湖南两个小流域土壤中铝和铁的形态分布及其相关性研究

分别在湖南的郴州和长沙选定两小流域(SZY 和 LKS),从小流域规模分析了酸雨频降区两小流域土壤的主要理化特性和土壤 Al、Fe 形态。结果表明:在小流域 SZY 土壤中,各种形态的 Al、Fe 含量均高于小流域 LKS 土壤中对应形态的 Al、Fe 含量;在同一剖面, 各种形态的 Al、Fe 含量有表土高于底土的趋势。两小流域土壤中,除 Feox外各种形态的 Al、Fe 均与土壤有机质呈正相关,酸沉降能影响 Al、Fe 形态的转化和淋溶。酸沉降影响 Al、Fe 的溶出可能是通过形成可溶性的有机物-Al、Fe 的复合物而从难溶性 Al、Fe 转化而来。土壤中各种形态的 Al 与对应形态的 Fe 呈线性正相关,酸沉降增加了毒性元素 Al 的溶出,同时也可能增加营养元素 Fe 的有效性。     

酸沉降与我国南方森林土壤的酸化

通过模拟酸沉降土壤连续浸泡试验，研究了我国南方5种森林土壤的酸化过程，并讨论了影响土壤酸化的几个因素。结果表明，土壤对酸沉降H^ 的中和能力，对酸沉降阴离子（SO4^2-和NO3^-）的吸附，土壤阳离子（Ca^2 ,Mg^2 )等盐基离子以及Al^3 )的风化，土壤pH和BS的变化，都在土壤酸化过程中有着重要作用。同时，酸沉降的酸度（pH值）是决定土壤酸化的主要因素，而酸沉降中高含量的盐基离子可能缓解土壤的酸化过程。结合土壤本身物理化学基本特性可以得知，福建土壤对酸沉降引起的酸化最为敏感；江西、湖南土壤次之；重庆土壤的酸化敏感性较弱；而贵州土壤对酸沉降不太敏感。     

纳米TiO_2对土壤中Al、Fe和Mn释放及形态的影响

为了研究纳米TiO2对土壤中Al、Fe和Mn形态转化的影响,以三峡水库消落区土壤为研究对象,采用室外模拟淹水试验,分析不同浓度的2种纳米TiO2对土壤中Al、Fe和Mn释放及形态的影响。结果表明,淹水2个月后,纳米TiO2颗粒处理引起上覆水Al和Fe浓度显著升高;促进土壤残渣态和可氧化态Al的释放,且锐钛矿颗粒的作用大于金红石颗粒,高浓度锐钛矿颗粒处理导致12.31%的Al释放到水中;纳米TiO2颗粒对土壤Fe和Mn总量影响较小,但对Fe形态转化影响较大,主要表现为可还原态和可氧化态Fe转化为酸可交换态Fe,促进Fe的活化,其中低浓度金红石颗粒与高浓度锐钛矿颗粒影响相对较大;纳米TiO2颗粒对Mn形态转化影响较小,仅低浓度金红石颗粒与高浓度锐钛矿颗粒处理组促进少量可还原态Mn的转化,其他均无明显变化。因此,不同结构纳米TiO2对土壤中Al、Fe和Mn形态转化的影响存在较大差异,在进行纳米TiO2的环境风险评估时需要区别对待。     

低分子量有机酸对土壤中铝的化学行为的影响

本文从Al在土壤中的水解-沉淀、吸附-解吸、活化、迁移、降低毒性以及对含Al矿物的表面性质的影响等方面综述了低分子量有机酸对Al的化学行为的影响,并提出了今后需要进一步加强研究的一些方面。     

EGCG溶液浓度与酸碱度对黄壤Al、Fe和Mn形态的影响

植物多酚可通过络合作用改变元素的存在形态。采用双因素完全随机试验设计,通过浸提试验研究表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)溶液浓度、酸碱度、浓度与酸碱度互作对黄壤可溶态、游离态、无定形态和络合态铝(Al)、铁(Fe)和锰(Mn)的影响。结果表明:EGCG溶液浓度对黄壤可溶态和络合态Al、Fe、Mn及无定形态Al、Fe均产生极显著影响,EGCG溶液酸碱度对黄壤可溶态及无定形态Al、Fe、Mn均产生显著或极显著影响,EGCG溶液浓度与酸碱度对黄壤可溶态Al、Fe、Mn,无定形态和络合态Al也有极显著或显著的互作效应。相关分析结果显示,土壤中3种元素的无定形态氧化物含量与对应的可溶态氧化物含量呈显著或极显著负相关,表明EGCG溶液主要通过改变氧化物形态,特别是无定形态氧化物含量,影响元素活化,进而改变其可溶态含量;Al和Mn的活化会使土壤滤液pH降低,在pH降低幅度较大时,可能导致土壤酸化。本试验一方面为研究酸性茶园土壤酸化的来源提供了方向,另一方面也可为植物Al/Mn毒害的防治提供参考,但在利用植物多酚类物质防治土壤Al/Mn毒害的同时要处理好土壤酸化与治理毒害的关系。     

温度对EGCG和柠檬酸活化土壤硅铝铁锰的影响

通过浸提试验研究了温度对浓度均为5 mmol/L的表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)和柠檬酸活化漂洗水稻土和黄壤矿质元素的影响。结果表明:随温度升高,EGCG和柠檬酸对2种土壤Si、Al、Fe和Mn的活化量均不同程度增加,表明EGCG和柠檬酸活化土壤矿质元素的能力在高温季节将得以增强。相同温度下,从元素间比较来看,EGCG和柠檬酸对2种土壤元素的活化量大小均为AlSiFe(Mn),表明EGCG和柠檬酸作用下土壤Al较Si、Fe和Mn更易活化;柠檬酸对2种土壤Fe、Mn的活化量均为FeMn,而EGCG对漂洗水稻土为FeMn,对黄壤则为MnFe;从土壤间比较来看,EGCG和柠檬酸对2种土壤Si的活化量均为漂洗水稻土黄壤,对Al、Fe和Mn的活化量则为黄壤漂洗水稻土;从酚与酸的比较来看,柠檬酸对2种土壤Si、Al、Fe的活化量均显著高于EGCG,表明柠檬酸比EGCG对土壤Si、Al和Fe有更强的活化能力。     

沈阳市郊温室土壤钙素特征的初步研究

为探明温室土壤中钙素的形态分布特征及其迁移转化规律,以沈阳市郊栽培年限为15年左右的温室耕层和犁底层土壤为研究对象,系统研究了土壤中不同形态钙素的含量及其分布特征,并进一步分析了不同形态钙素与土壤pH值、有机质之间的相关性.研究结果表明:耕层土壤全钙含量呈现出温室＞冷棚＞耕地的规律性.温室土壤中交换性和酸溶性钙含量高于冷棚和耕地土壤,但钙素的有效性相对降低.温室耕层土壤中以非酸溶性钙含量为主,犁底层土壤中水溶性、交换性和酸溶性钙含量较多,钙在土壤中易向下迁移;温室耕层土壤中酸溶性钙与pH呈极显著的正相关,温室土壤pH的降低可促进酸溶性钙在土壤中的淋失.土壤全钙和非酸溶性钙与有机质之间呈显著和极显著的正相关,有机质含量主要影响土壤中钙素的积累.     

土壤溶质迁移至地表径流过程的室内模拟试验

关于土壤溶质迁移到地表径流,现有研究大多是概念性的认识,对迁移过程中各个部分的定量研究却很少。该文为了量化研究土壤溶质迁移流失过程及其作用机理,通过设计2种水文条件即土壤水分饱和和土壤渗流条件,其中土壤渗流条件设置了2种水头（5 cm,10 cm）,采用人工模拟5组不同地表径流流速,分别研究土壤溶质迁移到地表径流过程中4种途径：土壤侵蚀、伯努利效应、扩散和对流。试验结果表明了伯努利效应导致土壤溶质迁移量增加;特别是在土壤水分饱和条件下,当地表径流流速从55 mL/s升到 200 mL/s时,伯努利效应引起的土壤溶质流失通量占总流失通量的比例从14%升到53%,在土壤水分饱和条件下,混合层深度小于5 mm;但是在土壤渗流条件下,混合层深度随着水头的高低和径流流速的大小而变化。土壤溶质迁移过程同地表径流流速和地下水位高低有着重要关系。     

干旱地区煤层开采对地表土壤理化性质的影响

为研究干旱地区煤矿开采对地表土壤理化性质的影响,分别在煤矿开采前、中、后对开采区地表土壤含水率、土壤有机质含量、土壤密度及土壤机械组成进行了研究。结果表明:在煤层开采前,开采区地表土壤含水率与土壤孔隙度相关,相关系数为0.70,但相关性并不显著,地表土壤水分与其他土壤物理性质基本无关。在沉陷盆地形成过程中,开采区地表土壤水分相比开采前减小1.22%～1.93%,平均减小为1.52%;土壤孔隙度显著增大,土壤有机质含量略微降低,土壤机械组成基本没有变化。地表土壤含水率与其他土壤理化性质均有不同程度的相关性,但相关性均不显著。在沉陷盆地形成稳定后,沉降盆地中心位置地表土壤含水率逐渐恢复甚至大于未开采前,沉降盆地边缘位置地表土壤含水率一直处于减小状态,沉降稳定后土壤孔隙度相比开采前有所增大,土壤有机质含量基本不变,土壤粉粒含量显著增大,土壤黏粒含量降低,地表土壤水分含量与土壤孔隙度呈正相关关系。     

地表径流和壤中流对坡耕地氮磷流失影响研究概述

地表径流和壤中流是降雨侵蚀条件下坡耕地土壤氮、磷迁移损失的重要途径与载体。当前,国内外关于坡耕地地表径流影响氮、磷流失的研究成果较多,而壤中流运动对氮、磷流失的影响研究还处于探索阶段。回顾了国内外在坡耕地养分流失领域开展的研究工作,重点阐述了地表径流和壤中流对坡耕地氮、磷流失影响方面取得的进展,并分析了其中存在的问题与不足,建议今后应加强地表径流和壤中流耦合对坡耕地氮、磷迁移规律影响的研究,为水土保持生态建设和农业面源污染防治提供基础数据。     

pH对酸性土壤中铝的溶出和铝离子形态分布的影响

ＰＨ对酸性土壤中铝的溶出和土壤溶液中铝离子形态分布的影响的研究结果表明,土壤中铝的溶出量随ＰＨ降低而增加,ＰＨ对不同土壤中铝的溶出的影响不同,三种土壤中铝的溶出量受ＰＨ影响的大小顺序是：红壤〉赤红壤〉砖红壤,说明不同类型土壤中铝的溶出对外来酸的敏感和程度不同。     

模拟酸雨对红壤中铝和水溶性有机质溶出及重金属活动性的影响

在模拟酸雨作用下 ,研究了重金属污染和未污染的酸性红壤和黄红壤中铝和水溶性有机质的溶出以及对重金属活动性的影响。结果表明 ,随模拟酸雨pH值下降 ,土壤pH值和盐基饱和度明显降低 ,而交换性酸度明显增加 ,污染土壤中交换性氢含量比未污染土壤高 ,而交换性铝含量比未污染土壤低。铝溶出量与模拟酸雨pH值密切相关 ,当模拟酸雨pH值在 5 .60～ 3.5 0时 ,供试红壤浸出液中铝浓度几乎在同一水平 ;当pH≥ 4 .5 0时 ,供试黄红壤中溶出铝亦未明显变化 ;当模拟酸雨pH =3.5 0时 ,未污染黄红壤中铝溶出明显增多 ;当pH =3.0 0时 ,供试土壤中铝溶出量急剧增加。随模拟酸雨pH值下降 ,污染土壤中铝溶出比未污染土壤低 ,而有效态重金属活动性明显增加 ;污染土壤中水溶性有机质比未污染土壤溶出明显增加 ,水溶性有机质 -重金属络合体促进了重金属的溶解迁移行为。     

柠檬酸对不同施肥处理灰漠土遗留磷的活化特征

明确土壤磷的活化潜力及释放特征是土壤遗留磷资源化利用的前提，以长期定位施肥的灰漠土为试验材料，选取不施肥（CK）、施氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPKM）3种处理，以高浓度（10 mmol·L^-1）和低浓度（2 mmol·L^-1）柠檬酸对土壤遗留磷进行多次浸提，探究柠檬酸对长期不同施肥处理灰漠土遗留磷的活化潜力及特征。研究发现：不同施肥处理土壤遗留磷的活化总量为NPK > NPKM > CK，与土壤总磷含量变化一致；高、低浓度柠檬酸对供试灰漠土遗留磷的活化潜力基本相当（>80%）。供试土壤遗留磷的急剧释放伴随土壤pH的大幅下降，说明酸溶解是主要活化机制。高浓度柠檬酸活化整个阶段，NPK处理土壤磷的释放量均高于NPKM处理；而在低浓度柠檬酸处理前期，NPKM释放的磷量大于NPK，相关元素中仅与镁元素的释放一致，可见低浓度柠檬酸活化前期NPKM处理土壤磷的活化很可能来自镁磷。高浓度柠檬酸对灰漠土遗留磷的活化前期以无机Ca₈-P活化为主，后期以无机Ca₁₀-P活化为主。综上，柠檬酸可显著促进不同施肥处理灰漠土遗留磷的活化，鉴于灰漠土遗留磷的高活化潜力，可通过适当减量施肥及土壤磷高效利用管理等措施促进作物再利用。     

有机酸对活化土壤中镉和小麦吸收镉的影响

向土壤中加入外源有机酸,研究有机酸对活化土壤中镉的作用和小麦吸收镉的影响。结果表明：有机酸对土壤中镉有一定的活化能力,对镉活化能力强弱顺序为ＥＤＴＡ〉缺铁小麦根分泌物〉柠檬酸〉苹果酸〉水。但ＥＤＴＡ却降低了小麦地上部镉的含量,缺铁小麦根分泌物明显增加了小麦地上部镉含量。与对照相比,柠檬酸和苹果酸对小麦地上部的镉含量有一定的促进作用,也增加了小麦地上部镉含量。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤铝活化动力学的影响

从动力学角度研究了几种低分子量有机酸对2种酸性土壤中铝的活化和活化铝在土壤固/液相之间分配的影响。结果表明:对于络合能力弱的醋酸和乳酸,主要通过质子作用活化铝,且活化作用明显小于盐酸。而络合能力较强的苹果酸、草酸和柠檬酸,主要通过络合作用促进铝的释放,且这种作用随有机酸根阴离子络合能力的增强而增加。在氧化铁含量较高的砖红壤中,苹果酸、草酸和柠檬酸通过专性吸附增加土壤表面负电荷,从而增加土壤交换态铝;但在氧化铁含量较低的红壤中,草酸和柠檬酸主要通过形成可溶性铝络合物降低交换态铝。活化铝在土壤固/液相间的分配主要决定于溶液中有机阴离子与土壤固相表面对铝离子的竞争。醋酸和乳酸活化的铝主要以交换态铝存在;而草酸和柠檬酸活化的铝主要以有机酸-铝络合物存在于溶液中,特别是在氧化铁低的红壤中,这将促进铝在土壤-水体中的迁移。     

单宁酸对不同pH茶园土壤中活性铝形态分布的影响

采集云南省普洱市和江西省南昌县两地典型的茶园土壤,通过添加HCl和Ca(OH)2调节土壤pH,研究不同pH(3.0、3.5、4.0、4.5)茶园土壤添加0.4 mmol·kg 1、2.0 mmol·kg 1、4.0 mmol·kg 1、8.0 mmol·kg 1、12.0 mmol·kg 1单宁酸后,活性铝形态交换态铝(Al3+)、单聚体羟基铝[Al(OH)2+、Al(OH)+2]、酸溶无机铝[Al(OH)03]和腐殖酸铝[Al-HA]的分布特征。结果表明:单宁酸添加量为0~0.4 mmol·kg 1和0~2.0 mmol·kg 1时,江西南昌和云南普洱茶园土壤中交换态铝随土壤pH的增加呈明显下降趋势,而羟基态铝、酸溶无机铝和腐殖酸铝呈逐渐上升趋势;当单宁酸浓度增至2.0 mmol·kg 1以上时,随土壤pH的增加,单宁酸对活性铝释放的抑制作用增强,各形态活性铝含量都较低,且不同pH处理土壤间的差异不显著。0~20 cm土层土壤与20~40 cm土层土壤变化规律大致相似,总体上看,下层土壤活性铝总量高于上层。云南普洱茶园土壤活性铝总量明显高于江西南昌的茶园土壤。相关分析表明,0~20 cm土层土壤中,pH与羟基态铝、腐殖酸铝、土壤酸碱缓冲容量(pHBC)呈正相关(r=0.796,P0.01;r=0.960,P0.01;r=0.852,P0.01);pHBC与交换态铝、羟基态铝呈负相关(r=0.904,P0.01;r=0.645,P0.05),而与腐殖酸铝呈正相关(r=0.795,P0.01)。同时,单宁酸加入浓度为0~0.4 mmol·kg 1时,土壤pH明显上升,之后随着单宁酸加入浓度的增加土壤pH持续下降,土壤pH(YpH)与单宁浓度(CDN)在此阶段基本符合方程:YpH=0.04CDN+3.82(R2=0.95,P0.01)的线性变化趋势,在单宁酸浓度达到8.0~12.0 mmol·kg 1时,土壤pH基本不再变化。     

Mechanism of reduction of exchangeable aluminum by gypsum application in acid andosols

Mechanism of reduction of exchangeable aluminum in acid Andosols treated with gypsum was studied by using cation exchange resin methods to determine the amount of polymerized aluminum. Two types of acid Andosols were used as test soils: Kitakami light colored Andosol (fine, mixed, mesic, Andic Dystrochrept) and Kawatabi thick high humic Andosol (medial, mesic mixed Alic Pachic Melanudand). Polymerization of aluminum in the soil solution of both Kitakami and Kawatabi Andosols treated with gypsum was suggested based on an analysis using cation exchange resin methods, whereas that in monomer aluminum solution was not detected. Accumulation of polymerized aluminum in both Kitakami and Kawatabi Andosols was determined by using cation exchange resin, and the amounts of polymer aluminum trapped by the resin and the ratio of polymer aluminum to monomer aluminum were increased with the incubation time. The values of CEC which decreased in the Kitakami Andosol after gypsum treatment were almost equivalent to the amounts of cation exchange sites occupied by polymer aluminum ions which were calculated based on the decrease of the values of Y _l. We conclude that the mechanism of reduction of exchangeable aluminum in strongly acid Andosols treated with gypsum is as follows: firstly, exchangeable aluminum adsorbed on the cation exchange sites of soils may be released into the soil solution due to the increase in the ion strength caused by gypsum application, and then monomer aluminum in soil solution may be polymerized in the presence of soil colloidal materials. Consequently, the polymer aluminum formed in the soil solution may be selectively and irreversibly fixed on the cation exchange sites of 2 : 1 clay minerals.     

The excretion of citric and malic acid by proteoid roots of Lupinus albus L.; effects on soil solution concentrations of phosphate,iron, and aluminum in the proteoid rhizosphere in samples of an oxisol and a luvisol

Organic acid concentration in the proteoid rhizosphere of White Lupin in different soil samples (Oxisol-A_p = Ox, Luvisol-A_p and Luvisol-C = L_A and L_C) was determined in order to study the influence of root-released carboxylates on the mobilization of phosphate, aluminum, and iron in the rhizosphere. In the L_C, organic acids were accumulated as Casalts extractable with water. In the proteoid rhizosphere of this soil sample 55 μmol citrate and 8 μmol malate per g soil were found. In the Ox, no water extractable organic acids were present. However, determination of citrate in the solid phase of this soil by Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy gave concentrations of 88 and 68 μmol citrate per g soil without and with P application, respectively. Displaced soil solution from the proteoid root rhizosphere of the Ox and the L_A increased in Fe and Al concentrations from <50 μmol/L (soil from reference pots without plants) to more than 600 μmol Fe+Al/L. The concentration of P was increased by a factor of 2 despite of P uptake by the proteoid roots. The mobilization of Al, Fe, and P is attributed to ligand exchange of phosphate against citrate and to the solubilization of Al and Fe as carboxylate complexes.     

土壤生物在土壤磷有效化中的作用

本文概述了磷被土壤组分固定的机制,详述了土壤微生物,根,菌根和蚯蚓在提高土壤磷植物有效性中起的作用。土壤生物对磷的活化作用主要机制为;通过产生质子和有机酸溶解不溶态无机磷,通过分泌磷酸酶水解有机磷,这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的调控。