添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（TrichodermaasperellumL．）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO,提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放;培养30d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3．9％-10．7％,水溶态砷以As（V）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76．5％-90．4％;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（p〈0．05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7．0％-11．1％。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（〈30d）不会构成大的影响。     

基于路径分析的土壤性质与硒形态的关系

选择我国15种不同类型土壤,采用连续浸提法测定了土壤中硒的形态,并以Amos18.0路径分析法研究了土壤理化性质对土壤硒形态的影响。结果表明,除江西红壤(水田和旱田)和黑龙江黑土中硒主要是以残渣态存在外,其余土壤中硒主要以有机结合态为主,可溶态硒仅占土壤硒总量的0.4%～14.6%。土壤可交换态及碳酸盐结合态、有机结合态和残渣态硒含量间呈显著正相关(p<0.01),而可溶态和铁锰氧化物结合态硒含量与其他形态硒含量间无显著相关。路径分析表明,土壤有机质含量对铁锰氧化物结合态硒有负影响作用,而对其他四形态硒均为正影响作用。无定形铁含量对可溶态硒含量无影响作用,但对其他四形态硒的正影响作用大于有机质含量的。除可溶态硒外,土壤有机质和无定形铁含量分别对有机结合态和铁锰氧化物结合态硒的影响最大。pH和黏粒分别通过对土壤有机质和无定形铁的负和正作用而影响硒形态。有机质和无定形铁对硒在土壤中的分配起直接决定作用,而pH和黏粒也是不可忽略的影响因素。     

铁氧化物影响土壤硝化作用动力学的作用机制

为探究铁氧化物对土壤硝化动力学的影响,以全铁含量低的酸性潮土(pH4.9)和中性潮土(pH7.2)为研究对象,通过7d的室内恒温(28℃)培养,研究了不同pH土壤在添加0(对照),0.5%,1%,3%,5%,10%(重量比)铁氧化物后的硝化动力学过程。结果表明:铁氧化物加入量超过3%,则改变中性潮土的硝化动力学过程由一级变为零级模型。不同含量铁氧化物加入后,酸性潮土的硝化过程均符合一级动力学模型。加铁处理的酸性潮土,其净矿化速率均显著高于不加铁处理。加铁量为10%处理的净矿化速率为4.12mg/(kg·d),是不加铁处理的7.82倍。随着铁氧化物加入量的增加,酸性潮土净硝化速率显著升高而中性潮土净硝化速率却显著下降。酸性潮土中铁氧化物加入量超过3%的处理,其净硝化速率极显著高于加铁量小于3%的处理。总之,铁氧化物的加入显著促进酸性潮土的净硝化速率,对中性潮土的净硝化速率却有显著抑制作用,并且加入量越大对2种土壤的作用效果越显著。3%的铁氧化物加入量是显著影响酸性潮土和中性潮土硝化作用的临界值。     

酸性土壤水溶性氟浸提方法的研究

本文比较研究了振荡、超声、沸水浴和烘箱4种浸提酸性土壤水溶性氟的方法,然后采用离子色谱法对浸提液进行测定,并通过对测定数据进行统计与方差分析来确定最佳浸提方式。结果显示,水土比5:1,浸提时间20 min、温度60℃是振荡法与超声法浸提酸性土壤水溶性氟含量的最佳条件。在此条件下,振荡法与超声法浸提的土壤水溶性氟含量无显著差异,标准偏差均小于0.3%。超声法浸提的酸性土壤水溶性氟含量显著高于各自最佳处理条件下的沸水浴法与烘箱法浸提的水溶性氟含量。在离子色谱测定水溶性氟过程中,质量控制样品均在1倍标准偏差范围内。因此,采用离子色谱法测定超声法或振荡法浸提的酸性土壤水溶性氟是一种可行的、准确的试验方法,特别对于批量土壤样品的测定具有重要意义。     

黄河中下游湿地土壤铁还原氧化过程的温度敏感性

土壤中铁的还原氧化过程因与重金属的生物有效性、有机污染的降解及含碳温室气体排放等环境问题关系密切而备受关注。温度可能通过影响铁还原菌或者Fe(II)氧化菌的活性、底物的生物可用性等而影响铁的还原过程。以黄河中下游地区新乡市原阳大米产区的湿地土壤为样品,利用厌氧泥浆控温培养试验方法研究了黄河中下游湿地中土壤铁还原氧化过程的温度敏感性。结果表明:黄河中下游湿地土壤铁的还原容量在16~31℃范围内不受温度影响,但在16~40℃之间升高温度可显著增加铁还原过程的最大速率、速率常数,亦可缩短最大速率出现的时间。铁还原的温度敏感系数介于1.18~3.05之间,且随温度上升而升高。光照可降低铁还原的温度敏感性,平均降幅39.0%。光照时土壤中Fe(II)氧化对温度不敏感。光照条件和铁氧化物的种类和数量可能是影响土壤有机碳矿化的因素之一。研究结果对于深入理解土壤铁的生物地球化学循环及其与土壤呼吸的关系具有重要意义。     

稻田改为茶园后土壤铁形态与磁学性质演变特征

以四川省名山区稻田及由稻田改造的茶园土壤为研究对象,采用铁形态连续分级提取与环境磁学技术相结合的方法,分析铁氧化物与磁学特征随土壤利用方式及植茶时间变化而变化的特征。结果表明,稻田及不同植茶年限(3、6、10年)茶园土壤110cm土体均表现为可还原铁(Red-Fe)>可氧化态铁(Oxi-Fe)>酸溶态铁(Acid-Fe)；稻田改为茶园以及随着植茶年限延长,表层(0-10cm)及亚表层(10-20cm)土壤Acid-Fe、Oxi-Fe明显增加,而整个土体Red-Fe降低。稻田改为茶园3年后, 0~30cm土壤表现出质量磁化率(MS)、饱和等温剩磁(SIRM)、软剩磁(IRMs)升高,而硬剩磁(IRMh)降低；随着植茶年限的延长,土体总体表现出各磁性参数均降低的趋势,亚铁磁性矿物主导土壤磁性特征变化。稻田改为茶园后土壤逐渐酸化且有机质积累,使亚铁磁性矿物不稳定,进一步导致Red-Fe溶解并向Acid-Fe、Oxi-Fe转化,且随植茶年限的延长,部分铁氧化物结晶度会增加。     

邻啡罗啉比色法测定土壤中有效铁的条件优化

采用DTPA溶液浸提-邻菲罗啉比色法测定土壤中有效铁的含量,探讨了此方法的最佳实验条件.结果表明,以邻菲罗啉为显色剂,可在510nm处测定土壤中有效铁的含量;最适试剂用量为:每5ml待测液加入100 g/L的盐酸羟胺l ml,100 g/L的醋酸胺8 ml,100 g/L的邻菲罗啉显色剂10ml;待测液显色最适条件为温度在60℃下显色30 min;优化后的测定方法相对标准偏差RSD＜2.0％,回收率98.6％～ 100.2％.此法操作简便、灵敏度高、显色稳定、回收率高,适用于测定微碱性或碱性土壤中有效铁的含量.     

水稻根尖铁的积累及附着形态研究

以铁毒耐性水稻(Oryza sativa L.)品种"9308"为材料, 利用火焰原子吸收光谱法和化学浸提法研究0～10 mm段水稻根尖铁的积累及附着形态.结果表明: 高Fe2+(400 -mol·L-1)胁迫下, 0～2 mm段水稻根尖铁含量最高; 随着Fe2+浓度的升高, 根边缘细胞铁含量也明显增大; 初生根上不同形态铁的含量为铁锰氧化物态>残渣态>有机态>可交换态>碳酸盐态.以上结果表明, 水稻根尖0～2 mm段是过量铁的主要作用位点, 铁的附着形态以紧密结合态为主, 包围在外的根边缘细胞能固定过量铁.     

淹水条件下有机酸(糖)对土壤磷素固定的影响

以水田土壤剖面为对象,从磷素固定的角度研究了无定型铁等主要固磷基质在淹水加有机酸(糖)条件下的变化特征及其固磷能力变化特点。结果表明,剖面各层土壤淹水条件下添加有机酸(糖)培养后均可以与Langmiur方程很好拟合,淹水不添加有机酸(糖)与添加的处理相比,所有样品的最大固磷量均表现出降低的特点。淹水后土壤无定形硅含量与淹水前相比有所降低;无定形铁淹水前后变化不大但多数以含量增加为主,加酸(糖)处理中无定形铁含量表现出下降的趋势;络合态铁增加非常明显。无定性硅的变化与土壤固磷能力的变化相关性不显著,淹水前后无定形铁含量变化与最大吸磷量变化之间的相关性达到极显著水平,但淹水加酸(糖)后的最大吸磷量与淹水前相比多数样品有所降低;络合态铁氧化物主要表现为与磷素固定能力一定的负相关。     

花生秸秆生物炭输入对棕壤中铜形态转化及其有效性的影响

人工模拟铜污染棕壤,通过添加不同裂解温度(350℃、500℃和650℃)和不同施用量(2%和4%)的花生秸秆生物炭,探究生物炭输入对土壤pH和铜形态(Tessier连续提取法)的影响,分析生物炭输入对棕壤铜生物有效性的影响机制。结果表明:随着制备温度的升高,生物炭产率、平均孔径减小,pH、灰分、阳离子交换量(CEC)和比表面积增大;施加生物炭提高了土壤pH,土壤pH与交换态铜含量成负相关,且随生物炭裂解温度和添加量的增加而升高;施炭量一定条件下,随着输入生物炭裂解温度的升高,土壤交换态铜、铁锰氧化物结合态铜含量显著减少(P0.05),有机化合态铜含量显著增加(P0.05),残渣态含量增多,其中650℃裂解温度生物炭处理对降低土壤铜有效性效果最好;在相同的裂解温度下,随着施炭量增加,土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜含量减少,有机化合态铜和残渣态铜含量增多,其中以4%施炭量处理对降低土壤有效态铜的效果最优。研究结果表明,生物炭裂解温度和添加量是影响棕壤pH和铜生物有效性的因子,其中SP4-650处理最有利于降低棕壤中铜生物有效性。     

澧阳平原古水稻土铁形态演变特征

采用野外采样与室内分析的方法,研究了澧阳平原杉龙岗遗址埋藏古水稻土与现代耕作水稻土铁形态、含量变化及剖面演变特征,探讨了土壤铁形态变化与成土过程的关系。结果表明:澧阳平原现代耕作水稻土与埋藏古水稻土铁形态及含量分别为:全铁31.61~35.10 g/kg和33.97~46.88 g/kg,游离铁8.88~13.92 g/kg和11.10~20.36 g/kg,无定型铁2.52~4.06 g/kg和2.64~3.35 g/kg,结晶态铁5.06~11.40 g/kg和8.46~17.43 g/kg。澧阳平原水稻土各形态铁含量除无定型铁外,其他形态铁含量总趋势为埋藏古水稻土现代耕作水稻土,且古水稻土各形态铁分异明显。现代耕作水稻土全铁、游离铁、结晶铁含量均呈现随深度加深而增加趋势,而无定型铁则相反,且各形态铁含量波动性较小;埋藏古水稻土全铁含量随土层增深而增加,无定型铁含量呈现微幅增加趋势,但游离铁和结晶铁含量变化有异,PA剖面减少,PC剖面增加,埋藏古水稻土中各形态铁含量变化趋势多样。澧阳平原古水稻土的铁有明显的淋溶淀积特征,不同形态铁在各土层变异较大,埋藏古水稻土铁富集明显。     

铁改性生物炭抑制土壤中As的迁移

砷(As)的毒性极强,为了治理含As土壤,该研究通过室内土柱模拟试验,研究铁改性生物炭对土壤中As迁移能力和形态的影响。结果表明:添加1%~8%生物炭和铁改性生物炭后,能显著降低土柱灌水后渗滤液中As的含量,增加土壤表层(0~20 cm) As的含量,降低土壤深层(>20~50 cm) As的含量,促进土壤中有效态As向稳定态As转化,生物炭的添加量越大,土壤中R-As的含量就越高。对比铁改性生物炭和生物炭发现,生物炭负载Fe3+后,其吸附和固持能力更强,更能促进有效态As向R-As转化,进而降低As污染的风险。因此,在治理含As土壤时,可在表层土壤施加2%的铁改性生物炭,达到吸附和固化As的目的,进而提高土壤的安全性。     

长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响

【目的】利用沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对耕层土壤酸碱度（pH）、氧化还原电位（Eh）和有机质的影响,探讨不同施肥条件下土壤游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁总量和有效铁含量的变化以及与pH、Eh和有机质的关系。 【方法】本文选取试验处理为CK（不施肥）、N（氮肥）、NP（氮磷肥配施）、NPK（氮磷钾肥配施）、M（有机肥）、MN（有机肥与氮肥配施）、MNP（有机肥与氮磷肥配施）、MNPK（有机肥与氮磷钾肥配施）。在2014年大豆收获期,采集了不同施肥处理0-20 cm耕层土壤样品,分析了土壤pH、Eh、有机质含量以及游离态氧化铁、无定形氧化铁、亚铁和有效铁含量。 【结果】与1979年原始土壤相比,所有处理土壤pH显著降低了0.6~1.4个单位。不施肥处理土壤有机质下降了11.5%,化肥处理有机质略有下降,而有机肥处理有机质含量显著增加。所有处理有效铁含量显著增加,化肥有机肥配施增加幅度更大;与2014年不施肥处理相比,施用氮肥处理土壤pH最低,而氮肥配施磷、钾和有机肥中的一种或几种pH又有所上升,其中配施有机肥效果最明显;施用化肥处理土壤Eh增加,而施用有机肥处理Eh则下降。施用化肥土壤游离态氧化铁和有效铁含量增加,亚铁含量下降,而施用有机肥土壤游离态氧化铁降低,亚铁总量及有效铁含量增加。 【结论】经过长期耕作和施肥,土壤pH显著下降,有效铁含量显著增加。长期不施肥土壤有机质显著下降。施用氮肥土壤酸化趋势明显,磷、钾和有机肥配施能够缓解氮肥引起的酸化现象。施用有机肥显著降低土壤氧化还原电位,有利于氧化态铁向还原态铁转化,更有利于增加土壤有效性铁的含量。     

温度对不同年限日光温室土壤氮素矿化特性的影响

【目的】日光温室作为具有我国特色的一种高强度的栽培方式,过量施肥问题突出。随着温室栽培在我国北方地区规模的不断扩大,由此带来的土壤退化和地下水污染问题值得关注。不少研究表明,随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质含量不断增加;且温室栽培中的土壤温度与露地存在很大差异,其土壤氮素矿化特性如何,尚缺乏研究。【方法】本研究以位于黄土高原南部陕西省杨凌示范区不同栽培年限的日光温室土壤为研究对象,采用室内好气培养法(84 d)测定不同培养温度(20℃和30℃)对不同年限温室(0 3年)土壤0—20 cm及20—40cm土层氮素矿化量,采用一级动力学方程拟合土壤氮素矿化曲线,根据土壤氮矿化势(N0)评价不同栽培年限温室土壤氮素矿化特性。【结果】1)随着日光温室栽培年限的增加,土壤有机质、全氮含量和氮素累积矿化量随之显著增加。2)30℃的土壤氮素累积矿化量高于20℃的矿化累积量;栽培年限长的日光温室矿化作用对温度的敏感程度高于年限短的温室。3)若温度和栽培年限同时增加,土壤氮素累积矿化量随之增加,说明温度和栽培年限对土壤氮素净矿化量有一定的交互作用,但差异不显著(P0.05)。4)日光温室栽培年限越长,土壤氮矿化势(N0)越大;与种植前相比,第2a、3a温室土壤氮矿化势增加了5.59和11.48倍。5)回归分析表明,0—20 cm土层土壤有机质含量每增加1 g/kg,20℃和30℃条件下土壤氮矿化势(No)分别增加2.70及3.18 mg/kg;土壤全氮含量每增加1g/kg,No分别增加37.28及43.12 mg/kg。【结论】日光温室土壤氮素矿化量随其栽培年限的增加显著增加;培养温度由20℃增加到30℃,土壤氮素矿化量也明显增加,日光温室栽培年限和温度对土壤氮矿化有一定的正交互效应。因此,在日光温室氮素管理中应考虑栽培年限和温度对土壤氮素矿化的影响,以采取针对性的氮素管理措施。     

黑土中有效态镍提取方法的选择

供试7种提取剂的最佳提取条件是:提取温度均为(25±1)℃;提取时间为DTPA 2 h,醋酸铵30 min,其余5种提取试剂60 min;提取时的土液比为蒸馏水和DTPA 1∶2,醋酸铵1∶10,其余4种提取试剂1∶5。DTPA作为提取剂时,盆栽作物的吸镍量与有效镍提取量之间的相关性达到极显著水平,并好于其它试剂。DTPA和EDTA作为提取剂时,有效镍提取量与植株干物重之间均达极显著的负相关,且相关系数高于其他试剂。考虑到用DTPA作提取剂时,可以同时测定铜、锌、铁、锰多种金属元素,因此黑土中有效态镍的最佳提取试剂是DTPA,最佳提取条件为:温度(25±1)℃、土液比1∶2、180次min-1往复振荡提取2 h。     

The influence of iron oxides on the surface area of soil

Soils from Denmark and Tanzania have been extracted with ammonium acetate (controls), EDTA to dissolve amorphous iron oxides, and dithionite-EDTA (DE) to dissolve crystalline iron oxides. The surface areas of the extracted soils have been determined by applying the BET equation to nitrogen adsorption and by water adsorption at 19 percent relative humidity. High correlations (P < 0.001) were found (i) between EDTA-extractable iron (amorphous iron oxides) and the decrease in the surface area following EDTA extraction, and (ii) between the difference between DE-extractable iron and EDTA-extractable iron (crystalline iron oxides) and the further decrease in the surface area following DE extraction. The calculated specific surfaces of both the amorphous and the crystalline iron oxides varied from soil to soil but without any definite trend. The means of all the soils investigated may therefore serve as reasonable estimates of the specific surfaces of amorphous and crystalline iron oxides in soil.     

Influence of iron oxides on the non-specific anion (chloride) adsorption by soil

Soils from Denmark and Tanzania were extracted with ammonium acetate (controls), EDTA to dissolve amorphous iron oxides, and dithionite-EDTA (DE) to dissolve crystalline iron oxides. The amounts of chloride adsorbed by the extracted soils from 1 m NaCl at pH 5 and pH 7 were determined. The differences (ΔCl) between chloride adsorption at pH 5 and pH 7, attributed to variably charged groups, decreased when iron oxides were removed by EDTA and DE extraction. Close correlations (P>0.001), with negligible intercepts, were found (i)between EDTA-extractable iron (amorphous iron oxides) and the decrease in ΔCl following EDTA extraction, and (ii) between the difference between DE-extracted iron and EDTA-extractable iron (crystalline iron oxides) and the further decrease in ΔCL following DE extraction. The difference between ΔCl for acetate-extracted and DE-extracted samples was calculated from the contents and specific surfaces of amorphous and crystalline iron oxides, together with ΔCl per m² for synthetic iron oxides. Calculated and measured values were in very good agreement, indicating that soil iron oxides, in relation to chloride adsorption, may be treated as if they consist of only two fractions.     

Fe^0还原土壤中对硝基甲苯的实验研究

采用零价铁（ZVI,Fe^0）还原技术,修复被对硝基甲苯（PNT）污染的土壤,研究不同反应条件对还原效果的影响及随时间推移产物的变化,并对反应机理进行了初步探讨。结果表明,常温常压下,Fe^0可有效地将土壤中对硝基甲苯还原为苯胺化合物,反应过程中先生成对甲基亚硝基苯,最终生成对甲基苯胺。土壤含水量达到饱和时能显著提高PNT的还原率,土壤初始酸碱度控制在中性偏酸性有利于还原反应的进行,体系温度上升到25～35℃还原效果较好,当Fe^0加入量小于25mg·g-1时增加Fe^0用量能有效增大还原率。当2g土壤中PNT的初始浓度约为2．5×10^-6mol·g-1,Fe^0加入量是25mg·g-1,土壤水含量75％,土壤初始pH值6．8时,于25℃下反应5h后PNT的还原率可达95％以上。     

Pre-lysis washing improves DNA extraction from a forest soil

A pre-lysis buffer washing procedure was introduced to DNA extraction from a forest soil with high organic matter and iron oxide contents. Sodium phosphate of 0.1 M (pH 7.5) was used as a buffer to wash soil samples when subsequent lysis buffer was phosphate, and 20 mM EDTA (pH 7.5) was used when subsequent lysis buffer included EDTA. Initial experiments were not successful because the DNA extracts could not be amplified by polymerase chain reaction (PCR). The consideration of introducing a pre-lysis washing procedure was based on the idea that the washing should promote soil dispersion and homogeneity, decrease DNA adsorption by soil components (e.g. iron oxides), and remove covalent cations and those easily-dissolving organic compounds from the soil samples. Results revealed that humic substance content decreased by 31%, but DNA yield increased by 24% in the DNA extracts of the pre-lysis washing procedures, compared to the non-washing procedures. DNA extracted by the pre-washing procedure needed less purification for subsequent 18S and 16S rDNA PCR amplifications. It was recommended that the pre-lysis buffer washing should be used for DNA extraction from those difficult environmental samples, such as the forest soil with high contents of organic matter and iron oxides.     

越冬期埋土防寒层厚度对贺兰山东麓葡萄园土壤温度的影响

2019/2020年和2020/2021年冬季于贺兰山东麓葡萄园开展不同埋土防寒层厚度试验,结合不同深度土壤温度监测结果,研究越冬期葡萄园埋土防寒层覆盖下根区土壤温度变化规律,明确不同埋土防寒层厚度对根区土壤温度和葡萄越冬冻害的影响,为葡萄越冬冻害监测、评估及葡萄园冬季埋土管理提供参考。结果表明：（1）酿酒葡萄越冬期（12月−翌年2月）土壤温度呈先下降后上升的趋势;土壤温度随土层深度的增加而增加,波动随深度增加而缩小,埋土防寒层的覆盖,进一步减少了土壤温度的波动。（2）土壤温度随着埋土防寒层厚度的增加而增加,与不埋土处理（H0）相比,埋土防寒层厚度60cm（H60）处理, 20cm日最低土壤温度冬季可提高0.2～2.7℃,冬季平均可提高1.1℃;40cm土壤温度冬季可提高0.1～1.3℃,冬季平均可提高0.6℃。（3）0cm、20cm、40cm土壤温度日较差随着埋土防寒层厚度增加而减小,且极值出现时间依次滞后,60cm土壤温度几乎恒定。（4）20cm土壤温度,根干（C0）处显著高于距根干50cm（C50）、距根干100cm（ C100）和距根干150cm（C150）(P<0.05),距离根干越远土壤温度越低。土壤温度最低日,埋土防寒层厚度30cm、40cm、50cm三个处理根干（C0）处20cm土层温度较C50、C100和C150分别提高1.7～2.2℃、1.7～3.3℃、2.4～3.4℃。可见,根系受冻风险随土壤深度增加而降低,增加埋土防寒层厚度可提高土壤温度,减少土壤温度的波动,最低温度出现的时间随着埋土防寒层厚度增加而出现滞后。越冬冻害发生程度随埋土厚度增加而减少,其中副根受冻率高于主根。