中性紫色土和砖红壤表面电荷性质的比较研究

采用恒流置换法测定了中性紫色土、砖红壤表面电荷总量、表面电位、表面电荷密度及表面电场强度,并讨论了电解质浓度、类型、pH以及环境温度对两种土壤电性参数影响的差异。结果表明:(1)在2:1型电解质体系(Mg(NO3)2)中,中性紫色土和砖红壤的表面电位分别约为-0.18V和-0.10 V。中性紫色和砖红壤表面电荷密度分别为-0.55 C m-2和-0.038C m-2;表面电场强度分别为-4.41E+08J m-1 C-1和-5.40E+07J m-1 C-1。紫色土的表面电荷密度、表面电场强度的值都比砖红壤高出约一个数量级。(2)两种土壤表面电荷密度随电解质浓度增加呈增加趋势,砖红壤的增加幅度要远大于中性紫色土;而表面电位随电解质浓度的增加有所降低,同样砖红壤的减小幅度要远大于中性紫色土。(3)pH对中性紫色土表面电荷性质的改变不是特别明显,而对砖红壤的表面电位和表面电荷密度都有很大程度的增加。     

强降雨条件下砖红壤坡面产流产沙过程研究

利用人工模拟降雨试验,对强降雨条件下砖红壤坡面入渗、产流产沙过程进行定量分析。结果表明,强降雨条件下降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度;砖红壤坡面入渗强度随时间的变化规律符合Horton模型,平均决定系数为0.958;砖红壤坡面产流过程分为4个阶段:初始入渗阶段、初始产流阶段和稳定产流阶段、结束产流阶段,推导出产流过程方程;砖红壤坡面产沙过程分为5个阶段:无产沙阶段、产沙能力上升阶段和产沙能力下降阶段、稳定产沙阶段(75,100,125mm/h降雨强度)或波动阶段(150,175mm/h降雨强度)和停止产沙阶段,累计产沙量随时间的变化规律符合二次多项式模型,不同坡度不同降雨强度情况下各拟合方程决定系数在0.970以上。研究结果为建立砖红壤坡面产流产沙物理模型及水土资源管理提供了理论基础。     

海南岛砖红壤中稀土元素含量及垂直分布特征

海南岛砖红壤中稀土元素因其成土母质不同而富于变化,平均稀土总量(∑REE)由高到低依次是:花岗岩砖红壤、砂泥岩砖红壤、砂页岩砖红壤、玄武岩砖红壤和浅海沉积物砖红壤;轻、重稀土分馏明显,所有母质的砖红壤Ece/∑Lu值都＞6;砖红壤剖面中稀土元素的垂直分布特征为,各种不同母质砖红壤的平均稀土总量基本呈现B层＞C层＞A层的趋势,平均轻、重稀土总量也遵循这样的规律;并且∑Ce/∑Lu值均＞1,表明轻、重稀土分馏比较严重.无论是不同母质的、还是同类母质不同层位的砖红壤,都显示Eu负异常;在各砖红壤垂直剖面中,A、B层都显示Ce正异常,C层均为Ce负异常,仅砂泥岩全部层位都表现为Ce负异常.     

磷矿粉在橡胶园不同母质砖红壤中溶解特性研究

研究表明大多数热带地区酸性土壤上施用磷矿粉能取得与水溶性磷肥相当的肥效。目前橡胶树等热带作物施肥实践中长期施用水溶性磷肥,磷矿粉在热带胶园土壤中的应用研究较少。为此,本文通过室内培养试验研究了采自云南昆阳磷矿(KPR)和江西吴村磷矿(WPR)2种品位磷矿粉在砂页岩、花岗岩、片麻岩、浅海沉积物和玄武岩等5种母质发育的10个胶园砖红壤中的溶解特性和有效性动态变化。结果表明:2种磷矿粉在10个砖红壤上的溶解量均随着培养时间的延长不断增加。对2种磷矿粉在砖红壤中的溶解动力学过程模拟效果最好的是Elovich方程,其次是Langmuir方程,Mitscherlich方程模拟效果最差。2种磷矿粉在玄武岩发育砖红壤上平均最大溶解量分别是砂页岩发育砖红壤、花岗岩发育砖红壤、片麻岩发育砖红壤和浅海沉积物发育砖红壤的2.16倍、1.73倍、2.49倍和2.39倍。2种磷矿粉在10个土壤中最大溶解量均与土壤有机质含量、水解性总酸、游离态氧化铁含量和CEC呈显著性正相关,溶解速率均与土壤水解性总酸、游离氧化铁和CEC呈显著正相关关系。经逐步回归发现:土壤游离氧化铁含量可能是决定磷矿粉在砖红壤中最大溶解量的第1因素,土壤磷吸附常数K值和CEC则可能分别是影响KPR和WPR在砖红壤中溶解速度的第1因素。2种磷矿粉施用后所有土壤有效磷含量均出现不同程度的增加,但不同土壤、不同培养时间有效磷增加量存在差异。本研究显示,将磷矿粉优先施用在玄武岩发育砖红壤可能会取得相对较好的效果;与KPR相比,WPR作为中低品位磷矿粉也可能同样有效。     

低分子量有机酸对砖红壤动电性质的影响

研究了 5种低分子量有机酸 ,即醋酸、柠檬酸、马来酸、苹果酸和草酸 ,对昆明和徐闻两种砖红壤动电性质的影响。结果表明 ,在试验条件下 ,两种砖红壤的 ζ电位随醋酸浓度的递增逐渐正移 ,而后 ζ电位正移速率显著增大 ,再后 ζ电位渐趋稳定 ;两者的 ζ电位随柠檬酸浓度的增加向更负的方向移动 ,在试验浓度范围 (0～ 0 .1 5mmolL-1 )内 ,负移的速率没有明显差别。在pH 3.2至 6 .0之间 ,含有不同有机酸的两种砖红壤悬液的ζ电位均具有如下顺序 :醋酸 >马来酸 >苹果酸 >柠檬酸 >草酸 ;含同一有机酸的悬液在相同pH下的 ζ电位 ,昆明砖红壤总是高于徐闻砖红壤。在不同有机酸存在下 ,两种砖红壤悬液等电点的顺序与上述的 ζ电位顺序相同 ;对于相同处理来说 ,昆明砖红壤的等电点高于徐闻砖红壤者 0 .5～ 1 .0pH单位。     

海南热区砖红壤颗粒离散元仿真模型参数标定

为获取适用于海南热区砖红壤与触土部件相互作用的离散元仿真模型参数,该文利用EDEM仿真软件中Hertz-Mindlin with JKR接触模型对海南地区砖红壤进行相关模型参数标定,首先以含水率为7.8%、实际休止角为32.35°的砖红壤为研究对象,以物理试验获取的砖红壤-砖红壤、砖红壤-触土部件间恢复系数、静摩擦系数及滚动摩擦系数为标定对象,应用Plackett-Burman设计试验筛选出对休止角有显著影响的参数:即砖红壤-砖红壤滚动摩擦系数、JKR表面能、砖红壤-28MnB5板滚动摩擦系数、砖红壤-砖红壤恢复系数。进一步以砖红壤颗粒休止角为响应值,基于Box-Behnken设计试验得到休止角与显著性参数的二阶回归模型,并以实际休止角为目标,针对显著性参数进行寻优,得到最佳组合:砖红壤-砖红壤滚动摩擦系数为0.07、砖红壤-28MnB5板滚动摩擦系数为0.24、砖红壤-砖红壤恢复系数为0.4、JKR表面能为4.31J/m^2。最后在标定的参数下进行休止角与破土阻力离散元仿真验证试验,对比计算得出仿真休止角与实测休止角相对误差为0.62%,仿真破土阻力与实测破土阻力相对误差为3.43%,并通过对比分析两次试验中破土阻力变化曲线的拟合情况,得出两曲线间的可决系数R2=0.993 9,均方根误差RMSE=0.017 7,该结果表明标定所得相关参数可用作海南热区砖红壤离散元仿真。     

砖红壤中铬的溶出和外源三价铬的氧化转化*

砖红壤铬（Cr）的背景值和锰氧化物的含量均较高,当土壤中Cr溶出或者受到Cr(III)污染,可能被氧化生成毒性较高的Cr(VI),从而对周围的环境造成威胁。为考察砖红壤中Cr的环境风险,以云南、海南和广东采集的部分砖红壤为对象,研究土壤中Cr的溶出和外源Cr(III)的氧化。连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠法提取和电子探针扫描分析的结果表明,砖红壤中的Cr主要与铁氧化物和硅酸盐矿物结合,呈非活性状态。盐酸和柠檬酸的酸化和络合作用促进了Cr的溶出,但即使1 mol?L-1的盐酸也仅使海南3和广东9砖红壤中3.68%和3.54%的Cr溶出。向砖红壤中添加Cr(III)并培养42 d,发现少量添加的Cr(III)氧化为Cr(VI),但不同土壤中Cr(VI)的生成量与亚锰的净产生量不一致,说明土壤中Cr(III)氧化生成的Cr(VI)可能会被土壤有机质重新还原为Cr(III)。去除土壤有机质后,一次平衡实验中观察到外源添加的Cr(III)氧化为Cr(VI),氧化量与土壤易还原锰的含量一致。随着溶液pH的增加,Cr(III)的氧化量呈先上升后降低的趋势,在pH4.5时Cr(III)氧化量达最大值,但Cr(III)的氧化转化量在Cr(III)添加量中的占比很小,外源Cr(III)在土壤中氧化转化的风险也很低。虽然砖红壤的背景Cr和易还原锰的含量较高,但自然条件下Cr的溶解和Cr(III)的氧化反应很难发生,Cr(III)不易转化为Cr(VI),因此不需要过度担忧砖红壤中Cr的风险。     

可变电荷土壤对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附及二者的竞争作用

三种可变电荷土壤对砷的吸附实验结果表明,在pH3~7范围内,As(Ⅲ)的吸附量随pH的升高而增加,三种土壤对As(Ⅲ)吸附能力的大小顺序为砖红壤>黄壤>红壤。红壤和砖红壤对As(Ⅴ)的吸附量随pH的升高而降低,黄壤中呈相反的变化趋势,三种土壤对As(Ⅴ)吸附能力的大小顺序是黄壤>砖红壤>红壤。三种可变电荷土壤对As(Ⅴ)的吸附能力较对As(Ⅲ)大得多,砷的吸附量既与土壤游离氧化铁的含量有关,又与氧化铁的结晶形态密切联系,由于黄壤中水化氧化铁在游离铁中所占比例较高,其对As(Ⅴ)吸附能力较砖红壤和红壤大。As(Ⅲ)与As(Ⅴ)共存体系的研究结果表明,两种形态的砷可以竞争可变电荷土壤表面的吸附位,但在酸性条件下As(Ⅴ)较As(Ⅲ)有更强的竞争能力,因为As(Ⅴ)使土壤对As(Ⅲ)的吸附量显著减小,而As(Ⅲ)对红壤和砖红壤吸附As(Ⅴ)有一定的影响,对黄壤中As(Ⅴ)的吸附几乎没有影响。     

秸秆及生物质炭对砖红壤酸度及交换性能的影响

为合理运用秸秆材料改良热带地区砖红壤,采用室内培养试验研究了玉米秸秆及其制备的生物质炭对海南花岗岩母质发育的砖红壤的酸度和交换性能的影响。试验设单施生物质炭(B)、生物质炭和秸秆混合施用(BCS)、单施秸秆(CS)及对照(CK)共4个处理。结果表明,添加生物质炭和秸秆显著提高土壤p H、CEC、交换性盐基总量和盐基饱和度。秸秆和生物质炭可降低土壤交换性酸,尤其是交换性酸中交换性铝含量更是显著降低,表明生物碳和秸秆施用能够有效降低砖红壤酸度,提高交换性能。不同处理改良效果的大小顺序为CSBCSB。     

热带亚热带土壤氧化还原状况的特征

本工作应用电化学方法在田间原位测定了热带砖红壤和砖红壤性黄壤以及亚热带赤红壤、红壤和黄壤的氧化还原电位(Eh)、还原性物质、亚铁和二价硫的数量,试图以大量野外原位测定结果作基础,概括氧化还原状况的特征,并讨论它与物质转化和土壤发生的关系。     

可溶性有机碳在典型土壤上的吸附行为及机理

定量分析可溶性有机碳(DOC)在不同土壤上的吸附行为可为DOC在不同地区土壤中的去向及污染风险评估提供理论基础。本研究以河南潮土(包括砂质、壤质和黏质3种质地)、江苏黄泥土、江西红黏土和海南砖红壤等典型土壤为吸附介质,采用一次平衡法比较了DOC在不同土壤中的吸附容量及平衡液中DOC的结构变化。结果表明,供试土壤对DOC的吸附可用修正的Langmuir模型拟合。最大吸附量(Q_(max))从高到低依次为红黏土(2 892.67 mg/kg)、砖红壤(1 969.77 mg/kg)、黏质潮土(1 803.03 mg/kg)、黄泥土(1 003.84 mg/kg)、壤质潮土(989.31 mg/kg)和砂质潮土(441.18 mg/kg)。黄泥土的亲和系数(k)最大(2.53×10~(–3)),其次为砖红壤、红黏土和3种潮土。吸附后,除砂质潮土和壤质潮土外,其他土壤平衡液的芳香性均降低。相关性分析表明无定形氧化铝显著影响了Q_(max),而氧化铁的形态(无定形、络合态和低结晶态)决定了k值大小。红黏土、砖红壤和黄泥土更容易吸附DOC中的芳香族成分,主要吸附机制可能为配位体交换;砂质潮土和壤质潮土主要为阳离子架桥,而黏质潮土同时存在这两种吸附机制。     

pH对砖红壤和黄棕壤Cu~(2+)吸附与解吸的影响

对砖红壤和黄棕壤在不同浓度、不同pH下吸附和解吸Cu2+进行了测定。结果表明, 2种土壤Cu2+吸附量均随平衡液中Cu2+浓度增加而增大,两者关系较好地符合Langmuir吸附方程。Cu2+吸附量随pH升高而增加,Cu2+分配系数的对数与pH呈极显著的线性正相关,吸附一个Cu2+所释放H+的平均数砖红壤(1. 19)大于黄棕壤(1. 01)。可解吸Cu2+的数量随pH升高和吸附Cu2+的数量增加而增加,在pH4~6下,黄棕壤吸附Cu2+及可解吸Cu2+的比例(平均为10. 5% )大于砖红壤(平均为3. 1% )。由此认为, 2种土壤吸附Cu2+虽以专性吸附为主,但砖红壤的表面吸附点位较少,专性吸附点位的比例较高,对Cu2+的亲和性或专性吸附性大于黄棕壤。     

岸杂一号狗牙根草的缺镁症状及镁肥效应

在粤西地区玄武岩、花岗岩和浅海沉积物三种主要母质发育的砖红壤上,进行牧草(岸杂一号狗牙根草)镁肥盆栽试验。由花岗岩和浅海沉积物发育的砖红壤,不施镁时,各次收割的牧草干物质含镁量大都低于20%,并先后出现缺镁症状。其缺镁症状表现为斑状失绿,首先在两边叶缘出现近乎成对而对称的小黄斑,这些小黄斑进而向中央扩展连接,使叶子上半部分的绿色部分不连续,似念珠状。该牧草的缺镁临界指标为地上部干物质含镁(Mg)0.15%。牧草的镁肥效应因土而异,花岗岩发育的砖红壤,施镁处理牧草平均增产64.4%,镁肥效应最佳;浅海沉积物发育的砖红壤,施镁处理平均增产17.2%,肥效次之;玄武岩发育的砖红壤,镁肥效应不明显。在施用量不大的情况下,镁肥对牧草氮、磷、钾含量影响不大,对缺镁土壤来说,施镁使牧草生长良好,氮、磷、钾的总吸收量增加。     

几种有机酸对恒电荷和可变电荷土壤吸附Cu2+的影响

以恒电荷土壤(黄褐土和黄棕壤)和可变电荷土壤(红壤和砖红壤)为供试材料,研究了乙酸、草酸、酒石酸和柠檬酸对土壤吸附重金属铜离子(Cu2 )的影响。结果表明,在相同酒石酸浓度下,土壤对酒石酸的吸附量依次为黄棕壤(2 1 8mmolkg-1) >红壤(15 4mmolkg-1) >砖红壤(9 5mmolkg-1) ,土壤吸附有机酸后负电荷量增加,相同条件下增幅为砖红壤>红壤>黄棕壤;无有机酸配体时,供试土壤对Cu2 的吸附量为黄褐土>黄棕壤>砖红壤>红壤;加入有机酸时,随有机酸浓度增高,土壤对Cu2 的吸附一般表现为“峰”形曲线,峰所对应的有机酸浓度因有机酸类型而异,且随土壤可变电荷性质增强而增高;土壤吸附有机酸后对Cu2 的次级吸附不同于有机酸与铜共存时的竞争吸附,且因土壤性质表现迥异。这些结果意味着在存在有机酸配体的根际环境中,恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cu2 的吸附明显不同,并将影响重金属离子在根际的转化与有效性     

硫酸根离子添加顺序对可变电荷土壤吸附铜离子的影响

研究了SO2-4添加顺序对三种可变电荷土壤(昆明铁质砖红壤、徐闻砖红壤和江西红壤)吸附Cu2+的影响,作为对照,也研究了其对恒电荷土壤(黄棕壤、棕壤)以及两种不同矿物(高岭石与针铁矿)吸附铜离子的影响。实验结果表明,在同等条件下,SO2-4添加顺序对两类表面性质不同的土壤吸附Cu2+有着不同的影响。对于恒电荷土壤,SO2-4添加顺序对土壤吸附Cu2+几乎没有影响。同等pH条件下,对可变电荷表面而言,加入CuSO4者具有最高的Cu2+吸附率;对昆明砖红壤、徐闻砖红壤以及针铁矿和高岭石而言,先加入Cu2+者相对先加入SO2-4者Cu2+吸附率更高;对江西红壤而言,上述这个次序则刚好相反。SO2-4浓度和有机质去除对同等pH条件下铜离子吸附率高低的排序并无实质性影响。     

土壤磁化率-温度(κ-T)曲线测定中的影响因素研究

土壤磁化率-温度曲线(κ-T)可用于鉴定土壤中磁性矿物类型。以水稻土、红壤、黄壤和砖红壤为对象,采用BaringtonMS2κ-T磁化率/温度系统,测定了不同土壤类型中磁性矿物种类。结果表明:水稻土κ-T曲线在300℃出现矿物相变点,黄壤、红壤和砖红壤在350℃出现相变点;水稻土和黄壤κ-T曲线呈现出磁铁矿的居里点(580℃),表明土壤磁性载体以磁铁矿为主;红壤和砖红壤的κ-T曲线呈现赤铁矿的居里点(680℃)。将水稻土和红壤分别制成2 mm、1 mm、0.30mm和0.15 mm的颗粒大小,称取相同质量土样(1 g)研究不同颗粒大小对土壤κ-T曲线测定的影响;称取过2 mm筛土样0.5 g、1 g、1.5 g和2 g,研究不同称样量对κ-T曲线测定的影响。结果表明:不同土壤类型,颗粒大小和称样量对κ-T曲线的测定有一定影响,但不会改变土壤中磁性矿物的相变点。它们对红壤和砖红壤的κ-T曲线测定影响甚少,对水稻土和黄壤的影响较大。实验证明在颗粒大小上选择过0.30 mm筛的土样,称样量上选择大于1 g的土样可以得到较明显的κ-T曲线,不会掩盖矿物的相变点。     

不同环境因素对砖红壤解磷菌解磷能力的影响

通过改变培养基中各种微量元素的比例和改变溶液pH值,找出对南方砖红壤解磷菌解磷能力影响最大的环境因素,为今后的解磷菌剂开发提供依据。从实验结果来看:接种了解磷菌的培养基中,有效磷与生物磷总量大幅度提升。其中:①pH值对南方砖红壤解磷菌解磷能力的影响呈现抛物线形,在pH值为7时,南方砖红壤解磷菌解磷能力达到最大,与其他pH值下解磷水平差异显著。当pH值在5~7时,最适合解磷菌的生长。②金属离子中,缺少Fe2+、Mn2+、Mg2+均对南方砖红壤解磷菌解磷能力有较大的影响。③作物不同生长期和种植不同作物对南方砖红壤解磷菌的生长有较大影响。     

土壤地带性分区下云南省耕地利用等空间特征分析

基于云南省农用地分等成果,服务农业产业化发展,以土壤改良利用的土壤地带性分区为角度,通过采用空间叠加分析与统计的方法,分析了全省耕地利用等的空间分布。结果表明:(1)云南省砖红壤、赤红壤、山原(地)红壤地带的耕地利用等广泛分布在2—5等,7等以上较少,黄棕壤与棕壤地带的耕地利用等分布在1—6等;(2)各土壤地带中耕地平均利用等随海拔的升高而递减,且在同海拔梯度上黄棕壤与棕壤地带的耕地平均利用等均小于其他土壤地带;(3)砖红壤和赤红壤地带中的耕地平均利用等随纬度增加而递增,山原(地)红壤、黄棕壤与棕壤地带的则减小。该研究可为云南省的土壤改良利用、土地整治、农业产业化发展等工作的开展提供参考。     

红壤交换性碱和交换性酸的研究 Ⅱ.与中性盐NaCl和Ba(NO3)2的关系

提出一个测定Cl- —交换性碱的方法。用自动控制pH的滴定装置定量地研究了一个砖红壤胶体和一个红壤胶体在NaCl和Ba(NO3) 2 溶液中的交换性酸的变化。结果发现 ,砖红壤和红壤胶体在两种盐溶液中 ,在测定pH范围内只出现交换性酸 ,红壤胶体的交换性酸量比砖红壤胶体的大。随着盐浓度的增高 ,交换性酸量的增幅由大变小 ,明确地出现一折点 ,NaCl在 30 0mmolkg- 1左右 ,Ba(NO3) 2 在 1 2 0mmolkg- 1左右。pH对交换性酸有显著影响 ,在Ba(NO3) 2 溶液中随pH升高而增大 ,在NaCl溶液中则出现一峰值。     

母质和微地形条件对变性土形成的影响

福建南亚热带的地带性土壤为砖红壤性红壤。在本地带沿海漳浦、龙海等县的低丘、台地玄武岩风化物上发育的一种暗色粘质土壤,历史上归属于砖红壤性红壤,经研究其性状明显区别于砖红壤性红壤,我们确定它为典型艳色湿润变性土。这种变性土与砖红壤性红壤呈复区分布。