大通芦苇生态湿地土壤呼吸特征及其影响因子

为了探寻芦苇湿地土壤碳排放特征及其影响因素,利用Li-8100自动土壤碳通量系统,分别于2011年7月、10月,2012年1月、3月测定淮南大通芦苇湿地的土壤呼吸强度及相关环境因子,同时取相应点表土测定7种土壤酶活性。结果表明:芦苇湿地土壤呼吸强度昼夜变化呈非对称的单峰曲线,季节差异显著(P<0.05),最大值为(4.41±0.36)μmol/(m2·s),出现在2011年7月的12:00—16:00,最小值为(0.57±0.24)μmol/(m2·s),出现在2012年1月的凌晨4:00左右;通过偏相关分析排除其他环境因子的影响,芦苇湿地土壤呼吸强度仅与土壤10cm温度呈极显著相关(P<0.01),其指数回归模型可以解释土壤呼吸的91.50%,与其他环境因子相关性不显著(P>0.05);逐步线性回归方程表明,芦苇湿地土壤呼吸强度与土壤碱性磷酸酶、纤维素酶、过氧化氢酶极显著相关(P<0.01),这3种酶可解释土壤呼吸强度的95.6%,而与蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶相关性不显著(P>0.05)。综上可知,土壤温度是大通芦苇湿地土壤呼吸的显著环境影响因子,土壤呼吸相关酶活性的影响也不可小觑。

煤矿塌陷地不同复垦方式下土壤呼吸特征

采用LI-8100土壤碳通量测量系统,测定淮南市大通煤矿塌陷地两种复垦区(煤矸石充填、化工垃圾充填)及非复垦对照区典型植被下土壤呼吸强度,研究不同复垦方式下非生长季土壤CO2排放特征。结果表明土壤呼吸强度大小依次为:煤矸石复垦区<化工垃圾复垦区<对照区,两复垦区与对照区相比土壤呼吸差异均显著,但两复垦区间土壤呼吸强度差异不明显;各区土壤呼吸的主导因素不同,煤矸石复垦区的显著影响因子是土壤温度,化工垃圾复垦区的显著影响因子是土壤温度和空气湿度,复垦区整体土壤呼吸受气温影响显著,将复垦区整体对气温作曲线拟合,得到的二次方程可以解释69.1%的土壤呼吸变异。

大通煤矸石充填复垦区不同植被类型土壤碳排放动态

2011年7月至2012年3月,利用LI-8100土壤CO2通量系统测定了淮南市大通煤矸石充填复垦区草地、灌丛、小乔木林、大乔木林土壤呼吸强度及其相关影响因子。结果显示,煤矸石充填复垦区4种植被类型下土壤呼吸强度的昼夜及季节变化均呈单峰曲线形式,最大值出现在夏季的12:00—16:00间,最小值出现在冬季的4:00左右;不同植被类型下土壤呼吸强度差异显著(p<0.05),且土壤呼吸强度有强到弱的顺序呈现:草地>灌丛>小乔木林>大乔木林。4种植被土壤CO2—C年释放通量分别为(999.74±62.26)g/(m2.a),(908.49±72.41)g/(m2.a),(869.22±56.23)g/(m2.a),(726.10±63.01)g/(m2.a),故考虑植被的碳减排效应,在煤矸石充填复垦区可以多种植乔木、灌木,而尽量少植人工草坪;复垦区土壤呼吸除受植被类型影响外,主要受10cm土层土壤温度的影响,各植被类型土壤呼吸强度对土壤温度的指数模型均可以解释88%以上的土壤呼吸变异;草地、灌丛、小乔木林、大乔木林碳排放对温度的敏感性Q10值分别为:2.57,2.71,2.96和3.67。

乙酸钠为电子供体时反硝化耦合甲烷化过程的数学模拟

基于化学计量学与生物力能学确定生化反应的理论反应式,结合multiplicative Monod及non-competitive Monod方程,建立了反硝化耦合甲烷化的数学模型。以乙酸钠为电子供体,厌氧颗粒污泥为接种污泥,通过间歇实验获取模型的相关参数。结果表明:该模型能较好地分析反硝化耦合甲烷化过程底物降解、竞争规律及反硝化中间产物对甲烷化的抑制作用;预测气体的累积产气量及各菌群生物量变化。参数灵敏度分析表明:甲烷化、硝酸盐还原和亚硝酸盐过程的灵敏度因子分别为km,a、km,NO3和km,NO2,这证实最大比底物利用速率对底物降解过程影响最显著,其值分别为km,a=0.098 h-1,km,NO3=0.0824 h-1和km,NO2=0.0695 h-1。