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不同利用方式下土壤有机碳转化及微生物群落功能多样性变化 被引量:124
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作者 李忠佩 吴晓晨 陈碧云 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1712-1721,共10页
【目的】研究亚热带地区不同土地利用方式下土壤生物和生物化学性状的变化特点,为制订合理的耕作施肥管理措施提供科学参考。【方法】选择亚热带地区的一个小流域,通过田间采样分析,比较了不同土地利用方式下土壤有机碳和养分含量、土... 【目的】研究亚热带地区不同土地利用方式下土壤生物和生物化学性状的变化特点,为制订合理的耕作施肥管理措施提供科学参考。【方法】选择亚热带地区的一个小流域,通过田间采样分析,比较了不同土地利用方式下土壤有机碳和养分含量、土壤有机碳矿化以及土壤微生物生物量和微生物群落功能多样性变化。【结果】土壤有机碳、全N含量、土壤微生物生物量碳氮以及土壤的呼吸强度变化均表现为稻田(菜地)>竹林>园(旱)地,0~15cm、15~30cm稻田(菜地)土壤有机碳和全N含量平均比园(旱)地土壤高76.4%、59.8%和80.8%、67.3%,0~15cm稻田土壤的微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度分别是园(旱)地土壤的6.36倍、3.63倍、3.20倍。土壤微生物代谢熵园(旱)地>林地>稻田,稻田土壤的代谢熵仅为园(旱)地土壤的47.7%。培养期间土壤有机碳矿化量和矿化率稻田>竹林>园(旱)地。土壤细菌数量稻田≥园(旱)地>林地,但真菌和放线菌数量在不同利用方式之间并没有显著差异。土壤微生物的平均吸光值和群落功能多样性指数稻田>园(旱)地>林地。研究还揭示,稻田改种蔬菜5a后,由于大量施用磷肥,土壤速效磷含量显著升高,但土壤有机碳和全氮含量没有明显差异;土壤微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度显著下降了53%、41.5%和41.3%,代谢熵升高了23.6%,土壤有机碳的矿化速率也有下降的趋势;土壤细菌和放线菌数量略有升高但差异不显著,真菌数量显著增加,而土壤微生物群落功能多样性指数却显著下降了。【结论】不同土地利用方式下土壤的生物和生物化学性状有显著不同。稻田利用方式下土壤的有机碳和养分含量、以及土壤有机碳转化过程指标和微生物群落功能多样性等均较该区的旱地和林地土壤高。但若在高肥力稻田上继续过量施用化肥,将有可能造成土壤生物性状和生化功能衰减,导致土壤生物质量退化。 展开更多
关键词 利用方式 土壤有机碳转化 微生物群落功能多样性
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耕作方式对稻田土壤有机碳转化的影响 被引量:9
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作者 区惠平 何明菊 +4 位作者 朱桂玉 黄景 顾明华 黎晓峰 沈方科 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-6,共6页
为阐明免耕土壤碳转化过程对土壤固碳的影响,设计了4种耕作方式,包括稻草还田免耕(NTS)、稻草还田常耕(CTS)、无稻草还田免耕(NT)和无稻草还田常耕(CT),在水稻生育期分层(0~5、5~12和12~20 cm)采集稻田耕层土壤样品进行测定.... 为阐明免耕土壤碳转化过程对土壤固碳的影响,设计了4种耕作方式,包括稻草还田免耕(NTS)、稻草还田常耕(CTS)、无稻草还田免耕(NT)和无稻草还田常耕(CT),在水稻生育期分层(0~5、5~12和12~20 cm)采集稻田耕层土壤样品进行测定.结果表明,在0~5 cm土层,土壤有机碳、活性碳、热水提取碳水化合物、全酚和腐殖酸含量免耕处理(NTS、NT)均表现为随水稻栽培时间的延长而逐渐增加,且显著高于常耕处理(CTS、CT),稻草还田下土壤碳含量增加更加显著.5~12和12~20 cm土层土壤各形态碳含量在水稻整个生育期免耕处理虽然低于常耕处理,但差异不显著.0~20 cm土层不同形态碳含量免耕处理高于或相当于常耕处理;不同碳形态含量间呈极显著正相关关系,这些结果说明免耕和稻草还田有利于促进土壤0~5 cm土层土壤有机碳的转化和腐殖化,尤其腐殖化过程的促进有助于增加土壤稳定碳库,这对土壤肥力的提高和控制土壤温室气体排放、减缓温室效应具有重要的意义. 展开更多
关键词 耕作 稻田 有机碳转化
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紫云英翻压还田对水稻土有机碳转化的影响机制研究进展 被引量:1
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作者 王利民 王飞 +2 位作者 邢世和 黄毅斌 林国泰 《福建农业科技》 2019年第8期66-70,共5页
长期过量施用化肥,导致稻田土壤生产力下降,中低产田比重加大,已严重威胁粮食安全。近年来,水稻化肥绿色替代技术对农田土壤营养物质转化的影响已成为研究热点。然而,目前系统研究化肥减施处理下紫云英绿肥持续回田后稻田土壤有机碳转... 长期过量施用化肥,导致稻田土壤生产力下降,中低产田比重加大,已严重威胁粮食安全。近年来,水稻化肥绿色替代技术对农田土壤营养物质转化的影响已成为研究热点。然而,目前系统研究化肥减施处理下紫云英绿肥持续回田后稻田土壤有机碳转化的影响因子及机制还很缺乏。因此,综述了化肥减施处理下紫云英持续回田后土壤有机碳转化过程,并阐析了紫云英持续回田后土壤物理、化学和生物学性质对有机碳转化的影响及其机理,特别是阐述了与碳固定功能相关的微生物种类在有机碳转化过程中发挥的作用,为将来有效调控水稻土有机碳转化提供新的途径,实现土壤增碳和水稻增产。 展开更多
关键词 绿肥作物 有机碳转化 土壤理化性质 土壤微生物特性
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海洋沉积物微生物介导有机碳转化研究进展 被引量:1
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作者 梁乐文 侯佳林 +2 位作者 隋维康 李思翰 王风平 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1771-1786,共16页
海洋沉积物是地球上最大的有机碳库,其中生存的微生物总量大、分布范围广、类群多样、代谢方式复杂,并共同构成海洋沉积物微生物组。海洋沉积物微生物组介导的有机碳降解与矿化过程不但能为沉积物中的生命活动提供物质和能量,也能参与... 海洋沉积物是地球上最大的有机碳库,其中生存的微生物总量大、分布范围广、类群多样、代谢方式复杂,并共同构成海洋沉积物微生物组。海洋沉积物微生物组介导的有机碳降解与矿化过程不但能为沉积物中的生命活动提供物质和能量,也能参与调控碳循环过程,并在长时间尺度上对地球气候系统产生重大影响。沉积物中的有机碳在复杂多样的微生物代谢活动下被逐步降解,其最终的矿化过程与不同的电子受体消耗相偶合,并形成对应的地球化学分区。研究海洋沉积物微生物及其介导的有机碳转化过程对我们深入认识沉积物中的元素循环过程,并进一步评估其对整个地球系统的影响具有重要科学意义。本文对海洋沉积物微生物组的体量、包含的微生物多样性、代谢活性以及在不同地球化学分区中主要的微生物类群和代谢机制进行综述,最后基于研究现状展望了海洋沉积物微生物组的未来研究方向。 展开更多
关键词 海洋沉积物 微生物组 有机碳转化 生物地球化学循环
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不同种类草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响
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作者 左忠会 刘宪斌 +3 位作者 刘守美 李艳香 马思媛 和银建 《安徽农学通报》 2024年第7期71-81,共11页
人工草坪具有防止水土流失、美化环境、配置景观、提供户外休闲活动场所和改善区域生态环境等多种功能。为探究不同种类草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响,本研究以常见的狗牙根等6种草坪草为试验材料,设置保持自然状态和人工去杂2... 人工草坪具有防止水土流失、美化环境、配置景观、提供户外休闲活动场所和改善区域生态环境等多种功能。为探究不同种类草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响,本研究以常见的狗牙根等6种草坪草为试验材料,设置保持自然状态和人工去杂2个试验处理,连续管理养护5年后采集0~10 cm表层土,测定其土壤全碳和全氮含量、土壤微生物碳和氮含量、土壤活性有机碳含量及其转化率6组数据。结果表明,保持自然状态试验处理中野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪中上述6组数据均达到最大值,均值分别为50.00 g/kg、7.00 g/kg、1.90 g/kg、0.40 g/kg、5.70 g/kg和0.65/cycle;狗牙根草坪上述6组数据均最小。说明野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响较大,匍匐翦股颖和高羊茅次之,狗牙根最小。同一种试验材料,保持自然状态试验处理的上述6组数据均明显高于人工去杂试验处理的。野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪对上述6组数据的影响大部分达到了统计学上的显著水平。因此,草坪建设者和管理者应根据不同种类草坪草的植物学特性,结合当地气候因子和土壤条件、草坪使用目的来选择合适的草坪草,以保证草坪质量和提高草坪使用效率的同时,促进其地下土壤生态系统的健康发展。 展开更多
关键词 草坪草 土壤全含量 土壤全氮含量 土壤微生物含量 土壤微生物氮含量 土壤活性有机含量 土壤活性有机碳转化
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土壤有机碳作用及转化机制研究进展 被引量:105
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作者 张维理 KOLBE H 张认连 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期317-331,共15页
对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中... 对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20-30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示:土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。 展开更多
关键词 土壤有机 营养性有机 土壤肥力 土壤有机碳转化机制 轮作
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不同渗滤液循环方式对填埋层甲烷产生的影响 被引量:32
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作者 张晓星 何品晶 +1 位作者 邵立明 李国建 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期304-308,共5页
通过填埋模拟柱 ,实验室研究了以我国大城市生活垃圾组成为依据的新鲜垃圾填埋层在不同渗滤液循环方式条件下甲烷产生的规律 .渗滤液循环方式包括 :原液循环、好氧预处理 (SBR)后循环、与陈垃圾出水混合后循环 .结果表明 :新鲜垃圾填埋... 通过填埋模拟柱 ,实验室研究了以我国大城市生活垃圾组成为依据的新鲜垃圾填埋层在不同渗滤液循环方式条件下甲烷产生的规律 .渗滤液循环方式包括 :原液循环、好氧预处理 (SBR)后循环、与陈垃圾出水混合后循环 .结果表明 :新鲜垃圾填埋层初期渗滤液COD、VFA浓度高 ,原液循环导致有机酸的积累 ,抑制了甲烷化进程 ;初期渗滤液经预处理控制一定COD、VFA浓度后循环 ,能够显著地缩短产甲烷滞后时间、加速甲烷化进程 ;当填埋层进入稳定的甲烷化阶段后 ,渗滤液循环才能有效地降解渗滤液中的有机污染 ,近 10 0 %地转化为填埋气体. 展开更多
关键词 渗滤液 循环方式 填埋层 甲烷 滞后时间 脂肪酸 有机气相转化 预处理 COD 降解
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Transformation of Carbon and Nitrogen by Earthworms in the Decomposition Processes of Broad-leaved Litters 被引量:14
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作者 DONG Weihua YIN Xiuqin 《Chinese Geographical Science》 SCIE CSCD 2007年第2期166-172,共7页
Earthworms are the important constituents in the decayed food web and the main ecological conditioners in the process of decomposition and nutrient mineralization. The transformation of organic carbon (C) and total ni... Earthworms are the important constituents in the decayed food web and the main ecological conditioners in the process of decomposition and nutrient mineralization. The transformation of organic carbon (C) and total nitrogen (N) in the broad-leaved litters ingested by earthworms was researched by means of a laboratory experiment. Experimental samples were collected from broad-leaved Korea Pine mixed forest in Liangshui National Natural Reserve (47°10′50″N, 128°53′20″E) in the northeastern Xiao Hinggan Mountains of Northeast China. The contents of organic C and total N in earthworms, leaf litters and earthworm faeces were analyzed. Results show that the organic C content was in the fol- lowing order: leaf litters>faeces>earthworms, while total N content was contrary to that of the organic C. The organic C contents in the different leaf litters were in the following order: Tilia amurensis>Betula costata>Acer mono, whereas the total N contents in the different leaf litters were: Betula costata>Tilia amurensis>Acer mono. The contents of organic C and total N in the faeces from the different leaf litters were almost consistent with the contents of the leaf litters. After the leaf litters were ingested by earthworms, the organic C, which was transformed to increase earthworms' weights, ac- counted for 3.90%-13.31% of the total ingestion by earthworms, while that in the earthworm faeces accounted for 6.14%-13.70%. The transformed organic C through the other metabolism (e.g., respiration) of earthworms accounted for 75.04%-89.92%. The ingested organic C by earthworms was mostly used for metabolic activities. The N ingested by earthworms was less than organic C. It is estimated that 37.08% of total N was transformed to increase the earthworm's weight, 19.97% into earthworm faeces and 47.86% for the consumption of the earthworm's activities. The earthworms not only increased the content of organic C and total N in the soil, but also decreased the values of C/N in the soil and leaf litters. Earthworms play a major role in the leaf litters' decomposition and transformation. 展开更多
关键词 broad-leaved litters organic carbon total nitrogen EARTHWORM C transformation N transformation
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Improving the performance of metal-organic frameworks for thermo-catalytic CO_(2)conversion:Strategies and perspectives 被引量:4
9
作者 Leiduan Hao Qineng Xia +2 位作者 Qiang Zhang Justus Masa Zhenyu Sun 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期1903-1920,共18页
Climate change caused by the increasing emission of CO_(2)to the atmosphere has become a global concern.To ameliorate this issue,converting CO_(2)into valuable chemicals is highly desirable,enabling a sustainable low-... Climate change caused by the increasing emission of CO_(2)to the atmosphere has become a global concern.To ameliorate this issue,converting CO_(2)into valuable chemicals is highly desirable,enabling a sustainable low-carbon future.To this end,developing efficient catalytic systems for CO_(2)conversion has sparked intense interests from both academia and industry.Taking advantage of their highly porous structures and unique properties,metal−organic frameworks(MOFs)have shown great potential as heterogeneous catalysts for CO_(2)conversion.Various transformations involving CO_(2)have been accomplished over MOFs-based materials.Here we provide a comprehensive and up-to-date review on recent advances of heterogeneous CO_(2)thermocatalysis using MOFs,highlighting relationships between structures and properties.Special attention is given to the design strategies for improving the catalytic performance of MOFs.Avenues available to enrich the catalytic active sites in MOF structures are stressed and their respective impacts on CO_(2)conversion efficiency are presented.The synergistic effects between each active site within the structure of MOFs and derivatives are discussed.In the end,future perspectives and challenges in CO_(2)conversion by heterogeneous catalysis with MOFs are described. 展开更多
关键词 CO_(2) conversion Metal-organic frameworks Catalytic active sites SYNERGY Catalytic performance
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SPATIAL AND TEMPORAL DYNAMICS OF SOIL ORGANIC CARBON IN RESERVED DESERTIFICATION AREA——A Case Study in Yulin City, Shaanxi Province, China 被引量:7
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作者 CHENGShu-lan NIUHai-shan +3 位作者 WANGLin ZHANGFeng GAOJun-qin TIANYu-qiang 《Chinese Geographical Science》 SCIE CSCD 2004年第3期245-250,共6页
Soil organic carbon (SOC) was considered to be a key index in evaluation of soil degradation and soil C sequestration. To discuss the spatial-temporal dynamics of SOC in arable layer in reversed desertification area, ... Soil organic carbon (SOC) was considered to be a key index in evaluation of soil degradation and soil C sequestration. To discuss the spatial-temporal dynamics of SOC in arable layer in reversed desertification area, a case study was conducted in Yulin City, Shaanxi Province, China. Data of SOC were based on general soil survey in 1982 and repeated soil sampling in 2003. Soil organic carbon content (SOCC) was determined by K2Cr3O7-FeSO4 titration method, and soil organic carbon density (SOCD) was calculated by arithmetic average and area weighted average method, respectively. On average, SOCC and SOCD of the arable layer in the study area from 1982 to 2003 had increased 0.51g/kg and 0.16kg/m2, respectively. Considering main soil types, the widest distributed Arid-Sandic Entisols had lowest values and increments of SOCC and SOCD during the study period; while the second widest Los-Orthic Entisols had higher values and increments of SOCC and SOCD, compared to the mean values of the whole region. The results indicated that reversed desertification process was due to the modification of land use and management practices, such as natural vegetation recovery, planting grass, turning arable land to grassland, and soil and water conservation etc., which can improve SOCC and SOCD and thus enhance soil C sequestration. 展开更多
关键词 soil organic carbon reversed desertification area land use/cover land management Yulin City
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Carbon and Nitrogen Transformations in Surface Soils Under Ermans Birch and Dark Coniferous Forests 被引量:5
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作者 DENG Xiao-Wen HAN Shi-Jie +1 位作者 HU Yan-Ling ZHOU Yu-Mei 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2009年第2期230-237,共8页
Soil samples were taken from an Ermans birch (Betula ermanii)-dark coniferous forest (Picea jezoensis and Abies nephrolepis) ecotone growing on volcanic ejecta in the northern slope of Changbai Mountains of Northe... Soil samples were taken from an Ermans birch (Betula ermanii)-dark coniferous forest (Picea jezoensis and Abies nephrolepis) ecotone growing on volcanic ejecta in the northern slope of Changbai Mountains of Northeast China, to compare soil carbon (C) and nitrogen (N) transformations in the two forests. The soil type is Umbri-Gelic Cambosols in Chinese Soil Taxonomy. Soil samples were incubated aerobically at 20℃ and field capacity of 700 g kg^-1 over a period of 27 weeks. The amount of soil microbial biomass and net N mineralization were higher in the Ermans birch than the dark coniferous forest (P 〈 0.05), whereas the cumulative C mineralization (as CO2 emission) in the dark coniferous forest exceeded that in the Ermans birch (P 〈 0.05). Release of the cumulative dissolved organic C and dissolved organic N were greater in the Ermans birch than the dark coniferous forest (P 〈 0.05). The results suggested that differences of forest types could result in considerable change in soil C and N transformations. 展开更多
关键词 dissolved organic C dissolved organic N Ermans birch-dark coniferous forest soil C transformation soil N transformation
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Characterization of Humic System in Fertilizer Raw Materials
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作者 Ekaterina Filcheva Rossitza Ilieva +3 位作者 Kosnstantin Chakalov Todorka Popova Valentin Savov Mariana Hristova 《Journal of Agricultural Science and Technology(A)》 2017年第1期11-17,共7页
The aim of the study was to characterize humus system of natural and artificial products. Humus systems from leonardite, lignite biotransformed with Trichoderma sp. (Plantagra), plant materials after pyrolisis (cha... The aim of the study was to characterize humus system of natural and artificial products. Humus systems from leonardite, lignite biotransformed with Trichoderma sp. (Plantagra), plant materials after pyrolisis (charcoal) and composts are compared. Humus systems are characterized by Kononova-Belchikova's method, and heavy metals content was measured by atomic absorption spectroscopy (AAS). Humic acids from the International Humic Substances Society (IHSS) collection are the standards for humus substances quality of compared products. Data obtained for leonardite indicate that the studied substances from factory, Izmir, Turkey contain humic acids over 94%. Compared to the standard, heavy metals content in these materials demonstrate high amounts. Organic carbon content in the composts is very low compared to the leonardite materials and IHSS collection, where the heavy metals content is lower. Biotransformed lignite is characterized with lower content of organic carbon, but humic acids are with high degree of humification. Results obtained show that the fourth studied humus systems may be used in agriculture on base of the high humic acids content. It is recommended to measure heavy metals content before applying the materials in agriculture. 展开更多
关键词 COMPOST humic acid leonardite LIGNITE sewage sludge Trichoderma harzianum Trichoderma viride.
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Effect on greenhouse gas balance of converting rice paddies to vegetable production
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作者 Lei Wu Xian Wu Ronggui Hu 《Acta Geochimica》 EI CAS CSCD 2017年第3期353-354,共2页
Rice paddies are increasingly being converted to vegetable production due to economic benefits related,in part,to changes in demand during recent decades.Here,we implemented a parallel field experiment to simultaneous... Rice paddies are increasingly being converted to vegetable production due to economic benefits related,in part,to changes in demand during recent decades.Here,we implemented a parallel field experiment to simultaneously measure annual emissions of CH_4and N_2O,and soil organic carbon(SOC)stock changes,in rice paddies(RP),rice paddy–converted conventional vegetable fields(CV),and rice paddy–converted greenhouse vegetable fields(GV).Changing from rice to vegetable production reduced CH_4emissions by nearly 100%,and also triggered substantial N_2O emissions.Furthermore,annual N_2O emissions from GV significantly exceeded those from CV due to lower soil p H and higher soil temperature.Marginal SOC losses occurred after one year of cultivation of RP,CV,and GV,contributing an important share(3.4%,32.2%,and 10.3%,respectively)of the overall global warming potential(GWP)balance.The decline in CH_4emissions outweighed the increased N_2O emissions and SOC losses in CV and GV,leading to a 13%–30%reduction in annual GWP as compared to RP.These results suggest that large-scale expansion of vegetable production at the expense of rice paddies is beneficial for mitigating climate change in terms of the overall GWP. 展开更多
关键词 Greenhouse gas balance Land management change CH4 N2O Soil organic carbon
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亚热带水稻土碳循环的生物地球化学特点与长期固碳效应 被引量:16
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作者 吴金水 李勇 +7 位作者 童成立 肖和艾 刘守龙 葛体达 周萍 沈健林 祝贞科 黄习知 《农业现代化研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期895-906,共12页
稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水... 稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水稻土固碳(肥力提升)与减排科学原理为目标,瞄准土壤有机碳矿化的"控制阀"假说与"激发效应"、水稻土固碳与温室气体排放的生物地球化学过程机理等前沿性的重要基础科学问题,遵照以典型案例(典型景观单元和长期定位试验监测)揭示区域水稻土有机碳演变基本规律与固碳潜力,借助模拟试验阐明水稻土长期固碳的生物地球化学机理的整体研究思路,运用同位素示踪和生物分子技术,系统研究了亚热带水稻土碳的生物地球化学循环特点与长期固碳效应。研究表明,过去30年间,水稻土有机碳处于持续增加状态,增幅达60%,年平均固碳速率为0.28 t/hm^2,具有明显固碳效应;且水稻同化"新碳"的输入抑制了水稻土原有有机碳的矿化,表现出明显的负激发效应,证实了亚热带水稻土的"阻滞效应"。量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳各组分的贡献及其对氮素的响应特征;发现水稻光合碳向土壤微生物快速转移,同化根际碳的微生物主要为真菌和革兰氏阴性菌。发现稻田土壤具有微生物光合同化大气CO_2并将其转化为土壤有机碳的能力;农田土壤固碳功能种群主要包括固碳细菌和藻类。阐明了稻田土壤有机质周转过程的生态化学计量学特征,揭示了"水稻—微生物—土壤"相互作用的养分调控机理,以及土壤C、N、P等元素耦合的微生物计量学调控机制。基于微流控芯片技术,构建土壤芯片并实现了土壤微界面生物地球化学过程的动态模拟和监测。提出基于丘陵区稻草"易地还土"和稻田施用生物质炭的固碳减排新措施。研究成果为亚热带水稻土有机碳积累、生产力提升和农田可持续发展提供了重要科技支撑。 展开更多
关键词 水稻土 循环 激发效应 有机碳转化 功能 微流控芯片技术 分子生物学技术 同位素示 踪技术 温室气体减排 生态化学计量学
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显生宙海相碳酸盐高δ^13C时期的古海洋学 被引量:2
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作者 黄思静 李小宁 +5 位作者 武文慧 张萌 胡作维 刘四兵 黄可可 钟怡江 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1185-1197,共13页
海相碳酸盐的碳同位素组成记录了地球发展与演化过程中的若干重大事件,作为古生代—中新生代转折时期的石炭纪—三叠纪初具有非常高的δ^(13)C值,以此作为主线,综合研究了相应时间段的氧、锶同位素组成与变化、碳酸盐沉积盆地面积与变化... 海相碳酸盐的碳同位素组成记录了地球发展与演化过程中的若干重大事件,作为古生代—中新生代转折时期的石炭纪—三叠纪初具有非常高的δ^(13)C值,以此作为主线,综合研究了相应时间段的氧、锶同位素组成与变化、碳酸盐沉积盆地面积与变化,以此探讨海相碳酸盐碳同位素组成与海平面变化、有机碳库和碳酸盐碳库碳存量的变化、大气和海洋系统中CO_2含量的变化,以及地球生态系统的长周期变化之间的联系。研究表明:1显生宙的碳同位素演化趋势中,δ^(13)C值大于3‰的时间基本上都集中在石炭纪—三叠纪初,但三叠纪初表现为δ^(13)C值的高频率大幅度波动,石炭纪—二叠纪则表现为长时间持续稳定的高δ^(13)C值,显示该时间段有机碳库存量的大幅度增加,相应时间段较高的δ18O值显示有机碳高速埋藏时间间隔中地球系统经历了长时间的变冷和冰室气候条件,说明有机碳高速埋藏、气候变冷、大气p CO_2的降低和p O2升高之间存在有机的联系;2δ^(13)C高值时间间隔中大气CO_2被绿色植物过度消耗,海水被迫不断向大气输送CO_2以达到平衡,但全球气候变冷导致海水数量减少和水柱压力降低又使得海水对CO_2的溶解能力降低以及海相碳酸盐碳库碳存量的减少,从泥盆纪、石炭纪到二叠纪,碳酸盐沉积速度显著降低,全球碳酸盐沉积盆地面积显著减小,到中、晚二叠世,一些碳酸盐沉积被硅质沉积取代,甚至包括一些浅水台地,这可能会导致一些钙质无脊椎动物数量的减少,这也说明二叠纪广泛的硅质沉积是一种全球事件;3显生宙碳酸盐锶同位素演化趋势表明,晚二叠世海水87Sr/86Sr急剧降低,并在二叠纪—三叠纪界线附近达到极小值,显示晚古生代结束时幔源锶的迅速加入,并伴随深部CO_2对大气和海洋系统的补充,但与该过程有关的广泛的火山活动和地球表面温度的升高进一步加速了二叠纪末的生物群体绝灭;4全球气候变冷及相应的大陆冰盖体积的增加,北非与劳伦大陆的拼合是石炭纪—二叠纪全球海平面降低的主要原因,但该时间间隔有机碳库存量大幅度增加所消耗的水可能也是海平面降低的重要原因之一,降低幅度可能达到数十米的范围;5二叠纪末全球生物群体绝灭是地球系统调整的一种必然,晚古生代有机碳长时间高速埋藏,全球海水数量减少,海水对CO_2溶解量降低,钙质无脊椎动物难以生存,最终在古生代结束前通过广泛的岩浆事件从深部向海洋和大气中补充CO_2以调整地球系统碳库存量的不平衡,但短时间的热事件和地球表面温度的升高加剧了生物的群体绝灭与更替。 展开更多
关键词 显生宙 海水同位素组成 有机/无机转化 CO2 古海洋事件
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Role of Carbon Substrates Added in the Transformation of Surplus Nitrate to Organic Nitrogen in a Calcareous Soil 被引量:8
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作者 QIU Shao-Jun JU Xiao-Tang +6 位作者 J.INGWERSEN GUO Zi-De C.F.STANGE R.BISHARAT T.STRECK P.CHRISTIE ZHANG Fu-Suo 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2013年第2期205-212,共8页
Excessive amounts of nitrate have accumulated in many soils on the North China Plain due to the large amounts of chemical N fertilizers or manures used in combination with low carbon inputs. We investigated the potent... Excessive amounts of nitrate have accumulated in many soils on the North China Plain due to the large amounts of chemical N fertilizers or manures used in combination with low carbon inputs. We investigated the potential of different carbon substrates added to transform soil nitrate into soil organic N (SON). A 56-d laboratory incubation experiment using the 15N tracer (K15NO3) technique was carried out to elucidate the proportion of SON derived from accumulated soil nitrate following amendment with glucose or maize straw at controlled soil temperature and moisture. The dynamics and isotopic abundance of mineral N (NO3 and NH4+) and SON and greenhouse gas (N20 and CO2) emissions during the incubation were investigated. Although carbon amendments markedly stimulated transformation of nitrate to newly formed SON, this was only a substitution effect of the newly formed SON with native SON because SON at the end of the incubation period was not significantly different (P 〉 0.05) from that in control soil without added C. At the end of the incubation period, amendment with glucose, a readily available C source, increased nitrate immobilization by 2.65 times and total N20-N emission by 33.7 times, as compared with maize straw amendment. Moreover, the differences in SON and total N20-N emission between the treatments with glucose and maize straw were significant (P 〈 0.05). However, the total N20-N emission in the straw treatment was not significantly (P ~ 0.05) greater than that in the control. Straw amendment may be a potential option in agricultural practice for transformation of nitrate N to SON and minimization of N20 emitted as well as restriction of NO3-N leaching. 展开更多
关键词 available C source carbon amendments greenhouse gases N immobilization 15N tracer
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