武夷山西坡退耕还林对土壤溶解性有机质含量和生物降解性的影响

[目的]揭示典型人工林土壤溶解性有机质(DOM)含量和生物降解性及其影响因素,为评估武夷山西坡退耕还林工程的生态服务功能提供科学支撑。[方法]选取江西省武夷山西坡杉木林、枫香林、枫香-木荷混交林和弃耕地,调查了0—10 cm和10—30 cm土壤溶解性有机碳(DOC)、溶解性全氮(DTN)和溶解性全磷(DTP)浓度以及DOM芳香化程度,分析了土壤DOM生物降解性及其影响因素。[结果](1)退耕还林对土壤DOM含量的影响趋势取决于造林树种,但退耕还林地土壤DOC∶DTP和DTN∶DTP均高于弃耕地;(2)在0—10 cm中,枫香林土壤DOM的芳香族碳含量高于弃耕地,在10—30 cm中,杉木林土壤DOM的芳香族碳含量则低于弃耕地;(3)枫香林和混交林0—10 cm土壤DOM生物降解性均低于弃耕地,而杉木林10—30 cm土壤DOM生物降解性则高于弃耕地;(4)土壤DOM生物降解性与DOC∶DTN∶DTP化学计量比无显著相关,但与芳香族碳含量存在显著负相关关系,即碳质量调控土壤DOM生物降解性。[结论]树种决定着武夷山西坡退耕还林地土壤DOM数量和芳香化程度,而且碳质量是驱动退耕还林后土壤DOM生物降解性变化的主要因素。这些研究结果有助于理解和评估亚热带地区退耕还林工程的土壤碳汇功能。

土壤溶解性有机碳对气候变暖的响应研究进展

针对土壤溶解性有机碳(DOC)特性及其在气候变暖背景下的响应机制这一土壤碳循环研究的关键问题进行综述。首先阐述土壤DOC的特性,并总结其采集和测定方法。土壤DOC主要来源于土壤有机碳的溶解、植物根系和微生物分泌物与残体转化等过程,其浓度和组成往往随土层深度和时间发生变化。多种采样方法(如负压法)与分析手段(如傅里叶变换离子共振回旋质谱仪)用于探讨土壤DOC对增温的响应及其机制。进一步梳理有关植物、微生物及土壤性质对土壤DOC特性的影响及其机制的文献,认为增温不仅能直接改变土壤DOC的浓度,还可以通过影响植物、微生物群落以及土壤理化性质等因素,间接地改变土壤DOC的特性。未来的研究中应加强对土壤溶解性有机碳的土层迁移与时间动态的关注,以便完善土壤碳模型,提升未来气候变暖情景下全球碳循环过程变化的预测精度。

生物可降解溶解性有机碳(BDOC)降解动力学研究

以东北某市饮用水为研究对象,采用悬浮培养测定法,讨论了生物可降解性有机碳(BDOC)测定中降解动力学特性,得出在28 d测定中,BDOC的降解动力学满足一级反应,动力学方程为BDOC1=BDOCu(1-10^(-0.07449t)), 降解常数k=0.074 49 d-1.试验研究表明:BDOC3约占BDOC28总量的40.22%,以测定BDOC3代替测定BDOC28 是可行的.试验还证明了UV254与DOC存在一定的相关性,通过对实验数据的拟和,求解出了相关方程为DOC= 15UV254+2.45.

不同肥力棕壤溶解性有机碳、氮生物降解特性

溶解性有机碳、氮在土壤全碳、全氮含量中所占的比例很小,但却是土壤有机质中最为重要和活跃的部分。研究利用土壤溶解性有机碳、氮生物降解的测定方法,分别选取沈阳农业大学试验站不同肥力及与定位试验地紧密相连的自然林地棕壤为研究对象,开展棕壤溶解性有机碳、氮的生物降解特性的研究,为了解溶解性有机碳、氮在土壤生态系统碳、氮循环中的作用,探讨棕壤溶解性有机碳、氮与土壤肥力的关系提供理论依据。研究结果表明,棕壤林地溶解性有机碳、氮的含量最高,高肥处理次之,低肥处理含量最低。棕壤溶解性有机碳、氮与全碳、全氮和微生物量碳、氮的相关性达到极显著水平,与土壤肥力紧密相关,可以作为指示土壤肥力的重要指标。不同肥力棕壤溶解性有机碳、氮的降解速率在培养初期较快,而后逐渐减慢,降解数据符合双指数衰变模型。棕壤溶解性有机碳分别由降解速率不同的两个库组成:周转时间在1d的易分解部分和周转时间大约为400d的难分解部分。棕壤溶解性有机氮是由周转速率大约为2d的易降解部分和周转速率在99～105d左右的难分解部分组成。经过42d的培养,浸提液中剩余溶解性有机质碳氮比值较培养前有所增加。

活性生物砂法测定可生物降解溶解性有机碳

以附着活性细菌的生物砂为接种物,通过静态培养的方式测定饮用水中可生物降解溶解性有机碳(BDOC)。结果表明,活性生物砂法测定BDOC的最优操作条件为:接种量为0.33g生物砂/mL水样,20℃下的恒温培养时间为10d。与传统的悬浮培养法相比,其对BDOC的降解速率快、能力强,可大幅缩短培养时间,提高BDOC测定的实用性和时效性。活性生物砂法测定中BDOC的降解基本符合一级反应动力学方程,但反应速率常数随水样的不同而有所差别。

给水管网中可生物降解溶解性有机碳的变化

以地表水为水源的水厂及相对应的给水管网为对象,研究可生物降解溶解性有机碳(BDOC)的变化及主要影响因素.结果表明:在给水管网中BDOC的变化是余氯和细菌总数两个因素相互制约的结果;同时,水温也是一个很重要的因素,不同的季节BDOC的变化趋势也不同.

稻田土壤溶液中溶解性有机氮、碳的空间分布及其微生物降解特性

通过测坑定位试验,测定了稻田不同深度土壤溶液中溶解性有机氮（DON）、溶解性有机碳（DOC）的含量,并将原位提取的土壤溶液加入到人工土壤中,开展土壤溶液中DON、DOC的微生物降解试验,研究不同施肥处理DON、DOC的含量分布及其微生物降解特性。结果表明：（1）两种施肥处理0-10cm土壤溶液中TN、DON显著低于其他两层土壤;土壤溶液中DON占TN的比例均在62.9%-79.8%,为氮素组成的主要形式。（2）有机无机混合肥处理中DOC占TC的比例随土壤深度加大而逐渐增加,比例为21.1%-25.1%,而无机肥处理中DOC占TC比例则是逐渐下降,比例为18.9%-20.0%。（3）稻田土壤溶液中DON和DOC具有较好的微生物降解特性。降解28d后,DON占初始DON的30.1%-34.9%,而DOC占初始DOC的24.3%-28.2%。

3种不同类型水稻土溶解性有机碳生物降解特性研究

为了解水稻土DOC生物降解特性及其在农田生态系统碳循环中的作用，采用室内培养试验，研究了3种不同类型水稻土（红壤性水稻土、黄泥土、乌栅土）溶解性有机碳（DOC）的含量及其生物降解特性。结果表明：不同类型水稻土DOC含量为31．64-49．25mg／kg，其中乌栅土DOC含量略高于黄泥土，红壤性水稻土最低；经过42天的培养，3种水稻土DOC的生物降解率为54．8％-66．6％，表现为：黄泥土大于乌栅土和红壤性水稻土。3种水稻土DOC降解数据符合双指数衰变模型，DOC分别由降解速率不同的2个库组成：易分解部分（周转时间1-2天）和难分解部分（周转时间64-278天）。培养过程中，DOC溶液中结构较复杂的芳环物质比例前期呈上升趋势，后期趋于稳定略有下降，这与其中易降解组分的降解有关。

动态循环法测定可生物降解溶解性有机碳

试验以葡萄糖和邻苯二甲酸作为易生物降解和难生物降解的代表有机物，研究了一种动态循环测定ＢＤＯＣ的方法，将待测水样不断循环通过生物载体反应器，使其中可生物降解有机碳充分降解，测定ＤＯＣ的变化以确定ＢＤＯＣ值。结果表明：①以动态循环法测定水处理流程和管网中ＢＤＯＣ的变化显示，水源水预氯化后ＢＤＯＣ增加了３１．５８％，出厂水加氯同样使ＢＤＯＣ增加；②动态循环测定ＢＤＯＣ的方法有测定时间短，能评价不同水源水是否适合采用生物处理技术的优点。

溶解性黑碳促进水环境中四环素的光降解

具有固碳功能的生物炭材料在土壤修复和水体污染治理中的大规模施用导致了溶解性黑碳的(dissolved black carbon,DBC)的大量释放,其在污染物的环境地球化学过程发挥着重要作用.相比于天然溶解有机质,DBC稠环度高、芳香性强、分子量小,有更高的光电转化效率,更易产生活性中间体促进有机污染物的光降解.但不同热解温度(heating temperature,HTT)和生物质类型的DBC对水环境中抗生素(antibiotics,ATs)的光降解影响尚有待深入研究.本文选取不同HTT(300—600℃)的芦苇和芦竹生物炭制备DBC,表征其基本理化性质及结构特征,研究其对水环境中典型ATs四环素(tetracycline,TC)光降解过程的影响,探究关键水环境条件的影响.结果表明,随着HTT升高,两类DBC的有机碳含量呈先升高后降低趋势,平均分子量呈先降低后增加趋势;芳香性官能团含量增加,芳香性增强,腐殖酸和富里酸类物质含量升高.所有DBC均促进了TC的光降解(16.3%—97.0%),促进效果随HTT的升高而呈上升趋势.HTT相同时,芦竹DBC对TC光降解的促进效果高于芦苇DBC.水环境中常见阴离子(NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-))及阳离子(Fe^(3+)、Ca^(2+))均在不同程度上抑制了TC的光降解;碱性(pH 7—11)环境中DBC对TC光降解的促进作用强于酸性(pH 3—5)环境.活性中间体猝灭实验表明DBC对TC光降解的促进作用主要由三重激发态DBC(3DBC*)主导.本研究拓展了人们对水环境中DBC环境行为及其对共存ATs归趋的理解,为水环境中ATs环境过程和生态风险的预测提供了理论依据.

富营养化湖泊溶解性有机碳生物可利用性研究进展

富营养化湖泊溶解性有机碳(DOC)包括内源和外源性碳源,不同来源碳源在物质化学结构组成和分子量级等方面具有显著差异,进而影响到对细菌的生物可利用性和碳素在食物网中的传递效率。根据国内外文献,综述了内外源DOC在碳稳定同位素值域上的显著差异,建议通过对DOC碳稳定同位素的分析来识别富营养化湖泊中DOC的主要来源;通过对比内外源DOC在碳水化合物、结合态中性糖和腐殖质含量上的差异,并结合细菌生长参数如细菌二级生产力、细菌呼吸作用及细菌生长效率来分析内外源DOC对细菌的生物可利用性。从富营养化湖泊DOC来源的角度探讨其生物可利用性和碳素传递效率,有助于了解富营养化湖泊食物网中碳素循环特征,加强对湖泊生态学的认识,为湖泊环境治理与保护提供科学依据。

土壤溶解性有机质生物降解研究进展

溶解性有机质(DOM)是土壤有机质中最容易被微生物利用的一部分,是土壤微生物代谢重要的物质和能量来源。DOM的生物降解反映了其稳定性及在物质、能量代谢中的作用,对土壤的碳循环和大气的温室效应有重要影响。目前,有关DOM生物降解的研究主要集中在降解过程的表征及其影响因素两大方面,该文对相关问题进行了综述。表征指标可以归纳为降解率、降解速率、半衰期等矿化动力学指标和光谱指标两大类;降解过程直接取决于DOM分子大小、结构和微生物群落、数量和活性等直接影响因素,而土层深度、土壤湿度、温度、土地利用和管理方式、p H等间接因素通过影响DOM的组成结构及微生物的性质进而影响DOM的降解过程。在此基础上,论文指出了目前国内研究中存在的问题,并提出了进一步研究的方向。

膜下滴灌黑钙土微生物生物量碳及溶解性有机碳特性研究

以吉林典型黑钙土为对象，研究玉米地膜覆盖滴灌技术下，不同肥力土壤微生物生物量碳（MBC）、溶解性有机碳（DOC）垂直分布的差异及特性。设置4个处理：I．覆膜高产，Ⅱ．覆膜对照，Ⅲ．裸地（常规耕作）高产，Ⅳ．裸地对照。研究结果表明：耕层（0=20cm）土壤的MBC含量、DOC含量、SMBC／SOC值的平均值均大于剖面（O60cm）土壤。覆膜高产土壤MBC含量、DOC含量均大于覆膜对照土壤，裸地土壤除DOC含量在20cm土层外，也呈现与覆膜土壤相似趋势；裸地高产土壤SMBC／S0c值明显大于裸地对照土壤，覆膜土壤除在60cm外，SMBC／SOC值也呈现与裸地土壤相似趋势。从MBC含量、D0c含量、SMBC／SOC值的变化范围来看，覆膜土壤（I和Ⅱ）分别为88．41～488．25mg／kg，65．23～392．23mg／kg，0．73～2．27％，裸地土壤（Ⅲ和IV）分别为96．21～512．14mg／kg，84．12～447．36mg／kg，0．59～2．20％；表现为覆膜MBC含量、DOC含量、SMBC／SOC值的变化幅度均小于裸地土壤。土壤有机质（SOC）与MBC、DOC含量的相关性分析表明，SOC与MBC、DOC均成极显著的正相关（P〈0．01），相关系数分别为0．7476和0．7394。

溶解性有机碳组成对生物配体模型预测Cu毒性的影响

为揭示溶解性有机碳(DOC)的组成对生物配体模型(BLM)预测铜的生物毒性准确性的影响,研究了不同浓度黄腐酸(FA)、腐殖酸(HA)和两者不同浓度比例混合物影响铜对青鳉急性毒性。结果表明:在相同水质条件下,黄腐酸或腐殖酸浓度增加时,铜对青鳉的LC50均增加;两者共存时,当腐殖酸质量百分比从10%增至90%时,铜对青鳉的LC50也增加。当天然水中DOC的组成不确定时,可假设HA和FA的组成比例为1∶1,此时BLM预测铜对青鳉的LC50的偏差最小。

生物活性炭滤池去除水中溶解性有机碳的研究

按水中溶解性有机碳（DOC）的可生物降解性及其在活性炭上的可吸附性将其分为四类，考察了经生物活性炭滤池处理后水中四类有机碳的变化规律，并结合对有机碳分子质量的测定考察了生物活性炭滤池对不同分子质量区间有机碳的去除效果。结果表明。滤池在运行初期去除的DOC主要为可吸附性DOC；在其连续运行6个月后，能够有效去除的DOC则为可生物降解且可吸附性DOC；可被滤池去除的DOC主要分布在分子质量为（3～10）、（1～3）及〈0．5ku的范围内。生物活性炭的生物再生过程只能保证滤池对可生物降解且可吸附性DOC的持续去除能力。

城市源生物炭对城市土壤溶解性有机质及重金属有效态的影响

为解决城市废弃物日益增多和城市土壤重金属含量普遍偏高的问题,将3种城市源废弃物(园林修剪的树枝、生活垃圾和稻壳)制备成生物炭,探讨不同城市源生物炭施用对2种城市土壤(滨河土壤和工业土壤)重金属有效态和土壤溶解性有机质的影响。结果表明,工业土壤的有机质含量显著高于滨河土壤,但溶解性有机质的含量、芳香性/疏水性及分子量却显著低于滨河土壤。稻壳生物炭处理,显著降低了滨河土壤类蛋白质物质C2和类腐殖质物质C3的含量。3种生物炭的处理,增加了类腐殖质物质C1的百分比,而降低了C2的百分比,以稻壳生物炭处理效果最明显。工业土壤的Cu和Pb的总量和有效态含量均显著高于滨河土壤;工业土壤的Zn总量显著高于滨河土壤,但有效态含量无差异。生活垃圾生物炭降低了滨河土壤的Zn有效态含量,有望用来降低城市土壤Zn的环境风险。

不同培肥处理对土壤溶解性有机碳含量及特性的影响

以黄土高原南部地区的长期肥料定位试验为研究对象,通过室内测定及培养试验研究了不施肥(CK)、撂荒(FA)、施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾配施有机肥(MNPK)和氮磷钾配施秸秆(SNPK)培肥处理土壤中溶解性有机碳(DOC)的含量、结构特性及其降解特性。结果表明,在0～20 cm耕层土壤中,不同培肥处理土壤中DOC的含量变化范围在4.65～8.94 mg kg-1之间,平均为6.42 mg kg-1,各培肥处理间差异明显,其大小顺序为MNPK>SNPK>NPK>FA>CK。由DOC溶液的UV280吸收值和腐殖化指数(HIXem)可以得出,不同培肥处理土壤中溶解性有机物中结构相对复杂的芳香化合物所占的比例明显不同,其大小顺序为SNPK>MNPK>FA>NPK>CK。经过7d的生物降解培养,不同培肥处理土壤DOC溶液的降解率变化范围在19.3%～48.5%之间,平均为28.6%,其大小顺序为CK>FA>NPK>SNPK>MNPK。随着培养的进行,DOC溶液中结构较为复杂的溶解性有机物的比例上升。

土壤溶解性有机碳测定方法与应用

溶解性有机碳是土壤圈中一种非常活跃的化学物质,它对土壤中化学物质的溶解、吸附、解吸、迁移和毒性等行为均有显著的影响。在现代土壤研究中,出现了与溶解性有机碳相关的众多术语,分析方法也各有不同。从溶解性有机碳、水溶性有机碳、活性有机碳、易氧化碳、微生物量碳、可矿化碳不同术语的角度,概述了这类碳分析意义和测定方法,以期对土壤有机质应用研究起到积极作用。

石家庄地区地下水中溶解性有机碳同位素特征及其环境指示意义

溶解性有机碳(DOC)是地下水中微生物代谢活动的主要能量来源,δ13CDOC值是指示DOC来源及生物代谢活动的重要参数。通过对石家庄地区浅层地下水中DOC浓度及δ13CDOC特征进行分析,结合相应的水化学检测,探讨了δ13CDOC值对地下水环境演化的指示作用。结果表明:DOC浓度及其同位素特征均受到天然及人为两方面影响,表现出一定的空间特征。在垂向上,除石家庄西北部地区以外,研究区地下水中DOC浓度随地下水埋深的增大有降低趋势,δ13CDOC随地下水埋深的增大而增大;石家庄西北部地区具有一定特殊性,地下水埋深较浅,交替强烈,TOC含量较高,而DOC浓度较低,δ13CDOC值偏负。在水平方向上,滹沱河沿岸地区,沿地下水流向,DOC浓度逐渐降低,δ13CDOC值逐渐偏正。石家庄南部地区受污灌影响,DOC浓度较高,δ13CDOC值偏负。研究区地下水埋藏深度、补给条件、径流特征以及人为作用均对地下水中DOC浓度及其同位素特征产生显著影响。δ13CDOC值与SO24-、NO3-浓度的相关关系指示出研究区地下水中反硝化作用和硫酸盐还原作用的发生,从吴家营、宋营一带开始逐渐由硝酸盐还原环境向硫酸盐还原环境过渡;沿地下水流向,地下水环境还原程度增强。

红壤稻田土壤溶解有机碳含量动态及其生物降解特征

本文通过田间采样分析和室内培育试验,研究了不同利用年限的3种红壤水田土壤中溶解有机C(DOC)的含量动态和生物降解特征.结果表明:土壤DOC的含量随土壤深度而降低,二者具有显著负相关性.0～30cm土壤DOC的含量及其占总C比例随土壤有机C含量的升高而增大.DOC的季节变化明显,主要与气候因素有关;降雨和灌水可显著提高DOC的含量,是落干时含量的1.44～2.50倍.淋溶试验结果表明,从试验开始,淋滤液中DOC的浓度呈增加趋势,至21天时达到最大,其后又趋下降.在49天的培养期内,DOC的分解速率为31%～58%,其中低分子量组分能在数天内降解掉.不同土壤间DOC的分解速率有明显差异.