X射线荧光光谱法在测定土壤及植物矿质养分方面的应用

X射线荧光(XRF)光谱分析法有快速、无污染、分析成本低且可多元素同时分析和原位检测等优点,已经成为土壤、植物矿质养分测定的重要手段。文章介绍了应用X射线荧光光谱仪测定土壤植物矿质养分的基本原理与工作原理,重点综述了X射线荧光光谱仪在土壤及植物体矿质元素测定方面的研究进展及影响因素,并对X射线荧光分析方法在农业方面的应用前景进行了展望。X射线荧光光谱仪测定的元素范围是元素周期表中从钠到铀。该仪器广泛应用于艺术品鉴定、考古学、食品安全、能源、矿产勘探、电子材料和土壤重金属的研究。使用XRF仪器定量测定土壤、植物矿质元素时,其测定结果受到仪器本身、样品含水量、样品颗粒大小以及土壤有机质含量等因素的影响。有研究证明,通过使用大量的校准样本集对光谱仪进行校准,XRF可用作土壤中元素总浓度的快速测定,还可以实现便携式X射线荧光(p XRF)光谱仪在实验室、田间原位条件下,对植物体矿质元素进行定量分析。     

同步辐射X射线吸收精细结构(XArS)技术在元素研究中的应用

综述了同步辐射XAFS的基本原理和优点及其在若干研究领域元素测定中的应用.     

X射线CT确定土壤大孔隙结构

Undisturbed soil core with many macropores and disturbed soil core with only one macropore (diameter is 10 mm) were probed by x-ray computed tomography (CT). The size, number, shape and continuity of macropores in the transverse and vertical sections of soil were characterized using CT scanning images. The probability densities of macropores in the transverse section of soil core exhibited a logarithmic F distribution. Results indicated that CT scanning was a promising nondestructive method for characterizing macropores in soils.     

长期石油污染土壤中胡敏酸的结构表征：热分析和软X射线近边吸收谱

对一口开采约20 年的废弃油井,在距离井口0.5、1.5、3.5、5.5和7.5 m处进行采样,采用差热-热重分析（(DTA-TGA）)和同步辐射软X射线近边吸收谱（(C-1s NEXAFS）)方法,研究了长期不同程度石油污染土壤中胡敏酸（(HA）)的结构特征。结果表明：随着与油井口距离的减小,HA的中温和高温放热峰的反应热及热失重增加,高温放热峰/中温放热峰比值增大;软X射线近边吸收谱显示,HA的芳香碳和羧基碳含量增加,脂族碳含量以及脂族碳/芳香碳比值下降。上述结果说明,随石油含量增加,HA的脂族性降低而芳香性增强。C-1s NEXAFS用于HA的结构表征是可行的,能够揭示出不同程度石油污染土壤中HA结构特征的变化规律。     

便携式X射线荧光光谱法(PXRF)在矿区农田土壤 重金属快速检测中的应用研究

针对我国普遍存在的土壤重金属污染问题,迫切需要开展土壤重金属的快速检测与评价方法研究。本文采用便携式X射线荧光光谱法(PXRF)和传统实验室方法对云南会泽铅锌矿区农田土壤As、Pb、Cu和Zn进行测定,分析了PXRF法的应用效果。结果表明:1PXRF法测定的精密度与准确度满足我国农田土壤环境质量检测技术规范中规定的仪器检测要求;2土壤As、Pb、Cu和Zn的PXRF法测定值与传统实验室测定值具有良好的一致性,Pb、Cu和Zn的决定性系数均大于0.70;3基于PXRF法原位测定、PXRF法异位测定和传统实验室测定结果的研究区土壤As、Pb、Cu和Zn具有相似的空间分布规律。可见,PXRF法可用于矿区周边农田土壤As、Pb、Cu和Zn的快速检测、污染筛查与评价。     

X射线能谱仪／峰背比法在土壤元素分析中的应用研究

用Ｘ射线能谱仪／峰背比法对土壤元素进行了分析，选择已知标准物质进行参比，获得峰背比（Ｐ／Ｂ）计数后，用元素比法求得元素的百分比。实验结果表明，此方法的应用能较准确的分析土壤中各种元素，对研究和评价土壤元素提供了可靠的理论依据。     

同步辐射(软X射线)对冬小麦的诱变效应及机理研究Ⅰ.同步辐射的辐射生物学效应

本文利用同步辐射(软X射线)辐照3个冬小麦品种,从形态学、细胞学上研究了M1代生物损伤和M2代诱变效应.结果表明:同步辐射抑制了M1代幼苗、植株的生长,引起育性、结实率下降,M1代的生理损伤在幼苗生长早期大于γ射线,在生育晚期则小于γ射线.细胞学研究表明,同步辐射抑制了细胞有丝分裂,明显地降低了细胞分裂指数,引起了细胞染色体的结构损伤,染色体畸变类型不同于γ射线,造成的生物损伤大于γ射线.同步辐射诱发了M2代较宽的突变谱,出现了多种有益性状变异,适宜的诱变剂量范围为200～250Gy,小于γ射线(250～350Gy).     

冀中南棉区土壤钠的形态与棉花吸收的关系

对河北省中南部棉区36个地块土壤钠形态和含量进行了测定。结果表明,冀中南棉田土壤020cm全钠含量为10.7～24.6g.kg;交换性钠含量为48～10250mg.kg,水溶性钠含量为21.5～10400.5mg.kg。土壤全钠含量与交换性钠含量、水溶性钠含量之间及土壤交换性钠含量与水溶性钠含量之间均呈正相关关系;土壤全钠含量与土壤有机质含量、土壤阳离子交换量之间呈负相关关系;土壤交换性钠含量、水溶性钠含量与土壤阳离子交换量之间呈负相关关系;水浇地棉田土壤全钠含量与水溶性钠含量之间呈负相关关系。从供试土壤全钠含量为14.1～17.6g.kg,交换性钠含量为39.0～189.0mg.kg,水溶性钠含量为19.5～114.0mg.kg条件下的盆栽试验结果看出,棉花苗期干物质积累量与土壤交换性钠含量、土壤水溶性钠含量之间以及棉花苗期钠吸收量与土壤交换性钠含量、水溶性钠含量之间均呈曲线相关关系。     

同步辐射XAFS技术在元素研究中的应用

综述了同步辐射XAFS的基本原理和优点及其在若干研究领域元素测定中的应用。     

重金属在矿区土壤——蔬菜系统的吸收与迁移特性研究

重金属污染土壤的农产品安全倍受大家的关注。研究选择某铅锌矿区周边的蔬菜地,采集叶菜类蔬菜及土壤样品,研究Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的赋存形态及其在土壤-蔬菜系统中的迁移特性。结果表明,污染土壤中Cd、Pb、Zn超标,分别为国家标准限值的1.44～6.44倍、2.97～3.88倍和1.30～2.30倍。BCR连续提取结果显示,Cd、Pb以可还原态为主,Cu、Zn以可还原态和残渣态为主,可还原态Cd、Pb、Cu、Zn分别占总量的70.6%、79.0%、34.4%和38.1%;残渣态Cu、Zn分别占总量的34.6%和30.2%。酸可提取态Zn、Cd分别达13.2%和6.3%。供试蔬菜茎叶中Pb含量超标,为国家标准限值的1.50～5.83倍。蔬菜茎叶中Cd、Pb含量与其土壤中可还原态含量显著正相关,Cd含量与土壤酸可提取态Cd含量显著正相关。蔬菜Cd的富集系数(BCF)相对较高(0.61～3.34),其中水芹和香芹Cd、Pb、Zn的BCF值显著高于其他蔬菜。蔬菜中Zn的迁移系数(TF)较高(0.54～2.07)。叶用芥菜中Cd、Pb、Zn的TF值较高,分别为1.02、2.25、1.62。因此,在污染土壤蔬菜风险评价中需要考虑不同蔬菜品种对重金属吸的吸收迁移特性的差异。     

免耕法对土壤结构影响的研究

通过对江苏省５大农区５个点连续免耕两年后土壤容重收缩性能和破碎强度的测定,结果表明：免耕能改善土壤结构和土壤排水通气状况。体变率与土壤〈０．０１ｍｍ的物理性粘粒和〈０．００１ｍｍ粘粒含量相关密切;常耕与免耕破碎强度的差值也与粘粒含量有一定的相关。     

地透雷达技术概述及其在土壤学研究中应用的前景

传统的土壤采样技术存在着诸多的不足,使得新技术的探索势在必行。地透雷达技术已成功应用在地质、地球物理、考古等领域中。本文在对地透雷达技术原理进行简要阐述的基础上,着重分析了地透雷达技术在土壤学研究中应用已取得的成果和其前景。认为地透雷达技术同传统的采样调查技术相比,具有快速、非破坏性等优点,同时也阐明进一步探索和改善该技术在土壤学中应用的必要性。     

模糊数学在土壤质量评价中的应用研究

针对我国土壤质量评价中目前尚未圆满解决的关于确定评价因素鉴定指标、单因素评价以及土壤质量综合评价等关键方法性问题，依据土壤质量评价中存在的模糊性特点，提出了利用模糊数学方法建立土壤质量单因素评价和综合评价模型的思想与方法，进行了实证分析，获得了满意的结果。     

细质沙土增施磷肥对小麦生长及氮素吸收的影响

本文应用￣（１５）Ｎ示踪技术，在黄河故道细质沙土上研究小麦增施磷肥的效应。结果表明，增施磷肥，显著提高了小麦的根量、分蘖数、单位面积穗数和籽粒产量，促进小麦对肥料Ｎ和土壤Ｎ的吸收，减少肥料Ｎ损失，提高小麦对肥料Ｎ利用率。在该中低产沙地上，磷的施用量１８０～２７０ｋｇＰ２Ｏ５／ｈｍ２效益最佳。     

近三十年农田土壤磷分子形态的研究进展

农田土壤磷的赋存形态决定迁移、转化及归趋过程,单单通过全磷或有效磷含量并不能全面、准确、长效地评估土壤磷的养分供应能力和生态环境风险,探索可持续的农田磷素管理措施迫切需要能够科学表征、准确认识土壤磷形态。随着分析测试技术发展,农田土壤磷形态领域经历了以传统连续提取法为主的分级组分研究,到目前基于先进光谱技术的分子形态研究的发展历程。液相磷-31核磁共振技术(P-NMR)、基于同步辐射的X射线吸收近边结构谱技术(P-XANES)是当今土壤磷分子形态表征的主流技术,分别促进土壤多种有机磷和无机磷(铁磷/钙磷/铝磷)分子形态的有效识别。借助Histcite软件进行引文网络分析,梳理了近三十年(1990—2019年)土壤磷分子形态研究发展历程中具有重大借鉴意义的关键性成果,基于此综述了该领域的发展脉络,归纳发现农田土壤磷分子形态研究最初主要借助P-NMR技术侧重有机磷分子形态表征,而后过渡至与同步辐射XANES以及X射线微探针技术相结合,实现了土壤磷分子形态的全面认识。最后,对多谱学技术联用推动土壤磷分子形态研究的发展趋势进行了展望。     

BIOLOG在土壤微生物群落功能多样性研究中的应用

微生物功能多样性信息对于明确不同环境中微生物群落的作用具有重要意义 ,而微生物群落的定量描述一直是微生物学家面临的最艰巨的任务之一。目前 ,以群落水平碳源利用类型为基础的BIOLOG氧化还原技术为研究土壤微生物群落功能多样性提供了一种简单、快速的方法 ,并得以广泛应用。但它仍然是一种以培养为基础的方法 ,显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。因此 ,这种方法优点明显 ,缺陷也存在 ,并且在应用过程中还有很多关键的操作要点与技巧。本文综述了BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的原理、BIOLOG研究土壤微生物群落功能多样性的方法与技巧、应用过程中容易产生的问题及可能克服的办法 ,同时还提出了值得进一步研究的问题。旨在促进对BIOLOG测定土壤微生物群落功能多样性的了解 ,为正确运用这种方法开展土壤微生物群落功能多样性研究提供科学依据和理论指导。     

基于CWSI和土壤水分修正系数的冬小麦田土壤含水量估算

2000年10月～2001年7月在西北农林科技大学灌溉实验站冬小麦田内,进行了利用作物冠层温度定量估算冬小麦田土壤含水量的试验研究。根据水分亏缺条件下作物蒸发蒸腾量计算公式及作物水分胁迫指标(CWSI)的定义,得到了基于CWSI和土壤水分修正系数Ks的不同生育阶段冬小麦田土壤含水量估算公式,其中Ks采用了康绍忠的幂函数形式(KM)及Dooreboos的线性公式(DM)。用该公式对冬小麦田土壤含水量在4个生育阶段进行了估算,并对估算值和实测值进行对比和误差分析。分析结果表明:在出苗越冬期和越冬返青期KM和DM模型对土壤水分的估算偏高,其原因是由于麦田土地裸露导致CWSI观测中出现了较大误差;在返青抽穗开花期和灌浆成熟期KM模型估算冬小麦根层土壤含水量较适宜,误差在15%以内,DM模型误差较大达到30%。     

无机离子的毛细管电泳分析及其在土壤上的应用

毛细管电泳用于溶液中无机离子的分析具有分离性能高、分离速度快、分析费用低、操作简单等优点,但精确性稍低。通过各种校准方法可部分地克服这一缺点。毛细管电泳极高的分离性能和极快的分离速度使土壤养分快速以至准实时分析成为可能,但其在土壤无机离子分析上的研究仍显不足,目前需要解决的问题之一是提高样品的前处理速度及对磷的提取能力。这些问题的解决将有利于提高土壤养分分析效率,促进毛细管电泳法在土壤养分分析方面的应用。     

孔隙结构图像分析中不同试验因素对分析结果的影响

研究了不同试验因素 (包括图像分辨率、土壤切片定向性、分析区域大小等 )对孔隙结构图像分析结果的影响以及试验误差 ,并简要介绍了用于分析土壤孔隙结构的土壤切片及数字图像的制备技术。结果表明 :不同试验因素对分析结果均会产生一定的影响 ,试验误差约在 1 0 %。这表明同一研究中应保持试验条件的相对一致以保证分析结果的可靠性和可比性     

137Cs在黄土高原地区土壤侵蚀示踪中的应用研究

利用137Cs示踪法详细研究了黄土高原地区南沟小流域的土壤侵蚀状况。结果表明: 黄土高原地区不同利用方式下的土壤侵蚀速率都较大,耕作土壤与非耕作土壤相比由于大部分是坡地种植而具有较高的侵蚀速率。土壤侵蚀速率的空间变异较大且较为复杂。通过对土壤侵蚀类型分类可知,研究区域大部分属于极强度侵蚀。