3种烟碱类杀虫剂在土壤中的降解吸附特性及对地下水的影响

采用室内模拟实验方法,以太湖水稻土、江西红壤和东北黑土为代表性土壤,研究了噻虫啉等3种烟碱类杀虫剂在土壤中的降解、吸附特性,并利用GUS（Ground Ubiquity Score）指数分析了其对地下水污染的影响。结果表明,3种烟碱类杀虫剂在3种土壤中均较易降解,降解半衰期在5～31d之间,属于易降解农药,降解特性与土壤理化性质及农药本身性质有关。3种烟碱类杀虫剂在江西红壤、太湖水稻土与东北黑土中的吸附较好地符合Freundlich方程,Kd值在0.30～14.70之间,KOC在42.8～1750.9之间,属难吸附农药。吸附性强弱与农药本身溶解性和土壤有机质含量有关,水溶性越强吸附越弱,有机质含量越高,吸附性越强。3种烟碱类杀虫剂在太湖水稻土中的GUS值均小于1.8,而在江西红壤中,其GUS值均大于1.8,这3种杀虫剂在江西红壤中均有一定的淋溶性,对地下水均有一定的污染风险。     

虱螨脲在土壤中的降解、吸附和移动特性

采用室内模拟试验方法,研究了虱螨脲在3种土壤中的降解、吸附和移动特性。结果表明：25℃下,虱螨脲在江西红壤中的降解半衰期为101d,属于中等降解农药;在太湖水稻土和东北黑土中的降解半衰期分别为74.5d和55.5d,属于较易降解农药。土壤有机质含量是影响虱螨脲降解速率的主要因素;3种土壤对虱螨脲具有较强的吸附性,且土壤有机质含量越高,对虱螨脲的吸附性越强;3种土壤对虱螨脲的吸附自由能变化均小于40kJ·mol^-1,属于物理吸附;虱螨脲在土壤中不易移动,正常条件下不会造成地下水的污染。     

壬基酚在土壤中的降解和吸附特性

采用室内模拟试验,研究了壬基酚（NP）在3种土壤中的降解和吸附特性。结果表明,NP在土壤中的降解分为快速和慢速降解阶段,半衰期分别为6.74～9.72d和70.02～78.77d。降解前期3种土壤中的降解速率相差较大,依次为黑龙江黑土〉北京潮土〉广西红壤,与土壤有机质含量相一致,随培养时间推移,降解速率差异减小。NP在土壤中具有不同结合状态及异构体降解性不同可能是出现慢速降解阶段的主要原因。土壤对NP的吸附较为符合Linear等温吸附方程（r≥0.9686）,黑龙江黑土、北京潮土和广西红壤中吸附常数Kd值分别为65.52、31.66和32.71,黑龙江黑土对NP的吸附最强,广西红壤和北京潮土的吸附能力较为接近。各土壤理化性质参数中,以土壤有机质含量对NP吸附的影响最大（r=0.9950）,阳离子交换量对吸附也有一定影响,粘粒含量和pH对吸附的影响较小。NP在3种土壤中的有机碳吸附常数KOC在3696.22～4334.51之间,移动性很弱,吸附自由能变化均小于40kJ·mol-1,NP在土壤中的吸附以物理吸附为主。     

Triadimefon在土壤中的降解和吸附

对Triad im efon在土壤中的降解和吸附行为进行了研究。两年的大田试验结果表明Triad im efon在红壤中半衰期分别为3.68d和8.77d,水稻土中分别为3.69d和7.63d,其降解受温度影响较大。批量法研究的Triad im efon在四种土壤中的吸附行为的试验结果表明Triad im efon在土壤中的吸附符合Freund lich经验公式;Kd随土壤有机质含量的增加而增大,吸附性与土壤有机质含量呈正相关;土壤有机质吸附常数Koc为259,表明Triad im efon在土壤中的移动性为中等:在土壤中的吸附量随温度的升高而降低,在土壤中的吸附主要为物理吸附。     

杀虫脒在红壤和菜园土中的吸附

本文研究了杀虫剂杀虫脒在红壤和菜园土中的吸附。结果表明,在吸附杀虫脒的土壤各种组分中,粘粒（〈０．００２ｍｍ）及其矿物类型起着关键性的作用,同时土壤中各种氧化物也发挥一定的作用,而土壤有机质的作用则不明显。由于红壤和菜园土的土壤组成和性质存在差别,因此它们对杀虫脒的吸附特征也不一样,菜园土对杀虫脒的吸附强度和数量均高于红壤。     

南方典型土壤水力特征差异性分析

为探究南方地区典型土壤水力性质的差异,采用压力膜法、定水头渗透法和一维水平土柱吸渗法对粘性潮土、沙性潮土、红壤、水稻土和紫色土5种南方典型土壤的水动力学参数进行室内测定,对比分析了各土壤水力特征的差异及其产生的原因。结果表明:土壤质地和粘粒含量是影响土壤水力特征的主要因素;粘性潮土、沙性潮土属于级配良好土,而红壤、紫色土、水稻土属于级配不良土,粘性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土饱和导水率依次增大,分别为1.75×10~(-3),3.15×10~(-3),4.77×10~(-3),11.02×10~(-3),11.87×10~(-3) cm/min;相对水稻土和沙性潮土而言,其他3种试验土持水性较高。土壤有效水含量为沙性潮土粘性潮土水稻土紫色土红壤,其有效水孔隙体积分别占其总孔隙体积的48%,29%,27%,18%和17%。非饱和条件下,沙性潮土和红壤中的水分运动速率较快,远高于粘性潮土中的水分运动速率,约为其6.8倍。土壤质地、颗粒级配、粘粒和有机质含量不同是造成土壤水力特性差异的因素,其中土壤质地和颗粒级配为南方典型土壤水力特性差异的主要影响因素。     

金霉素在不同耕作土壤中的吸附－解吸行为

用批平衡吸附试验研究了金霉素在河南封丘潮土、南京黄棕壤、常熟水稻土和江西鹰潭红壤4种土壤中的吸附行为。结果表明,金霉素的土壤吸附-解吸行为均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好的线性拟合。其Kf值差异较大,分别为潮土1135Lkg-1,黄棕壤1250Lkg-1,水稻土2618Lkg-1和红壤4315Lkg-1,显示金霉素在4种土壤中的吸附行为存在较大的差异。此外,金霉素在4种土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象。研究还表明4种土壤中金霉素的吸附参数Kf值与土壤pH呈显著负相关。     

五氯酚在酸性土壤表面的吸附-解吸特征研究

本实验研究五氯酚在江西红壤和南京黄棕壤表面的吸附-解吸特征,结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附方程均能较好地描述PCP在两种土壤表面的吸附,且黄棕壤表面的最大吸附量大于红壤。用动力学方程对PCP在红壤中的吸附过程进行拟合,Elovich方程、双常数方程和一级动力学方程均得到较好的结果,其相关系数(R2)在0.96 ~ 0.99之间,达到极显著水平。Elovich方程反映出PCP在土壤表面吸附的能量非均质分布;而抛物线扩散方程不能描述PCP的吸附过程,其相关系数0.46 ~ 0.48。PCP在土壤中的解吸率与有机质含量和pH值相关,随有机质含量增加,PCP解吸率降低,即黄棕壤表土<黄棕壤底土,红壤表土<红壤底土;随模拟酸雨的pH值降低,土壤因对PCP的吸附能力增加,其解吸率降低。     

酸性条件下可变电荷土壤对铜吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Cu在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征。结果表明,在酸性条件下,Cu吸附过程分为快反应和慢反应。从一级动力学方程拟合的参数可知,3种土壤的最大吸附量依次为砖红壤〉赤红壤〉红壤,Cu最大吸附量随酸度增加显著下降;用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,3种土壤的b值依次为砖红壤〉赤红壤〉红壤,且随酸度的增大而降低。从相关系数的比较看,Elovich方程在描述Cu的吸附数据比一级动力学方程和抛物线扩散方程要差。在Cu吸附过程中,pH为5．5和4．3时,红壤和赤红壤流出液中有质子释放,质子的释放可能涉及铜离子的水解;而砖红壤在pH为5．5有质子的释放,pH4-3时有质子的消耗。当原液pH为3.3和3．8时,都存在质子的消耗。3种土壤H＋的消耗过程有较大的区别,砖红壤上快速消耗H＋鱼-远远大于红壤和赤红壤。反应初期,H＋质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、土壤表面的质子化及硫酸根专性吸附释放的羟基中和H＋质子;而以后的反应中,H＋质子对矿物的溶解是一缓慢过程。     

低山丘陵区红壤酸雨中典型阴离子垂直迁移状况及模拟

酸雨中的SO4^2-和NO3^-等阴离子在土壤中迁移时会引起大量的盐基离子淋溶,导致土壤退化。用室内土柱模拟SO4^2-和NO3^-在红壤旱地各土层中的垂直穿透状况,并用Hydrus-1D模型对试验结果进行了拟合和预测。结果表明,N05在红壤各层中的穿透速度较快,其中在耕作层的穿透曲线峰值最高,C／C0达到0．39,峰值高低顺序依次为：耕作层〉母质层〉淋溶层〉犁底层。SO4^2-在土柱中的穿透速度远低于NO3^-,穿透曲线有明显的拖尾现象。其在各土层的穿透时间依次为：母质层〉犁底层〉淋溶层〉耕作层;而其峰值高低顺序依次为：耕作层〉淋溶层〉母质层〉犁底层,最高点耕作层的顶点C／C0仅为0．22。用Hydrus-1D模型对试验结果进行模拟,所得的SO4^2-和NO3^-穿透土壤的浓度模拟值与其实测值均呈极显著的正相关关系。利用数学模拟获得了饱和导水率和垂直扩散率等溶质运移参数,并预测了研究区酸雨后SO4^2-和NO3^-在红壤耕层的迁移状况,表明SO4^2-会在酸雨结束后持续淋溶,从而影响土壤中Ca、Mg等盐基离子的淋失。     

红壤侵蚀退化地土壤对不同来源可溶性有机碳的吸附特征

选取南方典型红壤侵蚀退化地恢复后的马尾松林为研究对象,通过在室内模拟芒萁(Dicranopteris dichotoma)和马尾松(Pinus massoniana)的鲜叶与凋落叶的浸提液在侵蚀退化地原状土柱的淋溶过程,分析了植被恢复过程中马尾松林土壤对不同来源可溶性有机碳(DOC)吸附特征及影响因素。结果表明:(1)红壤侵蚀退化地对不同来源DOC的吸附作用具有明显差异,来自马尾松鲜叶的DOC平均截留量最大为2.39mg/kg,来自芒萁鲜叶的DOC平均截留量最小为1.67mg/kg,说明马尾松鲜叶的DOC更易被表层土壤吸附,芒萁鲜叶的DOC更易进入深层土壤,不同来源DOC组成和性质的差异是其主要原因。(2)随着退化地的植被恢复,土壤渗滤液的DOC浓度增加,土壤截留DOC能力下降。土壤DOC截留量与粉粒和土壤pH呈正相关,与土壤DOC含量、土壤有机碳含量和砂粒呈负相关,其中土壤有机碳含量可以解释DOC截留量变化的51.4%,是影响土壤DOC截留能力的关键因素。(3)光谱特征表明芳香类化合物、腐殖类物质易被土壤吸附,吸附能力更强的物质可以解吸土壤中亲水性腐殖类物质。淋溶后DOC光谱特征的变化由不同来源DOC的化学组成和土壤有机碳的性质共同决定。红壤侵蚀退化地对不同植物来源的DOC吸附作用特征主要受DOC和土壤SOC性质的共同调控,对进一步认识退化红壤的固碳机制具有重要参考价值。     

南方侵蚀治理区土壤碳分布及主控因素研究

研究侵蚀治理区土壤碳区域分布影响因素对揭示退化土壤有机碳恢复有重要的意义。本文以江西省兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳为研究对象,评价了土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响及其主控作用。结果表明：兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳受土壤类型和成土母质影响显著,其中黄红壤各土层土壤有机碳含量均显著高于红壤;千枚岩发育的土壤有机碳显著高于红砂岩和花岗岩。对比土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用大小发现,在表层0 ~ 20 cm土壤类型对土壤有机碳变异解释能力大于30%,成土母质的解释能力约为17%,土壤类型是影响表层土壤有机碳的主控因素;表下层20 ~ 30 cm 土壤有机碳变异的解释能力则表现为成土母质(28.8%)与土壤类型(27.5%)基本相当,同为主控因素。因此,兴国县侵蚀治理恢复区土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用不容忽视,合理地分区展开水土保持工作有利于退化土壤的碳恢复。     

亚热带低丘区退化红壤肥力质量恢复性能的研究

试验和分析结果表明 ,退化红壤主要肥力因素的恢复与农用物质的投入和土壤本身理化性质均存在明显的关系。随着物质投入量的增加 ,土壤肥力质量的恢复也逐渐加快。在自然条件下 ,土壤肥力因素的恢复主要与土壤本身属性有关 ,在肥力恢复过程中 ,土壤有机质的增加量与土壤本身有机质含量呈抛物线关系 ,约当土壤有机质含量在 2 0 g/ kg时 ,增幅最大 ;在一定的含氮范围内 ,土壤氮素的增加与土壤全氮含量呈正相关 ;而速效钾的增加量与土壤本身速效钾含量呈反相关。土壤水稳定性团聚体的恢复与土壤粘粒含量及有机质含量呈正相关。试验结果表明 ,在合理的管理条件下 ,红壤肥力质量可以逐渐得到改善     

较贫瘠的红壤中有机质的积累及其生态意义

Field experiments on the decomposition of organic materials and the accumulation of organic carbon in infertile red soils were conducted at the Ecological Experimental Station of Red Soil, the Chinese Academy of Sciences, and the potential of CO₂ sequestration by reclamation and improving the fertility of these soils was estimated. Results showed that in infertile red soils, the humification coefficients of organic materials were rather high, ranging from 0.28 to 0.63 with an average of 0.43, which was 41% higher than those in corresponding red soils with medium fertility. This was mainly attributed to the high clay content, high acidity and low native organic matter content of infertile red soils. Compared to those in corresponding normal red soils, the decomposition rates of organic materials were significantly lower in infertile red soils in the first 2 years, thereafter no significant difference was observed between those in the two kinds of soils. Depending on the kind and amount of organic manure applied, the soil properties and the rotation systems, annual application of organic manure with a rate of 4 500 to 9 000 kg ha^-1 increased the organic carbon content in surface 20 cm of infertile red soils by 2.1~7.5 g kg^-1 with an average of 4.7 g kg^-1 within the first 5 years. The organic carbon content in infertile red soils which received organic manure annually increased linearly in the first 10 years, thereafter it slowed down, implying that the fertility of the infertile red soils could reach middle or high level in 10 years if the soil was managed properly. It was estimated that through exploitation of wastelands, re-establishment of fuel forests and improvement of soil fertility, soils in red soil region of China could sequester an extra 1.50 × 10¹⁵ g of atmospheric CO₂.     

动物粪液中可溶性磷在土壤中的吸附和迁移特性研究

农田土壤施用动物粪肥引入了大量的可溶性有机物、有机磷和无机磷,了解这些可溶性物质在土壤中的相对移动性及它们之间的相互作用有助于指导农田养分管理。本研究从粪液中分离获得含水溶性无机磷、有机磷和有机物（碳）的溶液,选择了具不同质地和有机质含量的4个土壤（含高量有机质的黄筋泥、含低量有机质的黄筋泥、淡涂泥和清水沙）,应用等温吸附和土柱模拟淋洗方法研究了可溶性有机碳、无机磷和有机磷共存条件下,粪液中可溶性有机态磷和无机态磷在土壤中的吸附和迁移特性。吸附试验表明,可溶性有机物（碳）的存在大大降低了土壤对有机态磷和无机态磷的吸附,表明施用液态有机肥比施用化肥具有更大的磷流失风险。供试土壤对无机态磷的吸附强度高于有机态磷,但对二者的吸附量大小为:黄筋泥>淡涂泥>清水沙;并与粘粒含量、氧化铁含量呈正相关。有机质较高的土壤对有机磷的吸附明显低于有机质低的土壤。淋洗试验表明,在供试土壤中,这3种可溶性物质在土壤中吸持(包括生物吸持)的顺序为:可溶性无机磷>可溶性有机碳>可溶性有机磷;有机态磷比无机态磷更易在土壤中迁移。     

红壤地区杉木人工林土壤肥力质量性状的演变

通过在江西省红壤地区主要林区的铜鼓县和德兴县选择不同林龄（1～28年）的杉木人工林样地采用随机网格法对土壤分层取样，并对土壤样品进行分析后的研究结果表明，从造林阶段到5～8年的幼林期，包括林地凋落物层、土层厚度、有机质、全N、CEC、BS、pH和速效N、P、K在内的林地主要土壤质量性状大幅度退化。随着树龄的增大，林地土壤质量性状开始缓慢恢复。但是，即使杉木人工林进入了主伐期，土壤质量性状的恢复程度仍选低于其初始水平。