蒸发条件下脱盐吹填土的水盐动态

使用吹填土进行围海造地是当前拓展沿海地区土地空间的主要方法。河北曹妃甸陆面基本上为吹填土围海造陆而成,针对该地区地下水埋深较浅和矿化度高、土质单一等特点,通过室内土柱模拟试验,研究了稳定蒸发条件下,不同地下水埋深脱盐土柱剖面的含水量变化规律、地下水通过土壤毛管上升作用的返盐规律、主要盐分离子的迁移行为以及土壤碱化问题。研究结果表明,地下水埋深50cm(B1)和100cm(B2)分别在15天和51天时达到埋深30cm处0.3%的设定含盐量,B1表层返盐速率高于B2;试验中土柱B1表面和B2埋深为5cm处出现盐壳,且B1和B2地下水累计消耗量随时间线性变化;试验结束时B1和B2的平均含水量为18.8%和20.1%,B1和B2的平均含盐量为0.5%和0.4%;在返盐过程中B1和B2的阳离子迁移速度均为Na+Ca2+Mg2+,阴离子为Cl-HCO3-SO42-,且试验结束时土柱中未出现碱化现象,说明了土体能提供给植物生长一个良好的生境。该研究结果为曹妃甸以及类似地区进行生态建设和发展农业生产等方面提供吹填土的改良、盐分控制等方面的依据。     

微地形对天津滨海吹填土土壤理化性质和植被状况的影响

通过对吹填土6%坡度8%的典型微地形的田间试验研究,分析了微地形坡面(坡底、坡腰、坡顶)对滨海吹填土土壤盐分、养分和植被生长状况的影响。结果表明,吹填1~2 a内,微地形条件形成的坡底湿润区有利于先锋植物碱蓬的着陆和生长,使得碱蓬盖度和生物量坡底湿润区坡腰半湿润区坡顶干旱区,而碱蓬在生长过程中对钠离子的选择性吸收,显著降低了坡底土壤的含盐量和ESP;碱蓬根系的疏土作用,使土壤通气性增强、微生物活动加剧,土壤有机质分解量大于归还量,导致坡底表层土壤有机质的含量远低于坡腰和坡顶;同时碱蓬生长对养分的吸收,导致坡底处速效磷和速效钾含量的快速下降。     

室内淋洗条件下脱硫石膏对滨海吹填土理化性质的影响

为改善吹填土的理化性质,实现吹填土在城市生态建设方面的充分利用,通过室内土柱淋洗试验,研究在不同施用量下脱硫石膏对吹填土各种离子动态变化的影响。结果表明:脱硫石膏可以显著改善滨海吹填土的理化性质,脱硫石膏施用量分别为0.7%,1.4%,2.1%,3种处理下土柱的饱和导水率分别是6.21,7.41,9.51mm/h;淋洗后土壤电导率、Na+和Cl-浓度、钠吸附比(SAR)和碱化度(ESP)等指标较淋洗前均有90%以上的降幅程度;且在前20h的淋洗过程中,各种化学指标的下降效果最为明显,而在将近150h的剩余时间内虽有下降,但下降速率很缓慢。     

工业固体废物电石渣农用的环境安全风险

电石渣是电石法聚氯乙烯(PVC)生产过程中产生的工业固体废渣。为解决电石渣堆积带来的环境问题,其资源化利用受到关注。然而,在电石法PVC生产过程中,电石渣中会带入一些有毒有害元素,主要含有镉(Cd)、镍(Ni)、氯(Cl-)和氰化物(CN-)等污染元素。研究数据显示:电石渣中污染元素Cd、Ni、CN-和Cl-等含量存在不同程度超出国家土壤环境质量标准和地下水质量标准(包括As和Pb)。为保证土壤健康、食品安全和环境安全,建议未经无害化处理、有害物质超标的、存在环境安全风险的电石渣等工业固体废物不得直接施用于农田土壤,杜绝其进入食物链而危害人类健康。     

不同接触和淋洗时间下脱硫石膏对滨海吹填土理化性质的影响

为改善滨海吹填土的理化性质,加快提升吹填土在城市生态建设中的土地价值,开展脱硫石膏不同接触时间处理对滨海吹填土理化性质影响的试验研究。结果表明:滨海吹填土导水能力极弱,在整个淋洗过程中始终没有淋出液排出,2,5,10,50d脱硫石膏接触处理后土壤饱和导水率分别达到6.21,7.20,7.20,7.65mm/h,显著提升了滨海吹填土的导水能力。2,5,10,50d石膏接触处理分别经220,116,116,196h淋洗后,淋出液盐分均达到0.5dS/m以下,淋洗用水量分别为5.16,3.85,4.21,4.95L。淋洗后,土壤含盐量由处理前6.98dS/m下降到0.28～0.36dS/m,土壤中Cl-、Na+浓度分别由处理前的9.03,4.85g/kg下降到0.05～0.34g/kg和0.01～0.04g/kg,土壤钠吸附比(SAR)以及土壤碱化度(ESP)分别由处理前的27.89和28.15下降到0.18～0.8和0.02～0.28,已经为非碱化土,土壤的各理化指标均得到明显改善。综合各种因素与指标,脱硫石膏与吹填土5d接触处理效果最佳。     

生物炭对沼渣堆肥理化性状及微生物种群变化的影响

【目的】近年来沼气工程发展迅速,沼渣的合理利用成为制约沼气工程发展的瓶颈。本文通过试验探讨了添加生物炭制备沼渣堆肥的可行性,为沼渣高效资源化利用提供一条安全可行的途径。【方法】供试沼渣为鸡粪沼气工程(干发酵,沼渣经固液分离处理),生物炭为果木于550℃高温热解2 h制得。以沼渣为主要堆肥原料,添加猪粪调节氮含量,以1 cm左右玉米秸秆为调理剂,控制物料C/N为25∶1,含水率控制在65%～70%,在室温25℃下堆置30 d。生物炭添加量共设0、2%、5%和10%四个水平(表示为CK、F1、F2、F3)。测定了沼渣堆肥过程中的理化性质及微生物含量变化。【结果】堆肥过程中,各处理最高温度均达到55℃以上,F1、F2处理组高温持续时间在6 d左右,达到无害化要求。pH与EC具有相同变化规律,均呈先上升后下降,最后趋于平缓趋势。四组处理的pH值在8.55～8.80之间,F2处理pH值始终大于其它三组处理,且处于较高水平(>8.7),升温期pH最大值达到9.03。四组处理电导率均低于1 mS/cm。与CK相比,F1、F2、F3处理组有机质含量分别降低了13.0%、9.3%、7.4%,且总有机质含量均大于45%,总养分含量分别提高了6.5%、4.3%、2.2%,种子发芽指数也均在85%以上。添加生物炭对细菌、真菌、放线菌的影响不同。随着生物炭添加比例的提高,细菌数量减少,两者呈负相关;放线菌数量呈上凹曲线型,F2处理对放线菌具有最大抑制作用;真菌数量随生物炭添加量增加而增加。不同处理堆肥腐殖质含量变化总体先减少后增加,呈"V"字型,第11 d达到最低值,以F1处理组始终处于较高水平,远高于其它三组处理,最高值达到24.08%,最低为17.92%。与CK对比,F1、F2、F3处理组产品腐殖质含量分别提高了8.12%、7.23%、7.43%。【结论】生物炭的添加能够延长堆肥的高温期,改变堆体理化性质,促进堆肥腐熟,提高总养分含量,综合分析生物炭对微生物的影响,添加2%的生物炭(干基比)对堆肥微生物的生长具有最大的促进作用,显著促进堆肥腐熟。     

土壤水盐运移的简化数学模型在水盐动态预报上的应用研究

对土壤水盐运移的确定性数学模型 ,采用数值模拟的简化法 ,实现对方程的求解。并引入水分运动原理、质量守恒原理 ,根据地下水、土壤水盐运动的特点 ,建立土壤剖面含水量分布的概化模型和土壤盐储量的预报模型。以期从土壤水盐运动的机制出发 ,提出一种应用简化数值模拟方法来预报土壤水盐动态的途径。同时为适应大面积田间土壤盐分预报的特点 ,希望不通过方程的求解来达到应用简化数学模型实现水盐动态预报的目的。所建简化数学模型可为田间大面积土壤水盐动态预测预报提供参考     

添加苹果渣对猪粪好氧堆肥理化性状的影响

用猪粪等原料作堆肥底物,并分别添加质量分数为0%、5%、10%、20%的苹果渣以及1%的柠檬酸作添加剂,记作CK、AP1、AP2、AP3、N。采用自行设计的强制通风静态垛堆肥反应器,进行为期30 d的好氧混合堆肥。根据苹果渣与猪粪混合堆肥过程中各养分变化来研究苹果渣对堆肥效果的影响及其保氮效果,为猪粪有机肥的规模化生产提供理论支持,实现农业资源的可持续化。结果表明:各试验堆肥均达到无害化和腐熟化的要求;各处理全P和全K含量总体呈上升趋势,但添加20%的果渣处理不利于P含量的积累;苹果渣中的果酸可以降低堆肥的pH值,从而减少NH_4~+-N向氨气的转化,降低氮素损耗起到保氮效果;添加10%的苹果渣处理的全氮含量最高,保氮效果最好,添加5%的苹果渣处理对NH_4~+-N的积累最好;苹果渣作为猪粪好氧堆肥调理剂可以提高堆肥效果,实现农业资源的可持续化。     

土壤调理剂对滨海吹填土的改良效应

采用蘑菇棒、锯末、诺沃肥、脱硫石膏组成的土壤调理剂,通过调理剂掺拌和水力淋洗相结合的方法,对滨海吹填土进行土壤改良试验,检验该调理剂改良吹填土的可行性,并确定调理剂的最佳用量。研究结果表明:调理剂可有效改善土壤物理性状,减小土壤容重,增大渗透率和非毛管孔隙度。调理剂的使用虽然没有明显改变吹填土土壤盐分的去除总量,但可以有效提高土壤脱盐效率,减少洗盐用水量,试验组用水量为对照组的69.23%。其所去除的盐离子以Cl~-和HCO_3~-为主。调理剂减弱了土壤溶液中盐分对植物的毒害作用,其自身也为植物提供了所需养分;随着调理剂用量的升高,植物生物量也相应增大。综合考虑使用土壤调理剂对滨海吹填土的改良效果,确定其最佳用量为15%。     

菇渣发酵园艺基质的理化性状和应用效果

利用菇渣等固体废弃物生产园艺基质是充分利用自然资源的环保措施。利用工厂化生产金针菇的菇渣为主要原料，加入一定比例的尿素、芝麻渣、发酵微生物等辅料，通过充分堆制发酵生产园艺基质。试验表明，菇渣发酵后按照体积比6：4的比例与蛭石混合是最佳配方。黄瓜和网纹甜瓜的栽培试验表明，混配的菇渣基质可以降低生产成本，提高产量和品质，是一种优质的环保型有机园艺基质。     

Physical,Chemical, and Engineering Properties of Landfill Stabilized Waste

In order to utilize landfill stabilized waste (LSW) as growing substrate for plants during restoration projects, LSW were sampled from five landfills; the properties of unconsolidated samples and those after 3 years of settlement were determined in comparison with farm soil. Results showed that (i) unconsolidated LSW was a soil‐like material with high porosity and infiltration rate, which also had low bulk density and shear strength. After 3 years of settlement, its physical properties were similar to those of farm soil. (ii) The contents of available K, available N, available P, and organic matter of LSW were 5·0–21·6 times higher than the values of surrounding farm soil. (iii) The waste samples from 3/5 landfills were suitable for cultivation based on their heavy metal contents, but two samples contained over‐limit Hg and/or Zn. (iv) LSW had higher water content, and generally, less surface runoff was generated on LSW slope under natural precipitation compared with the farm soil slope. (v) Water extract of LSW had no significant effect on seed germination, and the effect of LSW on seedling growth depended on plant species. On the basis of the results, LSW can be used in ecological restoration as plant‐growing substrate, but measures should be taken to prevent heavy metal contamination and soil erosion. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

水盐胁迫对上海4个防护林树种生长和生理特性的影响

通过盆栽试验研究了上海4个防护林树种受水盐胁迫后的生长和生理指标,结果表明:水盐胁迫下不同树种的苗高和地径生长、生物量积累有明显差异;相对电导率、叶绿素、可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶（SOD）和脯氨酸（Pro）含量随水盐胁迫水平和时间的增加呈现先增加后降低的趋势;丙二醛（MDA）含量则处于不断增加状态,但在处理水平和响应时间上树种间的差异较大。采用主成分分析法,筛选出苗高、地径、生物量、质膜透性、脯氨酸含量5个形态和生理指标作为评价防护林树种耐水盐能力的主要指标;根据主成分得分值,4个树种耐水盐胁迫能力大小顺序为乌桕 > 落羽杉 > 喜树 > 栾树。     

鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响

[目的] 探究鸡粪和炉渣添加对疏浚土的改良效果,为疏浚土资源化利用提供理论依据。[方法] 以疏浚土为供试土壤,皇竹草为供试植物开展盆栽试验,设置4个处理,分别为对照(CK)、添加5%鸡粪(T₁)、添加5%鸡粪+5%炉渣(T₂)、添加5%鸡粪+10%炉渣(T₃),分析不同处理对疏浚土理化性质、皇竹草生长及养分吸收的影响。[结果] 与CK相比,3种处理均显著改善了疏浚土的理化性质。其中,T₃处理的容重显著低于其他处理,总孔隙度和毛管持水量显著高于其他处理;且土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均为最高水平。鸡粪和炉渣添加显著促进皇竹草的生长及养分积累,T₃处理的促进效果最佳,株高、生物量及地上部和地下部的N,P,K积累量均最大,且显著高于其他处理。主成分分析方法综合评价结果显示：不同处理对疏浚土的改良效果排序为T₃＞T₂＞T₁。[结论] 添加鸡粪或鸡粪+炉渣能显著改善疏浚土的理化性质,促进皇竹草生长和养分累积,且T₃处理对疏浚土的改良效果最佳。     

固体废弃物堆肥还田对制种玉米田理化性质和玉米产量及经济效益的影响

在河西走廊的制种玉米田,采用田间小区试验方法,将几种农业固体废弃物按比例混合,经发酵处理后,施入土壤,研究了固体废弃物对制种玉米田理化性质和玉米产量及经济效益的影响,结果表明:固体废弃物糠醛渣、牛粪、玉米秸秆、羊粪,各物料容积比为0.500:.20:0.20:0.10,施用量为45.00 t hm-2,改土培肥效应最佳,与ck(对照)比较,土壤总孔隙度、团粒结构、有机质、速效N、速效P、速效K、CEC分别增加了8.31%、8.73%、3.86 g kg-1、21.42 mg kg-1、7.47 mg kg-1、42.67 mg kg-1、13.07 cmol kg-1;自然含水量、贮水量分别增加了84.71 gkg-18、9.54 m3 hm-2;玉米增产量、增产值、利润分别增加了2.03万元hm-20、.51万元hm-2、和0.32万元hm-2;而土壤容重降低了0.22 g cm-3。土壤长期施用粉煤灰和生活垃圾将会导致土壤中重金属离子的富集;而长期施用锯末和糠醛渣不会引起土壤重金属离子的富集。处理间的差异显著性经LSR检验达到显著和极显著水平。     

糠醛渣生态肥对风沙土理化性质和茄子效益的影响

采用田间试验方法,研究了糠醛渣生态肥对河西内陆灌区风沙土改土培肥效应和茄子效益的影响。结果表明:糠醛渣生态肥原料间的效应是:茄子专用肥糠醛渣5406生物菌肥,糠醛渣生态肥配方比例为:5406生物菌肥0.0103:茄子专用肥0.1291:糠醛渣0.8606。施用糠醛渣生态肥与传统化肥比较,风沙土体积质量、pH、EC和可溶性盐分别降低了13.85%、1.07%、6.22%和6.92%;Hg、Cd、Cr和Pb离子分别降低了21.21%、40.00%、18.70%和21.94%;总孔隙度、团聚体和饱和持水量分别增加了13.35%、16.98%和13.35%;CEC、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锌和有效钼分别增加了19.20%、25.93%、0.29%、1.89%、0.17%、2.08%和8.33%;真菌、细菌和放线菌分别增加了59.00%、41.94%和24.32%;蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分别增加了57.51%、5.88%和10.35%;茄子单果重、单株果重、产量和施肥利润分别增加了5.27%、5.35%、3.01%和0.51×104元/hm~2。糠醛渣生态肥施用量与风沙土总孔隙度、团聚体、饱和持水量、有机质、速效养分和茄子产量呈显著的正相关关系;与体积质量、pH呈显著的负相关关系;糠醛渣生态肥施用量与茄子产量间的线性回归方程为y=51.2300+1.5151x–0.0408x2,经济效益最佳施用量为17.40 t/hm~2,茄子理论产量为65.24 t/hm~2。在风沙土上施用糠醛渣生态肥,有效的改善了土壤理化性质和生物学性质,提高了土壤有机质和番茄产量。     

壳聚糖对土壤理化性状的影响

壳聚糖对土壤理化性状有较大的影响。当土壤中施入壳聚糖酸溶液后,土壤的团粒结构和渗透系数随壳聚糖施用量的增加而增加,而容重、CEC和pH则减小;在EC值上表现为先下降后上升的趋势。当壳聚糖施用量达到0.45‰[对干土平均质量(W/W)]后,土壤物理性状的变化趋于稳定。3种壳聚糖酸溶液处理的土壤物理性状的变化趋势一致,无明显差异。在壳聚糖酸溶液中,酸作为溶剂本身对土壤物理性状的影响不大。壳聚糖酸溶液对土壤化学性状的影响过程较复杂,表现出是由壳聚糖和酸对土壤共同作用的结果。溶剂酸是影响土壤pH主要因素,其酸性越强,壳聚糖酸溶液的酸性就越强,处理后土壤的pH就越小。土壤CEC、EC同时受壳聚糖用量和溶剂酸种类的影响。     

有机地表覆盖材料对树穴土壤理化性质的影响

通过大田试验,研究有机地表覆盖材料对土壤理化性质的影响。以圆明园公园内的桑葚林(Morus alba L.)树穴土壤为研究对象设置6种处理,即水性聚氨酯胶黏剂有机覆盖垫(A)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比9∶1有机覆盖垫(B)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比8∶2有机覆盖垫(C)、水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比7∶3有机覆盖垫(D)、木片覆盖(M)和无覆盖处理(CK),对不同地表覆盖材料的覆盖效果进行评价。结果表明:(1)总体来看,1年后不同有机地表覆盖材料覆盖下树穴土壤的容重、孔隙度、持水量等物理指标以及不同土层土壤pH变化不大。(2)与CK相比,不同有机地表覆盖材料可增加土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量,覆盖后0-10 cm土层比10-20 cm土层的效果更为明显。综合考虑,不同有机地表覆盖材料能够改善土壤养分含量,水性聚氨酯与淀粉胶黏剂混合比8∶2有机覆盖垫(C)为5种有机地表覆盖材料中最适合裸露树穴的覆盖材料。     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响

通过对民勤西沙窝不同林龄人工梭梭林地土壤理化性质的测定,分析了人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响。结果表明,营造人工梭梭林后,土壤容重比流动沙丘容重减少3.5%～14%。在0～120cm范围内,土壤含水率显著低于流动沙丘的含水率,且林分密度与土壤含水率成负相关。土壤养分均比流动沙丘土壤养分为高。各林龄的林地含盐量及pH值比流动沙丘有所增高,土壤全盐量营林后的林地最高达0.185%,但对梭梭及其他荒漠植物的正常生长发育不构成危害。这些结果说明,在流动沙地,营造人工梭梭林既可防止风沙危害,又可改变土壤理化性质,提高土壤肥力。     

土壤侵蚀和沉积对土壤理化性状的影响

土壤侵蚀—沉积是影响陆地生态系统地球化学循环的重要机制之一。对土壤生物、化学和物理性质在侵蚀区和沉积区的空间分布特征进行系统分析,基于黄土高原地区的侵蚀—沉积地貌特征,模拟修建5°,10°和20° 3个坡度的侵蚀区,并于每个侵蚀区底端连接水平的沉积区。试验期间（2015—2019年）连续原位监测天然降雨条件下的径流量、泥沙量、土壤温度和水分,并采集土样分析土壤生物、物理和化学性质。结果表明：（1）随坡度增大,土壤侵蚀强度增强。相比5°坡,10°和20°坡的年径流量分别提高30%~115%和48%~207%,且年产沙量分别提高146%~505%和241%~742%;（2）沉积区土壤有机碳、可溶性有机碳、矿质氮、微生物量碳、氮的浓度和黏粒含量均显著高于侵蚀区,土壤δ¹³C相对丰度在侵蚀区显著高于沉积区,提高幅度为2.0%~3.3%;（3）试验土壤性状在侵蚀区和沉积区之间的差异随坡度增大而增加。研究结果揭示了土壤理化性状对土壤侵蚀和沉积具有相反的响应。     

冻融循环对风沙土物理性质及抗冲性的影响试验

为揭示冻融循环对土壤物理性质及抗冲性的影响,以内蒙古坡耕地风沙土为研究对象,控制冻融循环次数(0~10次)和土壤质量含水量(6%,9%,12%)2个因素,在室内模拟野外冻融循环和径流冲刷过程,定量分析冻融循环对土壤含水量、容重、孔隙度及土壤抗冲性的影响规律。结果表明:(1)土壤含水量随冻融循环次数增加呈缓慢增加的趋势,增加幅度为0.51%~0.87%,且高含水量土壤增幅比低含水量土壤大;(2)随冻融循环次数的增加,土壤容重和孔隙度分别呈缓慢减小和增大趋势,且变化幅度逐渐降低,最后达到基本稳定的状态,达稳定状态后的土壤容重比未冻融土壤小(0.05±0.01)g/cm~3;(3)当冻融循环次数相同时,高含水量(12%)的土壤容重比低含水量(6%)小,而孔隙度和土壤抗冲性的降低幅度与之相反;(4)冻融循环次数对风沙土抗冲系数具有显著影响,试验土样抗冲性随冻融循环次数的增加呈显著降低趋势,但是第6次冻融循环后,试验土样的含水量、容重、孔隙度及抗冲性的变化均逐渐趋于稳定。研究结果可为季节性冻融区土壤侵蚀机理研究提供参考。