一种耦合化学反应的溶质运移模型的应用

土壤中的化学作用对溶质运移具有重要影响．离子交换和络合反应是土壤中常见的化学反应。利用室内土柱出流实验对这两种作用下的土壤溶质运移进行了探讨，用CXTFIT软件模拟了不考虑化学反应时的常规溶质运移；用水文地球化学模拟软件PHREEQC进行了耦合离子交换和络合反应运移模型的模拟。结果表明，耦合模型的模拟精度更高，从而也初步证明了耦合模型是成功的。     

应用Shuttleworth-Wallace模型对夏玉米农田蒸散的估计

根据夏玉米生长季内逐时波文比系统观测资料和主要生育期的作物资料,以波文比-能量平衡法(BREB法)得到的蒸散量为实测值,对比研究了Shuttleworth-Wallace模型(以下简称S-W模型)、Penman-Monteith模型(以下简称P-M模型)对蒸散估计的差异。S-W模型因考虑了土壤蒸发,估算的逐时逐日蒸散值均比P-M模型有更好的精度。在作物生长前期,LAI(<2.0)较低,应用S-W模型在稀疏冠层下估算的蒸散量高于P-M方程,更接近于实测值,与实测值的相关系数更高,RMSE值低。随着LAI的增大,冬小麦冠层密闭,S-W模型和P-M方程估算的蒸散与实测值均相接近,二模型均有良好表现。对S-W模型的各阻力参数进行敏感性分析,分析结果表明,应用S-W模型时,模型对阻力参数冠层气孔阻力最为敏感,土壤表面阻力次之,作物冠层高度与参考高度间空气动力学阻力敏感程度居中,对地表与冠层高度间空气动力学阻力、冠层内边界阻力不敏感。在应用已有经验关系式时,特别需要注意对冠层气孔阻力、土壤表面阻力这二阻力参数中经验系数的合理确定。     

长期施用化肥和有机肥下潮土干团聚体有机氮组分特征

依托中国科学院封丘农业生态实验站长期施肥试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机肥配施(1/2OM)、有机肥(OM)处理,对比研究27a连续施用化肥和有机肥对土壤机械稳定性团聚体及其有机氮组分的影响。结果表明,长期施用有机肥显著提高了耕层土壤中大于2 mm团聚体的比例,较CK提高了33%,较NPK增加了17%。施肥显著提高耕层团聚体中有机氮含量,以OM处理效果最明显,大于2 mm、2～0.25 mm、小于0.25 mm团聚体中酸解有机氮含量分别为776.4、837.7、625.3 mg·kg~(-1)。各团聚体中有机氮以酸解铵态氮为主,氨基糖态氮最少。长期单施化肥主要提高了大于2 mm团聚体中酸解铵态氮比例,施用有机肥提高了氨基酸态氮和酸解未知态氮含量及分配比例。长期施用有机肥使潮土结构明显改善,有利于耕层团聚体中全氮及有机氮各组分的积累,氨基酸态氮、氨基糖态氮、非酸解有机氮主要赋存于2～0.25 mm团聚体中,而酸解铵态氮和酸解未知态氮在大于2 mm团聚体中分布较多,有效地提高了土壤供氮能力。     

主成分分析方法在长期施肥土壤质量评价中的应用

以长期定位试验玉米季成熟期6种土壤微生物活性和9种土壤化学性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标对不同施肥条件下的土壤质量水平进行主成分分析。结果表明,经18年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。上述15个土壤性质指标最终可以用两个主成分来综合表征土壤质量,其中有机C、全N、碱解N、pH值、微生物生物量C、微生物生物量N、脲酶、转化酶、FDA酶和脱氢酶活性等10个土壤性质在第一主成分（PC1）上有较高因子负荷;全P、全K、速效N和速效P在第二主成分（PC2）上有较高的因子负荷。同时各施肥土壤质量水平在主成分1上的分异程度大于主成分2。根据两个主成分的综合得分结果显示,长期不同施肥土壤质量水平高低依次表现为OM＞1/2OM＞NPK＞NP＞PK＞NK＞CK。     

多孔介质中多组分反应性溶质运移的研究进展

溶质在多孔介质中的运移,必然受到多组分反应的影响,并且此种情况下能用水动力方程和多组分化学平衡方程进行描述。本文回顾了此研究领域的运移模型、数值模拟、可应用的计算软件和相关的问题,并在此基础上,提出目前土壤多组分反应性溶质运移仍存在的问题。     

病毒在土壤中的迁移行为

细菌和病毒等致病微生物广泛存在于化粪池、污水污泥、废水等源头。由于病毒比细菌和原生动物包囊小得多，在通过多孔土壤时不容易被过滤净化，地下水资源的病毒污染已引起各国科学家的高度关注，在过去的几十年间已经进行了较多的研究工作。也有了一些有关病毒在土壤中迁移行为及其影响机理的文献报道。本文的主要目的是在对过去国内外的一些研究结果作一综述，重点探讨影响病毒在土壤中迁移的主要因素，包括（1）影响病毒迁移的水动力学因素；（2）病毒吸附机理及其影响因素；（3）影响病毒生存或死亡的因素。土壤物理性质的不均一性是导致微生物和非反应物质之间的迁移行为差异的主要因素。影响病毒在土壤中吸附和死亡的因素很多，比如：土壤类型、病毒类型、pH、离子强度和多价阳离子、有机质、温度、土壤含水量、微粒、微生物活动等，对它们的影响机理进行了一一描述和解释。在指示病毒的选择上，噬菌体（比如MS2、PRD1、ФX174）已经被广泛用来研究病毒在土柱和田间条件下的迁移行为，并认为它们比较吻合指示病毒所需的各种条件。根据上述综述资料，在文章的最后对病毒迁移的进一步研究提出了一些建议。     

黄淮海地区典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的残留量研究Ⅰ.表层残留量及其异构体组成

定量分析了黄淮海平原典型农业区七个县的129个表层土壤样品中的六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)含量以及它们的异构体组成,以全面了解该区域农业土壤中有机氯的当前含量水平和评估其潜在的环境毒害能力。结果表明,所有样品均能检测出不同含量水平的HCHs(HCHs=α-HCH β-HCH γ-HCH δ- HCH),平均为4.01±2.21 pg kgll;DDXs(DDXs=4,4’一DDE 4,4’.DDD 2,4’DDT 4,4’一DDT)的检出率为93%,平均含量为11.16±17.29μgkg-1;所有样品的HCHs均远低于国家规定的土壤环境质量一级标准(50μg kg-1),但有3.1%的样品的DDXs值超过该级标准。与国内的天津、欧洲、美国等农业土壤相比较,黄淮海平原农业土壤的有机氯农药污染现象总体来说并不严重。HCH的4种异构体中,β-HCH含量最高,平均浓度为2.48±1.88μg kg-1;而4,4’-DDE是4种DDT异构体中含量最高的,平均浓度为6.91±13.67μg kg-1。各化合物与土壤有机质之间几乎没有相关性。     

黄淮海地区典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)的残留量研究 Ⅱ.空间分布及垂直分布特征

主要研究了黄淮海地区7个县的典型农业土壤中六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)在每个县的空间分布特征,及其在4个土壤剖面的垂直分布模式。空间分布图表明,HCHS(HCHS=-αHCH -βHCH γ-HCH -δHCH)和DDXS(DDXS=4,4-′DDE 4,4-′DDD 2,4-′DDT 4,4-′DDT)各浓度在每个县的分布基本上是随机的,DDT的变异性大于HCH。DDXS浓度超过国家规定的土壤环境质量一级标准(50μg kg-1)的区域集中在禹城县的东部。该研究同时表明在制定具体的土壤有机氯农药管理措施前研究它们的空间变异性的必要性。HCHS在剖面30 cm以下的含量水平与表层相似,其异构体中以-βHCH的含量最高;而DDXS则主要集中在土表0~30 cm,大于30 cm深度其值显著降低或低于检测限。结果表明在官方禁用20多年后,HCH和DDT在黄淮海地区0~100 cm土壤剖面的含量在绝大部分地点已经降至安全水平。     

低频探地雷达地波法测定土壤含水量的可行性研究

利用地波法来探讨低频探地雷达(GPR)在土壤含水量测定方面的可行性。分别采用50 MHz和100 MHz天线的探地雷达地波法对黄淮海平原潮土地区砂壤土和砂土中的含水量进行了探测研究。结果表明,50 MHz天线GPR分辨率过低,在砂土和砂壤土中均无地波信号。100 MHz天线在砂壤土中无地波信号,但在砂土中可清晰读取出空气波和地波。TDR测得含水量为6.3%的砂土,用100 MHz天线地波法3次测定结果分别为5.9%,6.2%和6.5%,绝对误差均在0.4%以内。采用共中点法(CMP)和固定间距法(FO)相结合探测土壤含水量,在FO最佳天线间距1 m时测得灌水前后的砂土含水量分别为6.5%和20.2%,与TDR测定结果6.3%和19.7%相比,绝对误差在0.5%以内。100 MHz天线CMP和FO相结合的方法兼顾了CMP法读取地波的精确和FO法的快速便捷,在砂土的含水量测定应用中是可信、可行的。     

长期不同施肥对潮土磷素吸附特征的影响

土壤磷素是限制潮土生产力提高的重要营养元素。研究不同施肥处理磷素的吸附特征及其与土壤理化性质的关系,可以为提高潮土磷素有效性和合理施肥提供科学依据。本研究基于封丘长期定位施肥试验,选用七种处理：不施肥（CK）、氮钾施肥（NK）、氮磷施肥（NP）、磷钾施肥（PK）、氮磷钾施肥（NPK）、1/2有机肥+1/2氮磷钾（1/2OM）和有机肥（OM）,通过测定土壤理化性质和磷素吸附量,利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合了吸附曲线,并结合方程计算了最大吸附量（Qm）、亲和力常数（K）、最大缓冲能力（MBC）、吸附饱和强度（DPS）、Freundlich吸附常数（a）和吸附指数（b）;运用相关分析和冗余分析（RDA）探讨了影响土壤磷素吸附特征变化的主要因素。结果表明：随着平衡溶液磷浓度的增加,不同施肥处理的磷素吸附量均表现出先快速增加,后缓慢增加的趋势。与CK和NK处理相比,NP、PK和NPK处理的磷素吸附能力增强,Qm和MBC分别增加了15.62%~23.60%和2.94%~23.46%;而1/2OM和OM处理的磷素吸附能力下降,K和MBC分别降低了39.60%~49.57%和36.09%~56.15%。相关分析和RDA结果表明：有机质（SOM）、pH、游离氧化铝（Ald）和C/P是影响潮土磷素吸附特征的主要因素。此外,1/2OM处理的DPS值相较于OM处理降低了30.92%。长期有机无机肥料配施可以增加有机质含量,降低磷素吸附能力,且相较于单施有机肥可以减少磷素流失风险。