硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

水田和旱地土壤有机碳周转对水分的响应

【目的】研究土壤含水量对水田和旱地土壤中可溶性有机碳和微生物量碳含量以及有机碳矿化的影响,以探明水田和旱地有机碳周转差异的来源。【方法】在标准培养条件下（25℃,100%空气湿度）培养100 d,研究了5个水分梯度下（45%、60%、75%、90%、105%WHC,WHC为土壤饱和持水量）水田和旱地土壤有机碳的矿化特征,并测定了培养期内3个水分梯度下（45%、75%、105%WHC）土壤的可溶性有机碳（DOC）和微生物量碳（MBC）含量。【结果】土壤含水量、土地利用方式（水田和旱地）及两者的交互作用对土壤有机碳的矿化、DOC和MBC均有显著影响。水田（45%-90%WHC）和旱地（45%-75%WHC）土壤有机碳的累积矿化率（量）随含水量增高而增高,有机碳的周转半衰期随含水量的增高而缩短（水田为5.23-7.57 a,旱地为6.79-12.87 a）。100 d的培养期内,水田和旱地土壤分别有2.33%-3.94%和1.66%-3.33%的有机碳参与了矿化。淹水条件下,水田和旱地土壤的有机碳矿化速率均高于好气条件。同时,淹水条件还使水田土壤的DOC、MBC含量显著降低,对旱地则无影响。【结论】在一定水分范围内（水田：45%-90%WHC;旱地：45%-75%WHC）,提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机碳的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机碳（DOC和MBC）无促进甚至有抑制作用。土壤有机碳的矿化速率和累积矿化率（量）,在淹水条件下和水田土壤中比在好气条件和旱地土壤中高,其原因之一可能是取样制样过程中土样经历的干湿交替过程促进了有机碳的降解。     

硅对不同pH水田土壤镉吸附热力学特征的影响

以硅酸钠为硅源,在中和其碱性和消除钠离子影响的基础上,进行不同温度条件下的吸附等温试验,探讨了加硅对土壤镉吸附热力学特征的影响。结果表明:不同硅水平下,Freundlich方程均可较好地描述三种温度下(25、35、45℃)两种土壤镉的吸附特征;在不同的温度下,加硅均降低了碱性土壤镉的吸附容量、增大了其吸附强度,增加了酸性土壤镉的吸附容量、降低了其吸附强度;两种土壤吸附镉的热力学参数均为ΔG0、ΔH0、ΔS0,说明土壤对镉的吸附均是吸热、熵增的自发过程;加硅后,碱性土壤对镉吸附过程的ΔG变大、ΔH变小、ΔS变小,酸性土壤对镉吸附过程的ΔG变小、ΔH变大、ΔS变大,说明与对照相比,加硅使碱性土壤吸附镉的自发性降低,使酸性土壤吸附镉的自发性提高。     

施肥对水田和旱地有机碳和黑碳的影响

在30多年的长期肥料试验区, 研究了水田、旱地等2种利用方式下, 有机肥、化肥, 及有机肥和化肥混合施用对耕层土壤有机碳和黑碳质量分数的影响。结果表明:经过30多年稻Oryza sativa-稻-休闲耕作(水田), 早玉米Zea mays-晚玉米-冬闲制耕作(旱地)后, 无论水田、旱地氮磷钾化肥配施有机肥处理, 耕作层(0~20 cm)有机碳质量分数均高于单施化肥、不同化学肥料配施、单施有机肥以及不施肥, 说明相对于其他施肥处理, 有机无机肥配施为最佳施肥措施。黑碳质量分数红壤旱地集中在2.72~5.33 g·kg-1, 水田集中在9.01~10.60 g·kg-1, 旱地单施钾肥与单施有机肥处理, 氮与氮磷钾处理无显著差异, 其他各处理间黑碳质量分数差异显著(P < 0.05), 水田各处理黑碳质量分数差异不显著。旱地有机碳与黑碳显著相关(P < 0.05), 而水田有机碳黑碳相关不显著, 说明除施肥措施外, 土壤黑碳质量分数还可能受到土地利用方式、种植作物的影响。相同施肥措施下, 水田有机碳和黑碳质量分数均高于旱地, 说明水田更有利于有机碳、黑碳的累积。     

土壤对硅的吸附与解吸特性研究

对几种代表性土壤进行了硅的吸附－解吸试验,并用三种等温吸附方程对实验结果进行了拟合。结果表明,实测值与ＬａｎｇｍｕｉｒＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｔｅｍｋｉｎ方程都有较好的相关性,相关系数０．９１９８～０．９９９４,达到显著或极显著水平,其中以简单Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温式与本实验资料最为吻合,根据Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程计算的最大吸硅量Ｘｍ和最大缓冲容量ＭＢＣ与土壤物理粘粒和活性氧化铁,铝含量有关,能较好反映     

Pb(Ⅱ)在天然土壤纳米颗粒上的吸附-解吸:pH和离子强度的影响

选择提取自四种典型土壤的天然纳米颗粒作为吸附材料,研究了p H及离子强度(IS)对Pb(Ⅱ)在四种天然纳米颗粒上的吸附-解吸的影响,旨在为有效地控制土壤铅的环境行为提供依据。结果表明:在低p H时,四种土壤纳米颗粒Pb(Ⅱ)吸附量随p H的增大而增大,当p H5后吸附量达到最大且趋于稳定。相同初始浓度下,四种吸附材料对Pb(Ⅱ)的吸附能力依次为黄绵土纳米颗粒塿土纳米颗粒风沙土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒。且四种土壤纳米颗粒的吸附量与离子强度(IS)有关,当IS为0.01 mol·L~(-1)Na Cl时,Pb(Ⅱ)吸附量最大,而0.1 mol·L~(-1) Na Cl时吸附效果最差,吸附在低IS时形成内表面络合物,高IS时形成外表面络合物。Pb(Ⅱ)解吸率随p H的增大而减小,p H为3时解吸率最大,p H5后四种土壤纳米颗粒的解吸率降低。在不同IS的解吸液中,IS越大Pb(Ⅱ)的解吸率越大,解吸液为蒸馏水时解吸率最小。四种土壤纳米颗粒解吸率大小顺序为风沙土纳米颗粒塿土纳米颗粒黑垆土纳米颗粒黄绵土纳米颗粒。     

黄壤小流域水田和旱地土壤养分差异性探析

为探析黄壤小流域不同耕地类型土壤养分特征,选取贵州省黔中地区小流域作为研究区域。采用野外田间土样采集与室内分析相结合的方法,研究黄壤小流域不同类型耕地土壤养分的盈缺、变异程度以及养分间相关性。结果表明:黔中地区黄壤小流域不同类型耕地土壤养分含量相差不大且处于丰富水平,而且不同类型耕地土壤养分变异系数相近,变异程度相当;水田耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾为33.90 g/kg、1.30g/kg、116.6 mg/kg、26.69 mg/kg、164.50 mg/kg,旱地耕地土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾为31.66g/kg、1.10 g/kg、108.01 mg/kg、29.09 mg/kg、177.75 mg/kg,均处在国家二级、三级水平,黄壤小流域水田和旱地土壤养分变异系数均处在10~100%之间,水田、旱地耕地土壤养分变异系数大小为有效磷速效钾全氮有机质碱解氮p H,其变异程度属于中等变异性。不管在水生环境中还是在旱生条件下,黔中地区黄壤小流域耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量较丰富,其差异不明显。水田土壤养分间,除有机质与全氮、全氮与碱解氮有明显的关系外,其他养分之间的关系不明显,其相互影响度不强。旱地土壤养分间关系密切,表现出较强的相关性。此外,不同类型耕地土壤p H值与土壤各养分间的相关性并不一致。     

胡敏酸和柠檬酸对铜在土壤中吸附-解吸行为的影响

铜在土壤中的吸附-解吸行为及其影响凶素是评价铜在环境中去向的主要因素之一.本研究采用一次平衡法,目的是为了阐明两种可溶性有机碳(DOC)--胡敏酸(HA)和柠檬酸(CA)对铜在不同土壤中的吸附-解吸行为的影响.结果表明,HA有显著促进土壤对铜的吸附的趋势,但在碱性土壤中比在酸性土壤中的促进效果更为明显;而CA显著抑制碱性土壤对铜离子的吸附,对铜离子在酸性土壤中的吸附行为的影响随加入铜离子浓度的不同而异,低浓度时(<63.54 mg·L-1)CA对铜离子的吸附有抑制作用,而随着铜离子浓度的升高.CA又反过来促进土壤对铜离子的吸附.被碱性土壤吸附的铜离子很难用中性盐解吸出来.产生上述现象的原因可能与铜离子随pH变化的水解程度不同和不同类型DOC本身性质不同有关.土壤对铜吸附行为的变化有可能用来预测重金属对水体的污染潜力.     

外源硅对不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响

通过等温吸附试验,研究外源硅对两种不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响。试验中采用硝酸中和硅酸钠的碱性,以硝酸钠补齐各处理间钠离子和硝酸根离子的差异,消除了因加入硅酸盐改变体系pH及伴随离子对土壤吸附铅可能产生的影响。结果表明:在本试验中,Freundlich方程能较好地描述3种温度下两种土壤对铅的吸附特征;加硅促进了酸性土壤对铅的吸附,抑制了碱性土壤对铅的吸附;根据热力学函数关系计算的△G<0、△H>0、△S>0,说明两土壤对铅的吸附是吸热、熵增的物理过程为主;加硅后,酸性土壤△G变小、△H变大、△S变大,碱性土壤△G变大、△H变小、△S变小,说明加硅使酸性土壤吸附铅的自发性提高、碱性土壤吸附铅的自发性降低。     

紫色土可溶性有机碳的吸附-解吸特征

选择代表性的酸性、中性和石灰性紫色土为实验材料,采用平衡吸附和动力学吸附法研究了紫色土对可溶性有机碳(DOC)的吸附-解吸特征,分析了土壤理化性质与DOC吸附量之间的关系.结果表明,紫色土对DOC的吸附容量呈以下顺序:酸性紫色土＞中性紫色土＞石灰性紫色土.石灰性紫色土对DOC的解吸率明显高于酸性、中性紫色土,其迁移淋失问题值得重视.紫色土对DOC的吸附过程包括快速吸附和慢速吸附2个阶段,0～0.5 h内吸附速率最大,随后吸附速率逐渐减小,4～6 h内基本达到吸附平衡.土壤pH值、有机质、粘粒和活性铁铝氧化物含量是影响土壤DOC吸附量与解吸率的重要因素.通径分析表明,土壤理化性质对DOC吸附量的直接作用系数大小顺序为活性铝含量＞土壤pH值＞有机质,对DOC解吸率的直接作用系数大小顺序为活性铁含量＞粘粒＞有机质.多元线性回归模型能较好地预测土壤对DOC的吸附及解吸的变化.     

长期绿肥利用下红壤性水稻土有机碳和可溶性有机碳的垂直分布特征

为了探讨长期绿肥翻压对红壤性水稻土有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)垂直分布的影响,利用在江西丰城水稻田进行了8 a的长期定位试验,研究了不施肥不种植绿肥(CK)、不施肥种植绿肥(M)、施用化肥(F)和施用化肥并种植绿肥(F+M)4个处理下土壤SOC和DOC的垂直分布特征,以及SOC和DOC的计量关系。结果表明,早稻和晚稻季土壤SOC和DOC含量随深度变化可以用S函数描述,拟合曲线的决定系数分别为0.928~0.966和0.876~0.975,均达到极显著(P<0.01)水平。施用化肥或绿肥还田(F、M和F+M处理)主要影响了表层(0~20 cm)土壤的SOC和DOC,20 cm以下土层各处理的SOC和DOC差异不显著。绿肥还田(F+M和M处理)显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC和DOC,而化肥处理(F)仅显著(P<0.05)提高了表层土壤的SOC。与CK相比,M、F、F+M处理的早稻季表层土壤SOC含量分别显著(P<0.05)提高了51.1%、80.9%、92.8%,M、F+M处理的早稻季表层土壤DOC含量分别显著(P<0.05)提高了12.9%、46.2%,M、F、F+M处理的晚稻季表层土壤SOC和DOC含量分别显著(P<0.05)提高了66.6%、81.3%、81.2%和37.1%、10.8%、45.2%。表层土壤DOC含量随SOC呈线性增长,晚稻季DOC随SOC增长率要高于早稻季。施肥降低了土壤DOC/SOC,但施用绿肥减缓了DOC/SOC下降。可见,绿肥不仅有利于土壤有机碳提高,同时有利于土壤有机碳生态功能的稳定。     

配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳（Dissolved organic carbon,DOC）和溶解性有机氮（Dissolved organicnitrogen,DON）含量的影响程度,阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性,本研究以亚热带3种典型水稻土（黄泥田、灰黄泥田和灰泥田）为研究对象,通过田间试验,探讨等氮磷钾条件下单施化肥（CK）和紫云英配施化肥（cmv）处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明,不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中,灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大,其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%,cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%;而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大,其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%,cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量,每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%;黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%,而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性,且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明,在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素,孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC,且DON在黄泥田中淋溶损失较高,而DOC在灰泥田中淋溶损失较高;在等氮磷钾的条件下,配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失,而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。     

施肥类型和种植年限对淹水稻田土壤可溶性有机碳的影响

采用淹水连续培养法研究了延边地区2种种植年限(80年和120年)3种施肥方式(单施化肥、化肥配施有机肥、单施有机肥)的稻田土壤可溶性有机碳(DOC)的时空分布格局.结果表明:长期淹水培养条件下稻田土壤DOC存在明显的时空变异性;单施化肥或化肥配施有机肥有利于长期淹水稻田表层土壤DOC的释放;单施有机肥促进了深层土壤DOC的积累,使耕层形成明显的土壤DOC垂直空间异质性,而化肥施用则削弱了土壤DOC垂直分布的异质性;连作80年稻田淹水培养期土壤DOC含量高于连作120年土壤,且连作80年稻田培养期DOC含量波动时间(28 d)短于120年土壤(49 d).     

添加紫云英后2种水稻土的DOC动态特征与差异分析

以福建省2种典型中低产田(红泥砂田和灰黄泥砂田)为研究对象,在15和25℃条件下进行室内模拟淹水培养试验,研究添加等量紫云英后二者的可溶性有机碳(DOC)动态变化特征差异.结果表明:与对照相比,2种温度培养下添加紫云英均显著提高红泥砂田和灰黄泥砂田的DOC含量,2种温度下灰黄泥砂田的DOC含量分别比红泥砂田高29.38%~694.98%和45.40%~471.22%,且二者均呈先增后减、最后趋于稳定的变化趋势;25℃条件下土壤DOC峰值(10 d)较15℃条件下(20d)提前了10 d.可见,中低产水稻土添加紫云英后DOC含量均显著提高,不同肥力水平和培养温度下土壤DOC动态变化规律相似,但其动态特征差异较明显,肥力相对较高的灰黄泥砂田有利于DOC的形成,培养温度升高则加速DOC的形成.     

江西省典型水稻土对铅的吸附解吸特性研究和环境风险评估

【目的】研究江西省典型水稻土对铅的吸附解吸特性.【方法】以江西省2种典型水稻土(潜育型、潴育型)为试材,采用振荡平衡法研究铅在水稻土中的吸附-解吸特性,并利用保留因子对铅在水稻土中的环境风险进行评估.【结果】潴育型水稻土的吸附能力较强,明显大于潜育型水稻土,但潴育型水稻土的解吸能力小于潜育型水稻土,各初始浓度下,潜育型水稻土的解吸率为4.88%~28.81%,而潴育型水稻土解吸率为4.90%~20.56%;2种水稻土对铅的吸附用Freundlich方程拟合效果相对较好;铅的环境风险随铅含量的升高先减小后增大,且潜育型水稻土大于潴育型水稻土.【结论】研究表明与潴育型水稻土相比,潜育型水稻土更容易受铅的污染.     

水稻土淹水过程中不同土层铁形态的变化及对磷吸附解吸特性的影响

采用土柱模拟试验研究了水稻土淹水过程中不同土层铁形态的变化及对磷吸附、解吸特性的影响。结果表明，淹水使土壤中结晶态氧化铁含量减少，同时使无定形氧化铁大大增加，土壤对磷的吸附能力大为提高，磷最大吸附量增大，磷解吸率降低，从而影响水稻土中磷的有效性。淹水土壤还原层铁形态和磷吸附、解吸的变化比氧化层更为剧烈，尤其是红壤性水稻土，在青紫泥中两土层间的差异不明显。     

不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳的吸附特征

为分析不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳(DOC)的吸附特征及其影响因素,选取黑土、灰漠土、潮土、红壤4种典型农田土壤,在不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施化学氮磷钾肥(NPK)、有机肥配施化学氮磷钾肥(NPKM)5种施肥处理下,运用平衡吸附法测定DOC的吸附量.结果 表明,不同土壤类型在同一平衡浓度下对DOC的吸附量有较大差异,整体表现为灰漠土、红壤>黑土>潮土.最大吸附量(Qmax)在各类土壤中表现为红壤>灰漠土>黑土>潮土.其中,各土壤类型的吸附特征在不同施肥处理下具有较大差异:灰漠土和潮土Qmax总体表现为NPKM>NPK>NP>N>CK;红壤Qmax总体表现为NPKM>N>NPK>NP>CK;黑土表现为NPKM、NPK处理大于其他处理,其中NPKM处理的Qmax比CK增加15.2％.4种土壤的吸附亲和力常数(K)在不同施肥处理下均表现为CK处理大于其他处理.4种土壤的解吸势(b)随着初始有机质含量的增加而增加,其中黑土的解吸势远大于其他3类土壤.通过冗余分析发现,土壤性质能解释DOC吸附特征参数全部变异的90.61％.第一冗余因子解释了DOC吸附特征参数全部变异的82.79％,主要与粉粒含量、黏粒含量、pH等有关;第二冗余因子解释了全部变异的7.82％,主要与土壤有机质含量有关.研究表明,不同类型土壤中,黏粉粒含量较高的土壤对DOC的吸附量更大,同一土壤类型下,有机质含量较高的土壤对DOC的吸附量更大.     

土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳与可溶性有机碳的影响

为探明土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量的影响,采取空间替代时间的方法,测定了湿地、由湿地转变而成的林地、不同开垦年限的耕地和由耕地转变而成的果园土壤中TOC和DOC含量的变化。结果显示:湿地在开垦为耕地3 a后,土壤0～30 cm土层TOC含量显著(P<0.05)下降,开垦30 a后,只有0～10 cm的土壤表层TOC含量得到积累并恢复到与湿地相当的水平,表明湿地围垦后,土壤碳的丧失与积累在时间和空间上不对等,碳的损失发生期短,且集中在0～30 cm土层,碳的积累所需时间较长,且主要积累于0～10 cm土层。湿地、由湿地转变而成的新生耕地、林地DOC含量在土壤剖面上未表现出随土层增加而变化的趋势,DOC分配比例在除新生耕地外的4种土地利用类型中均表现为随土层增加而逐渐升高,说明DOC分配比例较DOC含量对土层深度变化更敏感,更适于表征DOC在土壤剖面方向上的变化。0～20 cm土层的DOC分配比例与土地利用方式无关。湿地在转变为耕地初期,20 cm以下土层的DOC分配比例下降,耕作30 a后显著(P<0.05)升高;耕地再转变为果园的...     

热处理后水稻土溶解性有机质光谱特征的变化

土壤溶解性有机质(DOM)由胡敏酸、富里酸等组成。为了解热处理对土壤DOM的结构和组分的影响,将水稻土样品在温度200℃、250℃、300℃和时间2、4、6 h下进行加热,对热处理前后的水稻土DOM进行了紫外光谱、三维荧光和红外光谱分析。结果表明,对于紫外-可见光光谱的特征指标250 nm和365 nm紫外吸光度比值E_2/E_3,随着加热温度增加而逐渐增加,而单位溶解性有机碳浓度下254、260、280 nm处波长SUVA_(254)、SUVA_(260)和SUVA_(280)则逐渐减少,表明随着加热温度增加,DOM的芳香性和疏水性降低;加热后DOM在253 nm与203 nm吸光度的比值A_(253)/A_(203)由低到高,表明未加热时DOM组分芳香环取代基以脂肪链为主,加热后脂肪类物质大量分解。样品加热后的三维荧光光谱发生蓝移现象,荧光强度增加,同时紫外区类富里酸荧光峰值与可见区类富里酸荧光峰值的比值r(A/C)降低,表明加热后土壤DOM芳香性降低,分子量降低。红外光谱特征表明,加热后DOM中羧酸类物质增多;200℃和250℃加热时,DOM中脂肪族类物质增加,300℃加热时脂肪族类物质减少。