南方土壤酸沉降敏感性研究Ⅶ——盐基淋溶与缓冲机理

研究了模拟酸雨对我国南方主要土壤类型盐基离子淋溶的影响,结果表明,ＰＨ低于３．０或３．５时,盐基离子淋溶总量明显增加,但ＰＨ高于３．５时,则影响不明显。     

模拟酸雨对浙东北红壤中盐基离子和铝的淋失影响研究

通过对浙江省东北部杭州至宁波地区两个红壤剖面的模拟酸雨淋溶实验研究表明，随着时间的延续，盐基离子的淋失浓度会在某一时期出现一个峰值。该峰值的出现与酸雨的ｐＨ值并不简单相关，Ａｌ＾３＋的淋失浓度只是在酸雨ｐＨ值＝２．５左右才显增高并在淋出液ｐＨ＝４．０时有一个阈值，经ｐＨ＝２．５－３．０模拟酸雨１０余年降水量的淋溶，红壤中淋出液的ｐＨ值下降不超过０．８。     

模拟酸雨作用下红壤镉释放的研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨影响下4种红壤镉的释放特征.结果表明,酸雨加速了红壤中镉的淋溶损失,其对红壤镉释放的影响表现在两个方面,在同一酸度的淋溶液作用下,镉释放量一般随淋溶量的增加而增加;在同样强度的淋溶量下,淋溶液的pH值越低,镉的释放量越大.镉累积释放量与淋溶量的关系可用一元二次方程描述.酸雨增加了水体中镉的负荷,从而加重了镉对环境的危害.     

模拟酸雨影响下红壤中钴的释放行为研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨影响下红壤中钴的释放特征与规律.结果表明,酸雨加速了红壤中钴的淋溶损失.酸雨作用下红壤中钴的释放随淋溶量的变化具有阶段性特点,但不同土壤之间其阶段性特点存在一定的差异.在实验所施的淋溶强度下,供试的4种红壤中有3种表现为前期阶段减小和后期阶段增大的规律性,1种表现为前期阶段减小,中期阶段增大和后期阶段减小的规律性.酸雨对红壤中钴释放的促进作用,在短期内有利于提高红壤钴的可给性,但长期的酸雨淋溶可导致红壤因钴的加速淋失而缺钴.      

模拟酸雨影响下红壤中硼的释放特征

为了探明酸雨对红壤中硼释放的影响,了解土壤缺硼机制,采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨作用下红壤中硼的释放特征.结果表明,酸雨加速了红壤中硼的淋溶损失.酸雨作用下红壤中硼的释放随淋溶量的变化具有初期阶段减小,中期阶段显著增大和后期阶段又减小的阶段性特点.模拟酸雨的pH值越低,硼的释放量越高.酸雨对硼释放的这种促进作用,一般表现为中期阶段的影响要大于初期和后期阶段的影响.淋出液中硼含量的动态变化与pH值的变化成负相关关系.供试土壤不同,硼的释放强度和释放特征存在一定的差异性,硼的释放强度和特点明显受土壤硼的背景值和土壤对酸缓冲能力的影响.     

模拟酸雨对油菜大田土壤酸化及K，Na，Ca，Mg溶出的影响

在油菜大田栽培的自然生态环境条件下,通过喷淋和土柱淋溶试验,研究不同pH模拟酸雨对油菜大田土壤K,Na,Ca和Mg等盐基离子溶出的影响. 结果表明:酸雨喷淋和淋溶后油菜大田土壤和淋滤液的pH明显高于酸雨pH;酸雨pH<3.5时,土壤pH主要受酸雨酸度控制,酸雨胁迫起主要作用;酸雨pH>3.5时,土壤pH主要由土壤盐基量制约,缓冲起主要作用;随着喷淋次数和淋溶量的增加,通过缓冲作用可使油菜大田土壤生态环境有所恢复并趋向一致. K,Na,Ca和Mg的溶出量随酸雨pH,淋溶量和淋溶时间的增加而减小,随油菜群体生长量的增大而增大;4种元素中,Ca溶出量最大且变化最明显,相比之下酸雨对油菜大田中K,Na,Mg的释放影响较微弱.      

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.      

模拟酸雨对红壤中铬释放的影响研究

采用室内模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨淋溶下4种红壤铬的释放特征与规律.结果表明:经过相当于9 150和10 650 mm降水量的淋溶后,与对照(pH为5.6)相比,pH为4.5的酸雨使红壤铬的累积释放量提高4.03%～88.54%,pH为3.5的酸雨使其提高6.75%～308.42%;不同红壤铬的释放量随淋溶量的变化规律较为相似,总体上表现为释放量随淋溶量的增加而缓慢上升.酸雨对红壤铬释放的促进作用一方面是由于酸雨提高了Cr(OH)₃的溶解度;另一方面是由于H+对Cr3+的竞争吸附作用、酸雨所导致的土壤溶液中离子强度增加及酸雨对土壤胶体(主要是铝和铁的氧化物及氢氧化物)的溶蚀作用而降低了Cr(Ⅲ)的吸附量.      

施加盐基离子调控水稻Cd的吸收与累积

盐基离子含量是土壤肥力的重要指标,也是决定土壤Cd生物有效性的重要因素.为探明盐基离子对稻田系统中Cd迁移、转运与累积的影响,本研究通过水稻盆栽试验,按照土壤中盐基离子的物质的量比施加不同浓度梯度KCl、CaCl_2、NaCl和MgCl_2到模拟制备的轻度(0.5 mg·kg~(-1))和中度(1.5 mg·kg~(-1))Cd污染土壤,分析盐基离子对土壤CaCl_2提取态Cd含量和水稻吸收累积Cd的影响.结果表明:施加盐基离子能够增加土壤阳离子交换量(CEC),在轻度和中度Cd污染土壤中,土壤CaCl_2提取态Cd含量分别下降了24.6%～56.1%和17.0%～71.1%,糙米Cd含量分别降低了9.1%～60.5%和7.2%～36.0%.在轻度和中度Cd污染土壤中,糙米Cd含量与土壤CaCl_2提取态Cd含量之间存在线性正相关关系,根、茎、叶Cd含量与Ca含量均呈线性负相关.     

模拟酸雨对红壤中硅铝铁释放的影响

通过模拟酸雨对湖南红壤的淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝铁离子动力学释放规律和特点.结果表明,在一定淋溶范围时,酸雨酸度是决定红壤矿物溶解及离子释放的主要因素,且硅、铝、铁对酸雨响应存在差异.在pH<5.6的各酸度酸雨淋溶下,硅均有大量释放,铁基本无释放.pH在3.0～5.6时铝的释放量很小,只有在酸雨pH值较低时才会有大量溶出.随酸雨淋溶的进行,酸雨pH在3.0～5.6的硅铝释放能力总体呈下降趋势.pH 2.5的酸雨可使红壤矿物的风化作用加强,硅铝释放量均明显增加,铝的增幅更大,但随淋溶量增加硅铝释放能力的增长速度趋缓.实验结果还表明,红壤受酸雨影响pH值降到一定程度后,淋出液中铝浓度与其pH值及DOC都呈线性负相关,酸沉降可破坏固相有机络合铝并使其溶出,但强酸性酸雨作用下红壤溶解而释放的铝主要来自铝硅酸盐的溶解.     

模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响

为研究模拟酸雨对次生林土壤呼吸及异养呼吸的影响,进行野外定位试验.设置裂区试验,分4个区组,每个区组中主区为不断根和挖沟断根小区,每个主区内设置对照(CK)、pH 4.0(A1)、pH 3.0(A2)、pH 2.0(A3)共4个模拟酸雨处理水平.观测不断根小区的土壤呼吸和断根小区的异养呼吸,同时观测土壤温度、土壤湿度.结果表明,在不断根小区,CK、A1、A2、A3处理的土壤呼吸均表现出明显的季节变异趋势;与不断根小区类似,断根小区的异养呼吸也具有明显的季节变异趋势.断根小区的异养呼吸明显低于不断根小区的土壤呼吸.CK、A1、A2、A3处理的年平均土壤呼吸速率分别为(2.47±0.31)、(2.52±0.22)、(2.38±0.17)、(2.43±0.22)μmol·(m~2·s)~(-1);断根小区CK、A1、A2、A3处理的年平均异养呼吸速率分别为(1.55±0.10)、(1.65±0.22)、(1.77±0.08)、(1.78±0.27)μmol·(m~2·s)~(-1).单因素方差分析表明,不断根小区不同模拟酸雨处理之间的土壤呼吸速率以及断根小区不同模拟酸雨处理的异养呼吸速率均无显著差异.回归分析表明,不断根小区的土壤呼吸与断根小区的异养呼吸之间存在极显著(P0.001)的正比例函数关系,模拟酸雨的添加降低了土壤呼吸与异养呼吸之比.土壤温度是决定不断根小区土壤呼吸和断根小区异养呼吸季节变异的最主要的因素,而土壤湿度对土壤呼吸和异养呼吸的季节变异无显著的影响.     

土壤酸沉降缓冲机制的探讨

选取南方主要酸沉降区土壤作模拟酸雨淋溶实验,分析在酸雨作用下各土壤盐基离子的淋溶特性,硅、铝元素的释放规律及淋出液的 pH值变化特点。在此基础上,对土壤酸沉降的缓冲机制进行了探讨。      

模拟酸雨对不同pH值土壤农田系统暗呼吸的影响

为研究酸雨对不同pH值土壤农田系统呼吸的影响,选择酸性(pH 5.48)、中性(pH 6.70)、碱性(pH 8.18)水稻土,以冬小麦为实验对象在2005~2007年期间进行了盆栽实验.种植期间利用雨水T1(pH 6.0)、T2(离子浓度为T1的2倍,pH 6.0)、T3(离子浓度为T1的2倍,pH 4.4)进行喷淋,并采用静态暗箱-气相色谱技术测定农田系统暗呼吸速率.结果表明,酸雨通过影响农作物的呼吸过程而对农田系统暗呼吸产生影响,且农田系统可适应酸雨污染.2005~2006年,酸雨提高了碱性土壤(S3)农田系统平均暗呼吸速率,S3T3分别比S3T1、S3T2高23.6%2、7.6%(p<0.05),但对酸性土壤(S1)和中性土壤(S2)农田系统平均暗呼吸速率无显著影响(p>0.05).在3~4月,雨水离子浓度升高可促进酸性土壤农田系统暗呼吸,雨水pH值降低可抑制酸性土壤农田系统暗呼吸.结果证实,在酸雨对农田系统暗呼吸影响过程中,土壤酸碱性、农作物发挥了重要作用.     

树冠及叶凋落物对模拟酸雨缓冲能力的初探

用模拟试验的方法,对树冠、叶凋落物和鲜树叶缓冲酸雨的能力进行研究。结果表明,阔叶树比针叶树缓冲能力大;树叶汁液pH高的比低的缓冲能力大;阔叶树面积的大小,与缓冲能力成正比;针叶则相反。在pH2.0、3.0的处理中,它们的缓冲能力排序为:叶凋落物>鲜树叶>树冠。在pH4.5时,则是叶凋落物>树冠>鲜树叶。     

典型酸雨地区森林土壤中不同形态铝的分析

对2个典型酸雨地区森林土壤样品中不同形态的铝进行了检测,结果表明:两地土壤中无定形铝和有机结合铝占主导地位,弱有机结合铝和可交换铝的含量相对较低(约为10%).有机配位体会减弱铝的交换能力,而且这些有机铝配合物大部分是强有机结合态铝;Al3+对其他碱基阳离子有较强的置换能力.土壤的酸度增大,可交换铝和弱有机结合铝的含量增高,不同土层中可交换铝和弱有机结合铝的垂直变化与相应的pH变化相一致.用复合草酸铵法提取无定形和有机态铝的方法机理尚待进一步研究.