连作杨树人工林根际土壤中2种酚酸的吸附与解吸行为

采集不同代人工林林地杨树根际土壤样品,采用等温吸附和解吸试验结合HPLC定量测定,研究杨树根际土壤中2种主要酚酸(对羟基苯甲酸和苯甲酸)的吸附和解吸附特性,探讨2种酚酸在杨树根际土壤中的累积机制。结果表明:杨树根际土壤对对羟基苯甲酸和苯甲酸均具有较强的吸附能力,对羟基苯甲酸的平均吸附率63.39%～72.26%,苯甲酸的吸附率较对羟基苯甲酸低,平均吸附率39.53%～47.46%;Fruendlich等温吸附方程能很好地描述这2种酚酸在杨树根际土壤中的吸附过程,吸附平衡浓度Ce和吸附量Cs之间存在较好的线性关系。2种酚酸的吸附作用属于物理吸附,但解吸特性差异较大,对羟基苯甲酸在不同连作代数林地根际土壤吸附平衡液中的解吸能力均较强,平均解吸率46.62%～52.89%;而苯甲酸解吸能力较弱,尤其在高浓度吸附平衡体系中很难进行解吸附,此规律与2种酚酸的吸附常数基本吻合。2种酚酸的吸附和解吸特性一定程度上反映酚酸在杨树根际土壤中的环境行为学特征,并为进一步揭示其在杨树根际微域的累积机制提供理论依据。

外源酚酸在杨树人工林土壤中的吸附与滞留动态研究

采集不同连作代数杨树人工林土壤样品,采用外源添加酚酸的方法结合HPLC定量测定,研究了对羟基苯甲酸和苯甲酸在杨树人工林土壤中的吸附动态和滞留规律,探讨了两种酚酸在杨树人工林土壤中的累积机制。结果表明:(1)两种酚酸在杨树人工林土壤中的吸附可大致分为两个过程,即快速吸附阶段和慢吸附阶段,对羟基苯甲酸的快速吸附阶段大约在16h内完成,而苯甲酸约需24h。达到吸附平衡时,对羟基苯甲酸在土壤中的平均吸附率为58.78%,苯甲酸的平均吸附率为37.07%。(2)杨树人工林土壤对两种酚酸均具有较强的吸附能力,达到吸附平衡时,对羟基苯甲酸在土壤中的平均吸附量为2483.19μg/g,苯甲酸为1377.51μg/g,对羟基苯甲酸的吸附能力强于苯甲酸。(3)Langmuir动力学方程和一级动力学方程是描述两种酚酸在土壤中吸附过程的最优模型。(4)酚酸滞留量检测结果表明,酚酸添加15d后,对羟基苯甲酸在土壤中的残留率为4.3%～5.2%,而苯甲酸的残留率仅为1.3%～1.7%。两种酚酸在土壤中的滞留动态可以用准二级动力学方程进行描述,对羟基苯甲酸的消除半衰期平均为4.24d,苯甲酸消除半衰期平均为2.61d,对羟基苯甲酸在土壤中的滞留期长于苯甲酸。(5)两种酚酸的吸附与滞留行为与土壤有机质、金属离子、土壤质地等性质关系密切,微生物数量也是决定酚酸在土壤中滞留能力的重要因素。

淮河流域沂蒙山区水土保持生态脆弱性的AHP分析

采用层次分析法,通过选取定量表征淮河流域沂蒙山区不同土地利用类型生态特征的植被状况、地形地貌、地表性质、土壤状况等指标,对该区域内林地、耕地、草地和裸地4种土地利用类型的水土保持生态脆弱性进行定量评价,以制订该区域水土保持生态修复策略。结果表明:在选取的7个用于评价淮河流域沂蒙山区不同土地利用类型水土保持生态脆弱性的指标中,土壤侵蚀面积比例权重最大,为0.441 2;其次为土层厚度,权重为0.225 2;再次为地表枯落物量,权重为0.150 5,这3个指标是评价沂蒙山区不同土地利用类型生态脆弱性的重要指标。不同土地利用类型的生态脆弱性评价结果表明:经济林生态脆弱度为0.729 5,属于中等脆弱类型,脆弱度等级为二级;耕地和疏幼林地脆弱度等级也较高,分别为0.565 8和0.567 2,属于一般脆弱,脆弱等级为三级;草地生态脆弱度为0.415 4,具有潜在脆弱性;有林地脆弱度仅有0.183 4,属于不脆弱等级。因此,沂蒙山区经济林的水土流失综合治理应引起高度重视。

沂蒙山区封禁林分灌草层种间联结性研究

针对沂蒙山区的经济林和生态林,布设了399个2 m×2 m灌草样方,选取了48个林下优势种建立2×2联列表,应用方差分析、χ2统计检验、Ochiai指数和Jaccard指数,分别对经济林和生态林封禁过程中林下灌草层物种的总体相关性、关联强度进行了定量测定研究。结果表明:林下灌草物种总体表现为显著的正相关性;经χ2检验,呈正关联和负关联的种对数分别为635对和489对,无关联的种对数为4对,说明鲁中南山地丘陵区林下灌草层植被经过长期的演替,一些物种间具有了一定的联结性,但仍处在发展演替之中。Ochiai指数和Jaccard指数检测结果显示,关联度小的种对占到了大部分,正关联的种对要远大与负关联的种对,与总体关联性一致。经济林和生态林在不同封禁阶段林下灌草层种间关联性表现不尽相同,经济林趋于正关联,而生态林趋于负关联。

外源酚酸对欧美杨‘I-107’水培幼苗硝态氮吸收利用的影响

连作杨树人工林地力衰退可能与土壤中累积的酚酸存在密切的关系。土壤氮素供应是决定杨树生长发育的重要因素,而硝态氮是土壤无机氮化合物的主要形式之一。研究酚酸作用下杨树对硝态氮的吸收利用对于揭示酚酸化感机理、明确林地改良的途径和方法具有重要意义。以欧美杨'I-107'(Populus×euramericana'Neva')水培苗为试验材料,采用改良Hoagland营养液培养,以二代杨树连作人工林土壤酚酸的实际含量为参照浓度(X),设置5个酚酸浓度水平(0,0.5X,1.0X,1.5X,2.0X),分析不同浓度酚酸混合物对杨树硝态氮吸收利用的影响。分别在酚酸处理后第1、5、10、20、30和40天测定分析与硝态氮吸收利用密切相关的生理特性。试验结果表明:酚酸处理导致根系伤害度明显提高,根系活力受到酚酸物质的明显抑制,处理后第40天各处理间表现出显著差异(p<0.05);48h动态测定发现酚酸物质对硝态氮的吸收存在显著的抑制作用(p<0.05);处理后第40天,低浓度酚酸(0.5X,1.0X)导致硝态氮在植株体内发生积累,而高浓度酚酸(1.5X,2.0X)导致植株硝态氮含量下降;酚酸物质明显抑制植株硝酸还原酶活性,处理后第40天各处理间表现出显著差异(p<0.05),酚酸物质处理后期则引起亚硝态氮含量的升高。酚酸浓度与处理时间对杨树水培苗硝态氮的生理效应关系可以用多元线性模型描述。