湖南几种耕地土壤固定态铵释放的动力学研究

通过野外调查取样、室内培养试验与分析测定,研究了湖南省几种母质发育的旱地土壤和稻田土壤固定态铵释放的动力学。结果表明,供试土壤固定态铵的释放非常缓慢。水田土壤培养8周后,旱地土壤培养7周后均未达到最大释放量,其累积释放量随着时间的延长而增加;除开始2d内固定态铵的释放稍快外,整个培养期间土壤固定态铵的释放速率基本保持恒定。其中,土壤“新固定的”固定态铵的释放率远远大于“原有的”固定态铵。在水田土壤条件下,“新固定的”固定态铵经培养8周后,可释放出“新固定的”固定态铵的58.0%~80.8%,而“原有的”固定态铵仅能释放2.4%~8.8%。数学拟合结果表明,一级动力学方程和抛物扩散方程均能很好地拟合供试土壤固定态铵释放的动力学资料,零级方程也有较好的拟合效果,但Elovich方程较差。研究还表明,溶液中的阳离子种类会影响土壤固定态铵的释放,Ca2 的存在较K 更有利于固定态铵的释放。     

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及其分配

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及分配比例对砷的环境行为与归趋具有重要影响。实验利用张士污灌区土壤负载低浓度砷,研究了厌氧微生物作用下砷的形态转化过程,并通过磷酸盐及盐酸提取土壤中的砷、铁和硫,探讨了砷在土壤中结合形态的变化及土壤矿物结构转化与砷环境行为的关联。实验结果表明,微生物作用下土壤负载的砷被迅速还原为As(III)并释放进入液相,培养24h后液相累积的As(T)量达到16.9μmol·L-1,其中As(III)占液相总砷含量的91%以上;48h后释放的砷被再次固持,液相残留的As(III)浓度仅为1.5μmol·L-1。尽管微生物还原作用造成土壤中铁氧化物的活化,但固相中磷酸盐提取态与盐酸提取态砷所占的比例分别从载砷量的45.3%和49.8%降低到22.0%与0.22%,而体系中硫酸盐还原产生的硫离子的量与砷的释放量保持负相关。可见微生物还原作用下砷发生了活化,释放和再固定的过程,土壤负载的砷从溶解态、吸附态及铁氧化物结合态逐渐被转化为更稳定的硫化物结合态。此研究对于预测土壤中砷的行为与归趋及污染土壤修复具有一定意义。     

湖南省某些稻田土壤固定态铵的剖面分布

利用Silva-Bremner法测定了湖南省某些稻田土壤各剖面的固定态铵量，揭示了其分布规律。固定态铵绝对含量的剖面分布规律有4种类型：第1类为土壤固定态铵随剖面深度增加而增大；第2类是土壤固定态铵随剖面深度增加而减小；第3类是土壤固定态铵随剖面深度变化不明显；第4类是土壤固定态铵在土壤剖面某一土层中明显增大或减少，特别明显的是犁底层的固定态铵量常比耕作层要高。这与成土过程、母质类型以及人为活动等因素有关。固定态铵相对含量分布常从上至下逐渐增加。     

放牧对祁连山高寒金露梅灌丛草甸土壤微生物的影响

以祁连山北支冷龙岭东段南麓的甘柴滩夏季牧场集体长期混合(藏系绵羊、牦牛)放牧的高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草地为对象,采用平板涂抹分离法和氯仿熏蒸法对不同放牧压力梯度下土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)和土壤微生物碳、微生物氮量进行研究,结果表明:不同放牧压力梯度下,金露梅灌丛和丛间草地土壤微生物以细菌占绝对优势,放线菌和真菌较少,垂直分布明显;随着放牧压力梯度的增加,金露梅灌丛和丛间草地,0～25 cm土层中的细菌、放线菌、真菌及微生物碳和微生物氮数量呈降低趋势,其降低程度与放牧压力梯度呈直线正相关.与无放牧金露梅灌丛相比0～25 cm土层的细菌、真菌、放线菌最大降幅分别为49.64%、37.76%和46.64%;金露梅灌丛土壤微生物碳量占土壤有机碳的比例变化为0.85%～0.43%,微生物氮占土壤全氮的0.90%～1.11%,微生物量对土壤营养库的贡献率较低;土壤微生物量和土壤有机质呈显著线形正相关;土壤细菌数量和土壤水分呈显著线形正相关.     

大气CO2浓度升高对农田土壤颗粒组成及其碳周转的影响

采集FACE(Free Air CO2 Enrichment)平台下运行3年的水稻(Oryza sativaL.)/小麦(Triticum aestivumL.)轮作土壤(0~15cm耕作层土壤),利用超声波分散-湿筛分法对烘干土样进行颗粒分级,分析土壤各粒级及其碳、氮的分布特征,研究大气CO2浓度升高对土壤碳周转的影响。结果表明:高浓度大气CO2条件下稻/麦轮作3年后,土壤颗粒组成较对照发生了改变,>53μm粒级的质量分数减小27%(p<0.05),约占土壤总质量20%;53~25μm粒级的质量分数增大35%(p<0.05),约占土壤总质量25%;<25μm无明显变化,约占土壤总质量55%,三种粒级之间质量分数呈显著差异(p<0.05)。FACE条件下,不同粒级土壤颗粒碳质量分数在两个氮水平下平均为:>53μm(30.60g·kg-1),<25μm(13.08g·kg-1),25~53μm(12.85g·kg-1),氮质量分数分别为2.42g·kg-1,1.33g·kg-1,1.12g·kg-1。>53μm粒级的土壤颗粒碳、氮质量分数均极显著高于其它两个粒级(p<0.001)。FACE条件下土壤总碳、氮质量分数高于对照,增幅分别为6.2%和6.7%。从各粒级土壤颗粒碳、氮质量分数变化分析,新增碳、氮主要进入>53μm粒级中,表明该粒级土壤颗粒对土壤碳氮循环(转化和保存)起着重要作用。该研究结果表明高浓度大气CO2条件下,稻/麦轮作农田土壤将成为大气CO2的汇,这将为预测我国未来农田土壤碳的变化趋势提供科学依据。     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

氮修饰木素对土壤生化特性的影响

文章通过氮修饰木素对土壤生化特性影响的研究,旨在探索工业木素资源的高效利用途径。研究结果表明,在培养土壤(总培养期4个月)中直接掺入1%的工业木素,土壤微生物量(C,N)、土壤净N矿化率除培养初期有一定的影响外,在其余时间内几乎没有显著变化,但土壤微生物代谢熵值(qCO2)在大多数培养时间内有明显增加,说明掺入工业木素对土壤微生物的生理状况产生一定的负面作用。与此相对,掺入氮修饰木素对土壤微生物的正常生长没有不利的影响。比较两类氮修饰木素产品(高压和常压工艺产品),常压工艺生产的氮修饰木素的总含氮较低,但该产品在前3个月的氮矿化率高于加高压工艺生产的氮修饰木素。两类氮修饰木素中结合的氮在整个培养过程中都表现出较好的缓释性。上述研究结果为氮修饰木素的生产和农业应用提供了重要的科学基础。     

长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性

研究了长江三角州和珠江三角州10种代表性农业土壤对重金属Pb、Cu和Cd的吸附与解吸特性。结果表明:大多数土壤对重金属有较强吸附能力,土壤性质对重金属吸附与解吸行为有很大影响。其中,pH值是影响土壤对重金属吸附与解吸的最重要因素,土壤重金属吸附量随pH值增加而增加。土壤pH值和有机质或粘粒含量较高的土壤(如乌栅土、青紫泥田、黄斑田),其对重金属吸附能力高于pH值和有机质或粘粒含量较低的土壤(如黄筋泥、粉泥田)。重金属解吸量随重金属吸附量和土壤重金属饱和度增加呈指数增加趋势;土壤对重金属的吸附能力从强至弱依次为Pb、Cu、Cd;当3种重金属共存时,重金属之间竞争能力强弱顺序与吸附能力顺序相同。重金属之间竞争作用随土壤酸度和重金属污染程度的增加而增强。     

华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原冬小麦种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,本研究对前人的试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮和土壤氮三者之间的关系,探索冬小麦季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况.结果表明:华北平原冬小麦当季化肥氮的吸收量随施氮量的增加而升高,对土壤氮素的吸收随施氮量的增加而降低;在秸秆50%还田和100%还田两种情况下,土壤氮库盈亏量与施氮量之间均呈线性极显著正相关,且土壤氮库达到平衡时的施氮量分别是 N 192和166 kg·hm-2;冬小麦对氮肥的吸收利用率推荐施氮远高于传统施氮,过量施氮不仅不会提高作物产量,还会降低氮肥利用率,增加土壤残留和损失;3种秸秆处理方式下的冬小麦氮肥各去向绝对量与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间均呈显著线性相关关系,秸秆不还田条件下的地上部吸收率、秸秆吸收率和秸秆50%还田下的地上部吸收率及秸秆100%还田下的0~100 cm土壤残留率均与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间呈显著相关关系.     

Toxic elements leaching in different soils affected by the spill from the aznalcollar pyrite mine (Sevilla,Spain)

A study has been made of the leaching of Cd, Zn, Pb, Cu, Tl and As in three representative soils of the zone affected by the spill from a pyrite mine in Aznalcollar (Sevilla, Spain) employing packed soil columns. According to the breakthrough and cumulative leaching curves, the relative mobilities of the different toxic elements in the columns are as follows: Tl > Cd > Zn > As > Cu > Pb. The results also show that the soils themselves have a good capacity for immobilizing the soluble fraction of the elements from the spilled mud, this capacity varying as follows: clayey soil with a high carbonate content > clayey soil with a moderate carbonate content > sandy‐clay loam soil with a low carbonate content. The results obtained in the work are a valuable contribution to the necessary assessment of the impact of the toxic spill on underground waters.     

酸化对茶园黄棕壤CEC和粘土矿物组成的影响

用采自江苏溧阳种茶13 a和34 a的茶园黄棕壤表土和种茶54 a的茶园土壤剖面研究了酸化对土壤黏土矿物组成和阳离子交换量（CEC）的影响。结果表明：种茶13 a和34 a,表层土壤发生明显酸化,但土壤2∶1型黏土矿物的质量分数和CEC均与荒地土壤相似,说明酸化没有对黏土矿物转化和CEC产生明显影响。但种茶54 a后土壤发生进一步酸化,表层和表下层土壤pH降至3.79和3.70。土壤2∶1型黏土矿物质量分数随采用深度的增加而增加,高岭石质量分数呈相反的变化趋势。说明表层和表下层土壤的严重酸化加速土壤2∶1型黏土矿物向1∶1型高岭石的转化,这导致表层和表下层土壤CEC显著减小。     

石灰性土壤环境中缺锌机理的探讨

作者认为石灰性土壤中锌活性较低的原因,是由于碳酸盐导致土壤pH上升,在较高pH条件下氧化铁对锌的强烈固定,造成了大量专性吸附状态的氧化铁结合态锌及部份碳酸盐结合态锌,使交换态的有效锌含量很低,同时还证明:自然的石灰性土壤中,松结有机态锌与碳酸盐结合态是活性锌的直接给源,外源加入的锌仅为松结右机态锌。此外,石灰性土壤中各主要土壤的化学组份对外源锌的固定量高伛顺序为:氧化铁>有机质>粘土矿物>碳酸盐>氧化锰:对土壤中原有锌的固定作用大小依次为:粘土矿物>氧化铁>有机质>氧化锰>碳酸盐。     

元宝山中山土壤形成特点及系统分类

通过对元宝山的实地考察,选取具有代表性的6个山地土壤剖面进行描述及分析,研究了元宝山土壤的形成条件和特点,并按照《中国土壤系统分类:理论·方法·实践》一书要求,根据诊断层及诊断特性,检索了土壤系统分类名称。得出元宝山土壤垂直分布按海拔由低到高依次为:粘化富铝湿润富铁土-强度铝质湿润淋溶土-黄色铝质湿润淋溶土-普通铝质常湿雏形土-石质铝质常湿雏形土。     

亚热带土壤氮素反硝化气态产物研究

亚热带可变电荷土壤化学性质与温带地区恒电荷土壤有诸多不同特点,使得反硝化具有一些与温带土壤不同的特性,进一步深入研究亚热带土壤反硝化气体产物的组成比例、主要影响因素和机理,将有助于加深对亚热带环境条件下土壤N循环的理解和认识,以及为正确评价亚热带土壤反硝化环境效应提高科学依据。因此,就亚热带土壤厌氧培养条件下反硝化的气态产物问题进行了探讨。土样采自江西典型亚热带红壤地区,在加入K15NO3（10 atom%15N,加入N量为200 mg·kg-1）条件下进行了7 d 30℃、密闭、淹水、充N2的严格厌氧培养试验。试验结果表明：随培养时间推移,15N回收率逐渐下降,土壤总残留的15NO3-质量分数和回收率之间存在显著正相关关系（p〈0.001）,表明反硝化作用越弱的土样回收率越高。总气态氮损失率的估计值和实测值都随培养时间延长呈上升趋势,两者之间存在显著正相关性（p〈0.001）。根据稳定性同位素15N示踪试验结果初步估计,厌氧培养7 d内反硝化作用产生的气态产物中N2O占总气态氮损失的17.1%,N2占8.7%,估计NO可能是主要的反硝化产物之一。以未能回收的氮计算,NO约占总气态氮损失的67.5%~78.6%,平均为74.1%。反硝化气态产物中NO和N2O总量占总气态氮损失的91.3%。NO、N2O和N2分别占总施入氮量的18.6%、4.4%、2.0%。因此,亚热带土壤氮素反硝化过程中主要气态产物可能为NO和N2O,而非对环境无害的N2。     

森林土壤氧化（吸收）甲烷研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,对全球气候变暖的贡献仅次于CO2,约为25%。大气甲烷可以被土壤中甲烷氧化细菌在有氧条件下吸收利用,陆地生态系统森林土壤氧化吸收甲烷的研究已有大量报道。甲烷氧化菌是以甲烷作为唯一的碳源和能源的一类细菌的总称。但森林土壤在全球甲烷核算中具有一定的不确定性,取决于产甲烷菌和甲烷氧化菌的相对活性。甲烷氧化菌的研究集中在环境对氧化能力的影响和自身氧化能力上。大气甲烷氧化过程为高氧化能力低亲力氧化,受到一些因子,如土壤温度、土壤通气状况、pH、氮肥等的影响,具体机理的研究还有待进一步深入。土壤通气状况受土壤质地与土壤水分影响,土地利用类型可能改变土壤容重、土壤结构和土壤水分,进而影响土壤甲烷氧化。植物可以通过自身对生境的作用或化感作用影响土壤甲烷氧化。土壤动物的研究则相对较少,目前排放清单中仅有白蚁是全球甲烷核算所包括的。从甲烷氧化菌的分类出发,对甲烷氧化菌氧化甲烷的机理、菌的生态分布及甲烷氧化的影响因素、时空异质性、观测方法等作出了综述,为正确认识和准确预测森林土壤在一定气候和土地利用类型条件下的甲烷氧化强度提供理论依据。     

改性土壤对模拟含硝基苯废水的吸附

研究了季铵盐阳离子表面活性剂四甲基铵离子（TMA）和十六烷基三甲基铵离子（HDTMA）改性的土壤（黑土、黄棕壤、红壤）对水中硝基苯的吸附作用。结果表明：改性土壤和改性土壤均能吸附水中的硝基苯。但改性土壤对水中硝基苯的吸附能力明显高于未改性土壤。改必土壤吸附硝基苯能力的顺序为1CEC－HDTMA黑土＞1CEC－HDTMA黄棕壤＞0．7 CEC－HDTMA黄棕壤＞1 CEC－HDTMA红壤＞0．7 CEC－HDTMA红壤＞1 CEC－TMA黄棕壤＞1 CEC－TMA红壤。未改性土壤和HDTMA改性土壤对硝基苯的吸附通过分配来进行，吸附等温线可用Henry方程表示，其lgKSOM为2．27，lgKHDTMA为2．87。     

外源硫输入对稻田土壤硒流失的影响

土壤中硒的甲基化可能会导致硒的挥发,加剧土壤硒的流失,而农田土壤硒的缺乏会造成农作物中硒含量偏低.施用硫肥是保障作物增产、增收的一种重要农艺措施,外源硫输入对土壤硒的含量可能产生重要的调控作用.本研究模拟稻田淹水环境,通过添加典型有机硫(甲硫氨酸)和无机硫(硫酸钠),测定硒的挥发量以及土壤中残留的硒含量,以揭示外源硫输...     

Cadmium distribution in rice plants grown in three different soils after application of pig manure with added cadmium

A glasshouse pot experiment was conducted to investigate Cd concentrations in the aboveground parts of two consecutive crops of rice and Cd availability in three different soils (loam, silt loam, and sandy loam) after application of pig manure with added Cd. Soil pH tended to increase with increasing application rate of pig manure from 1 to 3% (w/w, oven dry basis). Soil diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) extractable Cd showed a clear positive correlation with soil total Cd content and increased with increasing Cd amendment of the manure but showed no difference between the two manure application rates. Cd concentrations in the grain, husk, and straw were significantly and positively correlated with soil DTPA-extractable Cd (p < 0.001). Within each level of manure Cd, the higher rate (3%) of manure produced lower Cd concentrations in the grain, husk, and straw on all three soils than did the lower rate (1%) after the first crop, but this no longer occurred after the growth of the second crop. Grain Cd concentrations exceeded the Chinese National Food Quality Standard (0.2 mg kg(-1)) most often on the loam, with intermediate frequency on the silt loam, and least often on the sandy loam, the soil with the highest pH and lowest organic carbon content and cation exchange capacity.     

Extractable atrazine and its metabolites in agricultural soils from the temperate humid zone

Extractable atrazine and its metabolites (hydroxyatrazine, deethylatrazine and deisopropylatrazine) were evaluated in agricultural soils from the temperate humid zone (Galicia, NW Spain) under laboratory conditions. The experiment was performed with five soils with different properties (organic C, soil texture and atrazine application history), both unamended and treated with atrazine at field application rate. Measurements of the atrazine compounds were made at different time intervals (1, 3, 6, 9 and 12 weeks) during a 3-month incubation period. Results showed that only hydroxyatrazine was detected in the extractable fraction of the unamended soils, with values remaining relatively constant throughout the incubation period. Atrazine addition notably increased the concentration of the parent compound and its degradation products; deisopropylatrazine and hydroxyatrazine were the main metabolites detected in the extractable fraction of the treated soils, whereas deethylatrazine was not detected. After 7 days incubation, values of total extractable residues, expressed as percentage of initially added atrazine, ranged from 75 to 86% (25–68% of atrazine, 7–11% of hydroxyatrazine and 9–57% of deisopropylatrazine). The values decreased rapidly during the first 3 weeks of incubation, showing values of 2–8% in soils with higher atrazine application and from 28 to 30% in soils with lower application history. At the end of the incubation, 2–8% of total extractable residues were still detected (0–4% of atrazine, 2–3% of hydroxyatrazine and 0–2% of deisopropylatrazine), indicating a residual effect of atrazine addition. These variations in the extractable fraction indicated that most added atrazine was rapidly degraded, especially in soils with higher application history.