厚层包气带土壤水氢氧同位素特征及其补给来源判别

采用环境同位素示踪技术研究了临潼斜口镇土壤水来源与运移机理。在研究区内选取四个土壤剖面分层采集不同土地利用类型的土壤水,测定其稳定同位素δD、δ¹⁸O的值,分析了包气带土壤水稳定同位素沿剖面的变化规律。结果表明：厚层包气带中土壤水在入渗的同时经历了明显的混合作用,在垂向上从上至下可以划分为三个层段;剖面内δD的补给水值处于-75‰~-60‰范围内,介于大气降水和地下水之间,反映了厚层包气带下部土壤水主要来源于地下水的补给,上部主要来源于大气降水与灌溉水的混合补给。     

我国西南地区森林土壤中有机氯农药和多氯联苯残留的初步研究

对西南地区森林土壤中有机氯农药和多氯联苯的分布和剖面进行了区域尺度分析。相比较发达国家和地区,我国西南地区森林土壤中有机氯农药含量水平较高,多氯联苯则相对较低。这与我国此类持久性有机污染物历史使用情况吻合。多氯联苯和有机氯农药在腐殖质层的含量一般高于表层土壤中,说明淋溶作用导致污染物向下移动。DDTs和HCHs是土壤样品中有机氯农药的主要成分,说明我国历史上长期施用农药对森林土壤农药的组成有显著影响。环境参数（包括TOC、降雨量和海拔高度）对大多数有机氯农药的区域空间分布的作用并不显著,周边污染源是控制有机氯农药在腐殖质层土壤中分布的关键因素;尤其是DDTs,比值分析结果显示仍有新鲜的工业滴滴涕输入。多氯联苯在腐殖质层中的含量明显要高于其在表层土壤中的含量,多氯联苯在土壤中的空间分布和土层中的垂直分布主要受土壤TOC含量的控制。以大气干湿沉降来源贡献为主的多氯联苯与土壤中的有机质有效结合会降低它们的再挥发过程,表明西南地区山地森林对多氯联苯具有一定森林过滤效应。     

基于稳定碳同位素技术的干旱区绿洲土壤有机碳向无机碳的转移

应用稳定碳同位素技术测定土壤无机碳稳定碳同位素组成(soil inorganic carbonδ13C,SICδ13C),并对干旱区绿洲土壤无机碳进行区分,结合土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)与SIC含量关系进一步探讨SOC向SIC转移的碳量.结果表明,4种类型土壤SICδ13C值差异性极显著(P0.01),风沙土SICδ13C值最高且为正,均值为(0.32±0.04)‰,随土层深度增加而增加,说明风沙土原生性碳酸盐占绝对优势;灌漠土、棕漠土和盐碱土SIC的δ13C均值分别(-0.30±0.24)‰、(-1.96±0.66)‰和(-1.24±0.49)‰,随土层变化均呈先降低后逐渐增大的趋势,说明灌漠土原生性碳酸盐占优势,棕漠土和盐碱土发生性碳酸盐相对前者占优势.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土的发生性碳酸盐占SIC比例均值分别为1.33%、4.72%、15.01%、35.71%,均小于50%,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐比例总体水平较低.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土在土壤发生性碳酸盐形成或重结晶过程中固定土壤CO2的量分别为0.30、2.44、4.96、12.40 g·kg~(-1),其中固定来自大气CO2量平均为0.18、0.79、1.45、8.67 g·kg~(-1),来自SOC氧化分解转化为CO2的量分别为0.06、0.83、1.62、1.86g·kg~(-1),说明盐碱土、棕漠土SOC的贡献相对较高,灌漠土、风沙土较低;对土壤固定CO2量的来源比较发现,风沙土、盐碱土固定土壤CO2的量来自大气CO2量较高,SOC的贡献较低,而灌漠土、棕漠土固定来自SOC氧化分解CO2的量较高,大气贡献较低.研究区整体SOC向SIC的碳转移量介于0.03~2.38 g·kg~(-1)之间,平均每千克土壤固定1.09 g的CO2,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐所占比例较低,SOC的贡献较少.     

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的相关性

农田土壤碳库是土壤碳库的重要组成部分,易受人类活动调节且固碳减排潜力巨大,研究土壤有机碳、无机碳含量特征及其与环境因子的关系有助于深入理解土壤生态过程,为全球碳收支平衡研究提供理论支持.本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,分析土壤碳库特征,结合冗余分析、通径分析,探究土壤有机碳、无机碳含量及其与环境因子的相关关系.结果表明:(1)同一土层不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),随连作年限增加,有机碳含量呈先增加后减少趋势,而无机碳含量呈先减少后增加趋势;同一连作年限棉田不同土层土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),有机碳含量均在0~20 cm层达到最大值,而无机碳含量均在20~50 cm层达到最大值.(2)通过冗余分析得出环境因子对土壤碳库特征影响的重要性排序为:磷酸酶活性p H值蔗糖酶活性过氧化氢酶活性全氮速效磷速效钾土壤含水量脲酶活性电导率;磷酸酶活性、p H值、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、全氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳、无机碳含量呈极显著相关关系(P0.01);土壤含水量、脲酶活性与土壤有机碳、无机碳含量表现为显著相关(P0.05).(3)通径分析表明,速效钾对有机碳含量直接作用显著,是影响有机碳含量的主要因素,而脲酶活性对无机碳含量直接作用显著,是影响无机碳含量的主要因素.干旱半干旱区土壤有机碳、无机碳含量研究是评价农田生态系统土壤碳的"源/汇"效应的基础数据,对研究全球碳收支平衡和陆地碳循环机制具有重要意义.     

Application of nanoparticle tracking analysis for characterising the fate of engineered nanoparticles in sediment-water systems

Novel applications of nanotechnology may lead to the release of engineered nanoparticles (ENPs), which result in concerns over their potential environmental hazardous impact. It is essential for the research workers to be able to quantitatively characterise ENPs in the environment and subsequently to assist the risk assessment of the ENPs. This study hence explored the application of nanoparticle tracking system (NTA) to quantitatively describe the behaviour of the ENPs in natural sediment-water systems. The NTA allows the measurement of both particle number concentration (PNC) and particle size distribution (PSD) of the ENPs. The developed NTA method was applied to a range of gold and magnetite ENPs with a selection of surface properties. The results showed that the positively-charged ENPs interacted more strongly with the sediment than neutral and negatively-charged ENPs. It was also found that the citrate coated Au ENPs had a higher distribution percentage (53%) than 11-mercaptoundecanoic acid coated Au ENPs (20%) and citrate coated magnetite ENPs (21%). The principles of the electrostatic interactions between hard (and soft) acids and bases (HSAB) are used to explain such behaviours; the hard base coating (i.e. citrate ions) will interact more strongly with hard acid (i.e. magnetite) than soft acid (i.e. gold). The results indicate that NTA is a complementary method to existing approaches to characterise the fate and behaviour of ENPs in natural sediment.     

物元可拓法用于南京城市绿地土壤重金属污染评价

为合理评价土壤中重金属的污染程度,采用方格网法采集南京城市绿地表层土壤（深度为0~15 cm）样品共计180个,对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属和类金属As的质量分数进行测定,引入Hakanson毒性响应系数,用于体现重金属毒理性质;对传统的超标赋权法进行修正,体现重金属潜在危害程度;采用物元可拓模型对其综合污染水平进行评价,并与传统的內梅罗综合污染指数法进行比较.结果表明:通过Hakanson毒性响应系数修正后的重金属权重发生了不同程度的调整,其中Zn、Cr、Cu、Pb和As的权重分别下降了92.9%、85.1%、68.9%、61.5%和23.2%,而毒性高的Cd的权重则上升130.0%,充分体现了重金属毒理性质;物元可拓方法模型评价结果显示,南京城市绿地土壤重金属污染等级值为2.481,处于Ⅲ级（轻度污染）水平,但部分采样点污染值高,处于Ⅳ级（中度污染）水平,通过对研究区的污染值进行空间插值发现,中度污染集中在研究区域的北部交通密集区和西部工业密集区,人为污染严重.研究显示,物元可拓模型的评价结果与内梅罗综合污染指数法的评价结果基本一致,且更为精确,适用于土壤重金属污染的评价.      

测土配方施肥对油菜生产的影响——基于1 722份田间试验材料的经济学分析

论文基于1 722份田间试验数据,将氮、磷、钾肥的投入量和油菜的产出量分别折算为相应的具体投入值和产出值,首先,运用超越对数生产函数模型计算出各种化肥要素的边际产出,研究发现氮、磷、钾肥的投入对油菜产出值的作用大小存在一定差异,对油菜产出值的影响大小关系为氮肥>磷肥>钾肥,其中氮肥的产出弹性值为0.288 3,磷肥的产出弹性值为0.180 3,钾肥的产出弹性值为0.087 7。其次,继续探究氮、磷、钾肥在油菜生产中的相互关系,结果显示,氮肥替代弹性系数为-0.058 8,磷肥为0.120 9,钾肥为0.281 0。最后,测算出使油菜产出值最大的氮肥最佳投入值为951.20 元/hm²,最佳磷肥投入值为3 766.08 元/hm²,最佳钾肥投入值为621.32 元/hm²。     

甘肃亚高山云杉人工林土壤特性及水源涵养功能对林分密度的响应特征

定量分析不同密度云杉（Picea asperata）人工林的土壤特性及水源涵养功能,为人工林可持续经营提供理论依据。以28块7种不同密度梯度的云杉人工幼龄林为研究对象,采用样地调查及取样分析方法,测定土壤理化性质、枯落物持水量以及林地贮水性能等。结果表明：1）林分密度对云杉人工林的土壤容重、孔隙度、有机质含量、土壤持水量、枯落物蓄积量和持水量都具有显著影响,随着林分密度的增加,土壤孔隙度、土壤养分、枯落物蓄积量、枯落物持水量、土壤持水量表现为先增加后减小,而土壤容重则表现为先减小后增加。密度为1 550 株/hm²时林分土壤容重最小（1.09 g/cm³）,总孔隙度较大（58.99%）,有机质含量最高（9.12%）,枯落物总蓄积量最多（44.41 t/hm²）,最大持水量较高（166.67 t/hm²）,是密度为3 000 株/hm²林分的4.49倍,土壤持水性能较好（3 898.93 t/hm²）。2）根据林地总贮水量评价的涵养水源功能依次为林分密度1 550 株/hm²（4 068.36 t/hm²）>密度1 750 株/hm²（3 945.32 t/hm²）>密度1 350株/hm²（3 698.39 t/hm²）>密度1 060 株/hm²（3 484.10 t/hm²）>密度2 300 株/hm²（3 157.60 t/hm²）>密度850 株/hm²（2 915.03 t/hm²）>密度3 000 株/hm²（2 820.81 t/hm²）。3）在该研究的林分密度范围内,密度为1 550 株/hm²时林分的土壤特性及水源涵养功能最佳。     

黄土高原草地土壤水分和物种多样性沿降水梯度的分布格局

研究土壤水分、生物多样性的空间变异性是认识陆地生态系统对降水变化的响应特征及适应机制的有效途径。论文利用黄土高原自东南向西北的天然降水梯度,采用样带研究方法对47个草地0~3 m土壤水分和物种多样性进行测定,系统分析了草地土壤水分和植物物种多样性在降水梯度上（250~550 mm）的空间分异及二者之间的权衡关系。结果表明：降水自东南向西北递减是控制黄土高原草地0~3 m土壤水分和物种多样性空间异质性的关键因素。随降雨减少,土壤水分呈线性递减趋势,其中浅层土壤水分（0~1 m）与年降水量相关系数最大。物种丰富度指数和物种多样性指数随降水减少呈显著的线性递减趋势,物种均匀度指数在降水梯度上没有明显变化。370 mm年均降水量是物种多样性和土壤水分权衡关系的转折点,转折点以上二者存在协同关系,即土壤水分和物种多样性沿降水梯度以相同速率变化。370 mm年均降水量以下,物种多样性和土壤水分的权衡增大,意味着维持物种多样性以消耗土壤水分为代价。     

生物质炭对Cd污染土壤根际微团聚体Cd形态转化的影响

为明确生物质炭对土壤Cd形态分布的团聚体机制,采用盆栽试验,以秸秆生物质炭为试验材料,研究了秸秆生物质炭对Cd在不同粒级微团聚体中的富集以及根际、非根际微团聚体Cd形态转化的影响.结果表明:外源Cd进入土壤后,主要分布于土壤不同粒级微团聚体中且随粒级减小而增加,富集顺序由大到小为 < 0.01、0.05~0.01、0.25~0.05、 > 2 mm.添加生物质炭后显著降低了Cd在不同粒级微团聚体中的富集系数（P < 0.05）.与对照相比, > 2、0.25~0.05、0.05~0.01、 < 0.01 mm粒级微团聚体土壤对Cd的富集系数分别降低了0.04~0.16、0.04~0.15、0.07~0.17、0.06~0.21.不同处理下,根际、非根际土壤不同粒级微团聚体中Cd主要以残渣态为主且向小粒级团聚体（< 0.01 mm）富集,其中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cd的含量（以质量分数计）及占比均有不同程度的下降.对于根际、非根际不同粒级微团聚体各形态中有机结合态Cd,与对照相比,在Cd1B10处理下,分别于 < 0.01、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达49.5%、62.3%;对于残渣态Cd,在Cd1B10处理下,分别于0.25~0.05、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达19.8%、20.5%,但各处理下残渣态Cd占比趋于上升,最高占比分别达74.0%、78.2%.表明Cd进入土壤后主要转化成了残渣态,土壤中Cd的生物有效性降低,其中,当Cd污染程度（1 mg/kg）较低、生物质炭施用量（10 g/kg）最高时,该效果达显著水平.研究显示,施用高量（10 g/kg）生物质炭能够降低土壤不同粒级微团聚体中各形态Cd的含量,并且Cd污染程度越低、粒级越小,降低效果越显著.