再生水灌溉条件下典型土壤铵氮吸附解吸试验研究

采用批平衡试验方法,研究了再生水灌溉条件下北京3种典型土壤对NH4+-N短期动态吸附解吸规律。结果表明,NH4+-N在3种典型土壤中易被吸附,吸附量随添加液浓度升高而增加,吸附过程中初期NH4+-N浓度变异性较大,同时NH4+-N在解吸试验后期浓度变异性也较大。对NH4+-N的吸附能力从强到弱依次为壤土A>壤土B>砂壤土,通过等温吸附平衡模型模拟,拟合效果较好。试验结果分析表明,再生水灌溉带来的NH4+-N远未达到土壤的吸附容量,不会迁移至地下水层,不会污染地下水。     

稻壳炭对铵态氮的吸附机理研究

研究了500℃连续热解制备的稻壳炭对水溶液中NH+4-N的吸附特性和稻壳炭用量、颗粒粒径、NH+4-N初始质量浓度、p H值、振荡时间等因素对NH+4-N吸附特性的影响。结果表明,随着NH+4-N溶液初始质量浓度、p H值的不断升高,稻壳炭对NH+4-N的平衡吸附量不断增加,而随着振荡时间的推移,平衡时稻壳炭对NH+4-N的单位吸附量不断增加,60 min内吸附较快,在吸附90 min左右时保持不变,这说明稻壳炭对NH+4-N的吸附在1.5 h左右基本达到平衡,对于初始质量浓度为3 mg/L和5 mg/L的NH+4-N溶液,稻壳炭对NH+4-N的最大吸附量分别为31.26、81.14 mg/kg。稻壳炭的颗粒粒径越小,单位吸附量越高,0.25 mm以下的稻壳炭对NH+4-N的吸附容量较大。从热力学和动力学角度探究了吸附机理,结果表明,稻壳炭对NH+4-N的等温吸附过程符合Freundlich模型,表明稻壳炭对水溶液中的NH+4-N吸附为不均一的多分子层吸附;准二级吸附模型能较好地描述吸附的全过程,稻壳炭吸附NH+4-N主要包含液膜扩散、表面吸附、颗粒内部扩散过程,主要以物理吸附为主。     

砒砂岩改良风沙土对作物产量影响的RZWQM2模型模拟

基于2012—2013年陕西省榆林市榆阳区小纪汗乡玉米大田试验结果,利用不同复配比例的砒砂岩改良风沙土(砒砂岩与风沙土按体积比1∶1(T1)、1∶2(T2)、1∶5(T3)混合)处理下土壤水分、地上部生物量、叶面积指数和产量数据对RZWQM2(Root zone water quality model 2)模型进行校正和验证,然后利用验证后的模型模拟不同复配比的土壤水分动态和玉米产量变化。模型校正和验证结果表明,土壤分层含水量模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)分别在0.011~0.042 cm~3/cm~3和0.008~0.029 cm~3/cm~3范围内变化;地上生物量模拟值和实测值之间的RMSE分别在512~1 245 kg/hm~2和598~1 461 kg/hm~2之间变化;作物产量的模拟值与观测值之间的RMSE变化范围分别为84~249 kg/hm~2和71~485 kg/hm~2。模型模拟结果表明,RZWQM2模型能够较好地模拟砒砂岩改良风沙土对作物产量的影响,3种砒砂岩改良风沙土配比中,砒砂岩与风沙土的体积比为1∶2处理(T2)下玉米产量最高,1990—2013年的平均产量为3 527 kg/hm~2,变化范围为880~7 206 kg/hm~2。因此,砒砂岩与风沙土的体积比为1∶2复配模式下对玉米增产的效果较优,该复配模式可作为该地区砒砂岩改良风沙土复配比例的推荐选择。     

晋陕蒙能源区不同构型土体水分入渗特性模拟

采用一维垂直积水入渗试验,研究晋陕蒙能源区不同构型土体的水分入渗特性。结果表明:不同构型土体的入渗能力差异明显,表现为风沙土、黄土、砒砂岩的入渗能力依次降低,风沙土和黄土中采用混合添加和分层添加砒砂岩的方式均可以延长入渗时间并能降低入渗速率;在控制较高容重的条件下,含有料姜石和煤矸石的土体入渗能力低;层状结构土体的入渗能力低于均质土壤;采用线性函数可以很好地描述不同构型土体累积入渗量与湿润锋推进距离之间的关系;与Philip入渗模型相比,Kostiakov入渗模型可以更好地拟合不同构型土体的入渗过程。     

3,5,6-三氯-2-吡啶醇在紫色土中的吸附特征与参数估计

通过批量平衡实验和土柱实验获得了3,5,6-三氯-2-吡啶醇(简称TCP)在紫色土土壤中的吸附特征,并应用模型对上述吸附过程进行模拟。其中,吸附动力学参数通过准一阶、准二阶动力学方程、Elovich模型和粒子扩散模型反演;等温吸附参数应用Freundlic、Langmuir和Linear模型反演;土柱实验中的吸附参数基于Thomas与YoonNelson模型反演。结果表明:TCP在紫色土中的吸附动力学过程包含快速的表面物理吸附和慢速的内部化学扩散2个阶段,且粒子扩散模型表现最好。等温吸附过程可以通过Freundlic模型描述(R~2=0.94),获得的吸附容量常数K_f为0.79 mL/g,吸附水平较小说明TCP在紫色土中具有较大的迁移风险。TCP在土柱中达到平衡需要的时间约为1 215 min,土壤对TCP的吸附率为10.65%。Thomas与Yoon-Nelson模型能够较好地模拟TCP在紫色土中的动态吸附曲线(R~2≥0.84),获得的平衡浓度q0为0.008 6 mg/g。     

杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响

为探究杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响,明晰其吸附机理,选取杨木炭和壤质、砂质两种黑土,以活性炭作为标准比较炭,系统研究活性炭、杨木炭的粒径及添加比例、初始质量浓度、振荡时间、温度对黑土吸附、解吸猪粪沼液中氨态氮、硝态氮特性的影响规律,并拟合等温吸附模型和吸附动力学模型。结果表明:黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力随着活性炭和杨木炭粒径的减小、添加比例的增加而显著增加;当粒径为0. 25 mm、添加比例10%时,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土的氨态氮、硝态氮的吸附量为224. 8、107 mg/kg和212. 4、104 mg/kg,比空白纯黑壤土和黑砂土提高388. 7%、296. 3%和453. 13%、333. 33%,比添加活性炭的黑壤土和黑砂土降低19. 71%、10. 08%和12. 38%、7. 14%,但添加杨木炭比添加活性炭对吸附平衡后沼液中氨态氮、硝态氮浓度变化影响的差异均不超过2. 5%;添加活性炭黑土、杨木炭黑土、空白纯黑土和纯炭对猪粪沼液中氨态氮的吸附过程为吸热反应,而对硝态氮的吸附过程为放热反应,且所有吸附过程均经历快速、缓慢、趋于平衡3个阶段,硝态氮快速吸附的时间更短; Freundlich、Langmuir模型和准二级模型均能较好描述其等温吸附过程和吸附动力学过程,Freundlich模型比Langmuir模型相对更优,吸附反应过程同时存在不均匀的多分子层表面物理吸附和均匀的单分子层化学吸附;添加活性炭、杨木炭黑土对沼液中氨态氮、硝态氮的吸附量越大,解吸率也越大,但解吸量远小于有效吸附量,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土对氨态氮、硝态氮的有效吸附量比添加活性炭的黑壤土和黑砂土减少14. 57%、9. 19%和5. 34%、5. 74%。杨木炭在提高黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力、减少猪粪沼液氮素损失方面的效果优良,可为杨木炭和猪粪沼液在东北黑土改良方面的深入研究提供理论依据。     

施硅对含镉土壤中铵态氮等温吸附的影响

为探明镉和硅及其相互作用对NH4+在土壤中吸附过程的影响规律及机理,研究设置两个镉添加水平(2.5,5 mg/kg),3个硅添加水平(0,100,200 kg SiO2/hm2)及对照组,共7组处理,分别记为CK、Cd2.5、Cd5、Cd2.5S1、Cd2.5S2、Cd5S1、Cd5S2,测量各处理土壤对NH4+的等温...     

乌粱素海沉积物对磷的吸附特征

通过研究乌粱素海不同粒径沉积物对磷的吸附等温曲线,模拟了乌粱素海不同粒级沉积物对磷的吸附过程.由此得知Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地拟合乌粱素海不同粒级沉积物对磷的等温吸附曲线;吸附量由大到小的顺序为:＜63 μm、63～125 μm、125～250μm、＞250 μm.环境因素对土壤磷吸附有...     

潮土盐碱阳离子等温平衡吸附的数值模拟

采用4种常见的盐碱阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)在潮土中进行等温静态批量平衡吸附实验,利用常见的4种平衡吸附方程分别进行拟合,进而得到各盐碱离子在土壤中的最佳等温吸附平衡方程,为预测黄淮海冲积平原地区盐碱离子的行为以及防止盐碱对该地区的威胁提供理论上的依据和指导。     

苹果汁中展青霉素的去除动力学与热力学研究

利用Langmuir、Freundlich及Temkin吸附等温模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的等温线数据进行拟合,确定较佳吸附模型,并且对吸附过程的热力学性质进行研究。此外,利用Lagergren拟一级、Mc Kay拟二级吸附速率模型和Weber-Morris颗粒内扩散模型对LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素的静态吸附过程进行分析,确定较佳的吸附速率模型及吸附机理。结果表明:LSA-800B型树脂吸附苹果汁中展青霉素符合Freundlich吸附等温模型;吸附自由能变量ΔG0,证明LSA-800B型树脂对展青霉素的吸附是自发的物理过程;吸附焓变量ΔH0,说明吸附过程是放热过程,温度降低有利于展青霉素的吸附;吸附熵变量ΔS0,说明水分子不易对被吸附的展青霉素进行解析,解析过程需要其他溶剂;Lagergren拟一级吸附速率模型适合描述吸附过程的动力学,WeberMorris颗粒内扩散模型揭示其吸附过程由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

中国主要退化土壤的改良剂研究与应用进展

在中国主要退化土壤类型和分布的基础上,对比分析了退化土壤的不同改良技术;结合国内外土壤改良剂研究概况和土壤改良剂的原料来源及其分类,总结强调了土壤改良剂对土壤和农作物的主要功能影响.阐述了酸化地、盐碱地和重金属污染地土壤的土壤改良剂研究效果,提出不同类型退化土壤的土壤改良剂在应用过程中存在的问题.最后,进一步探讨土壤改良剂研发与应用过程中面临的主要问题,结合绿色和可持续发展导向,指出加强土壤改良剂的应用基础研究、新型环保低成本研发、应用评价、应用规范建立和认证管理以及退化土壤的综合治理是土壤改良剂研究与应用的发展趋势.     

土壤水分对半干旱区石灰性土壤有机碳矿化的影响

为明确土壤水分对我国北方半干旱区域石灰性土壤有机碳矿化的影响,采用室内恒温培育试验,以栗钙土、栗褐土、褐土为研究对象,研究了不同土壤水分条件下土壤有机碳(SOC)矿化差异。土壤含水率设置为田间持水率(WHC)的40%、70%和100%。结果表明,随着土壤含水率升高,3类土壤2种利用方式(玉米地、果园)土壤有机碳累积矿化量及矿化率增大,较高水分下的增幅(70%WHC~100%WHC)小于较低水分下的增幅(40%WHC~70%WHC);土壤有机碳矿化动态符合一级动力学方程,土壤潜在矿化碳库(Cp)为33.10~193.56 mg/kg,潜在矿化率Cp/SOC为0.41%~3.35%,Cp及Cp/SOC随土壤含水率升高而增大,Cp及Cp/SOC较高水分条件下的增幅较小;40%WHC下Cp/SOC与土壤有机碳量显著负相关,70%WHC及100%WHC下则与土壤有机碳量及黏粒量显著负相关(P0.05)。半干旱区域石灰性土壤有机碳矿化及土壤有机碳固存能力在较低水分条件下(40%WHC~70%WHC)受土壤水分变化影响较大。     

花岗片麻岩山区土壤水分特征研究

以河北平山县岗南镇低山丘陵区为研究对象,分析不同土层、坡位及坡向的土壤水分特征。结果表明:土壤水分渗透速率随着时间的延长逐渐降低,最后达到稳渗。土壤质地大部分为多砾质,土壤总孔隙度在37.53%~48.12%之间,阳坡绝大部分是毛管孔隙。不同坡位>0.25 mm土壤团聚体含量,坡下明显高于坡上,不同坡向>0.25 mm的团聚体呈现:半阴坡>阴坡>阳坡,且随土层加深含量增加。土壤容重,阴坡>阳坡>半阴坡。土壤蓄水能力,阴坡优于阳坡;20~40 cm的中层土壤蓄水能力优于其它土层。     

黄河古道细质沙土水分性状的研究

供试土壤为细砂（粉砂）质壤上，２ｍ土层有效水贮量总计为４５８．３ｍｍ，其中，０～９３ｃｍ细质矽土层为主要供水土层，在９３～１５５ｃｍ有一粘土夹层，它能提供的有技水量很少，但它使砂层产生了近１００ｍｍ的顶托水量，因此，供试土壤有一个良好的水分性状，其２ｍ土层有效水贮量基本能满足作物的需水要求。     

淋洗状态下保护地土壤pH与盐分含量及其组成关系的研究

以沈阳地区酸化比较严重的保护地土壤为研究对象,采用淋洗模拟试验的方法,通过测定淋洗后土壤pH值和全盐量、淋洗出的盐分离子含量,研究了土壤pH值与离子组成、含量之间的关系.结果表明:①土壤pH值与土壤全盐含量呈显著负相关关系,即土壤pH值随土壤全盐量的降低而逐渐增加,但盐分的减少对土壤pH的影响在淋洗后期明显大于前期;②土壤pH值与阳离子、阴离子的组成即相对比例有关,其中与K+和其他4种阴离子呈曲线负相关关系,与另外3种阳离子呈直线负相关关系,且相关性均达到极显著;③随着淋洗次数的增加,NO3、SO42-等离子含量在全盐含量中所占比例而不断下降,与此同时土壤pH值却在不断的上升,而Ca2+、Na+等盐基离子在全盐中的相对比例的上升也是导致土壤pH值上升的重要因素.     

层状土溶质运移特性及其参数分析

由于自然和人为因素作用,土壤常常呈现层状结构,这种层状结构影响土壤水分和溶质的运移特性。通过室内模拟试验,分析了层状土溶质运移特性,研究了层状土溶质运移参数变化特征。结果表明C l-在层状土及均质土中弥散度具有明显差异,并且这种差异与夹层土壤的弥散度存在密切相关。     

大孔隙对土壤水分特征曲线的影响

土壤大孔隙是普遍存在的现象 ,并非例外 ,它对水及溶质在土壤中的运移有着深刻影响。分别从原状土区和回填土区随机取若干土样 ,采用离心机法测得了原状土和回填土的水分特征曲线 ,比较原状土和回填土土壤水分特征曲线的参数 ,分析了土壤中大孔隙的存在对土壤水分曲线中各参数的影响。指出在进行土壤中水及溶质运移研究中 ,必须考虑大孔隙的影响。     

土壤质地对机采棉土壤水热状况及生长发育影响研究

为了进一步明确玛纳斯河流域土壤质地对机采棉水热状况及生长发育的影响,通过测坑试验,对3种不同土壤质地(壤土、砂土、黏土)下的土壤温度、土壤含水率、机采棉、株高、叶面积及产量进行了对比分析。结果表明,不同土壤质地条件下地温日变化及不同时间段温度增量表现为:砂土黏土壤土;不同土壤质地条件下0~60 cm和0~100 cm土层土壤质量含水率大小顺序为:黏土壤土砂土;不同土壤质地下机采棉的生长及产量均表现为壤土黏土砂土。研究认为壤土质地种植机采棉,提高了其生育前期的土壤温度,有效保持了土壤水分,有利于其生长发育。因此,为了提高水分利用效率及产量,建议玛纳斯河流域应增加壤土质地种植机采棉的比例。     

小型碎土机的设计

为解决水田育苗过程中碎土劳动强度大、效率低的问题,设计研制了工厂化育苗生产线配套机具———小型碎土机。介绍碎土机的基本结构及工作原理,着重阐述关键部件的设计和使用SolidWorks建模方法。试验结果表明：该机结构紧凑、运行平稳、工作效率高、作业质量好,可促进工厂化育苗技术的快速发展。     

不同灌溉方式对新疆盐碱地土壤理化性质和微生物特性的影响

采用大田试验,以农十师种植面积最大的食葵为研究对象,用3种不同灌溉方式对新疆种植食葵盐碱地的土壤理化性质和微生物特性的影响进行研究。结果表明:渗灌、滴灌和沟灌3个处理对土壤中总盐和pH值有明显的抑制作用,对土壤的速效养分、微生物种群数量、微生物量、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶活性有明显的促进作用,对土壤过氧化氢酶活性没有影响。降低土壤的盐分和pH值以沟灌为宜;提高土壤的速效养分、土壤微生物特性以滴灌为宜。