基于BP神经网络模型的全球森林土壤异养硝化过程N2O排放通量估算

N₂O作为重要的温室气体之一,对地球和人类都有很大的影响。为了深入探究对有机氮异养硝化作用及其产生N₂O过程的影响机制,完善全球N₂O通量估算模型,本研究采用Pearson相关性分析与广义可加模型(GAM)对全球135个样点有机氮异养硝化速率及其产生N₂O速率的影响因子进行分析,然后将主要影响因子作为BP神经网络的输入层来模拟全球森林土壤有机氮异养硝化速率及其产生N₂O速率的空间分布。结果显示,土壤pH和土壤C/N是影响有机氮异养硝化速率的主要因素,土壤C/N、土壤孔隙含水量(WFPS)以及土壤温度是影响有机氮异养硝化产生N₂O速率的主要因素。全球森林土壤异养硝化速率平均为0.4241(0.0014～0.689)μg N·g^-1·d^-1,异养硝化产生N₂O速率平均为0.2936(0.21～1.103)μg N₂O·kg^-1·d^-1     

稻田与旱地土壤自养微生物同化碳在土壤中的矿化与转化特征

选择亚热带地区3种典型稻田和旱地土壤,应用碳同位素^14C-CO₂标记示踪技术结合室内模拟培养试验,研究自养微生物同化碳(“新碳”)在土壤碳库中的矿化和转化特征.结果表明: 在100 d的培养期内,“新碳”的矿化经历了先上升、10 d后缓慢下降、最后渐趋稳定的3个阶段.“新碳”的矿化比例为8.0%～26.9%,矿化速率为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,其中,稻田土壤为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,旱地土壤为0.01～0.08 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,而原有有机碳的矿化比例为1.6%～5.7%,矿化速率为1.3～25.66 μg C·g^-1·d^-1.土壤活性碳库\[可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)\]中,¹⁴C-DOC在培养初期(0～10 d)先上升,升高幅度达0.3 mg·kg^-1,10～30 d又迅速下降,下降幅度达0.42 mg·kg^-1,至30 d后缓慢下降.¹⁴C-MBC的波动与¹⁴C-DOC不同,在培养初期(0～10 d)先迅速下降,10～30 d又迅速上升,至40 d后缓慢下降并趋于稳定.水稻土¹⁴C-DOC/DOC的转化更新速率明显大于旱地,而旱地¹⁴C-MBC/MBC的转化更新速率大于水稻土.
     

五氯酚在污染沉积物泥浆固液两相中厌氧生物降解

研究了污染沉积物泥浆液、固两相五氯酚(PCP)厌氧生物降解.结果表明,投加10g·kg^-1厌氧颗粒污泥,经31d处理泥浆液、固两相PCP降解率达98.9%,平均降解速率达到80mg·kg^-1·d^-1,对照处理平均降解速率仅为4.4mg·kg^-1·d^-1,颗粒污泥生物强化作用明显.作为泥浆修复过程的调控因子,有机溶剂、共基质和表面活性剂对PCP降解效应不同,投加乙醇,可提高PCP解吸和降解速率,4d内两相PCP降解速率达到54.3mg·kg^-1·d^-1;而投加共基质和非离子表面活性剂乙二醇丁醚后,液、固两相PCP降解均出现迟滞,两者均不同程度地抑制PCP降解.     

小兴安岭酸性泥炭土硝化作用的类型及其驱动因子

以小兴安岭酸性森林泥炭土为研究对象,通过加入10 mL·L^-1乙炔及不同浓度的外源硫酸铵(0、1.2、6.0 mmol N·kg^-1)进行硝化培养试验,探究酸性泥炭土中硝化作用类型及主要驱动因子.结果表明:无论有无外加氮源,酸性泥炭土均存在较强的矿化作用(0.9～1.4 mg N·kg^-1·d^-1),经过2周的培养均发生了硝化作用(0.4～0.6 mg N·kg^-1·d^-1),且不同浓度硫酸铵处理之间无显著差异;而乙炔处理虽有较强的矿化作用(0.8 mg N·kg^-1·d^-1),但未发生明显的硝化作用(0 mg N·kg^-1·d^-1),说明该酸性泥炭土以自养硝化为主,外源无机氮源浓度对硝化作用无显著影响,硝化底物NH₃的主要来源不是外源硫酸铵,更可能来源于土壤中有机氮的矿化.培养0～14 d,无论有无外加氮源,酸性泥炭土氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度均显著增加,但不同浓度硫酸铵处理间无显著差异,表明外源无机氮浓度对氨氧化微生物的生长无显著促进作用.与不加乙炔的对照相比,乙炔处理AOB和AOA丰度随时间均无显著变化,推测AOA与AOB在该酸性泥炭土的硝化过程中都可能起一定的作用.     

铜陵新桥矿区周边农田土壤汞含量分布特征及其污染评价

为了解矿业活动对农田土壤Hg富集的影响,采集铜陵市新桥矿区周边村庄(新建村、叶湖村、新湖村、湖城村)农田土壤样品.应用原子荧光光度计测定土壤总汞(THg)及各形态汞含量,采用地累积指数法评价污染水平.结果表明:新桥矿区周边农田土壤中总汞的平均浓度为(0.137±0.078) mg·kg^-1,超过铜陵市土壤背景值.4个村庄的土壤总汞平均浓度为新建村(0.221 mg·kg^-1)>新湖村(0.118 mg·kg^-1)>叶湖村(0.115 mg·kg^-1)>湖城村(0.096 mg·kg^-1).其中新建村不同形态汞的平均含量顺序为残渣态(0.036 mg·kg^-1) >碱溶态(0.031 mg·kg^-1) >过氧化氢溶态(0.022 mg·kg^-1)>酸溶态(0.020 mg·kg^-1)>水溶态(0.012 mg·kg^-1).分析表明,距矿区远近是影响农田土壤汞含量分布的主要因素,受污染的新桥河流加大了该地区农田土壤汞污染程度,而有机质影响总汞及过氧化氢溶态汞在土壤中的积累和转化.土壤汞污染地累积指数为新建村(1.559)>新湖村(0.654)>叶湖村(0.616)>湖城村(0.356),其中新建村农田土壤汞污染达到中度污染水平,需加以重视.     

万山汞矿区大米汞污染及人体甲基汞暴露风险

采集贵州省万山汞矿区2个流域7个地点的168个大米样品,测定其总汞及甲基汞含量,并对当地居民食用大米甲基汞暴露的健康风险进行评估。结果表明:万山汞矿区大米总汞含量变化范围为2.4~401.0 ng·g-1,平均含量为42.4 ng·g-1,51%的样品总汞含量超过我国食品汞限量标准(20 ng·g-1);甲基汞含量变化范围为1.1~45.1 ng·g-1,平均含量为11.7 ng·g-1,甲基汞占总汞的平均比例为44.8%;大米总汞与甲基汞含量呈显著正相关(r=0.44,P0.01),大米总汞含量与甲基汞占总汞的比例呈负相关(r=-0.59,P0.01)。位于河流上游离汞矿较近的地点汞污染较严重,随流域往下离汞矿较远地点汞含量相对降低。大米甲基汞暴露的风险评估显示,万山大水溪、梅子溪、白果树等污染地区存在一定的人群甲基汞暴露,而其他地区的人群也存在一定的潜在风险。     

人工蓝藻结皮对沙区表层土壤酶活性及其恢复速率的影响

土壤酶是土壤养分循环的重要参与者，也是反映土壤功能的重要指标之一。人工生物土壤结皮(Biological Soil Crusts, BSCs)是近年来新型的固沙技术之一，能够显著促进荒漠生态系统功能的恢复。然而，目前关于人工BSCs如何影响沙区土壤酶活性及恢复速率的研究仍鲜见报道。通过对腾格里沙漠东南缘人工培育以及自然发育的蓝藻结皮和流沙表层(0—2 cm)土壤酶活性(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、过氧化氢酶)以及BSCs的基本特征(叶绿素a和胞外多糖)进行测定，探讨了人工蓝藻结皮表层土壤酶活性的变化与恢复速率以及土壤酶活性与人工蓝藻结皮基本特征的关系。结果表明：人工蓝藻结皮表层土壤蔗糖酶(13.03—20.51 mg d^-1 g^-1)、纤维素酶(45.60—47.20 mg d^-1 g^-1)、过氧化氢酶(12.43—23.31μmol d^-1 g^-1)和淀粉酶活性(91.04—153.93 mg d^-1 g^-1),...     

施用缓释尿素对潮棕壤线虫营养类群产生的影响

本试验在中国科学院沈阳生态实验站(41°31′N,123°24′E)进行。该站位于下辽河平原,属于暖温带半湿润大陆性气候,年平均气温7～8℃,年降雨量650～700mm,≥10℃活动积温3300～3400℃,无霜期147～164d。供试土壤为潮棕壤,全氮0.69g·kg^-1,有机质15.52g·kg^-1,全磷0.67g·kg^-1,速效磷11.20mg·kg^-1,速效钾90.10mg·kg^-1,pH 6.7。     

六盘山辽东栎、少脉椴天然次生林夏季蒸散研究

2004年8～9月份,利用热扩散技术,结合微型蒸渗仪和水文学方法,研究了辽东栎、少脉椴次生林蒸散组成及其与林分结构的关系.结果表明,辽东栎和少脉椴树干的液流密度在"相对静止期"内比较稳定和微弱,其值在0.05μl·cm^-2·min^-1以下;在"活跃期"内树干液流密度上升较快,并呈单峰、双峰或多峰曲线,其值在0.25μl·cm^-2·min^-1以下;两树种单株蒸腾量有明显的种间差异,前者晴天和阴雨天单株蒸腾量分别为5.31和2.48 L·d^-1,为后者的2.3倍和3.75倍.林下灰_栒子和黄刺玫蒸腾速率日均值接近,分别为0.331和0.321 g·g^-1·h^-1.次生林日均蒸散量1.4 mm·d^-1,其中蒸腾量0.72 mm·d^-1、土壤蒸发量0.19 mm·d^-1、林冠截留量0.4 mm·d^-1,各占总量的49.6%、13.3%和37.1%.乔、灌木树种组成对次生林蒸腾量影响的表现不同,前者表现为个体蒸腾量的种间差异,而后者取决于单位林地面积上各树种的叶量.乔木层、灌木层和草本层(含土壤层)日均蒸散量分别为0.96、0.30和0.19 mm·d^-1,各占总量的65.8%、20.9%和13.3%,说明乔木层对林分日蒸散量大小起主要作用,灌木层次之,草本和土壤蒸发量的贡献最小.     

五台山区不同海拔臭冷杉叶、枝、根的C、N、P化学计量特征研究

以山西省五台山3个海拔(2 050 m,2 150 m,2 250 m)臭冷杉林为研究对象，分析叶、枝及根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征。结果表明：(1)不同器官间C含量差异不显著，C含量叶(532.51 g·kg^-1)>根(521.04 g·kg^-1)>枝(505.53 g·kg^-1)；器官间N、P含量差异显著，N含量叶(17.30 g·kg^-1)>枝(11.49 g·kg^-1)>根(7.22 g·kg^-1);P含量枝(1.77 g·kg^-1)>叶(1.63 g·kg^-1)>根(1.04 g·kg^-1)。(2)不同器官化学计量差异显著，C/N表现为根(74.44)>枝(45.40)>叶(30.89),C/P表现为根(580.93)>叶(329.22)>枝(295.45),N/P表现为叶(10.65)>根(7...     

网箱养鱼对水库水体甲基汞的影响

分别在2010年9月(暖季)和2011年3月(冷季),选取乌江渡水库网箱养鱼区和距离网箱100～200m的对照区(库心),对水体不同形态汞及其他相关参数进行了研究,以揭示网箱养鱼对水库汞地球化学行为的影响。结果表明,暖季养鱼区水体总汞含量为(2.04±0.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.146±0.231)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.33±2.39)ng·L-1,甲基汞含量为(0.380±0.577)ng·L-1;冷季养鱼区水体总汞含量为(3.04±1.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.047±0.028)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.24±1.23)ng·L-1,甲基汞含量为(0.046±0.013)ng·L-1;养鱼区与对照区总汞含量(n=35,P=0.875)、甲基汞含量(n=35,P=0.091)均无显著差异。结合对养鱼区与对照区水体中其他各参数(总氮、总磷、溶解性有机碳、叶绿素、温度、溶解氧等)综合分析表明,由于水库蓄水与泄水发电对水库水体的扰动及水库自身水体的交换作用导致水体呈混匀状态,网箱养鱼造成的水体甲基化程度差异不显著;而水库水体季节性分层造成的水体底部厌氧和温度的变化是影响水体甲基汞含量及分布的主要因素之一。     

粤北低山林地改建梯田对土壤碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

为了阐明土地利用方式转变对土壤碳、氮、磷及其化学计量特征的影响,以粤北低山区4种土地利用方式:自然林地、坡地果园、旱作梯田和稻作梯田为研究对象,探索20年生林地向梯田转变后土壤有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)的含量、储量及化学计量变化特征。结果表明: 土地利用转变明显改变了土壤碳、氮、磷含量和化学计量特征,随着土壤深度增加,旱作梯田和稻作梯田OC、TN含量呈显著下降趋势,自然林地和坡地果园呈“V”字型变化趋势,4种土地利用方式TP变化趋势不明显。土壤剖面OC含量以稻作梯田最高,均值为12.36 g·kg^-1,其次为林地(10.32 g·kg^-1)和旱作梯田(8.80 g·kg^-1),坡地果园最低(5.96 g·kg^-1);TN含量表现为稻作梯田(1.01 g·kg^-1)>旱作梯田(0.78 g·kg^-1)>林地(0.66 g·kg^-1)>坡地果园(0.33 g·kg^-1);TP含量以旱作梯田(0.71 g·kg^-1)最高,坡地果园(0.22 g·kg^-1)最低。4种土地利用方式土壤C∶N为8.87～22.94,以坡地果园土壤最高;C∶P为8.73～81.74,N∶P为0.77～5.13,均以林地土壤最高。土地利用方式、土壤深度及两者交互作用显著影响土壤碳、氮、磷及其化学计量特征,而土壤容重、pH值和黏粒含量也是重要的影响因素。研究结果可为粤北低山林地的土地利用和梯田生态系统的合理施肥提供科学依据。     

胶州湾互花米草湿地氮、磷元素的垂直分布及季节变化

为了研究胶州湾互花米草湿地N、P的垂直分布及季节变化特征,分别于2015年4、7、9、10、11和12月对该区域互花米草湿地和光滩土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)、全磷(TP)、速效磷(AP)、总有机碳(TOC),以及pH、盐度、含水量进行了测定.结果表明: 胶州湾互花米草湿地土壤TN、NH₄⁺-N、TP、AP含量平均值分别为0.396 g·kg^-1、12.14 mg·kg^-1、0.419 g·kg^-1、16.52 mg·kg^-1,光滩平均值分别为0.385 g·kg^-1、8.13 mg·kg^-1、0.423 g·kg^-1、19.57 mg·kg^-1.总体来说,它们的含量随着土壤深度(0～60 cm)的增加逐渐降低;互花米草湿地N、P含量的季节变化明显,互花米草湿地土壤全氮含量在春季最高,秋季最低,而光滩土壤随着季节变化逐渐降低;二者土壤全磷含量的季节变化趋势相反,而速效磷含量的季节变化趋势一致;胶州湾互花米草湿地土壤TN、TP与土壤TOC含量呈显著相关,而在光滩土壤中无显著相关关系.pH、盐度显著影响互花米草湿地和光滩土壤N、P含量.     

热带、亚热带典型森林-土壤系统植硅体碳演变规律

分别选取中国亚热带毛竹林、马尾松林、青冈林、杉木林和热带青梅林、芭蕉林、橡胶林、马占相思林8种森林类型,采集其鲜叶、凋落叶以及0～10和10～30 cm土层土壤,通过微波消解法提取其中的植硅体,并采用碱溶法测定植硅体中碳含量.结果表明: 4种亚热带森林类型鲜叶、凋落叶和0～10 cm土层中植硅体碳含量均以马尾松林(230.24、229.17、20.87 g·kg^-1)最高,毛竹林(30.55、37.37、3.38 g·kg^-1)最低,10～30 cm土层则以青冈林(18.54 g·kg^-1)最高,毛竹林(2.90 g·kg^-1)最低.热带森林鲜叶中植硅体碳含量以马占相思林(377.66 g·kg^-1)最高,青梅林(46.83 g·kg^-1)最低,凋落叶中则是橡胶林(218.23 g·kg^-1)最高,芭蕉林(27.66 g·kg^-1)最低,而0～10和10～30 cm土层土壤中均以马占相思林(23.84、24.90 g·kg^-1)最高,芭蕉林(3.89、3.93 g·kg^-1)最低.与0～10 cm表层土相比,杉木林、青冈林、马尾松林、毛竹林、橡胶林、马占相思林、芭蕉林和青梅林鲜叶植硅体碳含量分别下降97.4%、94.9%、90.9%、88.9%、95.9%、93.7%、93.3%和63.7%.青冈林、芭蕉林和马占相思林鲜叶植硅体碳含量显著高于凋落叶,而毛竹林、马尾松林、杉木林、青梅林和橡胶林之间无显著差异.8种森林类型土壤植硅体碳含量均显著低于鲜叶和凋落叶,表明植硅体在通过凋落物释放到土壤的过程中是不稳定的.     

海马齿对无机汞的耐性和吸附积累

报道了海马齿(Sesuvium portulacastrum)对重金属汞的耐性和吸附特性。 在10 μmol·L^-1汞胁迫时, 海马齿中脯氨酸含量明显低于对照; 丙二醛(MDA)含量、根的电解质外渗率(Electrolyte leakage rate, ELR)无明显变化; 叶绿素含量增加; 植物生长良好, 形态、生长速率、鲜重和根的长度与对照无区别, 且有新的须根形成。结果表明: 低浓度汞对海马齿的生长发育起着促进作用。海马齿能大量吸附积累汞离子, 主要积累在根组织中。当培养液中汞浓度为50 μmol·L^-1时, 海马齿根中汞含量最高可达到33.9 μg·g^-1DW, 是相同处理下地上部分的70倍。培养液中汞浓度为10 μmol·L^-1时, 植物并未受到伤害, 且能快速生长, 此时根部的汞含量可达到12.02 μg·g^-1 DW。由此可见, 海马齿植物表现为很强的耐汞和吸收汞特性。     

圈养林麝社会等级与粪样类固醇激素水平的关系

动物社群的社会等级可对个体的资源分配、社群稳定及个体的行为对策产生重要影响,圈养动物的类固醇激素水平与饲养管理有关,可反映动物的社群紧张水平。深入理解圈养动物的社会等级与其类固醇激素水平的关系是进行濒危动物迁地保育和成功驯养的基础。2018年6月15日—8月15日,用焦点取样法对四川马尔康林麝繁育场的25头林麝进行了冲突行为取样及社会等级计算,采用放射免疫分析法检测了同期粪样的类固醇激素水平,分析了林麝社会等级与粪样皮质醇、睾酮及雌二醇水平的关系。结果表明:低等级雌麝的雌二醇水平(289.037±59.710 pg·g^-1,n=11)显著高于高等级雌麝(45.670±27.283pg·g^-1,n=6)(P<0.05),低等级雄麝的睾酮水平(3.863±1.538 ng·g^-1,n=3)和高等级雄麝(8.017±1.295 ng·g^-1,n=5)无显著差异(P>0.05);低等级雄麝(37.891±7.564 ng·g^-1,n=3)和雌麝(37.262±1.544 ng·g^-1,n=11)的皮质醇水平与高等级雄麝(29.947±2.441 ng·g^-1,n=5)及雌麝(37.478±4.628 ng·g^-1,n=6)间的差异不显著(P>0.05)。不区分性别,低等级林麝的皮质醇水平(37.397±1.826 ng·g^-1,n=14)和高等级个体(34.055±2.886ng·g^-1,n=11)间无显著差异(P>0.05)。研究结果表明,圈养林麝雌体的社会等级与其粪样雌二醇水平呈负相关,低等级雌麝的粪样雌二醇水平显著高于高等级雌麝。在麝类驯养实践中,可监测雌麝的社会等级和粪样雌二醇水平变化,预测雌麝的行为健康及繁殖成效。     

贵州草海水生植物汞分布及其对沉积物汞的响应

以国家自然保护区草海湿地为研究对象,采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的主要优势植物,测定其汞和甲基汞,探讨水生植物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应,并评估其面临的汞污染风险。结果表明:水生植物总汞含量为5.18~40.06 ng·g-1(均值12.78 ng·g-1),与其他自然保护区报道的植物汞含量相当,其中茎叶汞含量平均值较高的有空心莲子草、小茨藻、水蓼等。水生植物甲基汞含量为0.04~2.47 ng·g-1(均值0.34 ng·g-1),其中茎叶甲基汞含量与总汞呈显著正相关性(r=0.38,n=46,P0.01)。湖边浅水区沉水植物中总汞和甲基汞平均含量均明显高于湖中深水区相同种类的植物,与沉积物中甲基汞浓度的空间分布特征一致,但与沉积物总汞空间分布特征相反,表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区。不同采样点沉积物有机质的含量差异以及浅水区沉积物存在的干湿交替可能导致了湖中湖边植物汞和甲基汞含量的明显差异,其具体影响机制还需进一步深入研究。     

风车草和香根草在人工湿地中迁移养分能力的比较研究

为研究风车草(Cyperus alternifolius)和香根草(Vetiveria zizanioides)迁移养分的能力,建立17.0m²风车草潜流式人工湿地和13.3 m²香根草潜流式人工湿地处理猪场废水,在四个季节末测定植物生物量和组织氮、磷、铜、锌含量.结果表明,香根草地下部生物量大于风车草,地上部生物量则是风车草大于香根草.风车草年地上部收获量为3406.47 g·m^-2,比香根草的1483.88 g·m^-2高2.3倍;风车草的氮含量为22.69 mg·g^-1,比香根草的15.44 mg·g^-1高7.25 mg·g^-1;风车草的磷含量为6.09 mg·g^-1,比香根草的5.47 mg·g^-1高0.62 mg·g^-1.植株含铜、锌量风车草略比香根草高.风车草每年迁移N 68.72 g·m^-2和P18.49 g·m^-2,香根草迁移N 8.93 g·m^-2和P 3.69 g·m^-2.风车草人工湿地每年由植物迁移的氮、磷、铜、锌比香根草高4～7倍.     

贵州洪家渡水库水体不同形态汞的分布特征

通过分析贵州省乌江流域新建的洪家渡水库水体不同形态汞的浓度,探讨了水库水体各形态汞的分布特征,旨在进一步弄清新修建的水库水体汞的甲基化过程.结果表明,洪家渡水库总汞(THg)浓度变化范围在0.32～6.75 ng·L-1;溶解态汞(DHg)浓度变化范围在0.23～2.27 ng·L-1;颗粒态(PHg)汞浓度变化范围在0.03～4.51 ng·L-1;总甲基汞(TMeHg)浓度变化范围在0.04～0.18 ng·L-1;溶解态甲基汞(DMeHg)浓度变化范围在0.02～0.08 ng·L-1;颗粒态甲基汞(PMeHg)浓度变化范围在0.01～0.13 ng·L-1.洪家渡水库水体不同形态汞存在着季节性变化,水体THg、DHg和PHg的季节变化表现为夏、秋季大于春、冬季;水体TMeHg、DMeHg和PMeHg的季节变化表现为春、夏季大于秋、冬季.在空间上,水体甲基汞含量从表层到底层表现无规律性的增加趋势,从上游到下游的浓度也无明显的变化,与北美欧洲新建水库水体甲基汞浓度(0.01～6.6 ng·L-1)进行比较,发现洪家渡水库水体甲基汞浓度明显偏低,以上结果说明洪家渡水库水体没有显著的汞甲基化作用,这与乌江流域淹没土壤的贫瘠、有机质含量偏低有关.