碳氮循环耦合机制相关文献汇报(中英文)

基于土壤微生物的碳氮互作效应综述单文俊1，王庆贵1,2，闫国永1,2，邢亚娟1,3（1黑龙江大学农业资源与环境学院，哈尔滨150080；2东北林业大学林学院，哈尔滨150040；3黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨150081）摘要：土壤微生物在养分循环中起着至关重要的作用，可为陆地生态系统能量流动提供动力。

碳(C)、氮(N)元素是构成生物基本骨架和能量代谢最基本的元素，其循环关系到生物生长和生态系统的稳定性。

在陆地生态系统中，土壤微生物C 、N 元素有着明显的相互作用，环境中C 、N 浓度的变化会促使其发生变化，进而导致微生物群落结构和生物功能改变。

笔者从CO 2浓度升高、黑碳添加和N 沉降加剧出发，总结了环境条件变化对微生物C 、N 的影响；分析了现实环境背景下土壤微生物C 、N 的相互作用，探讨微生物C 、N 的内在联系，为微生物C 、N 耦合及生态系统C 、N 耦合提供参考依据。

并提出，今后在气候变化对土壤微生物影响的研究中，应当根据地域和时空的差异建立多个研究模型，深入研究微生物C 、N 与环境中C 、N 的关系，注重生态系统C 、N 耦合的同时，也要注重微生物与其他生物之间，特别是与植物之间的C 、N 耦合。

关键词：土壤微生物；CO 2浓度升高；N 沉降；相互作用；碳氮耦合中图分类号：X171.1文献标志码：A论文编号：casb16010056Interaction Effects of Soil Microbial Carbon and Nitrogen:A ReviewShan Wenjun 1,Wang Qinggui 1,2,Yan Guoyong 1,2,Xing Yajuan 1,3(1College of Agricultural Resource and Environment,Heilongjiang University ,Harbin 150080;2College of Forestry,Northeast Forestry University ,Harbin 1500403Institute of Forestry Science of Heilongjiang Province ,Harbin 150081)Abstract:Soil microorganism plays an important role in nutrient cycling,which can provide power for terrestrial ecosystems energy flow.Carbon(C)and nitrogen(N)element constitute the basic biology skeleton and biological energy metabolism,and the circulation of these two elements are related to the biological growth and stability of ecosystem.In terrestrial ecosystems,soil microbial C and N element have obvious interaction,and C and N concentration change in environment would lead to the change of the two elements in the soil,and resulting in the change of microbial community structure and biological function.This article,from the research points of elevated CO 2concentration,the adding of black carbon and N deposition increase,summed up the influence of changing environmental conditions on microbial C and N,analyzed the interaction of soil microbial C and N under the background of the realistic environment,discussed the inherent relation of基金项目：黑龙江省自然科学基金重点项目“黑龙江省寒温带针叶林生态系统碳循环对模拟N 沉降的响应”(ZD201406)；国家自然科学基金项目“大兴安岭北方森林细根动态和形态特征对氮沉降的响应”(41575137)；国家自然科学基金项目“大兴安岭北方森林生态系统对N 沉降增加的响应”(31370494)；国家自然科学基金项目“小兴安岭阔叶红松林生态系统对N 沉降增加的响应”(31170421)；国家自然科学基金项目“气候变化背景下小兴安岭阔叶红松林土壤碳汇变化机理”(31070406)；科技部基础性工作专项A 类项目“东北森林国家级保护区植物群落和土壤生物调查”(2014FY110600)。

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灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制与效应概述说明1. 引言1.1 概述灌区包气带是指土壤中由于地下水位下降或者人工引水造成的气体充填带。

地下水系统中碳和氮元素的耦合滞留、释放和输移机制对该区域的生态环境、土壤肥力以及水质污染等方面产生重要影响。

本文旨在探讨灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制及其效应，并通过实例研究分析来加深我们对这一现象的理解。

1.2 文章结构本文主要包括五个部分：引言、灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制、灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移效应、实例研究分析以及结论与展望。

在引言部分，我们将对文章进行概述并介绍文章的结构安排。

1.3 目的本文旨在提供一个综合性的概述，详细描述灌区包气带-地下水系统中碳氮耦合滞留-释放-输移机制及其效应。

通过对实例研究的分析，我们将展示该机制对生态环境、土壤肥力和水质污染等方面的影响，并为未来的研究提出展望和建议。

这将有助于增进我们对灌区包气带-地下水系统中碳氮循环过程的理解，为地下水资源管理和环境保护提供科学依据。

2. 灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制2.1 碳氮耦合滞留机制灌区包气带-地下水系统中的碳氮耦合滞留机制指的是碳和氮在土壤孔隙中相互作用并停留的过程。

当有机物和肥料施加到土壤中时，其中的有机碳会吸附在土壤颗粒表面，形成有机质团聚体。

这些聚集体可以通过离子交换和表面化学反应来吸附和蓄积氮化物，并且其中的微生物活动也会对碳氮耦合滞留起重要作用。

因此，在灌区包气带-地下水系统中，通过不同的滞留过程，如颗粒运移、吸附反应、微生物转化等，碳和氮可以以不同的速率被固定在土壤中。

2.2 碳氮耦合释放机制灌区包气带-地下水系统中的碳氮耦合释放机制指的是已经固定在土壤中的碳和氮向地下水中释放的过程。

这种释放可能由于多种因素引起，如土壤湿度、温度、有机物含量和微生物活性等。

当土壤湿度较高时，土壤中的有机质团聚体会溶解或发生颗粒脱落，导致碳和氮释放到地下水中。

生态系统碳氮循环及其响应机制的研究近年来，随着人类活动的加剧以及大气污染的不断加剧，生态系统碳氮循环的研究引起了广泛的关注和重视。

碳和氮元素在生态系统中是最为重要的元素之一，它们在生态系统中的循环和转化对于维护生态系统的平衡和稳定起着至关重要的作用。

本文将对生态系统碳氮循环及其响应机制进行综述和分析。

一、生态系统碳氮循环生态系统碳循环是指生态系统中碳元素从大气中吸收、转移、储存以及释放的过程。

它包括大气-陆地系统的碳交换和陆地-水系统的碳交换两个部分。

大气中的二氧化碳是生态系统中最为重要的碳源之一，陆地生态系统通过植物吸收大气中的二氧化碳，将其转化为生物质，并将一部分储存于土壤中，形成土壤有机碳。

此外，植物和土壤中的微生物也通过呼吸作用释放出二氧化碳到大气中，形成生态系统与大气的碳循环。

生态系统氮循环是指生态系统中氮元素的吸收、转移、储存以及释放的过程。

氮元素在生态系统中既是气体又是溶解物和有机物，它们在生态系统中的转换和转化关系极为复杂。

大气中的氮气通过生物固氮和工业固氮作用形成固定氮，并通过物理、化学和生物作用输入到陆地和水体中，供生态系统利用。

当植物和动物死亡或叶落等有机物体分解时，氮回归土壤和水体中，也可再次利用。

生态系统氮循环的关键是氮素的转换和各有机物之间的转化。

二、碳氮循环的响应机制生态系统碳氮循环的影响因素较多，包括气候变化、陆地利用、生物多样性和化学气体污染等。

碳和氮元素是生态系统中的基础元素，它们对于生态系统的平衡和稳定具有重要作用。

当人类活动过度、气候变化或工业污染等额外影响出现时，生态系统循环也可能发生明显的变化。

1. 气候变化气候变化对生态系统碳氮循环的影响最为显著。

气候变化会导致土壤温度、湿度以及植被类型和分布范围等方面的变化，进而影响碳和氮元素的吸收、释放和转换。

世界气候变暖导致北极冰帽不断融化，大量的冰川水注入到海洋中，增加海洋中的碳氮含量，引起海洋生态系统氮素比例失调，影响生物生长和生态平衡。

基于溶胶-凝胶过程和KOH活化方法的超级电容器用富氮掺杂多孔碳摘要：一种具有高比表面积和优良电容性能的超级电容器电极用富氮掺杂多孔碳材料（Nitrogen-doped porous carbon ，NPC）是聚丙烯酸和甲醚化三聚氰胺甲醛树脂通过溶胶—凝胶过程，在常温下静置24小时，接着在N2氛围下，于350℃煅烧、500℃碳化各一小时,用不同比例的KOH在700℃活化两小时而制备的。

NPC的孔容和表面化学组成可由KOH活化步骤控制，随着活化比例的增大,NPC的比表面积发生了显著的变化，由14。

2 m2g—1增加到最高2674 m2g—1，氮元素的含量则从20。

3%减少到8.8％。

实验表明,活化比例为1:1。

5时,达到最理想效果.氮元素的存在使得多孔结构的NPC在1M硫酸溶液中具有很好的电化学性能：电流密度为0.2 Ag-1时表现出高达280 Fg—1的比容量、优良的倍率特性（电流密度15Ag-1时仍有154Fg—1），以及良好的循环稳定性（9000次循环后没有电容量损失)。

这些特性使得这种NPC很有希望成为超级电容器的电极材料。

关键词：氮掺杂；多孔碳；溶胶—凝胶过程；活化；超级电容器1介绍基于双电层电容器中的电化学电荷调节（充放电机制）和法拉第过程（赝电容效应）的电化学电容器，是大电流充放电用电设备和混合动力汽车的重要组成部分[1—6］.为了改善电化学电容器的比容量性能，通过加入大量的表面电活性物质来引入赝电容并且同时增加双电层电容的容量，这一方法是极为有效和有意义的 [2—12］。

R。

Kotz[3], A。

Burke［4］,F.X.Wang［6],T。

X。

Ma［8]和E。

Frackowiak ［12］等人在它的工作原理、现今应用和将来发展趋势及前景方面提供了更多细节信息。

多孔碳材料作为电化学电容器电极材料的重要可选材料之一，因其多孔的结构、稳定的物理化学性质、优良的电导率、低廉的成本以及易于制备的特点，因而可能是增加超级电容器比容量的最理想材料［3-6,8，12-16]。

微生物氮碳转化耦合微生物氮碳转化耦合是指微生物在生态系统中参与氮和碳的转化过程，这些过程相互影响，共同调节生态系统的稳定性和功能。

氮碳转化过程包括氮循环和碳循环，微生物在这些过程中发挥着关键作用。

本文将探讨微生物氮碳转化耦合的机制、生态意义以及其在环境保护和可持续发展中的应用。

一、微生物氮碳转化耦合的机制1.氮循环氮循环是生态系统中至关重要的过程，包括氮固定、氨氧化、硝酸盐还原、硝酸盐反硝化和硝酸盐异化等环节。

微生物在这些环节中起着关键作用，例如，固氮微生物将氮气转化为可利用的氨，氨氧化微生物将氨氧化为硝酸盐，反硝化微生物将硝酸盐还原为氮气。

2.碳循环碳循环是生态系统中另一个关键过程，包括碳的吸收、固定、释放和转化等。

微生物在碳循环中发挥着重要作用，如分解有机物质、释放碳dioxide（CO2）等。

土壤微生物群落通过分解有机物质，将其转化为无机物质，促进碳循环。

此外，微生物还可以通过代谢途径固定和释放碳，影响生态系统的碳平衡。

二、微生物氮碳转化耦合的生态意义1.促进生态系统稳定性微生物氮碳转化耦合有助于维持生态系统的稳定性和功能。

通过微生物的作用，氮和碳在生态系统中得以循环利用，为生物体提供养分和能量来源。

此外，微生物在氮碳转化过程中还能调节土壤酸碱度、氧化还原电位等环境因素，为其他生物创造适宜的生存条件。

2.调节温室气体排放微生物氮碳转化过程对温室气体的排放具有重要影响。

例如，硝酸盐还原微生物将硝酸盐还原为氮气，降低土壤中硝酸盐含量，从而减少氮氧化物的排放。

此外，微生物还可以通过分解有机物质，释放碳储存于土壤中，降低温室气体排放。

三、微生物氮碳转化耦合在环境保护和可持续发展中的应用1.土壤污染治理微生物氮碳转化技术在土壤污染治理领域具有广泛应用前景。

例如，利用微生物将土壤中的重金属转化为无害或低毒性形态，降低土壤污染程度。

此外，通过调控微生物氮碳转化过程，还可以提高土壤中有机污染物的降解速率，促进土壤修复。

第23卷　第8期2008年8月地球科学进展ADVANCES I N E ART H SC I ENCEVol .23　No .8Aug .,2008文章编号:100128166(2008)0820874210氮输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响3彭　琴1,2,董云社13,齐玉春1(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京　100101;2.中国科学院研究生院,北京　100039)摘　要:碳氮作为陆地生态系统最关键的两大生源要素,它们在自然界的循环过程中不仅各自对全球变暖做出重要贡献,而且两者的循环过程显著耦合,互相影响各自的作用和效果。

从氮元素对植物光合作用、呼吸作用以及土壤呼吸作用影响的角度入手,综述了氮输入对陆地生态系统碳固定和碳排放这两个碳循环关键过程的影响特征和机理,分析了陆地生态系统碳源汇对氮素变化响应的不确定性,在此基础上对未来的相关重点研究方向进行了探讨和展望。

关　键　词:氮;陆地生态系统;碳循环;碳固定;碳排放中图分类号:X144;S154.4 文献标志码:A1　引　言自然状态下,陆地生态系统碳循环的基本过程包括植物光合作用的碳固定和植物呼吸、土壤呼吸的碳排放[1],其中,植物通过光合作用形成总初级生产力(GPP ),扣除同期的植物自养呼吸(R A )形成净初级生产力(NPP ),即构成陆地生态系统的净碳固定,土壤呼吸(R S )过程产生陆地生态系统有机碳的净输出,净初级生产力与土壤呼吸是决定陆地生态系统碳源汇功能的两大碳循环关键过程[2]。

对陆地生态系统碳循环的关键过程和影响机制进行深入的研究是准确预测和有效控制未来大气CO 2和其它温室气体含量的重要基础[2]。

在碳循环过程的各影响机制中,氮输入的影响不容忽视。

因为,一方面,氮元素作为植物体内蛋白质、核酸、酶和叶绿素等的重要组成部分,它与碳元素同为陆地生态系统中最基本的两大生源要素[3],植物进行光合作用吸收CO 2的同时亦需要从土壤中吸收适量的可利用氮素构成生命有机体,碳氮元素在植物有机体内以及土壤中常常维持一定的比例关系[4],这个比例关系在很大程度上控制着植物碳生产以及植物向土壤归还有机物质等碳循环关键过程,并影响着植物体内碳的积累与分配[5],决定着陆地生态系统碳源、汇功能。

微生物驱动的碳氮硫循环及其耦合机制是一个复杂而又重要的生态系统过程。

微生物通过分解有机物、吸收营养物质，参与了地球上最基本的三个循环：碳循环、氮循环和硫循环。

这些循环在地球生态系统中起着至关重要的作用，对全球气候和环境有着深远的影响。

首先，微生物驱动的碳循环是地球上最重要的生物地球化学过程之一。

微生物通过分解有机物，将复杂的有机碳转化为二氧化碳，进而参与碳循环。

这个过程中，微生物既是消费者又是分解者，它们在食物网中扮演着重要的角色，同时也在碳循环中起着关键的作用。

微生物的分解作用也促进了土壤有机质的形成和分解，从而影响了土壤的肥力。

其次，微生物在氮循环中也起着至关重要的作用。

微生物通过将有机氮转化为无机氮，将氮气释放到大气中，从而参与氮循环。

此外，微生物还能将大气中的氮气转化为氨，为植物和其他生物提供氮源。

这些过程不仅影响了土壤的肥力，还对水体和大气环境产生了深远的影响。

此外，微生物在硫循环中也扮演着重要的角色。

微生物通过吸收硫化物，将其转化为硫酸盐，从而参与硫循环。

这些过程不仅影响了土壤的性质，还对全球气候和环境产生了影响。

例如，硫酸盐可以影响海洋环流和全球气候变化。

最后，微生物驱动的碳氮硫循环的耦合机制也是非常复杂的。

微生物之间的相互作用、微生物与植物之间的相互作用、以及微生物与环境之间的相互作用，都会影响这三个循环的过程和结果。

例如，氮循环和硫循环之间存在着相互影响，当硫循环受到干扰时，可能会影响到氮循环的速度和效果。

此外，微生物的分解作用也影响了碳循环和氮循环的速度和效果，进而影响到生态系统中的能量流动和物质循环。

总之，微生物驱动的碳氮硫循环及其耦合机制是生态系统中最基本的生物地球化学过程之一，对全球气候和环境有着深远的影响。

因此，我们需要加强对微生物生态学的研究，了解微生物在生态系统中的作用和影响，以更好地保护生态环境和维护生态平衡。

碳氮耦合及养分利用对其调控英文回答：Carbon-Nitrogen Coupling and Nutrient Availability.The cycling of carbon and nitrogen is closely linked in terrestrial ecosystems, and the availability of these nutrients can have significant impacts on plant growth and ecosystem function. Carbon-nitrogen coupling refers to the relationship between the availability of carbon and nitrogen, and how this relationship affects the cycling of these nutrients.One of the most important factors that affects carbon-nitrogen coupling is the availability of nitrogen. Nitrogen is an essential nutrient for plants, and its availability can limit plant growth and productivity. When nitrogen is limiting, plants will allocate more resources to acquiring nitrogen, such as by increasing the production of enzymes that can fix nitrogen from the atmosphere. This increasedallocation to nitrogen acquisition can lead to a decreasein the amount of carbon that is allocated to growth and reproduction.The availability of carbon can also affect carbon-nitrogen coupling. When carbon is limiting, plants will allocate more resources to acquiring carbon, such as by increasing the production of photosynthetic enzymes. This increased allocation to carbon acquisition can lead to a decrease in the amount of nitrogen that is allocated to growth and reproduction.The relationship between carbon and nitrogenavailability can also be affected by other factors, such as the availability of water and phosphorus. Water isessential for plant growth, and its availability can affect the uptake and utilization of nutrients. Phosphorus is also an essential nutrient for plants, and its availability can affect the cycling of carbon and nitrogen.中文回答：碳氮耦合和养分利用。

DOI: 10.19906/ki.JFCT.2023020CaO 耦合掺氮生物质炭对NO 吸附的机理研究王　莹1，顾明言1，陈　萍1,* ，汪辉春1，张　萌1，汪　一2（1. 安徽工业大学 能源与环境学院, 安徽 马鞍山 243002；2. 华中科技大学 能煤燃烧国家重点实验室, 湖北 武汉 430074）摘　要：本研究采用密度泛函理论，探究了不同含氮生物质炭以及CaO 耦合掺氮生物质炭对NO 吸附性能的影响。

理论计算结果表明，掺氮生物质炭在N-down 吸附方式下对NO 吸附效果更好，且掺杂N-5生物质炭（CN-5）较其含氮基团生物质炭对NO 的吸附能更高，其吸附能为−41.22 kJ/mol 。

CaO 显著提升了生物炭对NO 的吸附能力，且CaO 耦合含N-5生物质炭(CaO/CN-5)的基底作为电子供体为NO 提供更多电荷，其吸附能比CN-5高出216.862 kJ/mol ，CaO 和N-5基团耦合作用下显著提高生物炭的吸附性能。

生物炭表面NO 的吸附量会随着温度的升高而减少，增加含N-5生物质炭的数量对NO 的吸附更有利，而CaO 的耦合进一步提高了CN-5表面NO 的吸附量，在273 K 时，CaO/CN-5体系的吸附量可以达2.846 mmol/g 。

关键词：生物质炭；含氮基团；CaO ；NO ；N-5中图分类号： TK6 文献标识码： AStudy on the mechanism of NO adsorption by CaO coupled nitrogen-doped biocharWANG Ying 1，GU Ming-yan 1，CHEN Ping 1,*，WANG Hui-chun 1，ZHANG Meng 1，WANG Yi2（1. School of Energy and Environment , Anhui University of Technology , Ma'anshan 243002, China ；2. State Key Laboratory of Energy Coal Combustion , Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074, China ）Abstract: In this study, density functional theory was used to explore the effects of different nitrogenous biochars and CaO-coupled nitrogen-doped biochar on the adsorption performance of NO. The theoretical calculation results showed that nitrogen-doped biomass char had a better adsorption effect on NO under N-down adsorption mode, and the adsorption energy of N-5 biomass char (CN-5) was higher than that of nitrogen-containing biochar, and its adsorption energy was −41.22 kJ/mol. CaO significantly improved the adsorption capacity of biochar to NO, and CaO coupled with the substrate containing N-5 biochar (CaO/CN-5) as an electron donor provides more charge for NO, and its adsorption energy was 216.862 kJ/mol higher than that of CN-5, and the adsorption performance of biochar was significantly improved under the coupling of CaO and N-5 groups. The adsorption capacity of NO on the surface of biochar decreased with the increase of temperature, and increasing the amount of biochar containing N-5 was more conducive to the adsorption of NO, while the coupling of CaO further increased the adsorption capacity of NO-5 surface NO, and the adsorption capacity of CaO/CN-5 system reached 2.846 mmol/g at 273 K.Key words: biochar ；nitrogenous groups ；CaO ；NO ；N-5NO 作为一种常见的大气污染物，其存在不仅对人体健康造成极大的危害，对环境的污染也成为一个同益严重的全球性问题，因此，必须减少和控制NO 的排放。