模拟酸雨淋溶下强风化土壤矿物风化计量关系研究

矿物风化计量关系对于定量土壤酸化速率至关重要。我国亚热带地区矿物风化强烈,土壤的酸敏感性高。为获取强风化土壤在矿物风化过程中元素释放特征及其化学计量关系,选取花岗岩发育的富铁土,先用EDTA-乙酸铵溶液洗脱土壤胶体上吸附的盐基离子,然后采用改进的Batch法,将洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤同时进行模拟酸雨淋溶。结果表明:(1)洗脱盐基土壤与未洗脱盐基土壤的盐基离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+))释放情况存在显著差异,洗脱盐基后土壤在淋溶中释放的盐基来源为矿物风化,释放缓慢而平稳;(2)未洗脱盐基土壤在淋溶初期,盐基的释放量较大,随着淋溶的进行,释放量迅速下降,淋溶后期的释放速率与洗脱盐基土壤接近,这说明未洗脱盐基土壤在淋溶初期释放的盐基主要来源于阳离子交换过程,后期则主要来源于风化过程;(3)洗脱盐基土壤和未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶释放的各盐基化学计量关系(K~+∶Na~+∶Ca~(2+)∶Mg~(2+))以及盐基离子与硅的化学计量关系(BC∶Si)差异较大,由于未洗脱盐基土壤受到阳离子交换的影响,因此只有洗脱盐基土壤的矿物风化计量关系可以作为定量估算土壤酸化速率的依据。     

亚热带花岗岩地区土壤矿物风化过程中盐基离子的释放特征

矿物风化过程中盐基离子释放遵从一定的化学计量关系,这种化学计量关系一般只能通过模拟实验来获取。本研究采用pH 7.0的EDTA-乙酸铵溶液将土壤中的交换性盐基离子完全洗脱出来,然后用Batch方法模拟不同pH溶液淋溶洗脱盐基和未洗脱盐基土壤,旨在消除土壤中交换性盐基离子的影响后更为准确地判断土壤矿物风化的盐基离子释放特征。结果表明:未洗脱盐基土壤的淋出液pH由3.73±0.14逐渐上升到4.23±0.06,主要原因是淋溶液中有高浓度的NH_4~+;洗脱盐基土壤矿物风化后淋出液pH从7.39±0.02逐渐下降到5.39±0.17,主要是由于土壤中可风化矿物减少。土壤交换性盐基离子会改变盐基离子释放特征、释放总量:未洗脱盐基土壤经酸雨淋溶后,各盐基离子释放均呈现急速下降后逐渐平缓的趋势,洗脱盐基土壤矿物风化后,K~+及盐基离子释放总量呈波动上升趋势,且盐基离子释放总量比未洗脱盐基土壤低。土壤交换性盐基离子的存在还会改变淋出液中的盐基离子化学计量关系:未洗脱盐基土壤的K~+︰Ca~(2+)︰Mg~(2+)︰Na+化学计量关系为11︰13︰4︰1(当量比),而洗脱盐基土壤为7︰2︰2︰1。K~+是盐基离子中风化释放量最多的,大部分K~+来自于土壤中云母的风化。因此,只有利用洗脱盐基土壤的盐基离子释放量才能准确计算矿物风化速率并获得准确的化学计量关系。土壤矿物风化作用随着淋溶液酸度增大而增强,但模拟一年降雨量的情况下,p H 3.5、4.5和5.5三种不同p H溶液对矿物风化后盐基离子的释放在实验期间没有显著性影响,较长时间后的差异性有待观察。本研究表明,可以通过预洗脱盐基土壤然后模拟酸雨淋溶的方法,观察矿物风化特征,特别是盐基离子释放的化学计量特征。     

模拟酸雨对砖红壤盐基离子迁移和释放的影响

对发育于玄武岩的砖红壤进行了室内模拟酸雨淋溶试验,结果表明：（1）酸雨淋溶土壤会引起土壤盐基离子的大量淋失。以土壤中的K＋最易于淋失,Ca^2＋、Mg^2＋的淋失量最大。酸雨pH愈低,Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋的迁移量愈大。酸雨淋溶土壤的时间越长,盐基离子的迁移量越大。（2）土壤经≥5d的酸雨淋溶后,土壤交换性盐基离子的含量均随淋溶时间的增加而减少。酸雨的pH不同,则土壤交换性盐基离子所受的影响不同。（3）与原土壤相比较,短期（≤5d）的酸雨淋溶,可使土壤交换性Ca^2＋、K^＋以及强酸性（pH≤3.0）酸雨淋溶的交换性Mg^2＋增加;土壤被酸雨较长时间（≥10d）淋溶后,则会降低土壤交换性Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋的含量;不同时间的酸雨淋溶,均会降低土壤交换性Na^＋的含量。（4）土壤经酸雨淋溶后,某些矿物会发生风化,释放出盐基离子,也会使部分交换性盐基离子转成非交换态。     

生物结皮发育对风沙土盐基离子释放和矿物风化的影响

为探明生物结皮发育对风沙土盐基离子释放和矿物风化的影响,以进一步明确生物结皮的风化成土作用。以典型风沙土上发育的生物结皮为对象,通过模拟淋溶试验比较不同类型生物结皮(藻结皮、藻—藓混生结皮和藓结皮)覆盖土壤的盐基离子释放规律,探究盐基离子释放量随淋溶液pH的变化趋势,以及量化生物结皮覆盖土壤的矿物风化速率。结果表明:矿物风化反应阶段不同种类盐基离子的淋出量均较为平缓,生物结皮覆盖土壤的各盐基离子总淋出量表现为Ca²⁺＞K⁺＞Mg²⁺＞Na⁺,其中藻结皮覆盖土壤的盐基离子总淋出量最高,比无结皮、混生结皮和藓结皮分别增加了112.0%,31.2%,27.1%。淋溶液pH显著影响盐基离子的淋溶释放,且其作用程度因离子种类和结皮类型而异。生物结皮覆盖提升了土壤的易风化矿物含量、风化程度和速率,藻结皮、混生结皮和藓结皮覆盖土壤的风化速率相比无结皮分别提升了61.2%,27.1%,152.6%,并且风化速率随淋溶液pH降低而提升。综上,生物结皮能显著促进风沙土矿物风化,其对风沙土改良和修复具有积极意义。     

保护地土壤酸度特征及酸化机制研究

在辽宁省沈阳市于洪地区采集保护地及其相邻露地旱田土壤样品,测定土壤交换性酸、交换性盐基离子组成和土壤pH,研究保护地土壤酸化特征以及土壤pH与潜性酸、交换性盐基的关系。结果表明:（1）建成保护地栽培蔬菜后,保护地土壤酸化趋势明显,土壤交换性酸(交换性H⁺和Al³⁺)呈上升的趋势,土壤pH随着交换性酸的增多而降低;Al³⁺在交换性酸中所占比例随交换性酸总量增加而增大,随有机质含量增加而减小;H+在交换性酸中所占比例则呈相反的变化趋势。（2）保护地各土层土壤交换性盐基总量较露地相应层次土壤均有所增加,其中交换性Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量均高于露地,而交换性Ca²⁺含量变化不明显;保护地各土层土壤交换性Mg²⁺、K⁺、Na⁺饱和度较露地相应层次土壤均有所增加,但盐基饱和度、交换性Ca²⁺饱和度下降明显。（3）土壤pH与交换性酸、非交换性酸含量呈极显著负相关,而与盐基饱和度呈极显著正相关,且主要受占优势的交换性Ca²⁺制约。     

酸雨对土壤生态系统影响的研究进展

酸雨是人类当前面临的最严重的环境问题之-,并目益成为土壤学和生态学研究的热点.现有的大量研究表明,酸雨对土壤生态系统的功能特性,包括土壤的盐基离子以及重金属与微量元素的淋溶、土壤营养、土壤酸化、土壤微生物数量及其活性、土壤缓冲性能、土壤对酸雨的敏感性、土壤结构、土壤矿物风化等方面均会产生一定的影响.本文就酸雨对土壤生态系统特性的影响研究进展进行了综述,旨在为其他学者今后开展相关研究提供参考.     

酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响

为了分析研究酸化环境对紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其酸缓冲容量的影响规律。本研究以侏罗纪紫色岩层中的遂宁组(J3s)、沙溪庙组(J2s)和蓬莱镇组(J3p)为研究对象，设置pH分别为2.5、3.5、4.5、5.6等4个酸性环境，以及去离子水（pH=7.0）为对照处理（CK），采用循环浸泡试验和模拟淋溶试验，研究酸性环境对紫色母岩风化产物特征的影响。结果表明，通过酸化环境处理后，3组紫色母岩风化产物交换性盐基离子及其总量均随酸化环境的pH降低而减小，且3组紫色母岩风化产物的酸缓冲容量与其交换性K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量以及交换性盐基总量均呈极显著正相关关系(P<0.01)。以pH =7.0 (CK)处理为对照，循环浸泡处理后的遂宁组(J3s)、蓬莱镇组(J3p)和沙溪庙组(J2s)风化产物中交换性盐基总量的减小幅度分别为8.75%～18.21%、10.83%～23.18%和5.85%～18.41%。而且模拟淋溶24次后，遂宁组(J3s)、沙溪庙组(J2s)和蓬莱镇组(J3p)风化产物中交换性盐基总量较模拟淋溶12次时分别减小为1.77%～24.85%、8.99%～25.75%和8.05%～25.66%。此外，在同一酸度处理下，风化产物中的交换性盐基离子均表现为Ca2+> Mg2+> Na+> K+。本试验中淋溶处理下风化产物酸缓冲容量、交换性盐基离子及盐基总量低于浸泡处理。可见，丘陵地带坡面的矿物或养分的迁移以淋溶作用为主，平地的矿物或养分的迁移以浸泡作用为主。因此，酸沉降可能在一定程度上加速坡面土壤侵蚀的发生，进而导致平原化进程的加速。     

模拟酸雨对果园土壤主要形态酸变化的影响研究

采用室内淋溶的方法研究了模拟酸雨对果园土壤pH（H2O）、pH（KCl）、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）、可滴定酸度（BNC）等各形态酸的变化影响,并依据淋溶前后各形态酸的含量评价了土壤酸度的变化。试验结果表明：以土壤pH（H2O）值作为供试土壤酸化指标,pH≤4．5的模拟酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥5．5的酸雨淋溶缓冲了土壤的酸化;以土壤pH（KCl）值、交换性酸（EA）、交换性铝（EAl）或可滴定酸度（BNC）作为土壤酸化的指标,pH2．5的酸雨淋溶促进了土壤酸化,而pH≥3．5的淋溶处理缓冲了土壤的酸化,土壤酸度减弱。     

三峡库区2种土地利用方式下土壤盐基离子及碳氮含量对氮添加的响应

为探究三峡库区2种土地利用方式下土壤交换性盐基离子及土壤碳氮含量对氮添加的响应,以湖北省秭归县的林地和果园土壤为研究对象,进行室内土柱淋溶模拟试验,研究4种不同氮添加量(0,50,120,200 kg/(hm²·a))下,土壤中交换性Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺以及NO₃^--N、DOC的变化。结果表明：随着氮添加量的增加,林地土壤中的交换性盐基离子淋失量显著增加(p<0.05),而果园土壤中的交换性盐基离子淋失量无显著变化,且林地土壤中交换性盐基离子淋失总量与各盐基离子淋失量均高于果园土壤;经N1、N2、N3处理后,与对照组(N0)相比,林地土壤中的交换性盐基离子淋失总量分别增加1.78%,4.45%,8.49%,且NO₃^--N淋失量分别增加89.21%,77.73%,157.25%,说明氮添加通过加剧土壤中NO₃^--N的淋失带走土壤中交...     

模拟酸雨对果园土壤交换性阳离子迁移及其对土壤酸化的影响

采用短期室内淋溶的方法研究了模拟酸雨对供试果园土壤交换性Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋、Na^＋、交换性盐基总量（BS）、阳离子交换量（CEC）、电导率（EC）等变化的影响。试验结果表明,土壤交换性Ca^2＋（pH2.5）、Mg^2＋、K^＋、Na^＋、BS（pH2.5）、CEC（pH≥3.5）含量较酸雨淋溶前增加,且随着剖面深度表现出较好的层次性;淋出液中Ca2＋、Mg^2＋、K^＋、Na^＋含量随着模拟酸雨酸度的增强而依次增加,其中pH2.5酸雨处理与其它淋溶处理间淋出液Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋、Na^＋含量差异显著;以土壤交换性Ca^2＋、BS、CEC、盐基饱和度（BSP）与EC为指标衡量土壤的酸化,pH 2.5酸雨处理导致了淋溶土柱表层和中间土层的土壤酸化,其中交换性Ca^2＋、BS、BSP指标表征pH 3.5的酸雨处理引起了表层土壤酸化,而pH≥4.5的酸雨淋溶缓冲了土壤的酸化,土壤的酸度减弱。     

四种土壤管理方式对李园土壤微生物和土壤酶的影响

通过2003~2004两年的试验发现,刈割覆盖、刈割压埋、畜粪还园三处理纤维分解菌和硅酸盐细菌的数量均明显高于清耕处理(对照),且两种微生物数量均以夏季最多,秋季次之,春季再次,冬季最少。前三处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维分解酶、多酚氧化酶的酶活性都较清耕有显著或极显著提高;各处理酶活性也以夏季最高、秋季次之,春季再次,冬季最低。2004年刈割覆盖、刈割压埋两处理蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶活性较2003年有显著或极显著增加,畜粪还园、清耕两处理三种酶活性两年间差异很小。经相关性分析还发现,纤维分解菌除与脲酶相关性不显著外,它与其余的酶均显著或极显著正相关;硅酸盐细菌与所有的酶均极显著正相关。     

土壤动物在农业生态系统中的研究进展

近些年来随着对生态学的深入研究,人们认识到土壤动物的群落结构、功能以及在生态过程中积极的不可替代的作用,土壤动物逐渐成为生态学研究的热点之一。本文分析评价了国内关于土壤动物的研究进展。同时对国外土壤动物在土壤环境评价、凋落物分解、土壤健康的指示作用、与污染环境的关系、二氧化碳浓度对其的影响、在农业生态系统中的作用、在城市生态系统研究中的作用、在废弃物处理及土壤改良中的应用、在N循环中的作用、湿地土壤动物研究等10个方面的研究动态进行了综述。并提出了对土壤动物研究工作的几点建议。     

慈溪市土壤系统分类研究

本文对浙江省慈溪市第二次土壤普查土壤分类系统进行了修订,并建立了慈溪市土壤系统分类,依据浙江省土系建立的原则和要求,初步建立了慈溪市土壤的土族和土系。     

土壤时空变化研究的进展与未来

理解和表征土壤的时空变化是土壤学的基本任务,也是评估和合理发挥土壤功能的重要前提。土壤的时空变化与气候环境变迁、岩石圈风化、地表物质迁移、生物地球化学循环等圈层变化过程相耦合。围绕土壤时空变化研究的新近进展,本文综述并展望了土壤形成和演变过程、土壤形态学、土壤调查、土壤分类、数字土壤制图与土壤退化的发展态势。未来土壤时空变化研究的关键科学问题主要包括:地球表层系统中土壤与环境要素之间的多过程耦合机理与模拟、多尺度土壤-环境关系与模拟、多元土壤信息的融合机理与数据同化。未来重点研究领域将涉及到关键带科学引领的土壤形成和演变研究、多尺度数字土壤制图与时空变化预测、基于多传感器的土壤综合观测原理与技术、完整和详尽的国家和全球土壤资源清单及共享平台建设、区域土壤资源退化机理及其功能恢复。     

土壤质量的酶学指标研究

土壤质量日益衰退,寻找能够准确标示其变化的敏感指标非常重要。土壤酶几乎参与了土壤中全部的生物化学反应,与土壤中多种生态过程密切相关。土壤酶的敏感性、专一性和综合性等特点使其可以作为一个反映土壤质量的生物学指标。本文在概述了土壤酶作为土壤质量指标可行性的基础上,综述了土壤肥力质量、环境质量等的土壤酶活性和酶动力学指标的研究,并对今后相关研究提出了几点建议。     

城市化过程对土壤资源影响研究进展

世界范围内的快速城市化过程对土壤资源的质与量都产生了深刻影响.作为一种不可再生性自然资源,土壤在我国快速城市化过程中的强烈人为活动影响下发生功能上的转化、弱化甚至消失.城市及其周边地区的土壤景观、各种土壤过程都明显异于传统的土壤质量演变规律.与农业生态系统相比,城市生态系统更加复杂,城市化过程中土壤演变研究的挑战性也更大.深入开展城市化过程中土壤质、量响应及其生态环境效应的系统研究意义重大.     

土壤退化时间序列的构建及其在我国土壤退化研究中的意义

我国土壤退化发生广、发展快,后果严重,很多问题亟待解决,加大其研究力度势在必行。显而易见,人们对土壤特性与土壤退化过程了解得越详细,对土壤退化的评估与防治也会越好。因此迫切需要建立大量土壤退化时间序列来明确土壤退化过程中时间因素的作用并帮助人们正确理解和认识土壤退化与人为作用之间的关系。为了得到可靠的结果,土壤退化时间序列的建立需包括起始土壤相似性判定与退化土壤绝对或相对年龄的验证两个重要过程。本文详细论述了土壤退化时间序列的构建过程及应注意的问题,并探讨了土壤时间序列在我国土壤退化研究中的意义,旨在为土壤退化时间序列的正确建立与应用提供较为详尽的参考。     

分形理论在土壤肥力研究中的应用与前景

分形理论的提出对于定量描述复杂的、高度不规则的系统特征与机理提供了方法.本文从土壤腐殖质、土壤微生物、土壤团聚体等方面回顾了分形理论在土壤肥力研究中的主要结果:土壤腐殖质胶体在不同条件下形成不同分形特征的聚合物;同一种微生物可能形成具有不同分形特征的结构;土壤中的有机无机胶体在不同条件下凝聚成不同的团聚体,从而形成不同的土壤结构并对其肥力功能产生影响.我们认为分形理论在探索土壤的形成过程和肥力功能上将具有重要的应用前景:如团粒结构体的形成可能是由土壤胶体分形凝聚而成;土壤中的活性有机质有逐渐老化的现象,可能和腐殖质胶体由结构疏松的分形结构向普通团聚体过渡的过程有关;土壤微生物在不同微环境下具有不同的分形特征,可以推测在各种土壤过程(包括物理、化学以及生物化学过程)中它们的功能也可能是不一样的.此外,土壤结构的开放程度决定孔隙、水分以及空气的分布,从而决定了微生物的生存空间.所以土壤结构体对微生物空间分布的影响也是将来该领域值得研究的内容之一.     

非表层剖面层次土壤生产力评价研究

研究了盆栽条件下4个非表层土壤剖面层次(AB,Ab,Bk,Bg)土壤在3种肥料处理下对“京绿2号”小白菜根系发育和养分水分吸收的影响,并评价了其生长障碍因子。结果表明,各处理出苗无明显差异;施加尿素和磷二铵有利于干物质积累量增加,且磷二铵的效应更显著;施磷二铵处理的根冠比明显低于不施肥处理和施尿素处理;施加尿素和磷二铵后作物含N量增加;施加磷二铵后各土壤剖面层次土壤中的植株P浓度明显提高。综合分析表明,正常情况下只要补充N肥和P肥,作物耕层以下的各土壤剖面层次对作物生长并无明显的阻碍作用,且通过适当的耕作和灌溉,可使非耕层土壤生产力状况得到改善。     

磺胺类兽药对土壤生化功能及氮素的影响

研究了磺胺类药物对土壤呼吸作用、硝化作用、氨化作用、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮及全氮的影响。结果表明,相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响呈现"激活-抑制"循环的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤呼吸作用的影响则呈现"抑制-激活-抑制"的规律,因此,磺胺类药物残留会抑制土壤呼吸作用。相对较低浓度药物残留(10 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用呈现"激活-恢复"的规律,而相对较高浓度药物残留(50 mg/kg土)对土壤硝化作用、氨化作用则一直呈现"激活"的状态,因此,磺胺类药物残留会刺激土壤的硝化作用与氨化作用。土壤氮素是生物圈内氮循环的重要指标,磺胺类药物残留对土壤氮素有一定的抑制作用,若长期保持着较高残留水平,则会破坏土壤的氮循环。