不同土层土壤酶活性对重金属汞和镉胁迫的响应

通过室内模拟重金属污染土壤,研究了不同浓度Hg、Cd单一胁迫及Hg＋Cd复合胁迫对不同土层（0-20cm和20-40cm）土壤脲酶、过氧化氢酶和转化酶活性的影响。结果表明,不同土壤酶对Hg和Cd胁迫的响应并不一致,Hg对土壤脲酶和转化酶的影响较大,Cd对过氧化氢酶的作用更显著。转化酶对Hg、Cd胁迫的响应因处理浓度不同而表现为抑制或激活作用。相关分析显示,脲酶活性可作为土壤Hg及Hg＋Cd污染程度的生化监测指标;而过氧化氢酶活性可以作为Cd污染的指标。同一重金属浓度胁迫下,0—20cm土层的土壤酶活性明显高于20～40cm土层的土壤酶活性。Hg、Cd胁迫对0～20cm土壤脲酶和过氧化氢酶的抑制作用小于20～40cm相应土壤酶活性,高浓度Hg和低浓度Cd对0—20cm土壤转化酶表现为抑制作用,而对20-40cm土壤转化酶却表现为激活作用。     

植被恢复模式对土壤重金属质量分数和土壤酶活性的影响——以山东省淄博市四宝山破坏山体为例

矿产资源开采造成了严重的重金属污染,为选择合理植被恢复模式以修复土壤重金属污染,以淄博市四宝山破坏山体不同植被恢复模式为对象,测定土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾质量分数,pH值等主要化学性质,土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶活性和Cu、Zn、Cd等7种重金属质量分数,分析不同植被恢复模式对土壤重金属质量分数及土壤酶活性的影响.结果表明:1)实验区土壤中重金属Zn轻度污染,Cu和Cd重度污染,其他重金属均不构成污染;2)各人工植被恢复模式土壤重金属质量分数均低于灌草丛的,其中黑松林对土壤Cu、Cd的修复效果最好,侧柏林对土壤Zn的修复效果最好;3)土壤重金属全量在垂直分布上规律复杂,有效量均表现为下层高于上层,土壤有效Cu、有效Zn、有效Cd下层比上层依次高9.24％～18.94％、0.97％～20.09％和5.48％～35.51％;4)在影响土壤酶活性的各种因素中,破坏山体土壤重金属有效量与土壤化学性质的影响最为明显,处于同等重要的地位.本研究发现,Cu、Zn、Cd均对4种土壤酶活性表现出了抑制作用,建议用土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶活性作为破坏山体土壤重金属Cu污染的评价指标.     

大棚菜田种植年限对土壤重金属含量及酶活性的影响

为了探讨大棚种植年限对大棚菜田土壤重金属累积、土壤酶活性的影响以及二者的关系,采集不同种植年限(0、5、10、15、20、25、30 a)大棚菜田土壤样品共140份,测定土壤样品中重金属的含量以及土壤酶活性。结果表明:大棚菜田土壤中重金属Zn、Pb、Cu的含量和种植年限极显著相关;重金属Cd、Ni、Mn的含量和种植年限显著相关;重金属Cr的含量和种植年限不相关。大棚菜田土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶、淀粉酶活性和种植年限极显著相关,磷酸酶、蔗糖酶活性和种植年限显著相关,过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶活性和种植年限相关性不显著。随着种植年限的延长重金属Zn、Cu含量对多酚氧化酶、过氧化物酶活性有抑制作用,其敏感性顺序为:过氧化物酶对Zn敏感性>多酚氧化酶对Zn敏感性>过氧化物酶对Cu敏感性>多酚氧化酶对Cu敏感性。土壤中过氧化物酶、多酚氧化酶可以作为重金属Zn污染的指示酶,过氧化物酶可以作为重金属Cu污染的指示酶。该文为设施污染土壤环境质量评价提供依据。     

重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

通过野外土样采集及室内测定,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,并采用盆栽试验研究了重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,距离矿口越近,土壤有机质、有效N、P、K的含量、土壤pH值亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量C和N受到的抑制程度也增强,其中土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。盆栽试验中,Cd、Zn、Cu、Pb复合污染使白菜(Brassica rapapekinensis)生物量明显下降,且随复合污染程度的增加,白菜生物量下降幅度增加。Cd与Zn、Cu、Pb,Zn与Cd、Cu、Pb,Cu与Cd、Zn、Pb的复合效应机制为协同效应,而Pb与Cd、Zn、Cu的复合效应机制为拮抗效应。重金属Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性显著降低,但低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了细菌、真菌、放线菌、微生物生物量C和N。重金属Cd、Zn、Cu、Pb对土壤酶活性和土壤微生物数量及微生物生物量C和N的复合效应机制表现出协同和拮抗效应。     

砂姜黑土中重金属Cu、Cd、Zn形态分布与土壤酶活性研究

采用小麦农田取样,对土壤中的重金属运用连续提取方法,研究了皖北砂姜黑土中Cu、Cd、Zn的化学形态特征及其与四种土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶)活性间的关系。结果表明:在砂姜黑土中,残留态Cu、Cd、Zn在总量中所占比例很高,交换态、有机态、碳酸盐结合态含量明显低于残留态。在三种元素中,Zn的化学形态变化趋势最为一致,表现为残留态>碳酸盐结合态>铁锰结合态>有机态>交换态;砂姜黑土中交换态Cu、Cd、Zn对脲酶活性有显著抑制作用,有机态Cu、Cd、Zn对过氧化氢酶表现为一定程度的促进作用。因此,在砂姜黑土壤中,把交换态Cu、Cd、Zn和脲酶以及中性磷酸酶的活性共同作为评价土壤Cu、Cd、Zn污染程度的主要生化指标是可行的。     

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验(25℃),研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25℃)培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。     

泉州走马埭典型土壤重金属的赋存形态分析

采用改进的Tessier连续萃取方法研究了泉州走马埭国家农田示范保护区典型土壤中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb)的化学形态分布,通过土壤重金属的赋存形态分析比较了6种重金属的生物可利用性。研究结果表明,土壤中不同重金属元素化学形态分布具有不同的特点:Cr和Ni主要以残渣态存在,其余形态所占的比例很小;Cu以残渣态含量最高,碳酸盐结合态含量最低;Zn以残渣态为主,可交换态含量最低;Cd以可交换态和碳酸盐结合态为主,水溶态含量最低;Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,水溶态含量最低。土壤中除Cd外,Zn、Cu、Cr、Pb、Ni在正常自然条件下相对比较稳定。     

Cu Cd Pb Zn对酸性耕作土壤3种酶活性的影响

采用添加外源重金属和室内培养的方法,研究了Cu、Cd、Pb、Zn对1个酸性耕作土壤中脲酶、蛋白酶和过氧化物酶活性的影响。Cu添加浓度为50、100、200、400、600mg·kg^-1,Cd添加浓度为1、5、10、15、20mg·kg^-1,Pb添加浓度为100、300、500、800、1200mg·kg^-1,Zn添加浓度为50、100、200、400、800mg·kg^-1。结果表明,Cu、Cd、Pb、Zn对脲酶以抑制作用为主,4种重金属对酶毒性大小依次为Cu〉Cd〉Zn≥Pb,但在培养末期抑制作用都趋于减弱。Ph、Cu、Cd、Zn在前17d的培养中使蛋白酶酶活性急剧降低,以后蛋白酶活性维持在此较低水平上。短时间内（3d）Zn对过氧化物酶具有强烈的抑制作用,但总体看来4种重金属对过氧化物酶活性的影响均较小。上述结果表明,脲酶对农田土壤Cu污染具有指示作用,蛋白酶对农田土壤4种重金属污染都具有指示作用,过氧化物酶仅对土壤Zn的短期污染具有指示作用。     

采煤沉陷区土壤重金属含量对土壤酶活性的影响

为探明煤矿沉陷区土壤受重金属污染情况,探讨重金属含量对酶活性的影响,以焦作韩王煤矿沉陷区为例,通过野外调查与采样和室内分析,研究煤矿沉陷区土壤中重金属累积特性与土壤酶活性的变化。结果表明:研究区土壤中重金属Cu、Zn、As、Mo、Hg、Pb、Cd等含量均高于对照小区的含量,且有明显的空间异质性;沉陷区各种酶活性大都低于对照点,其在空间分布上受重金属的影响,重金属Co、Ni对大多数酶有促进作用,As、Mo则对酶活性有抑制作用,重金属对酶活性的影响取决于重金属的类型与含量;在研究区,蔗糖酶对重金属污染较为敏感,表明蔗糖酶可作为评估煤矿沉陷区土壤环境质量变化的有效指标。     

镉、锌、铅单元素及其复合污染 与土壤过氧化氢酶活性关系的研究

试验研究潮褐土中Cd、Zn、Pb单元素及其复合污染与土壤过氧化氢酶活性的关系结果表明,单因素处理Zn主要表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性负相关;Cd<10mg/kg时表现为激活作用,达50mg/kg时表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著指数负相关;而Pb主要表现为激活作用,与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性正相关,且单因素Cd、Zn、Pb对土壤过氧化氢酶活性抑制顺序为Zn>Cd>Pb。复合污染条件下重金属Cd、Zn、Pb交互作用较复杂,Cd、Zn对土壤过氧化氢酶活性交互作用表现出协同抑制负效应特征;而Pb表现出明显的拮抗作用或屏蔽效应,尤其Pb浓度高时其屏蔽作用明显。同浓度Cd、Zn其复合因素处理土壤过氧化氢酶活性高于单因素处理,而Pb复合因素处理土壤过氧化氢酶活性明显低于单因素处理。     

Soil Erodibility and Physicochemical Properties of Collapsing Gully Alluvial Fans in Southern China

In southern China, collapsing gully erosion produces massive deposits of sediment on the plough layer of alluvial fan farmland, leading to reduced nutrients, increased erodibility, and even desertification. The aim of this study was to investigate soil erodibility (the factor K in the universal Soil Loss Equation, USLE) and physicochemical properties of the alluvial fans of the most severe collapsing gully erosion areas (Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong provinces) in southern China. The soils of the collapsing gully alluvial fans had a higher bulk density, but a lower total porosity, saturated water content, and silt and clay fractions than the control (CK) soils from the farmland without desertification. Soil quality gradually decreased from fan edge to fanhead. Significant decreases were found in soil pH, organic matter, cation exchange capacity, and total potassium, nitrogen, and phosphorus, as well as available nitrogen, phosphorus, and potassium, resulting in a gradual decrease in soil nutrients from the fanedge to the fanhead. Soil erodibility was greatest in the fanhead, and soil erodibility K values of the alluvial fans were 53.71%, 66.28%, 67.53%, and 71.68 % greater than that in those of the CK soils of Hubei, Jiangxi, Fujian, and Guangdong, respectively, indicating a significant correlation between the soil erodibility K values and physicochemical properties, particularly sand fraction and organic matter content. The results provide new insights into the relationship between soil physicochemical properties and erodibility of alluvial fans, and suggest that improving soil structure might increase soil fertility in the collapsing gully alluvial fan farmland.     

Relationship between greenhouse gas emissions and changes in soil gas diffusivity in a field experiment with biochar and lime

Reducing greenhouse gas emissions from arable soil while maintaining productivity is a major challenge for agriculture. Biochar is known to reduce N₂O emissions from soil, but the underlying mechanisms are unclear. This study examined the impact of green waste biochar (20 Mg ha^?1) and lime (CaCO₃; 2 Mg ha^?1) application on soil gas transport properties and related changes in these to soil N₂O and CO₂ emissions measured using automated chambers in a field experiment cropped with maize. In situ soil water content monitoring was combined with laboratory measurements of relative soil gas diffusion coefficient (D_p/D₀) at different matric potentials, to determine changes in D_p/D₀ over time. Cumulative N₂O emissions were similar in the control and lime treatment, but much lower in the biochar treatment. Cumulative CO₂ emissions decreased in the order: lime treatment > biochar treatment > control soil. When N₂O emissions were not driven by excess N supply shortly after fertilisation, they were associated with D_p/D₀ changes, whereby decreases in D_p/D₀ corresponded to N₂O emissions peaks. No distinct pattern was observed between CO₂ emissions and D_p/D₀. Cumulative N₂O emissions were positively related to number of days with D_p/D₀ < 0.02, a critical limit for soil aeration. These results indicate that improved soil gas diffusivity, and hence improved soil aeration, may explain the effect of biochar in reducing N₂O emissions. They also suggest that knowledge of D_p/D₀ changes may be key to explaining N₂O emissions.     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

Soil testing in the united states

Abstract

There has been a marked change in the soil testing procedures used in the United States by state soil testing laboratories since the early 1950's. In the Coastal Plain states of the south and east, the Double Acid extraction procedure is used for P, K, Ca, and Mg determinations. Bray P₁ is the most frequently used method for P extraction except for the alkaline soils of the west where the Olsen method is used. Neutral normal ammonium acetate is the most frequently used extractant for K, Ca, and Mg determinations. The Morgan extraction procedures for P, K, Ca, and Mg, commonly used in the 1950's, is used by only a few states in the northeast and west. Although similar extraction reagents are used in many sections of the United States, there is considerable variance among states regarding weighed versus volume sampling, soil to solution ratio, shaking speed and time, and extraction vessel size and shape. For soil water pH, there is little variance in method as most states are using a 1:1 soil to solution ratio. The only exception is in several western states where water pH's are read in a saturated soil paste.

Considerable efforts are underway to standardize the techniques used to test soils primarily for the extractable elements.     

土壤可蚀性研究现状及展望

<正> 土壤可蚀性(soil erodibility)是指土壤是否易受侵蚀破坏的性能,也就是土壤对侵蚀介质剥蚀和搬运的敏感性。与侵蚀营力一样,土壤可蚀性是影响土壤侵蚀量大小的又一个重要因子。在水土保持学科中,我国习惯上把“水”和“土”并列使用,而国际上则用“soil loss”、“soil erosion”、“soil conservation”或“soil and water conservation”等术语。显然,土壤是水土保持学科的重点。另一方面,土壤侵蚀营力等是土壤流失过程中的外部因素,而土壤性质才是内在因素,因此,水土保持学科中核心的也是重要的问题,应该是土壤保护。土壤可蚀性研究在水土保持研究工作中具有重要意义,国际上把土壤可蚀性研究一直作为水土保持学科研究的重要内容之一。     

土壤孔隙结构与土壤微环境和有机碳周转关系的研究进展

土壤结构是土壤功能的基础,不仅影响土壤养分的供应、水分的保持及渗透、气体的交换等过程,还为土壤微生物提供了物理生境,并调控土壤有机碳的周转这一关键过程。土壤的孔隙特征能够直接、真实地反映土壤结构的好坏;用土壤的孔隙特征作为试验指标能更好地反映土壤结构对这些过程的调节作用。在此基础上,将高度异质性的土壤孔隙结构同土壤微环境的变化和土壤有机碳的周转过程进行定量分析,对深入了解土壤结构在土壤生态系统中的功能至关重要。因此,着重从土壤孔隙结构对土壤微环境的影响及其与有机碳的关系两方面展开,剖析土壤孔隙结构调控作用下的土壤微环境响应过程,阐述土壤孔隙结构对土壤有机碳周转产生的直接、间接影响,强调土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转进程中的重要作用,并对土壤孔隙结构在调节土壤有机碳周转、植物残体分解及其与微生物协调作用机制等方面研究提出展望。     

Historical aspects of soil classification in Japan

Historical perspective of soil classification in Japan from Max Fesca's soil classification in 1882 to the “Unified Soil Classification System of Japan (2002)” was outlined, aiming at reviewing the progress in soil classification. The evolution can be divided into the following five aspects: 1) Max Fesca's soil texture survey and soil classification from the agro-geological point of view under the influence of the German school; 2) Introduction of the concept of pedology into the classification under the influence of the Russian school led by Dokchaev; 3) Brief history of the classification of Andosols which has exerted a considerable influence on soil classification worldwide; 4) Soil classifications developed through the implementation of national soil survey projects to independently evaluate land suitability for the cultivation of paddy rice, upland crops, and for forest establishment; 5) Attempts to develop a comprehensive soil classification system in order to unify soil classification systems for the above-mentioned land uses from 1963 to the present.     

渭北旱塬侵蚀退化土壤生产力的恢复与评价

土壤侵蚀会降低生产力,威胁农业生产,因此,对土壤生产力进行恢复和评价具有重要意义。通过人工剥离熟土层,模拟研究不同侵蚀程度下的土壤生产力,选取施肥和覆盖表土2种恢复措施,对其土壤生产力的恢复情况展开研究并进行评价。结果表明:1)土壤侵蚀能够使土壤的理化性状恶化,施肥和覆土均能很好地改善土壤密度和孔隙度等,并能够增加土壤有机质及其他养分的质量分数。2)土壤侵蚀会降低作物产量,在不施肥下,每侵蚀1cm熟土层,玉米产量平均下降1.27%,施肥下每侵蚀1 cm熟土层,玉米产量比对照平均增加0.87%;而每覆盖1cm熟土层,玉米产量平均增加0.91%,但并不能完全补偿侵蚀造成的产量损失。3)利用土壤生产力指数模型(PI模型)计算出了不同措施下的生产力指数,发现:无肥下侵蚀的生产力指数最低,平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数下降2.17%,施肥下平均每侵蚀1 cm熟土层,生产力指数比无肥增加1.09%,而平均每覆盖1 cm熟土,生产力指数增加1.29%;表明覆土较施肥更易提高土壤生产力。4)对产量和生产力指数进行相关性分析,得出二者具有很好的正相关关系,说明用生产力指数来衡量土壤生产力的高低是可行的。     

紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及影响因素

[目的] 为探究紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及其影响因素。[方法] 通过野外调查和室内试验,分析紫色土区无作物(CK)、花生(HS)、花椒(HJ)、花生+花椒(HS+HJ)4种农林复合模式下土壤物理性质与入渗过程变化特征,评价了3种土壤入渗模型(Kostiakov、Horton、Philip)的适用性。[结果] (1)HJ模式下土壤总孔隙度与CK、HS+HJ模式差异不显著,但显著高于HS模式(p<0.05);CK和HS模式的土壤抗剪强度差异不显著,但均显著高于HJ模式和HS+HJ模式(p<0.05);各模式下土壤容重、含水率、温度、斥水性、紧实度、土壤硬度差异均显著(p<0.05)。(2)4种模式土壤水分入渗过程差异较大,CK和HS下土壤水分入渗在20 min左右进入稳渗阶段,而HJ和HS+HJ模式下土壤入渗分别在70,80 min左右进入稳渗阶段。HS+HJ模式的土壤稳定入渗率分别比CK、HS、HJ模式高出162%,140%,82%(p<0.05)。(3)与Horton和Philip模型相比,Kostiakov模型拟合入渗过程的效果最佳(决定系数R²=0.933~0.991);Horton模型拟合效果相对较差(R²=0.849~0.979)。(4)相关性与多元线性回归分析发现,土壤总孔隙度与土壤抗剪强度是影响土壤入渗的关键因素。[结论] 研究结果为紫色土区农林复合模式的优化选择提供科学依据。     

低丘侵蚀红壤复垦后土壤微生物特征研究

侵蚀红壤复垦培肥后 ,随着地面覆盖度的增加 ,土壤结构、土壤通气性、土壤养分状况得到改善 ,各侵蚀观测小区的年径流量、侵蚀模数、土壤流失量急剧降低 ,土壤微生物量、土壤呼吸强度、土壤酶活性均有较大幅度的提高 ,并且其在各小区的分布趋势与土壤养分和土壤水稳性团聚体的分布趋势相一致 ,说明侵蚀红壤经耕作培肥后 ,土壤有机残体的分解强度和腐殖质的合成过程得到加强 ,土壤肥力处于不断的恢复和提高过程当中 ,从土壤微生物和土壤酶活性增强的幅度来看 ,林地要优于草地 ,在林地中阔叶林优于混交林优于针叶林 (杉木林 ) ,而且随着复垦年限增加 ,土壤培肥效果更加显著