土壤有机/无机胶体凝聚的光散射研究
摘要：有机/无机复合体是土壤中最重要的物质形态。本文在不同浓度的CaCl2作用下,对黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚动力学和凝聚体结构特征进行了研究,结果表明：黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚与否均强烈地依赖于体系电解质CaCl2浓度,其临界絮凝浓度（Critical flocculation con-centration,CFC）分别为1.38 mmol L-1、45 mmol L-1、15 mmol L-1。当CaCl2浓度高于CFC时,3种胶体的凝聚均表现为快速的扩散控制团簇凝聚（Diffusion limited cluster-cluster aggregation,DLCA）机制,形成分形维数分别为1.45、1.76、1.46的疏松凝聚体;当CaCl2浓度低于CFC时,3种胶体的凝聚过程对电解质浓度非常敏感,表现为慢速的反应控制团簇凝聚（Reaction limited cluster-cluster aggregation,RLCA）机制,形成分形维数高至1.58、1.86、1.56的相对紧实的凝聚体。凝聚速率越快,形成的凝聚体越疏松。在悬液中黄壤胶体自凝聚形成的结构很疏松,但是非常不稳定,而胡敏酸自凝聚体的结构非常稳定。胡敏酸的参与没有改变黄壤胶体凝聚体的结构性质,但显著促进所形成的凝聚体结构的稳定。含Ni六方水钠锰矿的表征及其对Pb~（2＋）（Zn~（2＋））环境行为的影响
摘要：六方水钠锰矿是土壤中普遍存在、活性最强的氧化锰矿物。它常常富集各种过渡金属如Ni等,对其地球化学行为具有重要影响。在六方水钠锰矿形成过程中加入Ni2＋,Ni以＋2价存在于矿物中。进入水钠锰矿结构中的Ni大部分以[NiO6]八面体形式存在于层内;部分Ni存在于八面体空位上下方。含Ni水钠锰矿沿c轴方向堆叠锰氧八面体层数逐渐减小,而a-b板面晶体大小没有明显变化,即层片状晶体逐渐变薄,比表面积显著增大。随着Ni含量的增加,水钠锰矿结构中锰氧八面体空位数减少,而层边面吸附位点数基本保持不变,其对重金属离子（Pb2＋/Zn2＋）吸附去除能力逐渐降低。本文为明确过渡金属离子（Ni）对土壤中氧化锰矿物的形貌、结构及其性质的影响提供了参考。不同灌溉量膜下微咸水滴灌土壤盐分分布与积累特征
摘要：于2010年在新疆石河子大学节水灌溉实验站进行膜下微咸水滴灌试验。灌溉水矿化度为3.32 g L-1,三个灌溉定额处理（Q36：3 150 m3 hm-2、Q48：4 200 m3 hm-2、Q60：5 250 m3 hm-2）,并分析了土壤盐分分布及其积累特征。在灌溉周期内土壤盐分运移特征为：根区土壤盐分基本表现趋势为湿润体形成阶段降低,再分布阶段聚集;根底土壤盐分表现趋势为湿润体形成阶段增加,再分布阶段降低。秋后土壤盐分剖面与盐量平衡结果显示：Q36、Q48处理中灌溉输入土壤的盐分基本上存于120 cm土壤以内,Q60处理在120 cm以下土壤盐分显著增加。灌前灌后土壤水分入渗剖面显示,三个处理滴灌后36 h土壤水分湿润深度分别达到80、90、120 cm。滴头部位水分携带盐分向深层迁移,在滴灌中起着深层淋溶作用,这对于减缓上层土壤盐分积累具有积极意义。不同蓄水位下水体-土壤循环压盐数值模拟研究
摘要：＂改排为蓄＂是盐碱地治理方法的重大创新,为揭示不同蓄水位条件下蓄水沟水体与相邻土壤之间动态循环压盐的机理,自制实验装置模拟水体与土壤之间盐分运移实验,通过对蓄水水位高低的循环变化,研究不同土层盐分的运移规律。结果表明：蓄水水位的循环变化对土壤盐分迁移起着至关重要的作用,当蓄水位70 cm→40 cm→20 cm的循环变化时,表层0～65 cm土壤的盐分逐渐扩散至水体,盐分再由水体中逐渐向底层65～100 cm土壤迁移,改变盐分在垂直方向的分布,逐渐向下压盐。针对研究对象,建立盐分运移数学模型,采用Hydrus-2D软件进行数值模拟,经分析比较,不同土层盐分运移数值模拟结果与实验结果数值基本一致,模拟效果较好。因此,不同蓄水位下,水体-土壤间循环压盐机理是成立的,＂改排为蓄＂治理模式是可行的,可以达到盐碱地改良的效果。黄土残塬沟壑区利用阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化的防治效应
摘要：人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入其他树种形成针阔混交林或者利用其他树种枯落叶进行根系附近的局部客置。针对在黄土残塬沟壑区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同森林和城市道路绿化阔叶树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验,研究表明：（1）油松枯落叶会引起土壤有机质、有效磷含量、微生物数量增加和脱氢酶、磷酸酶、多酚氧化酶等多种酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性降低的负向极化。与小叶杨和沙棘混交或将其枯落叶客置可以明显改善油松林地土壤性质,而柠条、刺槐和辽东栎则反会恶化土壤性质。客置七叶树、紫叶李、泡桐枯落叶可以明显改善油松林地土壤性质,其次为银杏,而其他树种均不适宜。（2）侧柏枯落叶会引起土壤有效磷、速效钾含量、微生物数量增加和蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶、蛋白酶、多酚氧化酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶活性降低的负向极化。与辽东栎、刺槐混交或将其枯落叶客置可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次是沙棘和柠条,而小叶杨则反会恶化土壤性质。客置玉兰、七叶树、法桐枯落叶可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次为杜仲、五角枫,而其他树种均不适宜。该研究结果将对于大面积人工纯林改造、混交林营建等方面具有重要的理论指导和实践意义。温带森林磷沉降-水系统输出-迁移动态特征及对土壤磷影响
摘要：采用对比和分析的方法,研究了黑龙江省带岭凉水部级自然保护区温带森林生态系统磷沉降、溪流、河流和渗透水输出磷含量动态特征,以及磷沉降和水系统磷输出对红松人工林、落叶松人工林、椴树红松混交林、枫桦红松混交林和白桦次生林5种林型土壤全磷和有效磷的影响。结果表明,研究区域通过降雨产生的年磷沉降量约为0.888 kg hm-2,7月除红松人工林外,其他4个林型穿透雨磷浓度均高于大气降雨的磷浓度。7月枫桦红松林、8月白桦次生林和红松人工林A层土壤渗透水磷浓度低于林内雨磷浓度,表层土壤对穿透雨中磷有固定作用。在凉水自然保护区森林生态系统内,森林系统内小溪流、凉水河和凉水森林系统外永翠河水磷浓度均较林外降雨及穿透降雨磷浓度高,表现为永翠河水〉土壤A层渗透水〉凉水河〉小溪〉穿透雨〉大气降雨。表明土壤中部分磷素通过地表径流和壤中流流出森林生态系统,并汇集于林中小溪,最后进入河流,造成磷在小溪和河流中的富集。大气磷沉降、森林水系统磷输出均与椴树红松林A0层土壤全磷含量呈显著负相关,与红松人工林B层土壤全磷含量呈极显著正相关,与落叶松人工林A0层土壤有效磷含量呈极显著正相关。红壤有机碳流失特征及其与泥沙径流流失量的定量关系
摘要：通过野外微型径流小区模拟降雨试验,对坡面小区尺度水力侵蚀过程中物理运移土壤有机碳的规律进行研究。结果表明：2 m×5 m径流小区持续降雨30 min后,大雨强（1.64 mm min-1）和小雨强（0.58 mm min-1）降雨条件下泥沙携带流失的有机碳总量分别为56.09 g和3.18 g,溶解于径流流失的有机碳总量分别为13.55 g和2.81 g。降雨强度和持续时间对有机碳流失的过程特征有显著影响。降雨强度越大,泥沙携带及溶解于径流的有机碳流失速率和总量也越大。大雨强泥沙有机碳富集比在产流发生后的18min内大于1,随后降至1以下。小雨强泥沙有机碳富集比始终小于1。大雨强径流有机碳浓度与径流量呈立方关系,小雨强有机碳流失量随径流量增加呈线性递增趋势;大雨强泥沙有机碳含量与泥沙量之间具有明显的立方关系。生物成因次生铁矿物对酸性矿山废水中三价砷的吸附
摘要：在常温常压条件下,利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的促进作用,生物合成了酸性矿山废水中常见的三种次生铁矿物：施氏矿物（schwertmannite）、黄钾铁矾（jarosite）和针铁矿（goethite）。在15℃、25℃、35℃三个不同温度下,通过序批式吸附试验研究,在pH3.0的模拟酸性矿山废水条件下,3种生物成因次生铁矿物对As（Ⅲ）的吸附性能。结果表明：3种生物成因的次生矿物对As（Ⅲ）的吸附属于拟二级反应,可以用Lagergren拟二级速率方程进行拟合,相关系数均在0.97以上。吸附速率常数K分别为施氏矿物0.094 g mg-1min-1,针铁矿0.042 g mg-1min-1,黄钾铁矾0.02 g mg-1min-1。3种生物成因铁矿物对As（Ⅲ）的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,相关系数均在0.94以上。吸附反应的焓变ΔH分别为11.76、18.40和9.34 kJ mol-1,ΔG均小于0,吸附过程属于吸热的自发反应。螯合剂对铅锌尾矿改良基质上蓖麻幼苗生长和铅锌积累的影响
摘要：采用盆栽试验,以铅锌尾矿与对照土壤按1∶1的质量比例混合为培养基质,研究了单独添加乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA-Na2）和氨三乙酸（NTA）以及复合添加对蓖麻幼苗生长和重金属积累的影响。结果表明：添加螯合剂后蓖麻生物量和根系形态参数均显著下降。其中,根系形态参数中根尖数下降最明显,与对照相比差异极显著（p〈0.01）。各螯合处理蓖麻叶绿素a、b和叶绿素a＋b与对照相比均显著下降（p〈0.05）,且叶绿素b较叶绿素a下降幅度略大。蓖麻叶片中三种抗氧化酶活性均随螯合处理中EDTA添加量的增加先上升后下降。添加螯合剂使蓖麻各部位Pb、Zn含量明显增加,且Pb的增幅较Zn大。螯合剂添加显著提高蓖麻对Pb、Zn的积累能力,其中对Pb的积累能力大于Zn。添加螯合剂明显促进了Pb、Zn从根部向地上部的转移,转移系数在添加EDTA和NTA各3 mmol kg-1处理中达最大值。蓖麻对Pb和Zn有较强的耐性和积累能力,可用于铅锌尾矿废弃地植物修复的进一步研究。低分子量有机酸作用下土壤中菲和芘的残留及形态
摘要：采用微宇宙试验方法,以菲和芘为多环芳烃（PAHs）代表物,研究了几种低分子量有机酸作用下黄棕壤中菲和芘的残留和形态。结果表明,老化60 d后土壤中菲和芘的残留含量明显减少;不施加有机酸的对照土壤中,菲和芘的残留含量为10.13和29.18 mg kg-1,去除率为87.33%和63.50%。与对照相比,供试浓度（0～64 mg kg-1）范围内,柠檬酸、草酸、酒石酸等3种低分子量有机酸作用下土壤中PAHs残留含量提高,去除率减小,表明供试条件下有机酸抑制土壤中菲和芘的降解;进一步分析发现,少量（≤4 mg kg-1）的有机酸即可对PAHs降解产生高的抑制效果。微生物降解在PAHs的去除中起重要作用,且芘比菲更抗微生物降解。供试条件下,可脱附态和有机溶剂提取态是土壤中菲和芘存在的主要形态,而结合态残留占总残留的比例很小（〈8.5%）。3种有机酸均提高了土壤中可脱附态和有机溶剂提取态菲和芘的残留含量,施加有机酸使土壤中菲和芘的可脱附态含量较对照分别提高了46.67%～749.1%和1.83%～80.20%,有机溶剂提取态则提高了8.73%～375.2%和22.63%～114.3%;低分子量有机酸作用下结合态的菲和芘含量仍很小。四种改良剂对铜和镉复合污染土壤的田间原位修复研究
摘要：研究了石灰、磷灰石、蒙脱石和凹凸棒石对冶炼厂周边Cu、Cd污染土壤的原位修复效果。以黑麦草（Lolium perenne L.）作为田间修复植物,采用植物重金属吸收性、土壤重金属化学提取性及土壤溶液重金属浓度变化等作指标来评价修复效果,并研究了黑麦草对Cu、Cd的吸收与土壤、土壤溶液中Cu、Cd含量的相关性。结果表明,石灰高添加剂量（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）处理黑麦草对重金属的富集效果最好,显著降低了重金属毒性,促进了黑麦草的生长及其对重金属的富集;石灰和磷灰石各添加剂量均显著降低了污染土壤交换态Cu含量;石灰、磷灰石和蒙脱石各添加剂量均显著提高了土壤溶液pH并显著降低了其Cu、Cd浓度。黑麦草地上部、根中Cu浓度与土壤交换态Cu及土壤溶液Cu浓度呈显著或极显著正相关关系。石灰、活性炭对铬污染土壤的修复效果研究
摘要：通过模拟铬（Cr,0～300 mg kg-1）污染土壤盆栽试验,研究石灰、活性炭及石灰＋活性炭对铬胁迫下小白菜生长状况的影响及对铬污染土壤的修复效果。结果表明：受铬污染的土壤明显使小白菜受到毒害,但经石灰（L1、L2）、活性炭（C2、C3）及石灰＋活性炭（L1C1、L2C2）处理均缓解了重金属的毒害症状,显著促进小白菜的生长,生物量较对照提高1～2倍（p〈0.05）。3种改良剂相比,在相同Cr浓度处理下,活性炭对降低污染土壤中有效态铬的效果最好,与CK相比,有效态铬的含量降低至0.086 mg kg-1,降幅达77.36%。相关分析表明：小白菜叶部铬含量和根部铬含量与土壤有效态铬含量表现出显著的正相关（p〈0.01）,土壤pH与土壤有效态铬含量之间呈负相关（p〈0.05）,所以在铬污染的土壤中,可以提高土壤的pH,以减小土壤铬的植物有效性,使其向植物迁移的风险减小。免耕秸秆还田和传统耕作方式下东北黑土氨基糖态碳的积累特征
摘要：以吉林德惠市中层黑土进行7年田间定位试验的小区土壤为研究对象,对免耕（NT）和传统耕作下（CT）耕层（0～20 cm）氨基糖态碳含量的变化特征进行了分析。结果表明,与传统耕作相比,实施免耕7年后整个耕层土壤中氨基糖态碳含量显著增加（p〈0.05）,以表层（0～5 cm）增加幅度最大,高达94.7%。说明在研究地区,免耕措施有利于微生物代谢物如细胞壁物质等作为潜在的碳源逐渐积累在土壤中。免耕土壤中不同微生物来源氨基糖态碳的含量均较传统耕作有显著增加,但是变化特征有所不同,其中免耕条件下真菌来源的氨基葡萄糖的积累量较传统耕作高出1倍多,而且氨基葡萄糖与细菌来源的胞壁酸的比值（6.9～7.3）显著高于传统耕作（4.7～5.4）,暗示实施免耕秸秆还田7年后土壤中真菌已逐渐转为优势群体,而真菌占优势的农田生态系统具有更大的固碳潜力。春玉米产量、氮素利用及矿质氮平衡对施氮的响应
摘要：通过在辽宁省昌图县的田间试验,研究了不同施氮水平（0、60、120、180、240和300 kg hm-2）对春玉米产量、氮素利用及农田矿质氮平衡的影响。结果表明：春玉米产量随施氮量增加而显著提高,当施氮量高于N 240 kg hm-2时,产量有减少趋势;氮素当季利用率随施氮量增加先增加后降低,在施氮量180 kg hm-2时达到最大,为27.95%。随着施氮量增加,氮肥农学利用率、氮素吸收效率和氮素偏生产力均显著降低,而氮肥生理利用率和氮肥表观残留率均先增加后降低,这与氮肥表观损失率的变化正好相反。作物吸氮量随施氮量增加而显著增加,氮盈余主要以土壤残留为主,表观损失在氮盈余中的比例虽小,但随着施氮量增加而明显增加。低量施氮（〈180 kg hm-2）主要引起土壤矿质氮残留量的显著增加,而高量施氮（240 kg hm-2和300 kg hm-2）主要引起土壤氮素表观损失量的显著增加。在本试验条件下,合理施氮量应控制在180～209 kg hm-2左右。红壤基质组分对磷吸持指数的影响
摘要：在红壤旱地肥料长期定位试验（始于1988年）中,选取了无机肥试验区的NPK、NP、NK、PK,有机无机配施试验区的CK、CK＋猪厩肥（BM）及CK＋花生秸秆（SR）等7个施肥处理土壤,测定了土壤磷吸持指数（Phosphate sorption index,PSI）,分析了PSI与红壤最大吸磷量（Xm）的相关关系,讨论了土壤pH、有机质、黏粒、铁铝氧化物及无机磷酸盐等基质组分对PSI的影响。结果表明：长期施磷或配施有机肥均可显著降低红壤PSI值,随着土壤pH的升高、有机质及铁结合态磷酸盐（Fe-P）含量的增加,红壤PSI显著降低;土壤游离铁铝氧化物及黏粒含量越高,PSI也越大。PSI与Xm呈显著线性相关关系（Xm=0.5PSI＋412.8,n=15,r=0.967＊＊,p〈0.01）,因此,可以用PSI替代Xm来表征土壤固磷能力,亦可由PSI的大小来推断土壤磷的供磷能力。污水灌溉对林地土壤中磷的数量与形态影响
摘要：为避免城市生活污水携带的N、P进入水体,新西兰罗托鲁阿市处理后的污水直接喷灌至Whakarewarewa森林,同时建立污水灌溉林地处理系统长期定位试验地,以评价林地生态系统对污水携带营养物质的同化能力。为了解长期污水灌溉对土壤中P的数量、形态、环境的影响,对该灌溉系统中的土壤进行了剖面采样分析。结果表明：土壤TP（全磷）、Olsen P、M3P（Mehlich-3 P）在所有灌溉区的表层土壤（0～10 cm）均有显著（p〈0.05）增加,部分指标的显著增加达深层土壤。随灌溉进入土壤的P大多被保存在上层土壤（0～40 cm）中。土壤中各形态的磷所占比例因长期污水灌溉而改变,灌溉前占优势的NaOH Po（以NaOH浸提得到的有机磷）经长期灌溉后被NaOH Pi（以NaOH浸提得到的无机磷）所取代,上层土壤WSP（水溶性磷,Wa-ter-soluble P）变化明显。以Olsen P 60 mg kg-1和M3P 150 mg kg-1为环境临界值可预测土壤剖面中P的淋失危机,WSP可望成为适用更广的土壤P淋失环境危机预测指标。不同施肥模式对绿洲农田土壤微生物群落丰度与酶活性的影响
摘要：以中国科学院阜康荒漠生态系统国家野外观测研究站的长期定位试验为平台,利用荧光实时定量PCR（Real-time PCR）技术,对不同施肥模式下的土壤微生物群落丰度进行了测定,并分析了土壤酶活性。结果表明：与无肥处理（CK）相比,20年长期单施化肥（CF）或者化肥配施秸秆（CF/OM）处理均显著增加了土壤氨氧化古菌（AOA）与氨氧化细菌（AOB）的丰度。其中,土壤AOB最低增加了16倍,而AOA最多增加了3倍,表明AOB可能在原位土壤氨氧化过程中发挥了更为重要的作用。尽管CF/OM处理的作物产量与CF处理无显著差异,但该施肥模式在维持作物产量的同时,其土壤微生物主要类群（真核微生物、细菌、古菌）数量最大,土壤有机碳含量最高,大多土壤酶活性高于其他处理,表明化肥配施有机肥有利于保持土壤微生物多样性,对于提高土壤质量具有重要作用。免耕对旱作燕麦田耕层土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响
摘要：2005～2008年,在内蒙古清水河县研究了免耕留低茬（NL）、免耕留高茬（NH）、免耕留低茬覆盖（NLS）、免耕留高茬覆盖（NHS）和常规耕作（T）5种耕作方式对旱坡地燕麦田耕层土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响。结果表明：各处理土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在不同年际间的变化趋势一致。土壤微生物生物量碳、氮含量均呈双峰曲线变化,其中,NHS和NLS处理土壤微生物生物量碳的峰值出现在拔节期和灌浆期,NH、NL和T处理的土壤微生物生物量碳的峰值出现在孕穗期和灌浆期,而土壤微生物生物量氮的峰值则出现在苗期和灌浆期。土壤微生物生物量磷呈单峰曲线变化,各处理的峰值均出现在灌浆期。不同年份间、不同生育期间,土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的大小顺序为：NHS〉NLS〉NH〉NL〉T。其中,免耕各处理的燕麦产量相对常规耕作呈先降低后增加的趋势,以2008年为例,NHS、NLS、NH、NL燕麦产量分别较T增加了22%、17%、11%、5%。综上所述,免耕有利于提高土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,而且可有效地增加作物产量,尤其是NHS和NLS处理比较明显。
