The Relationship Between pH Value and Magnetic Susceptibility of Soil——A Case Study of Mountain Red Soil and Red Limestone Soil

通过对昆明西山山原红壤和红色石灰土的pH值和磁化率测试研究发现,山原红壤的pH值在4.0～5.8之间,呈酸性,质量磁化率在56 × 10-8～ 174× 10-8 m3/kg之间,pH值与磁化率呈明显的正相关关系;而红色石灰土pH值在6.0～8.4之间,磁化率为752× 10-8 ～5056×10-8m3/kg,pH值和磁化率呈负相关关系.该研究表明,在我国西南地区,土壤pH值和磁化率既存在明显的负相关关系也存在正相关关系.结合前人在其他地区的研究资料,进一步发现,土壤的酸碱环境可能是决定这些关系的重要因素.     

黄壤坡面表土磁化率变化特征分析

为了揭示南方山地地区黄壤坡面表层土壤磁化率的分布变化特征,选取存在水土流失的六苟小流域,在自然条件下对其河流北岸坡面表层土壤进行室内磁化率测定。结果表明:不同土地利用方式下,表土磁化率在烧荒林地最高,为63.146 2×10-8 m3/kg,混交林地、油茶林地次之,分别为47.773 4×10-8 m3/kg和33.343 0×10-8 m3/kg,水平梯地最低,为5.738 1×10-8 m3/kg;不同坡面表土磁化率的分布变化也不一致,自坡面上部至下部,表土磁化率在烧荒林地坡面呈现减小的趋势,在混交林地、油茶林地坡面呈现先增大再减小的趋势;坡度与坡面表土磁化率呈显著负相关关系,相关系数为-0.421。在南方山地黄壤坡面中,不同土地利用方式、不同地表形态以及坡度因子对坡面表土磁化率的分布有着较大影响。     

城市土壤污染的磁学监测研究

对上海市典型工业区(宝山区淞南镇)与农业区(宝山区罗泾镇)土壤磁性特征和重金属含量进行研究,结果表明:工业区土壤磁化率(χlf)平均为271×10-8m3/kg,最高达1660×10-8m3/kg,频率磁化率(χfd)平均<2%;农业区土壤χlf平均为32.5×10-8m3/kg,变化范围为:(15~58.6)×10-8m3/kg。工业区土壤磁性异常增值,与工业活动与交通运输中含Fe磁性颗粒的排放有关;工业区土壤χlf与土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Mn、Fe的含量存在极显著正相关性,表明土壤磁性可作为监测城市/工业土壤污染的有效手段。农业区土壤χlf接近土壤背景值,与土壤重金属的相关性不显著。     

土地利用方式对红壤氮素矿化和硝化作用的影响

研究在我国亚热带红壤地区采集林地、竹林、茶园和旱地农田4种利用方式的土壤样品,测定了氮素净矿化和净硝化以及N_2O排放速率,定量了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA),以期阐明土地利用方式对红壤氮素矿化和硝化作用的影响。结果表明,不同利用方式红壤AOA基因拷贝数在6.20×10~6到6.58×10~6copies g~(-1)土;AOB基因拷贝数在4.18×10~6到7.41×10~6copies g~(-1)土,AOA和AOB丰度的最大值均出现在旱地红壤。旱地红壤0～7天和0～14天的氮素净矿化速率分别为3.46和1.62 mg kg~(-1),均显著高于其他利用方式。氮素净矿化速率与土壤pH值呈显著的正相关关系(P0.05),与C/N呈显著的负相关关系(P0.05),说明土壤pH和C/N是影响不同利用方式红壤氮素净矿化速率的主要因子。旱地红壤0～7天和0～14天的净硝化速率分别为5.33和3.06 mg kg~(-1),也均显著高于其他利用方式。净硝化速率与铵态氮(NH_4~+-N)含量(P0.01)、pH(P0.05)和AOB(P0.01)均呈显著的正相关关系,表明土壤p H和可利用NH_4~+-N含量是影响红壤净硝化速率的重要因素,高土壤pH和NH_4~+-N含量有利于AOB的生长和活性,从而明显增加净硝化速率。然而,不同利用方式红壤的N_2O排放速率却没有显著的差异,说明利用方式似乎不影响土壤N_2O排放,这与净硝化速率变化规律相矛盾。可能的原因是,除了硝化作用外,好氧培养条件下还存在其他重要的N_2O产生途径,将来的研究中需要关注不同利用方式红壤N_2O产生途径,以阐明红壤N_2O排放机制。     

矿区周边土壤磁化率与重金属含量关系研究

选取云南沧源和个旧两个矿区周边土壤,研究土壤磁化率与重金属之间的相关性。结果显示,沧源矿区周边土壤低频磁化率χ_lf只与有效态Cd含量呈显著正相关,而个旧矿区周边土壤低频磁化率χ_lf与总Pb含量呈显著正相关,与总Zn含量极显著正相关,与有效态Cd含量呈显著负相关;两个矿区土壤低频磁化率χ_lf与有机质、pH和电导率的相关性均未达到显著水平。本研究为矿区土壤磁化率和重金属的关系作了有益的探索。     

博尔塔拉河沿岸土壤重金属含量特征与有机质、pH值的关系

以博尔塔拉河沿岸表层土壤中重金属As,Cd,Ni,Cr,Pb与有机质及pH为研究对象,并对它们之间关系进行研究。结果表明:土壤中5种重金属元素As,Cd,Ni,Cr,Pb平均含量分别为22.37,52.52,27.50,0.48,28.92mg/kg。土壤有机质平均含量为27 431mg/kg。土壤pH值为6.5~7.5,平均值为6.94。研究区土壤性质与土壤重金属含量间关系复杂:有机质含量与As,Cd,Cr,Pb含量呈显著正相关,有机质易与重金属离子形成络合物,从而降低重金属离子活性,导致土壤重金属含量增加;pH值与As,Cd,Pb含量之间呈显著负相关,随pH值增大,有效态As、有效态Cd和有效态Pb在土壤中含量明显减少。通过对土壤有机质、pH与重金属含量的关系研究,发现土壤有机质、pH是影响土壤重金属含量的重要因素。     

耕作侵蚀磁性示踪的影响因素

以钛铁矿粉作为磁性示踪剂,研究土壤磁化率背景值、操作方式、测定条件对耕作侵蚀磁性示踪的影响,确定耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件。结果表明:紫色土研究样地的耕层土壤磁化率背景值和空间变异性都较小,对示踪剂磁性强度要求不高;土壤磁化率与示踪剂浓度可以利用线性方程拟合,示踪剂浓度在20~70g/kg时,拟合效果较好(R~2=0.999 6,P0.001);当土壤颗粒组成中粗颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与粒径2mm和2~5 mm含量呈显著正相关,与粒径5~10 mm和10~20mm含量呈显著负相关,然而当细颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与土壤颗粒组成无关;土壤磁化率与堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度呈正相关关系,与取样间距、示踪剂老化、土壤温度关系不明显。耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件为:钛铁矿粉磁性示踪剂浓度为20~70g/kg,土壤磁化率测定时细颗粒占多数(50%),堆积厚度在5cm以上,土壤紧实度在50~150N/cm~2,保持耕作前后土壤磁化率测定中堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度等条件基本相似。试验和应用表明钛铁矿粉的性能较适合作为耕作侵蚀磁性示踪剂。     

退耕湿地典型植被群落土壤氮分布及储量特征

为阐明退耕湿地植被恢复对土壤氮素的影响,以黄河中游湿地河南武陟渠首段为研究对象,分析滩区耕地和退耕恢复区3种典型湿地植被群落土壤pH、有机质、总氮、硝态氮、铵态氮和氮储量的变化。研究结果表明,随着退耕恢复时间的增加,土壤pH呈下降趋势;土壤有机质、总氮总含量和氮储量呈逐渐增加趋势,分别由未恢复前的7.69~10.08g/kg,174.44~344.13mg/kg和0.07~0.09kg/m2增加到恢复1.5a后的15.83~29.53g/kg,739.13~1 076.99mg/kg和0.22~0.33kg/m2。恢复区土壤有机质、总氮总含量在空间上的变化表现为上层大于下层,土壤硝态氮含量均低于氨态氮含量。不同湿地植被土壤中总氮、有机质含量和氮储量存在显著差异(P0.05),其含量大小均依次为水蓼群落水烛群落芦苇群落。相关分析结果表明,研究区土壤中有机质含量与总氮之间存在极显著正相关关系(r=0.80;P0.01),铵态氮含量与有机质、总氮之间均存在极显著正相关关系(r=0.69,0.50;P0.01),硝态氮含量和有机质、总氮、铵态氮之间均存在一定正相关性,土壤pH与有机质和总氮之间均存在显著负相关关系(r=-0.49,-0.46;P0.05)。     

粤东凤凰山茶区土壤镉赋存形态特征及茶叶有效性

通过对粤东凤凰山茶区12个大型茶园土壤和茶叶进行采样,采用连续提取法将茶园土壤Cd分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机束缚态和残渣态,探讨了茶园土壤Cd的5种化学形态组成特征及其与土壤理化性质和茶叶Cd积累的关系。结果表明:(1)茶区土壤中镉的化学形态分布受到土壤pH值和有机质含量的影响,土壤中Cd的5种化学形态分布的规律为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态;茶区土壤可交换态Cd和残渣态Cd与土壤中的pH值呈极显著负相关性关系,而有机结合态Cd与土壤pH值呈显著正相关关系;有机质含量与氧化物结合态Cd和有机束缚态Cd呈显著正相关关系,而与可交换态Cd和残渣态Cd呈显著负相关关系。(2)茶叶中Cd含量在0.30~0.98mg/kg,平均含量为0.65mg/kg;茶叶中的Cd含量与土壤中可交换态Cd有显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。因此,可以通过调节茶园土壤pH值,影响土壤中Cd的化学形态分布,最终达到降低茶叶中Cd含量,提高茶叶品质的目的。     

水泥厂周边稻田土壤剖面磁学性质及其环境意义

为了研究工业粉尘对农田土壤磁学性质的影响,在水泥厂周边挖掘了2个稻田土壤剖面(L01、L02)和1个山林土壤剖面(L04),同时设置对照剖面(L03),采用环境磁学方法,分别对4个土壤剖面磁学参数、矿物成分和化学成分进行了分析。结果表明:水泥厂周边3个土壤剖面中主要矿物成分是石英、伊利石、针铁矿、蒙脱石、方解石等。稻田土壤剖面中存在亚铁磁性矿物和反铁磁性矿物,但亚铁磁性矿物含量较低,剖面L01和L02的χ(质量磁化率)、χ_(ARM)(非磁滞剩磁磁化率)、SIRM(饱和等温剩磁)平均值分别为12.05×10~(–8) m~3/kg、52.71×10~(–8) m~3/kg、9.74×10~(–4) Am~2/kg和9.40×10~(–8) m~3/kg、43.82×10~(–8) m~3/kg、7.67×10~(–4) Am~2/kg,这2个剖面中磁性矿物粒径较粗,超顺磁性颗粒含量较低,χ_(fd)(频率磁化率)平均值分别为3.41%和3.08%。剖面L04中亚铁磁性矿物含量较高,其χ、χ_(ARM)、SIRM平均值分别为53.85×10~(–8) m~3/kg、393.73×10~(–8) m~3/kg、26.90×10~(–4) Am~2/kg,该剖面中磁性矿物粒径细,超顺磁性颗粒含量高,χ_(fd)平均值高达14.20%。由于受到水泥粉尘的影响,水泥厂周边3个土壤剖面(L01、L02、L04)0～20 cm土壤磁学性质和ω_(CaO)(CaO质量分数)都发生了明显变化,磁性增强,磁性矿物粒径变粗,ω_(CaO)升高,3个土壤剖面中ω_(CaO)与磁学参数χ、χ_(ARM)、SIRM均存在正相关关系。因此,稻田土壤剖面的磁学参数χ、χ_(ARM)、SIRM和ω_(CaO)对水泥粉尘的影响具有较好的指示作用,两类参数的值越高,指示稻田土壤被水泥粉尘影响越严重。     

海南省农用地土壤重金属含量与土壤有机质及pH的相关性

研究了海南省农用地土壤有机质含量、pH值和土壤中重金属含量,并对其相关关系进行了分析.结果表明:海南省农用地土壤有机质含量总体上处于中等水平,全省有机质平均含量为22.99 g/kg,各地区之间含量差异较大,土壤pH平均值为5.20;5种重金属元素含量的平均值均未超过<国家土壤环境质量标准>(GB156182-1995)二级标准限值.但研究区土壤中Hg、Cd、Cr 3种重金属元素含量的最大值均超过了国家土壤环境质量的二级标准,并分别达到了1.63、0.64、586.70 mg/kg:土壤重金属含量与土壤性质间的关系复杂:有机质含量与Hg、Cd、Cr含量呈极显著正相关,与Pb含量呈显著相关,而pH与Hg、Cr呈负相关,与Cd、Pb呈显著正相关.     

不同母质发育的红壤电荷特性研究

研究了3种不同母质发育的红壤中电荷的差异,比较了不同母质对电荷的影响。结果表明:3种母质发育的红壤中,紫色土发育的红壤中全部负电荷含量明显高于花岗岩发育的红壤和第四纪红色黏土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤中正电荷的含量明显高于花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤、花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与pH呈显著性负相关;第四纪红色黏土发育的红壤正电荷与有机质呈显著负相关,花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与有机质含量呈显著正相关;第四纪红色黏土发育的红壤和紫色土发育的红壤正电荷与黏粒含量呈一元二次线性关系,花岗岩发育的红壤正电荷与黏粒含量呈极显著负相关;紫色土发育的红壤吸附的NH4+-N含量最高,第四纪红色黏土发育的红壤吸附的NO3--N含量最高。通过对3种母质发育的土壤电荷特性的研究,可为不同母质的红壤进行合理施肥与管理提供科学依据。     

开封市城市土壤磁化率空间分布及对重金属污染的指示意义

建立基于土壤磁化率的重金属污染等级标准可为土壤重金属污染评价提供更为简便的磁学方法。采集开封市城市土壤表层样品99个,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量以及低频磁化率(χLF)和高频磁化率(χHF)。采用普通Kriging插值法探讨χLF的空间分布,污染负荷指数(PLI)评价土壤重金属污染程度,并在PLI与χLF相关分析的基础上建立了基于χLF的土壤重金属污染等级标准。结果表明,开封市城市土壤各样点7种重金属的平均PLI为2.53,呈中度污染,Cd是最主要的污染因子。土壤χLF平均值为125.7×10-8m3kg-1,总体上由东南向西北递减,高值区出现在东南部、老城区北部和陇海铁路沿线附近。各样点土壤重金属PLI与其χLF的回归方程为PLI=0.011χLF+0.320(r=0.663),呈极显著正相关(p0.01)。用土壤χLF可以评价开封市城市土壤重金属污染程度:当土壤χLF≤62×10-8m3kg-1时,为无污染;当62×10-8χLF≤153×10-8m3kg-1时,为轻度污染;当153×10-8χLF≤244×10-8m3kg-1时,为中度污染;当χLF244×10-8m3kg-1时,为强度污染。     

植茶年限对土壤pH值、有机质与酚酸含量的影响

土壤pH值和有机质是土壤肥力的重要指标,土壤中的酚酸类物质也是一类重要的有机物质,与pH值和有机质关系复杂。本文以四川省名山区茶园土壤为对象,研究植茶年限对土壤pH值、有机质和酚酸含量的影响,并探讨它们之间的相互关系。结果显示:随着植茶年限的延长,各土层土壤的pH值均呈现不同程度的下降趋势,即植茶10年植茶7年植茶5年植茶3年水稻土,表层土壤酸化明显;随着植茶年限的延长,土壤有机质、总酚和水溶性酚含量均呈增加趋势。相关分析表明,0~10 cm土层土壤中,总酚与土壤pH值呈负相关;10~20和30~40 cm土层土壤中,水溶性酚与土壤pH值呈负相关;10~20 cm土层土壤中,总酚与土壤有机质呈正相关;在10~20、20~30和30~40 cm土层土壤中,水溶性酚与土壤有机质呈正相关。说明植茶土壤酚酸含量的增加是影响土壤pH值下降和有机质含量升高的重要因素。     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

苏北典型新围垦海涂农田盐碱障碍因子特征分析

通过对苏北典型新围垦海涂农田(围垦于2005年,种植于2007年)盐碱障碍因子分析发现,农田土壤处于脱盐碱化阶段,其盐分均值为1.78 g/kg,属轻度偏中度盐渍化,但其变幅大,空间变异性强,盐分大值呈斑块状分布于田块中.同时,其pH高,均值达9.83,碱化特征明显.海涂围垦农田土壤盐分与pH的剖面分布均较均匀,垂直变异性弱.离子分析结果显示,海涂围垦农田土壤盐分以NaCl为主,除K+外,土壤可溶性离子按其与盐分和pH的关系大致可以分为两类,一类为Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+,分别与土壤含盐量呈显著正相关;另一类为CO32-、HCO3-,分别与pH值具有极显著的正相关关系;且同类离子之间互呈显著正相关,而两类离子相互之间呈显著负相关或极弱正相关.K+既与土壤含盐量和pH呈极显著正相关,同时也与除SO42-和Ca2+外的所有离子呈正相关.结合研究区气候特征,在消减新围垦海涂农田土壤盐碱障碍因子的过程中应积极改善土壤的物理性质以增强盐分的淋洗,并重点防止土壤的碱化过程.     

新疆伊犁新垦区土壤磁化率特征分析

对新疆伊犁新垦区几种不同土地利用方式下土壤磁化率参数及其与土壤有机质、粒度特征关系进行分析,结果表明:不同土地利用方式下土壤剖面的质量磁化率差异明显,杨树林地、农田林带边荒草地、杏林地与农田(几种油葵地)和干旱草场相比,土壤质量磁化率明显偏低;土壤质量磁化率与土壤有机质、粘粒、粉粒含量成负相关,不同土地利用方式相关系数差别较大,与土壤沙粒含量大多呈较好正相关.土壤频率磁化率与有机质、粘粒含量呈现较好正相关,个别达到极显著水平,与土壤粉粒含量呈不明显正相关;与土壤沙粒含量呈较好负相关.     

上海嘉定区表土磁性强度的空间分异及环境指示意义

在上海嘉定区,按土地利用方式的多样性和空间分布的均匀性,采集31个表土(0～5 cm)样品,分析表土磁化率(χlf)和重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Mn)含量。结果表明:表土χlf普遍增强,且空间分异很大,变幅在35.1×10-8～1 676.9×10-8m3kg-1,平均值为177.9×10-8m3kg-1。表土磁化率随土地利用方式的不同呈现出显著差异,总体看:工业土壤>马路绿地>农耕土壤>林地土壤。表土磁性的增强与重金属元素的累积有密切联系:表土χlf与Zn、Cr、Cd的含量呈极显著正相关(p<0.01);表土χlf与重金属综合污染指数呈显著正相关(p<0.05)。嘉定表土磁性特征的研究进一步表明,磁学方法可作为监测和评估上海土壤重金属污染的有效手段。     

重庆地区酸性紫色土锌有效性及其影响因素研究

以重庆地区紫色土为对象,研究了重庆地区酸性紫色土Zn有效性及主要影响因素。结果表明:供试紫色土全Zn含量为40.2～89.6mg/kg,有效Zn含量在0.2～4.2mg/kg之间;用直线、幂函数和指数函数回归方程对影响有效Zn的主要土壤因素进行回归拟合,土壤有效Zn与土壤全Zn、有机质、全N含量呈极显著正相关关系,相关系数依次为0.5243**、0.5308**、0.5097**;而与全P含量相关性显著(r=0.4637*);与土壤pH值呈极显著负相关关系(r=-0.5698**);通径分析表明,土壤理化性质对有效Zn的直接作用系数大小次序为全Zn全NpH,土壤全Zn对Zn有效性的直接作用最为明显。     

植被恢复过程中侵蚀红壤有机质变化研究

基于2001年与2011年两期土壤样品数据,对江西省兴国县植被恢复过程中侵蚀红壤有机质的变化进行了研究。结果表明：10年间,纯林、林草及林灌草结构下表层(0 ~ 10 cm)土壤有机质变化值分别为?-5.8、-0.1及8.0 g/kg,千枚岩、红砂岩及花岗岩成土母质发育的红壤表层土壤有机质变化值分别为8.7、-0.5及 -3.1 g/kg。植被垂直结构对表层土壤有机质的变化影响显著,主要是由于植被覆盖度及生物量的不同引起的凋落物量的差异所导致;土壤颗粒组成是表层土壤有机质变化的重要影响因素之一,研究区表层土壤有机质的变化与黏粒含量的变化呈显著正相关(P < 0.05);此外,林下土壤侵蚀也影响着表层土壤有机质的变化。