长期定位施肥对土壤铜、锌形态转化及其空间分布的影响

采用改进的BCR连续提取法,对沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验地31年不同施肥处理土壤铜和锌含量变化及其空间变异规律进行研究。结果表明：与试验前相比,耕层（0-20cm）土壤各处理水溶态铜、弱酸溶态铜和残渣态铜含量都有不同程度的减少,可还原态铜和可氧化态铜含量在化肥区有所降低,在有机肥区有所增加;残渣态锌含量明显减少,其他形态锌含量有不同程度的增加。耕层各形态铜分布趋势因处理不同而不同,锌以残渣态为主。在空间分布上,2种元素弱酸溶态、可还原态和可氧化态含量都是随土层的加深而减少。可氧化态铜与有效态铜关系最密切;可还原态锌对有效态锌的贡献最大。     

聚天冬氨酸对土壤中锌存在形态的影响

采用室内试验方法,研究了向土壤中加入聚天冬氨酸后土壤中阳离子型微量元素锌各形态含量及其转化。结果表明,施入聚天冬氨酸后,土壤中锌的可利用率得到显著提高。土壤中水溶态锌、弱酸溶态锌、可还原态锌的含量显著增加,并且均随培养时间增加而增加,并于培养第50 d达到最大,最大值分别为0.90、1.85、6.65 mg.kg-1,与试验前相比分别增加了307.7%、81.9%、12.5%,而后趋于稳定;可氧化态锌、残渣态锌含量则逐渐减少,且于培养第50 d达到最少,而后趋于稳定。在聚天冬氨酸影响下,土壤中可氧化态锌、残渣态锌被活化,并向水溶态锌、弱酸溶态锌、可还原态锌转化。     

长期定位试验点土壤镉的吸附解吸及形态分配

以中国生态系统研究网络和国家土壤肥力和肥料效应长期定位监测网络5个农业生态实验站的表层土壤为材料,研究了不同区域农田土壤对Cd的吸附解吸特性;同时,在研究长期定量施肥对封丘潮土和祁阳红壤Cd积累及其有效性影响的基础上,对不同施肥处理进行了土壤Cd形态分级。结果表明,5种农田土壤中,中厚黑土的吸附量较大,旱地红壤的吸附量较小,土壤的最大吸附量与土壤有机碳含量、土壤CEC及土壤pH有关;长期施用化肥对封丘黄潮土和祁阳红壤Cd积累的作用不明显,长期施用有机肥可增加土壤Cd的积累,但内源性有机肥(秸秆)使黄潮土Cd含量增加的幅度远低于外源性有机肥(猪粪)使红壤Cd含量增加的幅度,长期施用有机肥对土壤Cd有"活化"作用。黄潮土和红壤中Cd的形态分配顺序均为:残渣态弱酸提取态可还原态可氧化态,但黄潮土中残渣态Cd的比例显著高于红壤中残渣态Cd的比例。化肥和有机肥均可影响Cd在黄潮土和红壤中的形态分配。     

施污土壤与污泥中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布

污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤和污泥中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了污水污泥和施污后的西红柿地土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。施用污泥堆肥10t hm-2后的土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的全量与各种形态含量无明显增加,Cu、Pb、Zn含量远低于国家土壤环境质量标准。土壤中Cu的各种形态分布关系是:残渣态>可还原态=可氧化态>可交换态和弱酸溶解态,Cu在土壤中的存在是以最稳定的残渣态为主。堆肥污泥与干化污泥相比,残渣态Cu的比例明显增加。土壤中Pb的各种形态分布关系是以残渣态和可还原态为主,但可氧化态的分布比例最小。土壤中Cd的可交换态、可还原态和残渣态各占据相等的含量,但可氧化态Cd的含量几乎为零。Zn在土壤中的各种形态分布关系是:可交换态和弱酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态,Zn在土壤中的存在是以最易迁移的可交换态和弱酸溶解态为主。这些金属元素在土壤中的相对稳定性顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn。Zn在土壤中的移动性要远高于Cu。     

不同发酵饼粕对土壤镉形态及烤烟镉含量的影响

为揭示发酵饼粕对植烟土壤镉形态及烤烟镉含量的影响,以烤烟品种云烟87为材料并采用欧共体标准局(BCR)方法,研究了4种发酵饼粕分别作基肥或追施,对改变土壤镉形态和消减烤烟镉含量的作用效果。结果表明,基肥中加入或追施发酵茶粕可使土壤中易被烟株吸收的弱酸提取态镉含量分别降低33.49%和42.08%,使土壤中不能被烟株吸收的残渣态及可还原态镉含量分别增加32.87%和38.19%;加入基肥或追施发酵菜粕使土壤弱酸提取态镉含量下降24.77%,可还原态与残渣态镉增加25.60%;发酵棉粕和芝麻粕固定土壤镉的效果较差。追施发酵菜粕可使初烤烟叶镉含量减少50.44%;在基肥中加入发酵菜粕和茶粕可分别减少初烤烟叶镉含量40.88%和38.36%,其降低初烤烟叶镉含量的效果明显好于发酵棉粕和芝麻粕。     

土壤和沉积物中重金属形态分析

介绍了一种土壤和沉积物中重金属形态分析方法,将重金属的形态分为水溶态、弱酸态、可还原态、可氧化态和残渣态,用水提取水溶态,0.11 mol/L的醋酸提取弱酸态,0.5 mol/L的盐酸羟胺提取可还原态,过氧化氢和1.0 mol/L的醋酸铵提取可氧化态,盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸提取残渣态.方法适用于Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Mn、Mo、As、Sb、Ni等 11种重金属元素的形态分析研究,检出限在0.001 ～ 1 μg/g 之间,方法的精密度＜11%(RSD).     

4种生物炭对镉污染潮土钝化修复效果研究

以甘蔗叶、木薯秆、水稻秸秆和蚕沙为原材料,采用限氧热解法在500℃下制备生物炭,通过室内培养实验,研究在不同培养时间(0,15,30,45d)条件下,生物炭施入潮土(Cd浓度5mg/kg)后对土壤基本性质及土壤中镉(Cd)化学形态的影响,探讨了生物炭修复镉污染土壤的可行性。结果表明:添加生物炭后,土壤pH值和阳离子交换量(CEC)随着培养时间的增加而逐渐增加,而土壤有机碳(SOC)含量则呈先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但仍高于对照。同时,生物炭的施入显著降低了土壤中弱酸可提取态Cd和可还原态Cd含量,提高了可氧化态Cd和残渣态Cd含量,且随着培养时间的延长这种转化趋势更为明显。4种生物炭对潮土中Cd钝化效果表现为蚕沙生物炭水稻秸秆生物炭木薯秆生物炭甘蔗叶生物炭。培养结束(45d)时,与对照相比,添加蚕沙生物炭的土壤中弱酸可提取态Cd含量降低了42.07%,可还原态Cd含量降低了35.19%,可氧化态Cd和残渣态Cd含量分别增加了292.59%和339.29%,从而大大降低了Cd的生物有效性,由此可见,生物炭对镉污染土壤的修复是切实可行的。     

长江三角洲近岸水域表层沉积物重金属分布特征及其影响因子

采用ICP-MS测定了不同季节长江三角洲沉积物中重金属(Ni,Cu,Cr,Zn,Cd和Pb)含量并探讨了其影响因子。结果表明:(1)长江三角洲沉积物中Pb和Zn占重金属总量比例最高,Hg和Cd占重金属总量比例较小;沉积物重金属含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低。(2)长江三角洲沉积物中Cr,Cu和Ni元素均以残渣态为主,Zn和Cd主要以弱酸提取态为主,Pb较均匀地分布于不同形态中。(3)长江三角洲沉积物中pH值和电导率基本表现为春季夏季秋季冬季,其中秋季和冬季pH值差异不显著(p0.05),二者显著低于春季和夏季(p0.05);沉积物中全碳、全氮、全磷和全钾含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低,其中不同季节全氮和全钾含量差异均显著(p0.05)。(4)Pearson相关性分析可知,长江三角洲沉积物中Cr,Pb,Cd的弱酸浸提与重金属总量之间表现出显著的正相关关系(p0.05),而6种重金属元素的可还原态与重金属残渣态之间没有显著的相关性(p0.05);Cr,Cu,Pb的弱酸浸提与可还原态没有显著的相关性(p0.05),Ni,Zn和Cd的弱酸浸提与可还原态具有显著的相关性(p0.05)。(5)长江三角洲沉积物中6种重金属元素的不同形态均与养分等指标存在显著的正相关性,而pH值和电导率与不同形态重金属呈负相关,全碳含量是控制长江三角洲沉积物重金属元素分布的主要因素。     

不同有机肥处理对铜元素在土壤-蔬菜系统的累积及土壤形态分配的影响

为探讨有机肥处理后,Cu在土壤、蔬菜中的累积及土壤Cu的形态转变规律,研究设置了不同有机肥用量处理(CK,0 t hm^-2;T1,20 t hm^-2;T2,40 t hm^-2;T3,60 t hm^-2;T4,80 t hm^-2),每次施用有机肥后分别种植青菜和空心菜各两茬,测定土壤、蔬菜体内Cu含量。结果表明:在不同量有机肥处理下,四茬叶菜类蔬菜收获后,土壤中Cu元素总体出现了明显累积;以每茬蔬菜种植前分别施加有机肥量20、40 t hm^-2为背景,根据非线性回归拟合模型,预计在第七茬和第六茬蔬菜连作后,土壤中Cu全量可能超过绿色食品环境质量标准限值;另外,Cu在叶菜类蔬菜中和土壤含量有同步累积趋势,但第四茬不同处理下蔬菜中Cu含量随着有机肥施用量的增加而明显减少,且差异显著(P <0.05)。第四茬(有机肥施用1年后)叶菜类土壤中Cu形态总体表现为残渣态>可还原态>可氧化态>醋酸提取态的规律,菜园土壤短期施用有机肥可降低土壤中的醋酸提取态占全量中的比例,减少土壤中重金属的生物有效性。在青菜和空心菜对Cu的富集系数的差异性分析中发现,空心菜对Cu的富集能力显著高于青菜(P <0.05)。四茬叶菜类蔬菜Cu总量分别与其土壤总Cu和醋酸提取态Cu含量之间存在极显著正相关关系。     

淹水还原条件下红壤中葡萄糖及腐殖酸对铁锰形态的影响

通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系,考察长期(约74 d)淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明:在淹水培养初期,葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出,同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加;而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加,铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势,铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此,淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响,呈现出不同的金属移动性和生物有效性。     

Changes of metal forms by organic amendments to Hawaii soils

Abstract

Forms of metals in soils control their availability to plants and animals and affect the environment differently. To evaluate shifts of metal forms as affected by organic amendments, a sequential extraction procedure was used to fractionate calcium (Ca), iron (Fe), magnesium (Mg), manganese (Mn), and zinc (Zn) in two Hawaii soils amended with three organic wastes. The designated forms are water‐soluble, exchangeable, sorbed, organically bound, carbonate, and residual fractions. The soils, a Mollisol (Waimanalo series) and an Ultisol (Paaloa series), were incubated at 25°C±2°C at field capacity with either chicken manure, sewage sludge, or green manure (cowpea leaves) at 0, 5, and 20 Mg#lbha^‐1 for one or five months. Organically bound metals decreased with time because of organic matter decomposition. Iron was mostly residual, but water‐soluble Fe also increased in the acid Paaloa soil. Unlike Fe, most forms of Ca and Mg were transformed to the exchangeable form in 5 months. There was no significant change of Mn forms during the 5‐month incubation. Virtually all organically bound Zn shifted to carbonate and residual forms in the neutral Mollisol (pH 6.2), but shifted to carbonate and exchangeable forms in the acid Ultisol (pH 4.5). The solubilities and exchangeabilities of the five metals in the two soils treated with sewage sludge were not significantly different from those treated with cowpea green manure or chicken manure during the 5‐month incubation. The results suggest that the additions of sewage sludge, chicken manure, or cowpea green manure to Hawaii soils at 20 Mg#lbha^‐1 do not have environmentally significant impacts in terms of Ca, Mg, Fe, Mn, and Zn. On the other hand, the amendments may decrease Ca and Mg deficiencies in highly weathered, nutrient‐poor soils such as Ultisols and Oxisols of the tropics.     

Soil Zinc Transformations as Affected by Applied Zinc and Organic Materials

Information on soil zinc (Zn) distribution is essential for understanding its chemical reactions and bioavailability. An experiment was conducted to evaluate the effect of wheat straw, cow manure, and vermicompost applied with Zn rates on Zn distribution in a calcareous soil. A sequential extraction scheme was used to fractionate Zn into soluble and exchangeable, bound to carbonate, organically bound, bound to manganese (Mn) oxide, bound to amorphous iron (Fe) oxide, bound to crystalline Fe oxide, and residual forms. In untreated soil, Zn was mainly in the residual fraction. Increasing rates of applied Zn increased all forms of Zn. Carbonate and residual forms showed the greatest increase. Organic materials application increased all fractions, except Mn-oxide form, and this increase was more pronounced for the organically bound form. Concentration of soluble, exchangeable, and organically bound forms was greatest in cow manure–amended samples as compared to other organic materials, suggesting that cow manure contained more bioavailable Zn than other organic materials.     

施肥结构对砂质潮土中微量营养元素空间变化的影响

本文通过长期定位施肥试验 ,分析了不同施肥结构对砂质潮土交换性钙、镁及有效硫、锌、锰、铜、铁等在 0～ 1 2 0cm土体中空间分布变化的影响 .结果表明 ,磷肥明显提高土壤交换性钙的含量 ,而有机肥与氮肥对土壤钙含量无明显影响 .但有机肥显著增加土壤交换性镁含量 ,各层镁含量与有机肥用量呈显著或极显著正相关 ,磷肥同样对土壤镁有提高作用 ,但氮肥无论是否与有机肥配施均降低了土壤各层交换性镁含量 .土壤 0～ 4 0cm有效锌、锰、铁均随有机肥增加而增加 ,并与有机肥用量呈极显著正相关 .而化肥无论是否与有机肥配施均降低土壤有效锌含量 ,但却增加了有效铁含量 .氮肥单施降低土壤有效锰含量 .在无有机肥情况下 ,施磷提高土壤有效铁含量 ,而在施有机肥条件下磷肥则降低耕层有效铁含量 .磷肥只在单施化肥时增加土壤有效锰含量     

广东某硫酸厂含铊冶炼废渣堆放场土壤铊剖面特征及迁移行为

重点研究了广东某硫酸工业废渣堆放场周围土壤剖面中铊的污染特征及迁移影响因素。研究表明,铊污染物主要集中在土壤0~16.5cm范围,并且表现出沿垂直方向向下迅速降低的特点。土壤中铊污染物活动态的比例很高,主要以铊的铁锰氧化物结合态(TlFe/MnOx)存在,铊的可交换态(Tlexc)、铊的碳酸盐结合态(Tlcar)、TlFe/MnOx在土壤中迁移性强,而铊的有机结合态(Tlorg)和铊的残余态(Tlres)迁移性相对较弱。土壤pH值是影响铊污染物在土壤中迁移的主要因素,铁锰氧化物/氢氧化物、有机质、土壤粒度组成、CEC(阳离子交换容量)是影响铊迁移的次要因素。     

吉林省西部氟病区苏打盐碱土氟的赋存形态及分布特征

为了研究吉林省西部氟病流行区农田土壤的氟形态及其分布特征,采用连续浸提法,对该区域内45个表层土壤和6个剖面土壤的氟含量进行了测定,并与土壤理化性质进行相关分析。结果表明,表层土壤全氟含量变化范围为200~450 mg/kg,平均值为266.17 mg/kg,低于全国土壤氟背景值和对照黑土,但是其生物有效性强,水溶态氟和交换态氟平均含量分别为13.73、8.49 mg/kg,均高于对照黑土。土壤剖面中,残余态氟和全氟含量呈40~60 cm0~20 cm20~40 cm;铁锰结合态氟分布较均匀;其他形态氟则随着土层加深呈降低趋势。交换态氟与其他形态氟间呈显著或极显著的正相关关系,为各形态氟相互转换的过渡形式。pH与水溶态氟、有机束缚态氟、铁锰结合态氟呈极显著或显著正相关,与交换态氟呈极显著负相关;碳酸钙、CEC分别与水溶态氟和交换态氟呈极显著正相关;另外,有效磷与交换态氟呈显著正相关;有机质与水溶态氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟呈显著或极显著正相关;游离氧化铁和游离氧化铝分别与交换态氟和铁锰结合态氟呈显著或极显著正相关。降低苏打盐碱土pH是降低氟生物有效性的首选方法。通过对以上土壤参数进行分析,为今后降低该区域土壤中氟的生物有效性提供技术支持。     

有机肥及化肥(土娄)土中微量元素平衡的影响

本文以长期定位试验为基本材料，研究了１２年连续施用有机肥及化肥对土壤中Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｕ丰缺的影响。     

稻作区保护性耕作和小麦种植对土壤养分的影响

该文采用4个处理：常规犁耕-休闲(DTF)、常规犁耕-小麦(DTW)、保护耕作-休闲(CTF)和保护耕作-小麦(CTW)，分析了10年后稻作区保护性耕作和小麦种植对土壤养分的影响。结果表明：在CTW处理下，土壤全N分别较DTF、DTW和CTF处理高10.03%、26.81%和23.17%。土壤碱解N也呈现相同的趋势；土壤全P，CTW处理下较DTF、DTW和CTF处理分别高12.93%、15.86%和21.36%。在0～10 cm土深，CTW处理下土壤有效P分别是DTF和DTW处理下的4.5和2.1倍；土壤全K在4种处理中与全N和P有类似的趋势；与处理DTF相比，Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca₁₀-P在CTW下的含量迅速增加；代换态、易还原结合态、碳酸盐结合态、有机质结合态和无定形态Fe、Mn和Cu在CTW处理下含量降低，而残渣态Fe、Mn和Cu则增加。代换态和易还原锰结合态Zn在CTW处理下的含量增加，而相应地，无定形态和有机质结合态Zn则显著降低。而且，在有效Fe、Cu和Mn降低的同时，有效的Zn增加；稻作区，保护性耕作和小麦种植不仅增加表土层土壤养分的含量，而且可通过影响P、Fe、Mn、Zn和Cu的形态，缓解Fe和Mn对作物的毒害。     

稻草与生石灰对设施土壤微量元素含量和番茄产量的影响

为了探究设施内添加稻草与生石灰对土壤微量元素含量和番茄产量的影响,以长期施肥定位试验为依托,比较了施用鸡粪(M)的基础上,添加稻草(MR)、生石灰(MCa)、稻草与生石灰同时添加(MRCa)各处理全土及各粒级团聚体中有效态Fe、Mn、Cu、Zn含量和番茄产量的变化。结果表明:(1)添加稻草可增加土壤中有效态Fe、Mn、Zn含量,MR处理较M处理分别增加3.2%,80.9%,15.1%,对有效态Cu含量无显著影响;添加生石灰也可增加土壤中微量元素含量,其中Mn含量增加显著。土壤中有效态Fe、Mn、Cn、Zn含量与pH呈极显著负相关(P<0.01),与有机质含量呈极显著正相关(P<0.01)。(2)随着土壤团聚体粒级的减小,有效态微量元素含量呈下降趋势。添加稻草和生石灰可增加1~0.25mm粒级中有效态Mn含量,MRCa处理较其他处理增加6.6%~46.6%;添加稻草可增加<0.25mm粒级中有效态Zn含量。土壤中有效态Fe含量与<1mm粒级中含量呈显著正相关(P<0.01);土壤中有效态Mn、Zn含量分别与各粒级中含量呈显著正相关(P<0.01);土壤中有效态Cu含量与1~0.25mm粒级中含量呈显著正相关(P<0.01)。(3)施入稻草或生石灰可增加番茄产量,且稻草和生石灰同时施入产量最高,MRCa处理较MCa、MR处理分别增加12.6%,33.8%。土壤有效态Fe、Cu含量与产量正相关,其中有效态Fe含量对产量具有直接作用,决策系数最高,土壤有效态Cu含量对产量具有间接作用。因此,可以通过长期添加稻草和适量生石灰缓解设施土壤微量元素短缺的现状,且可获得最高作物产量,为设施内土壤可持续利用和设施农业可持续发展提供保障。     

三江平原白浆土中Fe、Mn、Cu和Zn生物有效性的研究

在三江平原上,测定 42 个小区中玉米、大豆、小麦籽实 Fe、Mn、Cu 和 Zn 含量和土壤中各形态 Fe、Mn、Cu 和Zn含量.通过相关分析和通径分析,探讨了土壤中各形态Fe、Mn、Cu 和 Zn 的生物有效性,旨在为该地区合理施用微量元素提供科学依据.试验结果表明,玉米、大豆和小麦籽实含 Fe、Mn、Cu 和 Zn 量与土壤中有效态和交换态 Fe、Mn、Cu和Zn含量呈显著或极显著正相关.有机态 Fe、Mn、Cu 和 Zn含量与玉米、大豆和小麦籽实Fe、Mn、Cu 和 Zn含量也有很好的相关关系.交换态对有效态 Fe、Mn、Cu 和 Zn 影响最大,其次是有机质结合态.铁锰氧化物结合态 Fe、Cu 对有效态 Fe、Cu 及碳酸盐结合态 Mn、Zn 对有效态 Mn、Zn 具有一定正效应.而残留态 Fe、Cu 对有效态 Fe、Cu 和铁锰氧化物结合态 Mn 对有效态 Mn 产生负效应.     

Zinc Transformation in a Calcareous Soil as Affected by Applied Zinc Sulfate,Vermicompost, and Incubation Time

An experiment was conducted to evaluate the effect of zinc (Zn) rates and vermicompost levels on distribution of Zn forms of a calcareous soil. After incubation periods, soil samples were air dried, and a sequential extraction scheme was used to fractionate Zn into soluble and exchangeable, bound to carbonate, organically bound, bound to manganese (Mn) oxide, bound to amorphous iron (Fe) oxide, bound to crystalline Fe oxide, and residual forms. In untreated soil, Zn was mainly in the residual fraction. Increasing rates of applied Zn significantly increased all forms of Zn. Carbonate and residual forms showed the greatest increase. Application of vermicompost significantly increased all fractions except Mn-oxide form. This increase was more pronounced for organically bound, soluble, and exchangeable forms, indicating an increase in bioavailability of soil Zn. Incubation time significantly decreased soluble, exchangeable, and organically bound forms but increased other forms of Zn, meaning a significant reduction in Zn phytoavailability in soil with time.