闽江河口湿地围垦稻田对土壤铁碳结合特征的影响

土壤铁氧化物结合态有机碳是有机碳长期维持的主要途径,但其机理研究仍较为薄弱。为探究河口湿地围垦稻田对土壤铁碳结合特征的影响,本研究选择福建省闽江河口天然芦苇湿地与围垦稻田为研究对象,对两种类型土壤中的铁结合态有机碳(Fe-OC)及其相关指标进行测定与分析。结果显示:①芦苇湿地围垦稻田改变了土壤氧化还原过程,显著影响土壤中铁相的转化。围垦后土壤二价铁[Fe(Ⅱ)]、三价铁[Fe(Ⅲ)]、活性总铁含量(HCl-Fe_(t))及Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)分别显著下降了24.68%、52.56%、51.45%、35.68%(P<0.05)。游离态氧化铁(Fe_(d))与无定形态铁(Fe_(o))含量分别显著下降了21.64%和29.24%(P<0.05),络合态铁(Fe_(p))含量则有所增加。②芦苇湿地围垦稻田显著影响土壤碳固存,Fe-OC与土壤有机碳含量(SOC)在围垦稻田后分别显著下降了39.03%和18.42%(P<0.05);芦苇湿地与稻田土壤Fe-OC均主要以吸附途径结合,稻田土壤Fe-OC对土壤有机碳的贡献率(fFe-OC)显著高于芦苇湿地(P<0.05)。③土壤全氮、含水量、电导率、铁以及土壤有机碳、溶解性有机碳与Fe-OC呈显著正相关(P<0.01)。本研究可为退耕还湿、土壤碳增汇提供科学参考。

铝电解槽侧壁碳结合碳化硅材料的研究

大型预焙槽的侧部碳块易破损，影响电解槽正常操作和经济技术指标以及降低槽寿命。采用Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ侧壁材料，虽然能满足铝电解的要求，但价格昂贵，限制其应用。本研究试图用碳结合碳化硅侧壁材料代替Ｓｉ３Ｎ４结合ＳｉＣ侧壁材料，以降低其成本。介绍了碳结合碳化硅试样的制备及其性能的测定，测定结果表明。

MgAlON对碳结合制品性能的影响

采用合成MgAlON部分或全部取代铝碳砖和铝镁碳砖中的基质部分 ,并测试其对材料密度、强度、抗氧化性和抗渣性能的影响。结果表明 :在铝碳和铝镁碳耐火制品中加入MgAlON后 ,体积密度上升 ,耐压强度提高 ,抗氧化性能改善 。

硼化物在碳结合耐火材料中的应用

采用少量的硼化物作为防氧化剂以减少碳的氧化。硼化物与金属防氧化剂配合使用可得到最佳效果。

碳结合的喷补材料

1 前言 碳结合的喷补材料作为转炉用热态修补耐火材料,代替传统的磷酸盐作结合剂的喷补材料,广泛使用在受高温炉渣侵蚀部位(出钢口周围和耳轴侧等),取得了良好的保护炉衬效果(图1,略)。 目前,品川公司根据用户需要制做了各种制品,但在这里只介绍其中的一种。

碱土金属催化碳-碳结合生成反应

日本东京大学（University of Tokyo）化学教授ShuKobayashi及其同事发现碱土金属的盐类化合物能够选择性催化2种有机物之间的“碳一碳结合生成反应”。该研究由日本科学技术振兴机构（JapanScienceandTechnologyAgency）资助，期望获得化学反应普遍使用的有毒、稀有贵金属催化剂的替代物。研究人员发现稀土金属盐类具有催化活性，原子利用效率为100％，能够使成核剂磺酰亚胺选择性形成C-C键。此外，Kobayashi研究小组的实验结果表明，使用不同溶剂可调整化合物的立体选择性。

转炉修补用碳结合喷补料的高性能化

为了实现碳结合喷补料的高性能化,对沥青原料的添加量和粒度进行了研究。研究得知:随着沥青添加量的增加,永久线变化率增大,抗折强度和粘结强度提高;沥青粒度的微细化,永久线变化率增大,抗折强度提高;工业炉试验证实耐用性提高约20%,并且具有抑制剥落的效果。

各种碳结合碱性耐火材料的相演变

随着温度和氧分压的变化,在碳结合的碱性耐火材料的许多成份之间产生一系列的化学反应。氧化物的晶粒(MgO及/或CaO,硅酸盐)、碳素材料(石墨,结合剂)和抗氧化剂的相组成连续不断地发生反应,引起耐火材料显微结构和性能的显著变化。本文探讨比较了镁碳砖中传统的抗氧化剂铝的作用和白云石碳砖中非传统的抗氧化剂碳化硼的作用。

超高温施工型碳结合喷补料

1前言与磷酸盐结合喷补料相比,用于转炉修补的碳结合喷补料,具有抗熔蚀性和抗热震性,特别是在受高温渣侵蚀的耳轴侧和出钢口周边广泛使用该材料进行修补,起到了保护炉墙的效果。但是，在超过1300℃的高温区域，传统的碳结合喷补料不易附着，必须添加过量的水，来降低修补面的温度。因此，为了改善高温区域喷补料附着性，开发了用于应对超高温施工型碳结合喷补料。

全新世长江河口铁结合沉积有机碳的埋藏及其影响因素的研究

探究海洋沉积物中有机碳的来源、埋藏通量及其稳定机制对于理解全球碳循环具有重要的意义。河口连结陆地和海洋两大碳库,是全球碳循环的关键地带。前人研究发现活性铁(FeR)在沉积有机碳的保存中扮演着重要角色。尽管长江口及其邻近东海区域的碳循环已经被广泛研究,但关于FeR在地质时间尺度上如何影响沉积有机碳的埋藏过程尚不清楚。文章对长江口横沙岛采集的一根40 m长的沉积柱样(HSD22)进行了分析,探讨了在全新世长江口沉积环境发生明显变化的三个阶段(潮滩相、河口湾-浅海相、三角洲相)期间总有机碳(TOC)和铁结合有机碳(FeR-OC)含量及其稳定碳同位素(δ13C)的变化及其影响因素。研究结果显示,在潮滩相、河口湾-浅海相和三角洲相,FeR-OC含量分别为0.04%±0.02%、0.08%±0.04%和0.09%±0.06%,占TOC的比例分别为6.73%、12.73%和12.06%。这一研究表明,在全新世期间,长江河口区约有11.72%±6.03%的沉积有机碳是通过与铁结合来保存埋藏的,凸显了FeR在河口湿地有机碳保存机制中的重要性。基于δ13C端元混合模型估算发现FeROC以陆源有机碳为主,但在不同的沉积相间波动明显。这些发现强调了河口湿地FeR矿物在有机碳保护过程中受到有机碳来源和埋藏条件的影响。

沼渣沼液混施对潮土团聚体结合有机碳的影响

为实现畜禽粪污资源化利用和土壤肥力提升提供数据支撑,沼渣沼液混施对黄淮海平原潮土团聚体结合有机碳的影响成为重要研究课题.根据等碳量原则,设置不同沼渣沼液混施比例(100%沼渣,90%沼渣+10%沼液,80%沼渣+20%沼液,70%沼渣+30%沼液和60%沼渣+40%沼液)及对照不施肥处理进行6个月的盆栽试验,测定土壤团聚体组成及结合有机碳变化.结果表明:不同沼渣沼液混施比例对水稳性团聚体粒径组成和结合有机碳含量产生显著影响.相较于对照,各混施处理大团聚体质量组成比例(WR0.25)均有不同程度的提高,其中90%沼渣与10%沼液混施处理占比最大,为57.40%.此外,团聚体结合总有机碳含量随沼渣配施比例的增加呈现先增加后降低的趋势,其中80%沼渣与20%沼液混施处理下达到最高值,为16.5 g/kg.各配施处理均提高>0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳的贡献率.因此,可通过80%~90%沼渣与10%~20%沼液混施促进潮土水稳性大团聚体的形成,提高团聚体稳定性和结合有机碳含量,从而达到改善土壤结构,促进土壤有机碳固持的目的.

城市近郊土地利用变化对土壤团聚体及其结合有机碳的影响

通过采集河南省新乡市近郊区域传统耕地、设施菜地以及景观绿化林地和草地0~20 cm表层土壤,利用湿筛法进行水稳性团聚体的分离及团聚体结合有机碳的测定,分析和比较了土壤团聚体稳定性及其结合有机碳变化特征。结果表明:城市化进程中土地利用类型变化对水稳性团聚体粒径组成和稳定性产生显著影响。相较于传统耕地,进行6年设施蔬菜种植显著降低土壤水稳性大团聚体质量占比(WR0.25)、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),降幅分别为42.40%、54.84%和129.41%。而进行相同年限景观林、草地建设均能显著提高WR0.25,提升幅度分别为33.65%和23.63%。景观绿化林地和草地团聚体MWD、GMD较耕地分别增加0.64%和26.92%、83.87%和77.42%。此外,虽然设施菜地和林草地各粒径团聚体结合有机碳含量较传统耕地均有不同程度提高,但是其结合有机碳贡献率变化情况与团聚体各粒径质量占比有关。其中,0.25~2 mm粒径团聚体结合有机碳含量在设施菜地土壤中取得最大值,为35.02 g/kg,但是其>0.25 mm各粒径团聚体结合有机碳贡献率均显著降低。草地建设显著降低<0.053 mm粒径黏粉粒结合有机碳贡献率,但是显著增加>0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率。因此,城市化进程中近郊传统耕地转变为景观绿化林草地初期能促进水稳性大团聚体的形成及结合有机碳的积累,并提高团聚体的稳定性,在土壤有机碳固持方面表现出巨大潜力。

施用猪粪生物炭对酸性和石灰性水稻土颗粒态和矿物结合态有机碳含量及化学结构的影响

[目的]土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是土壤有机碳库的主要组成,了解施用生物炭对其含量变化及其在土壤总有机碳中的占比和化学组成特征,对认识土壤有机碳动态变化具有重要意义。[方法]于2019年,分别在杭州市富阳区的酸性和石灰性水稻土上进行猪粪生物炭施用量和方法定位试验,种植制度为单季水稻。试验设置6个处理:常规施化肥(NPK),NPK基础上施用猪粪4.5 t/(hm^(2)·a)(SM),NPK基础上施用猪粪生物炭4.5 t/(hm^(2)·a)(SBc1)、11.25 t/(hm^(2)·a)(SBc2)、22.5 t/(hm^(2)·a)(SBc3),以及猪粪生物炭一次性施用112.5 t/hm^(2)(SBc4)。2021年(第3年)水稻收获后,采集0-20 cm耕层土壤样品,分析其基本理化性质,并将土壤样品分为250~2000μm(粗颗粒态有机物),53~250μm(细颗粒态有机物)和<53μm(矿物结合态有机物)3个粒级,分析各粒级土壤中有机碳含量以及占比,并采用傅里叶红外光谱仪分析了各粒级土壤有机碳的特征光谱,以特征光谱峰值半定量性的评估了有机碳组成的变化。[结果]与SM处理相比,酸性水稻土中SBc3、SBc4处理土壤有机碳含量分别显著增加了49.4%和103.3%,石灰性水稻土中土壤有机碳含量分别增加了42.2%和53.0%。与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理显著增加了酸性水稻土粗颗粒态有机碳(C-POC)含量137.8%~554.1%,细颗粒态有机碳(F-POC)含量37.6%~85.2%(P<0.05);SBc3和SBc4处理分别显著增加了石灰性水稻土中C-POC含量110.0%和203.0%,F-POC含量54.8%和96.0%(P<0.05);与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理对两种水稻土MAOC含量的影响均不显著(P>0.05)。傅里叶红外光谱特征测定结果表明,施用猪粪和猪粪生物炭对两种水稻土各粒级中主要有机化合物的类型无显著影响,但会影响其比例,与NPK处理相比,SBc3和SBc4处理分别显著增加了酸性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例19.5%和38.0%,降低了酚醇碳族化合物的比例7.8%和17.9%,显著降低了石灰性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例21.0%和19.1%,增加了酚醇族化合物的比例19.1%和33.2%(P<0.05)。[结论]对于较高的猪粪生物炭施用量,不论一次性施用还是逐年施用均可显著增加水稻土总有机碳含量,且粗颗粒有机碳增加幅度大于细颗粒,而对矿物结合态有机碳含量无显著影响。施用猪粪生物炭对土壤有机碳主要组成有机化合物无显著影响,但会增加酸性水稻土有机碳的稳定性,而降低石灰性水稻土有机碳的稳定性。相同施用量下,猪粪生物炭提高酸性水稻土有机碳含量的作用高于石灰性水稻土。本试验结果可为猪粪生物炭在农田的科学应用提供技术支撑和理论依据。

凋落物输入对木荷林土壤微团聚体有机碳及其化学结合形态的影响

[目的]探究地上凋落物、地下根系和菌根输入对红壤恢复林地土壤微团聚体的影响,为退化地进行森林恢复后土壤功能重建和生态系统碳循环提供依据。[方法]以亚热带红壤侵蚀退化地恢复形成的典型阔叶林分木荷纯林为研究对象,设置无凋落物(CT)、菌根(M)、根系+菌根(RM)、地上+地下凋落物(LRM)和地上凋落物加倍(DLRM)5种输入处理,对土壤微团聚体组成、有机碳及其化学结合形态进行分析。[结果]木荷恢复林土壤微团聚体质量百分比、有机碳、钙键结合态有机碳(Ca-SOC)、铁铝键结合态有机碳[Fe(Al)-SOC]和Ca-SOC/SOC在不同处理间均无显著差异(p>0.05);相对于CT,LRM处理使20~50μm和50~200μm粒级微团聚体Fe(Al)-SOC/SOC分别降低了40.06%和46.67%(p<0.05)。土壤微团聚体质量百分比、有机碳、Ca-SOC和Fe(Al)-SOC均随粒级的增大而减小,有机碳及结合态有机碳趋于在较小粒级的微团聚体颗粒组(<20μm)中富集。微团聚体Ca-SOC含量(0.55~1.28 g/kg)远低于Fe(Al)-SOC含量(6.88~13.34 g/kg),但其在不同粒级中的变化幅度大于Fe(Al)-SOC;Ca-SOC/SOC(1.54%~3.44%)亦小于Fe(Al)-SOC/SOC(16.75%~42.54%)。微团聚体质量百分比、有机碳、Ca-SOC和Fe(Al)-SOC两两之间呈极显著正相关关系(r=0.497~0.757,p<0.01)。[结论]木荷恢复林土壤微团聚体及其有机碳受粒级的影响,对地上凋落物、地下根系和菌根的短期输入有所响应,但未达到显著水平,需要在更长的时间尺度上开展研究。

黄土高原生物土壤结皮发育过程中颗粒态和矿物结合态有机碳变化特征

土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是重要的土壤碳库,其比例的变化决定土壤有机碳的周转速率及稳定性。探讨沙地生物土壤结皮发育过程中颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的含量、分配比例和差异性特征,对于深刻认识初始土壤形成过程中有机碳库形成、稳定机制具有重要意义。选择神木市六道沟流域生物土壤结皮4个发育阶段(藻结皮、藻结皮+少量藓结皮、藓结皮+少量藻结皮、藓结皮)为研究对象,裸沙作为对照,研究生物结皮层及结皮层下层0—2 cm,2—10 cm,10—20 cm土层土壤颗粒态和矿物结合态有机碳的变化特征。结果表明:(1)在BSCs土层,POC的增加速率大于MAOC,MAOC处于饱和状态;(2)在BSCs和0—2 cm土层,以微生物源有机碳为主导的MAOC主要贡献有机碳积累,在2—10 cm和10—20 cm土层,以植物源有机碳为主导的POC主要贡献有机碳积累;(3)POC和MAOC含量随土层增加而降低,随着生物土壤结皮发育而增加;(4)POC和MAOC与SOC均有显著的正相关关系,表明结皮定殖和发育显著促进了土壤有机碳积累。这些结果表明生物土壤结皮的定殖和发育能够显著促进POC和MAOC增加进而贡献土壤有机碳的固存。在土壤早期发育过程中,MAOC对SOC的贡献占主导地位。然而由于沙土黏粒含量的缺乏导致MAOC趋于饱和时,SOC的增加或主要由POC的积累来实现。

秸秆全量还田配施沼液对砂姜黑土水稳性团聚体及结合有机碳的影响

为探究秸秆还田配施沼液对土壤水稳性团聚体及结合有机碳的影响,以黄淮海平原砂姜黑土为研究对象,设置秸秆全量还田和秸秆全量还田配施不同剂量(低剂量:450 m^(3)/hm^(2);中剂量:750 m^(3)/hm^(2);高剂量:1050 m^(3)/hm^(2))沼液处理以及空白对照,采集并分析了不同土层(0~20 cm和20~40 cm)水稳性团聚体及结合有机碳的分布情况。结果表明:相较于对照,秸秆还田和沼液灌施均显著促进各土层水稳性大团聚体形成及稳定性提高。秸秆还田配施中量沼液处理>0.25 mm粒径团聚体质量组成比例(WR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)最高,而团聚体破碎率(PAD)和分形维数(D)最低。单一进行秸秆还田和秸秆还田配施不同剂量沼液均显著增加各土层大团聚体结合有机碳贡献率,降低<0.25mm粒径土壤颗粒结合有机碳的贡献率。秸秆还田配施中量沼液处理使得大粒径团聚体结合有机碳贡献率显著高于其他处理。因此,进行秸秆全量还田配施适量沼液有助于该区域砂姜黑土土壤结构的改善和土壤有机碳的积累,促进水稳性大团聚体的形成和团聚体稳定性的提高,并通过影响各粒径团聚体结合有机碳含量,提高有机碳在大粒径团聚体中的分布,其中以秸秆全量还田配施中量沼液处理团聚体稳定性及结合有机碳提升效果最为明显。

土壤矿质结合态有机碳形成及稳定机制的研究进展

随着分子生物学的发展,微生物的作用改变了科学界对土壤有机碳(SOC)形成和固持的认知。土壤微生物残体与矿物结合形成矿质结合态有机碳(mineral-associated organic carbon,MAOC)加深了对SOC固存的理解。MAOC是以土壤微生物残体C为主的SOC组分,主要由分子量相对较低且可识别的微生物残体与矿物表面结合而成。由于MAOC对草地和农田生态系统土壤C库的贡献超过50%,且周转时间较长(百年—千年尺度),研究其形成过程和稳定机制已成为碳中和背景下土壤碳汇的焦点。现阶段的研究明确指出,MAOC的形成和稳定不仅与微生物残体C密切相关,还与土壤矿物有着非常紧密的联系。基于此,聚焦土壤微生物“碳泵”调控SOC形成这一前沿科学问题,围绕土壤微生物残体贡献MAOC形成这一科学构架进行概述,旨在揭示不同来源LMW—DC(溶解态低分子量C底物)对MAOC形成的贡献,探讨土壤矿物对LMW—DC选择性吸附机理,探究MAOC贡献稳定C库的影响因素。并对该研究领域未来的发展进行展望,以期能从分子水平出发,探究不同生态系统、土壤类型及土层深度微生物的调控差异,为土壤有机碳固持的研究提供理论参考,为丰富土壤C源/汇功能提供科学依据。

古尔班通古特沙漠藓结皮光合生理活性与土壤有机碳组分对长期氮添加的响应

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用。研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子。为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m-2a-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响。结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了0—5 cm土层POC和MAOC含量的积累;(2)N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了50.94%、42.49%、46.71%和50.85%;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累。研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持。

膨润土与秸秆配施对燕麦根区土壤有机碳组分和丛植菌根真菌多样性的影响

为探究膨润土与秸秆配施后燕麦根区不同土层土壤有机碳及其组分含量和丛植菌根真菌(arbuscular mycorrizal fungi, AMF)多样性变化,在黄土高原旱作区燕麦单作田间定位试验中,连续3年进行秸秆还田(S)、单施膨润土(B)、膨润土配施秸秆(H)、不施膨润土和秸秆不还田(CK)4个处理,研究不同处理下不同土层土壤有机碳及其组分含量和AMF多样性的差异及其相关性。结果表明,与CK相比,B、S和H处理能不同程度提高土壤总有机碳(TOC)和不同组分有机碳[可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)、粗颗粒有机碳(CPOC)和细颗粒有机碳(FPOC)]含量及其分配比例,0~20 cm土层增幅大于20~40 cm土层。与CK相比,其他处理提高了0~20 cm土层土壤TOC、DOC、LFOC、POC、CPOC和FPOC含量,其中H处理提高显著(P<0.05),依次提高了19.55%、27.21%、54.69%、56.35%、54.72%和31.11%;各处理增加了矿物结合态有机碳(MOC)含量,增幅为2.59%~6.03%,但差异不显著。与CK相比,H处理显著提高土壤LFOC/TOC、POC/TOC、CPOC/TOC和POC/MOC,增幅分别为29.71%、30.45%、30.49%和50.91%;显著提高了0~20 cm土层土壤AMF香农指数和辛普森指数,增幅分别为60.87%和16.05%。相关性分析表明,香农指数与土壤CPOC含量呈极显著正相关(P<0.01),与DOC含量呈显著正相关(P<0.05);辛普森指数与LFOC含量呈显著正相关。综上,膨润土与秸秆配施可不同程度提高燕麦耕层土壤有机碳及其组分含量、AMF多样性,可用于改善黄土高原旱作区土壤质量。