm)可溶性有机碳的响应规律。结果显示:杨树人工林表层土壤可溶性有机碳随着氮添加浓度上升呈现增加趋势,林龄间差异逐渐减小; 对表层土壤可溶性有机碳影响因子分析发现,短期氮添加过程中土壤微生物生物量碳与土壤可溶性有机碳动态的相关性最大,与相对于凋落物量和细根生物量没有明显相关关系,说明短期外源氮素输入会导致土壤微生物生物量的增加,从而引起作为微生物代谢产物的土壤可溶性有机碳浓度的上升。     

不同配比氮素形态对添加玉米秸秆白浆土有机碳官能团的影响

采用近边X射线吸收精细结构光谱及定量分析方法,对施入同等氮素用量、不同氮素形态组合n(NH+4)∶n(NO-3)=4,1,1∶4条件下添加玉米秸秆白浆土的有机碳(SOC)官能团进行系统分析.结果表明:添加任何形态的氮素均有助于微生物对混以秸秆白浆土SOC的矿化;氮素以铵硝等比例添加在促进SOC矿化分解方面更具优势,有利于白浆土富里酸组分的形成和积累,使其腐殖酸活性提升较大;硝态氮占优的氮素形态配比更有益于微生物在短期内对SOC的分解转化,微生物多以消耗C—OH获取能量,对于芳香碳也有一定累积作用,提高了SOC分子的整体复杂程度;铵态氮占优的氮素使微生物更易消耗SOC官能团中的羧基,促使其降解形成更多的醇羟基C—OH;混以玉米秸秆白浆土SOC官能团的主要类型有芳香烃C■C和C—H、脂肪烃、羧基C■O、醇羟基C—OH及石墨型C■C.     

不同土地利用类型对土壤可溶性有机碳的影响

为了解土地利用类型对土壤有机质中易变组分的影响,选取湖泊围垦后形成的4种典型的土地利用类型(香樟林、水杉林、毛竹林和农田)作为试验地,研究了不同土地利用类型对土壤中可溶性有机碳,包括:冷水可溶性有机碳含量(c_DOC,CW)、热水可溶性有机碳含量(c_DOC,HW)和盐溶液可溶性有机碳含量(c_DOC,CaCl2)的影响。结果表明:4种土地利用类型中土壤c_DOC,HW、c_DOC,CW和c_DOC,CaCl2的含量随土层深度加深而降低。除香樟林外,不同土地利用类型c_DOC,CW大小在0～10 cm和≥10～25 cm两个土层均表现为农田＞毛竹林＞水杉林,c_DOC,HW和c_DOC,CaCl2在毛竹林土壤中显著高于其他3种土地利用类型。在4种土地利用方式中,c_DOC,HW与c_DOC,CaCl2都与土壤有机碳、总氮含量以及土壤pH呈显著的相关性。而水杉林土壤的c_DOC,HW与c_DOC,CaCl2与土壤微生物生物量碳之间表现出了极显著的正相关性。总之,湖泊围垦后的不同土地利用类型伴随着不同的管理措施,导致了土壤理化因子和微生物性质的改变,从而在一定程度上影响了不同土地利用类型中积累的土壤可溶性有机碳的含量。     

沣河洪水过程溶解有机物的荧光特征及来源分析研究

利用三维荧光光谱技术对陕西西安境内的沣河秦渡镇水文站和高桥水文站的暴雨期间洪水过程的溶解有机物进行研究,讨论了荧光溶解有机物的来源、组成、分子结构等特征.结果表明强降水带来了更多荧光溶解有机物,表现为冲刷效应,洪水过程河流溶解有机物的荧光峰主要以代表陆源有机物的类富里酸荧光为主,类蛋白荧光较弱或没有检测出,表明人为污染影响较小.结构特征为腐化程度高、芳香性大,以大分子的有机物为主.春季首次强降水冲刷的有机物结构成分较为复杂,点源污染稀释作用和水库泄洪作用对洪水过程有机物的浓度、组成、结构等变化特征也有很大影响.     

Biodegradation of dissolved organic carbon in soil extracts and leachates from a temperate forest stand and its relationship to ultraviolet absorbance

The amount and biodegradability of dissolved organic carbon (DOC) in forest floors can contribute to carbon sequestration in soils and the release of CO 2-C from soil to the atmosphere.There is only limited knowledge about the biodegradation of DOC in soil extracts and leachates due to the limitations inherent in degradation experiments.Differences in the biodegradation of DOC were studied in forest soil extracts using cold and hot water and 4 mmol/L CaCl 2 solution and in soil leachates sampled under different conditions over a wide range of DOC concentrations.From these results,we developed a simple and rapid method for determining the biodegradable organic C in forest floors.The hot water extracts and CaCl 2 extracts after CH 3 Cl fumigation contained higher concentrations of biodegradable organic C than the cold water extracts and CaCl 2 extracts before fumigation,with rapid DOC degradation occurring 24-48 h after incubation with an inoculum,followed by slow DOC degradation till 120-168 h into the incubation.During a 7-d incubation with an inoculum,the variation in DOC degradation in the different soil extracts was consistent with the change in special UV absorbance at 254 nm.Relatively higher levels of biodegradable organic C were detected in soil leachates from the forest canopy than in forest gaps between April and October 2008 (P <0.05).Relatively lower concentrations of DOC and biodegradable organic C were observed in soil leachates from N-fertilized plots during the growing season compared with the control,with the exception of the plot treated with KNO 3 at a rate of 45 kg N ha 1 a 1.Around 77.4% to 96.3% of the variability in the biodegradable organic C concentrations in the forest floors could be accounted for by the initial DOC concentration and UV absorbance at 254 nm.Compared with the conventional inoculum incubation method,the method of analyzing UV absorbance at 254 nm is less time consuming and requires a much smaller sample volume.The results suggest that the regression models obtained using the initial DOC concentration and UV absorbance can provide a rapid,simple and reliable method for determining the biodegradable organic C content,especially in field studies involving relatively large numbers of samples.     

接种AMF及施氮对滨海盐土氮矿化的影响

[目的]研究接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)以及施氮对滨海盐土氮素转化的影响,探究提高滨海盐土氮素供应能力的有效途径.[方法]以江苏北部滨海盐土为研究对象,采用室内培养试验方法,研究接种AMF以及不同施氮水平处理对土壤氮素矿化和氮素供给的影响.[结果]施氮对菌根侵染率...     

莫莫格湿地土壤有机碳与络合态铁的动态变化

以莫莫格芦苇沼泽、芦苇-羊草草甸和羊草草甸3种类型湿地土壤为对象,研究了土壤总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)和络合态铁的动态变化情况.结果表明:3种类型湿地土壤TOC含量芦苇沼泽最高,羊草草旬次之,芦苇-羊草草甸最低;土壤络合态铁含量变化规律与TOC变化相同;土壤DOC含量则表现为羊草草甸最高,芦苇-羊草草甸次之,芦苇沼泽最低.随着土层深度的增加,湿地土壤TOC、DOC以及络合态铁含量都表现为自表层向深层递减的规律.相关性分析表明:从垂直动态变化看,土壤络合态铁与土壤TOC、DOC含量均有正相关关系;从季节变化看,络合态铁与TOC的季节变化呈负相关关系;芦苇沼泽和羊草草甸的土壤DOC含量与络合态铁含量季节变化趋势完全相反,二者呈显著负相关关系;芦苇-羊草草甸的DOC含量与络合态铁含量的季节变化呈显著正相关.     

有机物添加对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响

【目的】 探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】 采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO₂通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】 ①向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD >YS>CK。②有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。③与对照相比,添加BC后土温10 ℃时的土壤呼吸速率(R₁₀)显著降低了18.01%,添加YS后R₁₀显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q₁₀)和R₁₀没有显著影响。④土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】 添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO₂排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO₂排放的效果最好。