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。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

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。     

病毒在不同环境介质中去向研究进展

来自污水污泥等源头的病毒进入土壤和水环境后对人畜健康构成威胁,因而阐明病毒在不同环境中的去向是建立安全、高效病毒防治技术的基础.本文在已有研究的基础上,综述了病毒在水体、土壤中的去向,及病毒去除材料的去除效率和机制;明确了气-水界面、本土微生物、有机质含量及其组成等因素对病毒去向有显著影响;比较分析了基于高吸附性和铁铝氧化物致死性的活性炭和富铁铝材料等的病毒去除效率.最后从研究介质选择、病毒去除材料的潜在应用前景、及本土微生物组成对病毒去向影响角度提出了需进一步研究的一些建议.     

基于探地雷达的土壤水分测定方法研究进展

农田和小流域尺度土壤水分空间和时间分布信息的快速、准确、无损获取是土壤学、农学以及生态环境学等相关科学研究的重要需求.探地雷达作为一种新型地球物理技术, 近年来在多个领域有了应用和推广.本文针对探地雷达技术在土壤水分监测方面应用的科学问题, 在总结国内外相关研究的基础上, 重点阐述了探地雷达技术测定土壤含水量的基本原理、土壤含水量和土壤介电常数的常用关系式、探地雷达技术测定土壤含水量的研究方法及其在国内外的研究进展, 评价了各方法的优势和不足及其在农田土壤中的适用性, 并提出存在的问题和研究展望, 以期为相关科学研究以及探地雷达在我国农田土壤上应用开创新的领域提供参考.     

玉米品种对根际微生物特性的影响

旨在研究不同玉米品种对根际微生物的活性及其群落组成的影响;选取品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’做温室盆栽试验,开花期收获并测定作物生物量和根际微生物特性;作物生物量、根际β-葡糖苷酶活性、易提态球囊霉素蛋白、总球囊霉素蛋白含量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌生物量均按品种‘郑单958’、‘陕单8806’、‘中单909’、‘农华101’的顺序增加,不同品种的根际微生物磷脂脂肪酸的含量和成分不同,不同品种的根际丛枝菌根真菌群落结构存在差异,作物生物量（尤其是冠部生物量）与大多数微生物性质之间存在明显正相关关系;本研究表明不同玉米品种之间形态学上的差异可能会导致根际土壤微生物活性和群落组成上的分异。     

集约化种植下潮土养分肥力与团聚体特征相互关系研究

通过测定封丘潮土7个肥力指标有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾,并利用主成分分析方法划分为3种肥力等级(一等、二等和三等肥力),研究了集约化种植条件下潮土养分肥力与团聚体特征的相互关系。结果表明:3种肥力等级下,大团聚体的质量比例最高,微团聚体居中,而粉黏粒最低。在0~5、5~10和10~20 cm土层,一等肥力下大团聚体的质量比例分别较三等肥力提高了25.5%、20.0%和18.5%,而微团聚体的质量比例分别降低了54.3%、43.5%和33.6%;一等肥力和二等肥力土壤团聚体的质量比例之间差异不显著。水稳性大团聚体的数量及其稳定性分别与由7个土壤肥力指标组成的养分肥力系统综合主成分得分F值呈线性正相关关系。7个肥力指标中,有机质、全氮和碱解氮与潮土大团聚体的质量比例及其稳定性显著正相关,并且这种相关性随着土壤深度增加而逐渐减弱。     

保护性耕作对潮土物理性质的影响

为了研究保护性耕作对土壤物理性质的影响,以黄淮海平原典型潮土区小麦—玉米轮作系统的长期定位试验为基础,探讨不同耕作方式与秸秆还田处理下土壤容重、饱和导水率、紧实度、含水量的变化。结果表明,0~20 cm土层,土壤容重、土壤紧实度随着翻耕频率的减少而增加,每两年翻耕一次(CNTW2T)和每四年翻耕一次(CNTW4T)的土壤紧实度比长期免耕分别降低了40%、17%,土壤紧实度与土层深度呈显著正相关;保护性耕作改变土壤导水性能,随着免耕年限的增加,土壤饱和导水率显著降低;少免耕土壤含水量比传统翻耕高0.77%~3.01%。秸秆覆盖能显著降低土壤紧实度,改良土壤压实状况,提高土壤饱和导水率,减少土壤水分蒸发,从而改善土壤保水能力。免耕有利于土壤蓄水保墒,但长期免耕易导致土壤压实,不利于作物生长,少耕(CNTW2T、CNTW4T)既可改善土壤导水、保水性能,又可减少土壤压实,因此在黄淮海平原实施少耕与秸秆还田相结合的保护性耕作有利于改良土壤物理性质,提高土壤保水能力。     

外源细菌添加对红壤吸附病毒的影响

污水中病毒往往与一些可溶性有机物质、无机胶体及菌体细胞同时存在,但很少有研究考虑菌体细胞及其分泌物对环境中病毒去向的影响。从3株代表性菌株培养液中分别获取菌体细胞及其分泌的胞外聚合物(EPS),其目的是为了:(1)比较不同红壤的病毒吸附能力;(2)明确细菌存在对红壤吸附病毒的影响;(3)评估菌体细胞及EPS影响红壤吸附病毒的相对作用权重。结果表明,4种经过灭菌处理的红壤中,红黏土和赤红壤对病毒的吸附容量最大,其次为砖红壤,而红壤土的吸附能力最弱。菌体细胞对红壤吸附病毒的影响很小,在某种土壤中甚至有促进病毒吸附的趋势,但EPS或EPS与菌体细胞同时存在显著降低了红壤对病毒的吸附能力,其降低比例分别达36%和30%,表明细菌存在降低土壤吸附病毒的现象主要由其分泌物EPS导致。本研究结果表明在评估某一介质对病毒的吸附能力时必须同时考虑细菌存在的影响,否则有可能高估其吸附容量。     

大肠杆菌对铜离子的吸附行为研究

为阐明大肠杆菌Escherichia coli对Cu^2＋的吸附特性，本文利用批量平衡吸附实验法研究了大肠杆菌对Cu^2＋的吸附动力学及影响细菌吸附Cu^2＋的主要影响因子，包括溶液pH、Cu^2＋始浓度、细菌初始浓度。结果表明，大肠杆菌的Zeta电位随着溶液中离子强度和Cu^2＋浓度的增加而降低，说明大肠杆菌对Cu^2＋的吸附主要是通过静电引力作用；在Cu^2＋初始浓度为0．01mmol·L^-1的背景溶液中，吸附开始很快，到1h时即达到最大；pH值显著影响大肠杆菌对Cu^2＋的吸附，在pH值为6时，其吸附量达最大；大肠杆菌对Cu^2＋吸附量随着菌体浓度、Cu^2＋浓度增加而增加，用Langmuir吸附等温模型能很好模拟该吸附过程，吸附比率随着Cu^2＋浓度增加而降低。通过对细菌吸附重金属的特性研究，为环境中重金属污染的生物去除提供一定的理论依据。