改良剂对土壤中外源镉形态转化的影响研究

采用室内培养试验,研究了4种不同改良剂(熟石灰、熟石灰+牛粪、钙镁磷肥、烘干磨碎的紫云英)对河潮土、第四纪红土红壤中镉(Cd)形态转化的影响.结果表明,4种改良剂可明显降低培养30 d后河潮土、第四纪红土中可交换态Cd含量,促进土壤中的Cd形志逐步由可交换态Cd向Fe-Mn氧化态、有机结合态、碳酸盐结合态.残渣态转化.因此,熟石灰、熟石灰+牛粪、钙镁磷肥、紫云英均可作为有效的原位修复Cd污染的上壤改良剂.     

湘东丘陵4种林地深层土壤颗粒有机碳及其组分的分配特征

选取湘东丘陵区4种典型母质发育的林地土壤(花岗岩红壤、板岩红壤、第四纪红土红壤、酸性紫色土),分层次采集土壤剖面样品,采用物理分组方法,研究深层土壤颗粒有机碳(POC)及其组分(粗颗粒有机碳CPOC、细颗粒有机碳FPOC)的数量分布和分配比例,探讨POC及其组分与土壤有机碳、质地的关系。结果表明,4种土壤剖面POC储量介于2.63-11.59 t/hm2,以花岗岩红壤最高,其次为板岩红壤,第四纪红土红壤和酸性紫色土相对最低。4种土壤POC占SOC的比例(POC/SOC)介于1.5%-13.9%,花岗岩红壤POC/SOC随剖面加深而升高,板岩红壤和第四纪红土红壤则降低,紫色土POC/SOC在40-60 cm土层达到最大值后迅速降低。在40 cm以下的深层土壤中,花岗岩红壤和紫色土保存有数量可观、比例更高的POC。第四纪红土红壤POC储量相对较少、POC/SOC也在表土层较高。花岗岩红壤POC中以CPOC为主,而紫色土以FPOC为主,板岩红壤和第四纪红土红壤中CPOC和FPOC比例接近。所选4种土壤POC组分中,FPOC数量更能代表SOC数量的变化。SOC储量和质地是影响不同母质土壤POC及其组分分配差异的重要因素,在林地开发利用中也应重视深层土壤(40 cm)中储藏的活性碳组分。     

不同母质类型红壤的镉吸附及其形态转化特征

为探明红壤的镉吸附能力及吸附态镉的赋存形态和分配比例,丰富红壤重金属镉污染的理论基础,为红壤镉污染的修复治理提供科学依据,采用恒温培养试验的方法,研究了湘南丘岗区3种典型母质类型红壤的镉吸附和转化特征。结果表明:3种母质类型红壤对外源有效态镉均有较高的吸附容量。其中,以板岩风化物发育的红壤最高,第四纪红土母质发育的红壤次之,而石灰岩风化物发育的红壤相对较低。红壤对外源有效态Cd的吸附是一个快速的反应过程,交换及碳酸盐结合态镉在培养2~12h即达到平衡,随后向不同镉形态转化,约168h后趋于稳定。从红壤吸附态镉的形态分布看,交换及碳酸盐结合态镉是土壤吸附态镉的主要形态,占土壤总吸镉量的53.3%~64.4%,其次为Fe和Mn氧化物结合态镉,占28.4%~32.8%,有机物及硫化物结合态镉和残渣态镉所占比例较少,占7.2%~15.7%。同时,土壤pH值是影响土壤镉吸附容量和镉化学形态的最重要因素。土壤酸化会加剧重金属镉的活化和溶出,提高吸附态镉的生物有效性。     

磷与镉对不同类型耕型红壤有机氮矿化的影响

采用室内培养,设磷处理浓度为0、0.1、0.3和0.5 g/kg,镉处理浓度为0、0.5和1.0 mg/kg,研究磷、镉单独处理及磷、镉共同处理对湖南省4种典型母质(第四纪红土、花岗岩风化物、石灰岩风化物和板岩风化物)发育的耕型红壤有机氮矿化的影响.结果表明:培养2~8周的耕型第四纪红土红壤氮矿化量均值随磷添加量增加而先增加后减小,且在添加0.1 g/kg 磷时土壤的氮矿化量最大,其余红壤氮矿化量均随磷添加量的增加而增加;添加镉对耕型第四纪红土红壤和耕型石灰岩红壤氮矿化有抑制作用,最大降幅分别为4.98 mg/kg 和6.53 mg/kg;磷、镉共同处理,除耕型第四纪红土红壤外,对其余红壤氮矿化均表现为促进作用,且不同红壤氮矿化量存在差异;添加0.3 g/kg 和0.5 g/kg 磷对轻度镉污染红壤的有机氮矿化效果最好     

长期不同施肥措施对土壤铜、锌、镉形态及生物有效性的影响

为研究长期不同施肥措施对典型土壤中铜、锌、镉形态分布特征及生物有效性的影响,采用BCR连续提取法测定了黑土、潮土和红壤在20多年不同施肥措施(不施肥、施化肥、化肥有机肥配施)下土壤中Cu、Zn、Cd形态的含量。结果表明,黑土施用磷肥提高了Cu、Zn的酸提取态和氧化物结合态比例,施用有机肥增加了土壤Cu、Zn的酸提取态和有机结合态比例,降低了Cd的有机结合态比例;潮土单施化肥或配施有机肥均能提高酸提取态、氧化物结合态和有机结合态Zn比例;红壤施磷肥提高了Zn的酸提取态和有机结合态比例,施有机肥提高了Cu、Zn氧化物结合态和有机结合态比例。对作物籽粒和秸秆Cu、Zn、Cd浓度与其在土壤中各形态含量作逐步回归分析表明,黑土中Cu、Zn、Cd的生物有效态以酸提取态为主;潮土中Zn、Cd的生物有效态以氧化物结合态和有机结合态为主;红壤中土壤酸提取态、氧化物结合态和有机物结合态Cu、Zn、Cd都具有一定的生物有效性。Cu、Zn、Cd总量和EDTA-可提取态是黑土和红壤重金属形态的主要影响因子。     

氮磷钾肥配施对轻镉污染红壤中小白菜生长及镉累积的影响

采用网室盆栽试验方法,研究了氮磷钾(NPK)肥配施对轻镉污染红壤中小白菜生长及镉(Cd)累积的影响.结果表明:与对照比,除第四纪红土红壤中Cd 1.0 mg/kg、N 0.1 g/kg、P0.1 g/kg处理外,其他处理中小白菜体内含Cd量均有降低;缓解镉毒害方面,高P处理优于低P处理;高P和中低量NK肥配施在保证小白菜体内Cd含量最低的同时又能保证其最适的产量,其产量超过实际最高产量的89％.花岗岩红壤和第四纪红土红壤在含Cd 0.5 mg/kg时,NPK肥最佳配比均为N 0.1 g/kg、P 0.3 g/kg、K0.15 g/kg;含Cd 1.0 mg/kg时,花岗岩红壤最佳NPK最佳配比为N0.15 g/kg、P 0.3 g/kg、K 0.15g/kg.     

几种因素对红壤性水稻土锌的化学形态的影响

用化学连续浸提法对本校设置的稻作制、有机肥和地下水位３因子多水平各处理红壤性水稻土中锌的化学形态进行分析测定，结果表明，由耕型第四纪红土红壤开垦而来的红壤性稻田土壤，锌以残留态锌为主，平均为７５．５２ｍｇ／ｋｇ，占土壤全锌含量的３６．５２％。其次是有机结合态和氧化锌结合态锌。其它形态所占比例较小。３种稻作制比较，冬泡能促使残留态锌和晶形氧化铁结合态锌向交换态、氧化锰结合态、有机结合态和无定形氧化铁     

土壤外源镉老化过程中形态变化及影响因素

为研究土壤组分相互作用及老化时间对外源镉(Cd)化学形态的影响,向红壤、褐土及黑土中添加秸秆或秸秆+细菌后施入外源Cd,土壤培养360 d,每120 d取样1次,测定土壤中Cd化学形态及不同类型有机碳和铁氧化物含量,利用多元线性逐步回归方法分析影响土壤中Cd老化的因素。结果显示:3种土壤中离子交换态Cd含量均最高,红壤和黑土中离子交换态Cd含量超过总Cd含量的50%;秸秆、秸秆+细菌添加处理降低了褐土中碳酸盐结合态Cd含量,提高了3种土壤中腐殖酸结合态Cd含量;3种土壤中残渣态Cd含量随时间延长逐渐增加,秸秆、秸秆+细菌添加处理促进红壤及黑土中Cd老化的效果更显著。红壤中促进Cd老化的因素为腐殖酸和络合铁,游离铁可促进褐土中Cd的固定,黑土中腐殖酸和非晶型铁对Cd老化起促进作用。     

施肥措施对不同母质侵蚀红壤的修复效应

通过大豆盆栽试验,研究几种肥料配比和调理剂施用对不同母质发育的侵蚀红壤的培肥效应.结果表明,1)与施用NPK化肥相比,土壤调理剂2号的施用可以提高旱地红壤的有效磷和有机质含量,减轻因施用化肥带来的土壤酸化,提高大豆对肥料氮、钾的利用率,增加作物生物量,提高土壤微生物数量;施用有机肥可以较快地提高土壤速效氮、磷、钾和有机质含量,显著提高大豆对肥料氮、磷、钾的利用率和土壤微生物活度,施用有机肥或土壤调理剂是提高红壤旱地肥力较好的技术措施.2)3种母质发育的红壤相比较,第四纪红土红壤速效养分较高,板岩发育的红壤植物氮磷肥利用率较高,而花岗岩发育的红壤植物钾肥利用率较低,应重视板岩发育红壤和花岗岩发育红壤的钾素资源补充.     

不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

【目的】成土母质和植被类型是影响土壤酸化的2个主要因素,研究不同母质和植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面变化及其酸化特征,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取3种植被类型（马尾松林、湿地松林、阔叶林）下4种母质（第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩）发育的红壤,通过测定不同层次（0—20、20—40、40—60、60—80和80—100 cm）土壤的pH及交换性酸,以及通过比较表层土壤（0—40 cm）与深层土壤（60—100 cm）pH的差异来表征红壤是否酸化及酸化程度大小。【结果】4种母质发育的剖面红壤均呈酸性或强酸性。在0—40 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>红砂岩>第四纪红土>板页岩,3种植被类型下红壤pH大小顺序为：马尾松林>湿地松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,红砂岩、板页岩和花岗岩红壤pH呈减小趋势,交换性酸含量呈增加趋势,而第四纪红土红壤pH和交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;在40—100 cm土层,4种母质红壤pH大小顺序为：花岗岩>第四纪红土>红砂岩>板页岩,3种植被类型下红壤pH的大小顺序为：湿地松林>马尾松林>阔叶林,交换性酸含量则呈现相反的变化趋势;随着土层深度的增加,第四纪红土、红砂岩和花岗岩红壤pH呈增加趋势,交换性酸含量呈减小趋势,而板页岩红壤pH和交换性酸含量变化不明显;通过比较表层土壤与深层土壤pH可得出：4种母质红壤的酸化程度大小顺序为：第四纪红土>红砂岩>花岗岩>板页岩;3种植被类型酸化效果的大小顺序为：湿地松林>阔叶林>马尾松林。【结论】3种植被类型下4种母质发育的红壤,剖面土壤pH和交换性酸的变异主要发生在0—40 cm土层,而40—100 cm土层pH和交换性酸的变化较小。在3种植被类型下,0—40 cm土层以第四纪红土红壤酸化最为严重,其次为红砂岩红壤和花岗岩红壤,再次为板页岩红壤;湿地松林的酸化效果最强,其次为阔叶林,以马尾松林的酸化效果最弱。     

风干和冻干对稻田土壤镉形态分析的影响

稻田土壤样品自然风干和冷冻干燥处理,是目前稻田土壤中镉形态分析过程中广泛采用的两种前处理方法,然而,风干和冻干处理对不同施肥稻田土壤镉形态分析的影响规律及机制的影响尚不明确。本研究以长期不同施肥稻田土壤为研究对象,通过对比自然风干和冷冻干燥稻田土壤样品,探讨了两种干燥方式对稻田土壤镉形态变化和化学提取有效镉含量的影响规律及机制。结果表明:不同施肥稻田土壤冷冻干燥样品中化学提取有效态镉含量均明显低于自然风干样品,长期施用化肥和高量有机肥稻田土壤有效态镉提取量差异分别达到56.5%~69.2%和50.8%~66.3%;而长期施用常量有机肥的稻田土壤有效态镉提取量差异为16.9%~22.3%。与自然风干样品相比,冷冻干燥处理的长期施用化肥和高量有机肥稻田土壤可交换态、有机结合态和铁锰氧化物结合态镉含量变化明显,而长期施用常量有机肥稻田土壤中可交换态和碳酸盐结合态镉含量变化较明显。两种干燥方式下土壤颗粒大小分布差异对土壤有效态镉提取影响较小。相关分析表明,风干和冻干过程中土壤pH、有机质、交换态铁和水铁矿性质变化对有效态镉提取的影响较大。干燥方式可显著影响长期不同施肥稻田土壤镉的形态及化学提取有效态镉的数量,在分析稻田土壤有效态镉含量时应注意干燥方式对不同土壤和提取剂提取效果的影响。     

有机酸对红壤等温吸附镉的影响

研究了有机酸对红壤等温吸附镉的影响,结果表明: 在有机酸的存在下,土壤对镉离子的吸附都满足Langmuir等温吸附方程,相关系数均在0.98以上,镉离子吸附常数k的大小顺序,在黄筋泥田中为:胡敏酸＞无有机酸＞柠檬酸＞草酸＞乙酸＞酒石酸;在黄筋泥中为:胡敏酸＞酒石酸＞乙酸＞柠檬酸＞无有机酸＞草酸; 最大吸附量b在两种土壤上均是胡敏酸最大,柠檬酸最小.对等温吸附的影响是:加入低分子量有机酸后,吸附量降低,而随着胡敏酸的加入,吸附量却升高.未加有机酸的土壤对镉的吸附大部分是通过静电作用完成的,并保留在低能位上.加入胡敏酸的土壤,低能位和高能位对镉的吸附几乎相等,不是以低能位为主.     

施加石灰降低不同母质土壤中镉毒性机理研究

研究了土壤施加石灰后对镉的形态转化和迁移的影响。结果表明,水溶态镉随石灰用量的增加而急剧减少,ｐＨ＞７．５时９４％以上的水溶态镉进入土壤中;交换态镉在ｐＨ＜５．５时随石灰用量的增加而增加,ｐＨ＞５．５时随石灰用量增加而急剧减少;有机结合态镉在ｐＨ＜５．５时随石灰用量的增加而增加,ｐＨ＞５．５时随石灰用量增加而急剧减少;粘土矿物和氧化物结合态镉随石灰用量的增加而增加;残留态镉随石灰用量的增加而增加。ｐＨ＞７．５时镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在,ｐＨ７．５时粘土矿物和氧化物结合态及残留态的含量在旱地黄筋泥、水田黄筋泥、旱地红砂土、水田红砂土中分别高达９４％,８５％,７７％,５９％,其是导致镉毒性降低的主要原因。     

不同污染类型水稻土中镉的化学形态分布特征及其影响因素

土壤Cd的活性不仅取决于其在土壤中的全量,更大程度上取决于化学形态。以广东省6种不同类型的污染水稻土为研究对象,通过BCR三步法对土壤中Cd的形态分布特征进行分析,并采用逐步回归法探讨了影响Cd化学形态的主要因素。结果表明:供试土壤Cd赋存形态均以酸提取态为主,根据RAC(Risk assessment code)风险评价指标体系,钢铁厂周边、冶炼厂周边、火电厂周边水稻土Cd处于超高风险水平,大宝山矿山污染的上坝村水稻土、乐昌铅锌矿周边水稻土和中山水稻土(三角洲沉积土)处于高度风险水平。全量Cd是影响各形态Cd最主要的因素,pH、黏粒、活性Mn也能影响不同形态Cd分配,但残渣态Cd含量不受土壤性质影响。     

稻田土壤微生物磷变化对土壤有机碳和磷素的响应

 研究了湖南省5个典型稻田长期定位监测点的土壤微生物磷（MB-P）对土壤有机碳和磷素变化的响应。结果表明，各监测点土壤MB-P含量对施肥的反应存在较大差异。大多数监测点的土壤MB-P对化肥的反应不敏感，而施有机肥（物）有利于土壤MB-P的增加。土壤MB-P对土壤有机碳和全磷的变化虽有响应，而其关系并不确定，但土壤MB-P与土壤微生物碳和Olsen法提取磷（Olsen-P）的关系却极为密切。土壤MB-P占土壤全磷的1.16%～3.19%，与Olsen-P占全磷的比例较为接近。在土壤Olsen-P含量低于8 mg·kg-1 的较低水平下，不论施肥与否，土壤MB-P含量均高于Olsen-P，较高的土壤MB-P有利于补充土壤Olsen-P。在不同形态的无机磷中，土壤MB-P与Al-P和Fe-P的相关性最好，Ca-P次之，但与闭蓄态磷（O-P）无显著相关性。微生物对土壤Al-P、Fe-P和Ca-P的利用可能是促进其向Olsen-P方向转化的关键途径。     

冶炼厂区镉污染土壤中镉的形态分配及其影响因素

对湖北省大冶有色金属公司铜冶炼厂附近３４个不同污染程度的酸性和石灰性土壤中Ｃｄ的形态分配规律，及其影响因素进行研究。结果表明，污染土壤中Ｃｄ中的活性很高，无论是酸性土壤，还是石灰性土壤，均以Ｅｘｃｈ－Ｃｄ含量为最高。不同类型土壤中Ｃｄ形态分配规律分别为，酸性土壤：Ｅｓｃｈ－＞ＳＢＯ－＞ＷＢＯ－＞ＯｘＭｎ－；而在石灰性土壤中，则为：Ｅｘｃｈ－＞Ｃａｒｂ－＞ＷＢＯ－＞ＯｘＭｎ－。但由于碳酸钙对Ｃｄ的直接吸持和有机质对Ｃｄ吸持的增加，使Ｅｘｃｈ－分配系数明显低于酸性土壤。土壤各组分对Ｃｄ的亲和能力不同，其中以氧化锰组分对Ｃｄ的亲和能力最强，其次是碳酸钙和有机质。土壤中Ｃｄ的形态分配受一些土壤基本性状的制约，Ｅｘｃｈ－Ｃｄ的分配系数与土壤ｐＨ，氧化锰和粘粒含量密切相关；ＳＢＯ－Ｃｄ的分配系数则主要受土壤中氧化物含量和存在形态的影响。     

杭州市城市土壤重金属的积累和释放潜力及其空间分异

为探明杭州市城市土壤中重金属元素的分布、与土地用途之间的关系以及环境风险,采集杭州城82个样点土壤,分析其重金属含量、形态和释放潜力.结果表明,该市城市土壤中重金属均有不同程度的积累,重金属含量一般以商业区和工业区最高,农业区较低;居民区土壤重金属的积累随居民区建成时间的增加而增加.城市土壤中Cd、Co、Cr和Ni主要以残余态占优势,Cu、Pb和Zn主要以可提取态为主,土地利用方式对土壤重金属形态也有一定的影响.城市土壤重金属的稀酸提取量主要与提取平衡液的pH有关,但大部分研究土壤中酸可提取的重金属量较低.杭州市城市土壤重金属污染具有显著的空间分异特征,严重污染区域大致呈西北-东南走向,包括了城北的大部分地区、市中心和城东南一些地区.     

Bio-absorption coefficients and relationships between elements in chestnut leaves and their fractions in chestnut forest soil

The Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, and Mn concentration in the 0–20 cm and 20–40 cm soil layers of chestnut forest in the Yanshan mountainous area were determined by the available form and BCR three-step sequential chemical extraction methods. The bioabsorption coefficients and the relationships between elements in chestnut leaves and their fractions in soils were analyzed. Results showed that chestnut’s bioabsorption coefficients of Ca and Mn were higher than those of other elements. There was a negative correlation between the concentrations of Fe, Mn, and Cu in chestnut leaves and each of their fractions in soils, except for the deoxidized fraction Fe, and a positive correlation between fractions of Zn in soils and in chestnut leaves. The element fractions in soils could better reveal the biogeochemical characteristics of nutrient elements in chestnut forest soils. The nutrient status of chestnut leaves could be estimated by the acetic acid extractable fractions of Mn in the 0–20 cm soil layer and Fe and Zn in the 20–40 cm soil layer.