含水量和容重对旱地耕层土壤热导率的影响及预测

土壤热导率是研究地表能量平衡和土壤水热运移过程中的一个基础参数。受土壤耕作、干湿交替和根系生长等过程的影响,耕层土壤的含水率和结构呈现较强的变异特征,而目前缺乏关于定量分析耕层土壤热导率变异特征的研究。该研究利用田间定位试验,采用热脉冲技术测定了含水率和容重变化条件下耕层土壤热导率的变异特征,并利用传递函数模型对耕层土壤热导率进行了预测。结果表明:含水率和容重是影响耕层土壤热导率变异的主要因子,而耕作强度和干湿交替是这种变异的关键驱动力;与翻耕和旋耕处理相比,免耕处理提高了土壤容重和含水率,从而增大了土壤热导率;在干湿交替作用下,翻耕后土壤容重逐步增加,耕层热导率也呈现上升趋势,波动幅度与含水率的变化相关。基于含水率、容重和质地信息,土壤热导率传递函数模型可以给出可靠的田间土壤热导率估计值,其均方根误差和平均偏差分别为0.09和-0.01 W/(m·K);考虑耕层土壤容重的动态信息,可以提高该模型预测土壤热导率的准确性。     

重金属铅对土壤动物群落的影响

通过盆栽试验,研究了重金属铅对土壤动物群落结构、生态指标的影响。结果表明,随着铅污染程度的加大,土壤动物的种类、数量和个体总量急剧下降;以铅污染指数(Pi)来表征铅的污染程度,则土壤动物的多样性、种类数都随着污染指数的增加而减少,呈负相关;土壤中蜱螨目(Acari)、弹尾目(Collembola)、膜翅目(Hymenoptera)是优势种。通过对弹尾目进行分离,发现长跳属和线等跳属为优势种,随着铅浓度的增加,个体数量下降。据此,在衡量重金属污染对土壤动物群落的影响过程中,蜱螨目(Acari)、弹尾目(Collembola)和膜翅目(Hymenoptera)可作为土壤生态指标物种。     

混合螯合剂的不同施加方式对重金属污染土壤套种修复效果的影响

[目的]开发具有应用前景的植物与化学联合修复重金属污染土壤的技术.[方法]通过盆栽试验,研究混合螯合剂(MC)的不同施用方式对东南景天Sedum alfredii和玉米Zea mays套种系统的影响,探讨MC作为植物提取的强化剂和重金属的淋洗剂对土壤的修复效果.[结果]东南景天和玉米套种情况下,MC可以提高植物对重金属提取的效率,也可以淋洗出土壤中的部分重金属,其中MC分2次淋洗时淋出的重金属量显著大于单次淋洗.经过套种和MC淋洗后,土壤全量Cd、Zn和Pb含量降低幅度分别为30.7％ ～ 33.0％、11.9％ ～ 14.7％和13.3％～16.4％.东南景天和玉米套种的共有根际土壤微生物数量与单种植物的不同,施加MC后显著提高了套种共有根际的细菌和放线菌数量,然而,高剂量MC淋洗时共有根际的微生物数量又会下降.[结论]套种和MC淋洗联合技术对土壤重金属的去除量大于植物提取的;Pb的去除主要靠淋洗,Zn/Cd可以用植物提取去除,套种+淋洗可以加快对Zn/Cd/Pb复合污染土壤的修复.     

沉积物、生物炭和活性炭吸附甲磺隆的特征及机理

吸附是影响污染物环境行为的关键因素,鉴于甲磺隆在环境介质中的高迁移性和环境风险,探讨了甲磺隆在沉积物和碳质吸附剂(生物炭和活性炭)上的吸附特征和机理。结果表明,吸附剂的性质对甲磺隆的吸附有重要影响:有机质含量高、p H低的沉积物有利于甲磺隆的吸附;对于碳质吸附剂,非线性指数n与H/C正相关,吸附能力lg Koc与H/C负相关,表明炭化程度越高,吸附非线性程度越强,吸附能力越大,可能是因为微孔数量和芳香碳含量增多分别有利于孔填充作用和π-π电子受体-供体(π-πEDA)作用的发生;lg Koc与比表面积(SA)正相关进一步说明了孔填充起着重要作用,lg Koc与O/C负相关表明碳质吸附剂表面的疏水性越强越有利于甲磺隆的吸附。生物炭和活性炭对甲磺隆的吸附能力分别比沉积物约高1和3个数量级,表明施加碳质吸附剂可能会降低沉积物中甲磺隆向地表水和地下水的迁移性。尽管生物炭的吸附能力低于活性炭,但是相比于活性炭,生物炭的成本更加低廉,具有广阔的应用前景。     

土壤中砷污染指示性动物的研究

通过盆栽试验验证土壤中砷对土壤动物群的影响,结果表明,随着砷污染浓度值设定的不同土壤动物的种类、数量呈急剧下降趋势。文章以砷的染指数（Pi）表征砷污染程度,土壤动物的种类、数量都随着污染指数的增加而相应变化。土壤中蜱螨目（Acari）、膜翅目（Hymenoptera）、弹尾目（Collembola）、同翅目（Homoptera）是优势种。随着人为控制砷离子浓度,动物群落中个体数量急剧下降。在对土壤动物群落指标与砷离子浓度相关性分析表明：种类数,均匀度指数等,都与实验设计砷离子浓度的指标呈显著的负相关。据此在衡量砷污染对土壤动物群落影响过程中,土壤中蜱螨目（Acari）、膜翅目（Hymenoptera）、弹尾目（Collembola）、同翅目（Homoptera）可以作为指示性动物。     

五台山植被景观格局分析

基于遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,以2010年中巴资源卫星所接收的CCD/HR影像为数据源,结合影像数据和现场实景资料,综合分析了五台山地区的植被景观的格局。结果表明:在植被景观斑块类型中,斑块面积最大的是山地草甸,最小的是云杉和臭冷杉林。斑块数最多的是温带草原及灌草丛景观,最少的是云杉和臭冷杉林景观。各景观要素斑块的分离度指数的大小顺序为:Ⅲ>Ⅹ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅵ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅶ>Ⅸ>Ⅷ,这个顺序与该地区的斑块密度的排序基本吻合。此外,分离度指数与斑块密度呈正相关关系即分离度指数随着斑块密度的增大而增大。     

生物有机肥对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响

[目的]探究不同生物有机肥施用量对稻田土壤Cd形态和糙米Cd含量的影响.[方法]采用盆栽试验研究了不同有机肥增施量对水稻主要生育期内土壤pH、有机质和Cd赋存形态的动态变化以及糙米中Cd含量的影响.[结果]与对照相比,25～45 g/kg有机肥增施量条件下,水稻分蘖期土壤pH显著提高0.40～0.42,有机质含量显著增加1.74～3.1 mg/kg,有效态Cd下降15.7％～40.7％;孕穗期土壤pH显著提高1.08～1.14,有机质含量显著增加7.48～9.68 mg/kg,有效态Cd下降13.6％～38.8％;扬花期土壤pH显著提高1.30～1.53,有机质含量显著增加8.38～9.19 mg/kg,有效态Cd下降10.0％～36.7％;成熟期土壤pH显著提高0.97～1.13,有机质含量显著增加6.54～8.81 mg/kg,有效态Cd下降9.2％～36.8％;水稻成熟后的糙米中Cd含量显著下降67.7％～72.3％.随着有机肥施用量增加,土壤pH、有机质含量以及糙米中Cd含量并无明显的变化.[结论]水稻种植过程中增施生物有机肥能有效提高酸性土壤的pH,增强土壤的酸碱缓冲能力,并显著提升土壤中的有机质含量,促使土壤中Cd由生物活性较强的弱酸提取态向可还原态转化,从而达到抑制水稻对Cd的吸收,显著减少糙米中Cd积累的目的.     

原状土与装填土热特性的比较

土壤热特性是研究土壤—植物—大气系统中能量传输的必要参数。目前的研究集中在室内装填土柱上热特性与含水率、质地、温度和体积质量(容重)等因素的关系,田间条件下土壤结构对热特性影响的报道很少。该研究通过比较2种质地土壤田间原状土和室内装填土热特性的差异,初步探讨了不同含水率范围内结构形成对土壤热特性的影响。采集田间原状土,在室内利用热脉冲技术测定其热容量、热导率和热扩散率;然后将样品磨碎、过2mm土筛,填装后得到相同体积质量和含水率的装填土壤样品,并测定其热特性。结果表明,装填土和原状土的热容量基本一致;在中等含水率区域(砂壤土:0.07～0.24m3/m3;壤土:0.15～0.31m3/m3),重新装填后砂壤土和壤土的热导率分别降低了9.7%和9.8%。另外,结构形成增加了土壤热扩散率,在中等含水率区域尤其明显;在接近饱和区域,原状土与装填土的热扩散率趋于一致。因此,土壤结构形成对土壤热容量没有显著影响,但提高了中等含水率区域土壤的热导率和热扩散率。     

基于排队理论的灌区渠系地表水及地下水优化配置模型

地表水和地下水联合运用于农业灌溉是中国大部分灌区主要采用的灌溉形式,但目前的优化模型对地下水的运用情况过于简化,常采用定值作为优化模型的参数,所以不能真实反映地下水随时间对灌溉面积的影响。该文基于排队理论,研究分析了地下水灌溉的农田面积随等待地表水灌溉的历时的影响,并建立灌区渠系优化配水模型,以灌水历时最短为目标,根据渠首引水、渠系供水、作物用水等方面的用水关系建立约束条件。通过河北石津灌区的实际应用,说明模型方法的可行性,并提出该灌区5条主要干渠的合理优化配水方案。结果显示最优的灌溉历时为25.6 d;干渠B1的灌水周期贯穿了大部分灌水周期,是影响整个系统灌溉效率的关键渠道;子区C5分配的地下水资源较多,该子区的地下水灌溉面积占到了43%。该模型可更加真实地反映用于灌溉的地下水水量随时间变化的不确定性,能够为中国大部分地区建立地表水和地下水联合灌溉优化模型提供方法上的借鉴。     

石灰水对混合试剂洗脱土壤重金属淋洗效果的影响

为了探索石灰水对混合试剂(MC)洗脱后土壤中重金属的淋洗效果,对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验研究。结果表明:石灰水淋洗MC洗脱土壤,淋出液中Cd、Zn、Pb和Cu浓度均显著高于去离子水淋洗MC洗脱土壤,这主要由于石灰水提高土壤pH,释放土壤所吸附的络合态重金属,这种现象在酸性污染土壤中表现更明显。对于酸性污染土壤,可采用MC+石灰水+去离子水依次进行淋洗处理,其Cd和Zn去除率与MC+去离子水+去离子水依次淋洗处理相比提高22.6%和28.8%;对于中性重金属污染土壤,两处理间重金属去除率差异不显著。石灰水淋洗可提高土壤重金属去除率,并提高土壤pH,改善MC洗脱对土壤的酸化,有利于淋洗后土壤的农业利用。