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生物地球化学: 王将克等编著; 关键词：生物地球化学

人类世生物地球化学循环及其科学: 2024年; 地球已进入新的地质时代——“人类世”,人类已成为全球变化的主要驱动力。人类活动导致的地球生态系统的生物地球化学过程及关键生源要素的生物地球化学循环的改变直接或间接地影响着地球生态系统的关键功能,给人类福祉和可持续发展带来诸多威胁。本文基于地球系统科学研究的新进展,综述了人类世全球变化特征、生物地球化学循环在地球系统各圈层演化中的作用及其变化规律。特别关注了自然资源开发利用、生产和消费模式改变等人类活动对生物地球化学循环的影响,以及由此产生的气候、生态和环境效应。研究表明,应对人类世全球变化需要系统理解人类活动作为主要驱动力的多要素和多尺度生物地球化学循环过程及其生态和环境效应,基于地球系统科学的理论与方法开展针对人类世社会-生态系统的自然科学和社会科学的交叉融合研究。在文末提出了人类世生物地球化学研究的优先领域和方向,并强调解决受人类活动和气候变化高度影响下人类世生物地球化学循环的各种复杂科学问题的迫切性和重要性。; 刘丛强李思亮刘学炎刘学炎郎赟超王宝利郝丽萍张琼予; 关键词：人类世生物地球化学循环全球变化地球系统科学

化石有机碳风化及其生物地球化学循环效应: 2024年; 生命过程是地球物质循环有别于其他行星最重要的特征之一.生命过程的重要一环是碳基生物通过光合作用将大气CO_(2)转化为有机形式的碳化合物,并释放氧气(Derry, 2014).化石有机碳,亦称为岩石有机碳,是一类在漫长地质历史时期积累并石化在岩石圈中的独特有机碳.化石有机碳与碳酸盐为主的无机形式碳一起成为固体地球去气作用CO_(2)释放最主要的汇,共同组成地球系统的两大核心碳储库.; 李高军Gen K.LI; 关键词：固体地球生物地球化学循环去气作用有机碳

海岸带地下水中氮生物地球化学过程研究进展: 2024年; 海岸带氮地球化学过程及其演化是海岸带水资源管理与生态环境保护的关键内容.在气候波动以及海洋潮汐动态的影响下,海岸带地下水中氮的地球化学过程会表现出时间变异性.基于国内外研究成果调研,本文针对海岸带含水层中的氮元素地球化学过程演化机制这一科学问题,归纳了影响海岸带氮元素地球化学过程的6个因素,包括温度、潮汐与波浪、海水入侵、盐度、生物扰动以及地下水动力条件;总结了氮生物地球化学过程动态演化机制的主要研究方法,包括野外水化学监测、室内氮循环实验和数值模拟方法;指出数值模拟应与室内外方法相结合,并综合考虑气象水文、潮汐水动力、温度、盐度、生物扰动及含水层非均质性等因素,以实现复杂条件下的高精度氮地球化学过程及其变化的定量识别.; 周光扬周鹏鹏王广才李苏娜冯衍扉; 关键词：影响因素

红枫湖流域农业面源污染治理的生物地球化学垒体系构建初探: 2024年; 在点源污染得到有效控制后,流域内农业面源污染逐渐成为了湖库氮、磷等营养物质外源输入的主要贡献者。本研究选取红枫湖流域农田土壤为研究对象,对其添加改良剂并种植植物来构建生物地球化学垒,并对其氮、磷拦截效应进行了综合评估。研究结果表明,添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土显著提高了土壤对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的拦截率,降低其流失程度。其中,对土壤添加CaCl_(2)改性钠基膨润土并种植植被构建的生物地球化学垒,对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的综合拦截效果最佳,截留率分别为87%、95%、93%。而添加了FeSO_(4)的土壤,NO_(3)^(-)-N的淋失程度增强,不宜选取。种植植物后,植物生长对土壤中氮和磷有一定的活化作用,导致模拟径流中NH_(4)^(+)-N和溶解性磷浓度较种植植物前升高,但是均低于对照组。而且种植植物后经改良的土壤单元有效磷(Olsen-P)较种植植物前显著降低,也反映出植物对土壤磷的活化利用。综上表明,通过对土壤添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土并种植适生植物(黑麦草和白花三叶草)来构建生物地球化学垒,可以实现红枫湖小流域内的氮、磷等污染物拦截和植物生长两相促进,从而有效、持续拦截土壤氮、磷,降低其流失程度,对实现农业面源污染的可持续治理具有重要意义。; 岑模珊朱蒋洁计永雪陈敬安曾艳; 关键词：农业面源污染磷地表径流

基于元素组的生物地球化学生态位及其在不同生态系统中的应用: 2024年; 生态位作为解决群落如何构建、物种如何共存的探索,从其最初定性描述物种在生境中的空间分割,到反映物种在群落中功能上的分异,再到从多维空间和资源利用等方面进行的定量分析,生态位理论逐渐发展。然而,在非随机过程影响下物种生态位的大小,尤其是在不同环境条件下生态位的位移、收缩或扩张等变化过程的量化,需要进一步研究。元素是组成生物有机体的基本物质,生物体内元素含量及其比例(元素组,elementome)具有物种特异性,同时也反映了物种对其生存环境的适应性。随着生态化学计量学的发展,生物元素组在生态学各个研究尺度中的应用愈加广泛。在群落生态学研究中,生物元素组及其在环境梯度上的变异为量化群落中物种生态位分化、预测环境变化条件下生态位的变化提供了极佳指标。生物地球化学生态位使用生物元素组及生态位多维超体积的概念,对物种生态位进行了量化。基于文献检索结果,本文阐述了生物地球化学生态位假说的理论框架,对其在不同生物分类群(植物、动物和微生物)中的研究进展进行了综述,最后对其在不同生态系统中的研究进行了展望,以期对该假说的适用性进行检验并推动生态位理论研究的发展。; 曲锐左振君王有鑫张良键吴志刚乔秀娟王忠; 关键词：物种共存进化历史物种竞争

地下水源热泵系统内抽灌驱动下生物地球化学演变规律研究: 以传统能源为主的能源消费结构带来的环境影响和资源枯竭问题日益严重,在面对气候危机和能源危机的双重问题之下,许多国家对能源结构做出了调整。其中,浅层地下水源热泵利用地下水的年恒温特性,通过抽水井和注水井之间的热交换器直接从...; 王茜丹; 关键词：地下水源热泵生物地球化学过程

陆地高分辨率水文—生物地球化学过程CNMM-DNDC三维模型的研发及应用进展: 2024年; CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展,在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本物理、化学、生物过程层面,完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画。迄今开展的观测验证表明,CNMM-DNDC模型基本普适于不同生物气候带(从热带到寒区多年冻土地带)的流域或区域长时间序列“三高”(时间、空间和过程高分辨率)综合模拟,实现对陆地生态系统的碳、氮、磷、水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测。该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策,可望为协同落实联合国多个可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑。; 郑循华李思琪张伟张伟刘春岩姚志生韩圣慧王睿王凯李勇

基于铁生物地球化学机制的强化自然重金属污染修复方法: 本发明属于重金属污染修复技术领域，具体公开了一种基于铁生物地球化学机制的强化自然重金属污染修复方法，具体包括一种铁还原速率预测模型及其构建方法和应用。本发明的修复技术包括以下步骤：数据收集；神经元网络模型的建立；初始设置...; 张博伟高坤刘崇炫

硅的生物地球化学过程及其在养殖碳汇形成过程中的作用和影响: 2024年; 硅(Si)是地球上丰度仅次于氧的第二大元素,其生物地球化学过程与大气CO_(2)变化、海洋生物泵以及海岸带富营养化等过程密切相关,因此,硅循环也成为全球环境变化研究关注的核心问题之一。本文在总结已有研究的基础上,论述了硅生物地球化学过程及其对碳循环的调节及影响,进一步聚焦近海规模化贝类养殖活动,分析了贝类养殖生态系统硅循环与碳循环的耦合作用及机理,展望了未来值得关注的关键科学问题。研究表明,地质尺度上,硅酸盐矿物风化是地表所有次生硅的来源,风化过程也是一个重要的碳汇过程。陆地生态系统中,植硅体较难降解,在其形成过程中会包裹有机碳而形成稳定的有机碳库,因而植硅体碳具有重大的碳汇潜力,很有可能成为全球碳汇的重要组成部分。海洋生态系统中,作为初级生产主要贡献者的硅藻(Bacillariophyta)吸收硅酸盐合成有机碳并将其打包在生源硅颗粒中向深层海洋输送并埋藏,埋藏量可占海洋碳埋藏总量的40%,生物硅泵驱动了生物碳泵;在近海贝类养殖区,通过硅藻作为滤食性贝类的饵料来源,硅酸盐成为渔业碳汇重要的物质支撑。因此,研究硅生物地球化学循环过程中,综合考虑各过程及其耦合作用是非常必要的,对深入了解其在贝类养殖碳汇中的作用及探究潜在养殖增汇途径具有重要意义。; 李瑞环蒋增杰姜娓娓姜娓娓高亚平高亚平; 关键词：硅藻植硅体生物硅贝类养殖

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