稻壳制备的生物质炭对红壤和黄棕壤酸度的改良效果

采用低温热解方法制备稻壳炭,通过室内培养试验研究稻壳炭在20 g.kg-1加入量水平下对酸性红壤和黄棕壤的改良效果。结果表明,加入稻壳炭后,红壤和黄棕壤的pH值均较不加稻壳炭的对照处理有不同程度的增加。加入稻壳炭降低了红壤和黄棕壤交换性酸和交换性铝含量,增加了土壤的交换性盐基数量,提高了土壤的盐基饱和度。加入稻壳炭能显著降低红壤和黄棕壤中有毒形态铝含量。稻壳炭对红壤酸度的改良效果优于黄棕壤。     

耕种方式对稻田甲烷排放的影响

通过田间试验研究了稻田2种土壤耕作强度(深翻耕和浅旋耕)和3种水稻栽培方式(直播、抛秧和插秧)下的CH4排放规律,以探讨稻田土壤耕作强度和水稻栽培方式对CH4排放的影响。结果表明,各水稻栽培方式下,深翻耕和浅旋耕稻田CH4排放季节变化趋势一致。土壤耕作强度对稻田CH4季节排放总量的影响受水稻栽培方式的制约:抛秧方式下,浅旋耕与深翻耕处理相比,稻田CH4排放量减少31.37%(P0.05);而直播和插秧方式下,2者CH4季节排放总量相当。水稻栽培方式显著影响稻田CH4排放季节变化规律:直播稻田CH4排放大致呈现"双峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较低;而移栽稻田(抛秧和插秧)CH4排放大致呈现"三峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较高。与深翻耕抛秧相比,深翻耕直播和深翻耕插秧稻田CH4排放分别减少23.31%和42.51%;而浅旋耕方式下,3种水稻栽培处理CH4季节排放总量相当。降低土壤耕作强度,以浅旋耕代替深翻耕,可以减少耕作对土壤的扰动,在一定程度上减少稻田CH4排放。与水稻移栽相比,水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH4排放,具有一定的CH4减排潜力,但仍需加强中后期田间水分管理。     

施用氮肥对不同肥力红壤性水稻土硝化作用的影响

通过室内培养试验,研究了施用尿素、硫铵条件下不同肥力红壤性水稻土的硝化作用变化特征,以明确土壤肥力和施用氮肥对红壤性水稻土硝化作用的影响.结果表明,不施氮条件下,不间肥力红壤性水稻土硝化作用表现为高肥力土壤<低肥力土壤.施用尿素条件下红壤性水稻土硝化作用显著增强,120和360 mg·kg-1施氮量下,高肥力土壤平均硝化速率分别比不施氮对照升高了75.8%和357.1%,而低肥力土壤则分别升高了52.0%和146.9%,硝化作用强度表现为:高肥力土壤>低肥力土壤,360 mg·kg-1施氮量>120 mg·kg-1施氮量.施用硫铵条件下红壤性水稻土硝化作用强度降低,120和360 mg·kg-1施氮量下,高肥力土壤平均硝化速率分别比对照降低了41.8%和74.7%,低肥力土壤则分别降低了3.1%和65.3%,硝化作用表现为:低肥力土壤>高肥力土壤,120 mg·kg-1施氮量>360 mg·kg-1施氮量.     

不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响（Influence of Culture Media on the Phytotoxicity of CuO Nanoparticles to Wheat（Triticum aestivum L.））

通过比较纳米氧化铜(CuONPs)和微米氧化铜(CuOMPs)在两种土壤中Cu2+的溶出及其对脲酶活性影响,结合产生脲酶活性抑制效应的Cu2+浓度阈值,研究了CuONPs和CuOMPs对土壤脲酶活性的毒性效应机制.结果表明:CuONPs和CuOMPs的Cu2+溶出量随其浓度增加而增加,溶出比率随浓度增加而减少,两者在红壤中Cu2+的溶出均比在乌栅土中高;在1～1000mg·kg-1范围内,CuONPs对土壤脲酶活性产生了显著(p≤0.05)或极显著(p≤0.01)的抑制效应;同浓度下,CuONPs在土壤中的Cu2+溶出及其对脲酶活性的抑制效应均大于CuOMPs;在相对低浓度(1～10mg·kg-1,红壤;1～100mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态对土壤脲酶活性具有抑制毒性,在相对高浓度(≥50mg·kg-1,红壤;≥500mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态和溶出Cu2+共同作用引起了脲酶活性抑制;与CuONPs不同,CuOMPs只有通过溶出Cu2+抑制土壤脲酶活性,其颗粒态对脲酶活性无显著影响;值得注意的是,在低浓度(1mg·kg-1)下CuONPs对土壤脲酶活性具有微米态和离子态所没有的抑制毒性,说明其对土壤酶影响应存在特殊机理,值得进一步深入研究.     

亚热带土壤氮素反硝化过程中N2O的排放和还原

将采集于江西鹰潭的45个发育于不同成土母质和不同利用方式的土壤样本,在密闭、淹水、充N2的严格厌氧条件下进行了28d的培养试验(30℃),在培育过程中,定期测定NO3--N(加入量为200mg·kg-1)含量和培养瓶上部空间N2O的含量变化.实验结果表明,N2O含量(N)随培养时间t的变化可用方程N=A×(1-exp(-k1 t))-B×exp(k2 t)拟合(A表示培养过程中N2O总排放量;B为常数;k1和k2分别为N2O排放速率常数和还原速率常数,拟合值和实测值之间回归方程的决定系数R2=0.84±0.11).不同土壤之间培养期间N2O总排放量(A)的变异可以用培养7d内被反硝化的NO3--N量和N2O排放率(A值与28d内被反硝化的NO3--N总量的百分比)进行解释(R2=0.829,p＜0.01).被反硝化的NO3--N量则主要受土壤有机碳含量或有机氮矿化量控制,N2O排放率则随k2的增大而呈指数下降(p＜0.01).由此可见,在该实验条件下,还原N2O能力强的土壤,在相同量的NO3--N被反硝化的情形下,排放的N2O可能较少.但影响k2值的主要因素还有待进一步研究.     

稳健变异函数在土壤污染物来源识别中的应用：以某重金属污染场地为例

空间特异值可以提供污染源的位置信息.以Genton稳健估计量为基础的变异函数为研究工具,对某重金属冶炼场地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、As、Se和Hg含量进行了空间特异值分析,并根据空间特异值的地理位置及土地利用方式等信息指示污染源.结果表明,7种元素变异函数曲线的理论模型符合球状模型,7种元素都具有较小的块金方差,Cu、Zn和Pb只为0.000.与Matheron估计量相比,该研究得到的变异函数具有更小的块金效应,说明Genton估计量能够消除或减弱特异值对变异函数的影响.7种元素的空间特异值多集中在个别小范围内,以簇状形式存在,与该区域冶炼高炉及尾渣堆放处的位置具有很好的相关性,说明冶炼行为及其相关过程是该区重金属的重要来源.     

施用碱渣对茶园土壤酸度和茶叶品质的影响

开展田间小区试验研究了不同施用量条件下碱渣对酸化茶园土壤的酸度和茶叶品质的影响.结果表明,施用碱渣可以显著提高土壤pH、土壤交换性盐基和盐基饱和度,降低土壤交换性酸和交换性铝含量,并使土壤中钙、镁养分保持合理比例.施用碱渣提高了茶叶中茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量,降低了茶叶中铅含量,使茶叶品质得到改善.碱渣施用量为4 500 kg·hm-2时,可将土壤pH值调节至5.51,达到最适合茶树生长的酸度条件,该条件下生产的茶叶品质也最佳,茶叶茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸和叶绿素含量分别比对照提高22.5%、27.8%、34.9%、69.0%和52.1%,而Pb含量下降51.2%.     

堆肥过程中有机质和微生物群落的动态变化

利用3个容积约为50 L的平行生物反应装置研究堆肥过程中温度、湿度（水分含量）、pH值和有机质的动态变化情况。按照Van Soest方法根据有机质不同的溶解特性将其分为：溶于沸水的有机质H2O、溶于中性试剂的有机质SOLU、半纤维素（HEMI）、纤维素（CELL）和木质素（LIGN）。结果表明：反应装置内环境湿度调控在60%左右时,堆肥系统内借助生化反应,温度最高可达到约50℃。堆肥材料在反应初期呈现偏酸性（pH=6.5）,而随着反应的发生,pH逐渐变为中性或弱碱性（pH=7.4）。经过20 d的堆肥实验,有机质总量降解了约47%。在微生物作用下的各类有机质的降解率不同,按大小排序为H2O〉HEMI〉CELL〉SOLU〉LIGN,其降解率分别是85%、56%、36%、32%和27%。为了深入理解堆肥过程中有机质的降解机制,文章采用磷脂脂肪酸（PLFAs）技术对体系中的微生物群落变化进行了初步分析,发现微生物优势群落随反应温度的改变发生明显变化,在堆肥初期和堆肥中期,细菌占优势,而堆肥末期时真菌比例较高。在堆肥的过程中,革兰氏阴性菌的比例呈下降趋势,而革兰氏阳性菌的比例呈上升趋势。     

基于变化阶段特点的亚热带红壤硝化模式及其影响因素分析

在土壤最大持水量60%和温度30℃的实验室培养条件下,对采自江西的15个第三纪红砂岩母质发育的自然土壤（灌丛和林地）和农业利用土壤（茶园、旱地和水稻）进行了56 d实验室培养,研究了土壤NO3--N含量随时间的变化过程及阶段特点。结果显示,发生净硝化作用的14个土样NO3--N质量分数随时间的变化表现＂J＂型增长和＂S＂型增长2种模式。＂J＂型增长模式的6个土样,67%为自然土壤,其NO3--N质量分数增长具有15~35 d的延滞期,符合指数方程N=N0e kt（P〈0.001）,N0值与有效磷质量分数呈显著的指数关系（P〈0.05）。＂S＂型增长模式的8个土样,88%为农业利用土壤,NO3--N累积无明显延滞期,符合Logistic修正模型N=Np/（1＋e2.e-rt）（延滞期td=0,P〈0.001）,由模型获得的土样最大硝化速率vm与土壤全氮质量分数和全碳质量分数具有极显著的正相关关系（P〈0.001）,达到最大硝化速率所需的时间tm与风干土的NO3--N质量分数呈显著正相关（P〈0.05）。上述结果表明,农业利用措施,特别旱作种植可消除亚热带土壤硝化作用的延滞期,从而使铵态氮肥施入土壤后快速转化成为硝态氮,增大硝态氮淋失的风险。     

添加农作物秸秆炭对红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

为考察秸秆生物质炭在重金属污染红壤修复中的作用,用一次平衡法研究了由花生秸秆、大豆秸秆、稻草和油菜秸秆制备的4种生物质炭对采自江西和广西的2种红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明,添加由农作物秸秆制备的生物质炭提高了红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量,生物质炭对Cu(Ⅱ)吸附的促进作用随生物质炭添加量的增加而增加,低pH值条件下促进作用更明显。pH值4.0和w为2%生物质炭添加水平下,油菜秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和稻草炭使江西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加97%、79%、51%和54%;花生秸秆炭和大豆秸秆炭使广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加61%和44%,当生物质炭添加水平w达4%时,Cu(Ⅱ)吸附量的增幅达97%和165%。生物质炭表面带负电荷,可以同时增加红壤对Cu(Ⅱ)的静电吸附量和专性吸附量,但以增加专性吸附为主。因此,添加秸秆生物质炭可以有效降低Cu(Ⅱ)在酸性红壤中的活动性和生物有效性。