喀斯特石漠化区不同优势树种根际土壤有机碳及氮磷的变化

通过对贵州中部喀斯特石漠化区典型植被及土壤进行调查,探讨森林退化过程中不同群落优势树种根际土壤有机碳及氮磷含量的变化。结果表明:根际土壤有机碳及氮磷含量均高于非根际土壤;在不同植被类型之间,林木根际对土壤有机碳及氮磷的累积效应存在明显的差异性,其中土壤有机碳的累积效应表现最明显,其次是土壤磷素,而土壤氮素累积效应的差异性较小。在树木根基0～30cm水平范围内,根际土壤总有机碳、易氧化有机碳、全氮、有效氮和有效磷含量都明显高于30～90cm外围根际区。不同群落优势树种之间,根际土壤碳及氮磷总量的差异性表现为总有机碳＞全氮＞全磷,而碳及氮磷的生物有效态含量则表现为有效磷＞易氧化有机碳＞有效氮。森林退化过程中,群落优势树种根际土壤总有机碳、易氧化有机碳及有效磷含量出现显著的下降,从而明显地影响土壤的肥力水平。      

桂林凉风洞洞穴系统垂向碳迁移特征及其影响因素

2017年11月至2018年11月,以桂林毛村凉风洞为研究对象,进行大气环境和洞穴环境野外监测,同时在洞穴上覆土壤30 cm和60 cm处开展试片溶蚀实验,并在洞穴内部进行试片溶蚀和滴水脱气监测,以测定垂向碳迁移主要过程中的CO2浓度和δ13C-CO2值。结果表明:（1）“大气—土壤—洞穴”垂向碳迁移系统能够与洞穴通风一起影响洞穴系统内部的CO2分布模式。洞口通风方向的转变取决于洞内温度与外界温度的差异,少雨的11月中旬到次年3月初通风方向为从洞外到洞内,此时垂向碳迁移能力弱,洞内CO2的分布由洞口通风主导;3月初至9月中旬,洞内外温差逐渐过渡并反转,洞口通风方向为从内向外,且降雨强度大,垂向碳迁移活跃并主导洞内CO2分布;（2）岩溶关键带土壤呼吸的强度决定了垂向碳迁移系统可迁移的碳量,洞内CO2分布的季节性变异本质上是外界环境在垂向碳迁移系统和洞穴模式上的响应;（3）洞穴上覆碳酸盐岩土下溶蚀实验表明土下溶蚀可削弱土壤碳源作用。土壤30 cm和60 cm处碳酸盐岩溶蚀速率分别为:0.48 mol?m-2?a-1和0.96 mol?m-2?a-1,而洞穴第一洞厅监测点的碳酸盐岩脱气速率为49.35 mol?m-2?a-1、第二洞厅内为9.07 mol?m-2?a-1,由垂向碳迁移系统运移到洞穴内部的溶解了土壤CO2的滴水脱气作用显著。      

羽毛蛋白基高吸水树脂对氮和磷的吸附性能研究

本次研究以预处理后的鸡羽毛为研究材料,通过引发剂和交联剂的作用,与丙烯酸和聚乙烯醇发生接枝共聚反应,合成了一种羽毛蛋白基聚丙烯酸钾/聚乙烯醇半互穿网络的高吸水树脂(CFP-g-PKA/PVA semiIPNs SAR; SAR)。并考察了溶液pH值和温度、溶液中氮磷元素浓度和Na~+,Mg~(2+),Ca~(2+)和Al~(3+)等离子的强度,以及时间对SAR吸附废水中氮和磷元素性能的影响。结果显示,上述因素均会对SAR的吸附性能产生影响。此外,动力学研究表明SAR对氮和磷的吸附都符合伪二级吸附动力学模型,Freundlich吸附等温线模型能够很好地对吸附数据拟合,表明SAR对氮和磷的吸附是不均匀的多层吸附。该研究表明SAR可作为一种高效的氮磷去除和回收材料应用于废水处理领域。     

四川九寨沟景区钙华起源初探

九寨沟风景区以绝美的景色闻名于世。钙华作为其独特景观的重要构成要素,有着重要的观赏价值和研究价值。为了弄清九寨沟钙华的起源,特别是CO2的来源,对九寨沟主要水体的水化学和碳氢氧同位素以及现代钙华的碳同位素进行了取样分析。结果发现:(1)九寨沟水体来源于大气降水的补给;(2)水体中碳酸氢根离子和钙离子浓度较低,主要来源于土壤CO2对碳酸盐岩的溶解;(3)根据碳的来源分类,九寨沟钙华应为大气成因类钙华(或表生钙华);(4)九寨沟珍珠滩钙华与碳酸氢根间较大的碳同位素分馏表明,此处生长的藻类对钙华的形成可能有重要作用。      

高分辨连续光源原子吸收光谱法测定植物中的磷

利用连续光源原子吸收光谱法,通过测定磷元素在乙炔-空气火焰条件下形成的PO双原子分子的吸光度,从而确定植物样品中磷含量。实验研究了乙炔-空气比例和燃烧器高度对PO分子吸光度的影响及其他共存元素的光谱干扰和化学干扰。通过对植物标准物质中磷的测定比对证明:利用连续光源原子吸收光谱法,在乙炔-空气火焰条件下以PO分子测定植物样品中的磷是一种简单、快速、有效的方法。     

土地利用方式下岩溶湿地土壤无机磷形态特征及分析方法适用性探讨

本研究利用SMT法和七步连续提取法对桂林市会仙岩溶湿地中典型土地利用方式（水稻田、果园、荒地）的土壤以及河流底泥中磷的赋存形态进行研究。结果表明:岩溶土壤总磷含量大小为底泥＞果园＞水稻田＞荒地;底泥中Ex-P和Fe-P所占比例较大;荒地土壤中Or-P和Res-P为主要磷形态;水稻田和果园土壤中Fe-P所占比例较高。人为干扰明显的果园表层土壤有较大的磷淋溶风险;荒地土壤中磷的生物可利用性低,体现了其缓冲固持湿地水体中磷的生态功能。大量可溶性磷经淋溶迁移富集于底泥中,是河流富营养化的风险源。七步法表现出在提取多种复杂结合态磷上的优势,对岩溶土壤中Ca-P的提取更充分有效,更适用于研究岩溶土壤不同形态的磷分布特征。      

喀斯特地区不同坡位条件下优势灌木根际与非根际土壤养分与pH的分布特征

对广西喀斯特地区2种优势灌丛植物子凌蒲桃与火棘在不同坡位条件下根际与非根际土壤养分与pH值的分布特征进行研究,揭示植物种类及其立地条件对植物根际养分与pH值分布特征的影响。结果表明,2种植物根际养分存在一定程度的富集现象,其中,火棘根际有机碳与速效磷含量富集明显,子凌蒲桃根际有机碳与全氮含量富集明显;根际与非根际土壤养分含量在不同坡位下存在显著性差异（p<0.05）;根际土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关（p<0.05）,与速效磷含量呈显著负相关（p<0.05）;非根际土壤有机碳含量与速效磷、全氮含量呈显著正相关（p<0.05）。双因素方差分析显示,与植物种类相比,坡位对根际土壤养分含量影响更大。以上的研究表明,喀斯特灌丛优势植物有利于提高该地区土壤养分利用,但应该考虑植物立地条件对根际养分利用的影响。      

潮滩沉积物-水界面磷、铁的高分辨率分布特征及生物地球化学行为

为了解潮间带微环境中磷、铁元素的分布和耦合规律及对磷释放的影响,借助薄膜扩散梯度技术（ZrO-Chelex DGT）原位高分辨率获取九龙江口红树林潮滩孔隙水剖面的溶解活性磷（DRP）、Fe2+浓度,并测定沉积物相应的理化参数.研究结果表明:（1）在表层孔隙水中,DRP、Fe2+浓度呈现显著的正相关性,证实了磷、铁元素的耦合关系以及沉积物铁氧化物对磷吸附/解吸附的控制作用;（2）在深部还原带,DRP浓度相对Fe2+浓度具有较大的波动,主要受到沉积物异质性以及红树植物吸收等的影响;（3）根据表层孔隙水中DRP的浓度梯度计算获得磷的分子扩散通量为0.000 64~0.006 00 μg·cm-2·d-1,结果远低于一般湖泊沉积物内源磷的扩散通量,原因是富铁且具较深氧化带的潮滩沉积物中的磷-铁耦合关系有效地抑制了磷的释放.      

再生水灌溉条件下氮磷运移转化实验与数值模拟

利用二维饱和-非饱和土壤氮磷运移转化模型nitrogen-2D对污水灌溉试验的实测数据进行了分析, 结果证明所提出的模型可以较好的描述土壤中的水分运动和氮的转化运移过程, 土壤含水量及铵态氮剖面模拟值与实测数据吻合程度较好.用检验过的数学模型模拟了不同污水灌溉方案下土壤及地下水中不同形态氮及磷的变化情况, 分析了不同灌溉方案下土壤的氮磷平衡和农田养分平衡状况, 结果表明: 适度的污水灌溉, 硝态氮和无机磷不会淋溶出1.5m土层, 不会对地下水造成氮磷污染; 施入土壤的铵态氮, 由于有较强的吸附性, 不易被作物直接吸收, 49%转化成硝态氮, 作物根系吸收以硝态氮为主, 氮肥当季利用率为23.3%;反硝化是进行污水灌溉时旱地土壤氮素的主要损失形式, 约占施入氮量的12.6%.      

中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义--以民勤盆地三角城古湖泊为例

通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成(^δ13Corg)分析,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异,末次冰期^δ13Corg总体偏轻(-30‰～-25‰),而全新世碳同位素组成则有较大的变化,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重(-10‰左右)的变化,中全新世碳同位素组成总体偏重(-20‰～-10‰),晚全新世碳同位素组成偏轻(-25‰左右)。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C₃植物和湖泊内源水生植物变化的关系,末次冰期以来西北干旱区C₄植物不发育,偏重的有机质碳同位素值与C₄植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明,末次冰期时主要以河流相沉积为主,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C₃植物,有机碳含量较低,表明当时的上游的陆生植被不繁盛,区域气候较干冷;从全新世开始,三角城古湖泊开始形成,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物,此时湖泊水体较大,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C₃植物,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育,气候较干冷,湖泊水体较小     

广南县幅岩溶区与非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量比空间变异分析

借助1∶25万云南省广南县幅土壤地球化学调查数据,并利用单因素方差分析、多重比较法以及地统计学方法,对岩溶区和非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量特征及其空间分布进行了对比分析。结果显示:广南县幅岩溶区土壤中有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量显著高于非岩溶区,而碳氮比（C∶N）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）显著低于非岩溶区;无论是岩溶区还是非岩溶区,表层（0～20 cm）SOC、TN、C∶N、C∶P、N∶P均显著高于深层（＞100 cm）。克里格空间插值结果表明,研究区表层土壤中SOC、TN、TP含量具有东高西低的特征,而C∶N、C∶P、N∶P具有低值区集中于东部、高值区散布在西部的空间分布格局。成土母质和土壤类型等自然因素严重制约了研究区土壤碳氮磷的空间变异,同时土地利用变化等人为因素也起到了不可忽视的作用。      

青藏高原高寒沼泽化草甸群落生物量及地下CNP对积雪增加的响应

以青藏高原多年冻土区高寒沼泽化草甸为研究对象,采用雪栅栏诱导方式模拟积雪厚度增加,结合植物地上、地下根系以及土壤养分变化,分析了高寒沼泽化草甸对积雪厚度增加的响应。结果表明：积雪厚度增加后,0~20 cm浅层土壤温度和水分含量增加;植物群落高度和土壤表层0~10 cm根系生物量显著增加,植物群落组成和地上生物量没有变化;地下0~20 cm土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）总储量降低,根系中C、N、P储量增加;土壤表层0~10 cm总N∶P比显著增加,但是有效磷含量在0~10 cm和10~20 cm土层均显著增加。可见,积雪厚度增加并不影响沼泽化草甸植物群落的组成和地上生物量,仅增加植被高度;增加土壤表层总N∶P比意味着积雪厚度增加可能会减轻沼泽化草甸土壤中氮限制,从而减缓沼泽化草甸的氮匮乏状况。结论可为高寒生态系统响应积雪变化研究提供样地尺度的观测数据,并为冰冻圈生态系统应对未来气候变化的模型估算提供数据支撑。     

Nitrogen and phosphorus removal and physiological response in aquatic plants under aeration conditions

To analyze the variation of physiological responses between Nymphaea tetragona Georgi. and Pontederia cordata L. and the water qualities under aeration conditions, the selected plants were cultivated in 12 purifying-tanks (aeration, non aeration), to treat heavily polluted river water. The characteristics of both plants were investigated, which included contents of chlorophyll and soluble protein, activities of peroxidase and catalase, accumulations of nitrogen and phosphorus, densities of tillers and roots, lengths of roots, culms and leaves, biomass of roots and shoots. The water qualities were analyzed correspondingly. Results indicated that aeration affected morphological and physiological characteristics of the plants and the water qualities and effects became more significant on N. tetragona than P. cordata. Biomass and length of roots, culms and leaves under the non aeration conditions exceeded that under the aeration conditions. Aeration contributed to the activities increase of peroxidase and catalase of the roots and the contents decrease of chlorophyll and soluble protein of the leaves. Nitrogen and phosphorus contents of the roots, culms and leaves increased under the non aeration conditions. Aeration resulted in tillers and roots densities of N. tetragona decreased, while they increased for P. cordata. Total phosphorus and soluble phosphorus removals decreased 8.42 % and 8.05 % in the tank with N. tetragona under the aeration conditions. In the tank with P. cordata, total nitrogen and NH₄+ ?N removals increased 14.44 % and 16.06 % under the aeration conditions. This work provided valuable data for optimizing the plants allocation in the ecological restoration project of the polluted water.     

再力花/菖蒲生物湿地床去除河水中氮磷的试验

采用再力花和菖蒲构建湿地床,以考察其对污染河水的净化效果。6个月的连续试验表明:在水力负荷为0.24 m3/(m2.d)、植物种植密度大于158株/m2的条件下,2种植物存活率均大于93%,说明植物能适应低污染负荷、高种植密度的无土培养环境;再力花和菖蒲湿地床月均去除率分别为:总氮(TN),48.22%～78.53%和43.23%～72.42%;总磷(TP),77.62%～85.67%和58.07%～80.77%。再力花湿地床对TN、TP的净化效果好于菖蒲湿地床;2种植物吸收N、P含量分别占去除总量的比例:N为44.14%、37.75%,P为73.43%、62.05%。湿地床技术可有效去除来水中的TN、TP,通过植物吸收作用累积N、P含量较高,不同种类的植物构建湿地床对污染河水中N、P去除效果存在显著差异,且硝化反硝化和植物吸收是去除N的主要途径,而植物吸收是去除P的有效手段。     

C-N elemental and isotopic investigation in agricultural soils: Insights on the effects of zeolitite amendments

In this paper we present an elemental and isotopic investigation of carbon and nitrogen in the soil-plant system. Plants grown in an unamended soil were compared to plants grown in a soil amended with natural and NH₄⁺-enriched zeolitites. The aim was to verify that zeolitites at natural state increase the chemical fertilization efficiency and the nitrogen transfer from NH₄⁺-enriched zeolitites to plants. Results showed that plants grown on plots amended with zeolitites have generally a δ¹⁵N approaching that of chemical fertilizers, suggesting an enhanced nitrogen uptake from this specific N source with respect to the unamended plot. The δ¹⁵N of plants grown on NH₄⁺-enriched zeolitites was strongly influenced by pig-slurry δ¹⁵N (employed for the enrichment process), confirming the nitrogen transfer from zeolitites to plants. The different agricultural practices are also reflected in the plant physiology as recorded by the carbon discrimination factor, which generally increases in plots amended with natural zeolitites, indicating better water/nutrient conditions.     

喀斯特区天然林不同演替阶段功能性状特征及其影响因素研究 ——以云南大黑山为例

不同演替阶段群落的环境条件有所不同,变化的环境因子驱使群落水平上功能性状和物种适应环境的生态对策改变,然而次生演替过程中群落功能性状和物种生态对策随演替时间的变化规律尚不清楚.本文以云南大黑山喀斯特地区弃耕后处于不同恢复阶段的天然次生林(3年,6年,20年,40年)和老龄林为研究对象,结合不同群落演替阶段的物种特征和群落结构,分析不同演替阶段叶、枝功能性状的变化规律,以及功能性状与环境因子的关系.结果表明:(1)随着演替的进行,土壤养分(除磷外)和水分逐渐增加,土壤容重先下降后趋于稳定,土壤pH变化不明显;比叶面积逐渐下降,叶片干物质含量和潜在最大高度逐渐增大.叶和枝的氮含量呈先下降后上升的趋势,磷含量均下降,N:P总体呈上升趋势.(2)冗余分析表明,演替早期灌木林阶段主要分布在土壤容重高,水分和养分相对匮乏的环境中,植物往往采取高养分含量、高光合速率、短寿命的开放性策略;演替后期乔木林阶段主要分布在土壤水分和养分相对肥沃的环境中,耐阴树种逐渐占据主导地位,植物通常采取低养分含量、低光合速率、长寿命的保守性策略.其中,土壤含水量、全氮含量、容重和有机质是影响喀斯特植物演替过程中功能性状变化的关键环境因子.研究喀斯特植物功能性状与环境因素随演替的变化规律,以及功能性状如何响应环境变化,旨在为今后科学指导人工植物群落构建和防止植被退化提供依据.     

贵州石灰岩和砂岩地区C4和C3植物营养元素的化学计量对N/P比值波动的影响

陆地生态系统植物的生长受到营养元素氮(N)和磷(P)的可利用性的限制。已有的证据表明营养元素的相对丰度将控制生态系统的营养元素循环和能量流动的速度。文章提出如下假设:为了适应环境的变化,植物具有可伸缩性地调整营养元素含量的能力,也就是营养元素化学计量比值变化的能力,植物N/P比值波动的影响不仅来源于N对P的相对可利用性的变化,也来源于其他营养元素化学计量的变化,尤其是与Ca的化学计量的变化。为了验证上述假设,本研究利用3种C₄植物和11种C₃植物,研究了植物N/P化学计量比值的波动随N与Ca和P与Ca化学计量的变化模式:对C₄植物来说,N/P比值的波动主要受生物量P与Ca化学计量变化的影响;而对C₃植物来说,则同时受N与Ca和P与Ca化学计量变化的控制,它们之间的相对控制能力的大小将决定植物N/P比值波动的变化梯度,C₄植物和C₃植物的N/P比值的波动都要受土壤pH值的影响。本研究对了解物种丰度和N对P的相对可利用性、N与Ca,以及P与Ca的化学计量之间关系具有重要意义。     

Temporal Variability in Ecological Stoichiometry and Material Exchange in a Tidally Dominated Estuary (North Inlet,South Carolina) and the Impact on Community Nutrient Status

Across the coastal zone, rates of carbon and nutrient exchange are defined by the spatiotemporal heterogeneity of individual estuarine systems. Elemental stoichiometry provides a mechanism for simplifying overlapping physical, chemical, and biological drivers into proxies that can be used to compare and monitor estuarine biogeochemistry. To this end, the seasonal and tidal variability of estuarine stoichiometry was examined over an annual cycle in North Inlet (NI), South Carolina. Surface samples for dissolved and particulate carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) were collected every 20 days (August 2014 to August 2015) over a semi-diurnal tidal cycle. Dissolved nutrient flux estimates of an individual tidal creek were also made. Overall, the results demonstrated the dominance of seasonal versus tidal forcing on water column C:N:P stoichiometry. This seasonal behavior mediated the relative exchange of N and P into and out of the tidal creek and influenced the nutrient status index (NSI) of NI plankton communities. These communities were largely N deficient with the magnitude of this deficiency impacted by assumptions of inorganic versus organic plankton P demand and nutrient supply. Persistent N deficiency appeared to help drive the net import of N, while temporary P surplus likely drives its seasonal export. Combined, these results indicate that material delivery must be considered on seasonal time frames, as net annual fluxes do not reflect the short-term deliveries of C and nutrients into nearshore ecosystems.     

Impact of aquaculture on eutrophication in Changshou Reservoir

1INTRODUCTION EUTROPHICATIONCANBEUNDERSTOODASAPHENOME NONOFTHEENRICHMENTOFNUTRIENTSINAWATERBODY.THE MOSTIMPORTANTNUTRIENTSTHATCAUSEEUTROPHICATIONARE PHOSPHATES,NITRATESANDAMMONIA(CAIQINGHUA,1993;HORNEANDGOLDMAN,1994).THEMOSTPROMI NENTFEATURESOFEUTROPHICWATERSARETHEHIGHCONTENTS OFNUTRIENTSANDTHEABUNDANCEOFPLANKTONSORATTACHED ALGAE.EUTROPHICATIONISACOMMONPHENOMENO…     

Retention of phosphorus and nitrogen in the Ems estuary

From February 1992 until June 1993, the distribution of dissolved and particulate phosphorus and nitrogen was investigated in the Ems estuary at approximately monthly intervals. Nutrient import was quantified from the river load. Nutrient export to sea was quantified from river discharge and from the salinity-nutrient gradient in the outer estuary. In addition, sediment cores were taken from four sites along the main axis of the estuary in October 1992. On the basis of these data a nitrogen and phosphorus budget was made. On an annual basis, 45 × 10⁶ mol P and 2,360 × 10⁶ mol N are imported into the Ems estuary. Freshwater runoff is the main source of input, accounting for about 92% of the nitrogen input and 71% of the phosphorus input. Import of particulate phosphorus from the sea is important in the phosphorus budget (27%). Seventy-five percent of the nitrogen input is transported to the North Sea. Denitrification is the major loss factor (19% of the nitrogen input), and burial explains 6%. Of the phosphorus input, 60% is transported to the North Sea and 40% accumulates in the sediment. Nitrogen import during summer explains about one third of the annual primary production, indicating that nitrogen turn over is about three times. Phosphorus import during summer explains less than 16% of the annual primary production. We suggest that trapping of particulate P and adsorption onto Fe(oxy)hydroxides during the entire year and the release of Fe-bound P during summer after reduction of Fe(oxy)hydroxides is instrumental in sustaining high primary production, which could not be sustained if it depended only on P imported during the growing season.