检索结果-内蒙古大学图书馆

不同秸秆还田方式下砂姜黑土团聚体内颗粒有机质的空间分布特征——基于X射线CT技术和机器学习

土壤学报 2025年第2期62卷 375-387页

作者：丁天宇郭自春王玥凯蒋发辉张平彭新华土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京211135 南京农业大学农学院南京210095 江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 安徽省农垦集团龙亢农场有限公司安徽怀远233426 中国科学院大学北京100049 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式,该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验,结合高分辨率X射线CT技术(XCT)和机器学习方法,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对不同土层(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm)... 详细信息

为优选培肥改良砂姜黑土的秸秆还田方式,该研究基于砂姜黑土连续6年耕作与秸秆还田定位试验,结合高分辨率X射线CT技术(XCT)和机器学习方法,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对不同土层(0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm)6~8 mm团聚体内颗粒有机质(particulate organic matter,POM)(包括新鲜残体和旧POM)空间分布及其孔隙特征的影响。研究结果表明:整体而言,三种秸秆还田处理下各土层中团聚体内POM以新鲜残体为主,占76.4%~87.0%;免耕还田处理下0~10 cm土层团聚体存在大量POM,其中新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.788和0.569;深翻还田处理下20~40 cm土层团聚体POM体积密度较高,新鲜残体和旧POM分布在连通性孔隙中的比例分别为0.729和0.536。与旋耕还田相比,免耕还田使0~10cm土层中团聚体内总POM和新鲜残体体积密度分别提高了54.4%和56.7%(P<0.05);然而,在10~20 cm土层中,三种还田方式下新鲜残体和旧POM体积密度及其在连通性孔隙中的分布无显著性差异(P>0.05);在20~40 cm土层中,与旋耕还田相比,深翻还田使总POM体积密度分别显著提高了2.78倍,其中新鲜残体和旧POM体积密度分别提高了3.10倍和1.72倍,同时显著提高了团聚体孔隙度(>16μm)、连通孔隙度(P<0.05)。综上所述,新鲜残体构成了POM主要成分,在免耕还田表层(0~10 cm)和深翻还田深层(20~40cm)土壤中,团聚体内POM体积密度提升主要以通过新鲜残体体积密度显著增加实现的,连通性孔隙是新鲜残体累积和分解转化的重要场所。本研究认为深翻还田有利于深层(20~40cm)土壤团聚体连通性孔隙形成和POM累积,对农田土壤质量提升和土壤固碳具有重要意义。

关键词：团聚体颗粒有机质孔隙砂姜黑土深翻还田 XCT扫描

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平原河网颗粒有机质光谱性质与流域土地利用变化的耦合关系分析

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环境科学学报 2024年第11期44卷 396-403页

作者：陈永存徐嘉骏马增岭王婷郭卫东商栩瞿理印浙江竟成环保科技有限公司温州325035 温州大学城镇水污染生态治理技术国家地方联合工程研究中心温州325035 温州市农业科学研究院生态环境研究所温州325006 厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室厦门361012 温州医科大学浙南水科学研究院浙江省流域水环境与健康风险研究重点实验室温州325035

流域土地利用变化是影响河流颗粒有机质(POM)循环的重要因素.此过程在水动力条件较弱的平原河网系统可能更为强烈,但目前相关研究较少.因此,本研究以温瑞塘河河网作为典型研究区域,将POM碱提方法(BEPOM)与紫外-可见光光谱及三维荧光光... 详细信息

流域土地利用变化是影响河流颗粒有机质(POM)循环的重要因素.此过程在水动力条件较弱的平原河网系统可能更为强烈,但目前相关研究较少.因此,本研究以温瑞塘河河网作为典型研究区域,将POM碱提方法(BEPOM)与紫外-可见光光谱及三维荧光光谱技术相结合探讨土地利用变化对河流POM含量及光学性质的影响.结果显示,温瑞塘河颗粒有机碳(POC)浓度为0.2~8.95 mg·L^(-1),BEPOM丰度与POC浓度呈显著正相关,二者均呈现城市支流区>城市干流区>城市-农田混合区>山区的空间分布模式.基于土地利用与POM数据的冗余分析结果显示城市河段POM受人为输入和内源自生影响,相对分子质量较小,类蛋白质组分丰度高.在水动力条件较弱的城市支流河段,POM的生源信号更加强烈.混合区类腐殖质组分的相对丰度最高,农田河畔土壤输入使混合区POM较城市区和山区表现出更强的陆源特性.山区POM总荧光组分强度最低,但混合组分的相对丰度最高,主要来源于植物凋落物的微生物不完全降解产物.本研究为评估土地利用对河流POM的影响提供了理论依据.

关键词：颗粒有机质平原河网土地利用三维荧光平行因子分析

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高原喀斯特湖泊颗粒有机质组成与来源示踪

高原喀斯特湖泊颗粒有机质组成与来源示踪

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作者：吴嘉曦贵州大学

学位级别：硕士

湖泊是陆地水生生态系统的重要组成部分,作为河流与海洋的“中间站”,是水生环境中碳转化和储存的活跃场所。颗粒有机质（POM）作为湖泊生源要素循环的重要载体,对探究湖泊生态系统退化机质、制定富营养化防治和生态系统修复策略至关重... 详细信息

湖泊是陆地水生生态系统的重要组成部分,作为河流与海洋的“中间站”,是水生环境中碳转化和储存的活跃场所。颗粒有机质（POM）作为湖泊生源要素循环的重要载体,对探究湖泊生态系统退化机质、制定富营养化防治和生态系统修复策略至关重要。喀斯特流高原湖泊生态环境脆弱,水化学极为复杂,其POM组成和来源显著区别于其它类型湖泊。本研究联合利用δ15N-δ13C—荧光光谱—FT-ICRMS技术开展典型喀斯特湖泊草海POM各组分的化学组成、来源综合研究,有效解决POM各来源信号交叉重叠的问题,深入揭示喀斯特湖泊POM的地球化学行为差异,迁移转化过程与生态环境效应。主要取得了如下结论和认识:（1）草海水体悬浮颗粒物主要由Si、Fe、Ca、Al、Mg等元素为主的矿物颗粒,硅藻、植物碎屑为主的生物碎屑,絮凝体和有机质组成。季节变化带来水温的改变,并引起的生物及有机质含量的变化,与水动力破碎作用共同影响悬浮颗粒组成与时空分布特征。生态系统退化后,湖水POM含量升高了22%,絮凝作用使得单个的碎屑矿物聚集形成絮凝体,造成草海水体浑浊,透明度下降约60%,沉水植物大面积消亡。（2）受东部威宁县城人类活动污水排放和入湖河流输入的影响,草海水体POC含量整体表现出东部高西部低的特点,此外喀斯特流域碳酸盐风化影响了湖泊碳酸盐平衡,使草海水体δ13CDIC偏正,造成草海δ13CPOC值相对全球湖泊偏正。生态系统退化后,无论丰水期还是枯水期,草海水体溶解氧浓度和p H值均降低,水体POM含量分别增加了11%和31%。生态系统退化后,水体POM的δ13C值降低,δ15N值增加。在生态系统退化前,沉积物再悬浮（28%）和沉水植物（33%）是湖水中POM的主要来源,生态系统退化后POM主要来源为沉积物（51%）。（3）草海水体POM丰水期与枯水期的荧光指数差异较大,说明草海水体POM来源存在明显的季节性差异。夏季光照强、水温高,表层微生物活性增强,促进了水生植物光合作用,增加了内源性有机质的产生（BIX>1;FIX>1.9）。由于三维荧光光谱无法表征非荧光物质（例如碳水化合物和木质素）,而水体POM的FT-ICR MS分析表明该组分在悬浮物有机组分中占有较大比例（近40%）,因此,在进行有机质表征时,应联用多种技术手段,避免单一技术的固有缺陷。（4）草海水体POM的FT-ICR MS分析发现,脂质和蛋白质类物质占POM总相对丰度的近50%,其次是木质素（29%）,单宁酸类最少（3%）。湖泊POM内源组分（脂类、蛋白类、糖类）的含量与离岸距离呈正比。丰水期CHNO类化合物的丰度更高,表明微生物活动强烈。生态系统退化后湖泊阳关山湖区（出水口附近）高度不饱和化合物、O3S+O5S化合物和富含羧酸的脂环化合物（CRAMs）含量较高,指示了藻类的影响在该湖区不可忽略。

关键词：草海颗粒有机质喀斯特湖泊 FT-ICR MS 碳氮稳定同位素

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长期施肥对红壤性水稻土颗粒有机质和矿物结合态有机质含量与化学组成的影响

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土壤 2021年第1期53卷 140-147页

作者：蓝贤瑾吕真真刘秀梅侯红乾冀建华刘益仁江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200 国家红壤改良工程技术研究中心南昌330200

以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响。结果表明:施... 详细信息

以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响。结果表明:施肥处理全土、POM和MinOM组分中有机碳、全氮含量均显著高于CK处理(P<0.05);与CK处理相比,施肥提高了POM组分质量分布,其中中、高量有机肥配施(MM、HM)分别显著提高POM组分质量分数15.7%和25.1%;施肥处理POM有机碳对土壤有机碳贡献率显著增加13.4%~42.6%;施肥处理未显著影响全土和MinOM组分碳氮比,但显著降低了POM组分碳氮比,降低量为16.8%~25.0%。与NPK处理相比,有机无机配施处理显著提高POM-C/MinOM-C值27.7%~70.2%,提高了土壤有机质活性。红外光谱分析显示,施肥处理较CK处理分别提高全土烷基碳和芳香碳相对含量5.4%~33.2%和0~12.2%;而施肥处理提高了POM烷基碳含量并降低了其芳香碳含量,但几乎不影响POM羧基碳含量,其中MM、HM处理POM烷基碳含量分别较CK处理显著提高12.4%和40.6%;除NPK处理降低了MinOM烷基碳含量外,施肥均提高了MinOM烷基碳和羧基碳含量并降低了其芳香碳含量,其中NPK处理较CK处理显著提高MinOM羧基碳含量70.8%。研究结果说明施肥能提高供试土壤全土及各土壤组分有机碳、全氮含量,与单施化肥相比,有机无机配施更有利于提高土壤POM数量及其结构活性,改善稻田土壤质量。

关键词：长期定位试验红壤性水稻土颗粒有机质矿物结合态有机质红外光谱

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秦岭山地典型林分土壤热水溶有机碳、颗粒有机质及微团聚性特征

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西北林学院学报 2021年第4期36卷 26-33页

作者：任佳伟王志康许晨阳耿增超王强杜旭光西北农林科技大学资源环境学院/农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨陵712100 农业部农业环境重点实验室北京100081 汉中市勉县农业技术推广站陕西汉中724200

为探究土壤类型和林分类型对土壤活跃有机质组分和微团聚作用的影响,及活跃有机质组分与微团聚作用之间的关系,采集秦岭辛家山林区云杉林、红桦林、杉桦混交林、华山松林、锐齿栎林和松栎混交林的表层(Ah)土壤样品,分析针叶林、阔叶林... 详细信息

为探究土壤类型和林分类型对土壤活跃有机质组分和微团聚作用的影响,及活跃有机质组分与微团聚作用之间的关系,采集秦岭辛家山林区云杉林、红桦林、杉桦混交林、华山松林、锐齿栎林和松栎混交林的表层(Ah)土壤样品,分析针叶林、阔叶林与针阔混交林之间以及冷凉湿润雏形土(云杉林、红桦林和杉桦混交林)与简育湿润雏形土(华山松林、锐齿栎林和松栎混交林)之间的土壤热水溶有机碳(HWEOC)含量、颗粒有机质(POM,分为3个组分:粗>0.25 mm,0.25 mm>细>0.053 mm和微团聚体内含组分)含量和微团聚作用比(MIR,微团聚体粘粉粒/土壤粘粉粒总量)。结果表明:1)林分类型对土壤粗POM含量和MIR有极显著(P<0.01)影响;土壤类型对土壤HWEOC含量、各POM含量和MIR均有极显著影响;2)针叶林地土壤粗POM含量显著(P<0.05)高于阔叶林和针阔混交林,针叶林和阔叶林林地土壤的MIR显著高于针阔混交林,冷凉湿润雏形土的HWEOC、粗POM、细POM含量和MIR均显著高于简育湿润雏形土;3)HWEOC、粗POM、细POM含量、MIR及海拔两两之间均存在极显著的正相关关系;4)粗、细POM的含量解释了HWEOC含量87%的变化,海拔解释了MIR中81%的变化。林分类型和土壤类型都是影响林地土壤活跃有机质含量和土壤微团聚作用的重要因素,土壤类型是主要因素;活跃有机质的含量与土壤微团聚作用有紧密联系,土壤类型和林分类型能够通过对活跃有机质的作用进而影响土壤的微团聚性。

关键词：秦岭热水溶有机碳颗粒有机质微团聚作用森林土壤

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石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征

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微生物学报 2023年第6期63卷 2153-2172页

作者：胥娇李强中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室、自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。【目的】研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(m... 详细信息

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。【目的】研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter, MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据。【方法】以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter, SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征。【结果】石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM。细菌α多样性在黑色石灰土POM和MAOM中最高,且四类石灰土MAOM的真菌多样性比POM要高。Acidobacteria、Proteobacteria、Ascomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门。总磷是影响石灰土演替过程中POM和MAOM细菌群落变化的关键因子,溶解性有机碳和土壤有机碳分别是影响石灰土演替过程中POM和MAOM真菌群落变化的关键因子。POM和MAOM中黑色石灰土的微生物可能发生了生态位分化,随着石灰土演替细菌与真菌更倾向于协作关系。【结论】岩溶土壤演替过程中POM和MAOM的养分及微生物多样性降低,POM可能是微生物养分的主要来源,MAOM更有利于碳的长期稳定积累。本研究可为岩溶土壤演替过程中微生物在有机质形成过程中的作用提供理论依据。

关键词：岩溶石灰土演替颗粒有机质矿物结合有机质微生物群落

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夏季白洋淀颗粒的有机质碳氮同位素特征及其来源解析

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环境工程学报 2023年第6期17卷 2067-2076页

作者：张乐天田凯张文强单保庆魏东洋李杰中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 生态环境部环境发展中心北京100029

为阐明白洋淀颗粒有机质碳氮同位素空间分布差异及其来源,于2022年9月测定了白洋淀夏季悬浮颗粒物样品中颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)、δ^(13)C和δ^(15)N,并运用MixSIAR模型对颗粒有机质来源进行分析。结果表明,白洋淀内POC和PO... 详细信息

为阐明白洋淀颗粒有机质碳氮同位素空间分布差异及其来源,于2022年9月测定了白洋淀夏季悬浮颗粒物样品中颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)、δ^(13)C和δ^(15)N,并运用MixSIAR模型对颗粒有机质来源进行分析。结果表明,白洋淀内POC和PON质量分数分别为3.55%~21.91%和0.44%~2.93%,全淀区POC和PON整体水平处于8.60%±5.52%和1.14%±0.72%,受入淀河流的影响,POC、PON整体空间分布存在较大差异;δ^(13)C和δ^(15)N的范围分别为-25.27‰~-32.95‰和3.86‰~7.32‰,呈由淀南向淀北逐渐偏正的趋势,表明由南向北外源贡献升高,自生源贡献降低。贝叶斯混合模型计算结果表明,悬浮颗粒有机质主要来源于浮游植物(28.60%~37.40%)、陆源植物(22.40%~34.30%)和水生植物(30.20%~31.30%),内源自生贡献率高达59.90%。基于上述研究,提出在适当的时期通过收割淀内芦苇等挺水植物及适当的对沉水植物及藻类残体进行打捞的工程措施,可有效降低自生源对于有机质的贡献,进而切断有机质对于水环境中有机碳氮的贡献,确保水质的达标和稳固提升。本研究结果可为白洋淀的水质保护及修复提供理论参考。

关键词：白洋淀颗粒有机质碳氮稳定同位素贝叶斯模型

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石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征

石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特...

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中国微生物学会第十一届地质微生物学学术研讨会

作者：胥娇李强中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室广西桂林 541004

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土.[目的]研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter,POM)和矿物结合态有机质(miner... 详细信息

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土.[目的]研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter,POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter,MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据.[方法]以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter,SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征.[结果]石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM.细菌α多样性在黑色石灰土 POM 和MAOM中最高,且四类石灰土 MAOM的真菌多样性比POM 要高.Acidobacteria、Proteobacteria、Ascomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门.总磷是影响石灰土演替过程中POM和MAOM细菌群落变化的关键因子,溶解性有机碳和土壤有机碳分别是影响石灰土演替过程中POM和MAOM真菌群落变化的关键因子.POM和MAOM中黑色石灰土的微生物可能发生了生态位分化,随着石灰土演替细菌与真菌更倾向于协作关系.[结论]岩溶土壤演替过程中POM 和MAOM的养分及微生物多样性降低,POM可能是微生物养分的主要来源,MAOM更有利于碳的长期稳定积累.本研究可为岩溶土壤演替过程中微生物在有机质形成过程中的作用提供理论依据.

关键词：岩溶石灰土演替颗粒有机质矿物结合有机质微生物群落

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鄱阳湖候鸟栖息地颗粒有机质的来源研究

鄱阳湖候鸟栖息地颗粒有机质的来源研究

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作者：胡倩倩东华理工大学

学位级别：硕士

随着湖泊环境问题和人类活动日益加剧,湖泊体系的生态系统逐渐退化、水体富营养化等问题,严重影响了湖泊的生态发展。通过对湖泊各种环境影响指标分析,可以有效地了解湖泊流域的水环境、水体特征、富营养化状况,甄别营养物质的来源。鄱... 详细信息

随着湖泊环境问题和人类活动日益加剧,湖泊体系的生态系统逐渐退化、水体富营养化等问题,严重影响了湖泊的生态发展。通过对湖泊各种环境影响指标分析,可以有效地了解湖泊流域的水环境、水体特征、富营养化状况,甄别营养物质的来源。鄱阳湖主要来自五大河流的水源,因为季节性降雨,年内水位变化显著,丰水期一片汪洋,枯水期鄱阳湖周边出现较多的积水洼地,成为封闭的小湖泊。鄱阳湖主体航道水流较快不容易积累营养物质,而周边小湖泊水流缓慢容易积累营养物质,出现富营养化。本研究以鄱阳湖周边的小湖泊-大湖池和沙湖为研究主体,这两个湖泊也是鄱阳湖冬季候鸟栖息地,通过水质参数、阴阳离子浓度、碳氮同位素分析大湖池和沙湖水体理化参数随水位变化的情况,揭示水环境富营养化状况;利用碳氮同位素技术示踪湖泊水体中颗粒有机质的来源。水质理化特征表明,高锰酸钾指数(CODMn)、总磷（TP）和铵氮（NH4+-N）在10月和12月偏高,而在5月水位上涨时最低。硝酸盐氮（NO3--N）浓度在5月明显偏高,其他月份差别不大。总氮（TN）浓度在12月最高（两湖分别为2.7±0.4和2.4±0.5mg/L）。10月鄱阳湖退水后,TN浓度相对其他月份不高,但TP浓度较高,分别为0.27±0.01和0.33±0.02 mg/L,叶绿素a（Chl-a）浓度最高,分别为10.4±1.2和15.6±1.7μg/L。5月涨水时是Ⅲ类水质,中营养化;8月丰水期是ⅢⅣ类水质,初等富营养化;枯水期是Ⅴ类水质,富营养化。阴阳离子主要是以HCO3-和Ca2+、Na+离子为主。湖泊在枯水期和丰水期阴阳离子之间的浓度差别较为明显,枯水期湖河分离,湖泊与相邻河流的阴阳离子浓度相差较大,丰水期由于河水进入了湖内,河湖离子浓度差异不大。碳氮同位素特征表明,在不同水位条件下,悬浮有机质的δ13C和δ15N均存在差异显著性。沙湖5月水位上涨,悬浮有机质δ13C最正,均值-26.4±0.9‰,10月退水后,δ13C最负,均值-31.2±1.1‰。悬浮有机质δ15N值在5月和8月较低（范围+3.5‰+5.5‰）,10月也相对较低,均值为+6.1±0.6‰,而12月相对较高（+7.3‰+10.8‰）。悬浮有机质C/N值在10月最低,均值为6.5±0.6,小于7,与其它各月的C/N有显著差异。大湖池悬浮有机质碳氮同位素各月的变化趋势与沙湖类似,并且两个湖泊在相同月份的δ13C、δ15N或C/N均不存在显著差异,但大湖池的δ13C和δ15N比沙湖的δ13C和δ15N均值略偏正0.1～0.5‰,C/N比沙湖的C/N略偏低0～0.4。有机δ13C、δ15N结合C/N示踪表明,大湖池和沙湖的悬浮有机质在5月水位上涨和8月丰水期主要来源于河流运输的土壤有机质,表层沉积物对5月悬浮有机质也有一定贡献,水生浮叶植物对8月悬浮有机质有一定贡献;10月秋季退水后悬浮有机质主要来源于藻类,表层沉积物有一定贡献;12、3和4月冬春季枯水期悬浮有机质主要来源于表层沉积物,候鸟粪便对12月悬浮有机质有较大贡献,湿地植物碎屑对3和4月有较大贡献。

关键词：鄱阳湖碳氮同位素来源营养化颗粒有机质

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水库颗粒有机质锶同位素组成特征初探——以贵州红枫水库为例

水库颗粒有机质锶同位素组成特征初探——以贵州红枫水库为例

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作者：仇晓龙中国科学院大学

学位级别：硕士

水库颗粒有机质的来源识别及其贡献份额一直是水库基础科学问题的难点和热点。河流被筑坝拦截后，自然属性和物质循环都受到较大影响，最直接的表现首先是库区水文的变化（水流减缓和水温升高等），而后随着水体滞留时间的增加，生物活... 详细信息

水库颗粒有机质的来源识别及其贡献份额一直是水库基础科学问题的难点和热点。河流被筑坝拦截后，自然属性和物质循环都受到较大影响，最直接的表现首先是库区水文的变化（水流减缓和水温升高等），而后随着水体滞留时间的增加，生物活动（主要是浮游藻类）开始加强，再加上人为的影响（水库反季节蓄水发电和渔业等），使得水库有机质的地球化学循环变得更加复杂。水库颗粒有机质的碳(POC)是区域和全球碳循环的重要组成部分，目前多利用δ13C或C/N摩尔比来进行源解析时，但由于其信号在内源POC（主要是浮游藻类）和外源POC（主要是流域土壤带入）中存在重叠，从而影响了其份额的准确核算。如果内外源颗粒有机质的锶(Sr)同位素具有各自的特征值，就可利用Sr同位素技术来对颗粒有机质进行源解析，从而为水库颗粒有机质内外源的份额评估提供一种新的地球化学方法。　　为此，论文以贵州喀斯特红枫水库为研究对象，通过优化的悬浮颗粒物中不同相态Sr的连续提取方法，分别提取其中的酸溶态、有机态和残渣态Sr，进行其Sr含量和同位素组成的研究。于2017年7月、10月和2018年1月对红枫水库的入库河流、库区和下泄水进行了水样采集，分析测定了其基本理化性质和水化学组成，溶解态Sr及不同相态悬浮颗粒物Sr的含量及其同位素组成，得到以下主要结论:　　1.温度变化范围为5.85℃～25.10℃，平均值为17.08℃;pH变化范围为7.30～8.80，平均值为7.76;溶解氧变化范围为0.23mg/L～12.23mg/L，平均值为5.82mg/L。Ca和HCO3为水体主要阴阳离子，其变化范围分别为845μmol/L～2485μmol/L和1645μmol/L～3637μmol/L，平均值分别为1369μmol/L和2610μmol/L;水体的主要水化学组成受碳酸盐岩风化控制。Ca和Sr在地表过程中具有相似的地球化学行为。在水库剖面，Ca和Sr在水温季节性分层期间(7月份)也出现了分层现象，且下泄水溶解态Ca和Sr浓度低于库区底层的离子浓度，表明河流水库化过程可以改变其原来的地球化学行为。　　2.水体溶解态Sr的浓度变化范围为2.16μmol/L～16.17μmol/L，平均值为4.70μmol/L;其87Sr/86Sr比值变化范围为0.7070～0.7084，平均值为0.7079。高溶解态Sr浓度和低87Sr/86Sr比值反映了碳酸盐岩风化为主的特征。库区7月份剖面上溶解态Sr同位素比值最高(平均值0.7080)，10月份最低(平均值0.7077);且在温度分层期间（7月），溶解态Sr同位素比值也受到了分层的影响，水深15m左右Sr同位素比值大小发生了较为明显的变化。　　3.悬浮颗粒物无机态Sr(酸溶态Sr)的87Sr/86Sr变化范围为0.7071～0.7084，平均值为0.7078，与溶解态87Sr/86Sr比值相差不大，说明红枫水库悬浮颗粒物中的无机态Sr主要来源于碳酸盐岩矿物。　　4.悬浮颗粒物有机态87Sr/86Sr变化范围为0.7087～0.7141，平均值为0.7111，远高于溶解态87Sr/86Sr比值;且具有明显的季节性变化，在7月、10月和1月份在库区剖面平均87Sr/86Sr比值分别为0.7122、0.7098和0.7106。此外，7月份，水库剖面Sr同位素比值随深度增加而增加，发生了明显的分层现象。　　通过本论文的研究，发现水库颗粒有机质的87Sr/86Sr具有自己的特征值，且与前人研究的该流域土壤有机质的87Sr/86Sr明显不同，表明可以利用87Sr/86Sr来进行水库颗粒有机质的物源解析，这是本论文的主要创新之处。不足之处在于，缺乏室内浮游植物的培养实验及不同类型水库的系统研究，从而影响了对颗粒有机质87Sr/86Sr控制机制的深刻认识。

关键词：水库水化学颗粒有机质锶同位素源解析

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