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若尔盖泥炭地水位下降增加了半导体矿物介导微生物对酚类物质的降解
1
作者
黄鑫
陈槐
+6 位作者
白银萍
王骏
曹芹
付玮
汪福松
韩润
杨刚
《生态学报》
北大核心
2025年第9期4489-4502,共14页
若尔盖泥炭地近年来水位下降、退化加剧,致使碳排放增加,而酚类物质可通过抑制土壤呼吸作用影响土壤有机质分解和碳循环过程。为探究若尔盖泥炭地中酚类物质与半导体矿物的相互作用,利用光催化降解系统,对若尔盖高原3个水位分别为-2,、-...
若尔盖泥炭地近年来水位下降、退化加剧,致使碳排放增加,而酚类物质可通过抑制土壤呼吸作用影响土壤有机质分解和碳循环过程。为探究若尔盖泥炭地中酚类物质与半导体矿物的相互作用,利用光催化降解系统,对若尔盖高原3个水位分别为-2,、-8、-13.8 cm的泥炭地进行五点法土壤样品采集,设置不同浓度的催化剂与酚类物质组合,通过分析酚类物质的降解产物和动力学特征研究其光催化降解机制。结果显示:(1)泥炭地中土壤矿物主要由赤铁矿、板钛矿、方锰矿、红锌矿组成。随着水位下降,泥炭地土壤矿物含量增加,方锰矿含量从2.15%增加到了4.92%,增幅达2.3倍,方锰矿表现出对泥炭地典型酚类物质没食子酸的高光催化降解效率,降解率达到99.4%,且与对照相比,增幅达10.14倍。在方锰矿光催化介导腐败希瓦氏菌条件下,没食子酸的降解率达99.7%,增幅达26.5%。(2)以方锰矿为催化剂对没食子酸进行光催化降解试验发现,其降解产物主要有没食子醌、邻苯二甲酸、苯酐、丙酸、乙酸。(3)通过进一步对酚类物质光催化降解的动力学分析,发现泥炭地水位下降后半导体矿物光催化形成的光电子在降解典型酚类物质没食子酸中占主导地位。光电子则通过与溶解氧反应生成超氧根离子,最后打破酚类物质的C-O、C-C等化学键,加速酚类物质的降解形成没食子醌等物质。可见,泥炭地水位下降可增强半导体矿物光催化介导微生物降解酚类物质形成没食子醌等腐殖酸前体物质,促进碳的积累。这一结论对泥炭地生态系统碳汇功能的认识及泥炭地生态系统的保护和管理提供了科学依据。
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关键词
泥炭地
半导体矿物
酚类物质
光催化
降解率
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职称材料
青藏高原泥炭地水位下降促进土壤碳积累的影响机制
2
作者
曾嘉
陈槐
+4 位作者
刘建亮
杨随庄
严飞
曹芹
杨刚
《生态学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期625-634,共10页
酚类物质作为泥炭地重要的碳分解抑制剂,植被作为泥炭地关键的碳输入来源,它们在土壤碳(可溶性有机碳(DOC)等)周转过程中都发挥着重要作用。然而,目前关于植被群落结构、酚类物质以及DOC含量对水位波动的响应存在较大争议。因此,为明确...
酚类物质作为泥炭地重要的碳分解抑制剂,植被作为泥炭地关键的碳输入来源,它们在土壤碳(可溶性有机碳(DOC)等)周转过程中都发挥着重要作用。然而,目前关于植被群落结构、酚类物质以及DOC含量对水位波动的响应存在较大争议。因此,为明确泥炭地水位下降对植被群落结构、酚类物质以及DOC含量的影响并探明三者间的潜在联系,以若尔盖高原泥炭地作为研究对象,选取红原县日干乔地区3处不同地下水位泥炭地(水位由高到低依次为S1(-1.9 cm)、S2(-10 cm)、S3(-19 cm)样地),调查不同水位条件下植被群落结构特征,并探究酚类物质及土壤碳含量对水位波动的响应。结果表明:(1)从S1到S3样地水位下降促进土壤DOC显著增加(P<0.05),土壤总碳从S1到S2显著增加(P<0.05),而从S2到S3无显著差异;(2)泥炭地水位下降促使禾本科(发草Deschampsia cespitosa)、莎草科(木里薹草Carex muliensis、乌拉草Carex meyeriana)植物大量出现,植被群落高度显著增加(P<0.05)。植被群落地上生物量由153.67 g/m^(2)增加至649.22 g/m^(2),地下生物量由1067.52 g/m^(2)增加至3424.78 g/m^(2),植物体地上地下部总酚分别增加34.58%和13.17%(P<0.05)。这将有可能促进植物输入更多碳进入土壤系统;(3)随水位下降,土壤总酚、水溶性酚以及多元酚分别增加29.06%、542.87%和110.56%(P<0.05)。一元酚呈先增加后减少,但总体仍表现为增加,二元酚无明显变化;(4)结构方程模型分析发现,一元酚和多元酚能显著促进DOC和总碳积累(P<0.05),二元酚对DOC和总碳的积累影响不显著。以往的研究认为水位下降会加速碳流失,但本研究发现这样的流失似乎被植物以及酚酸的作用所抵消。故此,对泥炭地碳循环的研究应关注土壤-植物整个系统并考虑土壤中酚类物质的影响。
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关键词
泥炭地
水位
植被
酚类物质
可溶性有机碳
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职称材料
题名
若尔盖泥炭地水位下降增加了半导体矿物介导微生物对酚类物质的降解
1
作者
黄鑫
陈槐
白银萍
王骏
曹芹
付玮
汪福松
韩润
杨刚
机构
西南科技大学生命
科学
与工程
学院
陕西科技大学环境
科学
与工程
学院
中国科学院
成都生物
研究
所山地
生态
恢复与生物资源利用重点实验室
中国科学院全球变化研究若尔盖生态站
西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室
西南科技大学环境与资源
学院
出处
《生态学报》
北大核心
2025年第9期4489-4502,共14页
基金
国家自然科学基金(42430715,42077038)
西南科技大学研究生创新基金资助(24ycx1154)。
文摘
若尔盖泥炭地近年来水位下降、退化加剧,致使碳排放增加,而酚类物质可通过抑制土壤呼吸作用影响土壤有机质分解和碳循环过程。为探究若尔盖泥炭地中酚类物质与半导体矿物的相互作用,利用光催化降解系统,对若尔盖高原3个水位分别为-2,、-8、-13.8 cm的泥炭地进行五点法土壤样品采集,设置不同浓度的催化剂与酚类物质组合,通过分析酚类物质的降解产物和动力学特征研究其光催化降解机制。结果显示:(1)泥炭地中土壤矿物主要由赤铁矿、板钛矿、方锰矿、红锌矿组成。随着水位下降,泥炭地土壤矿物含量增加,方锰矿含量从2.15%增加到了4.92%,增幅达2.3倍,方锰矿表现出对泥炭地典型酚类物质没食子酸的高光催化降解效率,降解率达到99.4%,且与对照相比,增幅达10.14倍。在方锰矿光催化介导腐败希瓦氏菌条件下,没食子酸的降解率达99.7%,增幅达26.5%。(2)以方锰矿为催化剂对没食子酸进行光催化降解试验发现,其降解产物主要有没食子醌、邻苯二甲酸、苯酐、丙酸、乙酸。(3)通过进一步对酚类物质光催化降解的动力学分析,发现泥炭地水位下降后半导体矿物光催化形成的光电子在降解典型酚类物质没食子酸中占主导地位。光电子则通过与溶解氧反应生成超氧根离子,最后打破酚类物质的C-O、C-C等化学键,加速酚类物质的降解形成没食子醌等物质。可见,泥炭地水位下降可增强半导体矿物光催化介导微生物降解酚类物质形成没食子醌等腐殖酸前体物质,促进碳的积累。这一结论对泥炭地生态系统碳汇功能的认识及泥炭地生态系统的保护和管理提供了科学依据。
关键词
泥炭地
半导体矿物
酚类物质
光催化
降解率
Keywords
peatland
semiconductor minerals
phenolics
photocatalysis
degradation rate
分类号
S154.4 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
青藏高原泥炭地水位下降促进土壤碳积累的影响机制
2
作者
曾嘉
陈槐
刘建亮
杨随庄
严飞
曹芹
杨刚
机构
西南科技大学生命
科学
与工程
学院
出处
《生态学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期625-634,共10页
基金
国家自然科学基金项目(41671244,42077038)
四川省科技支撑项目(2020YFS0020)。
文摘
酚类物质作为泥炭地重要的碳分解抑制剂,植被作为泥炭地关键的碳输入来源,它们在土壤碳(可溶性有机碳(DOC)等)周转过程中都发挥着重要作用。然而,目前关于植被群落结构、酚类物质以及DOC含量对水位波动的响应存在较大争议。因此,为明确泥炭地水位下降对植被群落结构、酚类物质以及DOC含量的影响并探明三者间的潜在联系,以若尔盖高原泥炭地作为研究对象,选取红原县日干乔地区3处不同地下水位泥炭地(水位由高到低依次为S1(-1.9 cm)、S2(-10 cm)、S3(-19 cm)样地),调查不同水位条件下植被群落结构特征,并探究酚类物质及土壤碳含量对水位波动的响应。结果表明:(1)从S1到S3样地水位下降促进土壤DOC显著增加(P<0.05),土壤总碳从S1到S2显著增加(P<0.05),而从S2到S3无显著差异;(2)泥炭地水位下降促使禾本科(发草Deschampsia cespitosa)、莎草科(木里薹草Carex muliensis、乌拉草Carex meyeriana)植物大量出现,植被群落高度显著增加(P<0.05)。植被群落地上生物量由153.67 g/m^(2)增加至649.22 g/m^(2),地下生物量由1067.52 g/m^(2)增加至3424.78 g/m^(2),植物体地上地下部总酚分别增加34.58%和13.17%(P<0.05)。这将有可能促进植物输入更多碳进入土壤系统;(3)随水位下降,土壤总酚、水溶性酚以及多元酚分别增加29.06%、542.87%和110.56%(P<0.05)。一元酚呈先增加后减少,但总体仍表现为增加,二元酚无明显变化;(4)结构方程模型分析发现,一元酚和多元酚能显著促进DOC和总碳积累(P<0.05),二元酚对DOC和总碳的积累影响不显著。以往的研究认为水位下降会加速碳流失,但本研究发现这样的流失似乎被植物以及酚酸的作用所抵消。故此,对泥炭地碳循环的研究应关注土壤-植物整个系统并考虑土壤中酚类物质的影响。
关键词
泥炭地
水位
植被
酚类物质
可溶性有机碳
Keywords
peatland
water tablel
vegetation
phenolic substance
dissolved organic carbon
分类号
S153.6 [农业科学]
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1
若尔盖泥炭地水位下降增加了半导体矿物介导微生物对酚类物质的降解
黄鑫
陈槐
白银萍
王骏
曹芹
付玮
汪福松
韩润
杨刚
《生态学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
青藏高原泥炭地水位下降促进土壤碳积累的影响机制
曾嘉
陈槐
刘建亮
杨随庄
严飞
曹芹
杨刚
《生态学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
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