不同含盐量土壤可溶性无机碳及盐基离子的剖面分布特征

为了探究干旱区盐碱土壤可溶性无机碳的动态分布特征,选取内蒙古河套灌区7种不同电导率土壤的0—100 cm剖面,采用临近样地,随机布点的方法,研究该地区土壤可溶性无机碳和盐基离子的剖面分布规律。结果表明:土壤含盐量对可溶性无机碳含量及盐基离子含量具有重要影响,不同含盐量土壤(S_1-S_7)的可溶性无机碳平均含量随电导率的增加而逐渐降低;随土壤深度的加深呈先减小后增加,表现为浅层0—50 cm含量少,深层50-100 cm含量聚积;可溶性无机碳储量随电导率的增加而逐渐降低。不同含盐量土壤(S_1—S_7)盐基离子含量随电导率的增加而增加;随土壤深度的加深盐基离子含量逐渐减少,具有较强的表聚性。研究区域土壤盐基离子组成以Ca~(2+)、SO_4~(2-)为主,平均含量分别占离子总量的27%和29%;K~+、Mg~(2+)含量较少,平均含量分别占离子总量的13%和7%。通过相关性分析,土壤可溶性无机碳含量与EC呈显著负相关(R~2=0.83,p0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.17,p0.05),盐基离子平均含量与EC呈显著正相关(R~2=0.85,p0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.07,p0.05),表明土壤EC的增加会影响可溶性无机碳和盐基离子的聚积。     

长期施肥和耕作下紫色土坡耕地径流TN和TP流失特征

为探究长期施肥和耕作对坡耕地径流率及随径流流失的氮、磷元素的影响,在紫色土坡耕地设置5个处理:顺坡耕作无施肥(CK)、顺坡耕作有机肥与化肥配施(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)和横坡垄作单施化肥(T4),分析了2008 ～ 2019年间共104场侵蚀性降雨事件下,各处理的径流率,总氮(TN...     

淹水落干下三峡水库消落带土壤无机磷形态转化特征

为探讨三峡水库消落带土壤无机磷的转化规律,通过布置原位浮台,将装有土壤的塑料盆悬挂在不同水深(0、2、5、15m)处,分别淹没30、60、180 d,落干180 d,研究淹没水深和时长对消落带土壤的理化性质及无机磷形态的影响.结果表明,淹水-落干循环中,土壤pH、有机质、全磷和有效磷含量均呈现先降低后升高的趋势.落干180 d后,土壤pH、有机质和全磷含量降低,有效磷含量升高.土壤淹水后,各形态无机磷占全磷的比例大小为Fe-PAl-PCa8-PCa2-P.淹水0 m、2 m时Ca2-P、Ca8-P随淹水时间持续下降,淹水5 m、15 m时随淹水时间先降低后升高.落干180 d后无机磷含量显著增加,随淹水深度的增加无机磷含量呈降低趋势;Al-P含量随淹水时间先降低后持续升高,随淹水深度变化趋势不明显;Fe-P含量随淹水时间和淹水深度变化无明显规律.     

上海滨岸潮滩不同粒径沉积物中无机形态磷的分布特征

以地理环境独特的上海滨岸带为研究对象，根据对冬季潮滩悬浮层、表层沉积物的研究，初步探讨了潮滩不同粒径沉积物中各无机形态磷的地球化学特征：DP、(Fe Al)-P在靠近排污口的采样点含量高，同时随粒径变化复杂；沉积物中（Fe Al)-P含量随粒径变大而升高，悬浮层沉积物中（Fe Al)-P更能指示环境的污染状况；一般细粉砂质沉积物中Ca-P含量高。     

丹江口水库表层沉积物有机/无机磷形态特征

采用连续分级提取法研究了丹江口水库表层沉积物中有机磷和无机磷的形态及其赋存特征,同时结合间隙水体中溶解性总磷(DTP)的空间分布特征,讨论了各形态磷的生物可利用性及其释放风险.结果表明,丹江口水库沉积物中各形态磷均在入库河流处高于库区.各采样点沉积物总磷在203.08~1625.61mg/kg之间,平均值为642.51mg/kg,其中以无机磷为主,占总磷的52.9%.无机磷形态中生物可利用性差的Ca-P_i占优势,平均值为196.46mg/kg,占无机磷的57.8%;沉积物有机磷形态中活性最差的NA-P_o占绝对的优势,NA-P_o平均值为180.83mg/kg,占有机磷(OP)的59.7%. WA-P_i、PA-P_i、Fe/Al-P_i、WA-P_o、PA-P_o均与间隙水体DTP呈显著正相关(P < 0.05), Ca-P_i、MA-P_o、NA-Po与间隙水DTP相关性较差.入库河流沉积物生物可利用性磷含量及释放通量均较库区高,具有较高的释磷风险.     

不同有机肥中磷在土壤剖面中累积迁移特征与有效性差异

为明确连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的分布规律和迁移特征,探讨不同有机肥磷投入下农田磷负荷.通过4 a连续田间定位试验,定量化研究连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的累积迁移特征与有效性差异.结果表明:(1)连续4 a施用不同有机肥后,肥料中磷主要积累在0~15 cm表层土壤,土壤全磷、速效磷含量均随土壤深度增加逐渐降低;连续4 a施用高量有机肥后,其带入的磷可明显迁移到15~30 cm土层,施用高量猪粪速效磷可迁移到60~90 cm土层.(2)连续4 a施用不同有机肥后,土壤表层中速效磷占全磷比例增加,且高用量与低用量之间差异显著.土壤剖面中速效磷占全磷比例的大小顺序为:猪粪处理鸡粪处理污泥处理磷肥处理.(3)施用鸡粪、猪粪、污泥和磷肥后土壤表层中速效磷含量随磷投入量增加呈先增加后平缓的规律.(4)本试验条件下,不同有机肥相同磷投入下对表层土壤速效磷贡献存在较大差异,表现为:猪粪鸡粪污泥.猪粪带入磷的生物有效性和移动性明显高于鸡粪、污泥和磷肥.     

水体底泥及岸边土壤有机无机复合体对磷吸附特征对比

以长春市新立城水库底泥及岸边土壤为研究对象,利用平衡吸附法研究底泥、土壤及二者有机无机复合体(砂粒、粉粒和粘粒)对磷的吸附热力学和动力学特征,并探讨底泥和土壤各级复合体对磷的吸附贡献,以期探明底泥和土壤对磷的富集规律.结果表明,底泥和土壤对磷的吸附热力学均符合Langmuir方程和Freundlich方程,且底泥对磷的理论最大吸附量约是土壤的3倍.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附热力学符合Langmuir方程和Freundlich方程,粉粒及砂粒复合体对磷的吸附符合Henry方程.粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体,而粉粒复合体均大于砂粒复合体.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献约为60%,粉粒复合体对磷的吸附贡献稍大于砂粒复合体的吸附贡献.底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学符合一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程,且均在24 h以内达到吸附平衡.研究结果表明,底泥与岸边土壤对磷的吸附具有相似的规律,且底泥及其复合体对磷的吸附能力均大于土壤,说明若磷素由于地表径流等因素由土壤进入到水体中,底泥对磷会有较强的吸附净化作用,即某种意义上底泥为河流磷素有效的"汇".     

大辽河水系沉积物剖面磷的形态和分布特征

用柱状采样器在大辽河水系采集4个沉积物柱,利用选择性连续提取法研究了沉积物中磷的形态,探讨了磷与铁、铝、钙和有机质含量之间的关系及磷的生物有效性.结果表明,大辽河水系沉积物总磷(TP)含量在323～2 619 mg·kg~(-1)之间.除浑河剖面25～47 cm深度外,钙结合态磷(Ca-P)含量最高,约占TP的40%以上.其次为铁结合态磷(Fe-P)和残渣态磷(RES-P),各占TP的15%～25%.第三为闭蓄态磷(RS-P)和铝结合态(Al-P),各占TP的5%～10%. 溶解与弱结合态磷(S/L-P)的含量仅占TP的0.5%以下.浑河剖面25～47 cm深度,P的大量积累导致Fe-P、Al-P含量升高,分别占TP的19.6%～34.1%和6.2%～23.4%;而Ca-P占TP的含量下降,为TP的14.6%～35.6%.河流下游(大辽河)沉积物较上游(浑河和太子河)沉积物含有较高的S/L-P、Al-P和Fe-P,因此有较高的释放风险和生物可用性.相关分析表明,除浑河剖面25～47 cm深度外,沉积物Fe结合P(Fe-P+RS-P)、Ca-P 和RES-P分别与沉积物Fe、Ca和有机质含量正相关,但Al-P与Al的含量不相关;而且,TP含量与Fe、有机质含量正相关,与Al、Ca含量不相关.大部分沉积物中Fe与TP的摩尔比为20.9～33.9,表明有进一步固定磷的能力. 磷的生物有效性分析结果表明,大辽河水系沉积物中潜在生物有效磷含量在67.99～1 450.86 mg·kg~(-1),对水体富营养化构成潜在威胁.     

饱和性吸附无机活性磷天然泥沙解析—再吸附特征

泥沙是水体中无机活性磷的主要载体。为研究东洞庭湖饱和性吸附无机活性磷的天然泥沙解析再吸附规律,采用室内模拟实验考察饱和性吸附无机活性磷的泥沙解析-再吸附影响因素与特征。结果表明:扰动状态下饱和性吸附无机活性磷的泥沙,其水相无机活性磷平衡浓度及解析无机活性磷速率均比静态大。扰动强度为220 r/min时,饱和性吸附无机活性磷的泥沙水相无机活性磷平衡浓度是静态1.65倍,解析无机活性磷速率是静态6.46倍;扰动条件下饱和性吸附无机活性磷的泥沙在快速解析阶段,其解析无机活性磷速率与含沙量成正相关性;扰动状态下,饱和性吸附无机活性磷的泥沙再吸附无机活性磷过程符合Freundlich等温式,但随水体含沙量增大,其再吸附的平衡吸附量则呈下降趋势;扰动作用下,水体p H值显著影响饱和性吸附无机活性磷的泥沙解析过程。中性水体,解析量最小,降低或升高水体p H值,解析量均增大。     

长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征

根据2004年4个航次的调查资料,研究了长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征。结果表明,高浓度溶解无机氮集中分布在河口附近。一般来讲,近岸硝酸盐浓度上层高于下层,远岸与之相反。由于生物和化学作用的影响,亚硝酸盐和铵盐垂直断面分布较为复杂。随着长江径流量的增加与减小、冲淡水势力范围的扩大与缩小,硝酸盐季节分布随之变化,然而,亚硝酸盐春季浓度较高,铵盐冬季浓度远大于其它季节。各月DIN/PO4-P比值远高于Redfield比值。与1985~1986年相比,20余年溶解无机氮增加了2.2倍,DIN/PO4-P比值升高了1.4倍,这主要取决于溶解无机氮浓度的增加。溶解无机氮在河口的转移除了生物活动的影响外,主要受海水稀释作用的控制。     

紫色水稻土磷素动态特征及其环境影响研究

采用单排单灌的田间试验,研究了施用化学磷肥和有机肥对水稻生长期稻田径流水和田面水中磷素动态变化的影响,并对其可能产生的环境风险进行了分析.结果表明,随着施磷水平的提高田面水磷含量升高,施肥24 h后各处理田面水磷素含量最高,总磷(TP)含量在0.928～3.824 mg/L之间;前30 d田面水磷含量波动大,TP平均含量在0.259～1.433 mg/L之间,超过水体富营养化的临界值,在此期间应避免排水和中耕等田间管理;40 d之后田面水磷含量缓慢下降,60 d后趋于稳定,且含量较低.径流水各形态磷的含量和流失负荷随着降雨强度和磷肥用量的增加而增加,径流水中溶解磷(DP)占TP的50%以上,稻田土壤磷素淋失以DP为主,磷素流失负荷在0.358～2.579 kg/hm2之间.稻田磷素流失也受施肥方式的影响,施用牛粪比施用秸秆更容易导致磷素的流失,施用牛粪处理磷素流失负荷比施用秸秆处理高40%,化学磷肥与秸秆配施稻田磷素流失负荷和表观流失率显著降低,秸秆与磷肥配合施用是减少稻田磷素流失的较好措施.     

长期不同耕作方式下紫色水稻土和上覆水中汞及甲基汞的分布特征

为了解不同耕作方式对稻田中甲基汞的影响,在免耕冬水、垄作免耕、厢作免耕、水旱轮作和常规平作等5种耕作方式的长期定位试验地,分层采集土壤和上覆水样品,分析了汞及甲基汞的垂直分布特征.结果表明,免耕冬水、垄作免耕以及厢作免耕条件下土壤总汞含量在10~20 cm层最高,其中免耕冬水富集效果相对明显;而水旱轮作和常规平作处理则随土层加深呈下降趋势,其中水旱轮作更有利于汞的迁移转化.免耕冬水、厢作免耕、常规平作土壤甲基汞含量在剖面的分布规律与土壤总汞类似,除水旱轮作土壤汞甲基化能力在底层比表、中层较强外,其余4种处理则相反.5种耕作方式下稻田上覆水中溶解态汞(DHg)和溶解态甲基汞(DMe Hg)含量均随水深而增加,且水旱轮作和常规平作相对较高.各处理孔隙水中DHg含量与该层次土壤总汞含量有关,两者在土壤剖面上的波动趋势基本相同.免耕冬水、垄作免耕的孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均在10~20 cm层出现最大值.水旱轮作和常规平作的孔隙水DMe Hg含量则相反,在10~20 cm层有最低值,两种处理的DMe Hg占DHg比例随土壤深度增加而上升.不同处理孔隙水中DMe Hg含量及DMe Hg占DHg比例均大于对应处理上覆水的值.     

不同土壤湿润速率下中性紫色土磷素淋溶的动态变化

土壤的湿润过程是一种常见的非生物胁迫形式,为探明土壤湿润速率对土壤磷素淋溶的影响,以及土壤微生物生物量与磷素淋溶形式的相关性,设置0、2、4、24、48 h这5个不同土壤湿润速率,对5个长期不同施肥处理的中性紫色土进行了室内磷素淋溶模拟分析.结果表明:①土壤湿润过程中微生物生物量碳(MBC)在2 h降到最低,随着湿润速率的降低,MBC逐渐升高;②缓慢的土壤湿润速率有利于增强土壤的微生物活性,有机肥配施氮磷钾肥(MNPK)的增强效果更加明显;③所有施肥处理的磷素淋溶主要发生在0、2、4 h快速湿润速率下,对于施用化肥的土壤而言,缓慢湿润是减缓土壤磷素淋失的重要举措,在田间磷素管理过程中具有重要意义;④土壤淋洗出的磷以溶解态有机磷为主,所有处理的淋洗液中DTP/TP、DOP/TP变化幅度最高,分别为35.42%~85.99%、29.74%~78.58%;⑤随着湿润速率的降低,土壤微生物生物量碳与淋洗液中TP和TDP呈极显著负相关,与DOP呈显著负相关(P<0.05).综上所述,可以推测土壤湿润后淋洗出的磷主要来源于土壤微生物.     

耕作方式对紫色水稻土团聚体中有机质及重金属的分布特征影响

通过长期定位试验,研究了常规平作(FPF)和水旱轮作(PR)这2种耕作方式下紫色水稻土不同粒径(1~2、0.25~1、0.05~0.25、0.05 mm)团聚体中有机质和重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Fe和Mn)的含量和分布特征,探讨了不同粒径团聚体中重金属与有机质的关系.结果表明,两种耕作方式下团聚体粒径组成均以0.05~0.25 mm和0.05 mm为主,土壤和各粒径团聚体中有机质含量均为常规平作高于水旱轮作,且随粒径的减小而降低.耕作方式对土壤重金属含量的影响不显著,但相比于PR,FPF有助于团聚体、有机质和重金属在1~2 mm和0.25~1 mm大粒径团聚体中聚集,降低其在0.05 mm和0.05~0.25 mm粒径团聚体中的分布.相关分析表明,土壤团聚体中重金属含量与有机质的含量呈负相关,它们的总量却呈正相关关系.同一耕作方式下,重金属对有机质变化的敏感程度为MnZnPbCuFeCd,而同一重金属元素对有机质变化的反应则为PR较FPF更敏感.     

垄作秸秆覆盖下西南地区蚕豆田土壤呼吸与有机碳特征

土壤呼吸是土壤有机碳库输出的主要途径,为探讨垄作和不同秸秆覆盖量对旱三熟蚕豆田土壤呼吸及有机碳特征的影响,测定了平作无覆盖(T)、垄作无覆盖(R)、垄作+半量覆盖(RS1)、垄作+全量覆盖(RS2)这4个处理下的西南紫色土丘陵区蚕豆/玉米/甘薯旱三熟体系中蚕豆田土壤呼吸及有机碳变化,分析了土壤温度和水分与土壤呼吸的关系.结果表明,蚕豆生长季节农田土壤呼吸随作物生长一致,呈先增加后减弱的变化趋势,全生育期平均土壤呼吸速率差异显著,表现为RS2RS1TR,分别为3.365、2.935、2.683、2.263 g·(m~2·d)~(-1).垄作显著降低了蚕豆农田土壤呼吸速率,而秸秆覆盖显著提高土壤呼吸速率,且随着覆盖量的增加而增加.土壤呼吸速率随土壤温度(5 cm和10 cm)呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm.10 cm土层Q10值表现为RS2RS1RT,分别为1.751、1.665、1.616、1.35.垄作和秸秆覆盖下土壤温度、水分与土壤呼吸速率的混合指数模型可以解释土壤呼吸速率变异的68%(R)、79%(RS1)和76%(RS2).垄作和秸秆覆盖下0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤有机碳含量均得到不同程度的提高,且随着覆盖量的增加而增加,其中5~10 cm、10~20 cm土层表现为RS2RS1RT,差异达显著水平,且5~10 cm土层有机碳含量增幅最大;但垄作和秸秆覆盖仅显著提高了颗粒有机碳0~30 cm加权平均值,对颗粒有机碳占土壤有机碳比例的影响效应不显著.     

紫色土区不同土地利用类型土壤紧实度特征

以重庆市沙坪坝区杨家沟小流域为例,选取6种土地利用类型样地进行试验,研究紫色土区不同土地利用类型的土壤紧实度特征,为土壤质量评价和土地资源管理提供参考。通过多重比较检验分析土壤紧实度随土壤深度的变化规律以及不同土地利用类型下的差异,结果表明:(1)6种土地利用类型的土壤紧实度值为竹林地园地灌木林地林地草地旱地;(2)6种土地利用类型的土壤紧实度均随土壤深度增加而增大,但各类之间变化差异较大;(3)同土层而言,0~10cm土层旱地与其它5种土地利用类型的土壤紧实度有显著性差异(p0.05),但各种土地利用类型间底层土壤紧实度差异不明显;不同土层而言,0~10cm土层与其它3个土层有显著性差异(p0.05),由于0~10cm土层受耕作、踩踏等外力扰动与其它土层差异较大。10~20cm土层与其它3个土层也有显著性差异(p0.05)。其它各土层之间差异不明显。不同土地利用类型的土壤紧实度差异较大,主要与人类活动扰动程度有关。     

不同施肥条件下紫色土旱坡地可溶性有机碳流失特征

明确紫色土旱坡地可溶性有机碳在不同施肥条件下的流失特征,得出最佳的养分管理方式,对提升三峡库区的耕地质量、维持土壤碳平衡和减轻土壤碳流失造成的环境污染具有重要意义.在中国科学院三峡库区水土保持与环境研究试验站内设置标准化径流小区,研究紫色土旱坡地在不同施肥处理[不施肥(CK)、常规施肥(常规)、优化施肥(优化)、85％...     

不同耕作方式下土壤水分状况对土壤呼吸的初期影响

以2001年在东北典型黑土上进行的保护性耕作长期定位试验下免耕、垄作及常规耕作土壤进行了室内培养实验,按照田间持水量(water-holding capacity,WHC)的30%、60%、90%、120%、150%、180%、210%、240%、270%设定了9个水分梯度,并分别对其二氧化碳(CO_2)排放量进行了22 d的短期观测,以研究不同耕作方式下土壤水分状况对土壤呼吸的初期影响.结果表明:1干土条件下在加水培养初期,3种耕作方式均产生了明显的激发效应,并且土壤呼吸速率与土壤含水量间存在正相关关系.2除干旱(30%WHC)及淹水(240%WHC、270%WHC)条件下,3种耕作方式CO_2排放通量分别为免耕垄作常规耕作.3对不同耕作方式下土壤水分状况及CO_2排放通量进行了方程拟合,在30%~270%WHC条件下,免耕的CO_2排放通量与水分状况拟合为二次回归方程,而垄作与常规耕作则是线性回归方程.在30%~210%WHC条件下,免耕与垄作下土壤CO_2排放通量与水分状况均可拟合为较好的对数方程,可决系数R~2分别为0.966、0.956.     

长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属含量及有效性的影响

通过长期定位试验,研究了常规平作、水旱轮作、免耕冬水、垄作免耕和厢作免耕5种耕作方式对紫色水稻土剖面重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd)总量、有效量及水稻根、茎叶和糙米重金属含量的影响.结果表明,经过22 a的耕作,5种耕作方式对紫色水稻土剖面Fe、Cu、Zn、Pb、Cd总量的剖面分布状况影响不显著,而对土壤Mn的剖面分布状况影响显著,常规平作、水旱轮作及免耕冬水均导致表层土壤Mn向下层淋失.5种耕作方式下土壤Fe、Cu、Zn、Pb和Cd的有效量均随土层深度的增加呈降低趋势,而常规平作、免耕冬水、垄作免耕及厢作免耕土壤Mn有效量则表现出随土层深度的增加而增高的趋势.5种耕作方式下,表层土壤Fe、Mn有效量以水旱轮作最高,Zn、Pb有效量以常规平作最高,而Cu有效量受耕作方式的影响不显著.相关分析结果表明,表层土壤有效Fe与pH呈极显著的负相关关系,与有机质呈显著的负相关关系,有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系,有效Zn与总Zn呈显著正相关关系.水旱轮作、垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、Mn含量,茎叶Fe、Mn、Cu、Cd含量,糙米Cu含量均高于常规平作和免耕冬水,水旱轮作能明显降低Cd向糙米的迁移系数,对降低糙米Cd含量有明显的效果,且水旱轮作条件下糙米Cd含量低于国家食品卫生标准.水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Fe呈极显著正相关关系,根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系,与有效Mn呈极显著正相关关系,茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系,与总Mn及有效Mn呈显著的正相关关系,茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系,糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系,与CEC呈极显著正相关关系.结果表明,耕作方式主要通过影响土壤pH而影响土壤重金属的有效量及水稻重金属的含量,水旱轮作可提高表层土壤Fe、Mn活性,降低土壤Zn、Pb和Cd活性,并能在一定程度上降低糙米Pb、Cd含量,但也应注意长期的水旱轮作可能会导致表层土壤Mn过度向下层淋溶.