水溶性有机物在土壤中的化学行为及其对环境的影响

水溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)是能够溶解于水的有机化合物的统称。尽管目前对于陆地生态系统中DOM的研究尚不完善,对其性质、组成和分类方法等问题的看法还没有达成一致,但现有研究结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分。DOM进入土壤后将发生吸附、解吸、迁移、转化等一系列化学过程,进而对土壤及环境产生一系列重要影响:一方面,DOM可以与土壤胶体结合,形成有机无机结合体,从而改善土壤性质,DOM还可以通过其自身的分解产生养分离子,从而提高土壤肥力;另一方面,DOM也可能亲合土壤中原来与土壤胶体结合的养分,使之与DOM一起进入土壤溶液,从而增加土壤中养分离子被淋失的风险,并造成土壤养分的损失以及水体的富营养化,DOM还有可能活化土壤中重金属离子,增加土壤中重金属离子的毒性,并使土壤中的重金属离子向地下水迁移。由于其对土壤和环境的多种效应,水溶性有机物近年来已经逐渐成为土壤学、环境科学、生态学等学科的研究热点之一。     

溶解性有机物对土壤中铜生物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了模拟铜污染土壤中溶解性有机物（DOM）对红壤、褐土和黑土3种不同类型土壤中小油菜（Brassia campestris）的生长及对Cu生物有效性的影响。结果表明,随着DOM的加入,黑土和红壤中小油菜的出苗率均有所下降,尤其是当DOM添加量大于100mgC·kg^-1时,红壤中小油菜出苗率显著降低（P〈0.05）,而对褐土的出苗率影响不大;供试3种土壤中小油菜生物量均呈先上升后下降的趋势,其在DOM添加量为50mgC·kg^-1时生物量达到最大,但比较而言,3种土壤中小油菜生物量由大至小的顺序为：黑土〉褐土〉红壤;随着土壤中添加DOM浓度的升高,小油菜植株体内铜浓度大致呈现不断增加的趋势,且3种土壤中植株体内的铜浓度均在DOM添加量为200mgC·kg^-1时达最高值,与对照处理及添加量为50mgC·kg^-1处理间差异显著（P〈0.05）;土壤中有效态Cu含量则随DOM量的增加呈不断升高趋势,3种供试土壤有效态Cu含量以红壤最高,当DOM添加量为0-100mgC·kg^-1时,褐土中有效态铜含量高于黑土;而当DOM添加量为150-200mgC·kg^-1时,黑土中的有效态铜含量却高于褐土。这表明随着外源性DOM进入土壤,可导致土壤中Cu的生物有效性不断发生变化,从而直接影响作物的生长以及作物对Cu的吸收。     

3种土壤对水溶性有机物的吸附和解吸研究

【目的】了解不同类型土壤对水溶性有机物的吸附和解吸差异,为有机肥的合理施用以及进一步研究其化学行为提供参考。【方法】选择普通肥熟旱耕人为土（黑土母质发育）、石灰肥熟旱耕人为土（褐土母质发育）和酸性肥熟旱耕人为土（第四纪红壤母质发育）3种理化性质差异较大的土壤,开展添加水溶性有机物（DOM）后不同吸附时间下土壤对DOM的吸附和解吸试验,并利用相关模型计算了土壤对DOM吸附和解吸的参数。【结果】外源DOM进入土壤后,能很快被土壤胶体吸附,并在1 h内达到平衡;3种土壤对DOM的吸附差异明显,其达到平衡时的吸附量分别为10 236、8 372和10 088 mg•kg-1,即以有机质含量高的普通肥熟旱耕人为土和pH低的酸性肥熟旱耕人为土对DOM的吸附量大;3种土壤对所吸附DOM的解吸量比较,在吸附量达到最大时,解吸量占吸附量的比例分别为63.2%、42.1%和93.3%;3种土壤对所吸附DOM的解吸能力比较,亦为酸性肥熟旱耕人为土＞普通肥熟旱耕人为土＞石灰肥熟旱耕人为土。【结论】土壤性质与其对DOM的吸附和解吸密切相关,因此,不同类型土壤在有机肥施用量和施用方法上也需要相应进行改变。     

种植年限对三江平原农田土壤剖面性质及碳、氮含量的影响

【目的】系统探讨三江平原湿地开垦后不同种植年限对土壤剖面性质及碳、氮含量变化等的影响规律，分析其相互关系，为该地区现有种植方式下耕地质量建设提供参考依据。【方法】采用野外实地调查方法，系统调查了三江平原宝清县北部、抚远县东南部两个垦区中不同农业利用年限土壤剖面层次、容重、植被组成等的变化，并采集表层和亚表层土壤样品，测定相应的碳、氮含量，分析其含量变化与种植年限的相互关系。【结果】随着种植年限的延长，土体中相应层次的形成和分化愈明显，腐殖质层厚度愈变薄，二者间呈显著负相关；土壤容重则随种植年限延长而增加，且二者间呈直线相关；表层和亚表层土壤有机碳的含量均随种植年限的增加而减少，二者间的相互关系可用二次多项式（Y = b0 + b1x + b2x2）形式表示；表层土壤全氮含量的变化与种植年限间亦呈显著负相关，且亦可用二次多项式形式来表示；土壤C/N比值亦随种植年限而变化，但与其所处的环境条件具有一定关系，且近年来其比值有下降的趋势。此外，还讨论了湿地农业利用后土壤有机碳储量的变化、立地条件对湿地性质的影响及湿地保护等相关问题。【结论】在当前三江平原耕地种植方式下，随着种植年限的延长，土壤耕层变薄、有机质及氮素含量下降的趋势较为明显，必须通过增加有机肥施用量、强化耕地养分管理、改进耕作方式等措施，防止这种趋势的继续，保证区域农业持续、稳定发展。     

溶解性有机物对土壤中铜生物有效性的影响

采用盆栽试验,研究了模拟铜污染土壤中溶解性有机物(DOM)对红壤、褐土和黑土3种不同类型土壤中小油菜(Brassia campestris)的生长及对Cu生物有效性的影响.结果表明,随着DOM的加入,黑土和红壤中小油菜的出苗率均有所下降,尤其是当DOM添加量大于100 mgC·kg-1时,红壤中小油菜出苗率显著降低(P＜0.05),而对褐士的出苗率影响不大;供试3种土壤中小油菜生物量均呈先上升后下降的趋势,其在DOM添加量为50 mgC·kg-1时生物量达到最大,但比较而言,3种土壤中小油菜生物量由大至小的顺序为:黑土＞褐土＞红壤;随着土壤中添加DOM浓度的升高,小油菜植株体内铜浓度大致呈现不断增加的趋势,且3种土壤中植株体内的铜浓度均在DOM添加量为200 mgC·kg-1时达最高值,与对照处理及添加量为50 mgC·kg-1处理间差异显著(P＜0.05);土壤中有效态Cu含量则随DOM量的增加呈不断升高趋势,3种供试土壤有效态Cu含量以红壤最高,当DOM添加量为0～100 mgC·kg-1时,褐土中有效态铜含量高于黑土;而当DOM添加量为150～200 mgC·kg-1时,黑土中的有效态铜含量却高于褐土.这表明随着外源性DOM进入土壤,可导致土壤中Cu的生物有效性不断发生变化,从而直接影响作物的生长以及作物对Cu的吸收.