我国南方红壤酸化和铝毒现状及防治

南方红壤区是我国农业生产的重要基地,然而,红壤酸化和铝毒导致该区耕地生产力和质量下降.本文整理分析了近5年南方红壤酸化的相关报道和广东主要酸雨区森林土壤的调查结果,发现,红壤酸化面积加大,并且酸化程度和铝毒害日趋严重.本文还详尽阐述了导致南方红壤酸化加快和铝毒加重的主要因素,如酸沉降加剧、化肥不合理使用以及农业集约化生产和单一化种植.在此基础上,指出控制酸沉降、合理的施肥方式和作物栽培方式,是防治红壤酸化的主要措施.     

长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征

【目的】阐明长期施肥下我国南方典型农田土壤的酸化特征,为合理施肥缓解农田土壤酸化提供科学依据。【方法】对湖南省典型农田土壤一水稻土和红壤上设置的32个长期监测点10年间的土壤pH及相关数据进行统计分析。【结果】从整体上看水稻土在长期施肥下未呈现明显酸化;在水旱轮作模式下的水稻土出现显著酸化,其pH平均下降速率为每年0.076是持续种稻模式的10倍。化学氮肥施用量的增加是水旱轮作下土壤酸化的重要因素之一,有机肥的施用对水稻土酸化无显著影响。红壤在常规施肥10 a期间pH呈明显的阶段性变化特征,施肥4~6 a与1~3a相比土壤pH下降了0.19个单位显著酸化;持续施肥至7~10 a红壤pH保持相对稳定。起始pH相对较高(pH6)的红壤长期施肥下出现极显著酸化,pH平均下降速率为每年0.075,与化肥氮施用量呈显著正相关;pH相对较低(pH 4-5)的红壤长期施肥下未显著酸化。【结论】我国南方地区长期施肥下,与持续种稻模式相比水旱轮作模式加速了水稻土的酸化,化学氮肥施用量的增加是导致其酸化的重要原因;起始pH相对较高(pH6)的红壤显著酸化化学氮肥用量增加导致其显著酸化。因此,控制和减少化学氮肥的用量是防止水旱轮作模式下土壤及红壤旱地进一步酸化的重要措施。     

长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化

土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg-1·pH-1)相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08～28.01 mmol·kg-1·pH-1),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg-1·pH-1。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。     

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。     

富里酸对红壤酸度的改良及酸化阻控效果

用采自安徽由第四纪红色黏土发育的红壤(红黏土)和采自江西由第三纪红砂岩发育的红壤(红砂土)进行室内培养试验,研究了添加富里酸对红壤酸度的改良效果和红壤酸化的阻控效果。结果表明,添加富里酸显著提高了两种土壤的pH,并且随着富里酸添加量的增加对土壤pH的提升效果逐渐增加,添加50g/kg富里酸处理红黏土和红砂土的土壤pH分别由对照的4.31和4.69提高至5.91和5.97。添加富里酸也提高了两种土壤的pH缓冲容量(pHBC),因而提高了土壤的抗酸化能力。与土壤pH的变化趋势相似,富里酸对土壤pHBC的提升效果也随其加入量的增加而增加。添加50 g/kg富里酸时,红黏土和红砂土的pHBC分别由对照的20.73和7.78 mmol/(kg×pH)提高至35.31和23.30 mmol/(kg×pH),分别比对照提高了0.70倍和1.99倍。添加富里酸不仅可以有效改良红壤酸度,还可以提高红壤的抗酸化能力。富里酸对红砂土酸化的阻控效果明显优于对红黏土。     

关于植物对红壤的酸化作用及其致酸机理

土壤酸化是土壤形成过程中的一种自然的生物地球化学过程 ,植物在这一过程中起着重要的作用。本文重点从植物的矿质养分主动吸收、植物代谢产物等方面讨论了植物对红壤的酸化作用及其致酸可能机理。对全面认识红壤酸化原因 ,正确认识利用耐酸植物适应酸化土壤的过程中对土壤与环境的影响具有重要的理论意义     

人为因为诱导下的红壤酸化机制及其防治

探讨了各种人为因素，如施用化学肥料、酸沉降、酸性矿坑水排放、土地利用以及植物被移去、皆伐、全树利用等诱导下的红壤酸化机制。通过比较分析，导致酸化发生的两个基本过程：一是增加H^ ，二是减少盐基；任何有利于这两个过程进行的人为因素都将导致或加重土壤酸化。对这种酸化提出了相应的防治对策。     

土壤酸化及其调控研究进展

本文综述了近30年来国内外在土壤酸化及其调控方面的研究进展。重点介绍了土壤自然酸化过程及其酸沉降、铵态氮肥、作物生长和土地利用等对土壤酸化的加速作用;土壤酸化对土壤肥力、养分循环和土壤生物的负面影响;土壤酸化的预测和控制及酸化土壤的改良和修复。本文可为我国南方酸化红壤的改良、利用和管理提供参考。     

红壤酸化及石灰改良影响冬小麦根际土壤钾的有效性

【目的】了解初始酸度对石灰改良红壤钾素有效性的效应,为酸化红壤改良提供依据和支撑。【方法】本试验以湖南祁阳典型的第四纪红土为基础,人为调节出土壤pH分别为4.0、4.5、4.8、5.2的土壤。每个酸度土壤的一半加石灰改良至pH 6.0 (石灰改良处理),另一半不变(酸化处理)。以该土壤进行了小麦盆栽试验。每个盆内放入一个尼龙网根袋,并添加供试红壤1.65 kg (根袋中加150 g)。小麦生长80天后收获,调查了小麦生物量和钾吸收量,测定比较了小麦根际和非根际土壤不同形态的钾含量变化。【结果】1)不同酸化土壤冬小麦生物量(地上部和根部)与初始pH显著正相关(P＜0.05),也与钾吸收量显著正相关(P＜0.05)。石灰改良处理冬小麦生物量均显著高于相应的酸化处理,也随初始pH升高而显著升高。2)不同酸化土壤冬小麦根际土壤速效钾随pH升高显著降低,非根际土壤的速效钾含量均显著高于相应的根际土壤(除pH 4.0外)。石灰改良处理根际土壤速效钾含量均显著低于相应的酸化处理,且非根际土壤显著高于对应根际土,非根际土壤速效钾含量随初始pH升高而显著下降。3)不同酸化土壤冬小麦根际土壤钾离子饱和度随pH升高而显著下降,非根际土壤钾离子饱和度则随pH升高呈增加趋势。石灰改良处理土壤各处理根际土钾离子饱和度均显著低于对应的非根际土,同时非根际土钾离子饱和度与酸化处理的变化趋势一致。4)不同酸化处理红壤冬小麦生物量与根际速效钾亏缺量呈极显著正相关(P＜0.01),冬小麦根际土壤速效钾亏缺率和冬小麦吸钾量及根际钾离子饱和度亏缺率均呈极显著正相关(P＜0.01);而石灰改良处理根际土壤速效钾亏缺率则与初始pH呈显著负相关(P＜0.05)。【结论】在本试验的pH范围内,酸化条件下,根际土壤速效钾含量随pH降低而升高,而冬小麦吸钾量及生物量均随pH升高而升高。表明酸化红壤影响冬小麦钾养分吸收的主导因素是土壤的酸度。施石灰降低了土壤的酸度,提高酸化红壤作物产量和吸钾量。红壤施用石灰校正酸化应在pH降到5.0之前进行。酸化红壤石灰改良后,还应注意适量补充钾肥。     

长期酸化对红壤中活性固相铝库大小及亏损程度的影响

用连续分级提取和反复多次酸提取方法研究了长期土壤酸化对红壤固相铝库中铝含量及亏损程度的影响。研究结果表明:嵊县红壤的活性铝库大于永春红壤和屯溪红壤;因永春红壤和屯溪红壤的酸化程度大于嵊县红壤,前两者的有机铝库和无机铝库都比嵊县红壤的亏损,因此反复酸提取过程中铝的释放量也比嵊县红壤少;当高强度酸输入土壤后,弱键合的有机络合态铝可快速活化并亏损,剩余铝库因活性小而释放速率减小,但长期酸化过程中,动力学控制的低活性铝库的活化可能对铝的溶解量仍有重要贡献。     

基于CNKI数据库的土壤酸化文献计量分析

为探索近年来国内土壤酸化研究的热点与发展趋势,以CNKI数据库为基础,采用统计与聚类等分析方法,借助CiteSpace信息可视化软件及文献计量学知识,统计并绘制有关国内土壤酸化研究文献的机构、关键词、文献被引频次等信息图表,挖掘土壤酸化研究的整体发展趋势、高产机构、高频关键词等信息。研究发现我国土壤酸化研究的主题从森林土壤逐渐转移至农田土壤,酸沉降及土壤化学在土壤酸化研究中一直属于重点关注对象。研究机构主要集中在高校和科研院所,同时高频关键词显示国内土壤酸化研究主要集中在酸沉降、施肥管理、土壤结构、作物生长、酸化成因及改良、连作障碍及土壤污染等方面。该研究有助于全面了解国内土壤酸化研究现状及进展,为农田土壤酸化改良方面的研究及应用提供重要参考。     

牛粪厌氧发酵酸化处理条件的优化

在牛粪厌氧发酵过程中,高含量的木质纤维素降低了厌氧发酵的水解酸化速度,水解酸化阶段成为牛粪厌氧发酵过程的限速步骤。为提高牛粪两相厌氧发酵甲烷的产量,对酸化处理条件进行优化。利用两相厌氧发酵工艺,在35℃发酵条件下,研究牛粪酸化处理时间、搅拌频率、料液浓度和尿素添加量对甲烷总产量的影响。单因素试验结果表明,最佳的酸化时间、搅拌频率、料液浓度、尿素添加量分别为96 h、3次.24 h 1(60 r·min-1,1 min·次-1)、8.0%、1.28 g·L-1。在单因素试验基础上,选取酸化时间、料液浓度、尿素添加量为自变量,以甲烷总产量为响应值,根据中心组合设计原理设计试验。采用3因素5水平的响应面分析法,建立酸化处理条件对甲烷产量影响的回归模型,进行显著性和交互作用分析。结果表明,在35℃、搅拌频率为3次.24 h 1(60 r·min-1,1 min·次-1)酸化条件下,酸化料液浓度对甲烷产量影响最大,尿素添加量次之,酸化时间影响最小;酸化最佳处理条件为:酸化时间93.7 h、料液浓度8.3%、尿素添加量1.26 g·L-1。经过优化,甲烷含量、总产气量、挥发性固体含量(VS)和化学需氧量(COD)去除率分别比未酸化处理提高了14.3%、44.7%、41.8%和33.9%,而酸化处理对纤维素、半纤维素和木质素含量影响不显著。由此可见,牛粪酸化处理有利于甲烷产生,可提高甲烷含量及VS和COD去除率。     

烟田土壤酸化原因及调控技术研究进展

烟田土壤酸化问题已成为我国烟田土壤质量和烟草生产的主要限制因素,然而,到目前为止对烟田土壤酸化机理及调控技术尚缺乏系统性研究及总结,极大地限制了我国烟田土壤酸化改良进程和烟叶可持续生产.本文综述了近些年来国内外烟田土壤酸化机理及调控技术的研究进展,定量分析了不同致酸因子对烟田土壤酸化的贡献,揭示了盐基离子的投入和输出不...     

基于Web of Science和万方专利对土壤酸化和改良材料研究的计量分析

土壤酸化问题在近年来广受土壤和环境领域关注。为探索土壤酸化和改良材料应用现状，本文以Web of Science核心合集和万方专利数据库为基础，以“acid* soil*” or “soil acidi*”为检索式检索1990-2019年的期刊论文，以“酸化/酸性土壤改良剂/调理剂”为主题词检索2010-2019年的发明专利，分别检索出10193篇期刊论文和297篇发明专利，采用VOSviewer、CiteSpace和HistCite等可视化软件对关键词、期刊、作者、机构、国家等字段进行共现、共被引和引文分析等。结果表明土壤酸化及其改良材料得到越来越多的重视，进一步加强土壤酸化及其改良研究对土壤基础科学发展具有重要意义；研究领域聚焦于土壤酸化的生物化学过程、土壤铝毒及其防治、土壤重金属活化及其钝化、土壤酸化及其改良材料应用四大方面；近10年来，土壤酸化改良主要聚焦于石灰、农业废弃物/副产品、工业废弃物/副产品和矿物类等热点改良材料，而生物质炭、天然高分子、腐植酸盐和微生物菌剂等新型热点材料越来越受到学者的关注；高产国家美国、中国和澳大利亚等农业大国合作关系密切；高产机构中国科学院、中国科学院大学和西澳大学等机构有密切合作关系；高产作者Baligar VC，Xu renkou，Fageria NK等有密切合作关系。本研究有助于全面了解土壤酸化及其改良研究领域现状和趋势，为土壤酸化调控和可持续发展提供重要参考和依据。     

四环素类抗生素在土壤和堆肥中的吸附和降解

Two agricultural soils were collected from Dahu and Pinchen counties and swine manure compost (SMC) from Ping-tung County in Taiwan, China to investigate the sorption and dissipation of three tetracyclines (TCs), i.e., oxytetracycline (OTC), tetracycline (TC) and chlortetracycline (CTC), in compost, soils and soil/compost mixtures with different organic carbon (OC) contents. There were seven treatments in total. TCs were most strongly adsorbed to SMC in all treatments due to the high OC content. When SMC was present in the soils, the sorption of TCs was significantly enhanced, which might be attributed to the increased OC content and CEC. The adsorption of TCs showed non-linear adsorption isotherms and fitted well to the Freundlich model. After 49 d of incubation at 25 ℃ in soils and soil/compost mixtures in the dark, TCs elapsed in all substrates, with the time required for 50% degradation (DT₅₀) between 20 and 41 d, and the time for 90% degradation (DT₉₀) between 68 and 137 d. Soil amended with compost enhanced the stability of TCs and reduced their mobility. The dissipation of TCs in a soil environment was slow, indicating that these compounds might be persistent in soil.     

Relationship Between Landscape Characteristics,History, and Lakewater Acidification in the Adirondack Mountains,New York

Interactions between acidic deposition and watershed characteristics were evaluated for a group of lakes in the Adirondack Mountains, New York. Landscape characteristics were compiled and examined relative to paleolimnological inferences of historical acidification. Results of estimates of acidification using the Model of Acidification of Groundwater in Catchments (MAGIC) and paleolimnological analysis were compared to physical, biological, and landscape change data, including such factors as watershed disturbance, logging, fire, and windthrow, to evaluate if inclusion of additional processes could improve model estimates. Results of bivariate and multivariate analysis confirmed that lakes that have experienced historical acidification tend to be those that receive relatively high amounts of precipitation and have short hydraulic residence times. These variables explained 58% of the diatom-inferred acidification. A combined model of long-term precipitation amount, hydraulic residence time, and recent blowdown accounted for 71% of the historic acidification in the Adirondacks. Lakes that have increased in pH since pre-industrial times tend to be those subject to substantial human disturbance and those that burned during major fires recorded after 1900. The magnitude of the discrepancy between MAGIC model and diatom-inferred hindcasts of acidification was not significantly correlated with any of the landscape change variables, suggesting that additional modifications to the MAGIC model to take into account landscape change are not likely to appreciably improve model performance.     

山东省土壤酸化特征及其影响因素分析

为弄清山东省土壤酸化状况,采用统计分析和空间分析方法,对山东省测土配方施肥项目数据进行分析,并与第2次全国土壤普查的部分数据作比较,分析山东省不同区域、不同土地利用类型、不同土类的土壤酸化状况。结果表明:1)山东省的酸化土壤面积为126.4万hm2,占全省土壤面积的8.13%,与第2次全国土壤普查相比,酸化面积增加了8.07%;2)山东省土壤p H值呈现自西向东、由北向南逐渐减小的趋势,酸化土壤集中分布在鲁东和鲁南地区的威海市、烟台市、日照市、青岛市和临沂市;3)不同土地利用类型中,园地中的茶园酸化程度较重,耕地酸化程度最轻;4)不同土类中,棕壤酸化程度最重,潮土酸化程度最轻。山东省土壤酸化呈现严重的趋势,其自然地理气候条件、不同土地利用方式以及施肥管理等是可能导致土壤酸化的主要原因。     

Aquatic Acidification Sensitivity for Regional Environment: a Multi-Indicator Evaluation Approach

With the aggravation of acid rain pollution and the enlarging of the acid rain regions in China, the sensitivity evaluation of natural waters to acidification on a regional scale become increasingly important. Acidification models based on a single indicator cannot give much information on aquatic acidification because of their simplicity; yet acidification models based on physical, chemical, hydrological and/or biological processes are not suitable for large scale regional research because of their exceptional complexity. In this paper, a multi-indicator comprehensive model for aquatic acidification sensitivity is proposed and applied. This model comprises some of the most important factors that are considered to influence water acidification, in particular: acid neutralization capacity, acidification capacity, acidification sensitive index, cation exchange capacity of soil, pH of soil, and weathering shuck types of soil-forming. It highlights the key stages of aquatic acidification by acid neutralization capacity, acidification capacity, and acidification sensitivity index. The model thereby estimates the acidification sensitivity of natural waters by using these indicators according to a weighting system. Equal-weight and non-equal-weight approaches are separately used to combine the six indicators into an overall sensitivity index of aquatic acidification. The result derived from an application to China on a national scale indicates the practicability of this approach. In China, the sensitive natural waters emerge in Southern China, which is already a heavy acid rain region, and in Northeastern China where the rainwater is beginning to become much acidic.