地理学国家理科基地科研训练项目申请（6）
一、项目名称 二、项目负责人 武夷山不同类型土壤有机碳组分的分解速率及其对环境变化的响应 姓 名 高 人 职称/学位 教授/博士 研究方向 森林土壤碳循环 三、研究目标及研究内容 研究目标： 目前土壤有机碳组分对全球升温的响应是土壤碳循环与全球变化关系研究的热点之一。本项目旨在运用稳定性同位素C标记技术和同位素质谱分析技术，通过野外原位培养试验和室内培育实验来模拟未来情景，研究武夷山主峰黄岗山东南坡沿海拔梯度土壤垂直带三种类型土壤有机碳组分的分解速率及其对环境变化的响应机理，为深入研究我国土壤碳库对全球变化的响应提供科学依据，并为构建我国亚热带山地土壤碳周转模型提供理论基础和数据储备。 研究内容： （1）轻组有机碳、重组有机碳的分解速率及对环境变化的响应； （2）砂粒结合态、粉粒结合态、粘粒结合态有机碳的分解速率及对环境变化的响应； （3）土壤有机碳不同组分的相互转化过程及与环境变化的关系； （4）外源碳在土壤有机碳不同组分中的分配规律及对环境变化的响应； （5）土壤有机碳分解总量中来自不同组分C分解的比例，量化不同组分C的各自贡献。 四、研究方法 1313通过野外原位培养和室内培育实验，利用稳定性同位素C方法，结合同位素质谱和元素分析技术研究武夷山不同类型土壤有机碳组分的分解速率及其对环境变化的响应机制。 五、创新点及关键技术问题 （1）土壤有机碳不同组分对升温的响应研究目前多利用简单的数学模型来区分这些组分，但本研究则利用实验分组技 术，并且避开了“先分组，再培养”这一备受争议的研究方法。 （2）利用武夷山独特的气候条件来模拟未来情景，以沿海拔高度多点试验，运用稳定性同位素C示踪技术揭示山地土壤有机碳不同组分分解速率对环境变化的响应机制。 （3）探索富集C植物标记的关键技术和C示踪方法在培养条件下研究土壤有机碳不同组分周转的应用条件，填补国内在该领域的研究空白。 六、预期成果 （1）发表论文6篇； （2）培养本科生6名； （3）提交总结报告1份。 七、项目经费（申请额、预算及用途） 申请金额：12万元。 具体预算：外出调研的差旅费（3万元）；分析测试费（7万元）；印刷、出版、复印费（2万元）。
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地理学国家理科基地科研训练项目申请（7）
一、项目名称 二、项目负责人 红壤山地水土流失过程及生态调控研究 姓 名 查 轩 职称/学位 研究员/学士 研究方向 山地土壤侵蚀过程与调控 三、研究目标及研究内容 水土流失一直是影响我国山区经济发展的重要因素，本研究针对东南沿海山区经济发展与水土保持生态及水环境建设中出现的新问题，以野外定位观测与模拟试验相结合，研究红壤山地坡面水土流失与土壤退化过程、山地农业开发中的水土流失特征、水土流失过程中土壤营养物质迁移转化规律及面源污染对水源地水质影响；探讨侵蚀退化地生态调控模式；评价其环境效应。具体如下： （1） 红壤山地坡面水土流失与土壤退化过程研究。定量研究红壤坡面土壤侵蚀过程与土壤物理化学性质演变机理；分析不同降雨侵蚀力条件下坡面侵蚀产沙特征；揭示侵蚀过程中泥沙颗粒组成、团聚体及元素迁移动力机制。 （2）山地开发中水土流失特征与生态调控研究。针对山地农业开发中的水土流失机理、水土流失面源污染对重要水源地水质影响与生态调控技术等研究；揭示山地果园开发中水土流失发生发展过程、库岸坡地植被和土地利用变化与水质关系、以及土壤营养物质伴随水土流失过程的迁移转化规律；建立小流域不同土地利用类型面源污染负荷估算模型；探讨生态调控技术与作用机理。 （3）侵蚀退化生态系统恢复重建机理研究。重点研究花岗岩红壤侵蚀劣地、采矿废弃地等严重退化地土壤侵蚀特征、生态环境系统结构、功能、影响因素及其演变过程机制；评价生态恢复重建过程中生物多样性、土壤抗蚀性、土壤质量、水土保持与水源涵养功能以及环境互动效应；探讨退化地生态恢复重建的理论、关键技术及模式。 四、研究方法 采用野外调查、定位监测、室内外模拟试验与地理信息系统分析相结合的研究方法和技术路线。选择具有典型代表性的东圳库区水源地和长汀花岗岩红壤严重侵蚀退化山地为研究区，按不同开发利用方式、不同地形部位和传输路径、不同生态恢复模式等设置系列处理，开展定位试验与监测，按照降雨径流发生过程、水-土界面营养元素化学行为转化、非点源污染物的形成迁移输送特征，定时采样，建立水土流失与水质变化数据库。分析其降雨径流等水土流失过程与元素迁移规律及其水质变化响应，探讨不同生态恢复模式植被演替与土壤抗侵蚀性特征的演变过程机制，揭示生态恢复机制及实施逆转的关键因素。优选最佳措施与模型，进行环境互动效应评价。 五、创新点及关键技术问题 分析红壤山地降雨-入渗-径流-土壤侵蚀-养分流失的转化过程；量化人为活动对加速侵蚀影响评价指标；揭示重要水源地水土流失对水质影响机制；建立小流域不同土地利用类型面源源污染负荷估算模型；探讨生态调控技术与作用机理。可望在红壤坡面土壤侵蚀与土壤退化过程模拟试验，严重侵蚀退化地生态恢复重建的理论、评价指标与调控模式上取得创新性进展。
六、预期成果 （1）发表论文3-5篇；（2）培养本科生6名；（3）提交总结报告1份。 七、项目经费（申请额、预算及用途） 申请金额：12万元。 具体预算：外业调研差旅费（3万元）；分析测试费（4万元）；印刷、出版、资料、复印费（3万元）；学术活动（2万元）。
地理学国家理科基地科研训练项目申请（8）
一、项目名称 二、项目负责人 多环芳烃在土壤有机质组分中的分配特征及其生物有效性研究 姓 名 倪进治 职称/学位 副研究员/博士 研究方向 土壤污染化学 三、研究目标及研究内容 多环芳烃（PAHs）是一类具有致癌、致畸以及能够诱导有机体突变的有机化合物。由于PAHs为脂溶性，可以通过大气沉降作用经植物叶片吸收直接进入植物体内，或者通过污泥施用和污水灌溉进入土壤中由植物根系吸收，并在植物体内迁移、代谢和积累，进而通过食物链危及人类健康。因此，PAHs在土壤环境中的行为已成为目前环境科学界的研究热点之一。PAHs在土壤环境中的行为主要受土壤有机质（SOM）的影响，而SOM可以划分为在组成和性质上不同的有机质库，分布在不同有机质库中的PAHs生物有效性和环境风险有着较大的不同。本研究将主要运用传统的土壤有机矿质复合体的研究方法，结合生物修复试验和老化试验，研究不同SOM组分结合的PAHs生物有效性水平及其环境风险以及老化时间对其影响，具体如下： （1）PAHs在污染土壤不同SOM组分中的分配特征及其与土壤理化性质（有机质的结构组成、矿物类型和组成、黑炭含量等）之间的关系； （2）通过植物和微生物修复试验，阐明不同SOM结合的PAHs生物有效性水平及其环境风险； 14（3）利用人为添加C标记的PAHs进行老化试验，揭示老化时间对PAHs在不同SOM组分中分配的影响，并结合生物修复试验，探讨老化时间对不同SOM结合的PAHs生物有效性和环境风险的影响。 四、研究方法 按照土壤有机质的不同分组研究方法进行分组：（1）按粒径大小的分组方法将土壤分成< 2 μm、2 ~ 20 μm、20 ~ 54 μm、54 ~ 105 μm、> 105 μm；（2）按照比重分组方法将土壤分为轻组和重组，重组再分为松结态腐殖质、稳结态腐殖质和紧结态腐殖质三个组分；（3）按照溶解性有机质（DOM）的研究方法，提取土壤中的DOM组分。 -1-1土壤的理化性质采用常规分析方法；黑炭的测定方法采用6 mol L HCl和22 mol L HF + -1-16 mol L HCl分别除去碳酸盐和硅酸盐，然后用6 mol L HCl除去可能生成的CaF2，再用0.1 -1K2Cr2O7 + 2 mol L H2SO4除去有机碳，剩下得到黑炭。土壤固体组分中PAHs的提取采用二氯甲烷索氏提取法，液体组分中PAHs的提取采用二氯甲烷液－液萃取。用超高效液相色谱（UPLC）外标法测定PAHs含量；轻组组成和粒径组分的表面特征用扫描电镜和原子力显微镜来研究；傅14立叶变换红外光谱仪分析有机质的结构特征；用X-衍射研究矿物类型和数量；C放射性强度用液体闪烁计数仪测定。 五、创新点及关键技术问题 （1）本研究从土壤不同有机质组分出发，结合生物修复试验研究不同有机质组分结合的PAHs生物有效性，为污染土壤的风险评估和修复提供更直接的理论数据，同时这项研究内容也是未来环境科学界对土壤中PAHs研究的必然趋势。 （2）老化现象对有机污染物在土壤中生物有效性的影响已成共识，然而老化对PAHs在土壤组分中的分配特征影响的研究较少，特别是对土壤不同有机质组分结合的PAHs生物有效性影响的研究更是缺乏，而本项目借助同位素标记技术和植物修复试验，研究老化时间对土壤不同有机质组分结合的PAHs生物有效性的影响，有望能够获得创新性的结果。 六、预期成果 （1）发表论文3篇； （2）培养本科生5名； （3）提交总结报告1份。