中国陆地生态系统碳源/汇整合分析

国家尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究对于提升地球系统科学与全球变化科学的科技创新能力、提高我国参与应对全球气候变化国际行动和维护国家利益的话语权、保障国家生态安全和改进生态系统管理都具有重要意义。近年来,我国已经在气候变化与陆地生态系统碳循环领域开展了大量的研究工作,主要包括国家清查、生态系统模型模拟、大气反演等手段。然而,由于大尺度陆地生态系统碳源/汇的估算存在很大的不确定性,目前尚未形成国家尺度的陆地生态系统碳源/汇的整合分析。通过搜集已发表的关于中国陆地生态系统及其组分碳源/汇的59篇文献,整合国家清查、生态系统模型模拟、大气反演3种研究手段,分析中国陆地生态系统碳源/汇大小以及时间尺度上的动态变化。结果表明,在1960s-2010s期间中国陆地生态系统碳汇整体呈上升趋势,平均为（0.213±0.030）Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌木生态系统碳汇分别为（0.101±0.023）Pg C/a、（0.032±0.007）Pg C/a、（0.043±0.010）Pg C/a和（0.028±0.010）Pg C/a。森林生态系统中的植被碳汇远大于土壤碳汇,然而这种格局在草地和农田生态系统却相反,而且1960s-2010s期间中国主要植被类型的生态系统碳汇总体上随时间呈增加趋势。融合多源数据（地面观测、激光雷达、卫星遥感等）、多尺度数据（样地尺度、站点尺度、区域尺度）以及多手段数据（联网观测、森林清查、模型模拟）,有助于全面准确地评估中国陆地生态系统碳源/汇及其对气候变化的响应。     

叶绿素荧光主动与被动联合观测应用前景

叶绿素荧光是研究植物光合生理机制、量化植被光合作用时空格局以及准确理解气候变化背景下陆地生态系统生产力的关键。然而, 目前对于叶绿素荧光主动与被动联合观测的研究还较少。该文对比了叶绿素荧光主动观测与被动观测的优缺点, 展示了叶片尺度和冠层尺度主动与被动联合观测的仪器设备组成, 探讨了主动与被动联合观测在探索叶绿体尺度-叶片尺度-冠层尺度能量在光合、荧光以及热耗散中的分配, 阐明叶绿素荧光与总初级生产力的关联机制, 验证星基日光诱导叶绿素荧光, 解译叶绿素荧光光谱形状4个方面的应用前景。综上, 叶绿素荧光的主动与被动联合观测对于揭示各尺度上荧光与光合作用之间的关联机制, 改善全球尺度植被生产力模型至关重要。     

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.     

有机质和团聚体对双酚A迁移行为的影响

土壤有机质和团聚体会影响有机污染物在土壤中的吸附和迁移。本研究以双酚A(BPA)为目标污染物,用采自吉林省朝阳坡、公主岭、榆树三地的农田表层土壤,采用等温吸附实验和室内土柱迁移实验探究土壤有机质和孔隙结构对双酚A吸附和迁移的影响,为评估类似于双酚A等有机污染物对土壤及地下水的污染风险提供科学依据。结果表明:(1)双酚A在土壤中的吸附量随着土壤有机质含量的增加而增加,迁移能力与土壤有机质含量呈显著负相关(P<0.05),在有机质含量较高的榆树土壤中,双酚A的穿透率为22.5%,最大穿出相对浓度(C/C₀)为0.3,而在去有机质土壤中,双酚A的穿透率为82.5%,最大穿出相对浓度(C/C₀)为0.94。(2)同一土壤全土、大团聚体和微团聚体有机质差异较小,双酚A的吸附量表现为微团聚体>大团聚体>全土。双酚A在微团聚体中的迁移能力明显弱于全土和大团聚体,说明微孔结构会增加双酚A在土壤中的滞留。(3)低表面张力溶液能够从背景溶液洗脱后的土壤中再次洗脱出部分双酚A,说明疏水作用是土壤吸附双酚A的机制之一。     

二氧化锰对氟喹诺酮类抗生素在多孔介质中吸附和迁移的影响

土壤中的金属氧化物如二氧化锰等能够影响污染物(如氟喹诺酮类抗生素)的吸附、迁移和降解等环境行为。本实验以环丙沙星(CIP,一种广泛使用的氟喹诺酮抗生素)为目标污染物,用二氧化锰覆盖石英砂(MOCS)模拟土壤中金属氧化物,采用等温吸附实验和土柱迁移实验探究金属氧化物对CIP在多孔介质中吸附和迁移的影响规律及机制。其中,等温吸附实验的主要目的是使用Freundlich模型定量分析二氧化锰对CIP的吸附作用,土柱迁移实验的主要目的是探究不同含量的二氧化锰(0、55和109μg Mn·g~(-1)sand)在多孔介质中对CIP迁移的影响。结果表明,较大比表面积的MOCS对CIP吸附的KF值是石英砂的1.63倍,导致随着锰含量从0增加至109μg Mn·g~(-1)sand,最大出流比C/C0从0.96降低至0.72,说明随着二氧化锰含量的增加,其对CIP迁移产生的抑制作用逐渐增强。该结果与一维对流扩散模型拟合结果一致,109μg Mn·g~(-1)sand土柱的katt1、katt2和Smax1值是55μg Mn·g~(-1)sand土柱相应值的2.04～2.33倍,是0μg Mn·g~(-1)sand土柱相应值的4.21～12.69倍。使用低表面张力溶液(20%乙醇背景溶液)淋洗土柱后,CIP总的质量回收率达到95%以上,表明本实验中二氧化锰对CIP的吸附是可逆的。由CIP迁移实验结果可知,二氧化锰对有机阳离子有较强的吸附作用,使机阳离子在土柱中的迁移受到抑制。