生物炭对冻融黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响

为了深入研究冻融条件下生物质炭对东北黑土中铵态氮和硝态氮淋失的影响效果,为解决冻融作用下黑土中无机氮素的淋失问题提供科学依据,采用室内模拟土柱淋溶实验方法研究了生物质炭对经过不同冻融循环次数处理土壤中铵态氮和硝态氮淋失的影响。研究结果表明:冻融会增加土壤氮素的淋失,且淋失量与冻融次数有关,施加生物质炭可以有效降低土壤因冻融作用引起的氮素淋失;玉米秸秆炭对无机氮素淋失降低率在76.15%~85.79%之间,树枝炭在55.26%~68.09%之间,可以看出玉米秸秆炭持氮效果较树枝炭更好;在冻融次数分别为3和1时,玉米秸秆炭和树枝炭持氮能力最强;两种生物质炭对铵态氮的固持能力均优于硝态氮。     

宁夏贺兰山东麓沙质酿酒葡萄园土壤养分淋洗特征

通过室内土柱模拟,研究了贺兰山东麓代表性酿酒葡萄园沙质土壤硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的淋洗特征。结果表明,土壤对铵态氮的吸附能力比较强,铵态氮淋溶量与土柱高度呈正比,土壤对铵态氮的吸附主要集中在20~60 cm。硝态氮淋溶作用显著高于铵态氮,且初次淋失量与第二次相差不大。随着土柱高度的增加,速效磷、速效钾淋失量和淋滤液浓度都增加。     

生物炭对盐碱土氮淋溶的影响

生物炭对某些高度风化的热带土壤和温带酸性土壤有改善土壤结构,减少营养元素淋失的作用,但关于温带干旱区的盐碱土的改良效果却很少报道。以新疆绿洲盐碱土为对象,研究玉米秸秆生物炭对氮淋溶的影响。采用室内土柱淋滤试验,土柱包含炭土比(W/W)0%、1%、5%和10%四个处理,模拟大气降雨,定期收集淋滤液,分析其中的氮素指标。结果显示,5%和10%添加比例分别减少了土壤氨态氮的淋失量31.14%和52.43%,1%的添加比例增加了铵态氮淋失。对比空白,10%处理的铵态氮、硝态氮和总氮减少淋失量分别达到52.43%、50.01%和33.83%,1%和5%处理土柱的硝态氮和总氮在试验10 d内(降雨量140 mm)就基本淋失完,而10%处理土柱则显得较为平缓,几乎到25 d(降雨量290 mm)时才基本淋失完。四个土柱的铵态氮的淋失都较为平缓。另外,生物炭可以减少土柱的溶液淋失量(20.95%),增加土壤持水能力。上述结果表明,生物炭施用于干旱区盐碱土能明显减少硝态氮和总氮淋失并延长其在土壤中的停留时间,增强土壤的持续供氮能力。     

离子强度及pH对不同类型土壤中胶体释放的影响

采用实验室土柱纵向淋溶法,研究了离子强度及pH变化对常熟乌栅土原状、扰动土柱以及东北黑土、江西红壤扰动土柱土壤胶体释放的影响。结果表明离子强度变化对我国不同类型土壤胶体释放影响不同:淋洗液电解质为NaCl时,对于常熟乌栅土以及东北黑土,离子强度减小促进胶体的释放,反之抑制胶体的释放;对于江西红壤,离子强度变化对土壤胶体释放则不产生影响。淋洗液电解质为CaCl2条件下,土壤胶体的释放量低于淋洗液为NaCl,且离子强度变化对三种土壤胶体的释放均不产生明显影响。相同条件下,常熟乌栅土及东北黑土胶体释放量远远大于江西红壤,pH变化则对上述类型土壤胶体释放的影响不明显。研究结果有助于进一步阐明水化学条件的变化对我国不同类型土壤胶体释放的影响规律。     

异丙隆在土壤中的淋溶迁移及其影响因素研究

采用室内土壤淋洗柱法,以黄褐土、砂姜黑土和水稻土为供试土壤,研究了异丙隆在土壤中的淋溶迁移行为,探讨了淋溶水量、淋溶水pH值、施药量和添加外源木炭等因素对异丙隆在土壤中淋溶迁移的影响.结果表明,不同土壤中异丙隆淋出率为黄褐土>砂姜黑土>水稻土;淋溶水量与异丙隆的淋出率呈正相关,且对淋溶后异丙隆在土层中的分布有明显影响;用不同pH值的淋溶水时,异丙隆的淋出率为pH5>pH9>pH7;施加不同药量时,异丙隆的淋出率为10 mg>5 mg>20 mg;异丙隆的淋出率随外源木炭添加量的增大而减小,而异丙隆在土壤柱中的滞留量则随着木炭添加量增大而增大,提示添加外源木炭可明显减少异丙隆在土壤中的淋出率,降低异丙隆在土壤中的淋溶深度.     

保水剂对氮肥氨挥发和氮磷钾养分淋溶损失的影响

采用“静态吸收法”和“土柱淋溶法”室内模拟试验,研究了保水剂施入土壤后对尿素氨挥发以及对尿素、磷酸一铵、氯化钾养分淋溶损失的影响.结果表明,土壤中施入保水剂后,尿素氨挥发量显著降低,并随着保水剂用量的增加效果更加明显.氨挥发量的降低与土壤含水量、土壤脲酶活性和土壤pH有关.土壤含水量较高时,土壤脲酶活性和土壤pH较低,尿素氨挥发量也较少,土壤含水量为田间持水量的75%和100%时,施用0.05%～0.80%的保水剂,尿素累积氨挥发量分别较不施保水剂处理减少8.97%～47.65%和16.78%～72.40%.土壤中施入保水剂同样能减少氮、磷、钾养分的淋溶损失,对于氮、钾养分来说,随着保水剂用量的增加,养分淋失量显著减少,但对于磷素养分来说,养分淋失量并不随着保水剂用量的增加而减少.施用0.05%～0.20%的保水剂时,氮、磷、钾养分累积淋失量分别较较不施保水剂处理减少13.60%～39.62%、28.31%～16.96%和6.76%～24.55%.     

生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0~90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0%、0.5%、1%、2%和4%施入0~20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 t N·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验。结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3%和22.7%。添加生物炭增加了0~20 cm土层总氮含量,最高显著增加158%(P0.05)。淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5%~91.9%。添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8%。淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大。在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0~20 cm土层土壤持水量越高。相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系。生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险。     

堆肥污泥重金属在黄土层中的淋溶迁移试验

采用经强化重金属后的堆肥污泥作为淋溶土柱的重金属来源,通过土柱淋溶试验,研究了堆肥污泥Cd、Ni、Pb、Cu、Zn 5种重金属在黄土层中的垂直迁移特征,探讨了堆肥污泥施用量及不同淋溶水量对黄土层中重金属迁移分布的影响。结果表明,Cd、Ni的淋溶迁移性较好,Pb、Cu、Zn整体迁移性较差。Cd和Cu随淋溶水量增加淋出作用明显增强,增大淋溶水量对Ni和Pb的淋出影响无明显增强,表层土中Zn、Ni、Pb含量随淋溶水量增大而累积,深层土情况各异。     

土柱模拟条件下降雨强度对滇西和豫中典型植烟土壤氮淋失的影响

通过室内土柱模拟降雨，比较不同典型植烟土壤氮淋失差异。选取豫中（襄城县）和滇西（洱源县）典型植烟土壤，设定总降雨量600 mm，模拟3种不同降雨强度P1(0.52 mm/h)、P2(1.04 mm/h)、P3(1.56 mm/h)，研究淋溶液渗出量及硝态氮、铵态氮的淋失情况。结果表明，高降雨强度削减土壤持水量，滇西植烟土壤持水量高于豫中。氮素淋失集中出现在淋失初期，硝态氮的淋失浓度及淋失量随降雨量增加下降迅速，铵态氮下降较缓慢。植烟土壤硝态氮、铵态氮淋失总量及淋失速率随降雨强度增加而增加，淋失形态以硝态氮为主，两地平均占比90%，土壤硝态氮的淋失浓度受降雨强度影响不明显，受土壤残留氮含量影响较显著。滇西地区植烟土壤氮淋失量及淋失速率均高于豫中，氮淋失污染风险较高。     

淋溶条件下茶树修剪叶对土壤的酸化作用

通过土柱间歇淋洗实验,研究了添加茶树修剪叶对不同土壤的酸度及盐基离子迁移、淋出的影响。在24周的淋溶实验内,添加茶树修剪叶的荒地土各土层由表及里pH比对照分别下降了1.16、1.03、0.85,茶园土分别下降了0.58、0.12、0.02。添加茶树修剪叶还促进了土壤盐基离子的淋失,茶树修剪叶对荒地土壤中盐基阳离子淋失的加速作用大于其对茶园土的。淋溶实验结束时,荒地土盐基离子含量低于对照。由于淋溶实验期间茶树修剪叶也会向土壤中补充部分盐基阳离子,因此淋溶实验结束时,茶园土中Ca2+和K+的含量略高于对照。茶树修剪叶对不同盐基离子淋失的促进作用有所不同,对Ca2+、Mg2+淋失的促进作用大于对K+、Na+淋失的促进作用。     

皂苷与EDTA复合淋洗污染塿土中Cu、Pb的效果研究

采用振荡和柱淋洗方法,选用生物表面活性剂皂苷和螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作淋洗剂,研究了EDTA、皂苷及其复合液对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗效果,并比较不同淋洗剂淋洗前后重金属的形态变化特征。结果表明:EDTA浓度为0.5、1.0 mmol·L-1时与不同质量浓度皂苷复合振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的协同作用尤为明显;EDTA浓度大于5.0mmol·L-1时,与不同质量浓度皂苷复合淋洗Cu、Pb表现为拮抗作用。1.0 mmol·L-1EDTA、50 g·L-1皂苷及其复合淋洗液(1.0 mmol·L-1EDTA与50 g·L-1EDTA)对土柱中Cu、Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加;1.0 mmol·L-1 EDTA与50 g·L-1皂苷复合淋洗土柱中Cu时表现为协同作用,其对单一及复合污染塿土中Cu的累积淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的累积淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。柱淋洗前后重金属形态分级结果表明,EDTA、皂苷及其复合淋洗液能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属Cu、Pb;EDTA与皂苷及其复合淋洗液可显著活化污染塿土中的重金属Cu、Pb,有望与植物修复技术联用修复重金属污染塿土。     

不同胶体类型灌溉水对塿土中重金属解吸及运移的影响

利用蒙脱石胶体悬液、胡敏酸胶体悬液和蒸馏水模拟无机、有机和纯净型灌溉水,进行重金属污染土壤的解吸和土柱淋溶实验,测定土壤中Ni、Cd和Pb的含量。研究表明:三种灌溉水质对Cd的解吸能力均大于Ni、Pb,Cd的总解吸率可达16.34%~26.51%;Cd和Ni第一次解吸率均高于第二次解吸率,而Pb则相反;对Cd、Ni的解吸能力最强的是有机型灌溉水,而对Pb的解吸能力最强的则是无机型灌溉水。土柱淋滤实验表明,Cd在土壤中的移动性很强,Ni次之,Pb在土壤中的移动性最差。水质对Cd迁移的影响最为明显,在淋洗30 d后即可见水质对迁移的影响差异;水质对Ni的影响次之,在淋洗45 d后方可显见;水质对Pb的运移在实验期间无影响。     

石灰修复重金属污染土壤及其对水稻效应

[目的]探讨石灰对实际污染土壤的修复效果,为重金属污染土壤的治理提供科学依据。[方法]研究不同浓度石灰水溶液(0.025%和0.050%)淋洗受铅锌矿尾矿严重污染的水稻土对水稻的影响。[结果]石灰水溶液可以将土壤中的Cu、Zn和Pb等重金属淋洗出来,淋洗次数越多,土壤中重金属含量越低。土壤中Pb的含量降幅最大,其次是Zn,最低为Cu。低浓度石灰溶液(0.025%)淋洗6次以上、高浓度(0.05%)淋洗5次以上对去除土壤中的Pb、Cu、Zn重金属效果明显。水稻能在经石灰淋洗过的土壤上生长,发芽率和生物量随着淋洗次数的增多而增加,但石灰水溶液浓度过高或淋洗次数过多则降低水稻发芽率和生物量,还导致植株Pb含量升高。[结论]利用石灰修复铅锌尾矿污染的农田土壤是可行的,但石灰用量要适当。     

模拟酸雨对灰潮土中铅、镉的浸出特性研究

为了研究酸雨作用下灰潮土铅、镉的释放规律。通过对采自田河村(S1)及河口大桥(S2)灰潮土样品进行模拟酸雨淋溶试验,研究了湖北省孝感地区灰潮土中铅、镉的浸出特性。720 ml的模拟酸雨淋洗后,pH值4.5的模拟酸雨使供试灰潮土镉累积浸出比正常降水增加19.5%(S1)和60.9%(S2),使铅的浸出增加87.7%(S1)和12.9%(S2);pH值3.5的模拟酸雨使灰潮土镉累积浸出比正常降水增加45.6%(S1)和80.3%(S2),使铅的浸出增加183.7%(S1)和424.7%(S2);土样S2的总镉和总铅的含量都要比S1土样高,pH值3.5下呈现出镉和铅累积浸出量也较大。镉的浸出随着淋洗液pH值降低淋出量逐渐增加,铅的浸出则在pH值3.5时出现显著增加。镉与铅都随着酸度增加和淋溶量的增加而逐渐浸出。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

洛克沙胂在土壤柱中的淋溶迁移

畜禽粪便中残留的兽药进入土壤后的移动性是评价其淋溶能力(对地下水的污染风险)的重要信息.通过土壤柱稳定流实验,考察了不同淋溶剂、粪浸液等对洛克沙胂在不同深度(0～20、20～50、50～80 cm)灰潮土中的迁移行为影响.结果表明,水、0.01mol·L~(-1) CaCl_2、0.01 mol·L~(-1) EDTA-Na2淋溶剂,对不同深度土壤柱中洛克沙胂的淋溶穿透曲线(BTCs)呈现不同程度的不对称性,在不同深度土壤柱中对洛克沙胂的淋出率分别为:水为92.3%～97.1%,0.01 mol·L~(-1) CaCl_2为71.0%～84.9%,0.01 mol·EDTA-Na_2为75.4%～91.2%;土壤柱先用粪浸液通过后,洛克沙胂的穿透曲线峰时间均有不同程度的提前,淋出率均有增加,在不同深度土壤柱中的淋出率分别为:水为96.4%～110.4%,0.01 mol·L~(-1) CaCl_2为94.5%～106.8%,0.01 mol·L~(-1) EDTA-Na_2为90.8%～103.2%.说明洛克沙胂随粪便进入土壤后可较快地淋溶迁移,可进入地表水和地下水中,对水环境质量的影响较大.     

冻融作用对猪粪模拟施肥条件下东北黑土中重金属铜锌活性的影响

随着规模化养殖场的发展和饲料添加剂中Cu和Zn的添加, 畜禽粪便中重金属Cu和Zn含量较高, 通过畜禽粪便施肥可能造成土壤重金属污染。畜禽粪便施肥和冻融作用均可能影响土壤中重金属的活性, 进而改变土壤重金属的环境效应。本文针对东北气候特点, 通过实验室模拟, 研究了猪粪施肥和冻融作用对黑土中重金属Cu和Zn活性(可交换态和碳酸盐结合态)的影响。结果表明:同未施肥的对照比, 猪粪施肥初期, Cu和Zn的可交换态含量均明显增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量则略有下降;同低施肥量比, 高施肥量下, Cu和Zn的可交换态含量略有增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量下降;同施肥初期比(1周), 随施肥时间延长(1个月)土壤中可交换态Cu和Zn含量下降, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量增加;高低不同施肥量相比, 高施肥量下可交换态Cu和Zn含量均高于低施肥量, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量则低于低施肥量;随冻融温度下降, 土壤中可交换态Cu和Zn含量、碳酸盐结合态Cu和Zn含量均显著增加, 且在高施肥量下的含量均大于低施肥量。由此可见, 猪粪施肥和冻融作用对黑土中Cu和Zn活性均有不同程度的影响, 总的看是随施肥量的增加和施肥时间的延长, 黑土中Cu和Zn活性不同程度地下降, 但冻融作用可以使猪粪施肥的黑土中Cu和Zn的活性增加, 且随冻融温度下降Cu和Zn活性增加的幅度增大。     

生物质炭对湘南矿区轻度Pb污染土壤性质及Pb的累积转运影响

为探讨生物质炭对湘南矿区附近轻度Pb污染土壤的改良效果,通过盆栽试验,研究不同施炭条件(0、0.5%、1.0%、2.0%)对水稻土壤性质及Pb在水稻中的累积转运影响。结果表明:施用玉米秸秆炭能使土壤pH值提高0.50~0.67个单位,有机质增加6.9%~25.1%,CEC升高24.7%~41.3%,土壤Pb的毒性浸出量降低4.4%~25.9%,且Pb的毒性浸出量与有机质、CEC分别呈极显著和显著性负相关;在相同施炭条件下,上述各指标在水稻生长的幼苗期和成熟期时存在差异,土壤pH值和有机质幼苗期高于成熟期,CEC和Pb的毒性浸出量幼苗期低于成熟期。水稻各部位中,根表铁膜对Pb的累积量最多,谷壳对Pb的转运能力最大,施用玉米秸秆炭能增加水稻根表铁膜及谷壳富集Pb的能力,降低水稻根系、茎叶及糙米中Pb含量,当施炭量≥1%时,糙米中Pb含量低于0.2 mg·kg~(-1),达到国家食品污染物限量标准。研究表明,生物质炭能够有效改良湘南矿区轻度Pb污染土壤,显著降低糙米中Pb的累积。     

三种环境材料及其复合施用对盐碱化土壤的改良效果研究

为了研发新型有机无机复合材料改良盐碱土壤,采用土柱淋溶模拟实验方法,研究了脱硫石膏、改性腐植酸、高分子材料及其复合材料对盐碱土壤理化性能的改良效果,并探讨了相关材料对盐碱土壤的改良机制。结果表明:与不加任何材料的对照处理(CK)相比,脱硫石膏的作用主要是降低盐碱土壤的pH值和土壤钠吸附比(SAR),淋溶后盐碱土壤pH和SAR分别下降了7.46%和37.7%;改性腐植酸的作用是降低盐碱土壤中水溶性盐含量,淋溶后水溶性盐含量较CK降低了64.61%;高分子材料主要作用是增强土壤的保水效果,土壤淋溶液总体积较CK降低了33.1%;三种材料复合处理的淋溶盐碱土壤中大于0.25 mm的土壤团聚体含量增加了20.41%,pH、SAR分别降低0.81%、26.23%。综合评价认为,三种材料复合处理能够在改善盐碱土壤理化性质的同时改良土壤结构,具有较好的综合改良效果。     

6种固化剂对土壤Pb Cd Cu Zn的固化效果

通过在重金属污染土壤中分别施加沸石、石灰石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土和海泡石6种固化剂,研究了这6种固化剂对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果,筛选出几种效果较好的固化剂。实验结果表明:沸石、石灰石和羟基磷灰石均能够有效地降低土壤中交换态Pb、Cd的含量,并且明显减少了土壤中Pb、Cd的毒性浸出量,其中沸石最多降低土壤中交换态Pb、Cd含量分别达到48.7%和56.2%,减少土壤中Pb、Cd的毒性浸出量达到37.1%和30.1%;沸石、石灰石均能够有效降低土壤中交换态Cu的含量,降低量分别高达68.1%和85.2%,膨润土能有效减少土壤中Cu的毒性浸出量,减少量最高达到66.51%;石灰石对土壤中Zn有着良好的固化效果。