不同水分状况下SPAC水分热力学函数特征和水势温度效应

在冬小麦的苗期、拔节期、扬花期,给予两种不同的水分处理(正常灌水和干旱),测定土壤、植物、大气的水势并计算热力学函数。结果表明:正常灌水条件下,不同生育期土壤水的△G比较接近,而干旱条件下土壤水的△G变化幅度较大。植物水的△G随小麦生长发育逐渐降低。无论正常灌水或干旱条件下,3个生育期中土壤水、植物水的△H大小变化趋势与△s变化相同,两者呈极显著相关。随着温度升高,土壤水势、植物叶水势均升高。当含水量降低时,土壤、植物的水势温度效应增高。     

SPAC水分热力学函数及幼苗各叶位水分状况

1986～1987年在土壤-植物-大气连续系统(SPAC)中测定了土壤、小麦和玉米、大气的需水指标并计算了热力学函数。结果表明:SPAC中土壤水的偏摩尔自由能>植物水的偏摩尔自由能>大气水的偏摩尔自由能。大气水偏摩尔焓>土壤水偏摩尔焓>植物水偏摩尔焓。大气水的偏摩尔熵>土壤水的偏摩尔熵>植物水的偏摩尔熵。随着温度的升高,土壤水势、玉米小麦叶水势均升高,而大气水势降低。在SPAC中,玉米、小麦幼苗各叶位水势均表现为从基部向上依次增高的现象。     

长期秸秆还田对农田土壤水分运动与热力学函数关系初探

利用长期定位试验的土壤,研究了温度、水分、热力学函数之间的关系。结果表明,不同玉米秸秆还田土壤比较,土壤水势温度效应为高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田>单施化肥;在同一温度条件下,提高土壤水势可增加土壤非饱和导水率,呈现高量玉米秸秆还田>低量玉米秸秆还田、单施化肥;在相同的土壤含水量条件下,增加温度可提高土壤非饱和导水率,其导水率温度效应值(dk/dt)高量玉米秸秆还田<低量玉米秸秆还田和单施化肥。土壤含水量一定时,随着相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变增大,土壤非饱和导水率也增大,并且高量玉米秸秆还田大于低量玉米秸秆还田和单化施肥,拟合得出的相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变与土壤非饱和导水率方程,具有较好的适应性。     

几种土壤K-Ca交换特征及热力学函数的研究

应用平衡方法对黄褐土、塿土、黑垆土的K-G交换特征及热力学函数进行了初步研究,结果表明:黄褐土对K~+的亲和力相对较小;塿土、黑垆土对K~+的相对亲和力较强,且其交换等温线分别在X_k~l等于0.46和0.41处出现拐点,说明其粘粒表面存在着两种对K~+结合能不同的吸附位。3种土壤对K~+的选择性为:塿土≥黑垆土>黄褐土,选择系数变化的总趋势是随固相吸附K~+的摩尔分数增加而减小,随温度的升高而下降。3种土壤K-Ca交换的热力学函数△G°、△H°和 △S°均为负值,表明3种土壤对K~+均有一定的亲和力,交换反应为放热过程。从△G°、△H°和△S°的绝对值大小来看,3种土壤对K~+的偏好和结合的稳定程度为:塿土>黑垆土>黄褐土,这与其对K~±的选择性结论一致。     

外源硅对不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响

通过等温吸附试验,研究外源硅对两种不同pH水田土壤铅吸附热力学特征的影响。试验中采用硝酸中和硅酸钠的碱性,以硝酸钠补齐各处理间钠离子和硝酸根离子的差异,消除了因加入硅酸盐改变体系pH及伴随离子对土壤吸附铅可能产生的影响。结果表明:在本试验中,Freundlich方程能较好地描述3种温度下两种土壤对铅的吸附特征;加硅促进了酸性土壤对铅的吸附,抑制了碱性土壤对铅的吸附;根据热力学函数关系计算的△G<0、△H>0、△S>0,说明两土壤对铅的吸附是吸热、熵增的物理过程为主;加硅后,酸性土壤△G变小、△H变大、△S变大,碱性土壤△G变大、△H变小、△S变小,说明加硅使酸性土壤吸附铅的自发性提高、碱性土壤吸附铅的自发性降低。     

干热河谷沟壑区表层土壤含水量的变化

【目的】研究干热河谷沟壑区表层土壤水分的变化特征。【方法】通过使用农业环境监测仪,测定沟壑区不同土壤类型(燥红土和变性土)、不同季节(旱季和雨季)、不同草本盖度、模拟浇灌条件下的表层土壤含水量。【结果】不同环境条件下,干热河谷沟壑区表层土壤含水量的变化规律具有差异性。燥红土表层土壤含水量小于变性土,二者含水量的变化幅度均较小,变性土含水量按幂函数微弱的衰减,而燥红土大体上呈波动性稳定;雨季土壤含水量大于旱季;高盖度草地区的表层土壤含水量高于低盖度草地区,随光照强度呈现同步变化;模拟灌溉条件下燥红土与变性土的土壤水分呈幂函数下降,尤其是在初期燥红土的衰减速度更快。【结论】研究结果不仅揭示了干热河谷沟壑区土壤水分动态变化规律,也能为区域生态恢复提供科学指导。     

陕西几种主要土壤脲酶热力学特征初探

计算陕西省 7种土壤 19个不同肥力土样的脲酶热力学参数结果显示 ,土壤脲酶的ΔG≠ >0、Δ H≠>0、ΔS≠ <0 ,反映出酶促反应不能自发进行 ,必须由外界供给能量 ,才能克服位阻上的障碍 ;除水稻土外 ,其余土样脲酶的Δ G≠ 值低肥力土样大于高肥力 ,Δ H≠ 和ΔS≠ 值变化不明显 ,相关分析等揭示出土样脲酶ΔG≠ 与土壤肥力中的有机质呈显著相关 ,各热力学参数的平均值也呈现出一致的规律性变化     

硅对不同pH水田土壤镉吸附热力学特征的影响

以硅酸钠为硅源,在中和其碱性和消除钠离子影响的基础上,进行不同温度条件下的吸附等温试验,探讨了加硅对土壤镉吸附热力学特征的影响。结果表明:不同硅水平下,Freundlich方程均可较好地描述三种温度下(25、35、45℃)两种土壤镉的吸附特征;在不同的温度下,加硅均降低了碱性土壤镉的吸附容量、增大了其吸附强度,增加了酸性土壤镉的吸附容量、降低了其吸附强度;两种土壤吸附镉的热力学参数均为ΔG0、ΔH0、ΔS0,说明土壤对镉的吸附均是吸热、熵增的自发过程;加硅后,碱性土壤对镉吸附过程的ΔG变大、ΔH变小、ΔS变小,酸性土壤对镉吸附过程的ΔG变小、ΔH变大、ΔS变大,说明与对照相比,加硅使碱性土壤吸附镉的自发性降低,使酸性土壤吸附镉的自发性提高。     

Ti(Ⅳ)在新疆某石化企业周边农田土上的吸附特性

为明确钛在土壤中的吸附机理,采用静态批量法研究吸附时间、溶液初始p H、Ti(Ⅳ)初始浓度和温度等因素对新疆某石化周边农田土吸附Ti(Ⅳ)的影响,并对其吸附热力学和动力学特征进行探讨。结果表明,供试土壤对Ti(Ⅳ)的吸附在10 h后基本达到平衡。溶液p H小于4时土壤对Ti(Ⅳ)的吸附量较小,p H在4~7区间内吸附量逐渐增大。吸附量随着溶液中Ti(Ⅳ)初始浓度的增大和温度的升高而增加,当温度为298 K,初始浓度为1 000mg·L-1时达到最大饱和吸附量。各因素的影响程度从高到低依次为初始浓度、吸附时间、p H及温度。准一级动力学方程能较好的描述供试土壤对Ti(Ⅳ)的吸附动力学过程,Freundlich等温吸附方程对Ti(Ⅳ)在供试土壤上的吸附量拟合较好。热力学函数ΔG,ΔH和ΔS数据表明该吸附过程是一个自发的,以物理吸附为主的吸热反应。     

温度对非饱和土壤水分运动的影响

研究了不同温度下 ,土壤水势 ( ψ)和土壤含水量对土壤水分运动的影响。结果表明 ,在相同温度下 ,提高 ψ(或增加土壤含水量 )可提高非饱和土壤导水率 ( K) ,并有黄绵土 >土娄土的趋势。根据 K的对数值与 ψ拟合出线性方程 ,在生产实践中测定 ψ值 ,用此方程可计算出 K值 ,随着土壤含水量增加 ,K也提高 ,且呈正相关 ,在同一土壤含水量条件下 ,增加温度可提高 K,增加幅度土娄土 >黄绵土。由 K对数值与温度 ( t)回归出线性方程可看出 ,土娄土和黄绵土的水势温度效应 ( dψ/dt)与 K温度效应 ( dln K/dt)随 ψ增加而降低。     

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。     

改良剂对土壤中重金属铅的化学形态的影响

以被重金属污染的农田土壤为样品,分别加入NaOH溶液、CaO固体、Na2S溶液、Na2CO3固体、C9H7NO溶液作为改良剂,采用逐步提取法对土壤中重金属Pb的相态进行浸提和萃取,采用原子吸收光谱法测定提取液中每种形态铅的浓度;最后分析了土壤中Pb在不同的实验环境下的含量。结果表明,在加有改良剂的土壤中,各种存在形态的重金属铅的含量均有所变化,与没加改良剂的土壤相比,Pb的可交换态含量明显降低,特别是在pH-7,加入8-羟基喹啉后降低了92．63％。     

放牧对黄土高原丘陵沟壑区林草地土壤理化性状的影响

在黄土高原丘陵沟壑区-山西偏关县通过放牧试验,研究了草地和柠条林地在不同放牧强度、不同放牧畜种条件下表层土(0~10 cm)的物理和化学性质。结果表明,放牧强度直接影响着草地和柠条林地土壤的物理结构。随放牧强度的增加,牲畜对土壤的践踏加剧,导致土壤紧实度增加,容重上升,含水量下降。草地和柠条林地土壤的有机C、全N和全P含量都随放牧强度的增加而减少,而速效K含量则都表现为中度放牧>重度放牧>轻度放牧;从畜牧羊种来看,绵羊相对于山羊来说对放牧地践踏较轻,其放牧地土壤容重较小,土壤含水量、有机C、全N、全P和速效K含量则较高。     

贵州烟区紫色土与其它土壤类型养分特点的差异

为合理利用贵州烟区紫色土及其它类型土壤资源,2001年在全省有代表性的植烟土壤上采集了948个土壤样品,测定了有机质、氮磷钾、pH值、水溶性氯、有效硫、交换性钙、交换性镁及部分微量元素的含量,分析了贵州烟区紫色土与其它土壤类型养分特点的差异。结果表明:紫色土相对于其它土壤类型,其有机质、氮素、磷素含量偏低;全钾含量较高,速效钾含量偏低;土壤pH值与其它类型土壤差异不显著,大部分在中性至微酸范围内,较适合烤烟生长;水溶性氯含量过低,难以满足优质烤烟生长需要;有效硫含量中等;交换性钙、镁含量偏高;微量元素中有效铁、锰含量丰富;有效铜、锌、钼含量中等,但与其它土壤相比稍低,需适当补充;有效硼含量普遍较低,建议增施硼肥。     

干旱胁迫对防风叶片保护酶活性、渗透调节物质含量及药材品质的影响

【目的】探讨干旱条件下防风Saposhnikovia divaricata保护酶系统与防风适应干旱的生理机制。【方法】以1年生防风为材料,设置3个梯度的水分供给,包括充分供水对照(CK)、轻度干旱胁迫(LD)和重度干旱胁迫(SD)处理,研究干旱胁迫对防风叶片保护酶活性、渗透调节物质含量及2种色原酮(升麻素苷和5-O-甲基维斯阿米醇苷)总含量的影响。【结果】试验初期,不同处理下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和脯氨酸含量均呈增加趋势,在中期达到最高值后开始呈现下降趋势。不同处理下丙二醛含量在整个试验期持续上升。试验初期,各处理2种色原酮总含量均迅速增加,LD和SD处理在试验中期达到峰值,随后开始下降,而CK处理在试验中期和后期平缓上升。LD和SD处理的3种酶活性、渗透调节物质含量及2种色原酮总含量变化幅度大于CK,且LD和SD处理各项指标的峰值均大于CK的相应数值。各水分处理下CAT活性、2种色原酮总含量分别与SOD活性显著相关。【结论】在防风栽培过程中,适当施加干旱胁迫可促进叶片保护酶活性、渗透调节物质含量的提高,有利于防风植株健壮生长并最终提高2种色原酮的含量。     

不同土壤水分含量对丹参生长及4种水溶性有效成分含量的影响

为比较不同土壤水分含量和生长期之间丹参水溶性成分含量的差异,揭示4种丹参有效成分的最佳栽培土壤水分条件和采收期,采用盆栽法控制土壤水分含量,设置土壤水分含量分别为田间最大持水量(θf)的35%、55%、75%,研究不同土壤水分处理对丹参的生长指标和4种水溶性有效成分含量的影响。结果显示,①丹参株高和叶长随土壤水分增加而逐渐升高。②丹参素、咖啡酸、迷迭香酸、丹酚酸B含量均在6月底达到最大值,9月进入第2峰值。③9月之前,丹参素在55% θf下含量极显著高于另外两个处理（P<0.01）;丹酚酸B含量在75% θf下极显著高于另外两个处理（P<0.01）;9月之后则均在35% θf下极显著高于另外两个处理（P<0.01）;整个检测期内,咖啡酸在55% θf、迷迭香酸在75% θf下含量极显著高于另外两个处理（P<0.01）。综上,6月底是获得丹参水溶性成分的最佳采收期,土壤适度干旱利于丹参根部丹参素和咖啡酸合成,土壤湿润利于迷迭香酸和丹酚酸B合成,4种有效成分对水分的需求量表现为：丹参素<咖啡酸<丹酚酸B<迷迭香酸。研究为宁夏等干旱地区丹参的规范化栽培提供一定的理论依据。     

不同土壤水分含量对丹参生长及4种水溶性有效成分含量的影响

为比较不同土壤水分含量和生长期之间丹参水溶性成分含量的差异，揭示4种丹参有效成分的最佳栽培土壤水分条件和采收期，采用盆栽法控制土壤水分含量，设置土壤水分含量分别为田间最大持水量(θf)的35%、55%、75%，研究不同土壤水分处理对丹参的生长指标和4种水溶性有效成分含量的影响。结果显示，①丹参株高和叶长随土壤水分增加而逐渐升高。②丹参素、咖啡酸、迷迭香酸、丹酚酸B含量均在6月底达到最大值，9月进入第2峰值。③9月之前，丹参素在55% θf下含量极显著高于另外两个处理（P<0.01）；丹酚酸B含量在75% θf下极显著高于另外两个处理（P<0.01）；9月之后则均在35% θf下极显著高于另外两个处理（P<0.01）；整个检测期内，咖啡酸在55% θf、迷迭香酸在75% θf下含量极显著高于另外两个处理（P<0.01）。综上，6月底是获得丹参水溶性成分的最佳采收期，土壤适度干旱利于丹参根部丹参素和咖啡酸合成，土壤湿润利于迷迭香酸和丹酚酸B合成，4种有效成分对水分的需求量表现为：丹参素<咖啡酸<丹酚酸B<迷迭香酸。研究为宁夏等干旱地区丹参的规范化栽培提供一定的理论依据。