基于响应面法游湖沉积物-水界面溶解性碳交换通量

湿地作为陆地生态系统最重要的碳汇,是减缓全球大气中二氧化碳含量上升和全球气候变暖的重要途径。目前研究多针对于自然湿地中储碳量和碳密度的研究,对于因煤炭开采形成的采煤塌陷湿地碳密度及其变化研究则相对较少。基于对采煤塌陷湿地水体和沉积物中碳含量和影响因子的调查,研究采煤沉陷湿地沉积物-水界面不同形态碳交换通量规律,评估沉积物对于上覆水中碳素的源/汇特征,探讨不同环境因子单一及交互作用下沉积物-水界面各形态碳的交换通量的变化规律。针对徐州九里湖采煤塌陷湿地沉积物和水体进行研究,分别于2020年12月、2021年4月和2021年8月采集沉积物和上覆水,分析沉积物和水体中碳素的赋存特征以及影响碳素含量的关键因子。通过室内模拟试验,进行沉积物-水界面溶解性碳交换通量研究,并探讨主要环境因子对溶解性碳交换通量的影响。最后基于响应面法构建沉积物-水界面溶解性碳交换通量回归模型,预测采煤沉陷湿地溶解性碳最小释放条件,估算采煤塌陷湿地溶解性碳释放总量。结果如下:温度升高会导致溶解性碳交换通量增大,而pH对其影响较小;在高氧(9.0 mg/L)和低氧(3.0 mg/L)条件下,溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)交换通量相对较高,在中氧(6.0 mg/L)条件下,相对较小。得出在环境因子交互作用下的最优化条件,当温度为5.69℃、pH为7.18、溶解氧DO为6.38 mg/L时,DOC和DIC交换通量区的最小值分别为2.32、3.54 mg/(m^(2)·h)。估算出湿地8月沉积物DOC和DIC释放总量最高,分别为1.75、5.76 t;12月沉积物DOC和DIC释放总量最低,分别为0.98、2.01 t。结果表明,环境因子对DOC和DIC交换通量均有不同程度影响,温度通过改变吸附能力和生物活性的方式使DOC和DIC交换通量随温度增加而增大;pH影响着沉积物中碳酸盐的溶解度使得DIC在碱性环境中增加不明显,但对DOC交换通量影响较小。DOC和DIC释放总量变化规律一致,夏季温度较高,沉积物微生物活性强,促进DOC和DIC向上覆水中大量释放,冬季温度低,释放作用显著下降。沉积物-水界面溶解性碳交换通量只考虑了温度、p H和DO三个条件,然而影响物质在沉积物-水界面的迁移转化还包括沉积物自身特性、生物扰动以及重金属等因素,对于因采煤形成的湿地,沉积物中金属离子对溶解性碳的释放更应引起注意,在后面的研究中可以微生物为切入点,探究沉积物碳“源”与“汇”转换的临界条件。

岩溶流域不同土壤剖面溶解性碳氮分布和淋失特征

选取了重庆青木关岩溶流域不同土壤剖面,按10 cm间隔取样,测试各种土壤溶解碳氮含量,探讨不同土壤剖面溶解碳氮分布和淋失特征。结果表明,岩溶流域不同地质背景、植被类型和土地利用方式下的土壤剖面溶解碳氮均具有横向和垂向差异。砂岩区林地土壤DOC、DON和铵态氮含量高于灰岩区的土壤,而其硝态氮含量比灰岩区土壤低。灰岩区土壤DOC和DON含量为草地≈林地>退耕还林地>灌丛>耕地(稻田除外),它们均随着深度增加而降低。岩溶区土壤DOC和DON与土壤pH值成反比,受富钙镁偏碱的岩溶生态环境制约,土壤溶解性有机碳氮会发生中和或螯合反应而被固定。岩溶区特殊的土壤剖面结构使得土壤DOC和DON在降雨条件下存在淋失的可能性。不同土壤剖面溶解无机氮形态以硝态氮为主,其次为铵态氮,亚硝态氮含量较低。林地铵态氮受植被类型影响较小,且低于耕地。不同土壤剖面硝态氮含量为耕地土>灌丛土>退耕还林土>草地土>林地土,其含量均随深度增加而升高,具有累积效应,表明土壤硝态氮发生了淋溶作用,其在降雨条件下极易淋失进入岩溶地下水中。

黄土高原不同乔木林土壤微生物量碳氮和溶解性碳氮的特征

选取黄土丘陵区子午岭4种不同乔木林下的0—5 cm和5—20 cm的土壤为研究对象,通过氯仿熏蒸浸提方法测定了微生物量碳氮、溶解性碳氮以及土壤的理化性质。研究结果表明,不同乔木林下0—5 cm土层土壤微生物量氮(MBN)土壤微生物量碳(MBC)均表现为:辽东栎>侧柏>油松>刺槐,5—20 cm土层为:侧柏>辽东栎>油松>刺槐,说明不同乔木林对土壤表层和下层的微生物量有明显的影响。上层土壤溶解性碳(DOC)、溶解性氮(DON)大于下层土壤。土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)在4—8之间,MBC/MBN、MBN、MBC均表现为随着土层的深度逐渐降低的趋势。MBC与MBN具有显著的正相关性,MBN、MBC与有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、MBC/MBN、溶解性碳与微生物量碳之和(DOC+MBC)、溶解性氮与微生物量氮之和(DON+MBN)呈现出极显著的正相关性(P<0.01)。DOC+MBC、DON+MBN比DOC、DON、MBC、MBN更能反映土壤微生物量与活性碳氮库。总体来说,人工刺槐林对土壤碳氮库的增加有一定的作用,但是相对于辽东栎和侧柏等天然次生林有一定的差距。

亚热带河口陆基养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量时空动态特征

以福建闽江和九龙江河口陆基养虾塘为研究对象,通过野外原位观测和室内模拟培养实验,开展了河口陆基养虾塘养殖期间水体溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)及养虾塘沉积物-水界面碳交换通量变化特征的研究。结果表明:时间变化上,养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量在闽江河口呈现8月中旬>10月中旬>6月中旬的特征,在九龙江河口表现为随养殖阶段推移而增加的趋势;空间变化上,闽江河口养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量显著高于九龙江河口;沉积物释放溶解性碳速率与水体溶解性碳浓度呈现显著正相关关系,沉积物碳释放过程是引起养虾塘水体溶解性碳浓度时空变化的重要因素。表明河口区水产养虾塘碳循环研究时需考虑不同形态碳生物地球化学循环的时空差异性。

巢湖夏季水华期间水体中溶解性碳水化合物的研究

在2010年7月巢湖蓝藻水华暴发期间,采集了11个点位的表层水样,分析了叶绿素含量﹑溶解性有机碳﹑不同形态氮磷营养盐以及各种碳水化合物的浓度.研究结果表明,巢湖营养盐浓度呈现西高东低的分布趋势,叶绿素浓度与营养盐浓度分布规律不完全一致,说明影响藻类空间分布的因素很多.硝酸盐浓度是影响溶解性有机碳的重要因素.总溶解性碳水化合物占溶解性有机碳的比例最高为26%,多糖和单糖所占比例分别为21%和6%.叶绿素浓度与溶解性有机碳,各种碳水化合物之间不具有显著相关性,说明在巢湖蓝藻水华暴发期间,除了浮游植物,陆源输入可能也是溶解性有机碳及各种碳水化合物的重要来源.

山东大沽河溶解性碳的时空分布及影响因素

为认识河流生态系统中的碳动态分布及生物地球化学过程,基于2018—2019年的现场监测与水样分析数据,揭示山东半岛大沽河河流溶解性碳[包括溶解性无机碳(DIC)和溶解性有机碳(DOC)]浓度的季节和空间特征;在此基础上,对河流CO_(2)分压(p CO_(2))分布及影响因素进行了初步探讨。结果表明:大沽河DIC浓度分布在2.55~34.08 mg·L^(-1)之间,均值为(12.97±7.25)mg·L^(-1);受流域地质环境、气候水文条件、梯级筑坝等因素的影响,DIC呈明显的时空差异特征(P<0.05),其在冬季最高,自上游至下游呈显著增加趋势。DOC浓度范围为4.22~62.62 mg·L^(-1),均值为(15.34±10.24)mg·L^(-1),高于DIC含量,因此大沽河溶解性碳总体以DOC为主;受人类活动(土地利用方式、污水排放、河流筑坝等)的强烈影响,DOC未表现出明显的时空差异。大沽河有35%的河流样点表现为大气CO_(2)的源;p CO_(2)上游明显高于中下游,夏秋季高于春冬季(P<0.05)。研究表明,大沽河光合作用总体比较强烈,导致水体中DOC浓度较高、p CO_(2)较低,因此大沽河总体表现为大气CO_(2)的汇。

配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)含量的影响程度,阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性,本研究以亚热带3种典型水稻土(黄泥田、灰黄泥田和灰泥田)为研究对象,通过田间试验,探讨等氮磷钾条件下单施化肥(CK)和紫云英配施化肥(cmv)处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明,不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中,灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大,其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%,cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%;而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大,其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%,cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量,每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%;黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%,而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性,且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明,在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素,孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC,且DON在黄泥田中淋溶损失较高,而DOC在灰泥田中淋溶损失较高;在等氮磷钾的条件下,配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失,而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。

高原湖泊周边浅层地下水:溶解性碳时空分布及驱动因素

地下水中溶解性碳在碳循环和生态功能维持中发挥着重要作用,其浓度水平影响着地下水中污染物的迁移转化.为了解高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳的时空变化特征,分析了云南8个高原湖泊周边浅层地下水(n=404)中溶解性有机碳(DOC)、溶解性无机碳(DIC)和溶解性总碳(DTC)浓度的时空分布及驱动因素.结果表明,高原湖泊周边浅层地下水中ρ(DOC)、ρ(DIC)和ρ(DTC)的均值分别为8.23、49.01和57.84 mg·L^(-1),近79.0%的浅层地下水中ρ(DOC)超过5 mg·L^(-1).季节变化对DOC、DIC和DTC浓度无显著影响,而农业集约化强度和地下水位深度显著影响浅层地下水中溶解性碳浓度变化,表现为设施农业区(SFAR)、农田休耕区(CFAR)和较深地下水位集约化农业区(DIAR)的地下水中DOC、DIC和DTC浓度相比于较浅地下水位集约化农业区(SIAR)分别显著降低了25.8%~56.6%、14.0%~32.9%、16.6%~36.7%,且DIAR地下水中溶解性碳浓度均显著低于SFAR和CFAR.冗余分析(RDA)表明水和土壤中理化因子显著解释了溶解性碳的变化.此外,异龙湖周边浅层地下水中溶解性碳浓度显著高于其它湖泊,程海却显著低于其它湖泊.可见,农业集约化强度和地下水位共同驱动了高原湖泊周边浅层地下水中溶解性碳浓度变化.研究结果以期为了解高原湖区碳随地下径流入湖等区域碳循环及评估浅层地下水中溶解性碳对污染物的衰减提供科学依据.

青藏高原季节冻土山区河流的溶解性碳输出特征及控制因素

高寒山区土壤碳是全球冻土碳库的重要组成部分,以溶解相从陆地侧向输出到河流是该地区土壤碳输出的重要途径,而以往研究主要集中在多年冻土区,对季节冻土区关注较少.为探讨季节冻土区河流溶解性碳的输出规律、影响因素及其作用机制,以位于青藏高原祁连山北麓黑河上游的季节冻土山区——红泥沟小流域为研究区,通过对河水中溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)浓度与通量的连续观测,结合河水中稳定同位素丰度及流域内气象、水文、地温等观测数据,发现在冻土消融前期(春末),流域出口河水中DOC和DIC浓度较高但通量较低;在冻土消融后期(夏季),河水中DOC和DIC浓度较低但通量较高;河水中DOC和DIC浓度在消融后期总体呈下降趋势,但低流量期的浓度比高流量期略有上升.研究表明:对以红泥沟小流域为代表的季节冻土山区,消融前期溶解性碳输出的主控因素仍是冻土特征及动态,但在消融后期则变为水文输入特征主控,以细粒残坡积物为主的薄层含水层和广泛发育的冻融扰动地貌也对其有重要影响,导致河流中DOC浓度高于青藏高原其他地区的报道值.

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。

白洋淀底泥-水界面溶解性碳交换通量及驱动因素研究

白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊型湿地,底泥和水界面碳的交换过程及通量直接影响白洋淀碳“源汇”功能和水质变化.近年来极端强降水频率增加改变了湿地水动力条件,对底泥-水界面碳交换的影响不明.因此,本文选择白洋淀及其主要入淀河流—府河为研究对象,结合原位箱式培养法与柱状芯样模拟法,分别在极端降雨前后设置芦苇区与非芦苇区原位静态培养对照实验,探究降水条件变化对不同生物区上覆水溶解性碳时空变化及碳通量的影响.结果表明,极端降雨前,芦苇区与非芦苇区相比,河道与淀区监测点的溶解性有机碳(DOC)分别增加了25.27%和36.15%,溶解性无机碳(DIC)分别增加了26.10%和32.48%,溶解性碳(DC)分别增加了25.67%和34.44%,且芦苇区底泥-水界面溶解性碳交换通量比非芦苇区均较高,占比均超过85%;入淀口芦苇区与非芦苇区无显著性差异.极端降雨对上覆水溶解性碳浓度产生了稀释作用,芦苇对底泥-水界面溶解性碳迁移交换过程的影响程度被削弱;DIC由极端降雨前底泥向上覆水的释放转变为向底泥沉积,即底泥由“源”转变为“汇”.该研究可为白洋淀湿地生态系统健康发展提供理论支撑.

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.

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。

老爷岭多年冻土小流域春季冻融期径流溶解性有机碳变化特征

溶解性有机碳(DOC)的输移过程是流域碳循环中重要的组成部分,对全球碳循环产生重要影响。以大兴安岭多年冻土区的典型森林小流域—老爷岭流域为研究对象,获得2021年4月9日到6月30日冻融期降雨量、气温、土温等气象数据及逐日径流量、径流DOC浓度,计算了冻融循环期(4月9日—28日)和融化期(4月29日—6月30日)流域径流DOC的输出通量,揭示了径流DOC浓度及输出通量的影响因素。结果表明:(1)研究时段内,老爷岭流域径流DOC浓度变化范围为3.88—33.75 mg/L,流域上游的径流DOC浓度变化趋势与下游基本一致,DOC浓度随着温度的升高呈现下降趋势,4月份平均径流DOC浓度明显高于5、6月份。(2)研究时段内流域径流DOC总输出通量为3215.48 kg/km^(2),其中5月径流DOC输出通量高于4、6月份。径流量与径流DOC输出通量存在显著正相关关系(P<0.05),是流域DOC输出通量的主导因素。(3)研究时段内流域DOC浓度与平均气温呈极显著负相关(R^(2)=0.5048,P<0.001);降水样品中的DOC浓度变化范围为1.06—9.42 mg/L,显著低于径流DOC浓度;土壤中DOC含量变化趋势与径流DOC变化趋势一致,0—10 cm、10—20 cm土壤平均DOC浓度范围为77.57—133.99 mg/L。(4)冻融循环期平均日径流DOC浓度(24.02 mg/L)显著(P<0.05)高于融化期(14.64 mg/L),而融化期平均日DOC输出通量(48.02 kg/km^(2))是冻融循环期(9.52 kg/km^(2))的5倍。研究结果揭示了大兴安岭多年冻土小流域春季冻融期径流DOC的输移特征及其影响因素,对理解多年冻土区碳循环有重要意义。

湖泊遥感中溶解性有机碳的研究综述

从研究文献现状、DOC光学特性、反演模型开发、卫星传感器及数据源等方向展开讨论。梳理了过去30多年来的发展历程及趋势,对未来DOC浓度遥感反演算法需要解决的问题和难题进行总结。

长江源多年冻土区河流溶解性有机碳的时空动态和同位素特征

溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多,青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源,以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素,以位于青藏高原长江源区内8个流域(直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1~5)为研究区,通过对河流DOC观测、采样和分析,DOC输出通量计算,结合河流中δ^(13)C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据,分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明:长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低,平均浓度在1.91~3.69 mg·L^(-1)之间,年内不同季节间变化率较小,上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期,随径流量的增加而显著增加,而冬、春两季输出较少,DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92,与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42539.67 t和137.33 t,完全融化期输出占比分别为68.06%和79.85%,径流量和活动层冻融循环过程是导致DOC季节性输出差异的原因。季节尺度上长江源区δ^(13)C-DOC同位素变化趋势不显著,在-37.57‰~-21.06‰之间,完全融化期由于地下径流带来了更多δ^(13)C相对贫化的深层土壤有机碳,导致完全融化期δ^(13)C-DOC值相对较低。年内各季节下游地区δ^(13)C-DOC均较上游地区更富集。DOC来源δ^(13)C值在-37.69‰~-30.41‰之间,表明DOC的主要来源为土壤有机质和C3植物。本研究有助于认识青藏高原冻土区河流碳迁移转化过程和机制。

城市不同功能区绿地土壤微生物量碳氮及溶解性碳氮分布特征及影响因素

为研究城市功能分区对绿地土壤活性碳氮的影响,选择合肥市不同功能区（老商业区、老工业区、居民服务区、近郊森林公园）绿地土壤为研究对象,分析了土壤微生物量碳氮（MBC、MBN）、溶解性碳氮（DOC、DON）、有机碳（SOC）、全氮（TN）以及土壤基本理化性质的差异及其相互关系。结果表明,功能区类型对土壤微生物量碳氮及溶解性碳氮影响显著（P〈0.05）,且0~30 cm土层含量均为近郊森林公园高于城区内各功能区。土层厚度对MBC、DOC、DON含量影响显著,MBC、DON在各功能区中均随土层深度增加而递减,森林公园MBN、DOC均为10~20 cm含量最高。不同功能区MBC/MBN在6~14间波动,以此预测本研究范围内土壤微生物可能以真菌和放线菌为主,细菌较少。本研究未证实DOC与MBC、MBC与DON、DON与MBN间的相关性,MBC＋DOC、MBN＋DON比MBC、DOC、DON、MBN更能反应土壤活性碳氮库与土壤微生物量。总体来说,相比城区内各功能区,近郊森林公园更利于土壤生物量碳氮及溶解性有机碳氮的积累。

喀斯特关键带溶解性碳的迁移转化过程及其对降雨事件的响应

喀斯特地区良好的水文连通性和丰富的碳酸盐岩使喀斯特关键带碳循环过程十分活跃,并对全球气候变化具有快速响应。为解析流量-溶解性碳浓度-碳同位素(Q-C-I)之间的动态关系以及喀斯特关键带重要的碳生物地球化学过程,本研究在降雨过程中对中国西南典型喀斯特流域———陈旗流域内的雨水、穿林雨、山坡径流、地表水和泉水进行了同步高频采集。结果表明,雨水中的溶解性无机碳(DIC)浓度很低,对地表水和泉水的整体贡献小。地表水和泉水中的DIC浓度随流量增加均表现出“溶质恒定(chemostatic)”行为,生物降解来源的CO_(2)是主要调控因素,其相对贡献比在采样期间随流量增加而上升,而碳酸盐岩以及大气CO_(2)的贡献相对较低且在水文变化时波动较小。流量相同时泉水中的DIC浓度及其单位时间的输出量均高于地表水。相比而言,雨水中的溶解性有机碳(DOC)浓度在穿过植被冠层后能上升1倍左右,在随径流从山坡运输到流域洼地的过程中也有上升趋势。地表水和泉水中的DOC浓度均随流量增加而增加,具有积聚效应,在运输过程中主要靠陆源补给,其输出量受控于与降雨情况有关的运输限制。因此,不同赋存形态碳在水文变化中的响应具有差异性,相互之间的转化也可能会改变流域的碳归趋行为。整体而言,流域内强烈的碳酸盐岩风化和农业活动对碳循环、气候以及水环境都会产生潜在影响。未来需要深入研究溶解性碳相互转换的时间尺度和控制机制及其在地表-地下运移过程中与喀斯特关键带结构的相互作用机理。

土地利用方式对土壤溶解性有机碳组成的影响

选取河北曲周、北京顺义和山东寿光的成对的农田（小麦-玉米轮作）和菜田土壤为研究对象，比较两种土地利用方式下DOC的含量、剖面分布以及组成特征。结果表明：与农田相比，菜田表层有机碳（SOC）与全氮（TN）含量上升。其中菜田有机碳含量较农田增加3．16％～47．4％，全氮含量增加3．09％-64．1％。土壤C／N与pH降低。无论是在农田还是菜田，D0c含量均随着土壤深度增加而显著降低；三地区菜田表层DOC含量平均为农田DOC含量的1．70倍；DOC与SOC成显著正相关关系。两种土地利用方式下，DOC组成中亲水组分（HIM）比例最高，其次为憎水酸性组分（HOA），憎水中性物质（HON）和憎水碱性物质（HOB）的含量最低；菜田中憎水酸性物质比例为19．0％～26．7％，农田憎水酸比例为14．83％～16．42％；寿光地区农田与菜田憎水酸含量差异显著（p〈0．05），可能与寿光莱田土壤较高的SOC含量和较低的pH有关。三地区中菜田中憎水性物质与亲水性物质比例分别为0．30、0．39、0．41，反映了菜田中存在着不同程度的腐殖化现象。总之，农田转变为菜田后，显著影响了D0c的数量和质量。

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。