生物土壤结皮对风沙土和黄绵土膨胀特性的影响     

王国鹏  肖波  李胜龙  姚小萌  孙福海 《中国沙漠》2020,40(1):97-104

作为重要的土壤物理性质，膨胀性在影响土壤导水性、持水性、抗蚀性以及土壤结构的形成和发育等方面发挥着重要作用。为了探讨生物土壤结皮（BSCs）土壤的膨胀特性及其主要影响因素，针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤，利用膨胀仪测定并比较了有、无藓结皮及其在不同因素（初始含水量、干湿循环、冻融循环、温度）下膨胀率的差异，分析了BSCs对土壤膨胀性的影响及其与环境因素和BSCs性质的关系。结果显示：风沙土上藓结皮的膨胀率为1.93%，较无结皮增加了8.65倍；而黄绵土上藓结皮的膨胀率为2.05%，与无结皮相比降低了76.68%。藓结皮的生物量和厚度与其膨胀率在风沙土上均呈线性正相关关系（P < 0.05），在黄绵土上分别呈二次函数（P=0.02）和线性正相关关系（P=0.02）。初始含水量同时影响了土壤最大膨胀率和稳定膨胀时间，影响程度风沙土远大于黄绵土（包括藓结皮和无结皮）；干湿循环次数对无结皮土壤膨胀率的影响程度大于藓结皮土壤，其中风沙土和黄绵土上无结皮的膨胀率分别是50.00%~620.00%和-2.28%~10.81%，而两种土壤上藓结皮的膨胀率分别是-5.70%~10.88%和-10.24%~-21.46%；冻融循环下4种土壤的膨胀率均有不同程度的降低，降幅为0~18.54%。黄绵土无结皮的膨胀率受温度影响程度较大，50℃下黄绵土无结皮的膨胀率分别是25℃和35℃下的1.17倍和1.21倍。BSCs显著地改变了风沙土和黄绵土表层的膨胀性，其影响的程度和方向取决于土壤类型。同时，BSCs的膨胀性受含水量、温度、干湿以及冻融循环等关键因素影响。  相似文献   

空间分析与生物地球化学循环:西藏林周县大骨节病患病村与非患病村的比较研究     

田原  查欣洁  高星  戴尔阜  余成群 《资源与生态学报(英文版)》2020,11(2):232-246

西藏林周县是我国大骨节病(KBD)患病较为严重的地区之一,本文将林周县作为研究区,通过使用地理探测器(GeoDetector)量化分析KBD患病率风险因子的影响,并使用环境化学方法验证空间分析结果。通过对10个潜在影响因子的分析以及对当地KBD患病村和非患病村的土壤-水-粮食-人这一生物地球化学循环的环境化学分析,结果表明:(1)林周县KBD由一组多重且交互作用的环境影响因子共同作用影响,其中最重要的控制因子是地层因子;(2)所有环境介质(土壤、水、谷物)及人体组织中的硒元素浓度在KBD患病区均低于非患病区;(3)当地居民对硒和铬的摄入严重不足,尤其是KBD患病村中居民硒元素平均日摄入量(ADD)大约仅为世界卫生组织(WHO)建议的成人基本摄入量下限的4%;(4)我们推测,当地居民患病主要是由于地层这一影响因子,这是由于通过生态系统的迁移转化导致当地人口严重硒缺乏,最终导致地方性生物地球化学硒缺乏。  相似文献   

太湖梅梁湾藻华暴发消退-周期表层水体溶解性有机质分子特征     

庞佳丽  许燕红  何毓新  史权  何丁  孙永革 《湖泊科学》2020,32(6):1599-1609

人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响，精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术，以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象，解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征，进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明，藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加，使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高，分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加，特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期，随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行，含量上表现为溶解性有机碳浓度下降，分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加，特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明，太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制，在消退期受藻类有机质降解的影响.  相似文献   

Middle Permian organic carbon isotope stratigraphy and the origin of the Kamura Event     

《Gondwana Research》2020

Large carbon cycle perturbations associated with the Middle Permian (Capitanian) mass extinction have been widely reported, but their causes and timing are still in dispute. Low resolution carbon isotope records prior to this event also limit the construction of a Middle Permian chemostratigraphic framework and global or local stratigraphic correlation, and hence limit our understanding of carbon cycle and environmental changes. To investigate these issues, we analyzed the ¹³C_org values from the Middle Permian chert-mudstone sequence (Gufeng Formation) in the Lower Yangtze deep-water basin (South China) and compared them with published records to build a chemostratigraphic scheme and discuss the underlying environmental events. The records show increased δ¹³C_org values from late Kungurian to early Guadalupian, followed by a decrease to the late Wordian/early Capitanian. The early-mid Capitanian was characterized by elevated δ¹³C_org values suggesting the presence of the “Kamura Event”: an interval of heavy positive values seen in the δ¹³C_carb record. We propose that these heavy Capitanian δ¹³C values may be a response to a marked decline in chemical weathering rates on Pangea and associated reduction in carbonate burial, which we show using a biogeochemical model. The subsequent negative δ¹³C excursion seen in some carbonate records, especially in shallower-water sections (and in a muted expression in organic carbon) coincide with the Capitanian mass extinction may be caused by the input of isotopically-light carbon sourced from the terrestrial decomposition of organic matter.  相似文献   

台湾海峡冬、夏季氮通量的数值模拟研究     

杨金湘  王佳 《海洋学报》2018,40(4):30-40

本文建立了一个气候态驱动的台湾海峡物理-生态耦合模型（ROMS-NPZD）。与遥感观测数据的比较表明，模型能够较好地模拟出冬、夏季台湾海峡主要的温度和叶绿素分布特征。模型揭示了夏季台湾海峡营养盐输运的东、西通道，与南海次表层水的入侵通道一致；冬季，海峡中的营养盐来源于闽浙沿岸水和通过澎湖水道入侵的南海次表层水。模拟结果表明:夏季，通过海峡流入东海的氮主要为有机氮；冬季，闽浙沿岸流为海峡和南海北部陆架提供了丰富的营养盐，不仅如此，南海次表层水进入海峡的营养盐通量与夏季相当。  相似文献   

北极快速变化的生态环境响应   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈建芳  金海燕  白有成  庄燕培  李宏亮  李杨杰  任健 《海洋学报》2018,40(10):22-31

北冰洋由于其特殊的地理位置，成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋，从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库，但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素，使得上层营养盐相对亏损，部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退，尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势，但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势；伴随叶绿素极大层下移、北扩，以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中，除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外，硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏，而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。  相似文献   

Sediment and nutrient storage in a beaver engineered wetland          下载免费PDF全文

Alan Puttock  Hugh A. Graham  Donna Carless  Richard E. Brazier 《地球表面变化过程与地形》2018,43(11):2358-2370

Beavers, primarily through the building of dams, can deliver significant geomorphic modifications and result in changes to nutrient and sediment fluxes. Research is required to understand the implications and possible benefits of widespread beaver reintroduction across Europe. This study surveyed sediment depth, extent and carbon/nitrogen content in a sequence of beaver pond and dam structures in South West England, where a pair of Eurasian beavers (Castor fiber) were introduced to a controlled 1.8 ha site in 2011. Results showed that the 13 beaver ponds subsequently created hold a total of 101.53 ± 16.24 t of sediment, equating to a normalised average of 71.40 ± 39.65 kg m². The ponds also hold 15.90 ± 2.50 t of carbon and 0.91 ± 0.15 t of nitrogen within the accumulated pond sediment. The size of beaver pond appeared to be the main control over sediment storage, with larger ponds holding a greater mass of sediment per unit area. Furthermore, position within the site appeared to play a role with the upper‐middle ponds, nearest to the intensively‐farmed headwaters of the catchment, holding a greater amount of sediment. Carbon and nitrogen concentrations in ponds showed no clear trends, but were significantly higher than in stream bed sediment upstream of the site. We estimate that >70% of sediment in the ponds is sourced from the intensively managed grassland catchment upstream, with the remainder from in situ redistribution by beaver activity. While further research is required into the long‐term storage and nutrient cycling within beaver ponds, results indicate that beaver ponds may help to mitigate the negative off‐site impacts of accelerated soil erosion and diffuse pollution from agriculturally dominated landscapes such as the intensively managed grassland in this study. © 2018 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd.  相似文献   

A method for uncertainty constraint of catchment discharge and phosphorus load estimates          下载免费PDF全文

Michael J. Hollaway  Keith J. Beven  Clare Mc W. H. Benskin  Adrian L. Collins  Robert Evans  Peter D. Falloon  Kirsty J. Forber  Kevin M. Hiscock  Ron Kahana  Christopher J. A. Macleod  Mary C. Ockenden  Martha L. Villamizar  Catherine Wearing  Paul J. A. Withers  Jian G. Zhou  Nicholas J. Barber  Philip M. Haygarth 《水文研究》2018,32(17):2779-2787

River discharge and nutrient measurements are subject to aleatory and epistemic uncertainties. In this study, we present a novel method for estimating these uncertainties in colocated discharge and phosphorus (P) measurements. The “voting point”‐based method constrains the derived stage‐discharge rating curve both on the fit to available gaugings and to the catchment water balance. This helps reduce the uncertainty beyond the range of available gaugings and during out of bank situations. In the example presented here, for the top 5% of flows, uncertainties are shown to be 139% using a traditional power law fit, compared with 40% when using our updated “voting point” method. Furthermore, the method is extended to in situ and lab analysed nutrient concentration data pairings, with lower uncertainties (81%) shown for high concentrations (top 5%) than when a traditional regression is applied (102%). Overall, for both discharge and nutrient data, the method presented goes some way to accounting for epistemic uncertainties associated with nonstationary physical characteristics of the monitoring site.  相似文献   

大尺度雁列断层粘滑运动数值模拟     

王时  王想  陈定发  马广庆  王思思  董博 《地震地磁观测与研究》2018,39(6):23-30

通过ANSYS软件建立二维雁列断层模型，采用粘弹性力学参数，建立摩擦系数接触单元，模拟10万年时间大尺度雁列走滑断层活动（地震相关活动），分析挤压条件下的断层活动特征，研究结果表明：①断层时空区域不同，所受应力也不同，接近贯通区域重合地区所受应力较大，粘滑运动剧烈，由贯通区域向断层两侧逐渐延伸，所受应力依次减小；②摩擦系数越小，地震发生频率越高，地震运动周期越短，则位错量相对较小，易发生震级较小地震；摩擦系数越大，地震发生频率越低，地震运动周期越长，则位错量相对较大，易发生震级较大地震；③给定的边界挤压速率越大，地震发生频率越高，地震运动周期越短，则位错量增大，易发生震级较大地震。  相似文献   

淮南采煤塌陷湖泊浮游植物优势种的营养动力学   总被引：3，自引：1，他引：2  

张鑫  易齐涛  谢凯  张思亮  余艳霞  张银 《湖泊科学》2018,30(3):713-722

在淮南潘谢矿区选取3个营养盐结构差异较大的塌陷湖泊,于2014—2015年4个季度分别对浮游植物群落结构组成进行调查,选取3个湖泊中的优势种(属)具尾蓝隐藻(Chroomonas caudata)、链形小环藻(Cyclotella catenata)和伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)作为研究对象,设置不同的氮(N)、磷(P)浓度梯度进行营养动力学培养实验,并结合Monod方程,获得3个藻种在不同营养盐限制下的营养动力学参数.N限制下具尾蓝隐藻、小环藻和伪鱼腥藻的最大生长速率(μmax)和半饱和常数(Ks)分别为:0.66 d~(-1)、1.66 mg/L;0.37 d~(-1)、1.06 mg/L;0.71 d~(-1)、2.26 mg/L;P限制下它们的μmax和Ks则分别为:0.51 d~(-1)、0.023 mg/L;0.31 d~(-1)、0.035 mg/L;0.90 d~(-1)、0.015 mg/L.综上所述,在N充足时,伪鱼腥藻能够在竞争中形成优势,同时在P限制情况下易成为优势种,从营养动力学的角度揭示了其在塌陷湖泊中占据优势的营养盐动力学机制.研究结果可以为沉陷区水域开发利用和营养盐管理提供科学依据.  相似文献