不同植物群落土壤有机碳及其组分的差异

为明确植物群落对土壤有机碳的影响,在天山北坡中段选择雪岭云杉(Picea schrenkiana)、鸢尾(Iris loczyi)灌丛、醉马草(Achnatherum inebrians)和圆叶锦葵(Malva rotundifoli)4个植物群落,在每个群落设置5个1 m×1 m的样方,采取5点取样分析不同土层(0-10、10-20、20-30、30-40和40-50 cm)土壤有机碳及其组分含量。结果表明,4个典型植物群落土壤均表现为0-20 cm土壤有机碳含量较高,在30-50 cm土壤不同组分有机碳含量逐渐下降且趋于稳定;雪岭云杉植物群落土壤有机碳含量(244.24 g·kg^(-1))显著高于其他植物群落,较醉马草植物群落、鸢尾灌丛植物群落和锦葵植物群落分别提高86.62%、20.66%和41.32%。4个植物群落下,3种不同氧化程度的有机碳含量均表现为极易氧化有机碳>难氧化有机碳>易氧化有机碳。0-10和10-20 cm土层,极易氧化和易氧化土壤有机碳含量均为雪岭云杉植物群落最高。对于难氧化土壤有机碳,锦葵植物群落在0-10 cm最高,雪岭云杉林下植物群落在10-20、40-50 cm最高,醉马草植物群落在20-30、30-40 cm最高。各群落惰性有机碳含量分别为48.61、29.46、54.46和39.17 g·kg^(-1),占总有机碳20%左右。天山北坡不同植物群落会影响土壤有机碳含量及其组成和空间分布,土壤有机碳可作为土壤含碳量动态变化的敏感性指标,及时反映土壤有机碳库的周转和动态变化过程。

不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的影响

为探究不同比例化肥减量配施有机肥影响植烟土壤有机碳固存的长期效应,基于连续9年的田间定位试验,设置不施肥(CK)、100%化肥(CF-1,当地常规推荐施肥)、80%化肥(CF-2)、80%化肥配施有机肥(OF-1)、60%化肥配施有机肥(OF-2)、70%化肥配施有机肥+生物有机肥(BOF)处理,对植烟土壤有机碳储量盈亏、固碳速率、有机碳组分含量、有机碳敏感指数、土壤碳库活度和土壤碳库管理指数进行对比,探讨不同比例化肥减量配施有机肥对植烟土壤有机碳固存的长期效应。与CF-1处理相比,连续不施肥(CK)处理植烟土壤有机碳组分、储量和土壤碳固存速率显著下降。不同比例化肥减量配施有机肥的OF-1、OF-2和BOF处理,植烟土壤有机碳含量分别增加9.6%、20.9%和13.9%,土壤活性有机碳含量分别增加43.4%、68.0%和41.7%,土壤可溶性有机碳含量分别增加14.8%、19.1%和25.4%,土壤微生物量碳含量分别增加22.8%、37.2%和36.4%,土壤有机碳储量分别增加15.3%、30.2%和31.2%,年平均固碳速率分别提高191.3%、382.6%和391.3%,碳库管理指数分别提高100.8%、159.8%和79.6%。不同比例化肥减量配施有机肥显著提升土壤活性有机碳敏感指数。与CF-1相比,OF-1、OF-2和BOF处理的烟叶产量分别提高10.3%、33.5%和35.3%,中上等烟叶比例分别提高14.6%、22.0%和18.0%。连续9年化肥减量配施有机肥显著提高植烟土壤有机碳组分含量和土壤有机碳固存速率,促进烟叶产质量提升,是烟叶绿色优质生产、农田土壤固碳增效的有效途径,以OF-2和BOF效应更好。

金属有机框架材料在骨组织工程和骨科疾病治疗中的多重应用

背景:金属有机框架材料因其可调节的孔隙率、较大的表面积、生物相容性良好和结构多样等独特的性质在骨组织工程和骨疾病治疗中展现出巨大的应用前景。目的:综述金属有机框架材料在骨修复、关节炎、骨感染和骨肿瘤中的研究进展、运用及优缺点,为后续研究提供参考及策略。方法:检索Web of science、Pub Med和中国知网数据库,英文检索词为“Metal-Organic Frameworks,MOFs,Orthopedics,Bone Repair,Bone Regeneration,Orthopaedic Applications,Bone Tissue Engineering,Bone Infection,Arthritis,Bone Tumor,Osteosarcoma”,中文检索词为“金属有机框架,骨科,骨修复,骨再生,骨科应用,骨组织工程,骨感染,关节炎,骨肿瘤,骨肉瘤”,检索了2015-2023年的相关文献。根据纳入与排除标准对所有文献进行初筛后,最终纳入72篇文章进行综述。结果与结论:(1)在促进骨修复过程中,金属有机框架材料中的金属离子中心能够激活相应信号通路,从而通过促进成骨基因的表达、抑制破骨细胞、促进血管生成、加速骨矿化进程4个方面促进成骨,因此,以钙、锶、钴、铜和镁离子等金属离子作为金属中心的金属有机框架材料在改善骨缺损植入物的性能方面具有很大潜力。(2)以锌/钴金属有机框架为代表的金属有机框架材料能发挥类细胞保护酶的活性,清除活性氧,促进软骨再生,与天然酶相比具有不易失活和更好的稳定性等优势。(3)锌基金属有机框架材料凭借宽带隙、光生载流子的有效分离迁移以及高稳定性的特点,在光催化领域表现出色,广泛用于细菌及肿瘤细胞的杀灭。(4)双金属金属有机框架材料由于额外金属的掺杂,导致结构性能发生优化而具有关键优势,例如锌/镁金属有机框架74具有更高的稳定性进而实现持续抗菌,钽/锆金属有机框架光吸收能力及光催化效率的增加,成为了放疗增敏剂。(5)然而,金属有机框架材料在临床应用中仍面临诸如药物释放的不确定性、生物体内安全性及长期存在可能诱发的免疫反应等挑战.

金属有机骨架材料光热/光动力联合治疗的策略及进展

背景:金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属节点和有机配体组成的新型多孔材料。部分MOFs自身即具备光热转化能力或光动力效应,亦可作为载体负载光热剂或光敏剂,在激光诱导下产生活性氧或升高温度发挥光疗作用,被广泛应用于抗菌及抗肿瘤等生物医学领域。当MOFs同时具有这两种光疗作用时,可发挥协同治疗的效应,以弥补单独使用一种光疗方法的不足。目的:按照不同的结构总结目前提出的MOFs光热/光动力联合治疗策略,以期为联合治疗材料MOFs的结构设计、功能负载及临床应用场景提供新的思路。方法:以“金属有机骨架/金属有机框架,光动力治疗,光热治疗”为中文检索词,“Metal-organic frameworks,photodynamic therapy,photothermal therapy,phototherapy”为英文检索词,检索了PubMed、Web of Science、ScienceDirect、中国知网和万方数据库的文献,最终纳入76篇进行综述分析。结果与结论:①光热/光动力联合治疗可发挥相互增强的协同作用。②现有光热/光动力联合治疗策略主要包括了改性MOFs骨架赋予其光热、光动力效应,将光疗剂封装于MOFs,光疗剂与MOFs形成核壳结构,光疗剂在MOFs内原位还原,将光疗剂附着于MOFs表面以及热解MOFs以形成MOFs衍生的碳材料等其他特殊改性方法。③要构建特定的光疗MOFs结构,必须综合考虑光疗剂和MOFs的种类、尺寸、结合方式,选择不同的合成策略。封装结构合成过程简单,但仅适用于小粒径光疗剂;核壳结构稳定,但合成过程繁复;原位还原对光疗剂尺寸无特殊限制,但难以精确控制光疗剂在MOFs内部的生长;表面附着结构的合成步骤简便,但不能避免光疗剂提前聚集猝灭;热解MOFs合成条件要求高,且只有特定的MOFs才能实现。④现有的光热/光动力联合治疗策略主要被应用于抗菌、抗肿瘤治疗并表现出优异性能,具体的应用领域与光疗剂和MOFs自身的性质有关,还有部分用于类风湿性关节炎、抗凝溶栓治疗,其潜在应用场景十分广阔。⑤光热剂和光敏剂的临床转化目前仍处于起步阶段,其面临的关键挑战包括生物安全性评估激光照射参数的优化以及高效大规模合成方法的开发。

雷州半岛轮伐期内尾细桉人工林土壤有机碳储量变化特征及其影响因素

以广东湛江雷州半岛轮伐期内(1、3、5、7、8年)尾细桉人工林土壤为研究对象,对0~100 cm土层土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量进行调查分析,以期为提出健康可持续的桉树人工林经营策略提供理论依据。结果表明:不同林龄桉树人工林土壤有机碳质量分数具有明显的垂直分布特征,随着土层深度的增加,土壤有机碳质量分数显著下降,从0~20 cm土层的3.45~7.31 g·kg^(-1)下降至80~100 cm土层的1.90~3.01 g·kg^(-1);随土层深度增加,土壤有机碳密度及土壤碳储量均呈现显著下降趋势,1 m深土层有机碳储量主要集中在0~40 cm,占总土壤碳储量比达到46.90%~53.00%。随林龄增加,土壤有机碳质量分数、有机碳密度及有机碳储量均呈现先显著下降而后显著上升的趋势,且在5年生桉树人工林土壤中出现最低值,各龄级桉树人工林0~100 cm土层土壤碳储量具体表现为从1年生到5年生显著下降,而从5年生到8年生显著回升的趋势。土壤全氮、土壤容重以及土壤含水量作为关键环境因子显著影响土壤有机碳质量分数及碳储量。

2022年黄河调水调沙对下游有机物和营养盐年内变化的影响

2021年11月至2022年10月,在黄河下游泺口站进行了为期一年、每月一次的采样,测定了河水中溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)、有色溶解有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)、荧光溶解有机物(Fluorescent Dissolved Organic Matter,FDOM)、营养盐,以及悬浮颗粒态(Suspended Particulate Matter,SPM)中颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)占比(POC占SPM的质量百分比,POC%)、δ^(13)C和δ^(15)N等生源要素相关指标。结果表明,调水调沙已经成为控制黄河下游多种生源要素在一年之中变化格局的关键因素,决定着其全年变化范围的上限和下限。在调水调沙的调水阶段,脉冲式激增的径流量通过稀释作用使得DOC浓度、CDOM浓度、FDOM中的类腐殖质组分含量,以及SPM中δ^(13)C和δ^(15)N达到全年的最低值,而CDOM光谱斜率(S_(275-295))达到最高值。在调水调沙的排沙阶段,上述指标则在相反方向上达到全年的极值。最近20年间,在调水调沙、流域生态环境保护、气候变化等一系列措施的影响下,黄河下游营养盐和DOC浓度呈现明显的下降趋势,而POC%的上升迹象也初步显现。黄河下游生源要素浓度、组成、性质、输出通量正经历着复杂而深刻的变化,将直接影响到黄河口的海洋生态环境。本研究有助于进一步理解在人类活动背景下大河生源要素的响应特征和反馈机制及其对邻近海洋生态环境的潜在影响。

不同耕作方式对灌溉农田土壤有机碳组分的影响

为探究引黄灌区不同耕作方式下有机碳及有机碳组分的分布特征,在甘肃省农业科学院白银沿黄灌区农业试验站设置田间试验。运用重铬酸钾外加热法、333 mol/L高锰酸钾溶液氧化法、六偏磷酸钠提取法、密度分组、酸水解法等方法,研究旋耕(RT对照)、免耕(NT)、深松(ST)、深松 + 秸秆还田(STS)处理对0~40 cm土层有机碳及有机碳组分的分布。结果表明,在0~40cm土层,不同耕作方式下,土壤有机碳含量(SOC)在8.53~12.64 g/kg之间,易氧化有机碳(ROOC)含量在3.72~6.69 g/kg之间,颗粒态有机碳(ROC)含量在1.29~3.56 g/kg之间,矿质结合态有机碳(MOC)含量在2.86~5.64 g/kg之间,轻组有机碳(LFOC)含量在0.82~2.61 g/kg之间,重组有机碳(HFOC)含量在5.93~10.38 g/kg之间,惰性有机碳(RPC)含量在5.20~7.87 g/kg之间。有机碳含量及有机碳各组分含量的变化呈现随深度增加而影响逐渐减弱的垂直分布规律。与旋耕相比,秸秆还田显著增加了SOC、ROOC、ROC、MOC、LFOC、HFOC、RPC的含量,深松显著增加了ROOC、ROC、LFOC的含量,免耕显著增加0~20cm的ROOC、ROC、HFOC的含量。不同类型的有机碳之间存在着一定的转换关系,秸秆还田对不同类型的有机碳含量均存在一定的促进作用,深松和免耕也能对少部分类型有机碳含量呈促进作用。保护性耕作措施对维持土地生产力具有重要意义。

m-DABDT金属有机骨架电子性质和应变调控效应的第一性原理研究

金属有机骨架材料具有低密度,高孔隙率和充分暴露的活性位点等结构特点,在光电探测、分子识别和分离以及催化等等领域具有良好的应用前景.合理地选择金属中心是新型金属有机骨架材料设计及性能调控的有效策略.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了五种不同金属中心的一维链状金属有机骨架m-2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇(DABDT)(m=Fe,Co,Ni,Cu,Zn)的电子性质.计算结果表明:考虑自旋极化条件下的HSE06杂化泛函计算的带隙值与实验值最为符合;随着金属中心d轨道占据数增加,能带结构呈现直接-间接-直接带隙的转变过程;当金属中心为Ni和Zn时,应变可诱导m-DABDT发生直接-间接带隙转变且带隙呈单调变化,同时其电子迁移率均大于空穴迁移率;当金属中心为Fe时,外加应变下m-DABDT保持直接带隙且带隙呈非单调变化,同时其空穴迁移率大于电子迁移率.这些研究结果揭示了m-DABDT金属有机骨架电子性质的调控机制,为光电器件的设计提供理论指导.

秸秆还田量对半干旱区褐土团聚体稳定性及有机碳组分的影响

为探究秸秆还田量对辽西褐土团聚体稳定性及各组分有机碳含量的影响,以辽宁西部半干旱地区褐土为试验对象,研究不同秸秆还田量对于不同剖面土壤团聚体稳定性及其有机碳组分含量的影响。于2020年3月中旬进行秸秆还田,共设置4个秸秆施用量(0、5 000、10 000、20 000 kg/hm^(2)),于2022年秋收后采集土壤样品,对褐土土壤团聚体及其有机碳组分进行分析。试验结果表明:各处理水稳性团聚体占比主要集中于<0.250 mm粒径。与CK相比较,秸秆还田显著提高了水稳性大团聚体含量(>0.25 mm)与水稳性团聚体MWD(平均重量直径),且随着还田量的增加而提高。秸秆还田使不同粒级团聚体有机碳含量呈现出增加的趋势;10 cm剖面,与CK相比较,3个秸秆处理显著提高了>0.25 mm粒级团聚体有机碳含量。30 cm剖面,仅>0.250~2.000 mm粒级团聚体有机碳含量提升显著。与CK相比较,秸秆处理显著提高了10 cm剖面与30 cm剖面土壤颗粒有机碳(POC)含量,其中以S2处理增幅最高。可见,秸秆还田能有效提升土壤团聚体稳定性,有利于增加土壤团聚体有机碳含量,对于土壤颗粒有机碳含量提升具有促进作用。

细粒尾矿无土修复后土壤有机碳累积特性

铜等大宗尾矿无土化原位修复是尾矿资源化、无害化利用的有效途径。修复后土壤养分蓄积直接关系到后期田间管理,对其有机碳等重要养分积累规律研究至关重要。针对我国湖北某细粒铜尾矿修复场地进行研究,对未经修复、修复一年与修复两年的0~15、15~30、30~45 cm三种深度的土壤进行取样,对总有机碳、易氧化态有机碳、颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳、可溶性有机碳与微生物量有机碳6种土壤有机碳形态进行测定并分析其变化规律。结果表明:经无土修复后的细粒尾矿土在无外源有机物的添加下依然会进行土壤总有机碳的积累;尾矿进行有机碳积累的主要方式是以矿物结合态有机碳为代表的惰性有机碳的增加,惰性碳的升高有助于固定有机碳;尾矿的团聚体粒径尺寸与土壤总有机碳的含量呈正相关,其中惰性有机碳更偏好聚集在粒径较小的团聚结构中,土壤碳库活性逐渐增强,更容易发生有机碳的转化;对尾矿土进行修复后土壤有机碳含量有显著提高,且主要以惰性有机碳的形式积累,在该场地表现出了巨大的碳汇潜力。该研究同时明确了该场地修复后矿区土壤有机碳各形态的累积特性,可为指导尾矿修复工作提供数据支持。

极端降雨条件下淹水对农田土壤有机碳、可溶性有机碳的影响

随着气候变化的日益加剧,极端降雨事件的发生更为频繁,但目前针对极端暴雨对土壤有机碳(SOC)及其不同组分的影响还需更深入地研究。本研究以河南省“7.20”极端降雨事件为契机,选择暴雨事件发生后未淹水(CK)、淹水不超过1个月(Y1)及淹水超过2个月(Y2)3种不同淹水时长的农田为研究对象,探讨了极端暴雨事件对0~100 cm土层深度内SOC、可溶性有机碳(DOC)的影响及其主要影响因素。研究结果发现:1)极端暴雨事件发生后,农田SOC与DOC随淹水时长的变化呈现不同的变化规律,SOC表现为淹水农田整体高于未淹水农田,且40 cm以下土层增加比例高于40 cm以上土层。0~100 cm土层内SOC含量CK为3.41~14.25 g∙kg^(-1),Y1为5.45~18.11 g∙kg^(-1),Y2为4.68~15.15 g∙kg^(-1),随着淹水时长的增加,SOC呈先增加后降低的趋势;0~100 cm土层内DOC含量CK为414.19~580.39 mg∙kg^(-1),Y1为327.99~874.19 mg∙kg^(-1),Y2为242.34~301.93 mg∙kg^(-1);随着淹水时长的增加,DOC在0~40 cm土层表现为先增加后降低的趋势,40 cm以下土层则表现为逐渐降低的趋势,其中40~60 cm和80~100 cm土层DOC含量CK显著高于Y2。2)极端暴雨事件后,不同淹水时长下农田SOC和DOC垂直剖面上的分布规律存在差异:随着土层深度的增加,SOC均呈降低趋势;DOC在CK处理表现为先升高后降低,其中10~20 cm土层DOC含量最高,Y1的DOC整体表现为随土层深度的增加而降低,Y2的DOC在0~100 cm土层内变化趋势不明显。3)土壤水分能够显著影响SOC及DOC/SOC,但与DOC之间未见显著回归关系,土壤总碳、总磷、总氮等养分含量对SOC、DOC及DOC/SOC存在显著的影响,pH和电导率变化与SOC和DOC的分布未见显著相关性。

祁连山典型植被土壤有机碳分布特征及其影响因素

探讨祁连山典型植被土壤有机碳空间分布特征及其影响因素,可为评估该地区森林土壤固碳效应提供科学依据。以退耕地为对照,以草地、天然乔木(青海云杉、祁连圆柏)、人工乔木(落叶松)和灌木5种典型植被为研究对象,测定0~100 cm深度土壤有机碳含量、有机碳密度、土壤粒度、pH、电导率、全氮、全钾和全磷含量,比较分析不同植被土壤有机碳组分的分布差异及其主要影响因素。结果表明:1)不同植被类型平均土壤有机碳含量排序为青海云杉(5.99 g/kg)>祁连圆柏(5.59 g/kg)>落叶松(2.91 g/kg)>灌木(1.83 g/kg)>草地(1.66 g/kg)>退耕地(1.16 g/kg);平均土壤有机碳密度排序为青海云杉(3.43 kg/m^(2))>祁连圆柏(2.76 kg/m^(2))>落叶松(2.16 kg/m^(2))>灌木(2.08 kg/m^(2))>草地(2.00 kg/m^(2))>退耕地(1.33 kg/m^(2))。2)随着土层的加深,不同植被土壤有机碳含量整体上呈减小的趋势,土壤有机碳密度呈先增后减的趋势。3)不同植被类型土壤C/N为9.30~15.73,均值表现为青海云杉(14.96)>草地(11.66)>退耕地(11.54)>灌木(10.83)>落叶松(10.69)>祁连圆柏(10.63)。4)不同植被类型土壤有机碳和全氮含量均呈极显著正相关(P<0.01),有机碳与全磷、黏粒、粉粒呈极显著或显著正相关(P<0.01,P<0.05),有机碳与砂粒含量呈极显著或显著负相关(P<0.01,P<0.05),有机碳与pH均呈显著负相关(P<0.05)。祁连山自然生长的乔木土壤有机碳固持能力较好,在建设碳汇林时应充分考虑土壤有机碳的影响,优先选择乔木植被。

苏州生态景观林土壤有机碳储量及活性组分的垂直分布特征

为探究生态景观林类型对土壤有机碳(SOC)固持的影响,选择苏州市香樟人工林(Cinnamomum camphora plantation)、喜树人工林(Camptotheca acuminata plantation)、水杉人工林(Metasequoia glyptostroboides plantation)、栾树人工林(Koelreuteria paniculata plantation)和池杉人工林(Taxodium distichum var.imbricatum plantation)5种生态景观林为研究对象,测定分析了各林分的0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm和60~80 cm、80~100 cm 5个土壤层次有机碳、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)以及易氧化有机碳(EOC)的含量与储量。结果表明:(1)各土层有机碳含量及储量分别在3.34~18.91 g·kg^(-1)和12.98~66.99 t·hm^(-2)之间,并且在不同林分之间差异显著,尤其是表层土壤有机碳;并且,香樟和喜树人工林0~100 cm土壤有机碳储量要显著高于其余3种林分。(2)不同生态景观林土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳差异显著,且具有明显的表聚效应;在不同林分之间,栾树和水杉人工林0~100 cm土壤可溶性有机碳与微生物生物量碳的储量最高,喜树和香樟人工林0~100 cm土壤易氧化有机碳储量最高。(3)试验地土壤有机碳及其活性组分主要与全氮、全磷极显著正相关,与容重极显著负相关。生态景观林类型显著影响0~100 cm土壤有机碳及活性组分的含量和储量;相较于水杉、栾树和池杉人工林,香樟和喜树人工林更有利于试验区土壤有机碳固持。

有机水溶肥对牡丹脂肪酸含量、土壤碳活性与利用的影响

采用田间试验,以牡丹品种紫斑为试验材料,施用化肥液态肥(LF)、沼液提取物(T1)、牛粪提取物(T2)、厨余垃圾提取物(T3)、海藻提取物(T4)、病死动物提取物(T5)有机水溶肥,以不施肥为对照(CK),探索不同有机水溶肥对牡丹籽粒脂肪酸组分、土壤有机碳含量及微生物碳利用的影响。结果表明,在紫斑中共检测到16种脂肪酸,包含9种饱和脂肪酸、4种单不饱和脂肪酸以及3种多不饱和脂肪酸,其中α-亚麻酸(C18:3n3)与亚油酸(C18:2)含量较高。有机水溶肥处理提高了紫斑脂肪酸、土壤有机碳组分含量及微生物碳利用效率,以T1处理整体较优。T1处理下土壤总有机碳(SOC)、活性有机碳组分(MBC、DOC、ROC)、平均颜色变化率、不同碳源利用效率均具有较大值,C18:2、C18:3n3含量较其他处理分别提高0.532~8.040、0.956~8.431百分点。冗余分析(RDA)结果进一步表明,土壤碳指标(SOC、MBC、DOC、ROC)与碳源利用存在密切关系。综上,施用沼液提取物有机水溶肥可有效提高土壤活性有机碳含量及微生物碳利用效率,促进脂肪酸累积,是应用于紫斑牡丹种植的最佳有机水溶肥处理。

有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤有机碳组分的影响

土壤有机碳是农田土壤重要的组成部分,可分为活性有机碳和稳定性有机碳。土壤活性有机碳稳定性较差,易被土壤微生物分解利用,可作为反映土壤质量改变的指标。因此,了解土壤有机碳组分对探讨不同农田管理措施对于提高土壤质量具有重要意义。施用有机肥是支撑“两减”行动的有效措施,相关研究表明,有机肥替代部分化肥,可以在保证作物产量的同时,减少施肥过量导致的环境污染问题。

杭州师范大学徐利文教授团队 聚焦有机硅科教融合 “躬亲与共”培养高层次人才

有机硅化学是元素有机化学的一个重要分支,开拓有机硅化合物在有机催化和绿色化学领域的应用将为有机硅化学学科注入新的活力。杭州师范大学材料与化学化工学院有机硅化学及材料技术教育部重点实验室徐利文教授团队基于有机硅化学及材料和催化合成方面深厚的积累,带领研究生及青年教师围绕不对称催化合成及有机硅化学、均相催化及有机硅新材料等方面开展系统性研究工作,聚焦有机硅化学及材料前沿,创制了以Ar-BINMOLs及其衍生配体和Xing-Phos为典型代表的四类新骨架手性膦配体,发展了多种多功能多活性中心催化活化新策略和多类复合型协同催化体系,成功高效构建了硅-碳键手性官能化新型化合物库。

外源有机物料性质对黑土农田土壤微生物碳组分的影响

【目的】探索在不同性质和用量的有机物料输入后黑土农田微生物碳组分的变化规律及其对土壤有机碳的贡献,明确东北黑土农田固碳的微生物过程,为黑土培肥和可持续发展提供理论支持。【方法】采用室内培养方法,供试黑土采自黑龙江省克山试验站的典型黑土农田,供试有机物料包括玉米秸秆(S)、生物炭(B)、水溶性有机肥(D),各有机物料均设3个施用量水平(低量、中量和高量),并以施化肥(F)和不施肥(CK)为对照,共计11个处理。在培养开始后的第5、15、30、60、105天分别采样,测定土壤有机碳(SOC)含量、微生物生物量碳(MBC)含量、细菌生物量(Ba)、真菌生物量(Fu)和微生物残体碳(MRC)含量。细菌与真菌生物量以其特征磷脂脂肪酸含量表征,微生物残体碳由不同土壤氨基糖含量表征的细菌与真菌残体量转换计算。【结果】与CK和F处理相比,3类有机物料输入均增加了土壤SOC、MBC和MRC含量,提升了MRC对SOC的贡献(MRC/SOC)。土壤MBC和MRC含量随秸秆和生物炭施用量的增加而提升,随水溶性有机肥施用量的增加而下降。在105天培养期内,所有处理MBC、MRC峰值均出现在培养第30、60天,3个有机物料分别以S3、B3和D1的提升效果最大。与CK相比,培养105天时S3、B3和D1处理的MBC分别提高了39.1%、8.2%和28.9%,真菌残体碳(FRC)含量分别提高了47.9%、43.5%和58.1%,S3和D1处理的细菌残体碳(BRC)含量分别提高了18.5%和16.5%。9个有机物料C/N和全氮(TN)含量与微生物碳组分的回归分析发现,有机物料C/N低于29.89、28.57时,分别与培养105天的MBC和BRC呈正相关关系,高于该阈值时呈负相关关系(P<0.05);有机物料TN含量低于0.18、0.11 g/kg时,分别与MBC和FRC呈正相关关系(P<0.05),超过该阈值时呈负相关关系(P<0.05),而BRC始终与有机物料TN含量呈正相关关系(P<0.05)。在9个有机物料处理中,MBC占SOC的比例为3.8%~9.4%,MRC占SOC的比例则高达24.1%~35.3%。与CK和F处理相比,生物炭输入显著增加了SOC含量,但未显著提升MBC的占比;秸秆和水溶性有机肥输入显著提升了MBC和MRC占SOC的比例。【结论】含氮量较高、碳氮比值较低的秸秆增加了土壤微生物生物量碳和残体碳含量及其对有机碳的贡献,且高施用量时效果更显著;氮含量和碳氮比值低的生物炭增加了土壤有机碳含量,促进了真菌生物量和残体碳增加,但未提升微生物生物量碳对有机碳的贡献;含氮量高的水溶性有机肥低施用量时有利于提升微生物生物量碳和残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,但高施用量作用相反。因此,增加秸秆和生物炭投入量,控制水溶性有机肥投入量有利于微生物碳组分的积累,促进土壤有机碳的固定。

江苏沿海沉积物有机磷含量、总有机碳、总氮与同位素特征及有机质来源解析

沉积物有机质分布与来源是海陆过渡带生物地球化学循环和沿海生态环境研究中的重点和难点问题,一直受到广泛关注。选择江苏沿海为研究区域,于2016年采集61个表层沉积物样品,查明其中的有机磷(OP)含量、总有机碳(TOC)、总氮(TN)及有机碳和总氮同位素(δ^(13)C_(org)、δ^(15)N_(tot))特征,试图阐明江苏沿海沉积物有机质来源。结果表明:沉积物有机磷含量、总有机碳、总氮与粒度之间存在显著的相关关系,明显受水动力作用的影响。元素比值与同位素的定性分析表明,沉积物有机质主要由海洋生物提供,也受陆源输入的影响。同位素混合模型计算结果进一步发现,海源对沿海沉积物有机质平均贡献比例达到56.9%,其次为陆源C3植物、土壤以及农业肥料,平均贡献比例为38.5%,生活污水的贡献比例仅为4.6%。海源有机质通过洋流和潮波输送至江苏沿海,而河流输入和沿海养殖可能是陆源输入的重要方式。尽管陆源输入不是江苏沿海沉积物有机质的主要贡献来源,但可能是沿海水体富营养化的驱动因子。

接种蚯蚓对有机茶园土壤结构及有机碳库的影响

为探讨接种蚯蚓对有机茶园土壤团聚体、孔隙分布及有机碳库的影响,设置375条/m^(2),250条/m^(2),125条/m^(2)三种蚯蚓投放密度,将威廉腔环蚓接种于信阳有机茶园土壤中。结果表明:接种蚯蚓能显著提升>2mm大团聚体的比例而降低<0.25mm粒径的微团聚体的比例;提高水稳性小团聚体(0.25mm≤d≤2mm)比例,但对水稳性大团聚体d>2mm的影响不显著;高密度蚯蚓处理平均重量直径(MWD),平均几何直径(NWD)以及分型维数(D),团聚体破坏率(PAD)显著高于其他密度处理及对照(CK)。接种蚯蚓使得结构性孔隙(土壤颗粒间和团聚体间孔隙)所占比重增加,其中以团聚体间孔隙增加最为显著,其次为颗粒间孔隙,对由粘粒及矿物层间形成的毛管孔隙分布无显著影响;随着接种密度的增加,颗粒间孔隙度变化不显著而团聚体间孔隙度的相对值和绝对值均显著增加。添加蚯蚓能显著增加土壤活性有机库总量。接种密度的增加对活性有机碳库总量影响不大,但对土壤呼吸速率提升较多,故从温室气体排放角度考虑低接种密度更合适。可见,有机茶园中少量接种蚯蚓即能达到改良土壤结构的效果,并能缓解由于采茶造成的土壤压实问题。

长期施用有机肥对西北半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区长期定位试验为研究平台,研究长期施肥对半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明:0~20 cm土层土壤团聚体含量随粒级减小总体呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒级减小呈增加的变化趋势。长期化肥与有机肥配施(NPKM)和单施有机肥(OM)较单施化肥(NPK)处理显著增加了>0.25 mm团聚体含量和团聚体平均质量直径,提高了>1 mm粒级土壤团聚体对有机碳的贡献率。各粒级土壤团聚体有机碳含量及团聚体有机碳储量均随着土层的加深而降低,>1 mm粒级团聚体有机碳对长期施用有机肥的农田有机碳变化响应敏感。NPKM和OM较NPK处理显著增加了0~20 cm土层土壤团聚体有机碳含量及其储量,其中0~10 cm土层团聚体有机碳储量分别增加了34.1%和25.2%,10~20 cm土层分别增加了26.89%和17.95%,而长期NPK处理对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区黄绵土条件下,长期施用有机肥(NPKM和OM处理)可显著提高耕层>0.25 mm团聚体含量及其稳定性,增加团聚体有机碳储量,土壤增碳培肥效果显著,而单施化肥对改善农田土壤团聚体结构及其固碳培肥效果不明显,需加强与有机肥配施从而实现土壤培肥。