外源新碳对红壤团聚体及有机碳分布和稳定性的影响

以中国科学院长期定位试验站的红壤为研究对象,通过室内模拟实验,利用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ13C)标记的水稻秸秆添加入红壤,研究水稻秸秆添加对红壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中有机碳在不同粒级团聚体中的动态变化以及分布规律.研究结果表明:未添加水稻秸秆的红壤(对照组),微团聚体(250μm)占主体,2000μm粒级水稳性团聚体含量最少.与对照相比,添加水稻秸秆后(试验组)促进了2000μm粒级水稳性团聚体的团聚.不同培养时期,2000μm水稳性团聚体增加了108.3%~270.3%,促使大团聚体占主体,显著提高了红壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、R0.25值,降低了分形维数(D)值,土壤结构明显得到改善.各粒级团聚体有机碳含量也显著得到提高,2000μm团聚体有机碳含量比对照组增加了14.7%~41.5%.土壤有机碳在53μm粒级团聚体中分布随着粒级的增大而增大,即2000μm2000~250μm250~53μm.不同粒级团聚体δ13C值动态变化显著,有机碳的周转速率增大.外源新碳前期主要分配在2000μm、250~53μm粒级团聚体中,并促进了原有机碳的分解,后期主要分配在微团聚体中.红壤大团聚体有机碳含量与团聚体稳定性呈极显著的相关关系(p0.01).     

砒砂岩与沙重构土体中有机碳的矿化特征

有机碳矿化过程可反映土壤CO2的释放强度,该文开展砒砂岩与沙复配土体的有机碳矿化研究,可为土体有机重构理论提供技术支撑和理论依据。该文在前期研究的基础上,主要选取砒砂岩与沙复配比分别为0∶1(CK)、1∶5(C1)、1∶2(C2)和1∶1(C3)的4个典型处理,采用碱液吸收法对土壤有机碳矿化过程进行分析。结果表明,C1、C2和C3处理间的有机碳含量无明显差异但均显著高于CK处理(P0.05)。各处理的有机碳矿化速率在整个培养期内符合对数函数关系(P0.01),可划分为1~11 d的快速下降阶段和11~30 d的稳步下降阶段。第11天的累积矿化量达到总矿化量的54.96%~74.44%。培养结束时,C1和C2处理的累积矿化量和潜在可矿化有机碳含量均显著高于CK处理低于C3处理,累积矿化率也以C1和C2处理最低。各处理土壤有机碳的周转速率常数较CK处理明显降低,滞留时间增加。综上,砒砂岩与沙体积比介于1∶5~1∶2之间时,可有效增加土壤有机碳的积累量,此时单位有机碳的矿化水平较低。     

基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、Cu、Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943（Pb）、1.419（Cu）、3.074（Cd）和3.567（Hg）倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性（CV>65%）.其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716（Pb）、7.095（Cu）、92.292（Cd）和142.469（Hg）,区域综合潜在生态风险指数（RI）均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为：较高（38.98%）>中度（38.55%）>高（5.89%）>轻微（5.15%）>极高（3.56%）,Cd、Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微（94.89%）、中度（66.85%）、较高（23.62%）、高（3.9%）和极高（2%）,其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.     

秦岭生态屏障产水服务时空演变特征及驱动要素

秦岭是我国重要的“中央水塔”,是南水北调的重要水源地。基于InVEST模型评估2000—2018年秦岭地区产水服务,分析其时空演变特征,利用相关性分析和地理加权回归方法（GWR）探究不同因素对秦岭地区产水服务变化的影响。结果表明：秦岭地区多年平均产水量为235.16 mm,19年间产水量呈现微弱下降趋势,产水量在空间上表现为由南部向北减少的特点。秦岭地区产水量波动程度和变化趋势都较弱,产水服务整体比较稳定。各因素对产水量的影响具有明显的空间异质性,降水主导的范围最大（33.18%）,且集中分布于产水量较多的秦岭南侧。其次为NPP（17.90%）和实际蒸散量（16.71%）,两者在中北部地区是主要影响因素。研究结果对促进区域生态安全和可持续发展具有一定的指导意义。     

石油污染对土壤水分特性的影响

陕北是石油工业的发祥地,在石油大规模开采运输过程中,不可避免会造成石油的泄露倾洒,从而对土壤和地下水造成一定程度的污染。为了探讨陕北地区石油污染对土壤水分特性的影响,以3种不同土质土壤(塿土、黄绵土和风沙土)为研究对象,开展了3种土壤在4个不同污染梯度(0.5%、1%、2%和4%)下的土壤润湿性试验和饱和导水率实验,同时以清洁土壤作为对照。结果表明:当土壤受石油污染时,会引起其润湿性发生变化,产生一定程度的斥水性,该变化在风沙土上表现尤为明显;石油污染使3种土壤的饱和导水率均随着污染浓度的增大而呈现下降趋势,饱和导水率虽有降低,但是对于同一土质的土壤来说,均在一个数量级内。     

固体废弃物在土地整治中的资源化利用

固体废弃物用于土地整治不但可以实现对固体废弃物的资源化利用,而且为土体重构的材料研究指出了新的方向。本文对固体废弃物的种类、危害及在土地整治中的应用进行详细综述,期望对固体废弃物的资源化利用及土地整治土体材料来源提供新的思路。     

利用origin求固结系数的方法

在进行软土地基的变形分析和加固设计时,固结系数是一个关键的参数,目前固结系数主要是通过在室内进行固结试验来求取,其求解方法有多种,采用最多的是时间平方根法和时间对数法。这两种方法均通过作图来确定固结系数,在作图过程中人为因素影响很大。为更加准确的求解土体的固结系数,以时间平方根法为例,介绍了应用Origin软件进行高效、准确确定固结系数的步骤。该方法精确度高,便于应用。     

沸石、鸡粪对番茄生长及土壤养分变化研究

沸石和鸡粪添加可有效改善土壤理化性质及养分状况,为作物提供适宜的生长环境。该研究选择沸石、鸡粪等作为改良土壤的功能性材料,为土层贫瘠地区筛选土体改良材料,提升耕地质量提供依据。在前期研究基础上选取占黄土不同质量配比(5%、10%、20%)的沸石(A1、A2、A3)、鸡粪(B1、B2、B3)及其混合物(1∶1配比,C1、C2、C3)添加到土壤中,通过分析番茄株高、SPAD及鲜重,土壤上层(0～5 cm)和下层(5～1 5cm)p H、有效磷、速效钾和有机质变化进行研究。结果表明,相较CK(黄土),A、B、C处理番茄在各生长期内株高、SPAD及鲜重均有所增长,且随添加比例增加三者平均涨幅为CKACB。鸡粪添加量相同时,添加相同量沸石抑制番茄生长;沸石添加量相同时,添加相同量鸡粪可促进番茄生长,且10%～20%鸡粪添加最有利于番茄生长。相较CK,添加后土壤上层(0～5 cm)和下层pH(5～15 cm)均有所下降,依次为CKABC;有效磷和速效钾均有所上升,变化趋势均为CKACB,且各处理随添加比例增加养分增大,B3(鸡粪20%)提升效果最显著;B、C处理土壤上、下层有机质含量均随添加比例增加所上升,而A处理上下层土壤有机质变化不显著,且随比例增加有机质有所下降。综上,鸡粪添加比例介于10%～20%时,有利于番茄生长及土壤养分的提升与持留。研究成果对于土层贫瘠地区耕地质量提升及农业废弃物资源化利用具有参考意义。