Fenton氧化对土壤有机质及其吸附性能的影响

利用3种土壤在室内研究了Fenton氧化对土壤有机质含量和组成的影响,以及由此引起的土壤对有机污染物(芘)吸附性能的变化。结果表明,Fenton氧化处理后,土壤有机质含量和组成均发生了改变,总有机质含量下降,其中腐植酸含量降低最多,胡敏素的含量基本保持不变,而富里酸含量有升高的趋势。芘在氧化后的3种土壤中的分配系数(Kd)都有降低;将Kd与土壤有机质各成分进行相关分析研究发现,有机质中胡敏素和腐植酸一起决定有机污染物的吸附行为,其中胡敏素为关键因素。因为土壤有机质各成分的分布不同,所以有机碳含量标化分配系数(Koc)相差很大,特别是在腐植酸含量相对较高的土壤中,由于腐植酸大部分降解为吸附能力小的富里酸,Koc有明显降低,而在腐植酸含量相对较低的土壤中Koc变化不明显。     

马尾松对喀斯特石漠化地区土壤有机质的影响

以桂西北喀斯特地区为例,研究了石漠化生态恢复过程中,马尾松对土壤有机质含量的影响,并对坡向、海拔高度、恢复年限、植被类型等生态因子与马尾松样地土壤有机质含量的相关性进行了分析,结果表明:土壤水分含量、电导率、凋落量、纤维素分解强度等与马尾松林土壤有机质含量呈正相关,凋落物有机质含量与马尾松林土壤有机质含量呈负相关.坡向对土壤有机质含量有较明显的影响,东南坡土壤有机质含量比西北坡高;在一定范围内,植被恢复时间越长,土壤有机质含量就越高;马尾松林土壤有机质含量通常随海拔的升高而有下降的趋势.但是,喀斯特地区生态环境十分脆弱.极易受到人为因素的影响.人为干扰的频度和强度不同,土壤有机质的变化规律也不同,干扰越大,有机质含量越低,土壤就越贫瘠.     

污泥改良对新疆低有机质土壤吸附水中对硝基苯酚性能的影响

[目的]以施加不同比例城市污泥并老化2年后的新疆低有机质土壤为研究对象,探讨污泥改良对土壤性质及其对对硝基苯酚吸附能力的影响。[方法]采用绘制等吸附曲线的试验方法。[结果]水中对硝基苯酚在原土、污泥及污泥改良土壤中的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich等温式;当加入污泥含量为9.1%～50.0%时,污泥改良土壤中的有机碳含量比理论计算值减少66.3%～24.8%;对硝基苯酚在混合老化的改良土壤上的实测饱和表面吸附量远大于理论计算值,但吸附系数远小于后者。[结论]混合老化后改良土壤的性质发生很大变化,混合老化后表面吸附作用增大,而有机质的分配作用在总吸附作用中的贡献减小。     

醴陵市耕地土壤有机质现状及其空间变异

本文采用野外采样、室内分析、地统计、地理信息技术等方法,调查研究了醴陵市耕地土壤有机质现状和空间变异特征,研究表明:醴陵市耕地土壤有机质总体呈正态分布,土壤有机质平均含量为38.1g/kg;土壤有机质(SOM)含量的空间分布有自西南部向东北部逐渐增高的趋势;参照全国第二次土壤普查土壤有机质含量和各养分分级标准,醴陵市土壤有机质含量是较高的,总体处于较丰富水平,处于Ⅰ级(丰富)和Ⅱ级(较丰富)的面积占耕地总面积的82.83%。     

风沙土不同有机组分对氨氮的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了风沙土不同有机组分对氨氮的吸附特征影响。结果表明,去除腐殖质后的风沙土对氨氮的吸附能力大大降低,其碳标化饱和吸附量Гmoc和吸附分配系数Koc分别只能达到原样的68.58%和28.24%,说明腐殖质是影响氨氮在风沙土上吸附特征的主要因素;轻组有机质是一类橡胶态胶体,氨氮在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为81.58;重组有机质对氨氮的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为3350.55mg.kg-1;重组有机质是一类玻璃态胶体,氨氮在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对氨氮的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量可达6626.30mg.kg-1,影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成土壤疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质。在其所形成的有机-无机复合体中存在着孔隙填充方式的氨氮吸附。考查土壤对氨氮的吸附能力不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响土壤对氨氮吸附特征的重要因素。以重组为基准,轻组有机质、稳结态腐殖质和紧结态腐殖质携载吸附态氨氮可分别按重组的0.59、1.05倍和2.50倍估算。     

山西省主要农田土壤有机质和全氮的空间变异分析

探明土壤有机质和全氮的空间分布,是进行合理科学配方施肥的重要依据。利用山西全省采集的75个典型农田剖面数据,测定其0～20,20～100 cm土层土壤有机质和全氮的含量。研究结果表明,2007年山西省主要农田耕层0～20 cm土层土壤有机质和全氮的平均含量分别为17.7,0.85 g/kg,均属中等偏上水平,变异系数为中等程度变异;20～100 cm土层土壤有机质和全氮的平均含量分别为8.5,0.45 g/kg。其剖面分布表现出一定的表聚性。山西省农田土壤有机质和全氮含量空间分布格局基本一致,由东南向西北逐渐减少,主要受地形、土壤类型、土地利用方式和施肥状况等因素的影响。     

小麦-水稻秸秆还田对土壤有机质组成及不同形态氮含量的影响

通过4年田间定位试验,研究小麦-水稻轮作方式下秸秆还田对土壤有机质组成及不同形态氮含量的影响.试验设置不施秸秆不施肥对照(CK)、秸秆还田不施肥(S)、秸秆还田+基肥增施N肥45 kg·hm^-2(SF1,C/N=12:1)、秸秆还田+基肥正常N肥施用量(SF2,C/N=18:1)、秸秆还田+基肥减施N肥45 kg·hm^-2(SF3,C/N=24:1)共5个处理.结果表明:与对照处理(CK)相比,秸秆还田不施肥处理(S)使土壤有机质、全氮和有机氮的含量分别增加7.8%、10.6%和10.9%,而使土壤中无机氮的含量减少17.1%;秸秆还田配施不同化肥处理中,当碳氮比为18:1时,土壤全氮、有机氮和无机氮含量最高,分别比对照处理增加27.2%,27.2%和25.7%.元素分析结果显示,秸秆还田S、SF1、SF2、SF3处理土壤全量有机质(SOM)中的碳、氮元素含量均有所增加,同时SOM中的C/N、H/C和O/C比值都下降.红外光谱结果表明,秸秆还田S、SF1、SF2、SF3处理,在1650~1640 cm^-1和3400 cm^-1处的峰强度增加,表明土壤有机质中含氮基团、酚羟基、羟基或羧基含量增加;2920 cm^-1处的吸收峰增强,表明SOM中脂肪族结构增加,芳香性增强.与对照处理(CK)相比,秸秆还田不施肥(S)处理的当年水稻产量下降8.8%;配施化肥后,SF1、SF2、SF3处理水稻实际产量分别比对照(CK)处理增加12.6%、22.7%、19.1%,且当碳氮比为18:1时,增产效果最为明显;单独秸秆还田提高了土壤有机质含量,降低了其碳氮和氢碳比例,使SOM中脂肪族化合物增加,酰胺结构和芳香性增强,同时提高了土壤全氮和有机氮的含量,减少了土壤无机氮含量.     

“微生物碳泵”作用下的土壤有机碳稳定性及其吸附特性研究进展

土壤有机质，特别是其相对稳定的组分，是控制污染物尤其是有机污染物吸附稳定的关键因素。微生物介导下的有机质再合成产物，即“微生物碳泵”作用下的有机碳，对稳定性碳库有重要贡献，其打破了以植物衍生物碳复杂分子结构为主导的稳定性碳库的传统观点。因此，理解“微生物碳泵”作用下，有机碳稳定性机制及其与污染物的相互作用成为环境地学研究的新挑战。本文综述了不同微生物群落组成和无机矿物组分作用下，微生物来源的有机碳组成和性质及其稳定性研究；并重点强调“微生物碳泵”作用下，稳定性有机碳与污染物相互作用的研究进展。最后，展望了“微生物碳泵”作用下稳定性有机碳的未来研究方向，以期为提升土壤固碳能力、实现“固碳减排”举措、帮助土壤污染修复治理提供新思路。     

长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响

 【目的】研究长期有机无机肥料配施条件下土壤微生物学特性(土壤微生物量、土壤酶活性)与土壤质量的关系,阐明土壤微生物对土壤健康的生物指示功能。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4 提取法和化学分析法分析了长达15年不同施肥处理的农田土壤微生物量碳、微生物量氮（SMBC、SMBN）和土壤酶活性之间的差异及其调控土壤肥力的作用。【结果】长期不同施肥处理土壤中SMBC变化介于96.49～500.12 mg•kg-1之间,SMBN变化介于35.89～101.82 mg•kg-1之间;单施化肥（NPK）与不施肥的CK相比,SMBC、SMBN、微生物商（qMB）、微生物量碳/氮比（SMBC/SMBN）、脲酶（Urease）活性以及土壤有机质（SOM）、全氮（STN）、全磷（STP）含量都有所提高;化肥与猪厩肥或秸秆还田配合施用,上述土壤微生物学特性以及土壤养分状况比单施NPK处理得到进一步改善,猪厩肥增量处理（NPKM+）效果最明显。同时,在北京褐潮土石灰性土壤上（pH 8.0左右）长期施有机肥有一定降低土壤pH的效应。SMBC、SMBN、Urease活性与SOM、STN、STP含量呈极显著正相关关系;SMBC/SMBN与SOM、 STN含量呈显著正相关关系;qMB、过氧化氢酶（Catalase）活性与SOM、STN 、STP含量无显著相关关系;除过氧化氢酶外,土壤pH值与其它土壤微生物学特性指标呈极显著负相关关系。【结论】长期有机无机肥料配施可提高土壤微生物量碳氮、脲酶活性。化肥与增量猪厩肥配施对增强土壤肥力效果最好;土壤微生物学特性可以反映土壤质量的变化,并可用作评价土壤健康的生物指标。     

黑龙江省土壤开垦后土壤有机质含量的变化

黑龙江省土壤开垦后有机质含量的下降受到人们的关注,有许多报道,但其结果相差悬殊,这是由于土壤的异质性导致的。实际上是在开垦初期的3～5年内,下降的很快,后来变慢,并逐步达到与生物气候相适应的相对稳定的状态。为了保持和提高土壤的生产力,向土壤中施加有机物料,更新和增加有机质是必要的。     

Spatial Distribution of Soil Organic Matter and Nutrients in the Pear Orchard Under Clean and Sod Cultivation Models

The soil organic matter and nutrients are fundamental for the sustainability of pear production, but little is known about the spatial distribution of soil organic matter and nutrients in a pear orchard. With the soil of the pear (cv. Dangshansu on P. betulifolia Bunge. rootstock) orchard under clean and sod cultivation models as test materials, the experiment was conducted to evaluate spatial variability of soil organic matter (SOM), total nitrogen (STN), total phosphorus (STP), total potassium (STK), available nitrogen (SAN), and available potassium (SAK) in and between rows at different soil depths (0–60 cm). The SOM, STN, STP, STK, SAN and SAK of the different soil layers under the two tillage models were different in the vertical direction. The SOM, STN, STP and SAN in the 0–20 cm soil layer were higher than those in the 20–40 and 40–60 cm soil layers. The STK of 40–60 cm soil layer was higher than that in the 0–20 and 20–40 cm soil layers. The STK increased with the depth of soil in the vertical direction in the clean cultivated pear orchard. Variability of the SOM, STN, STP, STK, SAN and SAK of sample sites in between rows of the same soil layer was found in the pear orchard soil in the horizontal direction under clean and sod cultivation management systems, except that STK of all sites did not show the difference in identical soil layers in the pear orchard under clean cultivation. The sod cultivation model improved the SOM, STN, and STK in the 0–20 cm soil layer in the pear orchard, and the three components increased by 12.8, 12.7 and 7.3% compared to clean cultivation, respectively. The results can be applicable to plan collection of orchard soil samples, assess orchard soil quality, and improve orchard soil management practices.     

土壤有机质的光谱反射特性研究进展

综述了土壤光谱反射率与SOM含量的相关性、土壤有机质不同组分的光谱反射特性及土壤有机质含量高光谱预测研究,分析了该研究目前存在的问题,重点提出了基于多种土壤建市的SOM含量评价模型的不足,指出了基于土种建立SOM评价模型的发展方向,并展望了利用高光谱技术削释SOM的光谱规律及预测SOM含量的发展前景.     

1,3,5-三氯苯在土壤沉积物水体系中的吸附过程研究

以自然土壤、沉积物样品为研究对象，研究了1，3，5-三氯苯在样品上的等温吸附过程。结果表明，线性模型和Freundlich模型能较好地拟合所有样品的等温线，而双区位反应模型(DRDM)适用范围有限。研究表明，三氯苯的吸附容量大小主要取决于样品中有机碳的含量，并且与不可提取态有机质和粘土矿物含量有一定的关系。     

滦河流域土壤有机质的空间分布特征分析

对滦河流域72个样点的采样数据统计分析表明,土壤有机质含量的空间分布表现出明显的地域性特征。海拔50m以下的冲积平原和滨海平原地区土壤有机质含量平均为17.64 g/kg;滦河山区向下游平原的过渡地区有机质含量较低,仅为11.06 g/kg;滦河山区有机质含量较高,为21.21 g/kg,而滦河上游蒙古高原地区最低,平均含量只有10.76 g/kg;在滦河上游有森林分布地区出现一个高值区,土壤有机质的平均含量达到36.57 g/kg。全流域土壤有机质含量平均值为19.62 g/kg,低于全国平均水平。土壤有机质的空间分布与气候、植被、生物、土壤性状、地形条件以及人类活动等因素有关。     

北京市平谷区土壤有机质和全氮的空间变异分析

探明土壤有机质和全氮的空间分布,是合理科学配方施肥的重要依据。在北京市平谷区布设了1076个采样点,测定了其耕层（0～20cm）、亚耕层（20～40cm）土壤有机质和全氮的含量。统计结果表明,两个土层的有机质和全氮含量属中上水平,变异系数为中等程度变异,其剖面分布表现一定的表聚性;通过结构分析,耕层有机质和亚耕层全氮的理论模型采用球型模型拟合较好,耕层全氮及亚耕层有机质采用指数模型拟合较好,耕层土壤有机质与全氮的空间自相关范围较小,变程分别为18．32和19．0km,亚耕层有机质和全氮的变程较大,分别为131．9和51．0km,它们的空间变异主要是由结构性因素引起的;采用Kriging方法对未测点进行了估值,绘制了等值线图,表明有机质和全氮含量空间分布格局基本一致,由东北向西南逐渐减少,主要受地形、土壤类型、土地利用方式和施肥状况等因素的影响。     

不同有机质含量农田土壤微生物生态特征

 【目的】土壤微生物在陆地生态系统中对土壤健康有重要的生物指示功能。比较东北不同有机质含量农田黑土间土壤微生物的生态特征,为维持或提高东北农田黑土的生态功能提供理论依据。【方法】于中国科学院海伦农业生态实验站,利用Biolog法与常规分析方法相结合测定空间移位（嫩江、北安、海伦、德惠、梨树）5年后5种不同有机质含量农田黑土在相同的气候条件下微生物生物量、微生物活性、群落结构及其代谢特性。【结果】土壤微生物量碳、基础呼吸、细菌数量随有机质含量的增加而增加,而真菌数量则随土壤有机质含量的增加而降低;且有机质含量最高的北安土壤与其它土壤之间的差异达到显著水平。平均色度变化表明,有机质含量最高的北安土壤中的微生物群落代谢能力高于有机质含量最低的梨树土壤;主成分分析表明,不同有机质含量农田黑土微生物群落对碳源的利用不同,有机质含量较高的北安和嫩江黑土中的土壤微生物对a-丁酮酸、腐胺、D,L-a-甘油的利用能力较高。土壤有机质含量最高的北安农田黑土微生物群落的丰度、多样性和均匀性指数最高。【结论】在外界环境一致的条件下,农田黑土有机质含量不同可影响土壤微生物群落的代谢功能及其代谢能力。     

长期玉米连作下黑土各组分有机质化学结构特征

【目的】研究玉米连作24年前后黑土有机质红外光谱特征,探明长期玉米连作对黑土各团聚体及密度组分中有机质结构的影响,完善长期连作下土壤有机质化学结构动态变化理论。【方法】以中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验为研究平台,选取24年玉米连作下耕层（0-20 cm）土壤为研究对象,以试验设置前土样为对照,根据团聚体和密度大小,将土壤有机质进行分级,分别用元素分析仪和傅里叶红外光谱仪测定原土、各粒级团聚体及密度组分中的碳含量和有机质的红外光谱,对比分析玉米连作24年前后土壤有机质含量及红外光谱特征。【结果】玉米连作24年后,全土中碳含量降低5.3%,2-0.25 mm团聚体中碳含量显著降低,其他粒级团聚体中有降低的趋势;LF(游离态轻组)中碳含量增加32.74%,OF（闭蓄态轻组）中减少16.72%,MF（矿质结合态组分）中没有显著变化。土壤有机质中脂肪族-CH、多糖C-O、酚醇-OH吸收峰相对强度增强,芳香族C=C和羧基C=O吸收峰相对强度降低,脂肪族-CH/芳香族C=C比值增加。在各粒级团聚体中,-CH/C=C比值增加主要表现在＞2 mm团聚体中,主成分分析也表明＞2 mm团聚体中有机质结构变化最大,该粒级团聚体中3个密度组分LF、OF和MF有机质-CH/C=C比值增加,且LF中增加程度最大;在其他粒级中的3个密度组分有机质-CH/C=C比值有增加的趋势。【结论】长期玉米连作,黑土大粒级团聚体和各密度组分中有机质结构趋于脂肪化、简单化,团聚体和矿物质结合对有机质的保护作用降低,黑土有机质稳定性下降。     

基于土壤有机质含量推荐的旱地冬小麦施氮量研究

【目的】 当前国内已有的小麦氮肥用量推荐方法,尤其是基于测土进行的推荐施肥方法,都存在取样量大、测试工作量大和成本较高的问题,难以被农技推广工作者和小农户接纳与应用推广。为此,本文就一种至少2—3年有效的氮肥用量推荐方法进行研究。【方法】 以低有机质含量土壤维持或提高土壤肥力、高有机质土壤降低环境风险为目的,建立基于土壤有机质含量的旱地小麦施氮量推荐方法,施氮量（kg N·hm^-2）=目标产量需氮量（kg N·hm^-2）×施氮系数（N_f）。施氮系数（N_f）由表层土壤有机质含量高低确定。应用这一方法在渭北旱塬冬小麦种植区6县进行了3年田间试验。【结果】 基于有机质推荐氮肥施用量平均为161 kg N·hm^-2,比农户习惯施肥（平均为190 kg N·hm^-2）减少了15.3%;而相应的冬小麦平均籽粒产量为5 817 kg·hm^-2,比农户习惯施肥显著提高了9.0%。此外,与农户习惯施肥相比,基于有机质含量推荐施肥的经济效益增加了1 451元/hm²,提高19.3%,小麦收获期1 m土层的硝态氮残留降低了39 kg·hm^-2,显著降低28.3%。【结论】 基于土壤有机质含量推荐施肥降低了氮肥施用量并提高了冬小麦籽粒产量,增加了经济效益,降低了土壤硝态氮残留量和施肥的环境风险,可在旱地小麦区推广应用。     

黄淮海平原区不同农作措施下耕层土壤有机质矿化与CO2排放估算

 黄淮海平原是中国重要的粮食产区，其中，小麦-玉米1年2作是其主要种植制度。集约农田土壤有机碳动态与管理对粮食可持续生产有着重要意义。应用修正的碳固持CQESTR模型，对黄淮海平原7个独立肥料长期定位点76个处理的10～20年土壤有机碳动态进行了模拟。结果表明，受有机物料还田水平的影响，黄淮海平原区农田耕层土壤有机质（SOM）年矿化速率差异较大，不同试验点多年平均最低值为2.16%，最高值为5.95%，各试验点平均而言，最低值仅占最高值的54.2%；这一数值随化肥用量和有机肥还田量的增加而增大，表现为SOM的数量与质量不断提高；耕层土壤CO2排放通量最低值为337.1 gCO2·m-2·a-1，最高值为2 144.3 gCO2·m-2·a-1；各试验点多年平均而言，最低值仅占最高值的31.9%。统计分析表明，作物年产量增加1 t·ha-1时，耕层SOM矿化排放通量提高96.5 gCO2·m-2·a-1，耕层SOM矿化速率提高0.22个百分点；土壤年表观呼吸通量不仅反映土壤生物和植物代谢活动强度，还直观反映出耕层SOM的年矿化速率。     

有机质和铁氧化物对水稻土吸附Cd~(2+)的贡献

采用等温吸附和吸附动力学方法研究了2种水稻土对Cd2+的吸附特征。结果表明,水稻土对Cd2+的吸附符合Freundlich等温吸附方程,单独去除土壤有机质后,河南伊川水稻土(HN)的吸附能力增加了15%,而四川邛崃水稻土(SC)则降低了33%;去除铁氧化物后对Cd2+吸附能力均显著降低。在去除铁氧化物条件下去除有机质或者在去除有机质条件下去除铁氧化物,HN和SC的Cd2+吸附能力均明显降低。与一级动力学一点模型比较,两点模型更适合拟合HN和SC对Cd2+的吸附动力学。去除有机质后,HN快吸附速率常数降低,而SC则有所增加;去除铁氧化物后,HN和SC的快吸附速率常数均明显降低。HN中铁氧化物对Cd2+吸附贡献均大于有机质,SC中铁氧化物与有机质的贡献量基本一致。对HN中Cd2+吸附过程中起主导作用的是铁氧化物和黏土矿物,其对吸附量的贡献率分别为61%~76%和21%~36%,而SC中起主导作用的是黏土矿物,贡献率可达85%,其次是有机质和铁氧化物。