全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 2 期摇 摇 2013 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
岩溶山区水分时空异质性及植物适应机理研究进展 陈洪松,聂云鹏,王克林 (317)……………………………
红树林植被对大型底栖动物群落的影响 陈光程,余摇 丹,叶摇 勇,等 (327)……………………………………
淡水湖泊生态系统中砷的赋存与转化行为研究进展 张摇 楠,韦朝阳,杨林生 (337)……………………………
纳米二次离子质谱技术(NanoSIMS)在微生物生态学研究中的应用 胡行伟,张丽梅,贺纪正 (348)…………
城市系统碳循环:特征、机理与理论框架 赵荣钦,黄贤金 (358)…………………………………………………
城市温室气体排放清单编制研究进展 李摇 晴,唐立娜,石龙宇 (367)……………………………………………
个体与基础生态
科尔沁沙地家榆林的种子散布及幼苗更新 杨允菲,白云鹏,李建东 (374)………………………………………
环境因子对木棉种子萌发的影响 郑艳玲,马焕成,Scheller Robert,等 (382)……………………………………
互花米草与短叶茳芏枯落物分解过程中碳氮磷化学计量学特征 欧阳林梅,王摇 纯,王维奇,等 (389)………
性别、季节和体型大小对吐鲁番沙虎巢域的影响 李文蓉,宋玉成,时摇 磊 (395)………………………………
遮蔽行为对海刺猬摄食、生长和性腺性状的影响 罗世滨,常亚青,赵摇 冲,等 (402)……………………………
水稻和玉米苗上饲养的稻纵卷叶螟对温度的反应 廖怀建,黄建荣,方源松,等 (409)…………………………
种群、群落和生态系统
亚热带不同林分土壤表层有机碳组成及其稳定性 商素云,姜培坤,宋照亮,等 (416)…………………………
禁牧条件下不同类型草地群落结构特征 张鹏莉摇 陈摇 俊摇 崔树娟,等 (425)…………………………………
高寒退化草地狼毒与赖草种群空间格局及竞争关系 任摇 珩,赵成章 (435)……………………………………
小兴安岭 4 种典型阔叶红松林土壤有机碳分解特性 宋摇 媛,赵溪竹,毛子军,等 (443)………………………
新疆富蕴地震断裂带植被恢复对土壤古菌群落的影响 林摇 青,曾摇 军,张摇 涛,等 (454)……………………
长期施肥对紫色土农田土壤动物群落的影响 朱新玉,董志新,况福虹,等 (464)………………………………
潮虫消耗木本植物凋落物的可选择性试验 刘摇 燕,廖允成 (475)………………………………………………
象山港网箱养殖对近海沉积物细菌群落的影响 裘琼芬,张德民,叶仙森,等 (483)……………………………
2005 年夏季东太平洋中国多金属结核区小型底栖生物研究 王小谷,周亚东,张东声,等 (492)………………
川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应 孙向阳,王根绪,吴摇 勇,等 (501)………………………………
景观、区域和全球生态
中国水稻生产对历史气候变化的敏感性和脆弱性 熊摇 伟,杨摇 婕,吴文斌,等 (509)…………………………
1961—2005 年东北地区气温和降水变化趋势 贺摇 伟,布仁仓,熊在平,等 (519)………………………………
地表太阳辐射减弱和臭氧浓度增加对冬小麦生长和产量的影响 郑有飞,胡会芳,吴荣军,等 (532)…………
资源与产业生态
基于环境卫星数据的黄河湿地植被生物量反演研究 高明亮,赵文吉,宫兆宁,等 (542)………………………
黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异 陈摇 涛,常庆瑞,刘摇 京,等 (554)……………………………
不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响
武摇 际,郭熙盛, 鲁剑巍,等 (565)
………………………………
……………………………………………………………………………
施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响 吕摇 鹏,张吉旺,刘摇 伟,等 (576)……………………………………
城乡与社会生态
城市景观组分影响水质退化的阈值研究 刘珍环,李正国,杨摇 鹏,等 (586)……………………………………
长株潭地区生态可持续性 戴亚南,贺新光 (595)…………………………………………………………………
外源 NO对镉胁迫下水稻幼苗抗氧化系统和微量元素积累的影响 朱涵毅,陈益军,劳佳丽,等 (603)………
达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成 孙园园,何摇 江,吕昌伟,等 (610)……………………………………
绿洲土 Cd、Pb、Zn、Ni复合污染下重金属的形态特征和生物有效性 武文飞,南忠仁,王胜利,等 (619)………
柠檬酸和 EDTA对铜污染土壤环境中吊兰生长的影响 汪楠楠,胡摇 珊,吴摇 丹,等 (631)……………………
研究简报
海州湾生态系统服务价值评估 张秀英,钟太洋,黄贤金,等 (640)………………………………………………
内蒙古羊草群落、功能群、物种变化及其与气候的关系 谭丽萍,周广胜 (650)…………………………………
氮磷供给比例对长白落叶松苗木磷素吸收和利用效率的影响 魏红旭,徐程扬,马履一,等 (659)……………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*352*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄01
封面图说: 科尔沁沙地榆树———榆树疏林草原属温带典型草原地带,适应半干旱半湿润气候的隐域性沙地顶级植物群落,具有
极强的适应性、稳定性,生物产量较高。 在我国仅见于科尔沁沙地和浑善达克沙地。 是防风固沙、保护沙区生态环
境和周边土地资源的一种重要的植物群落类型,是耐旱沙生植物的重要物种基因库和荒漠野生动物的重要避难所
和栖息地。 这些年来,由于人类毁林开荒、过度放牧、甚至片面地建立人工林群落等的干扰 ,不同程度地破坏了榆
树疏林的生态环境,影响了其特有的生态作用。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 2 期
2013 年 1 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 2
Jan. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金(40863003);内蒙古科技厅科技引导创新项目(210058);内蒙古大学“科技创新团队冶基金(12110619)
收稿日期:2011鄄11鄄11; 摇 摇 修订日期:2012鄄01鄄010
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: ndjhe@ imu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201111111714
孙园园,何江,吕昌伟,王维,樊明德,任丽敏,麻涛.达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成.生态学报,2013,33(2):0610鄄0618.
Sun Y Y, He J, L俟 C W, Wang W, Fan M D, Ren L M, Ma T. Forms composition of inorganic carbon in sediments from Dali Lake. Acta Ecologica Sinica,
2013,33(2):0610鄄0618.
达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成
孙园园1,何摇 江1, 2,*,吕昌伟1, 2,王摇 维1, 2,樊明德1, 2,任丽敏1,麻摇 涛1
(1. 内蒙古大学环境与资源学院,呼和浩特摇 010021;2. 内蒙古大学环境地质研究所,呼和浩特摇 010021)
摘要:以达里诺尔湖沉积物为研究对象,运用连续浸取法分析测定了沉积物中不同形态的无机碳,开展了沉积物中无机碳形态
的分布特征研究,初步探讨了沉积物中不同形态生源要素与无机碳的相互关系。 研究表明,表层和柱芯沉积物中无机碳的主导
形态均为 NH2OH·HCl相;空间分布上,湖心区为各形态无机碳的高值区,东部和北部湖区为低值区;计算结果表明,碳酸钙在
湖水中可达过饱和,揭示达里诺尔湖具备形成自生碳酸盐沉淀的条件;沉积柱芯中氮、磷和生物硅与无机碳的相互关系反映了
营养水平升高可促进水体对碳酸钙过饱和条件的形成,藻类光合作用对水体理化性质的改变是导致碳酸盐沉淀的重要因素
之一。
关键词:无机碳;形态;沉积物;达里诺尔湖
Forms composition of inorganic carbon in sediments from Dali Lake
SUN Yuanyuan1, HE Jiang1,2,*, L譈 Changwei1, 2, WANG Wei1, 2, FAN Mingde1, 2, REN Limin1, MA Tao1
1 College of Environment and Resources, Inner Mongolia University, Huhhot 010021, China
2 Institute of Environmental Geology, Inner Mongolia University, Huhhot 010021, China
Abstract: Sediments play an important role in carbon cycle as the important sources and sinks of carbon. The role of
sediments in the carbon cycle is closely related to the forms and distribution of inorganic carbon in the sediments. The forms
of inorganic carbon have different capacity in the carbon cycle and recycle. Forms and changes of inorganic carbon in the
sediments were essential for the fluxes and processes of carbon across the water鄄sediment interface. The study of inorganic
carbon forms is the basis and premise for discussing their contribution to carbon cycling. In this wok, the sequential
extraction method was employed to extract inorganic carbon forms in sediments from Dali Lake. The form distribution
characters of inorganic carbon in surface sediments and sediment cores were studied. The correlations between inorganic
carbon and physical鄄chemistry characteristics such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphorus
(TP) and biogenic silicate (BSi) were discussed in sediment cores. The results showed that the dominant form of inorganic
carbon was NH2OH·HCl form both in surface sediment and sediment cores; The content of NH2OH·HCl form in
sediments ranges from 6. 26 to 17. 51 mg / g, with mean content of 14. 02 mg / g, accounted for 82. 77% of the total
inorganic carbon in the sediments. The contents of inorganic carbon forms in surface sediment are rank as: NH2OH·HCl
form > HCl form > NaCl form > NH3·H2O form > NaOH form. In terms of the horizontal characteristics, the central area
was the high value area of inorganic carbon form, the east and north area were the low value area in the lake. Water depth
and inorganic carbon present a good positive correlation (R2 = 0. 86,P <0. 01). The correlationship and the horizontal
characteristics of inorganic carbon implied that the terrigenous material which were carried by inflowing rivers have dilute
effect on sediments. The supersaturation coefficients of Calcium carbonate in different year in Dali Lake are far greater than
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1 (31. 59
sediment cores, the content of NH2OH·HCl form ranges from 5. 29 to 21. 72 mg / g, with mean content of 12. 90 mg / g,
accounted for 82. 21% of the total inorganic carbon in the sediments. The contents of NH2OH·HCl form in sediment cores
of DLNE鄄3 and DLNE鄄5 are obviously higher than DLNE鄄8 and DLNE鄄10. The former lied in deep water area are weakly
affected by the dilution effect of terrigenous input, which is beneficial to authigenic carbonate precipitation. The latter lied
in shallow water area are strongly affected by the dilution effect of terrigenous input, which is not helpful for authigenic
carbonate precipitation. The correlations between inorganic carbon and nitrogen, phosphorus, biogenic silicate in the
sediments implied that nutrients rising can promote the formation of calcium carbonate supersaturation. In addition, the
physical and chemical properties changes in aquatic environment caused by photosynthesis was one of the important factors
leading to precipitation of carbonate.
Key Words: inorganic carbon; form distribution; sediments; Dali Lake
碳是最主要的生源要素,它以 CO2、CH4、碳酸盐及有机化合物等多种形式在环境中不断循环。 碳循环是
生物圈健康发展的重要标志,是全球变化研究的热点[1]。 湖泊碳循环是陆地生态系统碳循环的重要组成部
分。 湖泊是流域内降水和冲刷物质(面源)、排放物质(点源)和悬浮物质(雨水吸附)的集聚地,是流域产生
的溶解碳、颗粒碳及各种营养盐的最终汇集场所[2]。 湖泊生态系统具有生物地球化学过程活跃、生物生产力
高、生物泵功能强大等特点[3]。
沉积物是全球碳的重要源与汇,在碳循环中起重要作用。 无机碳在沉积物中占有相当份额,在全球碳循
环中扮演重要角色。 沉积物在碳循环中的作用与沉积物中无机碳的形态分布密切相关。 不同形态无机碳在
碳循环中的作用及再循环能力不同,沉积物中无机碳形态及其变化对湖泊水鄄沉积物界面的碳通量及碳过程
起关键控制作用,无机碳形态研究是探讨无机碳在碳循环中作用的基础和前提[4]。 沉积物中无机碳主要以
不同形态的碳酸盐矿物存在(如方解石、文石、白铅矿、角铅矿、菱锌矿、菱镁矿、菱锰矿、菱钴矿等) [5],根据其
在不同 pH介质中的溶解能力将沉积物中的无机碳分为 NaCl 相、NH3·H2O 相、NaOH 相、NH2OH·HCl 相和
HCl相无机碳,不同形态的无机碳在沉积物中的结合强度不同。 近年来,国内外学者取得了沉积物中无机碳
总量及其空间分布等一系列研究成果[6鄄7],虽然无机碳总量研究对恢复和重建地质历史时期古气候环境演化
等是必要的,但不能为沉积物中无机碳的变化过程及其在碳循环中作用的研究提供有价值信息[8]。
内蒙古高原湖区地处内陆干旱半干旱区,地表径流对湖泊的补给水量少而蒸发量大,湖泊不断向咸水湖
或盐湖方向演化[9]。 内蒙古高原湖泊湿地资源丰富,类型多样,在我国湖泊湿地整体研究中占有重要位置。
本文以地处半湿润半干旱区的达里诺尔湖(Dali Lake, DLNE)为研究对象,开展了沉积物中无机碳的形态组
成研究,综合分析了表层沉积物与沉积柱芯中无机碳的形态分布特征,探讨了沉积物中不同形态生源要素与
无机碳的相互关系,以期为探讨无机碳形态对湖泊生态系统碳循环的贡献,评价内蒙古高原区湖泊沉积物的
碳源汇功能和强度,厘定内蒙古高原湖泊碳的时空分布格局,合理开发与保护利用湖泊湿地资源提供科学依
据,为湖泊湿地碳循环研究积累基础资料。
1摇 研究区域与研究方法
1. 1摇 研究区概况
达里诺尔湖(E116毅26忆—116毅45忆,N43毅13忆—43毅23忆)位于内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗西部,南依浑善
达克沙地,是内蒙古四大湖泊之一。 湖泊面积约 228 km2,湖盆东浅西深(图 1),平均水深 6. 8 m,最大水深 13
m,储水量约 1. 6伊109 m3。 湖区位处中温带半湿润和半干旱区过渡带,年降水量 350—400 mm,年蒸发量 1287
mm[10]。 达里诺尔湖属堰塞湖,无外流河流,湖泊补给水源主要来自贡格尔河、沙里河、耗来河、亮子河等入湖
河流(图 2)及地下水和雨水,湖水的主要损耗方式为蒸发。 该湖为碳酸盐型半咸水湖泊,水质类型为碳酸钠
116摇 2 期 摇 摇 摇 孙园园摇 等:达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成 摇
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玉型水,盐分以碳酸盐为主,总碱度高达 53. 57 mmol / L,pH 值 9. 3—9. 6。 近年来,由于气候干旱和人类活动
的影响,水位连年下降,湖泊面积逐年萎缩,水质盐碱度不断增高,富营养化程度日益加剧[11鄄13],对达里诺尔
国家自然保护区内的珍稀候鸟、渔业生产以及周边区域的可持续发展构成了潜在威胁和风险。
图 1摇 达里诺尔湖水深分布图
Fig. 1摇 The water depth gradient of Dali Lake
1. 2摇 样品采集及分析方法
依据《湖泊生态系统观测方法》,针对达里诺尔湖现有水域面积及湖泊生态系统类型设置采样点。 于
2008 年 8 月对达里诺尔湖进行了系统的现场监测和样品采集(图 2)。 沉积物柱芯样视湖泊深度分别用挪威
Swedaq公司产 KC mod A och B型无扰动采样器和荷兰 Eijkelkamp公司产 SA Beeker型沉积物原状采样器采
集,现场以 2 cm间隔分层。 沉积物样品装入封口聚乙烯塑料袋后冷藏保存,回实验室于-24 益冷冻保存。 采
样点用 GPS定位。
无机碳的形态提取按文献[14]的方法进行,具体步骤见表 1。 实验在 25 益下进行,CO2 含量用容量法测
定。 实验过程中同时进行空白样和平行样测定,相对标准偏差均<10% 。 上覆水钙的测定采用原子吸收分光
光度法(GB11905鄄89) ,碱度的测定采用酸碱指示剂滴定法(HZHJSZ0130) ,pH值的测定采用玻璃电极法
表 1摇 沉积物中无机碳的形态提取
Table 1摇 Sequential extraction method of inorganic carbon in sediments
形态 Form 提取方法 The sequential extraction method
氯化钠相(玉)
NaCl form(玉)
准确秤取 1. 0000 g沉积物湿样,盛于 100 mL 聚乙烯螺口离心管中,向管内加入 50 mL 1 mol / L 的 NaCl溶
液,摇匀震荡 2 h后,离心获取上清液;再向残渣中加入 25 mL蒸馏水,震荡 10 min后,离心获取上清液;合
并两次上清液,测定 CO2
氨水相(域)
NH3·H2O form(域)
在第玉步残渣中加入 25 mL 0. 1 mol / L 的氨水,余下操作流程同第玉步
氢氧化钠相(芋)
NaOH form(芋) 在第域步残渣中加入 25 mL 0. 1 mol / L 的 NaOH 溶液,余下操作流程同第玉步
盐酸羟胺相(郁)
NH2OH·HCl form(郁)
将第芋步残渣转移到带有橡胶塞和橡胶管的锥形瓶中,加入 25 mL 0. 2 mol / L盐酸羟胺,产生的 CO2 用高
纯 N2(100 mL / min)吹出,用饱和醋酸鄄醋酸铅吸收所产生的 H2S,用 50 mL饱和 Ba(OH) 2 溶液吸收 CO2,
最后测定所吸收的 CO2
盐酸相(吁)
HCl form(吁) 在第郁步残渣中加入 25 mL 6mol / L 盐酸,余下操作流程同第郁步
216 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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(GB6920鄄86),其它营养盐指标为本小组前期研究成果。 表层沉积物中各指标的空间分布图均用 Surfer 8. 0
完成,相关性分析用 SPSS 16. 0 完成,其它数据处理均用 Excel 2003 完成。
图 2摇 达里诺尔湖流域水系及采样站位分布图
Fig. 2摇 Locations of sampling points in the Dali Lake
2摇 结果与讨论
图 3摇 达里诺尔湖表层沉积物中无机碳的形态分布特征
摇 Fig. 3 摇 Speciation distribution of inorganic carbon in
surface sediments
2. 1摇 表层沉积物(0—10 cm)中无机碳形态的分布特征
表层 沉 积 物 中 各 形 态 无 机 碳 含 量 见 表 2。
NH2OH·HCl相为表层沉积物中无机碳的主导形态,占
总量 的 百 分 比 范 围 在 72. 20%—90. 69% , 平 均
82郾 77% ,占绝对优势,其余 4 相无机碳含量均较低,四
者之和占总无机碳的百分比不足 20% (图 3)。 表层沉
积物中各形态无机碳的平均含量序列为 NH2OH·HCl
相>HCl相>NaCl相>NH3·H2O相>NaOH相,与本小组
前期对乌梁素海及岱海的研究结果类似[4]。 与武汉东
湖[15]、辽东湾[8]及渤海湾北部和西部[16]相比,达里诺
尔湖表层沉积物中无机碳的含量高于前者。 武汉东湖、
辽东湾及渤海湾北部和西部均属我国湿润半湿润气候
区,区内接受来自周边河流的大量物质输入,地表冲刷
作用均强于位于内陆的达里诺尔湖,陆源物质的输入稀释了沉积物中的无机碳而导致无机碳含量较低。 此
外,达里诺尔湖位于半湿润和半干旱区过渡带,水体蒸发浓缩作用强烈,从而导致湖水对碳酸钙过饱和度增加
及较多的湖泊自生碳酸盐沉淀。
表 2摇 达里诺尔湖表层沉积物中不同形态无机碳的含量 (n=9)
Table 2摇 Speciation concentration of inorganic carbon in surface sediments
mg / g 氯化钠相NaCl form
氨水相
NH3·H2O form
氢氧化钠相
NaOH form
盐酸羟胺相
NH2OH·HCl form
盐酸相
HCl form
总无机碳
Total inorganic carbon
最小值 Min 0. 51 0. 37 0. 21 6. 26 0. 11 8. 67
最大值 Max 1. 18 0. 86 0. 92 17. 51 1. 73 20. 76
平均值 Average 0. 86 0. 61 0. 47 14. 02 0. 92 16. 88
贡格尔河、沙里河是湖泊第一和第二大供给河流,分别从湖区东北部和东部入湖,但无机碳的空间分布却
316摇 2 期 摇 摇 摇 孙园园摇 等:达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成 摇
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呈现东低西高的趋势(图 4)。 大量碎屑沉积物的注入对碳酸盐沉淀具有较强的稀释作用,从而不利于湖泊自
生碳酸盐沉淀[17]。 统计分析结果表明,水深与无机碳具有良好的正相关性(R2 = 0. 86,P<0. 01),即随水深增
大,离湖岸距离越远,陆源碎屑物质逐渐减少,碳酸盐含量逐渐增大。 这与湖盆西深东浅(图 1)及无机碳空间
分布的客观事实相一致,揭示入湖河流携带的陆源物质对沉积物无机碳具有稀释作用。
图 4摇 达里诺尔湖表层沉积物中各形态无机碳的空间分布 / (mg / g)
Fig. 4摇 Pattern of horizontal distribution of inorganic carbon speciation in surface sediments from DLNE Lake
碳酸钙过饱和是天然水体中碳酸盐沉淀的必要条件,常用离子活度积(Ionic Activity Product,IAP)与平衡
常数 Ksp 的关系作为判断湖水碳酸钙饱和性的依据,以饱和系数 IAP / Ksp 表示[6]。
IAP=(Ca2+)(CO2-3 )= { rCa2
+伊[Ca2+]伊rHCO-3伊K2伊Alk} / (H
+)
式中,(Ca2+)和(CO2-3 )分别是 Ca2
+和 CO2-3 的离子活度;rCa2
+和 rHCO-3 分别是 Ca
2+和 HCO-3 的活度系数;[Ca2
+]
为湖水 Ca2+的浓度;K2 是 H2CO3 的二级离解常数;Alk是湖水总碱度;(H
+)为 H+的活度(pH= -lg(H+))。 若
IAP / Ksp>1,则湖水碳酸钙达过饱和。
计算结果(表 3)表明,达里诺尔湖水碳酸钙饱和系数远大于 1(31. 59
416 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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2. 2摇 柱状沉积物中无机碳形态的分布特征
DLNE鄄3、DLNE鄄 5、DLNE鄄 8 和 DLNE鄄 10 沉积柱芯中各形态无机碳含量见表 4。 4 个沉积柱芯中,
NH2OH·HCl相无机碳均为无机碳的主导形态,占无机碳总量的 80%以上。 各沉积柱芯中,NaCl 相含量接近
且变化不大;NH3·H2O相含量在 0—8 cm内随深度递增,8—26 cm内波动较大,26 cm以下趋于稳定;NaOH相
含量在 0—8 cm内随深度递增,8—26 cm内波动不大,DLNE鄄 8沉积柱芯在 26—34 cm 随深度递减,34 cm 以
下呈微弱递增趋势;HCl相含量在 0—24 cm内波动较大,24 cm以下较为稳定;NH2OH·HCl 相与总无机碳的
变化趋势相一致,在所有沉积柱芯中含量波动不大(图 5),这可能与 NH2OH·HCl相为 4 个沉积柱芯中无机碳
的主导形态,是无机碳的主要组成部分有关。
表 3摇 达里诺尔湖不同年份湖水中碳酸钙的饱和系数
Table 3摇 The supersaturation coefficients of Calcium carbonate of different year in the water of Dali Lake
年份
Year pH Ca
2+ 总碱度
Alk
离子活度积
IAP
平衡常数
Ksp
饱和系数( IAP / Ksp)
The supersaturation coefficient
1975—1976[11] 9. 43 0. 14 44. 5 1. 51伊10-7 10-8. 32 31. 59
1994[12] 9. 60 0. 15 44. 9 2. 32伊10-7 10-8. 32 48. 48
2005—2008[13] 9. 42 0. 27 51. 89 3. 31伊10-7 10-8. 32 69. 20
2011 9. 5 0. 57 49. 61 7. 99伊10-7 10-8. 32 166. 92
摇 摇 Ca2+和 Alk的单位为 mmol / L,2011 年为本研究实测数据
表 4摇 达里诺尔湖沉积柱芯中不同形态无机碳的含量(n=62)
Table 4摇 Speciation concentration of inorganic carbon in sediment cores form Dali Lake
mg / g 氯化钠相NaCl form
氨水相
NH3·H2O form
氢氧化钠相
NaOH form
盐酸羟胺相
NH2OH·HCl form
盐酸相
HCl form
总无机碳
Total inorganic carbon
DLNE鄄3 最小值 Min 0. 90 0. 35 0. 59 16. 92 0. 21 20. 49
最大值 Max 1. 70 1. 25 0. 94 21. 72 1. 38 25. 49
平均值 Average 1. 19 0. 79 0. 74 18. 95 0. 83 22. 51
DLNE鄄5 最小值 Min 0. 84 0. 69 0. 44 14. 29 0. 07 17. 48
最大值 Max 1. 10 1. 41 1. 22 20. 42 2. 08 23. 97
平均值 Average 1. 00 1. 04 0. 76 17. 25 0. 58 20. 63
DLNE鄄8 最小值 Min 0. 59 0. 32 0. 13 5. 29 0. 06 7. 16
最大值 Max 0. 99 1. 00 0. 67 12. 16 1. 41 14. 09
平均值 Average 0. 80 0. 58 0. 43 9. 30 0. 46 11. 58
DLNE鄄10 最小值 Min 0. 75 0. 22 0. 32 7. 21 0. 07 9. 04
最大值 Max 0. 99 0. 91 0. 77 10. 45 1. 29 13. 63
平均值 Average 0. 88 0. 58 0. 51 9. 09 0. 40 11. 47
DLNE鄄3和 DLNE鄄5柱芯中 NH2OH·HCl相无机碳含量明显高于 DLNE鄄8和 DLNE鄄10,这可能与前 2 个柱
芯位处深水区(图 1),受陆源输入稀释作用影响较弱从而有利于碳酸盐的沉淀,以及后 2 个柱芯位处浅水区
(图 1),受陆源输入稀释作用影响较强从而不利于碳酸盐的沉淀有关。
总体上,4 个沉积柱芯中以 NH3·H2O相、NaOH相和 HCl相的垂向波动变化较大,造成这种变化的原因除
与 4 个沉积柱芯所处湖区水深不同有关外,可能还与湖泊演化过程中流域气候、环境条件及湖泊初级生产力
的变化所引致的湖泊水体理化参数的改变有关,还有待进一步深入研究。
2. 3摇 无机碳与生源要素相互关系分析
研究表明,沉积物中有机碳与各形态无机碳均不存在显著相关关系,表明有机质的降解与矿化对无机碳
的影响较小。 沉积物中 TN、Org鄄N、TP、活性磷、有机磷和生物硅等营养盐与各无机碳形态均呈正相关关系
(表 5),揭示营养盐含量的增加可促使无机碳各形态含量增加。 除大量碎屑沉积物的注入对碳酸盐沉淀有重
大影响外,碳酸盐的发育与藻类的大量繁殖密切相关[17]。 营养盐含量的增加,可促使藻类等浮游植物的繁
516摇 2 期 摇 摇 摇 孙园园摇 等:达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成 摇
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图 5摇 达里诺尔湖沉积柱芯无机碳垂向分布
Fig. 5摇 Vertical distribution of inorganic carbon speciation in sediment cores
育,藻类增殖大量吸收 CO2 及部分藻类对水体中有机酸的吸收和重碳酸盐的利用等均可导致水体 pH值升高
从而有利于碳酸盐沉淀[18鄄19]。 达里诺尔湖硅藻资源极为丰富[20],水质具有高碱度和高 pH 值特点,藻类的光
合作用对水体理化性质的改变可能是导致碳酸钙过饱和进而导致碳酸盐沉淀的重要因素之一。
此外,NH+4 鄄N与各形态无机碳也均呈正相关, NO
-
3 鄄N除与 NaCl相呈正相关外,与其它形态无机碳均呈负
相关且相关性不大。 NO-3 鄄N和 NH
+
4 鄄N可通过氨化作用和硝化作用影响碳酸盐的溶解沉淀[21]。 氨化作用占
优时,因消耗氢离子导致 pH值升高从而有利于碳酸盐沉淀;硝化作用占优时,生成氢离子导致 pH 值降低促
进无机碳的溶解。 无机磷与无机碳各形态均呈负相关,可能与微生物代谢过程可导致有机质矿化降解及 Ca鄄
616 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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P 的溶解有关[22]。
表 5摇 沉积柱芯中各形态无机碳与生源要素间的相关性 (n=62)
Table 5摇 Correlations between inorganic carbon speciation and trophic element in sediment cores
总有机碳
TOC
总氮
TN
硝态氮
NO-3 鄄N
铵态氮
NH+4 鄄N
有机氮
Org鄄N
总磷
TP
活性磷
Reactive P
无机磷
Inorg鄄P
有机磷
Org鄄P
生源硅
BSi
氯化钠相 NaCl form 0. 03 0. 75** 0. 01 0. 61** 0. 74** 0. 46** 0. 22 -0. 48** 0. 65** 0. 47**
氨水相 NH3·H2O form 0. 16 0. 41** -0. 13 0. 29* 0. 41** 0. 24 0. 21 -0. 15 0. 50** 0. 47**
氢氧化钠相 NaOH form -0. 01 0. 54** -0. 02 0. 43** 0. 53** 0. 51** 0. 25 -0. 38** 0. 56** 0. 54**
盐酸羟胺相
NH2OH·HCl form
0. 09 0. 80** -0. 11 0. 63** 0. 79** 0. 46** 0. 46** -0. 38** 0. 77** 0. 58**
盐酸相 HCl form 0. 09 0. 36** -0. 07 0. 25 0. 36** 0. 12 0. 20 -0. 13 0. 29* 0. 21*
总无机碳
Total inorganic carbon 0. 10 0. 81
** -0. 11 0. 63** 0. 80** 0. 47** 0. 44** -0. 38** 0. 78** 0. 60**
摇 摇 * 表示在 P<0. 05 水平上显著相关; ** 表示在 P<0. 01 水平上显著相关
3摇 结论
达里诺尔湖表层沉积物中各形态无机碳含量平均值排序为:NH2OH·HCl 相>HCl 相>NaCl 相>NH3·H2O
相>NaOH相。 NH2OH·HCl 相无机碳为表层沉积物和沉积柱芯中无机碳的主导形态,约占无机碳总量的
80% 。 空间分布上,湖心区为各形态无机碳的高值区,东部和北部湖区为低值区。 近 30 余年来,达里诺尔湖
水碳酸钙饱和系数均远大于 1(31. 59
形成,藻类的光合作用对水体理化性质的改变可能是导致碳酸盐沉淀的重要因素之一。
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816 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 2 January,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Spatio鄄temporal heterogeneity of water and plant adaptation mechanisms in karst regions: a review
CHEN Hongsong, NIE Yunpeng, WANG Kelin (317)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Impacts of mangrove vegetation on macro鄄benthic faunal communities CHEN Guangcheng, YU Dan, YE Yong, et al (327)…………
Advance in research on the occurrence and transformation of arsenic in the freshwater lake ecosystem
ZHANG Nan, WEI Chaoyang, YANG Linsheng (337)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Application of nano鄄scale secondary ion mass spectrometry to microbial ecology study
HU Hangwei, ZHANG Limei, HE Jizheng (348)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Carbon cycle of urban system: characteristics, mechanism and theoretical framework ZHAO Rongqin, HUANG Xianjin (358)………
Research and compilation of urban greenhouse gas emission inventory LI Qing, TANG Lina, SHI Longyu (367)……………………
Autecology & Fundamentals
Seed dispersal and seedling recruitment of Ulmus pumila woodland in the Keerqin Sandy Land, China
YANG Yunfei, BAI Yunpeng, LI Jiandong (374)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Influence of environmental factors on seed germination of Bombax malabaricum DC.
ZHENG Yanling, MA Huancheng, Scheller Robert, et al (382)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Carbon, nitrogen and phosphorus stoichiometric characteristics during the decomposition of Spartina alterniflora and Cyperus
malaccensis var. brevifolius litters OUYANG Linmei, WANG Chun, WANG Weiqi, et al (389)…………………………………
Home range of Teratoscincus roborowskii (Gekkonidae): influence of sex, season, and body size
LI Wenrong, SONG Yucheng, SHI Lei (395)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Effects of the covering behavior on food consumption, growth and gonad traits of the sea urchin Glyptocidaris crenularis
LUO Shibin, CHANG Yaqing, ZHAO Chong, et al (402)
……………
…………………………………………………………………………
Biological response of the rice leaffolder Cnaphalocrocis medinalis (G俟en佴e) reared on rice and maize seedling to temperature
LIAO Huaijian, HUANG Jianrong, FANG Yuansong, et al (409)
………
…………………………………………………………………
Population, Community and Ecosystem
Composition and stability of organic carbon in the top soil under different forest types in subtropical China
SHANG Suyun, JIANG Peikun,SONG Zhaoliang,et al (416)
……………………………
………………………………………………………………………
The community characteristics of different types of grassland under grazing prohibition condition
ZHANG Pengli, CHEN Jun, CUI Shujuan, et al (425)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Spatial pattern and competition relationship of Stellera chamaejasme and Aneurolepidium dasystachys population in degraded alpine
grassland REN Heng, ZHAO Chengzhang (435)……………………………………………………………………………………
SOC decomposition of four typical broad鄄leaved Korean pine communities in Xiaoxing忆 an Mountain
SONG Yuan, ZHAO Xizhu, MAO Zijun, et al (443)
…………………………………
………………………………………………………………………………
The influence of vegetation restoration on soil archaeal communities in Fuyun earthquake fault zone of Xinjiang
LIN Qing, ZENG Jun,ZHANG Tao,et al (454)
………………………
……………………………………………………………………………………
Effects of fertilization regimes on soil faunal communities in cropland of purple soil, China
ZHU Xinyu, DONG Zhixin, KUANG Fuhong, et al (464)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Woody plant leaf litter consumption by the woodlouse Porcellio scaber with a choice test LIU Yan,LIAO Yuncheng (475)……………
The bacterial community of coastal sediments influenced by cage culture in Xiangshan Bay, Zhejiang, China
QIU Qiongfen, ZHANG Demin, YE Xiansen, et al (483)
………………………
…………………………………………………………………………
A study of meiofauna in the COMRA忆s contracted area during the summer of 2005
WANG Xiaogu, ZHOU Yadong, ZHANG Dongsheng, et al (492)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
Hydrologic regime of interception for typical forest ecosystem at subalpine of Western Sichuan, China
SUN Xiangyang, WANG Genxu, WU Yong, et al (501)
………………………………
……………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Sensitivity and vulnerability of China忆s rice production to observed climate change
XIONG Wei, YANG Jie, WU Wenbin,et al (509)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Characteristics of temperature and precipitation in Northeastern China from 1961 to 2005
HE Wei, BU Rencang, XIONG Zaiping,et al (519)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Combined effects of elevated O3 and reduced solar irradiance on growth and yield of field鄄grown winter wheat
ZHENG Youfei, HU Huifang, WU Rongjun, et al (532)
………………………
…………………………………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
The study of vegetation biomass inversion based on the HJ satellite data in Yellow River wetland
GAO Mingliang, ZHAO Wenji, GONG Zhaoning,et al (542)
……………………………………
………………………………………………………………………
Temporal and spatial variability of soil available nutrients in arable Lands of Heyang County in South Loess Plateau
CHEN Tao, CHANG Qingrui, LIU Jing, et al (554)
…………………
………………………………………………………………………………
Decomposition characteristics of wheat straw and effects on soil biological properties and nutrient status under different rice culti鄄
vation WU Ji, GUO Xisheng, LU Jianwei,et al (565)……………………………………………………………………………
Effects of nitrogen application stages on photosynthetic characteristics of summer maize in high yield conditions
L譈 Peng, ZHANG Jiwang, LIU Wei, et al (576)
………………………
…………………………………………………………………………………
Urban, Rural and Social Ecology
The degradation threshold of water quality associated with urban landscape component
LIU Zhenhuan, LI Zhengguo, YANG Peng, et al (586)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Ecological sustainability in Chang鄄Zhu鄄Tan region:a prediction study DAI Yanan,HE Xinguang (595)………………………………
The effect of exogenous nitric oxide on activities of antioxidant enzymes and microelements accumulation of two rice genotypes
seedlings under cadmium stress ZHU Hanyi, CHEN Yijun, LAO Jiali, et al (603)………………………………………………
Forms composition of inorganic carbon in sediments from Dali Lake SUN Yuanyuan, HE Jiang, L譈 Changwei,et al (610)…………
Fractionation character and bioavailability of Cd, Pb, Zn and Ni combined pollution in oasis soil
WU Wenfei,NAN Zhongren,WANG Shengli,et al (619)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of CA and EDTA on growth of Chlorophytum comosum in copper鄄contaminated soil
WANG Nannan, HU Shan, WU Dan, et al (631)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Research Notes
Values of marine ecosystem services in Haizhou Bay ZHANG Xiuying, ZHONG Taiyang, HUANG Xianjin,et al (640)……………
Variations of Leymus chinesis community, functional groups, plant species and their relationships with climate factors
TAN Liping, ZHOU Guangsheng (650)
………………
……………………………………………………………………………………………
The effect of N颐P supply ratio on P uptake and utilization efficiencies in Larix olgensis Henry. seedlings
WEI Hongxu, XU Chengyang, MA L俟yi,et al (659)
……………………………
………………………………………………………………………………
866 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
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新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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第 33 卷摇 第 2 期摇 (2013 年 1 月)
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