熟污泥改良土壤中Cd的形态分布特征和生物有效性

通过苜蓿盆栽实验和Tessier五步提取法,研究了不同比例的堆肥污泥施入黄土后,土壤中Cd的形态分布和生物有效性及重金属在施污土壤-苜蓿中的迁移转化规律。结果表明：不同比例的污泥施入黄土后,随着污泥施入量的增加,土壤中Cd的主要赋存形态由对照组的不可利用态(残渣态)向潜在有效态(铁锰氧化态)转化,污泥的施入提高了重金属Cd的生物有效性;苜蓿的种植对施污根际土中Cd的活性产生了钝化作用,使施污黄土根际土壤中潜在有效态Cd主要向不可利用态的Cd转化;苜蓿各器官对Cd均有富集和转移能力,苜蓿各部位重金属Cd含量的分布规律为：根部>茎叶部;线性回归分析结果表明：碳酸盐结合态Cd是苜蓿茎叶部和根部吸收Cd的主要贡献形态;因此在实际生产时须严格控制污泥的施用量,以避免Cd在苜蓿体内富集危害动物和人体健康。     

外源Cd胁迫下施污土壤中重金属的形态特征和土壤酶活性的关系

采用外源添加重金属和Tessier五步连续浸提法研究重金属镉(Cadmium,Cd)在添加不同比例(0%、2%和8%)城市污泥的施污土壤中各形态的转化,并探讨了不同程度Cd胁迫下,3种城市污泥添加比例的施污土壤中Cd的各形态特征与3种土壤酶(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)活性之间的关系.结果表明,3种不同污泥比例施污土壤的对照处理中,Cd均以残渣态为主要赋存形态,随着Cd胁迫增加,施污土壤中Cd各形态含量均随之增加,且可交换态对外界胁迫响应程度最大,Cd的主要赋存形态均由残渣态转变为碳酸盐结合态和铁锰氧化态.且不同比例施污土壤中蔗糖酶活性、脲酶活性和碱性磷酸酶活性均随着Cd胁迫水平的增加呈现先升高后降低的趋势,相同胁迫水平下,3种酶活性均随着施入土壤中城市污泥比例的增加而增大.对酶活性起促进作用的主要为可交换态和碳酸盐结合态,起抑制作用的主要为铁锰氧化态.     

外源铅铜镉在长三角和珠三角农业土壤中的转化

选择了我国经济发达地区的长江三角洲和珠江三角洲10个代表性农业土壤，采用室内培养和化学分级方法研究了加入外源铅、铜、镉在土壤中的动态变化及转化趋势，探讨了碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等土壤改良剂对土壤重金属形态的影响。结果表明，随着土壤重金属负荷的提高，土壤中交换态重金属的比例增大，残余态比例下降，有效性提高，对环境威胁增大。当重金属加入最较低时，重金属优先向氧化物结合态、有机质结合态转化；而当加入最较高时，向交换态和碳酸盐结合态转化的比例明皿增加。pH和土壤组分对重金属在土壤中的转化有显著的影响，土壤pH下降可使交换态Cd、Cu、Pb的比例递增。加入碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等改良剂可显著地降低土壤中交换态重金属比例，增加其它形态的重金属比例。     

外源重金属在珠江河口湿地土壤中的形态转化

采集珠江口湿地土壤,采用室内培养和Tessier化学逐级连续浸提方法研究了外源重金属在珠江河口湿地土壤中的化学形态转化,探讨了盐分变化对重金属形态转化的影响.试验结果表明,外源重金属进入珠江河口湿地土壤后主要以可利用态和潜在可利用态存在,Ni、Zn、Cu、Cr和Pb主要向铁锰氧化物结合态转化,而Cd主要向可交换态和碳酸盐结合态转化.土壤盐分含量递增对重金属Cu、Zn、Ni和Cr的形态分布无显著影响,对重金属Pb和Cd的影响主要体现在可交换态.在土壤盐分添加量不超过80 g·kg-1时,随着土壤含盐量的上升,土壤Cd和Pb的可交换态比例逐步增大.     

金昌市郊农田土壤Cu,Zn,Ni形态分布特征与生物有效性评价

通过野外调查和室内测试分析,研究了金昌市郊农田土壤重金属Cu,Zn和Ni的形态特征,并以麦粒中重金属含量为重点进行了Cu,Zn和Ni的生物有效性评价.结果表明,研究区域土壤重金属Cu和Ni污染严重;Cu的主要存在形态为有机结合态,Zn的主要存在形态为残渣态,而Ni的主要存在形态为潜在可利用态;三种元素的生物有效性大小顺序为NiZnCu.对麦粒中重金属健康风险进行评价反映出麦粒中Ni含量对人体健康风险较大,而Cu和Zn对人体健康风险较小.逐步回归分析结果表明,农田土壤中Cu可交换态和碳酸盐结合态对麦粒中Cu含量贡献最大,而对麦粒吸收Zn和Ni贡献最大的形态分别为Zn的碳酸盐结合态和Ni的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和有机结合态.土壤重金属Cu,Zn和Ni各形态分配系数较总量和各形态含量更适合表征本研究区域土壤重金属的生物有效性.     

长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系

采用样品采集、室内分析和多种数据统计方法相结合的方法,研究了长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系.结果表明:长春市土壤重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)不同化学形态对土壤微生物群落结构影响明显不同,碳酸盐结合态的Pb和Ni对放线菌的生长繁殖具有刺激作用,碳酸盐结合态Zn对细菌的生长繁殖具有刺激作用,铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn与有机结合态Cu对细菌、放线菌的生长繁殖具有刺激作用.土壤理化性质对重金属化学形态与微生物群落结构之间的关系影响很大,其掩盖了土壤重金属化学形态对土壤微生物群落结构特征的影响,有机质含量、电导率、阳离子交换量掩盖了重金属化学形态对细菌、放线菌和微生物总数的影响.自然含水率掩盖了重金属化学形态对多样性指数的影响.采用重金属的化学形态评价重金属对土壤微生物参数的影响更合理,而且在确定评价长春市土壤重金属污染状况指标时,应该剔除土壤理化性质的影响.选择有机结合态Cu、铁锰氧化物结合态Zn与微生物群落多样性指数相结合来评价长春城市土壤重金属Cu和Zn的污染状况.     

北方常见农作物根际土壤中铅、锌的形态转化及其植物有效性

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了北方地区常见农作物对污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)的形态转化及其植物有效性的影响。土壤Pb、Zn形态分析结果显示,与非根际土壤相比,多数作物根际可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态Pb比例降低,而铁锰氧化物结合态、残渣态Pb则显著增加;Zn则表现为可交换态比例略呈降低趋势,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态与有机质结合态升高,残渣态Zn则大幅下降。这提示,作物根际土壤Pb存在由松结合态向紧结合态转化的现象,从而植物有效性降低;而根际土壤Zn的形态变化则与Pb相反,即由紧结合态向松结合态转化,相应地提高了Zn的植物有效性。     

污泥土地利用对土壤中重金属形态的影响

土地利用是资源化利用城市污水厂污泥的有效途径，随污泥中的营养成分一起进入土壤中的还有其中的重金属元素，它们有可能成为一种环境安全的隐患。本实验所用的土壤为污泥经过无害化及稳定化处理后，与上海潮滩沙土按不同比例(干污泥质量比)混配而成。种植前后分别对沙土、污泥及混配土的重金属含量及形态进行测试。选择几种花卉植物，如菊花(Calendula officinalis）等进行植物种植试验，一个生长季后对植物中的重金属含量及形态进行测试。应用Tessler连续提取法，对污泥中的重金属进入土壤后，土壤中重金属的含量、赋存状态等方面的规律进行研究，发现污泥的土地利用会明显增加土壤中的重金属含量，而且重金属的形态也有明显的变化，可交换态和碳酸盐结合态的重金属含量有明显的增加；如长期使用，则必须采取相应的措施，以消除有害的影响。     

子牙新河下游湿地土壤重金属垂直分布及形态特征

2014年秋季在子牙新河下游湿地采集柱状土壤样品,分析了Cd、Zn、Cu、Pb的垂向分布特征,利用Tessier连续浸提法,分析了典型湿地N1、N3、B3的重金属形态.研究结果表明,Cd、Zn、Cu、Pb含量垂向分布差异性比较大,波动幅度比较大,多数点位Cd、Cu、Zn在11—19 cm深度处出现峰值,可能与过去金属的输入和周期性淹水有关.Zn、Cu、Pb形态分布为残渣态铁锰氧化物结合态有机物结合态可交换态碳酸盐结合态,Cd形态分布为铁锰氧化物结合态可交换态残渣态有机物结合态碳酸盐结合态,Cd的生物有效性较高.湿地淹水条件影响到湿地重金属Cd的交换态和铁锰氧化物结合态的垂直分布.Cd主要以铁锰氧化物结合态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量占53.2%,而重金属Zn、Cu、Pb主要以残渣态的形式存在于湿地土壤中,其百分含量均高于60%.根据风险评价编码法(RAC)对重金属的化学形态进行风险评价,风险顺序为:CdZnCuPb,因此重金属Cd应引起足够的重视.     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

马尾松林地与玉米地土壤有机碳的分异研究

林农生态系统转化对土壤有机碳(SOC)组成和来源产生了较大的影响,但不同学者的结论仍然存在一定差异,且这一转化过程对土壤溶解性有机碳(DOC)的影响鲜有报道.基于这一背景,该研究在贵州中部区域选择马尾松(Pinus massoniana)林地和玉米(Zea mays L.)地土壤作为研究对象,通过对SOC和DOC含量和同位素组成的测定,分析林农生态系统转化前后土壤有机碳的分异.结果表明,在马尾松林地剖面中,SOC和DOC含量随剖面深度的变化幅度均大于玉米地土壤,DOC含量最大值出现在5～10 cm处;銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏正,但銬O13C在剖面中的变异远大于銼O13C,其极差分别为5.015‰和2.431‰;通过对比銬O13C和銼O13C的差异,说明其0～5 cm的DOC主要来源于新成枯枝落叶,而土体内部DOC则主要来自土壤腐殖类物质的转化.在玉米地剖面中,銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏负,但整个剖面中两值的差异较小,DOC主要来源于土壤腐殖类物质的转化;SOC来源于玉米植物体有机碳(C4-C)的比例介于2.55%～20.80%之间,随剖面层次的加深有降低趋势,但出现"之"字形反复;DOC中C4-C的比例在剖面0～40 cm间较为相近(25.94%～34.54%),40 cm以下则急剧下降(3.18%～15.65%).     

施肥与设施栽培措施对土壤微生物区系的影响

微生物肥料的施用能显著增加土壤中放线菌的数量，而降低细菌和霉菌的数量；施用有机肥对土壤微生物有较大的影响，其中，有机肥与无机肥，有机肥与生物肥配合施用的影响尤为明显，与对照相比，土壤中细菌数量分别增加109．8％和405．0％，放线菌数量分别增加320．3％和215．0％，而真菌数量分别降低44．0％和47．2％。大棚栽培条件下土壤微生物数量高于露地；在大棚中，种植年限长的土壤微生物数量低于种植年限短的。     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

土壤动物群落生态学与土壤微生态环境的关系

主要综述了国内外蚯蚓种群、捕食性线虫、蚂蚁、跳虫、螨类等土壤动物与土壤理化性质的关系,以及蚯蚓、白蚁、蜗牛、线虫等土壤动物与土壤酶活性的相关性研究;提出了该学科今后的研究趋势。该学科未来要融合土壤动物和整个农林生态系统的研究为一体,把农林的土壤动物群落生态学及其与土壤微生态环境关系结合起来,耦合土壤动物与植物根系-根际微生态环境,链接农林土壤动物与土壤健康及其害虫生态调控,分析探究它们内在的联系和机制,加强立地调控措施,为森林健康和土壤健康提供科学基础资料。     

阿特拉津对不同肥力土壤磷酸酶的影响

通过室内恒温培养法，研究除草剂阿特拉津对4种长期定位施肥处理下的土壤的磷酸酶活性的影响。试验结果表明，在阿特拉津质量分数不同和处理时间长短不同的情况下，阿特拉津对土壤磷酸酶的活性既有激活作用又有抑制作用。在试验过程中，4种不同肥力的土壤其磷酸酶活性随着处理时间的延续而呈现出“降低→升高→降低→升高”的消长趋势。不同阿特拉津质量分数对磷酸酶的影响没有规律，同一质量分数处理既有激活作用，也有抑制作用。在4种不同肥力的土壤中，磷酸酶活性最高的是以氮、磷、钾无机肥配合有机肥施用的土壤。     

Unexpected control of soil carbon turnover by soil carbon concentration

Soils are a key component of the terrestrial carbon cycle as they contain the majority of terrestrial carbon. Soil microorganisms mainly control the accumulation and loss of this carbon. However, traditional concepts of soil carbon stabilisation failed so far to account for environmental and energetic constraints of microorganisms. Here, we demonstrate for the first time that these biological limitations might have the overall control on soil carbon stability. In a long-term experiment, we incubated ¹³C-labelled compost with natural soils at various soil carbon concentrations. Unexpectedly, we found that soil carbon turnover decreased with lower carbon concentration. We developed a conceptual model that explained these observations. In this model, two types of particles were submitted to random walk movement in the soil profile: soil organic matter substrate and microbial decomposers. Soil carbon turnover depended only on the likelihood of a decomposer particle to meet a substrate particle; in consequence, carbon turnover decreased with lower carbon concentration, like observed in the experiment. This conceptual model was able to simulate realistic depth profiles of soil carbon and soil carbon age. Our results, which are simply based on the application of a two-step kinetic, unmystify the stability of soil carbon and suggest that observations like high carbon ages in subsoil, stability of carbon in fallows and priming of soil carbon might be simply explained by the probability to be decomposed.     

长期定位施肥田土壤酶活性的动态变化特征

为探讨长期施肥条件下玉米生育期内土壤酶活性的动态变化及其与土壤肥力的关系,该文对北京褐潮土定位试验田第12年的土壤酶以及土壤养分因子进行了测定和分析.结果表明.土壤过氧化氢酶、磷酸酶在玉米拔节期出现活性高峰.土壤脲酶在玉米拔节期及成熟期出现两个活性高峰,土壤蔗糖酶在整个玉米生育期内活性变化幅度较小.长期施肥能明显提高土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性,其中有机肥与化肥配施对于增加土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性尤为显著.长期施肥降低土壤中过氧化氢酶活性.并且以NPK配施有机肥处理的土壤过氧化氢酶活性降低幅度最大.土壤酶之问及其与土壤养分因子之间具有明显相关性,其中蔗糖酶、脲酶及磷酸酶与土壤养分各因子均呈显著或极显著正相关,除碱解氮外,过氧化氢酶与其余各养分因子呈显著或极显著负相关.     

紫花苜蓿改良盐渍土对土壤微生物活性和养分含量的影响

为探讨干旱地区种植紫花苜蓿改良盐渍土对土壤微生物生物量及其活性和土壤养分的影响,选择河西走廊黑河流域国有临泽农场的草甸盐土荒地作为对照,研究了种植紫花苜蓿2、3、4年后的改土效果。结果表明：与CK相比,连续种植4年后,所测定的土壤化学性质和微生物化学性质指标都发生了极显著（P〈0.01）的有利变化,电导率下降5.96 mS.cm-1,pH下降0.25,有机碳增加1.50 g.kg-1,微生物生物量碳增加48.93 mg.kg-1,微生物熵上升0.43%,荧光素二乙酸酯水解率提高10.87μg.g-1.h-1,碱解氮增加17.37 mg.kg-1,速效磷增加2.87 mg.kg-1,速效钾增加44.93 mg.kg-1。相关分析表明,微生物生物量碳、微生物熵、荧光素二乙酸酯水解率、碱解氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳之间极显著（P〈0.01）正相关,相关系数分别为0.86、0.80、0.87、0.85、0.79、0.80,而与电导率之间极显著（P〈0.01）负相关,相关系数分别为-0.83、-0.79、-0.84、-0.86、-0.88、-0.78。研究认为,种植紫花苜蓿对草甸盐土有显著的改良效果,电导率下降,有机碳含量提高,微生物活性增强,速效养分含量增加。     

牧草植物篱对紫色土坡耕地水土流失及土壤肥力空间分布的影响

植物篱的水土保持效果已得到广泛的认可,并在世界很多地方推广.随着经济植物篱概念的提出,牧草已作为经济植物篱植物得到广泛应用.然而,到日前为止,牧草植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律研究却很少.利用长期定位小区试验,研究了苜蓿(Medicago saliva Linn.)和蓑草(Eulaliopsis lsinata(Retz.)C.E.Hubb.)植物篱对坡耕地土壤肥力的影响规律,旨在弄清牧草植物篱提高土壤肥力的作用与效果,不断完善植物篱技术.研究发现,坡耕地在建立牧草植物篱后,土壤粘粒在篱前富积,篱下加剧侵蚀,粘粒的富积与侵蚀沿等高线成水平带状分布;土壤有机质、N、P等主要营养元素出现与土壤颗粒相同的分布规律;对K来说,其分布不受植物篱的影响.表现出从坡上向坡下逐渐减少的分布特点.从土壤养分的绝对数量来看,P呈高度富积,而有机质和K则足高度耗竭.因此,坡耕地施肥时可以适当减少P的施用量,增加有机物和K的施用量.针对植物篱带对坡耕地肥力影响的特点,即篱前肥力升高,篱下肥力下降,在坡耕地管理上应特别加强篱下土壤带的培肥,以提高坡而整体生产能力.     

Impacts of land use conversion on soil properties and soil erodibility

Land use conversion can affect natural ecological processes such as surface runoff and erosion. Therefore, it has potential to change soil stability To investigate this process in depth, Iskalan creek catchment in the Black sea region, where excessive land use applications and erosion events have often occured, was selected as the study area. The objective was to determine the effects of land use conversion on soil properties, soil erodibility and the relationships among soil properties and some erodibility indices. Duplicate topsoil samples were taken by using steel cylinders at 100 different sampling points from three different land use types; 34 of them are in farmlands, 34 in rangelands and 32 in forestlands. Soil particle size distribution, loss of ignition, pH, electrical conductivity skeleton percentage and three erodibility indices were determined. Data were analysed by using Pearson correlation analysis (at 95% and 99% significance level), ANOVA and Tukey's test at 95 % significance level. According to study results, land use conversion affects some properties of soils significantly Loss of ignition of soils in forests was significantly higher than soils in farmlands and rangelands. Soil skeleton percentage in rangelands and farmlands were significantly different. The study results showed that there was significant difference between pH of soils in forests and farmlands (p < 0.05). Pearson correlation analysis results showed significant correlations among erodibility indices and certain soil properties such as clay and sand fraction of soils (p < 0.05 and p < 0.01). Topsoils of the study area were sensitive to erosion according to all three erodibility indices. The most sensitive soils were in farmlands.