鄂、湘两省山地土壤粘粒矿物的研究──Ⅳ.幕阜山土壤的粘粒矿物与表面性质

本文对幕阜山五个海拔高度计２１个土层的土样，测定了粘粒矿物组成，阳离子交换量，电荷量和对磷酸根的吸附。结果表明，随着海拔升高、粘粒的层状矿物，氧化物组成和有机质含量出现规律性变化，从而导致了粘粒的表面电荷性质和离子吸附特性出现相应差异，表现为阳离子交换量和阴离子交换量升高，土壤可变电荷量增高，对磷酸根离子的吸附量增大，解吸率降低。     

玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备的玉米秸秆和污泥基生物质炭不同施加量对盐碱土壤基本理化性质的影响,为盐碱土改良及土壤污染物质的生态修复等方面的研究提供科学依据。[方法]以质量比5∶2的玉米秸秆和剩余活性污泥为原料,分别在300,350,400,450,500℃共5个不同温度条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜、元素分析和红外光谱对其性质及结构进行分析,并通过培养试验研究其对盐碱土壤基本理化性质的影响。[结果]随着热解温度的升高,生物质炭微观结构越发达,比表面积越大,表面官能团的种类和数量也产生了显著性变化;同时随着热解温度逐渐升高,生物质炭C含量不断增加,而O,H和N含量却逐渐降低;添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小;水溶性盐含量降低明显;加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,添加量越大,阳离子交换量越大;但生物质炭对土壤pH值影响不大。[结论]玉米秸秆和污泥基生物质炭提高了土壤养分含量和肥力指标,降低了土壤盐碱性。玉米秸秆和污泥基生物质炭可用于盐碱土壤的改良。     

武陵山地植烟土壤酸度特征及影响因素——以湖南省湘西自治州为例

为了解多年种植烤烟的山地土壤酸度特征,研究了湘西自治州的土壤酸度指标特征及其关系以及植烟年限和土壤类型、有机质、黏粒对土壤酸度的影响。结果表明:(1)植烟年限对土壤酸度的影响大于土壤类型;随植烟年限增加,土壤pH下降,潜性酸度增加,黄棕壤土的交换性盐基、阳离子交换量和盐基饱和度下降。(2)土壤pH与交换性酸为幂函数关系,交换性铝是土壤交换性酸的主体,土壤交换性酸强度随交换性铝及其相对比例的增加而增加。(3)土壤pH与交换性盐基、阳离子交换量、盐基饱和度为二次曲线关系,当pH6时,随土壤pH增加,交换性盐基和阳离子交换量下降,盐基饱和度增加;当pH6时,随土壤pH增加,交换性盐基和阳离子交换量增加,盐基饱和度变幅小。(4)土壤交换性盐基离子主要是交换性钙,其次是交换性镁;对土壤pH影响较大的盐基离子是交换性钙。(5)有机质和黏粒主要影响土壤pH、阳离子交换量、交换性盐基和交换性钙。     

红松人工林土壤阳离子交换量空间分布及其组成演变

以长白山红松人工林为研究对象,运用对比分析方法,对不同林龄红松人工林土壤阳离子交换量空间分布及其组成进行研究。结果表明：红松人工林土壤阳离子交换量和盐基饱和度均随着林龄增加而减小;土壤交换性,氢和交换性铝离子含量则相反,随林龄增大而增加;土壤阳离子交换量、交换性钙、镁离子含量表层大于底层,土壤阳离子交换量及其组成根际土壤大于非根际土壤;土壤阳离子交换量、交换性钙、交换性镁、交换性钠红松阔叶混交林大于红松人工林。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 Ⅱ.共存体系中Cl-的吸附特性

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Na 、K 、NH 4 、Mg2 、Ba2 、Al3 和共存SO2 -4下Cl- 的吸附量进行了测定。结果表明 ,供试土壤的Cl-吸附量顺序均为AlCl3>BaCl2 和MgCl2 >KCl和NH4 Cl>NaCl,其中可变电荷土壤的差异较大。不同电解质溶液中Cl- 吸附量的顺序与土壤所带正电荷量的顺序一致。Langmuir方程的K值较小 ,且在不同介质中的差异不大。随SO2 -4浓度的增大 ,可变电荷土壤对Cl- 的吸附量减少 ,平衡液的pH值增大 ,而恒电荷土壤则变化甚微 ,说明共存的SO2 -4使可变电荷土壤的表面负电荷增加 ,但对恒电荷土壤则影响不大。这些结果说明 ,Cl- 以电性吸附的机理不因介质而变。可变电荷土壤在一价阳离子存在时 ,除土壤本身所带的正电荷外 ,还有一价阳离子吸附后产生的正电荷以及由此引起的对Cl- 的协同吸附。在二、三价阳离子存在时 ,还有Cl- 的离子对吸附 ,而恒电荷土壤在所有介质中 ,似乎总是以与Cl- 的协同吸附为主     

农业废弃物制备的生物质炭对红壤酸度和油菜产量的影响

利用自行研制的生物质炭化炉在田间条件下制备花生秸秆炭和油菜秸秆炭,采集秸秆气化站产生的稻壳炭,研究了这3种生物质炭对酸性土壤的改良效果和对油菜产量的影响。结果表明:施用稻壳炭、花生秸秆炭和油菜秸秆炭均可提高土壤p H,降低土壤交换性酸含量,效果随施用量的增加而增强。生物质炭对酸性土壤的改良效果主要决定于其本身的含碱量,施用花生秸秆炭和油菜秸秆炭显著增加土壤交换性盐基阳离子、有效磷、有效阳离子交换量和盐基饱和度,并提高油菜籽产量。田间条件下施用花生秸秆炭和油菜秸秆炭3年后土壤p H仍明显高于对照处理,说明生物质炭对土壤酸度的改良具有持续性。因此,花生秸秆炭和油菜秸秆炭是优良的酸性土壤改良剂。     

恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cl~-和NO_3~-吸附的差异及其机理

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在不同 pH、不同浓度、不同相伴阴阳离子下混合体系中Cl-和NO3-的吸附进行了测定。结果表明 ,在Cl-和NO3- 共存体系中 ,Cl-比例增大使可变电荷土壤Na+吸附量及OH-释放量增加 ,而对恒电荷土壤影响不大。Cl-和NO3-吸附量随平衡Cl-和NO3-浓度增加而增大 ,随pH升高而减少。但恒电荷土壤在上述各种条件下对Cl-和NO3-吸附均相同 ,而可变电荷土壤对Cl-吸附量大于NO3-的吸附量 ;NO3-、Cl-的选择系数为 0.51～0.78,Cl-和NO3-的相对吸附量分别为56.9%和 43.1%。在不同相伴阳离子下 ,可变电荷土壤平衡溶液Cl-/NO3-比值均小于 1,且为Na+K+Ca2+Mg2+Fe3+;而恒电荷土壤Cl-/NO3-比值为 1左右 ,且不受阳离子类型的影响。由此认为 ,Cl-和NO3-在两类土壤中均以电性吸附为主 ,恒电荷土壤对Cl-和NO3-的亲合力及吸附机理相同 ;而可变电荷土壤对Cl-的亲合力 NO3- ,Cl-存在着专性吸附     

黄土高原典型植被群落对土壤表面电化学性质的

为探究黄土高原不同区域典型植被生长对土壤表面电化学性质的影响,以黄土高原自南向北的3个典型区域(永寿墚、坊塌、六道沟)及2种典型乡土草本植物(铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web.)、长芒草(Stipa bungeanaTrin.))为研究对象,以退耕1年的撂荒地作为对照,通过土壤样品采集和土壤表面电化学性质的测定,研究典型植被群落对土壤表面电化学性质的影响及其空间差异。结果表明:(1)在黄土高原地区,相较于撂荒地,典型植被群落生长使土壤黏粒、粉粒、有机质含量增加,土壤pH、容重、砂粒含量减少;(2)同一区域内,相较于撂荒地,植被恢复促进了土壤阳离子交换量、比表面积的增加,减少了表面电荷密度和表面电场强度,其变化范围分别为6.69~24.34 cmol/kg,[JP]7.29~182.29 m²/g,0.08~2.04 C/m²,1.23~28.46 10⁸ V/m;不同区域间,同一植被群落下永寿墚土壤阳离子交换量、比表面积的增量最高,而六道沟土壤表面电化学性质的变化率最高,说明典型植被群落对土壤表面电化学性质的影响具有空间差异性;(3)典型植物群落下土壤粉粒含量和有机质含量与土壤表面电化学性质具有显著的相关性,其变化是影响黄土高原地区土壤电化学性质变化的主要原因,解释率分别为61.0%,11.1%。研究结果为认识黄土高原地区植被恢复及其调控作用提供参考。     

增施生物有机肥对食用木薯吸收利用土壤中硒的影响

在不施外源硒和施用外源硒2种试验条件下,给食用木薯增施不同量的生物有机肥,研究土壤中总硒含量、硒形态、土壤理化性质、块根中硒含量及有机硒占比,探究增施生物有机肥对食用木薯吸收利用土壤中硒的影响。结果表明:(1)在不施外源硒和施用外源硒的2种试验条件下,食用木薯增施生物有机肥后,土壤中水溶态硒、交换态硒、有效硒活化率、pH、阳离子交换量、有机质、块根硒含量、块根有机硒占比均大于对照,其中水溶态硒、有效硒活化率、阳离子交换量、有机质、块根硒含量均在600和900 kg/hm2 2个处理下与对照的差异达到显著或极显著水平;(2)在不施外源硒和施用外源硒的2种试验条件下,酸碱度、阳离子交换量、有机质与有效硒活化率呈正相关关系,其中阳离子交换量和有机质与有效硒活化率的正相关关系均达到显著或极显著水平。综上,食用木薯在种植过程中增施生物有机肥,可改善土壤理化性状,提高土壤中硒的有效性,促进块根吸收利用土壤中的硒。     

高温高压间歇灭菌对中国典型土壤性质的影响

以中国8种典型土壤(砂质潮土、壤质潮土、黄泥土、乌栅土、红壤、红黏土、赤红壤和砖红壤)为代表,首先比较土壤高温高压间歇灭菌前后细菌、真菌、放线菌的数量,以评估灭菌效果,其次评价灭菌前后主要土壤性质的变化,包括土壤有机质(OM)、比表面积(SSA)、pH、阳离子交换量(CEC)、游离铁铝氧化物(Fed、Ald)、电荷零点(ZPC)。结果表明,该方法可以达到理想的灭菌效果,对部分理化性质则会造成一定的影响。除砂质潮土和红壤高温高压灭菌后OM含量显著增加外,其他6种土壤的OM含量受该灭菌方法的影响不大;酸性和有机质含量高的土壤,pH受高温高压灭菌影响较大,而碱性和有机质含量低的土壤则影响不大;所有供试土壤的SSA均显著降低,而CEC和Fed,Ald没有显著变化;4种可变电荷土壤中,红黏土、赤红壤和砖红壤的电荷零点(ZPC)没有变化,而红壤的ZPC则显著降低,且未出现于本研究测定的pH范围内(pH2.5~8)。由于土壤是一个复杂的多物质体系,受高温高压灭菌导致其性质变化还有待进一步的研究。     

酸雨对黄土磷的淋溶效应

采用室内土柱模拟淋溶试验,分析了陕西省杨凌区3种土壤在5个酸雨梯度的侵蚀作用下,土壤磷的释放和迁移规律.结果表明,酸雨会使土壤受到一定程度的酸化,而土壤的酸化程度与酸雨的pH值、土壤的类型、土壤的pH值、阳离子交换量、有机质含量有关.土壤对酸雨的缓冲能力由大到小的顺序为:腐殖质层＞母质层＞黏化层.随着酸雨累积淋溶量的增加,土壤磷的释放总量呈增加趋势,但淋失率会下降.酸雨的pH值为5时土壤磷的累积淋失量最大,土壤磷的累积淋失量和淋失率顺序为:腐殖质层＞黏化层＞母质层.酸雨对腐殖质层的磷具有最强侵蚀效应.母质层和黏化层的酸化主要发生在土壤表层,而腐殖质层酸化主要发生在土壤底层,酸雨侵蚀后腐殖质层酸化最严重.长期的酸雨侵蚀会导致土壤磷流失,造成土壤养分贫瘠化.     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

不同改良剂对酸性土壤的修复效应

为明确不同改良剂对酸性植烟土壤的修复效应,采用盆栽试验,分析了施用丰收延酸性土壤改良剂、金叶酸性土壤改良剂及石灰后土壤pH、水解性酸、潜性酸及土壤交换性能的动态变化。结果表明:施用改良剂可提高土壤pH 3.01%~24.11%,降低土壤水解性酸16.08%~50.46%、交换性Al 3+51.80%~64.27%、交换性H+含量84.12%~93.56%,提高土壤交换性盐基总量45.18%~46.16%、阳离子交换量0.33%~20.10%、盐基饱和度21.35%~49.78%。施用土壤改良剂后,土壤pH先升高后下降,至移栽60天后趋于稳定;土壤水解性酸在烤烟移栽后30~90天差异较小,至移栽后120天略有增加。施用石灰的土壤交换性氢、交换性铝一直下降,但施用丰收延、金叶酸性土壤改良剂的土壤交换性铝下降至烟苗移栽后120天略有增加,土壤交换性氢上升至烟苗移栽后120天大幅度下降。施用土壤改良剂后,土壤交换性盐基总量、阳离子交换量、盐基饱和度一直提高,但变化幅度较小。不同土壤改良剂的材料来源及组成成分不同,其对酸性土壤的恢复效果也不同,以施用石灰的效果最好。     

耕地棕壤酸碱缓冲性能及酸化速率研究

辽宁省耕地棕壤自第二次土壤普查以来酸化趋势明显,pH整体平均值从第二次普查时期的6.42降至5.73。对辽宁省4个典型地区(昌图、沈阳、瓦房店、清原)的耕地棕壤耕层(0-20cm)缓冲性能、酸化速率及其影响因素进行研究,结果表明:各地区酸碱缓冲容量变幅为29.66～39.87mmol/kg.pH unit,其中辽宁北部和中部地区酸碱缓冲容量明显高于辽南和辽东地区。酸化速率以辽南地区下降速率最快,其值为2.69H+kmol/(hm2.a),而速率最慢的地区为辽东,其酸化速率为1.44H+kmol/(hm2.a)。土壤初始pH、阳离子交换量、颗粒组成及有机质含量均是影响酸碱缓冲容量变化的主要因素。北部和中部质地以粉(砂)壤土为主,阳离子交换量、盐基饱和度及粘粒含量均高于南部和东部地区,因此缓冲性能也较强。施肥及其他人为因素对辽宁耕地棕壤酸碱缓冲容量及酸化速率的影响有待进一步研究。     

Apparent pH independence of charge in forest organic surface soil horizons

Conventional wisdom states that the source of negative charge in organic soil horizons is pH dependent and, therefore, acidification will decrease charge and the ability to retain nutrient cations. Using a variety of methods, we found that the native cation exchange capacity (CEC) of northeastern US forest soils varied with the amount of soil carbon (about 0.5 cmol per %C), independent of field pH. However, individual soil samples exhibited dramatic charge variability if the pH was adjusted during CEC measurement, as much as 20 cmol_c kg^? per pH unit change. These last two statements appear to be mutually exclusive. Extrapolating from pH-adjusted samples, the point of zero “base” cation capacity was consistently about 1.5 pH units below the native pH. We hypothesize the amount of charge is at a steady state with humification and decomposition processes. Response of soils to long-term acidification may be much different than that of short-term laboratory adjustments.     

水洗生物炭对2种类型土壤钾素淋失的影响

为了探究生物炭对潮土和砂土钾素淋失的调控效应,通过土柱淋溶模拟试验,以水洗生物炭为研究对象,比较生物炭水洗前后不同形态钾含量、表面形貌和含氧官能团变化,进而探究不同用量水洗生物炭对2种类型土壤钾素淋失的阻控效应。结果表明:水洗处理可使生物炭水溶性钾含量由13.9 g/kg降至0.06 g/kg,而对生物炭孔隙结构和表面含氧官能团影响较小。水洗生物炭对潮土和砂土水分淋失的影响受其施用量的影响,表现为低量促进、高量抑制的趋势,添加1%水洗生物炭显著增加了2种类型土壤水分淋失总量。生物炭对2种类型土壤钾素淋失的影响各异,添加2%和4%水洗生物炭对砂土钾素淋失表现出显著的阻控效应(P0.05),钾素淋失量分别较不加生物炭处理降低了21.2%和28.3%,而添加1%水洗生物炭却增加了潮土钾素淋失量(P0.05)。另外,生物炭可提升土壤阳离子交换量和表层土交换性钾含量,且提升幅度随生物炭施用量的增加而增加,并且对砂土的提升效果更明显。因此,从钾素淋失角度考虑,生物炭更适用于阳离子交换量较低、保肥能力差的砂质土壤上。     

西北石灰性土壤阳离子交换量测定方法比较

阳离子交换量是评价土壤保肥性能和缓冲性能的重要指标,也是改良土壤和合理施肥的重要依据之一。为了给西北石灰性土壤阳离子交换量的测定提供科学依据,通过平行性实验、标准物质检测、实际样品检测,分析比较了目前普遍采用的测定方法乙酸钙交换法和三氯化六氨合钴浸提-分光光度法的优劣。结果表明,2种分析方法均具有较好的精密度和准确度,均适合西北地区石灰性土壤阳离子交换量的测定。从测定结果来看,三氯化六氨合钴浸提-分光光度法的土壤阳离子交换量测定值略高于乙酸钙交换法,在实际样品检测中相对标准偏差介于3.47%～9.46%。但相比之下乙酸钙交换法具有试剂成本较低的优势,而三氯化六氨合钴浸提-分光光度法具有节省时间的优势,检测人员可根据实际情况灵活选择使用。     

白鹤滩水电站项目区土壤肥力评价及其空间变异分析

土壤肥力对于水利水电工程、水土保持和生态修复建设中具有重要意义。本研究采用地统计学、GIS和模糊数学方法,系统地调查分析了白鹤滩水电站项目区土壤肥力状况及其空间变异特征,旨在为项目区陆生生态修复和水土流失预防提供理论依据。研究结果显示,研究区的碱解氮和速效钾具有较强的空间变异性,有机质和速效钾的空间变异性为中等水平,而阳离子交换量和Chao1变异系数的空间变异性最小,为较弱水平。0~10cm和 10～20 cm土壤中碱解氮、有机质、阳离子交换量、速效钾、速效磷和Chao1的平均值分别为14.08mg/kg、14.02g/kg、8.04cmol/kg、98.53mg/kg、0.65mg/kg、0.9732 和 12.14mg/kg、12.7g/kg、8.02cmol/kg、109.78mg/kg、0.74mg/kg、0.927。碱解氮和速效磷的平均含量低于土壤养分分级标准的6级水平,而有机质和阳离子交换量处于4级水平,速效钾处于3级水平。深层速效钾在空间上呈现较弱的自相关性,而碱解氮、有机质、阳离子交换量、表层Chao1和深层速效磷块金系数均小于25%,在空间上呈现较强的自相关性。通过空间插值图可以看出,研究区土壤综合肥力指标、碱解氮和有机质呈现由西北向东南逐渐降低的趋势,而其它肥力指标则具有不同的空间分布特征。研究区整体土壤肥力水平较低,其中速效磷和碱解氮是主要的限制因素。