内蒙古地区A、C层土壤中金属元素含量比值的影响因素及其空间结构分析

本研究对内蒙古地区３４９个样点Ａ、Ｃ层土壤中１０种金属元素含量的比值进行了分析．总体而言，金属元素在内蒙古地区表层土壤中有富集的趋势，但它们在Ａ、Ｃ层土壤中含量的比值具有较大方差；偏相关分析的结果表明，土壤有机质含量、ｐＨ值和粘粒含量没有对上述比值产生显著的影响；同时，通过半方差函数的计算和空间插值对上述比值的空间结构特征进行了讨论．结果显示，研究元素在内蒙古土壤中的纵向分布没有表现出明显的空间结构，多数元素在Ａ、Ｃ层土壤中含量比值的半方差函数表现为纯块金效应．因此，内蒙古地区金属元素沿土壤剖面分布特征主要影响因素的空间变异尺度可能在本研究的最小采样尺度（大约２０ｋｍ）以下．     

样点密度对土壤有机质空间预测结果的影响——以河南封丘县土壤为例

以河南省封丘县表层土壤有机质含量为例,探讨土壤样点密度对区域化土壤变量描述性统计特征、半方差函数理论模型拟合效果、普通Kriging插值预测结果的精度与表现目标变量空间变异的能力等多方面的影响。研究结果表明,样点数量从5000个大幅减少至20个,研究区表层样品有机质含量均值未发生显著变化。当土壤样点≥625个时,表层土壤有机质含量半方差函数模型具有较好的拟合效果,可以通过Kriging插值手段获得精度较高且对目标变量空间变异特征解释能力较强的预测结果;当土壤样点≤78个时,半方差函数模型理论上无法通过拟合获得,通过普通Kriging插值手段不能获得研究区表层土壤有机质含量理想的预测结果。     

关帝山云杉次生林土壤的空间异质性及其与地形相关性

为揭示森林土壤空间变异特征及其变异机制,参照CTFS样地土壤采样方案,在关帝山4 hm2云杉次生林样地199个采样点进行土壤取样和测定,运用经典统计方法分析寒温性云杉林土壤pH值、有效氮、有效磷、有效钾和有机质的水平和垂直空间分布特征,应用地统计学和ArcG IS插值的方法,重点分析了0～ 10 cm层土壤性质的空间异质性及其分布格局,并基于RDA排序和方差分解定量评价地形因子对土壤各指标空间变异的影响程度和解释量.结果表明:云杉次生林土壤的pH值、有效氮、有效磷、有效钾和有机质含量呈明显的水平及垂直空间变异,0 ～ 10 cm层土壤上述5个指标的变异系数分别为8.78％、41.15％、58.36％、46.60％和48.38％;土壤变异的空间自相关范围为4.9～58.8 m,pH值和有效氮呈中等程度的空间自相关,有效磷、有效钾和有机质呈强烈的空间自相关变异;有效氮、有机质和有效钾呈相似的空间斑块状分布格局,即样地有效氮含量高的斑块中有机质和有效钾含量也高.pH值和有效磷则表现出相反的斑块分布格局;地形因子中,pH值、有效氮和有效磷受海拔影响最大,其中,海拔与pH值、有效磷呈正相关,分别解释其空间变异的40.43％和28.81％,而与有效氮呈负相关,能单独解释其空间变异的19.48％.凹凸度对有效钾和有机质的影响最大,可分别解释9.37％和6.88％的有效钾和有机质的空间变异,与这2个土壤性质指标为负相关.研究可为深入认识华北地区植物分布和物种共存提供基础依据.     

田块尺度土壤入渗特性空间变异研究

土壤入渗特性是田块尺度参数估值的重要基础。该文以陕西省杨凌区一级阶地砂壤土和三级阶地粘壤土所选典型田块的双环入渗试验为基础,分析了归一化因子在单一尺度和多尺度上的分形特征,并在此基础上建立了估算归一化因子的土壤转换函数。结果表明:对于修正Kostiakov公式所采用的归一化处理方法是可行的,可较好地预测典型田块各测点的土壤入渗过程;在单一尺度上,一级阶地和三级阶地所选典型田块的归一化因子最优半方差函数均为球状模型,其分形维数分别为1.796和1.840;在多尺度上,一级阶地典型田块归一化因子的空间变异受粉粒含量、砂粒含量和土壤容重的影响显著,三级阶地典型田块归一化因子的空间变异与黏粒含量、粉粒含量、砂粒含量和土壤初始含水率相关程度最高(显著性水平0.01);估算归一化因子的土壤转换函数具有较高的精度和可靠性,其一级阶地和三级阶地典型田块验证样本归一化因子的实测值与估算值相对误差绝对值均值分别为13.15%和9.95%。研究结果可较好地解决田块尺度内土壤入渗点面转换及入渗参数难以取得的问题。     

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

为了有效揭示土壤重金属的空间分布特征,为土壤环境质量评价提供科学依据,该研究以北京市耕作土壤中重金属为例,通过地统计学方法分析了重金属空间结构的尺度效应。研究结果表明：土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间结构性对空间尺度有明显的依赖,理论半方差函数的最优性检验进一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间变异结构,并且采用多尺度套合模型法对重金属Cr、Ni、Zn和Hg进行克里格插值,其插值效果明显优于单一尺度下的普通克里格插值。因此,多尺度套合模型法能有效地揭示耕作土壤中重金属的空间分布特征。     

喀斯特地区烟田土壤养分的空间变异特征

以我国典型的喀斯特地区—贵州省毕节地区为研究区域,利用地统计学和地理信息系统(GIS)相结合的方法对烟田土壤养分的空间变异特征进行研究,皆在为喀斯特地区烟草种植的平衡施肥及生态环境保护提供依据。描述性统计结果表明,研究区烟田土壤各养分指标均属中等程度变异。半方差函数分析表明,研究区烟田土壤全氮、全钾、速效磷变异函数的最适模型是球状模型,全磷和速效钾的最适模型是线性模型,碱解氮、pH和有机质的最适模型为指数模型;速效磷表现为强烈的空间自相关性,主要受结构性因素影响,而全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾、pH和有机质表现为中等空间相关性,受结构性因素和随机性因素共同影响。普通克里格插值的土壤养分空间分布图表明,研究区域内烟田土壤全氮、全钾、速效磷和速效钾含量分布呈现空间连续分布的特点,而全磷、碱解氮和pH、有机质含量没有明显的分布规律,这主要与喀斯特地区复杂的立地因子和人为影响有关。     

河套灌区典型示范区土壤盐分和有机质空间变异特征

为探明河套灌区盐渍化土壤盐分和有机质含量分布规律,选取巴彦淖尔市五原县盐渍化土壤典型区域作为研究区,采用区域土壤信息定点监测,选取 149个采样点,获得各土层土壤样本,并结合经典统计学、地统计学、空间插值等方法,研究盐渍化土壤盐分和有机质含量空间变异特征。结果表明:随着土层深度的增加,土壤有机质含量与土壤盐分含量的相关性逐渐增加,在深层土壤间盐分对有机质含量的影响大于表层,且在 40～ 60 cm影响最显著。研究区各层土壤盐分的最优半方差函数模型为球状模型,土壤有机质的最优半方差函数模型为高斯模型。规模化盐碱地改良后,0～ 20、20～ 40、40～ 60 cm土壤盐分结构比(表示随机因素引起的空间变异占系统总变异的比例)上升 2.35、6.72、1.94个百分点,0～ 20、20～ 40 cm土壤有机质结构比分别上升 3.54、3.93个百分点,土壤盐分和有机质结构比整体较改良前呈上升趋势,结构性增强,空间相关性增强,垂直方向上土壤盐分变异性强于有机质变异性。改良期内土壤盐分含量平均降幅为 0.574g/kg,土壤有机质含量平均增幅为 0.195 g/kg,耕层土壤盐渍化程度减弱,各层土壤有机质含量增加,作物生长安全区增大,研究区土壤环境显著改善。土壤盐分高值区(>6 g/kg)多位于地下水浅埋区的中部和东南部区域,改良后,研究区中部土壤盐分集聚特征仍十分显著,存在盐渍化加剧的风险,仍是盐碱地改良防治重点的区域。     

不同尺度下土壤养分空间变异特征的研究

在不同取样尺度下采集了农田土壤样品并测定土壤有机质、全N和有效P含量，研究不同尺度下地统计学方法对土壤养分空间变异分析的适用性和空间插值质量。研究结果表明，大比例尺下土壤有机质含量、有效P含量、全N含量的分布呈正态分布，在中小比例尺下呈现轻微偏态分布。各养分空间变异系数存在明显空间变异(C．V.介于17％—27％之间)，大比例尺下，空间变异较小；中小比例尺下，空间变异程度大(C.V.和峰度值较小)。在各种尺度下，土壤养分均存在典型的半方差结构，表明在各种取样比例尺下采用地统计学方法进行土壤养分空间变异分析都是可行的。在大中比例尺下，各养分块金系数介于0．28—0．38之间，表明土壤养分具有明显空间自相关；而在小比例尺下，块金系数介于0—0．17之间，表明土壤养分具有强烈空间自相关，其中有机质含量具有恒定的空间自相关(块金系数为0)，有效P含量的空间自相关程度相对较弱；空间插值和交互检验结果表明，球状模型空间插值结果与实测结果符合性很好，交互检验均达到极显著水平。在小比例尺下其估计比大比例尺下精度更高。不同养分的空间预测结果质量不尽相同，土壤有机质含量空间预测符合度最高。     

农田土壤颗粒尺寸分布分维及颗粒体积分数的空间变异性

盐渍土膜下滴灌过程中的土壤理化性质存在空间变异性,对灌溉管理有一定影响。该文根据3个不同尺度下土壤采样及颗粒尺寸分布（PSD）测定结果,探讨了土壤PSD分维和颗粒体积分数之间的定量关系,分析了各尺度和综合尺度下土壤PSD分维和颗粒体积分数的经典统计特征和地质统计特征,根据颗粒体积分数的半方差函数计算了不同尺度颗粒体积分数的分形维,并做出了等值线图。研究表明,土壤PSD分维与黏粒的体积分数呈正相关关系,黏粒体积分数增大引起PSD分维增加的原因在于细颗粒的比表面积比粗颗粒的大;各尺度土壤PSD分维及颗粒体积分数均无强变异特征;不同尺度下土壤PSD分形维的半方差函数中块金和基台值均非常低;50 m尺度土壤PSD分维和黏粒体积分数的等值线图具有类似的集中度和走势,而砂粒体积分数和粉粒体积分数则具有相反的集中度和走势。该研究说明土壤PSD分维和颗粒体积分数都有一定的尺度依赖性。     

海河低平原盐渍区土壤养分空间变异性研究

应用地统计学方法分析研究海河低平原盐渍涝洼地2700m×2100m尺度土壤6个主要养分属性和全盐量的空间变异结构结果表明,在轮荒、撩荒半自然状态下土壤全N 、速效氮、速效磷、速效钾及有机质等含量的空间变异性存在着良好的半方差结构,而全P 半方差结构尚难理想的确定.半方差曲线图遵从指数和球函数等理论模型,最大相关距离分别在340～1173m,结构方差在基台值中所占比例均较大,达40%以上.     

大庆龙凤湿地土壤理化性质与硒元素分布关系研究

为了解大庆龙凤湿地土壤理化性质对硒的含量、形态与分布的影响,对大庆龙凤湿地保护区4个样区20个样点4个不同层次土样中硒的含量、形态、分布以及部分理化性质进行了研究。结果表明:大庆龙凤湿地土壤全硒含量为121～150μg/kg,由于硒淋溶流失的影响,随土壤深度的增加,全硒含量无明显变化;有效硒总量为22～28μg/kg,包括水溶态硒、交换态硒与富啡酸态硒三种形态。影响土壤硒的主要因素包括土壤有机质、土壤黏粒含量及pH值,其中土壤有机质、黏粒含量与硒含量之间存在正相关关系,土壤pH值与硒含量存在极显著的负相关关系。     

焉耆盆地白刺灌丛沙堆土壤理化性质

对焉耆盆地白刺灌丛沙堆不同演化阶段和沙堆间低地土壤理化性质进行分析。结果显示:（1）白刺灌丛沙堆不同演化阶段土壤粉砂、黏粒、有机质和养分含量均高于沙堆间低地,而土壤砂粒含量和pH值低于沙堆间低地;从白刺灌丛沙堆发育到稳定阶段,土壤砂粒含量和pH值逐渐降到最小值,而粉砂、黏粒、有机质和养分含量达到最高值,从白刺灌丛沙堆稳定到活化阶段,土壤砂粒含量和pH值急剧增加,而粉砂、黏粒、有机质和养分含量大幅度下降;（2）从整个剖面来看,由于白刺灌丛沙堆侵蚀和堆积的差异,随着深度的增加砂粒含量先减后增,而pH值、粉砂、黏粒、有机质和养分含量先增后减;0—15 cm土层砂粒含量最高,而15—45 cm土层最低;0—15 cm土层pH值、粉砂、黏粒、有机质和养分含量最低,而15—45 cm土层最高;（3）白刺灌丛沙堆发育和活化阶段强烈的吹蚀不利于有机质的积累,白刺灌丛沙堆稳定后为降尘截存、凋落物积累和微生物的繁殖提供有力的保障,表层黏粒得以截存和地衣状薄层结皮形成,增加土壤的有机质和养分含量。     

土壤镉吸附的研究进展

综述了土壤镉吸附的机理和土壤pH、有机质含量、粘粒矿物类型及含量、土壤溶液中竞争性阳离子、共存阴离子、土壤温度等土壤性质对土壤镉吸附的影响；总结了土壤镉的吸附量随土壤pH增加、温度升高及有机质、铁锰氧化物和粘土矿物含量增加而增加的机理；竞争性阳离子的存在抑制镉的吸附，土壤溶液中共存阴离子对镉吸附的影响取决于阴离子种类和土壤类型。     

湘西植烟土壤有机质含量分布及其影响因素

为了解湘西州植烟土壤有机质含量分布状况及其影响因素,测试了湘西州7个主要烟区488个土壤样本的有机质含量,采用传统统计学和地统计学方法分析了湘西州植烟土壤有机质含量分布及土壤类型、海拔高度、pH值等影响因素。结果表明:1湘西州植烟土壤有机质含量总体适宜,平均值为21.69g/kg,变幅为3.12~62.97g/kg,变异系数为40.64%,处于适宜范围内的样本占41.48%;2不同县之间的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,永顺县、凤凰县、龙山县植烟土壤有机质含量总体上处于适宜水平,其他各县总体处于较低水平;3湘西州植烟土壤有机质含量在空间分布上是从东北部、西部和西南部向州中部及东南方向减少,在永顺县东南部、保靖县的西部各有一个高值区;4不同植烟类型土壤的有机质含量差异达显著水平,灰黄棕土、水稻土、灰黄泥、浅灰黄泥、黄壤的有机质含量属适宜水平,其他类型土壤的有机质含量偏低;5不同海拔高度的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,湘西州植烟土壤有机质含量有随海拔升高而升高的趋势;6不同pH的植烟土壤有机质含量差异极显著,主要为pH>7.0的植烟土壤有机质含量较高。     

亚热带土壤不同矿物组分中铬的吸附

Safe application of chromium (Cr)-containing organic industrial wastes to soil requires considering the ability of the soil to adsorb Cr.In this study,the maximum Cr adsorption capacity was assessed for the bulk samples and their clay and iron-free clay fractions of four subtropical soils differing in mineralogy.To this end,the samples were supplied with Cr(Ⅲ) nitrate solutions at pH 4.5 or 5.5.The results of Cr(Ⅲ) adsorption fitted to a Freundlich equation and the adsorption capacity was positively correlated with soil organic matter and iron oxide contents.The clay fractions adsorbed more Cr per unit mass than the bulk soils and the iron-free clay fractions.The Cr(Ⅲ) adsorption capacity increased with increasing soil pH due to more charges on adsorbing surfaces.Our results suggest that the soils rich in organic matter and iron oxides and having a pH above 4.5 are suitable for application of Cr(Ⅲ)-loaded industrial wastes.     

Molybdenum Determination in Mehlich‐1 and Mehlich‐3 Soil Test Extracts and Molybdenum Adsorption in Brazilian Soils

Abstract

The extractant Mehlich‐1 is routinely used in Brazil for determination of soil nutrients, whereas Mehlich‐3 has been suggested as a promising extractor for soil fertility evaluation. Both were used for extraction of molybdenum (Mo) in Brazilian soils with Mo dosage by the KI+H₂O₂ method. The Langmuir and Freundlich isotherms were used to study soil Mo adsorption. Mehlich‐1 extracted more Mo than Mehlich‐3 in soils with high contents of organic matter, clay, and iron (Fe) oxides. Mehlich‐3 and Mehlich‐1 extractions correlated positively and significantly with amorphous Fe oxides, crystalline Fe oxides, and organic matter. Molybdenum recovering rates correlated to crystalline Fe oxides and clay contents but not to organic matter, pH, and Mo adsorption capacity. Amorphous and crystalline Fe oxides, clay, and organic matter were responsible for most of the Mo adsorption. The Langmuir isotherm described better the Mo adsorption to soil amorphous Fe oxides and organic matter than the Freundlich isotherm.     

水稻子实对不同形态重金属的累积差异及其影响因素分析

在分析成都平原核心区土壤重金属(Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)全量、各形态含量及相应点位种植的水稻子实重金属含量的基础上,通过统计分析、空间插值及线性回归方程的模拟,研究了土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn全量的空间分布状况、各形态重金属含量统计特征,以及水稻子实对重金属各形态的累积差异及其影响因素。结果表明,成都平原水稻土重金属污染较轻,除Cd外,均低于国家土壤环境质量二级标准。土壤中重金属的可交换态含量均较低,Cd主要以铁锰氧化态存在,Cr、Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在。水稻子实对5种重金属的累积效应顺序为:Cd>Zn>Cu>Pb>Cr。与水稻重金属累积关系密切的重金属活性形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态)主要有:Cd的碳酸盐结合态、Cr的可交换态、Pb的有机物结合态和Cu的碳酸盐结合态含量;Zn各活性形态对水稻子实含量的影响不明显。土壤理化性质对不同活性形态重金属元素的影响效应各不相同。活性态Cd主要受有机质、pH和容重的影响;活性态Cr与pH、有机质、CEC和容重密切相关;活性态Pb与有机质、容重、中细粉粒、砂粒等均有密切的关系;Cu的活性主要受粘粒、有机质含量的影响;Zn的有效性主要受pH、有机质、砂粒、容重的影响。总的看来,对土壤Cd、Cr、Pb、Cu、Zn各活性形态含量影响效应较强的是有机质、pH、容重,而与土壤吸附性能密切相关的颗粒组成、CEC的影响不甚明显。     

THE EFFECT OF SOIL FACTORS ON THE EXTRACTION OF SOIL ORGANIC MATTER BY ANHYDROUS FORMIC ACID

Twenty-five soils, having a wide range of organic matter contents, were extracted with anhydrous formic acid containing 10 per cent acetylacetone, and the extracted material precipitated in two fractions with diisopropyl ether. Precipitates comprised from 5.1 to 51.1 per cent of the original soil organic matter, the proportion extracted tending to be greatest from acid soils of fairly high organic matter content and least from neutral or slightly alkaline soils of low organic matter content. Soil clay content appeared to have no effect on the efficiency of organic matter extraction, but was the most important soil factor governing the proportion of the total soil-N extracted. Amounts of N extracted ranged from 10.2 to 57.8 per cent of the original soil N content, extraction efficiency being greatest with soils of low clay content and low pH. There was evidence to suggest that soil clay afforded some protection to N compounds against extraction. The results indicate that formic acid/acetylacetone is most effective with soils in which much of the organic matter is only partly humified.     

Role of Different Soil Fractions in Copper Sorption by Soils

Abstract

To evaluate contributions of organic matter, oxides, and clay fraction to copper (Cu) adsorption in six characterized soils, adsorption isotherms and distribution coefficients were obtained by a batch experimental method. Copper adsorption isotherms from untreated soil, organic matter removed from samples, and organic‐matter‐ and oxide‐removed samples were compared with curve patterns and correlated to Langmuir and Freundlich models. Copper sorption data on untreated soils described L or H‐curves, whereas in soils deprived of any component, their curves were S‐type. Distribution coefficients allowed knowing Cu adsorption capacity of untreated soil and of organic matter, oxides, and clay fraction. Soil organic matter is the main component that affects Cu adsorption as long as soil pH is near neutrality. At acid pH, oxides are the main component that affects Cu adsorption, although to a much smaller extent than organic matter near neutral conditions. Soil pH is the main soil factor that determines Cu adsorption.     

山东省青州市土壤养分元素有效量及其影响因素

为研究山东省青州市土壤养分元素有效量及其影响因素，通过系统采集分析390件表层土壤样品，获得了N、P、K、Cu、Zn、Mo、B 7种土壤养分元素全量和有效量以及pH和有机质数据，并对其进行了相关性和差异性分析。结果表明：研究区土壤Mo、B元素有效量低，总体表现为缺乏和较缺乏；N元素有效量背景值略高于临界值，分布不规律；P、K、Cu、Zn元素有效量变异系数均大于100%，呈现西低东高的空间分布趋势。相关性分析表明，N、P、K、Cu、Zn、B 6种元素全量与有效量呈显著正相关，测试的7种元素有效量与pH均呈显著负相关，N、K、Zn、B 4种元素有效量与有机质含量呈显著正相关。不同成土母质中，奥陶系和寒武系土壤pH、奥陶系土壤有机质含量显著高于全区，养分有效量在奥陶系土壤中总体较低。不同土壤类型中，粗骨土土壤pH和有机质含量显著高于全区，养分有效量在粗骨土中总体较低。研究区土壤养分元素有效量不仅与元素全量水平关系密切，同时受土壤pH和有机质含量的影响。