喀斯特地区黄壤和石灰土剖面化学组成变化与风化成土过程

对西南喀斯特地区典型黄壤和石灰土剖面土壤主量和微量元素组成变化特征进行了研究,提供了有关岩石风化和土壤形成过程的信息。所研究的土壤相对于上地壳普遍富集P和Mn,而亏损Na、K、Ca、Mg元素。与黄壤相比,石灰土具有较高含量的K、Rb和较低含量的Sr元素,同时具有较高Th/Ta,Rb/Sr比值和CIA的特征,指示两类土壤成土母质的差别和石灰土较强的风化程度。不同地区同种类型土壤以及同一地区不同类型土壤的化学组成具有显著差别,反映了不同区域和不同类型土壤在成土母质、风化成土过程和程度上的差异。     

贵州喀斯特地区典型土壤碳酸盐垂直分布特征及其同位素组成研究

以贵州为中心的西南喀斯特地区的石漠化是我国实施西部大开发战略中所面临的根本性地域环境问题之一,喀斯特地区石漠化是一种与脆弱生态背景和人类活动相关联的土地退化过程,而土壤退化是土地退化的核心部分。本研究采集了贵州喀斯特地区的砂岩黄壤剖面和石灰土剖面的土壤样品,测定了剖面样品的土壤有机碳含量、土壤碳酸盐含量和土壤碳酸盐δ~(13)C。结果表明,砂岩黄壤和石灰土碳酸盐含量在剖面上的分布存在差异,黑色石灰土碳酸盐含量在剖面上的总体变化均表现出从上到下逐渐减小的趋势,土壤碳酸盐含量主要集中在表层土壤,而黄色石灰土和砂岩黄壤碳酸盐含量在剖面上的变化不大。而且在砂岩黄壤和石灰土中,土壤碳酸盐δ~(13)C值在剖面深度上的变化情况不同,表明了土壤有机碳向无机碳转化的程度,不同的成土过程及程度和成土环境的差异可能是砂岩黄壤和石灰土中土壤碳酸盐δ~(13)C值组成差异的主要原因。本研究提高了对区域碳库特征的认识,为喀斯特生态系统土壤有机质的生物地球化学循环研究提供了理论支撑。     

黔中喀斯特石漠化区不同土壤类型对常见植物叶片δ13C值的影响

通过测定黔中喀斯特区清镇市王家寨小流域内常见种叶片δ13C值,探讨土壤类型和石漠化等级对喀斯特植物水分利用效率的影响.结果表明,小流域内不同土壤类型植物叶片的δ13C值总体差异不显著(P>0.05),黄壤区植物叶片δ13C值分布区间较黑色石灰土区窄,变异系数较小,整体较黑色石灰土区偏负.小流域内黑色石灰土区植物群落δ13C均值随石漠化进行趋正,黄壤区随石漠化呈现出先趋正后趋负的变化格局.方差分析结果显示黄壤区各石漠化植物群落δ13C值间不存在显著差异(P>0.05),黑色石灰土区各石漠化植物群落δ13C值间均存在显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01).相关分析结果显示黄壤区植物叶片δ13C值的主要影响因子为土厚和坡度,黑色石灰土区为土壤含水量.研究区土壤对植被δ13C值的影响是通过调节土壤水分实现的.     

中国南方喀斯特地区石灰土容重传递函数模型及影响因素研究

土壤容重(BD)数据的缺失严重影响了我国南方喀斯特地区土壤碳储量的估算,亟待利用已有数据来构建容重传递函数模型(PTFs)。本文利用南方喀斯特分布省份的石灰土土壤普查数据,首次较为系统地研究了喀斯特地区石灰土的容重传递函数模型及影响因素。研究结果表明:(1)国内外已发表的容重PTFs对中国南方喀斯特地区非地带性石灰土的适用性较差,需要进行优化或重新建立新的容重函数预测模型;(2)优化后的模型Shiri et al(2017)~*、韩光中等(2016)-a~*和韩光中等(2016)-c~*的预测精度得到明显提高;(3)基于石灰土亚类建立的PTFs具有很高的拟合度和预测精度,比优化模型更加适宜于喀斯特石灰土的土壤容重预测;(4)不同石灰土亚类容重预测的影响因素存在差异,其中土壤有机质含量是石灰土容重预测的关键因素,与各亚类土壤的BD都有很高的相关性;(5)土壤容重传递函数模型的适用性不仅与研究区域有关,同时也与研究的土壤类型有关。建议在今后喀斯特地区土壤容重预测模型研究中充分考虑地域差异性和土壤类型因素。     

喀斯特地区土壤有机质的稳定碳同位素地球化学特征

以喀斯特地区二种主要的土壤类型石灰土和黄壤为例,对三种植被类型下土壤及土壤不同粒径组分中有机质的稳定碳同位素组成(δ13C值)进行了分析,结果显示:石灰土剖面中土壤有机碳含量均大于1.0%,最大值为表层土的7.1%,而三个黄壤剖面中土壤有机碳含量在0.3%～4.6%之间;石灰土剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围仅为-24.1‰～-23.0‰,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较小;而黄壤剖面中土壤有机质δ13C值的变化范围较大,在-24.5‰～-21.1‰之间,土壤不同粒径组分中有机质的δ13C值变幅也较大。对比研究表明,不同土壤类型中有机质的深度分布特征具有显著差异,土壤有机质的稳定碳同位素地球化学具有明显的区域性特征。     

黔中非农业土壤CH_4的地-气交换及其影响因素

利用密闭箱-气相色谱法在2006~2007年对黔中地区退耕荒草地、灌丛、马尾松林和阔叶林土壤甲烷的交换通量进行原位观测。结果表明:亚热带喀斯特非农业土壤是大气CH4的一个吸收汇,相同植被条件下,淋溶石灰土吸收的CH4高于黄壤,而不同植被条件下土壤CH4的交换通量则因土壤类型的不同而有差异。土壤CH4交换通量的季节变化总体趋势表现为两个吸收峰,主要的吸收峰在温度较低的12月至次年2月,另一个较弱的吸收峰在7月至9月。统计分析表明,当温度<10℃时,土壤温度是影响土壤CH4吸收的主要控制因素;温度>10℃时,0~5 cm的土壤水分成为控制土壤CH4吸收的主要因素。     

贵州喀斯特区域土壤有机质的分布与演化特征

中国西南喀斯特区域是全球最大的喀斯特生态区域之一,该区生态环境脆弱,水土流失严重,石漠化趋势严峻。土壤有机质是极为重要的保持土壤结构与质量的物质,深刻认识喀斯特区域土壤有机质的特征与演化是防治和改善我国西南喀斯特区域石漠化现状的迫切需求。本文以贵州省为例,总结归纳前人的研究成果,阐述了该区土壤有机质的分布规律与演化特征,探讨了影响该区土壤有机质分布的因素,以期提出更好的石漠化防治策略。中国西南喀斯特区域土壤受该区多山地形的限制,具有水平地带性以及垂直地带性特征,同时受到喀斯特地质地貌的控制,发育各种非地带性土壤,本区土壤类型多、成因复杂;土壤有机质的分布、演化特征与土壤类型密切相关,具有明显的区域特点。贵州省分布广泛的主要土壤有黄壤、石灰土、红壤、紫色土、黄棕壤、棕壤以及水稻土等。其中,棕壤有机质含量最高,原因可能是棕壤存在区域海拔高,气温低,抑制微生物活动,土壤有机质分解过程比较缓慢;石灰土有机质含量高,原因可能是土壤中钙的含量较高,有机质的保存可能受益于腐殖酸钙及碳酸盐沉淀的包裹保护;而黄壤和红壤等酸性土壤有机质主要是与R_2O_3结合,有机质的活性高于石灰土;黄棕壤有机质含量介于棕壤和黄壤之间;紫色土由于土壤质地的原因,有机质含量最低。     

海南土壤中稀土元素含量及分布特征

对海南四种不同母质来源的土壤样品中的稀土元素含量及分布特征进行了研究,结果表明:除砂岩母质外,海南省其它母质的土壤中稀土元素总量都高于全国土壤、世界土壤和地壳中稀土元素的平均含量;各母质类型土壤中Eu亏损明显。花岗岩上发育的土壤中稀土元素含量最高,总量达419.42mg/kg。砂岩和花岗岩上发育的土壤中LREE相对富集。LREE和HREE在不同母质来源的土壤剖面中的富集、迁移等地球化学行为不完全相同,这说明:土壤发育过程中,稀土元素的含量和分布不仅仅和成土过程、气候及其它地球化学因素有关,而且与母质也有重要的关系,母质往往制约着风化成土过程中稀土元素的地球化学行为。     

土壤污染指标元素钛、锆、钇在吐鲁番地区土壤中的分布及应用

本文根据新疆吐鲁番地区八种母质发育的土壤中Ti、Zr、Y的X射线荧光法分析数据,对这三种元素在土壤中的分布以及用它们之间的比值来判断该地区土壤剖面各层次的母质来源是否相同等问题进行初步探讨。结果表明,不同母质发育的土壤中元素含量有一定差异,而在大多数母质发育的土壤的表、底土间元素含量无明显差异;该地区土壤中zr/Y比和Ti/Zr比可用来判断土壤剖面不同层次的母质来源,两个结果较为一致,对于各层次间元素对比值较接近的剖面,认为是同一母质来源。     

黔东南施秉白云岩上覆土壤剖面理化特征与土壤有机碳含量关系研究

以贵州施秉云台山典型喀斯特土壤剖面为研究对象,运用野外定点采样和室内分析的方法,探讨了土壤理化性质与有机碳含量及其相互间的耦合关系,为贵州东部地区白云岩山地土壤提供地球化学新数据。结果表明:(1)三个剖面土壤p H值主要集中在7.50~8.00之间,呈碱性,为黑色、灰黑色土壤-棕壤-黄壤碱性石灰土,土壤质地为粉粘壤土。(2)土壤剖面有机碳含量具有高度变异性,整体上表现为从表土层到底层逐渐减少。植被、土壤理化性质和剖面成土演化对土壤有机碳含量有着重要影响。(3)土壤有机碳与土壤密度和p H值有明显的线性负相关性(R~2=0.62,0.21,n=32),与土壤有机氮呈极显著线性正相关(R~2=0.98,n=32);土壤有机碳与不同粒径组分相关性较弱,但相对而言与土壤黏粒相关性最大,成幂指数负相关(R~2=0.22)。土壤的理化性状在很大程度上影响着土壤有机碳的含量,而土壤有机碳含量的变化又对土壤理化性质有着重要的调节作用,二者相互联系,相互耦合,共同制约着喀斯特地区土壤生态系统的演化。     

土壤改良剂改良酸化土壤的研究进展

推进酸化土壤改良,提高农业生产力是实现作物提质增收和发展绿色农业的重要任务.土壤改良剂具有降低土壤酸度、增加土壤养分、优化土壤结构、提高微生物活性、改善土壤微环境等作用,在修复酸化土壤方面具有重要意义.基于上述背景,从离子迁移转化角度阐明土壤酸化成因,总结酸性改良剂分类、作用机理、改良效果及其对作物长势的影响;指明现有...     

雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力

在我国北方少雨地区开展雨水资源、土壤水资源与土壤水分植被承载力研究对于防治林草地土壤旱化和林草植被经营具有重要意义。2002年4月以来,在上黄生态实验站对多年生人工林林外和林内降水、地表径流、植物生长和土壤水分动态进行了定位观测,结果表明:次降雨林冠层截留量为0.2～6.47mm,为降水量的3.1%～53.3%,截留总量占降水量的16.9%;地表径流量为0.24～1.5mm,是降雨量的1.6%～6.8%;柠条林地土壤剖面水分垂直变化可分为活跃层、次活跃层和相对稳定层;年内土壤水分胁迫时,植物通过改变叶的颜色,降低自身的含水率、落叶或产生大量落叶来适应干旱的土壤水环境,但不会死亡。土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,是指在较长时期内,当根层土壤水分消耗量等于或小于降雨补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。     

淋洗与电化学还原联用处理镉-铅污染土壤

为探究螯合剂淋洗与电化学还原联用能否提高土壤重金属去除效率,提出了一种基于两种技术联用的处理方法.比较了淋洗与联用技术Cd和Pb的去除效率,探究了使用联用技术时土壤悬液重金属的传质机制,分析了不同螯合剂处理的成本效益.研究发现,联用技术能有效地提高重金属的去除效率,协同增强效应与螯合剂的螯合能力及再生能力有关.氨基多羧酸类螯合剂最大可将Cd和Pb的去除效率提高15.24%和27.05%,小分子有机酸最大可将Cd和Pb的去除效率提高5.31%和10.24%.结果表明,氨基多羧酸类螯合剂更适用于联用修复体系.认为其经济有效的修复手段是采用EDTA淋洗与电化学还原联用,可以将46.60%的Cd和76.93%的Pb从土壤中去除.     

退耕地养分和微生物量对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复土壤酶活性对土壤养分和微生物量指标的响应规律,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1~50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,采用典型逐步回归和非线性拟合来分析各指标间的耦合关系.结果表明,土壤酶活性除a淀粉酶外,均与土壤养分因子和微生物量指标有较高的相关性(P<0.05).在土壤酶活性和养分因子间,尿酶和纤维素酶主要受总氮影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶主要受可利用氮影响,蔗糖酶和多酚氧化酶还受到有机质的影响;在土壤酶活性和微生物量指标间,尿酶主要受微生物量磷影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶均受微生物量碳影响,纤维素酶则受微生物量氮影响,但多酚氧化酶与可利用氮、有机质和微生物量碳呈负相关;此外,它们之间均存在良好的对数关系(y=b+alnx, P<0.05).     

Accumulation and relationship of metals in different soil aggregate fractions along soil profiles

Different aggregates vary in their ability to retain or adsorb metals in soil. Five soil profiles were sampled from different soil horizons and grouped, and the concentrations of Al, Mg, Ca, Fe, Mn, Cd, Cu and Pb were determined in six sizes of aggregates (> 2, 2-1, 1-0.6, 0.6-0.25, 0.25-0.053, < 0.053 mm). Significantly high (p < 0.05) structural stability indexes (SSI) and aggregate stability indexes (ASI) were recorded in the topsoil horizon, which may be attributed to the high soil organic matter (SOM) content in aggregates from topsoil. In addition, ASI and SSI were positively correlated (r = 0.569, p < 0.05) with each other, which indicated that the stability of soil aggregates could contribute to the structural stability of bulk soil. Moreover, accumulation factors (AF), principal component analysis (PCA) and Pearson's correlation coefficients were used for metal element assessment. The results indicated that SOM was not a key factor affecting the accumulation of Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Pb, Cd and Cu in soil aggregates. In general, AF values for metal elements in microaggregates (< 0.25 mm) were high, which showed that metals preferred to accumulate in fine soil aggregates. The PCA and Pearson's correlation coefficients indicated that soil parent materials primarily controlled the distribution of Al, Ca, Fe, Mg and Mn, while materials derived from technogenic sources have important impacts on the distribution of Cd, Cu and Pb in soil aggregates along the soil profile.     

Unraveling the size distributions of surface properties for purple soil and yellow soil

Soils contain diverse colloidal particles whose properties are pertinent to ecological and human health, whereas few investigations systematically analyze the surface properties of these particles. The objective of this study was to elucidate the surface properties of particles within targeted size ranges (i.e. > 10, 1–10, 0.5–1, 0.2–0.5 and < 0.2 μm) for a purple soil (Entisol) and a yellow soil (Ultisol) using the combined determination method. The mineralogy of corresponding particle-size fractions was determined by X-ray diffraction. We found that up to 80% of the specific surface area and 85% of the surface charge of the entire soil came from colloidal-sized particles (< 1 μm), and almost half of the specific surface area and surface charge came from the smallest particles (< 0.2 μm). Vermiculite, illite, montmorillonite and mica dominated in the colloidal-sized particles, of which the smallest particles had the highest proportion of vermiculite and montmorillonite. For a given size fraction, the purple soil had a larger specific surface area, stronger electrostatic field, and higher surface charge than the yellow soil due to differences in mineralogy. Likewise, the differences in surface properties among the various particle-size fractions can also be ascribed to mineralogy. Our results indicated that soil surface properties were essentially determined by the colloidal-sized particles, and the < 0.2 μm nanoparticles made the largest contribution to soil properties. The composition of clay minerals within the diverse particle-size fractions could fully explain the size distributions of surface properties.     

农田土壤磷酸酶活性与土壤N2O排放通量的相关性

 以黄土高原南部旱地小麦田和空闲地为研究对象,设置6种处理,研究了耕作措施、肥料条件变化对小麦不同生育期土壤磷酸酶活性和土壤N²O排放通量的影响.结果表明,耕层土壤磷酸酶活性与土壤N²O排放通量呈显著负相关,相关系数为0.4660.在小麦生育期内,N²O排放通量在拔节期最高,苗期和成熟期最低;磷酸酶活性变化与之相反.农田种植小麦和覆膜均增加了土壤磷酸酶活性和N²O的排放.施肥可以提高磷酸酶活性,单施磷肥比同时施用氮、磷肥时N²O的排放量高.     

Unraveling the size distributions of surface properties for purple soil and yellow soil

Soils contain diverse colloidal particles whose properties are pertinent to ecological and human health, whereas few investigations systematically analyze the surface properties of these particles. The objective of this study was to elucidate the surface properties of particles within targeted size ranges(i.e. 10, 1–10, 0.5–1, 0.2–0.5 and 0.2 μm) for a purple soil(Entisol) and a yellow soil(Ultisol) using the combined determination method. The mineralogy of corresponding particle-size fractions was determined by X-ray diffraction.We found that up to 80% of the specific surface area and 85% of the surface charge of the entire soil came from colloidal-sized particles( 1 μm), and almost half of the specific surface area and surface charge came from the smallest particles( 0.2 μm). Vermiculite,illite, montmorillonite and mica dominated in the colloidal-sized particles, of which the smallest particles had the highest proportion of vermiculite and montmorillonite. For a given size fraction, the purple soil had a larger specific surface area, stronger electrostatic field, and higher surface charge than the yellow soil due to differences in mineralogy.Likewise, the differences in surface properties among the various particle-size fractions can also be ascribed to mineralogy. Our results indicated that soil surface properties were essentially determined by the colloidal-sized particles, and the 0.2 μm nanoparticles made the largest contribution to soil properties. The composition of clay minerals within the diverse particle-size fractions could fully explain the size distributions of surface properties.     

Microencapsulated chlorpyrifos: Degradation in soil and influence on soil microbial community structures

Degradation kinetics of microencapsulated chlorpyrifos （CPF-MC） in soil and its influence on soil microbial community structures were investigated by comparing with emulsifiable concentration of chlorpyrifos （CPF-EC） in laboratory. The residual periods of CPF-MC with fortification levels of 5 and 20 mg/kg reached 120 days in soil, both of the degradation curves did not fit the first-order model, and out-capsule residues of chlorpyrifos in soil were maintained at 1.76 （±0.33） and 5.92 （±1.20） mg/kg in the period between 15 and 60 days, respectively. The degradation kinetics of CPF-EC fit the first-order model, and the residual periods of 5 and 20 mg/kg treatments were 60 days. Bacterial community structures in soil treated with two concentrations of CPF-MC showed similarity to those of the control during the test period, as seen in the band number and relative intensities of the individual band on DGGE gels （p 〉 0.05）. Fungal community structures were slightly affected in the 5 mg/kg treatments and returned to the control levels after 30 days, but initially differed significantly from control in the 20 mg/kg treatments （p 〈 0.05） and did not recover to control levels until 90 days later. The CPF-EC significantly altered microbial community structures （p 〈 0.05） and effects did not disappear until 240 days later. The results indicated that the microcapsule technology prolonged the residue periods of chlorpyrifos in soil whereas it decreased its side-effects on soil microbes as compared with the emulsifiable concentration formulation.     

氯酚污染土壤的生物强化修复及其微生物种群动态变化的分子生物学监测

在氯酚污染的土壤中接种氯酚降解菌,研究了受污染土壤的生物强化修复.利用传统的微生物计数方法和现代分子生物学手段,研究了生物强化修复过程中微生物种群的动态变化情况.在受氯酚污染的土壤样品中,以氯酚为唯一碳源和能源,分离出了多株对氯酚具有较高降解能力的微生物,利用16S rDNA序列分析方法对部分微生物进行了种属鉴定.土壤中存在的土著的氯酚降解菌可以对低含量的氯酚(100mg·g-1)进行降解;但是当土壤中氯酚含量较高(500 mg·g-1)时,土著微生物的降解能力受到限制,这可能是高浓度的氯酚对土著的氯酚降解菌会产生毒性作用.接种外来微生物后,土壤中可以培养的氯酚降解菌的总数从开始的106CFU·g-1增加到108CFU·g-1,并且,在氯酚含量为100 mg·g-1的土壤样品中,微生物数目的增加比在氯酚含量为500 mg·g-1土壤样品中更快.这表明接种的外来微生物可以在土壤中很好地生长繁殖,有效地促进土壤中氯酚的生物降解.接种外来微生物可以减轻土壤中氯酚对土著微生物初期产生的不利影响.土壤中的氯酚可能会改变微生物种群结构.DGGE分析结果表明,在未受氯酚污染和受氯酚污染的土壤样品中,存在一些共同的DNA谱带,但谱带强度有明显的差异.在受污染的土壤中接种外来微生物进行生物强化,可以促进污染物的生物降解过程,是生物修复过程中的一种重要手段,有着广泛的应用前景,将在我国受污染环境的生物修复中发挥重要作用.