土壤磷运移研究

应用同位素32P示踪法,对陕西省四种主要土壤(黄绵土、黑垆土、土、黄褐土)三种处理状态下的研究得出:(1)磷素很难"穿透"土柱,阻滞因子R均大于1;富含粘粒和碳酸钙的土壤,去除CaCO3,可使阻滞因子R减小,说明CaCO3是与土壤磷反应的主要基质.(2)温度升高有利于土柱"阻滞"磷素,证实了磷素与土壤反应是吸热反应;(3)CXTFIT程序用于计算磷运移参数具有可行性,且该程序计算的参数是根据穿透曲线BTC拟合而得,更能反映实际情况.     

三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型（草甸沼泽土和腐殖质沼泽土）为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明：在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型（R^2≥0.85）,其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0～20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型（R^2≥0.88）,但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型(草甸沼泽土和腐殖质沼泽土)为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明:在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型(R2≥0.85),其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0~20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型(R2≥0.88),但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

太湖地区水稻土的硝态氮穿透曲线及影响因素

用模拟土柱的方法对太湖地区三种主要水稻土的硝态氮垂直运移穿透曲线和影响因素进行了研究。结果表明:对同一种土壤而言,土层由上往下土层的出流速度减慢,硝态氮的穿透过程推迟。对这三种土壤而言,乌栅土的各土层的平均流量最小,穿透时间最长。在水分饱和和充分淋洗的条件下,硝态氮能完全穿透土柱,硝态氮的垂直运移过程主要受土壤粘粒含量的影响,随着粘粒含量的增加出流速度减小,硝态氮的穿透开始时间推迟,硝态氮的穿透曲线峰值变低、峰面分布变宽,穿透曲线变化平缓。所有的穿透曲线都显得不对称,粘粒含量越高的土壤越有明显的拖尾现象。土壤容重和有机质含量对硝态氮的垂直运移有很大的影响;容重越小、有机质含量越高,出流的流量就越大,穿透开始的时间也就越提前;有机质与穿透总时间有极显著的相关性;有机质含量越高,穿透总时间就越短。     

(土娄)土水分入渗、再分布过程反应性溶质(NH4+)运移特征研究

利用土柱切割法研究Lou土水分入渗、再分布过程反应性溶质（NH4^ )运移特征。在水分入渗初期，土壤剖面溶质分布曲线为斜线，随入渗时间延长，土壤剖面溶质分布曲线上部逐渐出现垂直于横坐标的垂直线段。与水分入渗、再分布相比，溶质（NH4^ )入渗、再分布明显滞后；水分入渗深度增加，水溶质入渗距离比增加，溶质入渗滞后程度增大。入渗液浓度增大，溶质入渗滞后程度及溶质入渗阻滞因子减小，相应的土壤吸持溶质的反应速率常数增大，表观活化自由能减小。不同再分布时间的土壤剖面溶质分布曲线具有交点（溶质再分布等浓度点），且该交点随入渗液浓度增大而加深。水分再分布过程中，溶质再分布等浓度点的土壤溶质吸持量基本不变，而其上部的土壤吸持量减小，下部的土壤吸持量增大。     

不同质地土壤中镉运移的数值模拟与预测

通过室内土柱实验,采用溶质运移的对流-弥散方程,模拟了饱和条件下重金属镉在不同质地土壤中的运移.结果表明,化学非平衡单点模型(One-site model,OSM)能较好地模拟镉在粉壤土、壤砂土中的运移(R2分别为0.810和0.901),而对镉在砂壤土中运移的模拟效果较差(R2=0.542).OSM模型准确地模拟了土柱中镉运移的穿透时间,但是对穿透曲线拖尾部分的拟合效果欠佳.土壤对镉运移的阻滞作用与土壤理化性质有关,但是其机理还需要进一步研究.由于上层砂壤土对镉的强烈吸附,使镉的穿透时间较晚(10 pv),且不同土层界面处镉的浓度和吸附量变化明显.     

生物炭对黄土高原不同质地土壤中NO3-N运移特征的影响

为了解生物炭在抑制黄土高原农田土壤可溶态养分淋失方面的功效,通过人工模拟实验,研究土壤中添加生物炭后对硝态氮运移的影响,为黄土高原地区农田非点源污染防治及氮循环研究等提供科学依据。选择黄土高原地区三种不同质地土壤类型（风砂土、黄绵土、塿土）,通过室内土柱模拟研究方法,用连续流动分析仪（SKALAR-SAN⁺⁺）测定出流液的硝态氮浓度,通过硝态氮的穿透曲线分析在稳态条件下,生物炭添加及不同添加量对土壤中硝态氮运移的影响。结果表明:对于质地较粗黄绵土和风沙土,生物炭输入能够降低硝态氮的淋失,随添加量增加,其阻滞作用越强。对于质地较为粘细的土,添加生物炭反而促进了硝态氮淋失,随添加量增加,其促进作用越强。稳态条件下,三种土壤的硝态氮穿透过程均符合对流弥散方程。研究表明加入生物炭对不同质地土壤中可溶态养分的影响不同,可以促进质地较粗土壤的保肥能力,却不利于质地较为粘细土壤硝态氮养分的保持。     

硝态氮垂直运移过程中的影响因素研究

用模拟土柱的方法对黄淮海平原主要土壤类型中硝态氮垂直运移的影响因素进行了研究。结果表明:在水分饱和条件下,硝态氮的垂直运移过程主要受土壤粘粒含量的影响,随着粘粒含量的增加硝态氮出流的时间推迟,硝态氮的穿透曲线的峰值变低、峰面分布变宽;在非饱和条件下硝态氮的穿透曲线变得不规则,有明显的拖尾现象,硝态氮运移的时间增长,穿透曲线变得平缓;示踪剂的流速对硝态氮运移有较大的影响,流速大的穿透曲线峰值高于流速小的穿透曲线峰值,且出流的时间和达到平衡的时间提前;不同价态阳离子由于带的电荷量不同,对硝态氮运移略有影响,表现为与硝态氮结合的高价阳离子产生的穿透曲线的峰值略高于低价阳离子;不同浓度的硝态氮示踪剂对硝态氮运移也有影响,在重力势和溶质势的共同作用下,浓度越高出流速度越快,穿透曲线峰值也高,完成出流的时间也迅速。     

东北地区主要旱地土壤供硅状况及土壤硅素形态变化的研究

东北地区主要旱地土壤有效硅（SiO2，下同）含量为黑土、褐土较高，草甸土、棕壤居中，白浆土最少;有效硅平均含量分别为605.1、577.5、357.0、271.3、149.2mg／kg土壤有效硅含量与土壤的pH及粘粒含量呈极显著和显著正相关。在一定水分条件下，施入土壤中的硅在0～30天内主要以植物可利用的水溶态或硅胶形态存在，在0～20天内土壤有效硅含量变化不大，20～30天趋于减少。土壤各种形态硅含量为无定形硅＞活性硅＞水溶性硅。有效硅含量与活性硅的相关关系达极显著水平（r=0.8438* *，n=16），与无定形硅及水溶性硅无明显相关。     

柑橘地土壤溶质优先运移研究

通过室内原状土柱与重塑土柱对比实验,应用溶质穿透曲线研究柑橘地土壤优先流及溶质优先运移的特征。结果表明:柑橘地原状土柱土壤穿透曲线表现出了上升阶段的拐点现象,是优先流与基质流共同作用的结果。原状土柱土体穿透曲线下降初期较陡,并表现出了较长的拖尾特征,重塑土柱下降趋势相对稳定。存在优先路径的土体出流速率稳定性较差,变异系数较大,其平均出流速率是重塑土柱出流速率的3.5倍。优先流作用使溶质相对浓度到达峰值的时间缩短了37.7%,此时造成的溶质运移量却是平衡基质流所造成的溶质运移量的2.5倍,因此优先流能够导致土壤溶质的快速大量迁移。     

喀斯特石漠化过程中植被演替及其对径流水化学的影响

通过对贵州中部喀斯特地区进行植被调查以及土壤和径流样品的分析，探讨石漠化过程中植被演替及其对径流水化学组成的影响。结果表明：喀斯特石漠化后，土壤出现粘质化，有机质含量急剧下降，土壤毛管孔隙度下降，干旱季节表层和次表层土壤的含水量明显减少，改变了生态系统的水分运动规律。喀斯特地表径流中离子浓度的大小排序为HCO3^-＞SO4^2-＞Ca2^2＋＞Mg^2＋＞K^＋、NO3^-、Cl^-＞Na^＋＞NH4^＋＞PO4^3-，地表径流水化学类型以HCO3-Ca型为主；随着石漠化程度的增加，地表径流中PO4^3-输出量明显增加，其次是Ca^2＋、NO3^-，这部分养分的流失造成土壤养分水平下降，同时影响受纳水体的环境质量。地下径流离子组成与地表径流总体相似，但HCO3^-、Ca^2＋、Mg^2＋的含量高于地表径流，而K^＋、NH4^＋的含量低于地表径流；石漠化发生后，地下径流中HCO3^-、Mg^2＋浓度明显减少，岩溶作用减弱，而NH4^＋、NO3^-浓度明显增加，对地下水质产生一定的影响。     

稻田土壤理化特性对CH4排放的影响

通过对8个稻田土壤的培养实验，研究了土壤特性在水分和小麦秸杆两因子两水平处理下对甲烷排放的影响，相关分析结果表明，各处理下的甲烷排放量均与土壤砂料含量成正比（P＜0．01）。逐步回归分析表明，在淹水条件下，无论施加小麦秸杆与否，甲烷排放量均可通过土壤砂粒含量和C／N比比的线性组合得以定量表述，其决定系数（R^2)分别为0．991***和0．985^***；在湿润条件下，对照土壤的甲烷排放量亦可通过这两个因子的线性组合得以定量表述（R^2=0.898^**），而施加小麦秸杆的甲烷排放量仅与砂粒含量线性相关（R^2＝0．776^**）。     

广东省土壤磷素状况及磷肥需求预测

阐明了广东省不同耕作制下，土壤速效磷含量差异很大，大致为菜地土壤＞水稻田＞果园土壤；预测广东省年磷肥需求量应在2000年的基础上增加30％一44．4％。指出磷肥使用中存在的问题，建议加强磷肥领域的研究，促进因土因作物适量配施磷肥。     

冻融循环对典型地带土壤速效氮磷及酶活性的影响

为了探寻冻融循环次数和冻结温度对典型地带性土壤（黑土、潮土、黄土）养分形态和酶活性的作用机制,应用室内冰柜模拟不同冻结温度（-20℃强冻和-10℃弱冻）,以及不同的冻融循环次数（1次和2次）。结果表明,经过冻融循环3种土壤NO3--N含量增加,增加量趋势为黄土＞潮土＞黑土,与冻结前相比黄土和潮土NO3--N含量分别达到5%显著水平;冻融循环3种土壤NH4+-N含量减少,减少量趋势为黑土＞黄土、潮土;黑土速效磷含量显著增加（P<0.05）;冻融循环增强了过氧化氢酶活性,却降低了脲酶活性;冻结温度对耕作土壤速效养分和酶活性影响不显著。建议耕作潮土和黄土应考虑冻融循环后养分总量,从而适当调整氮肥投入。     

紫色土坡耕地土壤大孔隙流的定量评价

为阐明大孔隙丰富且孔径呈两极分化的紫色土坡耕地土壤大孔隙流的运移规律,通过室内土柱试验获取耕作层0~20 cm、非耕作层20~40 cm原状土柱和填装土柱的穿透曲线,分析饱和条件下土壤大孔隙流发生规律,并采用解析法CXTFIT软件拟合了水分优先运移参数,PFSP指标(大孔隙流引起的穿透曲线延展量与水动力弥散作用及两区作用引起的延展量的比值)定量评价土壤大孔隙流的贡献率。研究结果表明:1)以填装土柱水流为平衡基质流计算,耕作层0~20 cm原状土柱中大孔隙流的导水贡献率为66.2%~68.5%,而Br-累积淋出量占总淋出量的62.3%~66.1%。对于非耕作层20~40 cm,土壤大孔隙流导水贡献率为0.2%~1.7%,而Br-随大孔隙流运移的比例却达14.5%~20.5%。说明耕作层土壤中大孔隙流现象远比在非耕作层土壤中更为显著;2)PFSP值结果表明大孔隙流作用对穿透曲线延展量的贡献率最大,两区交换运移作用次之,水动力弥散作用的最小。即PFSP值越大,大孔隙流对总水流通量的贡献率越大。     

喀斯特边远农区正安县植烟土壤重金属含量及其特征

在喀斯特边远农区典型植烟县采取代表性植烟土壤样品66个,研究县级尺度下植烟土壤重金属含量及其特征。结果表明,Pb,Hg,Cr 3种重金属含量全部符合国家土壤环境质量二级标准,As含量符合国家土壤环境质量二级标准的样点数高达98.5%,4种重金属环境状况良好,无污染。Cd含量符合国家土壤环境质量二级标准样点数占69.7%,且有10.1%的样点含量高于国家土壤环境质量三级标准,部分植烟土壤已受到染污。3种不同植烟土壤类型重金属含量差异较大,石灰土Cd,Hg,As平均含量最高（分别为0.51 m g/kg,0.173 m g/kg,15.45m g/kg）,水稻土Pb,Cr平均含量最高（分别为66.13 m g/kg,55.63 m g/kg）,黄壤居于中间水平。土壤重金属含量与土壤质地密切相关,与土壤粒径具有一定的相关性,粘粒与镉、砷极显著正相关（r=0.333^＊＊,r=0.345^＊＊）,与汞显著正相关（r=0.289^＊）,砂粒与汞、砷显著负相关（r=-0.286^＊,r=-0.245^＊）。喀斯特边远农区植烟土壤重金属环境状况总体良好,但应重视Cd的控制管理。     

饱和非均质土壤中溶质大尺度运移的两区模型模拟

目前,用于模拟土壤中溶质运移过程的两区模型(TRM)的研究均集中在实验室的短土柱上,涉及的尺度较小。本研究分别应用两区模型(TRM)、对流-弥散方程(CDE)和分数微分对流-弥散方程(FADE)对1 250 cm长一维非均质土柱中NaCl的运移过程进行模拟,并分析了TRM模型参数的变化特征。结果表明:实验土柱中存在一定的不动水体,与CDE和FADE相比,TRM能更好地描述土柱中不同位置处溶质穿透曲线的提前穿透和拖尾特征,表明TRM对较大尺度条件下非均质土壤中溶质运移的模拟具有更高的精度;应用TRM研究长土柱中溶质的运移问题依然存在弥散系数的尺度效应问题,但TRM的弥散尺度效应小于CDE;TRM中的可动水体含量可以由土壤的有效孔隙率与总孔隙率的比值来确定;而质量交换系数则与对流时间(x/vm)之间存在幂函数的相关关系。     

用土壤全氮与有机质建立油菜测土施氮指标体系的研究

本文在汇总近年来浙江省多点油菜氮肥效应试验、氮肥用量试验的基础上,比较氮肥效应、经济施氮量与土壤全氮、土壤有机质之间的回归函数模型,筛选建立油菜测土施氮指标体系的可靠测定指标。回归分析结果表明,土壤有机质、土壤全氮与缺氮处理相对产量回归指数函数分别为Y=20.157e0.4413X（R2=0.5887**）和Y=10.882e0.045X（R2=0.3365**）,土壤有机质、土壤全氮与油菜经济施氮量对数函数分别为Y=-314.25LnX +1392.9（R2=0.6896**）和Y=-191.77LnX+427.81（R2=0.314**）。比较曲线函数的回归决定系数R2,土壤有机质与缺氮处理相对产量、经济施氮量的回归决定系数大于预测精度要求,可成为油菜种植田土壤供氮能力丰缺和推荐经济施氮量的指标,而全氮由于回归决定系数R2低于0.35,不适合成为土壤供氮能力和推荐经济施氮量的指标。通过回归方程划定不同土壤供氮水平下土壤有机质含量范围和相对应的推荐经济施氮量,构建浙江省油菜测土施氮指标体系。     

土壤胶体在不同饱和度土壤介质中的释放与淋溶行为研究

采用饱和与非饱和填充土柱纵向淋溶研究方法,结合对流弥散模型方程（CDE）对穿透曲线的拟合计算,全面考察了土壤介质水饱和度、土壤水pH/离子强度、土壤孔隙水流速和土壤胶体颗粒大小对天然土壤胶体在实际土壤介质中释放、沉积迁移行为的影响。分别获取胶体扩散系数和阻滞因子值,定量说明实验中水化学、水动力学等条件的作用影响力。结果显示,介质不饱和条件不利于胶体的释放和淋溶;高pH和低离子强度条件对土壤胶体释放与迁移有利;淋溶过程的间断干扰,可以促使土壤胶体的增量淋溶释放;淋溶强度及胶体颗粒粒径大小,能够影响胶体穿透时间和穿透浓度峰值大小。     

利用溶质锋信息估计溶质迁移参数方法分析

获取土壤溶质迁移参数是利用数学模型预测土壤溶质迁移过程的前提。本文根据对流弥散方程（Convective-dispersive equation，CDE）的一级近似解，建立了土壤溶质迁移过程中溶质锋随时间变化的函数关系，并以时域反射仪（Time domain reflectometry，TDR）为手段、Cl-为对象，通过与土壤溶质穿透曲线（Breakthrough curve，BTC）拟合法相比较，研究了利用该函数关系确定溶质迁移参数的可行性。研究结果表明，两种方法估计的R比较接近，而溶质锋信息法估计的水动力弥散系数D小于穿透曲线拟合法。TDR探测的溶质锋滞后于理论溶质锋，是导致利用溶质锋信息估计水动力弥散系数D偏小的原因之一。将溶质锋信息法估计的迁移参数代入CDE计算的土壤溶质穿透曲线与实测土壤溶质穿透曲线比较发现，风沙土中计算的穿透曲线整体滞后于实测穿透曲线，但两者的穿透过程基本一致，蝼土中计算的初始、完全穿透时间与试验穿透曲线一致，但穿透过程有所差异，说明溶质锋信息法估计的迁移参数具有一定的可应用性，在估计水动力弥散系数的精度方面有待提高。