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不同选冶固废材料对土壤重金属稳定化效果的影响

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生态学杂志 2024年第9期43卷 2881-2891页

作者：白旭琴贾春云刘长风韩秀云丁悦王诗伟沈阳化工大学环境与安全工程学院沈阳110142 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

碱性工业废渣已经广泛应用于土壤重金属修复,经复配、加工、改性后可稳定化土壤中的重金属,从而降低重金属的毒性。本文探究了高炉渣(FG)和铁尾砂(T)对重金属污染土壤的稳定化效果,并结合SEM⁃EDS和XRD等手段揭示土壤中重金属的钝化机制... 详细信息

碱性工业废渣已经广泛应用于土壤重金属修复,经复配、加工、改性后可稳定化土壤中的重金属,从而降低重金属的毒性。本文探究了高炉渣(FG)和铁尾砂(T)对重金属污染土壤的稳定化效果,并结合SEM⁃EDS和XRD等手段揭示土壤中重金属的钝化机制。高炉渣材料水洗和高温煅烧后获得产品WFG和HFG;铁尾砂高温煅烧后获得产品HT。结果表明:稳定化材料施加显著提高土壤pH,电导率值变化不显著,稳定40 d后,土壤pH有所下降;土壤DTPA提取态Cd、Pb、Zn含量均下降,HFG⁃10%处理对Cd和Zn的稳定化效果最佳,稳定化率分别为66.04%和92.21%,HT⁃10%对Pb的稳定化效果最佳,稳定化率为69.67%;施加稳定化材料导致土壤重金属残渣态和可还原态含量随时间的增加先增大后减小;生态风险指数表明,施加10%高炉渣材料(FG、WFG、HFG)后土壤中Cd、Pb、Zn的风险指数下降了一个等级。总的来说,HFG⁃10%处理对土壤中Cd、Pb、Zn的稳定化效果最好,重金属钝化机制主要包括表面吸附和络合反应。

关键词：高炉渣铁尾砂土壤重金属稳定化机制

光温水对树木初生生长和次生生长影响的研究进展

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应用生态学报 2024年第9期35卷 2455-2462页

作者：周明慧张婷李荣平闫巧玲中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与保育重点实验室(中国科学院)沈阳110016 辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110016 中国科学院大学北京100049 中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166

树木生长包括初生生长和次生生长,其活动和休眠周期会影响森林生产力和碳汇能力,研究光温水等环境条件对树木生长的影响对于预测全球气候变化背景下森林生产力和固碳能力的变化具有重要意义。本文综述了光照、温度和降水对树木初生生长... 详细信息

树木生长包括初生生长和次生生长,其活动和休眠周期会影响森林生产力和碳汇能力,研究光温水等环境条件对树木生长的影响对于预测全球气候变化背景下森林生产力和固碳能力的变化具有重要意义。本文综述了光照、温度和降水对树木初生生长、次生生长以及二者之间同步性/异步性影响的机理,指出了现有研究中存在的不足,例如,较少关注树木根系生长对环境条件的响应与适应,忽视光温水对树木生长影响的生理机制等。在此基础上,提出今后应加强对地下根系生长的研究,重视环境因子影响树木生长过程中的生理变化,完善树木生长过程中的源汇限制理论,关注基于过程的预测模型,从而为预测未来森林生产力和固碳能力变化、提出科学的森林管理对策提供依据。

关键词：温度水分光周期初生生长次生生长生产力固碳能力

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工农业废料在养殖废水处理中的应用

生态学杂志 2024年第9期43卷 2850-2858页

作者：孙娜刘长风石亚楠陈希娟沈阳化工大学环境与安全工程学院沈阳110819 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

工农业废料在去除养殖废水中污染物方面有一定的应用潜力。本研究以养殖废水为对象,选用镁矿渣、铁矿渣和生物炭3种工农业废料,按体积比1∶1∶1混匀制成混合材料,然后将其与表层土壤按体积比0.75%、2%、5%和10%混合后填装柱体,在室内稳... 详细信息

工农业废料在去除养殖废水中污染物方面有一定的应用潜力。本研究以养殖废水为对象,选用镁矿渣、铁矿渣和生物炭3种工农业废料,按体积比1∶1∶1混匀制成混合材料,然后将其与表层土壤按体积比0.75%、2%、5%和10%混合后填装柱体,在室内稳态饱和条件下进行土柱迁移实验。试验结果显示:养殖废水中污染物质的去除率与混合材料添加量呈正相关,总体上以5%~10%混合材料掺入量最佳。此时对总氮的去除率为29.89%,累计去除量达到21.95 mg·kg^(-1);对总磷的去除率为57.49%,累计去除量为15.03 mg·kg^(-1);化学需氧量的去除率为18.08%,累计去除量为363.11 mg·kg^(-1);生化需氧量的去除率为38.52%,累计去除量为6.59 mg·kg^(-1);浊度的去除率达到19.22%,累计去除量为210.78 NTU。研究表明,以5%~10%混合材料与土壤混合,可有效去除污水中20%以上的污染物质,本研究可为养殖废水为主的面源污染拦截阻控策略提供科学依据。

关键词：工农业废料养殖废水动态迁移土壤过滤 COD去除

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东北陆地生态系统碳汇现状与研究展望

应用生态学报 2024年第9期35卷 2322-2337页

作者：王绪高吕晓涛郗凤明刘志华梁宇高添孙涛于大炮王超马强梁超郑甜甜王娇月尹岩焦珂伟刘波朱教君中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与保育重点实验室(中国科学院)沈阳110016 辽宁省陆地生态系统碳中和重点实验室沈阳110016

提升陆地生态系统碳汇是减缓气候变化、实现“碳中和”的主要措施之一。东北地区是我国陆地生态系统碳汇的核心贡献区,厘清该区碳汇现状及未来变化特征对实现我国“碳中和”目标至关重要。本文从碳汇时空格局、碳汇驱动机制、增汇技术... 详细信息

提升陆地生态系统碳汇是减缓气候变化、实现“碳中和”的主要措施之一。东北地区是我国陆地生态系统碳汇的核心贡献区,厘清该区碳汇现状及未来变化特征对实现我国“碳中和”目标至关重要。本文从碳汇时空格局、碳汇驱动机制、增汇技术与潜力评估等方面,综述了东北陆地生态系统碳汇研究的进展。由于数据来源与研究手段不同,东北陆地碳汇计量存在较大的不确定性,尤其是森林碳汇估测结果差异较大(0.020~0.157 Pg C·a^(-1))。碳汇功能取决于植物-土壤-大气界面之间的碳交换过程,但对于东北地区不同时空尺度下碳汇提升的关键路径尚不清晰。提升陆地生态系统质量是东北地区固碳增汇的关键与核心,但由于不同生态系统有其独特的时空变化特征,亟待建立适合“双碳”目标下的多生态系统协同的固碳增汇技术体系。未来研究需发展融合多源数据与多尺度技术手段的碳汇精准计量体系,准确评估东北陆地碳汇功能与增汇潜力,聚焦碳汇功能的多尺度驱动机制,创新发展适合东北陆地生态系统协同提升的增汇技术体系,并开展增汇技术示范,为“碳中和”目标的实现提供科技支撑。

关键词：陆地碳汇碳汇计量增汇技术增汇潜力东北地区

活化铁尾砂硅⁃纳米硒复合营养液对水稻幼苗生长的影响

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生态学杂志 2024年第9期43卷 2871-2880页

作者：赵祥张晓蓉巩宗强苏丹贾艳杰罗春峰刘凤飞辽宁大学环境学院沈阳110036 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 沈阳农业大学沈阳110000

本研究旨在制备一种铁尾砂硅⁃纳米硒复合营养液,为促进水稻生长和硒吸收利用措施提供理论依据。以稻花香2号为研究对象,开展两因素实验,设置4个硅水平(0、300、600、900 g·hm^(-2))和4个纳米硒水平(0、18.75、37.5、56.25 g·hm^(-2))... 详细信息

本研究旨在制备一种铁尾砂硅⁃纳米硒复合营养液,为促进水稻生长和硒吸收利用措施提供理论依据。以稻花香2号为研究对象,开展两因素实验,设置4个硅水平(0、300、600、900 g·hm^(-2))和4个纳米硒水平(0、18.75、37.5、56.25 g·hm^(-2)),另设亚硒酸钠组(硒37.5 g·hm^(-2)+硅600 g·hm^(-2))作为对照组,探究营养液中硅、纳米硒水平对水稻幼苗生长及富硒的影响,明确最优硅⁃硒配比,阐明硅对水稻幼苗富硒的影响及其生理机制。结果表明:相较于单硒或单硅的处理组,硅⁃硒配施对水稻生长有一定协同作用,硅元素通过提高水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)活性,进而影响水稻幼苗生长。响应曲面法结果表明,营养液中硅水平600 g·hm^(-2)、纳米硒水平37.5 g∙hm^(-2)时,水稻幼苗生长显著优于其他处理组,株高、根冠比分别较施用亚硒酸钠处理组增长了9.9%和5.3%;根、茎、叶硒含量分别增加了41.4%、32.4%和42.3%。

关键词：纳米硒营养液铁尾砂水稻幼苗酶活硒含量

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东北半干旱区外来植物入侵现状评估

应用生态学报 2024年第1期35卷 73-79页

作者：张悦马巍格刘谷娥周全来郭佳曹伟中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 沈阳农业大学生物科学技术学院沈阳110866

外来入侵植物在东北半干旱区早有发现,但总体入侵现状却鲜有报道。本研究通过野外调查、标本采集、查阅标本平台和文献资料,建立了东北半干旱区外来入侵植物数据库。结果表明:东北半干旱区外来入侵植物共10科26属34种,其中菊科植物居多,... 详细信息

外来入侵植物在东北半干旱区早有发现,但总体入侵现状却鲜有报道。本研究通过野外调查、标本采集、查阅标本平台和文献资料,建立了东北半干旱区外来入侵植物数据库。结果表明:东北半干旱区外来入侵植物共10科26属34种,其中菊科植物居多,有9个属(34.6%)11个种(32.4%);豆科、茄科、禾本科有11个属(42.3%)15个种(44.1%);入侵植物中草本植物有33种,占绝对优势(97.1%)。入侵等级为1级和2级的全国性入侵植物各有7种,均占总数的20.6%;入侵等级为4级的种数最多,有17种,占总数的50%。源于北美洲和欧洲的外来入侵植物最多,占64.7%,而源于南美洲、亚洲和非洲的外来入侵植物共占35.3%。44.1%的外来入侵植物是有意引入,而无意引入的占55.9%。东北半干旱区81.3%的县(市)有外来入侵植物分布,入侵形势十分严峻。

关键词：东北半干旱区外来入侵植物入侵等级原产地分布格局

细菌残体对趋触效应介导的细菌迁移行为的影响

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生态学杂志 2024年第9期43卷 2908-2916页

作者：卢恩陈希娟石亚楠杨新瑶杨立琼沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室沈阳110044 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

细菌能够沿着液相中和固相上污染物的浓度梯度进行运动,进而达到降解污染物的目的,其中细菌在固相上的运动称为趋触效应,对污染土壤的生物修复至关重要。而土壤胶体则会通过影响有机污染物的固液分配比例影响趋触效应。本研究选取对萘... 详细信息

细菌能够沿着液相中和固相上污染物的浓度梯度进行运动,进而达到降解污染物的目的,其中细菌在固相上的运动称为趋触效应,对污染土壤的生物修复至关重要。而土壤胶体则会通过影响有机污染物的固液分配比例影响趋触效应。本研究选取对萘具有化学响应的假单胞菌5RL(Pf5RL)为目标细菌,以其残体为土壤胶体代表,通过迁移实验探究细菌残体对趋触效应作用下Pf5RL迁移行为的影响。结果表明:细菌残体在石英砂中可稳定存在,Pf5RL及萘均对其迁移行为无影响,其最大穿出相对浓度(max C/C_(0))均约为0.6;细菌残体的存在却会阻碍Pf5RL迁移,使max C/C_(0)由0.97±0.02降低至0.75±0.01;主要是因为细菌残体提高了静电引力,增加了Pf5RL在细菌残体上的附着;萘也会阻碍Pf5RL迁移,主要是因为石英砂对萘的吸附产生了近表面趋化性及趋触性,使max C/C_(0)由0.97±0.02降低至0.75±0.04;在萘存在的情况下,细菌残体则会通过增加萘的吸附位点增强近表面趋化性及趋触性,从而进一步阻碍Pf5RL迁移,使max C/C_(0)由0.75±0.04进一步降低至0.50±0.03。细菌残体在有机污染物介导的趋触和趋化效应上有很重要的作用,是影响原位细菌降解动物粪便和再生水带来的土壤有机污染物的重要影响因素。

关键词：细菌细菌残体趋触效应近表面趋化性迁移

基于气候时滞效应和空间异质性对中国植被GPP模拟

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生态学报 2024年

作者：高越布仁仓熊在平齐丽刘洪顺中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院大学内蒙古额尔古纳湿地生态系统国家定位观测研究站

植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标，为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对GPP的影响，本研究以当年气象数据组（CC）、10年平均气象数据组（MC）和邻域气象数据组（FM）分别代表气候波动性、时间滞后效应和空... 详细信息

植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标，为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对GPP的影响，本研究以当年气象数据组（CC）、10年平均气象数据组（MC）和邻域气象数据组（FM）分别代表气候波动性、时间滞后效应和空间异质性，以及地形数据为自变量，构建随机森林模型，模拟了2000—2014年的历史时期的GPP值以及2015—2021年在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585排放情景下的GPP值，计算模拟解释率，因子贡献率，最终确定最佳气象数据组。结果表明（1）地形因子中坡度对GPP的影响最大，气象因子中降水量对GPP的影响最大，整体而言GPP与地形因子较气象因子相关性强，是地形再分配气象因子的结果；（2）各时期GPP模型之间交叉模拟值与MODIS数据对比发现模型解释率R2均达到0.80以上，表明所建预测GPP的随机森林模型稳定性较强；（3）历史气象数据的GPP模型结果显示CC对当年GPP的解释率更高，表明气候波动性更好地展现当年气象与GPP间的关系；（4）基于历史时期和4种未来气候情景下3个气象数据组建立的模型之间交叉模拟，结果表明MC预测模型的解释率最高，表明该数据组稳定性最强，反过来采用4种未来气候情景下3个气象数据组的模型模拟历史时期的GPP，结果表明MC与其他两个气象数据组之间存在显著性差异（P<0.05），充分表明植被GPP响应气候具有时滞效应，并其影响程度显著大于气候的空间异质性和波动性，即前9年的气候持续影响植被GPP;(5)统计3个气象数据组在历史时期出现的概率，可知MC出现概率高的区域占比比其他两个数据组的大，在林地、灌木和草本三种景观类型中也出现相同的结论，另外MC对中高海拔和陡坡的预测能力比其他两个数据组的强，表明中高海拔地区在分配太阳辐射等复杂过程存在明显的时滞效应，而平缓地区易受当年和气候空间异质性影响。因本文以10年为平均值计算单元，最佳时间滞后效应可能会比10年短或更长，需要进一步探讨，本文结论为气候变化背景下GPP模拟预测提供了最佳气象数据组。

关键词：植被总初级生产力随机森林空间异质性时间滞后效应

活化铁尾砂与镁改性生物炭配施对水稻幼苗生长及盐碱土性质的影响

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 68-78页

作者：罗春峰张晓蓉巩宗强贾艳杰赵祥刘凤飞郭伟沈阳农业大学沈阳110000 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态和环境工程重点实验室沈阳110000 中国科学院大学北京100049 辽宁大学沈阳110000

为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团... 详细信息

为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团表征;开展盆栽实验,探究活化铁尾砂与生物炭材料配施对水稻幼苗的形态学和生理学的影响及对盐碱土的改善效果。结果表明,相比于其他生物炭材料,活化铁尾砂-镁改性生物炭材料孔隙较大,表面更加粗糙,对于养分的吸附能力强,表面的官能团丰富。盆栽实验中活化铁尾砂-镁改性生物炭配施组中水稻幼苗株高、根长、根冠比和干质量分别较对照组提高12.61%、191.49%、42.93%和100.00%;叶片的丙二醛和活性氧含量分别降低65.76%和46.46%;过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、叶绿素和可溶性蛋白值分别升高117.35%、44.75%、55.00%和19.31%。施用活化铁尾砂-镁改性生物炭材料后,盐碱土的电导率降低,p H、总碳、总氮、土壤有效硅、总磷和总钾含量升高。研究证明活化铁尾砂-镁改性生物炭材料性能优越,并且活化铁尾砂与镁改性生物炭配施改善了盐碱土壤理化性质和养分含量,使水稻幼苗活性氧含量降低及抗氧化酶活性提升,减缓盐碱土对水稻幼苗生长的胁迫,促进盐碱土壤中水稻幼苗生理过程,增加干物质积累,可以促进盐碱地水稻幼苗生长。

关键词：活化铁尾砂-镁改性生物炭材料水稻酶活性苏打盐碱土