水钾耦合对褐土养分及花生养分累积的影响

为明确水钾耦合对土壤养分含量及花生养分吸收累积量的影响,以"花育25"为试验材料,采用水分(35%,50%,65%,80%的田间持水量)和钾肥(0,0.15,0.30,0.45g K_2O/kg)2因素4水平随机区组设计,通过遮雨棚盆栽试验探讨水钾耦合下褐土有机质、全量(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、有效磷和速效钾)含量的变化,以及花生植株养分累积量的差异。结果表明:钾肥用量增加会促进有效氮的吸收;在土壤水分缺乏时,水分胁迫低钾(W_1K_1)和轻度胁迫低钾(W_2K_1)两个处理在土壤全磷含量下降时有效磷含量不降反增,这表明施入少量钾肥有助于旱地磷的释放。施低钾K_1(135kg/hm~2)促进土壤速效钾的增加及土壤养分的平衡,较初始土壤提高0.43~0.59倍,且随钾肥用量的增加而不断升高。相同钾肥用量下,花生植株氮、磷和钾累积量随灌水量的增加均呈上升趋势;氮吸收量仅在水分胁迫时随着钾肥用量的增多而先增后减;除水分充足(W_4)外,在其他灌水处理下植株磷累积量随钾肥用量的增加均表现为先增后降;而钾累积量在各土壤水分下均随钾肥用量的增加呈现"低-高-低"的变化趋势,最高值均在中钾K_2(270kg/hm~2)处理。花生植株对营养元素的吸收累积与总生物产量和荚果产量相关性均达显著(p0.05)或极显著(p0.01)水平,总生物量与荚果产量呈极显著(p0.01)相关。综合考虑土壤养分的可持续供应、花生养分的累积和产量形成,建议土壤水分保持在65%FC,钾肥(K_2O)用量控制在135~270kg/hm~2为宜。     

长期施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响

为了探明施有机肥对耕地棕壤团聚体及钙素分布的影响,以长期定位施肥近30年的耕地棕壤为研究对象,采用干筛法进行土壤团聚体分级,系统研究了单施有机肥及有机肥配施氮磷肥对耕地棕壤团聚体及不同形态钙素分布的影响。结果表明:与不施肥对照相比,施有机肥可增加1~2mm粒级团聚体含量,且随有机肥施入量的增加而增加,最高增加了66.68%;与单施有机肥相比,配施氮磷肥则降低了1~2mm粒级团聚体含量;与对照相比,单施及配施有机肥均降低了0.25~1 mm粒级团聚体含量,降幅最高达15.20%。单施及配施有机肥均提高了全土的全钙含量,其中单施高于配施,最高为施高量有机肥处理,增幅达11.67%;单施有机肥处理以1~2 mm粒级团聚体的全钙含量最高,配施氮磷肥后以0.053~0.25mm的最高;与对照相比,单施及配施有机肥均增加了各粒级团聚体水溶性钙含量;单施有机肥提高了土壤交换性钙含量,配施氮磷肥却相反;单施及配施有机肥处理均增加了全土酸溶性钙含量。相关性分析显示,耕地棕壤各级团聚体的全钙含量是影响各形态钙素分布的重要因素。因此,长期施有机肥不仅增加了耕地棕壤较大粒级团聚体含量,且可增加较大粒级团聚体的钙素含量。     

冻融作用对棕壤团聚体及其重金属镉赋存形态的影响

以重金属Cd为单一污染源的棕壤作为供试土壤,设定-10,-20,-30℃三个温度作为冻结温度,10℃作为融化温度进行土壤冻融循环试验。通过测定冻融作用后土壤团聚体粒径组成、土壤质量平均直径、土壤团聚体粒径中Cd的质量负载率以及赋存形态,研究冻融作用对棕壤团聚体稳定性及Cd在不同团聚体粒径中分布与赋存形态的影响。结果表明:(1)土壤经过冻融作用后,2mm的团聚体比例显著增加(P0.05),增加范围为38.4%~54.6%,土壤质量平均直径显著增加(P0.05);(2)经过冻融作用后,重金属Cd主要富集在2mm的团聚体粒径中,所占比例为51.2%~57.2%;(3)冻融作用使土壤及不同粒径团聚体中交换态Cd和有机结合态Cd含量显著降低(P0.05),铁锰氧化物结合态Cd和残渣态Cd含量显著增加(P0.05)。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

不同林型土壤有机碳及腐殖质组成的分布特征

为探讨不同类型人工固沙林下土壤有机碳的差异,以辽宁省章古台沙地5种林型下土壤为研究对象,运用统计学的方法对0—5,5—10,10—20,20—40cm土层有机碳、全氮、腐殖质组分分布特征进行比较分析。结果表明:在各林型0—40cm土层上,土壤有机碳含量变化特征为樟子松纯林(4.72g/kg)怀槐樟子松(4.48g/kg)榆树樟子松(4.38g/kg)云杉樟子松(4.21g/kg)杨树纯林(3.95g/kg)对照(1.88g/kg);有机碳储量表现为怀槐樟子松(20.00t/hm~2)樟子松纯林(19.92t/hm~2)榆树樟子松(19.06t/hm~2)云杉樟子松(17.31t/hm~2)杨树纯林(16.61t/hm~2)对照(8.44t/hm~2);经腐殖质组分分析发现土壤腐殖质碳含量表现为云杉樟子松(2.04g/kg)榆树樟子松(1.93g/kg)樟子松纯林(1.74g/kg)杨树纯林(1.65g/kg)怀槐樟子松(1.58g/kg)对照(0.75g/kg)。各林型土壤有机碳含量与全氮、腐殖质碳、胡敏酸、富里酸均呈极显著的正相关关系。     

聚合氨基酸对北方水稻土中氧化铁存在形态的影响

为了解不同类型水稻土中氧化铁含量特征,探明添加外源聚合氨基酸对水稻土中氧化铁形态变化的影响,本研究以中国北方不同类型水稻土(棕壤型、草甸土型和滨海盐渍型)为研究对象,设置添加占供试土壤干重0.05%的γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸处理,以不添加氨基酸作为对照。通过室内恒温厌氧培养30 d后,测定各水稻土全铁、游离氧化铁、无定形氧化铁和络合态铁含量及氧化铁的活化和络合程度。结果表明:供试的北方3种典型水稻土中,游离氧化铁含量为滨海盐渍型草甸土型≥棕壤型,络合态铁含量为棕壤型滨海盐渍型≥草甸土型,而无定形氧化铁含量为棕壤型滨海盐渍型草甸土型。两种外源聚合氨基酸对不同类型水稻土氧化铁形态转化能力影响存在差异,与不添加氨基酸的对照相比,添加γ-聚谷氨酸的棕壤型水稻土无定形氧化铁和络合态铁含量分别增加27.72%和32.25%,聚天冬氨酸对无定形氧化铁和络合态铁含量无显著促进作用;在草甸土型水稻土中,γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸均能显著增加无定形氧化铁含量,且与对照相比,络合态铁含量分别增加136.24%和12.00%;γ-聚谷氨酸能有效促进滨海盐渍型水稻土中无定形氧化铁和络合态铁的生成。总之,添加γ-聚谷氨酸和聚天冬氨酸对水稻土游离氧化铁的含量没有明显影响;而添加γ-聚谷氨酸能有效增加水稻土中无定形氧化铁和络合态铁含量,降低晶胶率,有利于提高土壤中有效铁含量,显著活化铁氧化物,抑制各类型水稻土中铁的结晶老化;而聚天冬氨酸对水稻土无定形氧化铁和络合态铁没有明显的激发效应。     

磷对水稻镉的亚细胞分布及化学形态的影响

为了探讨磷对水稻耐镉性的影响,采用盆栽实验,以沈农315(耐性)和花粳1417(敏感性)水稻为研究对象,对分蘖末期水稻根系及茎叶中镉的亚细胞分布以及化学形态进行比较分析。结果表明:增施磷肥显著降低了两品种水稻的镉含量,沈农315根系镉含量明显高于花粳1417,茎叶镉含量低于花粳1417;两品种各部位细胞壁镉的分配比例随磷的增加而明显增加,细胞器镉的分配比例逐渐降低。镉的化学结合形态整体上呈现为氯化钠提取态醋酸提取态去离子水提取态乙醇提取态盐酸提取态,其中醋酸提取态所占比例随磷增加而增加,沈农315和花粳1417的增幅分别为19.70%~31.32%、10.05%~16.36%,氯化钠提取态显著降低,降幅分别为23.38%~40.11%、22.55%~39.56%。由此说明,增施磷肥能有效增加水稻对镉的耐受性,且不同品种表现不同。     

不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附机制

为明确不同纳米材料对水中As(Ⅲ)的吸附效果和机制,筛选出经济有效的As污染吸附材料,采用批处理振荡平衡法,研究了多层氧化石墨烯(多层GO)、20 nm羟基磷灰石(P20)、40 nm羟基磷灰石(P40)以及纳米零价铁(n Fe)对As(Ⅲ)的吸附差异性。结果表明,不同纳米材料对As(Ⅲ)的吸附能力存在显著差异(P0.05),吸附容量的大小顺序为多层GO(17.4 mg·g~(-1))P20(2.74 mg·g~(-1))P40(2.17 mg·g~(-1))n Fe(0.976 mg·g~(-1))。其中,多层GO对As(Ⅲ)的吸附效果最好,其饱和吸附量是nFe的17.8倍。通过能量弥散X射线谱(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对不同纳米材料吸附As(Ⅲ)前后进行分析,证实了多层GO的吸附机制是以单层化学吸附为主;P20、P40、nFe吸附机制为材料表面的聚沉吸附及含氧官能团与As(Ⅲ)发生络合等反应的吸附。实验结果表明多层GO可作为吸附材料用于As(Ⅲ)污染水体的修复。     

硅对不同pH水田土壤镉吸附热力学特征的影响

以硅酸钠为硅源,在中和其碱性和消除钠离子影响的基础上,进行不同温度条件下的吸附等温试验,探讨了加硅对土壤镉吸附热力学特征的影响。结果表明:不同硅水平下,Freundlich方程均可较好地描述三种温度下(25、35、45℃)两种土壤镉的吸附特征;在不同的温度下,加硅均降低了碱性土壤镉的吸附容量、增大了其吸附强度,增加了酸性土壤镉的吸附容量、降低了其吸附强度;两种土壤吸附镉的热力学参数均为ΔG0、ΔH0、ΔS0,说明土壤对镉的吸附均是吸热、熵增的自发过程;加硅后,碱性土壤对镉吸附过程的ΔG变大、ΔH变小、ΔS变小,酸性土壤对镉吸附过程的ΔG变小、ΔH变大、ΔS变大,说明与对照相比,加硅使碱性土壤吸附镉的自发性降低,使酸性土壤吸附镉的自发性提高。     

不同灌溉方式下设施土壤硝态氮的积累特征及其环境影响

以不同灌溉方式下设施土壤及番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析相结合的方法,对连年采用沟灌、滴灌和渗灌灌溉方式的设施土壤硝态氮、全盐含量、pH及番茄果实硝酸盐含量、水分生产效率进行了研究。结果表明:三种灌溉方式土壤硝态氮、全盐含量均呈现出明显的表聚现象,0~20 cm土层范围内,滴灌处理硝态氮含量和全盐含量明显低于沟灌和渗灌处理;不同灌溉方式土壤的pH值均随着土层加深而升高,在0~30 cm土层范围,土壤pH值滴灌高于沟灌,沟灌高于渗灌。沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量显著高于滴灌,沟灌和渗灌番茄果实硝酸盐含量差异不显著;渗灌和滴灌水分生产效率明显高于沟灌。土壤硝态氮含量与土壤pH值呈极显著负相关,与全盐含量呈极显著正相关。总之,设施土壤硝态氮积累与土壤全盐含量、pH值、番茄果实硝酸盐含量关系密切;与沟灌和渗灌相比,滴灌更有利于抑制土壤退化。