四川盆地丘陵区农田土壤对磷的吸附与解吸特征

研究了四川盆地丘陵区典型水田和旱地土壤对磷的吸附与解吸特征,并讨论了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系。结果表明,不同pH的农田土壤对磷的吸附和解吸均存在显著差异,土壤对磷的吸持能力表现为中性土壤〉酸性土壤〉石灰性土壤,中性有利于土壤吸附磷;水稻土对磷的最大吸附容量（Qm）和最大缓冲容量（MBC）高于紫色土,而临界平衡磷浓度（EPC0）和解吸率（b）低于紫色土。农田土壤对磷的吸附与解吸参数还受土壤理化性质的影响,Qm和MBC与有机质含量、无定形铁（Fe-ox）含量呈极显著正相关（P〈0.01,n=6）;吸附常数（K）与有机磷含量呈显著负相关（P〈0.05,n=6）;EPC0与土壤pH、CaCO3含量呈显著负相关,与有机磷含量呈显著正相关（P〈0.05,n=6）;b与Fe-ox含量呈显著负相关（P〈0.05,n=6）。     

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。     

几种典型酸性旱地土壤磷吸附的关键影响因素

以几种典型的酸性旱地土壤为研究对象,测定了土壤磷的等温吸附曲线,描述土壤磷的吸附特征,分析土壤最大吸磷量与土壤理化性质之间的关系,通过通径分析等方法明确了影响磷吸附的关键土壤因素。结果表明:土壤粘粒、游离态氧化铝(Al_d)、非晶质氧化铝(Al_o)及有机络合态铝(Al_p)的含量均与最大吸磷量(X_m)呈极显著正相关(P0.01),土壤pH值与X_m呈极显著负相关(P0.01);非晶质铁铝氧化物含量(Feo+Al_o)与X_m有显著的正相关关系(r=0.62,P=0.01);而土壤有机质、游离态氧化铁(Fe_d)、非晶质氧化铁(Fe_o)及有机络合态铁(Fe_p)的含量对X_m均无显著影响(P0.05)。即在本研究区域内,pH值越低,粘粒含量越高的土壤,其铝氧化物、非晶质铁铝氧化物(Fe_o+Al_o)含量越高,土壤的固磷能力越强。粘粒含量可能是影响土壤吸磷能力的一个最关键因素,其次为游离态氧化铝Al_d、非晶质氧化铝Al_o、有机络合态铝Al_p及土壤pH值等,其中各形态氧化铝对X_m的影响效应主要是通过与粘粒的间接作用来实现。     

蒙山茶园土壤组分对铝吸附解吸热力学特征的影响

采用间歇法和振荡平衡法,通过实验室模拟,研究了蒙山茶园土壤(紫色土和黄壤)原土及各粒级组分对铝吸附解吸的热力学特征,并分析土壤有机质、游离氧化铁和CEC对其吸附解吸的影响。结果表明:(1)不同土壤原土及各粒级组分对铝的吸附量都随铝离子浓度的增大而增加,且各粒级土壤对铝的吸附量不同,表现为土壤颗粒比表面越大,有机质、游离氧化铁和CEC越高,其吸附量越大。紫色土原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程用Freundlich方程描述最佳,说明紫色土对铝的吸附是多层吸附;而黄壤原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程则用Langmuir方程描述最佳,说明黄壤对铝的吸附以单层吸附为主。(2)紫色土原土及各粒级组分对铝的解吸率表现出以下关系:粗砂粒原土细砂粒粉粒粘粒,黄壤原土及各粒级组分对铝的解吸率则表现出以下关系:细砂粒粗砂粒原土粉粒粘粒,两者解吸率的大小关系均与其有机质及游离氧化铁相反,表明两种土壤的原土及各粒级组分中有机质和游离氧化铁越高,其专性吸附率就越高,从而解吸率越小,说明土壤有机质和游离氧化铁影响土壤对铝的固持能力。(3)土壤最大吸附量与有机质、游离氧化铁含量和CEC都表现出显著或极显著的正相关关系,而其最大解吸率也均与有机质、游离氧化铁含量和CEC表现出显著或极显著的负相关关系。     

磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附-解吸的影响

采用培养试验结合Langmuir吸附等温方程进行拟合求出吸附、解吸的相关参数的方法,研究了磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附和解吸特性的影响。结果表明,随土壤磷水平和磷肥和有机肥用量的增加,土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲能力显著降低;土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率显著增加。土壤易解吸磷和土壤磷的解吸率与土壤Olsen-P呈显著正相关;土壤最大吸磷量、土壤磷最大缓冲容量与土壤Olsen-P呈显著负相关。单位量磷肥所增加的土壤易解吸磷随着磷肥用量和土壤磷水平的增加而增大;土壤磷水平和磷用量是影响土壤磷最大吸磷量和土壤磷最大缓冲能力的重要因素。     

铜尾矿对水溶液中磷的吸附与解吸

为研究铜尾矿作为吸附剂对水溶液中磷的吸附与解吸,从铜陵尾矿库采取尾矿样本,以其作为吸附材料对KH2PO4配制的水溶液进行吸附,用比色法测定磷的平衡浓度,然后计算平衡吸附量和解吸量。结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附方程能够较好地描述铜尾矿对水溶液中磷的吸附过程;尾矿废弃物对水溶液中磷酸根的吸附量与尾矿样本中游离氧化铁、晶质氧化铁、有机络合铁含量以及烧失量呈极显著正相关,而与pH呈极显著负相关;各种植物群落下A层尾矿对磷的吸附量低于C层,尾矿对水溶液中磷的平均最大吸附量超过0.85 mg.g-1,铜官山老尾矿库白茅群落下硬盘层对水溶液中磷的平均最大吸附量达到8.66 mg.g-1,被铜尾矿吸附的磷的平均解吸率低于5%。     

紫色土K+吸附解吸动力学研究

从国家紫色土肥力与肥料效益监测基地定位试验上 ,在第 10年水稻收获后从 0～ 30cm土层采取土壤样品 ,研究土壤K 吸附、解吸动力学过程。结果表明 ,不同施肥处理土壤K 吸附、解吸反应分别在2 4～ 32min和 4 6～ 6 4min达到平衡 ,吸附、解吸平衡量分别为 14 1～ 19 2cmolkg-1和 11 6～ 17 5cmolkg-1。相关分析说明 ,土壤阳离子交换量 (CEC)及粘粒含量是影响吸附平衡时间、吸附平衡量的重要因素 ;CEC、交换钾量是影响解吸平衡时间、解吸平衡量的重要因素。由此可见 ,长期不同施肥对土壤CEC、粘粒及交换钾量产生影响 ,从而影响了紫色土K 吸附、解吸平衡时间及吸附、解吸平衡量。平衡前钾离子的吸附、解吸速度及吸附、解吸率与反应时间lnt间存在良好的线性关系。其中反应速度直线和解吸率直线的斜率、初始反应速度及初始吸附率均与CEC、粘粒含量密切相关。Elovich方程和一级扩散方程分别为描述紫色土K 吸附、解吸反应的最优与最差模型 ,指数方程和抛物线扩散方程拟合性介于Elovich方程和一级扩散方程之间。由此可见 ,紫色土K 吸附、解吸过程不是一个单纯的过程 ,而是一个包括土体膨胀、吸附位活化、表面扩散等诸多因素的复杂过程。     

长期定位施肥对非石灰性潮土K+解吸动力学的影响

采用连续液流法研究了长期定位施肥潮土K+解吸的动力学特性。结果表明,1)不同处理的土壤K+解吸的平衡时间和平衡解吸量有很大差异,平衡解吸量的变化与CEC和粘土中高岭石的含量密切相关;2)长期施肥使K+解吸速率产生了差异,解吸速率也与CEC、粘粒含量和高岭石的变化密切相关;3)不同处理在不同的反应阶段其解吸率差异很大,粘粒含量高的处理在反应初期解吸较快;4)平衡前不同时段的解吸速率和解吸率与反应时间lnt有极显著的线性相关,且与土壤粘粒含量密切相关;5)一级动力学方程是描述潮土中K+解吸过程的最优模型,该过程是扩散控制过程。     

三种铁氧化物的磷吸附解吸特性以及与磷吸附饱和度的关系

采用三种人工合成铁氧化物(针铁矿、赤铁矿和水铁矿)比较了结晶态和无定形铁氧化物对磷的吸附—解吸特性以及与磷吸附饱和度的关系。结果表明,三种铁氧化物的磷吸附特性均可用Langumir方程来描述,相关系数均大于0.9,达到极显著水平。从磷最大吸附量(Qm)、吸附反应常数(K)和最大缓冲容量(MBC)三项吸附参数综合考虑,水铁矿(无定形)对磷的吸附无论在容量还是强度方面均比结晶态铁氧化物针铁矿和赤铁矿大得多。水铁矿吸附的磷比针铁矿和赤铁矿所吸附的磷更难解吸;水铁矿的大量活性表面并没有表现出增加磷释放的作用。磷吸附饱和度有望作为评价土壤或铁氧化物磷吸附—解吸的强度和容量因子的一个综合指标。     

三种水稻土对磷的吸附解吸特性

实验研究了三种不同水稻土磷等温吸附及解吸的情况,并对影响等温吸附特性的因素做了相关探讨。结果表明:三种水稻土磷吸附曲线与简单的Langmuir等温吸附方程极为吻合,磷的解吸曲线与Langmuir等温方程也具备较好的吻合性。供试样品的相关系数均达到显著水平。土壤物理性粘粒含量显著影响土壤最大吸磷量,但对土壤磷的解吸量没有显著影响。     

The Contrasting Effect of Goethite and Hematite on Phosphate Sorption and Desorption by Terre Rosse

Phosphate sorption and desorption in soils are markedly influenced by iron oxides, although little is known on how the common iron oxides differ in their behaviour towards added phosphate. In this study, we investigated phosphate sorption and desorption in the clay fractions of 12 Terre Rosse that ranged widely in Fe oxide content, had very low contents of oxalate-extractable Fe oxides and different hematite/goethite ratios. Phosphate sorption at an equilibrium concentration of 1 mg P 1^?1 was correlated with the goethite but not with the hematite content of the clay fractions. When phosphate was desorbed by electro-ultrafiltration, the difference in desorption half-time between untreated and deferrified clays was positively correlated with the goethite but not with the hematite content. These results suggest that goethite is more active than hematite in phosphate sorption and retention by soils.     

秸秆还田与旋耕对川中土壤物理性状及玉米机播质量的影响

为明确川中丘陵地区紫土小麦-玉米两熟种植模式下机播玉米生产适宜的秸秆还田方式与耕作方式,改善土壤的瘠薄、黏性过大等问题,提高耕层土壤的播种条件、播种质量,达到作物高产的目的,设置秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究麦秸还田与旋耕对川中丘区紫色黏土物理性状及机播夏玉米播种质量的影响。结果表明:与秸秆不还田相比,麦秸还田显著增加了拔节期0~10 cm土层土壤毛管孔隙度和免耕处理0~10 cm全生育时期土壤含水量,显著降低出苗率、播种均匀度和幼苗整齐度等指标。与免耕相比,旋耕处理降低了0~10 cm土壤容重、含水量,增加了毛管孔隙度,出苗率提高9.9%,幼苗株高、茎粗、叶面积和干重显著提高。麦秸还田条件下,旋耕处理较免耕处理0~10cm土壤容重降低2.0%~12.1%,出苗率、播种均匀度、每穴苗数、幼苗整齐度显著提高,其中出苗率增加17.9%。玉米出苗率与0~10 cm土壤含水量呈显著正相关,播种均匀度与幼苗整齐度均与0~10 cm土壤容重呈显著负相关。可见,麦秸还田下旋耕处理改善了土壤结构,增加了土壤含水量,更有利于川中丘陵地区小麦-夏玉米种植模式机播玉米质量和幼苗素质的提高。     

紫色土丘陵地区农田土壤养分空间分布预测

为深入研究紫色土丘陵区农田土壤养分空间分布规律,在GIS技术的支持下,利用研究区450个土壤实测数据,结合地形因子和土地利用类型,运用多重线性回归构建了土壤养分预测模型,对养分的空间分布进行预测。结果表明,土壤有机质和碱解氮含量与地形因子之间的相关性较强,有效磷和速效钾含量与地形因子之间的相关性较弱。土壤水田和旱地中有机质、碱解氮和有效磷含量均值间的差异显著(P<0.01),速效钾之间不显著(P=0.34)。基于地形因子的土壤养分预测模型与基于地形因子和土地利用方式组合的土壤养分预测模型预测结果精度对比表明,在预测变量中增加土地利用类型对提高预测模型的拟合度和预测精度作用非常微小,且仅用地形因子预测土壤养分的空间分布更方便,因此选用该模型对验证集数据进行预测。以验证集数据进行预测结果与实测值进行比较,结果显示预测值与实测值之间的差异甚小,有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的相对偏差分别为0.09、0.19、0.08和0.12,均方根误差分别为1.38、3.42、1.03和1.57,说明基于地形因子的土壤养分预测模型的精度较高,可以很好地预测土壤养分分布规律。该研究结果可为丘陵地区农田合理施肥提供理论依据。     

秸秆还田对紫色土坡耕地养分流失的影响

通过对川中丘陵区不同施肥坡地径流、泥沙和养分流失的观测与测定分析,研究了紫色土坡耕地暴雨下的产流产沙特征和氮、磷养分流失特征。结果表明,秸秆还田显著影响雨季紫色土坡耕地土壤侵蚀和产流情况;相比单施化肥处理,秸秆还田的泥沙量减少了70%~82%,地表径流量减少了26%~31%,渗漏径流量增加了30%~52%。秸秆还田显著减少了N、P的流失,减幅为60%~76%;各处理P流失的强度顺序依次为:NPK>RSD>RSDNPK>RSDNP>RSDN,N流失的强度顺序为:NPK>RSDN>RSDNPK>RSDNP>RSD;地表径流损失是P的主要流失途径,颗粒态是地表径流中P的主要迁移形态,磷酸盐是地表径流中溶解态总磷的主要组成部分,渗漏径流中的PO43--P/DTP显著下降。渗漏淋失是N的主要流失途径,硝态氮是渗漏液中N的主要迁移形态,地表径流中NO3--N/DTN较渗漏液略低,溶解态总氮在地表径流N流失中所占比例超过50%。     

不同用量有机肥对陇东旱塬黑垆土磷素形态转化及有效性的影响

以覆盖黑垆土土壤为材料,研究了不同用量有机肥对土壤磷素有效性及不同形态无机磷含量的影响。结果表明:在陇东旱塬黑垆土上施肥能够增加全磷、有效磷含量,有机肥增加效果更明显,且随有机肥施用量的增加而增加。无磷肥输入的氮肥处理区,活性较强的Ca_2-P、Ca_8-P、A1-P和Fe-P含量都有所降低,而较稳定态的O-P和Ca_(10)-P含量则有所提高。与CK相比,有机肥处理随有机肥用量的增加,Ca_2-P、Ca_(10)-P、A1-P含量表现为增加,而Ca_8-P、Fe-P、O-P则相反。同时Ca_2-P与有机质、有效磷显著正相关,与p H值显著负相关。因此,在本试验条件下,从有效态的Ca_2-P和难溶性的Ca_(10)-P含量变化来看,在施等量氮的基础上配施农家肥60 000 kg·hm~(-2)更有利于活化土壤磷和减缓磷吸附,从而提高磷素的有效性。     

Relationship of Phosphorus Fractions with Soil Properties in Mothbean Growing Acid Soils of North Western Indian Himalayas

Phosphorus (P) availability in acid soils is affected and hence it is important to monitor the distribution of P in acid soils. Here, the relationship was investigated taking 81 surface (0–0.20 m) soil samples into consideration collected from 21 mothbean cultivated areas and were analyzed for different phosphorus fractions in relation to their physical and chemical properties. Results revealed that available P ranged from 8.19 to 15.46 kg ha^–1 which lies in a slightly low-to-medium range. Available P was significantly positively correlated with organic carbon and cation exchange capacity (CEC). The content of soil total P increased significantly with organic carbon and was found in range between 201.00 and 596.11 mg kg^–1 which was in suffice category. Various phosphorus fractions under study viz., Al–P, Fe–P and Ca–P ranged between 20.23–32.28, 34.80–51.44 and 8.57–15.00 mg kg^?1, respectively. Among the various P fractions, organic carbon was positively correlated with Fe–P and Ca–P.     

SOIL PARTICLE-SIZE FRACTIONS AND NITROGEN MINERALIZATION

Fractionation of East African arable soil samples into size groups < 2 mm has significantly influenced mineralizable N values. There was no evidence to suggest that refined soil fractions of < 2 mm would be an advantage for the determination, by incubation methods, of mineralizable N. Differences were more nearly related to simple physical fractionation of the soil. Organic C, total N, and silt contents of the different particle-size fractions were positively and significantly correlated with mineralizable N; coarse plus fine sand content of the different soil fractions was negatively and significantly correlated with mineralizable N.     

东平湖表层沉积物中磷的吸附容量及潜在释放风险分析

利用沉积物磷吸附指数（PSI）和磷吸附饱和度（DPS）研究了东平湖表层沉积物的磷吸附容量,并讨论了沉积物中磷的潜在释放风险。结果表明,表层沉积物的磷吸附指数变化范围为30.3～45.2[mg P·（100g）-1]·（μmol·L-1）-1,表现出从湖心、湖东向湖北、湖南逐渐增大的扇形特征;而磷吸附饱和度变化范围为6.5%～24.1%,与磷吸附指数变化趋势恰好相反。磷吸附指数与沉积物中草酸铵提取的铁（FeOX）含量呈极显著正相关,与草酸铵提取的铁铝总量呈显著正相关,磷吸附饱和度与沉积物中草酸铵提取的磷（POX）含量呈显著正相关。此外,磷释放风险指数（ERI）变化范围为14.9%～67.5%,表明东平湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。