耕型红壤和红壤性水稻土铜的化学行为及施铜效应Ⅰ.土壤对铜的吸附和解吸特征

通过恒温吸附和恒温解吸试验等方法,研究了湖南省广泛分布的几种耕型红壤及其发育的水稻土铜的吸附—解吸特征以及影响土壤对铜吸附的土壤因素．结果表明,供试土壤铜的恒温吸附曲线属于高亲和力的“Ｌ”型曲线,可用一元Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附方程和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附方程拟合,拟合度均达极显著水平．由一元Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程求得的最大吸附量（Ｍ）,吸附－解吸平衡常数（Ｋ）和最大缓冲容量（ＭＢＣ）,红壤性水稻土均高于耕型红壤．供试土壤对铜的最大吸附容量与土壤有机质和无定形氧化铁含量呈极显著线性正相关．红壤旱地改水田后对铜的吸附容量增大主要是由于土壤有机质和无定形铁含量增高所致．供试土壤的吸附态铜可分为可解吸态和难解吸态两种形态,当平衡液铜含量低时,以难解吸态铜为主,当平衡液铜含量升至４０ｍｇ／ｍＬ后,难解吸态铜基本维持在一定水平,此时吸附量的增加主要是易解吸态铜含量的增加．供试土壤的吸铜参数Ｍ和Ｋ分别与土壤有效铜含量呈极显著和显著正相关     

中南地区几种地带性土壤表面电荷特性与pH的关系

用改进的Schofield法、盐滴定法等方法研究测定了我国中南地区5种不同地带性土壤的表面电荷特性。结果表明：1)在同一pH条件下，土壤负电荷量由北向南呈递减趋势，正电荷量呈递增趋势，与供试土壤粘土矿物、铁铝氧化物组成及含量有关；2)砖红壤中负电荷以可变负电荷为主，棕红壤和红壤既有较大数量的可变负电荷，并含有一定数量的永久负电荷，黄褐土和黄棕壤负电荷量随pH的变化较小；3)供试土壤的PZC从北到南逐渐升高，砖红壤的PZNC为4．2，其它土壤在试验pH范围内不存在PZNC。     

植被恢复对红壤侵蚀区土壤铁铝氧化物和理化性质的影响

采集了福建长汀红壤侵蚀区5个植被恢复阶段(裸地,马尾松恢复5、15、30年人工林,天然次生林)的土壤,分析了这些土壤的理化性质及不同形态铁铝氧化物含量的变化特征.结果表明,随植被恢复年限增加,土壤非晶形铁铝氧化物(Fe_o、Al_o)、游离结晶态铁铝氧化物(Fe_d、Al_d)和络合态铁铝氧化物(Fe_s、Al_s)含量均逐渐增多.土壤有机质、全氮和全磷含量表现为天然次生林马尾松恢复30年人工林马尾松恢复15年人工林马尾松恢复5年人工林裸地;土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量也随植被恢复年限增加而显著增多.随着铁铝氧化物含量的升高,土壤pH呈降低趋势,土壤养分呈增加趋势;红壤侵蚀区植被恢复过程中,游离结晶态和络合态铁铝氧化物可能比非晶形铁铝氧化物更有助于土壤养分的累积.     

Bt蛋白在几种土壤中的降解与残留

在(28±1)℃条件下,将Bt蛋白添加到黄褐土、红壤、砖红壤、潮土中,利用EIASA检测土壤的Bt蛋白残留动态,探讨土壤理化性质与Bt蛋白降解的关系.结果表明,Bt蛋白在不同土壤中的残留动态基本一致,分为3个阶段:Bt毒素初期大量释放、前期大量快速降解和中后期极少量稳定降解.其中,Bt蛋白的降解速度为黄褐土潮土红壤≈砖红壤.不同含量的Bt蛋白在同一土壤中降解趋势也各有特点,红壤的残留动态与上述3个阶段趋势一致;而黄褐土虽然也有3个阶段,但残留峰值出现时间不完全一样;砖红壤不完全有以上3个阶段,不同Bt蛋白含量的残留曲线走势特点各异.     

扑草净在不同类型土壤中的吸附-解吸特征研究

[目的]针对土壤中农药的吸附-解吸过程会影响农药在土壤中的迁移、转化和生物利用这一现象,分析了扑草净在我国南方不同类型土壤中的吸附-解吸特征及吸附机理.[方法]吸附试验采用批量平衡法和气相色谱质谱法,研究南方水稻土,红壤和黄壤对扑草净的吸附动力学特性,等温吸附-解吸特征.[结论](1)扑草净在3种供试土壤中的吸附动力学过程经历了快速(180 min之间)、慢速(180 min之后)及平衡(720 min)吸附3个阶段,这种现象与供试土壤表面吸附位点有限有关.采用不同吸附动力学方程对吸附数据进行拟合,其中准二阶动力学方程与水稻土(R2=0.98)、黄壤(R2=0.97)对扑草净的吸附动力学过程较为吻合,红壤(R2=0.95)对扑草净的吸附动力学用Elovich方程来拟合更适合;(2)扑草净在3种供试土壤的等温吸附均符合Langmuir和Freundlich模型,这表明扑草净在3种供试土壤中的吸附作用主要属于单层吸附,吸附位点均一,是一个以物理作用为主的,自发(?G<0)吸附过程,扑草净在3种供试土壤中的吸附能力(Kf值)由大到小依次为:红壤(6.20)、水稻土(4.77)和黄壤(1.10);(3)扑草净在3种供试土壤中的吸附系数Koc为72.74～154.80,吸附较弱,说明扑草净在土壤中的施用对地表、地下水环境等存在潜在污染风险.解吸试验结果表明,扑草净不易从水稻土和红壤中解吸(0.71)中解吸.     

不同pH值条件下人工合成铁氧化物对磷的吸附特性

以人工合成的针铁矿和水铁矿为研究对象,就结晶态和无定形态铁氧化物在不同pH值(5,6,7)条件下对磷素的等温吸附特性及Langmuir方程和Freundlich方程对铁氧化物吸附磷的拟合效果进行了研究。结果表明,两种铁氧化物对磷的吸附特性均可用Langmuir方程和Freundlich方程描述,相关系数均达到0.95以上,呈极显著水平,但Langmuir方程的拟合性优于Freundlich方程。比较磷的最大吸附量(Qmax)、吸附反应常数(KL,KF,n)和最大缓冲容量(MBC)可知,在相同pH值时,水铁矿(无定形态)对磷的吸附容量比针铁矿(结晶态)大的多;随着pH值升高,两种铁氧化物对磷的吸附量均降低,且水铁矿的降低趋势明显于针铁矿。     

土壤对转基因作物释放毒素蛋白的吸附作用研究

转基因作物的广泛种植引起了世界范围内有关其可行性与危险性的分析。作为转基因作物中种植面积最广的转Bt基因作物,通过根系分泌、残茬分解或花粉等方式向土壤环境中释放Bt毒素蛋白．从而对环境生态形成潜在威胁。以四种土壤（红壤、砖红壤、黄棕壤、黄褐土）为材料,利用吸附法研究了不同温度条件下Bt毒素蛋白在土壤胶体表面的等温吸附以及吸附动力学曲线。研究结果表明,土壤颗粒能快速吸附Bt蛋白,1—2h基本达平衡。吸附动力学曲线符合抛物线扩散方程。土壤颗粒对蛋白质的吸附过程的速率、平衡吸附量取决于土壤颗粒的OM、CEC含量等,同时与温度正相关。此外,不同温度下,不同土壤颗粒对蛋白质的吸附呈现不同的趋势,这与其胶体颗粒性质密切相关。     

共存阳离子对土壤吸附Cu~(2+)的影响特征

采用室内试验方法,研究了我国 4种典型土壤--砖红壤、赤红壤、黄棕壤和暗棕壤在伴随阳离子分别为 Na+、 Ca2+、 Zn2+时对 Cu2+的吸附.结果表明,无论是单溶质或复合离子体系下,土壤对 Cu2+的吸附等温线都可用 Langmuir方程很好地拟合; Cu2+的吸附结合能( K)在 Na+体系下为砖红壤 > 赤红壤 > 黄棕壤 > 暗棕壤,说明 4种土壤对 Cu2+吸附的亲和力依次减弱,但 Ca2+共存时使土壤对 Cu2+的吸附结合能明显增大,说明 Ca2+可使土壤对 Cu2+专性吸附增强; Na+共存时不影响土壤对 Cu2+的吸附,而 Ca2+、 Zn2+共存时可使土壤对 Cu2+的最大吸附量( Xm)平均分别降低 14.5%和 33.6%,且降低的程度为暗棕壤和黄棕壤 > 赤红壤 > 砖红壤, Cu2+、 Zn2+、 Ca2+之间存在明显的竞争吸附.     

酸性条件下可变电荷土壤对铜吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Cu在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征.结果表明,在酸性条件下,Cu吸附过程分为快反应和慢反应.从一级动力学方程拟合的参数可知,3种土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,Cu最大吸附量随酸度增加显著下降;用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,3种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.从相关系数的比较看,Elovich方程在描述Cu的吸附数据比一级动力学方程和抛物线扩散方程要差.在Cu吸附过程中,pH为5.5和4.3时,红壤和赤红壤流出液中有质子释放,质子的释放可能涉及铜离子的水解;而砖红壤在pH为5.5有质子的释放,pH4.3时有质子的消耗.当原液pH为3.3和3.8时,都存在质子的消耗.3种土壤H+的消耗过程有较大的区别,砖红壤上快速消耗H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、士壤表面的质子化及硫酸根专性吸附释放的羟基中和H+质子;而以后的反应中,H+质子对矿物的溶解是一缓慢过程.     

土壤和土壤矿物对氯磺隆的吸附

用批量法研究了人工合成的铁、铝氧化物以及砂页岩发育的红壤对氯磺隆的吸附。结果表明: 1)在相同的条件下,氯磺隆在铁、铝氧化物和砂页岩发育的红壤中的吸附量随其浓度的升高而增加,氯磺隆吸附量的顺序为:铁氧化物<铝氧化物<红壤; 2)氯磺隆在铁、铝氧化物和砂页岩发育的红壤中吸附量随pH值的升高而减小。这些情况均与矿物及其组成有关。     

甘蔗幼苗失绿的土壤营养特性初探

【目的】研究影响甘蔗幼苗失绿的土壤因素,为克服失绿现象提供科学依据。【方法】对广西南宁、崇左、来宾等地甘蔗发生幼苗失绿问题的土壤营养进行调查研究,分析土壤pH值、铁、铝、锰和有机质含量等与甘蔗失绿现象的关系。【结果】甘蔗幼苗失绿病发土壤多属强酸性土壤,活性铝、交换性锰水平较高;土壤有机质、氮磷钾全量和有效水平总体上属于中高等水平;土壤有效铁含量不高,而与土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】甘蔗幼苗失绿可能与强酸性土壤中过多的活性铝、锰及高效整合铁有关。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态〉可还原态〉弱酸可溶态〉可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态〉残渣态〉弱酸可溶态〉可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

耐镉细菌与土壤胶体作用对镉形态的影响

【目的】探讨耐镉细菌对红壤、赤红壤和棕色石灰土3类型土壤胶体镉吸附性能的影响及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化,为重金属污染土壤的生物修复提供理论依据。【方法】从矿区镉污染土壤中筛选分离出一株耐镉细菌,同时提取红壤、赤红壤和棕色石灰土3种土壤胶体,研究接种耐镉细菌后3种土壤胶体吸附镉的变化及细菌—土壤胶体复合体上所吸附镉形态的变化。【结果】接种耐镉细菌能提高3种土壤胶体对镉的吸附,以红壤有机—无机复合胶体的提高幅度最大;接种耐镉细菌使3种类型土壤胶体上弱酸可溶态和残渣态的镉含量降低,而可还原态和可氧化态含量则提高。接菌后,红壤胶体和赤红壤（自然土）无机胶体上不同形态镉含量为残渣态＞可还原态＞弱酸可溶态＞可氧化态,而赤红壤（耕作土）胶体和棕色石灰土胶体则为可还原态＞残渣态＞弱酸可溶态＞可氧化态。【结论】接种耐镉细菌能促进土壤胶体上镉形态由无效态向有效态转化,提高镉的有效性。     

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.     

影响Bt稻离体叶中Cry1Ab杀虫蛋白降解的环境因子研究

 【目的】研究转Bt基因水稻表达的外源Bt杀虫蛋白在土壤中的环境去向，以便进行转BT基因水稻的生态风险性评价。【方法】室内采用ELISA法，研究了转Bt基因水稻克螟稻2号（KMD2）粉碎叶片中Cry1Ab杀虫蛋白在3种水稻土，即青紫泥田、黄筋泥田和黄松田土中不同土壤含水量、土壤pH值和温度条件下的降解动态。【结果】供试叶片粉中Cry1Ab蛋白在3种水稻土中的降解动态均可用一级化学反应动力学指数方程来拟合，降解半消减期t0.5为1.8～4.0 d。【结论】土壤含水量、pH和温度对Cry1Ab蛋白降解速率均有一定影响，但pH和温度的影响更为明显。通常pH较低的酸性土壤和低温不利于土壤中Cry1Ab蛋白的降解,特别是在酸性黄松田中降解最慢。     

有机肥、硫磺和木质素铁对碱性土壤上桑树

【目的】为解决碱性土壤上桑树缺铁黄化问题提供理论依据。【方法】以桑树品种特优2号为试验材料,通过盆栽试验研究施用鸡粪有机肥、硫磺、木质素铁肥对碱性土壤pH值、铁活性及桑树生长、铁素营养的影响。【结果】施用0.670 g/kg硫磺后能明显降低土壤pH值,比对照降低约2个单位。单施硫磺（S2）和硫磺与有机肥混施（S+OF）对桑树生长有明显的促进作用,叶片和茎总重分别比对照增加28.7%和35.9%。施用硫磺（S2）、硫磺与有机肥混施（S+OF）及铁肥与有机肥混施（Fe+OF）均能提高桑树叶片中的活性铁含量。【结论】在碱性土壤中施用硫磺和有机肥能降低土壤pH值,提高土壤中活性铁的含量,促进桑树植株生长,可以作为改善和防治广西地区桑树缺铁黄化的一种较为可行的措施。     

西南喀斯特石灰土中钙的形态与含量及其对土壤有机碳的影响

【目的】研究钙对喀斯特地区典型土壤有机碳积累与转化的影响。【方法】采取野外取样分析与室内培养相结合的方法,采集两种喀斯特典型土壤（棕色石灰土、黑色石灰土）和一种对照土壤（红壤）共54个样品,检测了土壤中钙的形态与含量及有机碳含量等理化指标。在此基础上,选取3种土壤类型具有代表性的样品,设置不添加外源物质（CK）、添加碳酸钙粉末（T2）和同时添加14C标记的稻草与碳酸钙粉末（T3）3个处理,通过室内培养试验,对培养过程中土壤CO2释放量和4种形态钙的含量进行了检测及分析。【结果】土壤中4种形态的钙以交换态和有机结合态与有机碳关系更为密切。添加碳酸钙显著影响土壤有机碳矿化,有机结合态钙含量的增量均值在红壤、棕色石灰土和黑色石灰土中依次为2.14%、4.66%、10.23%。土壤有机碳矿化对添加钙的激发效应在红壤中最强烈,其次为棕色石灰土,最后为黑色石灰土。【结论】西南喀斯特地区土壤有机碳的稳定性因土壤类型不同而存在差异。土壤有机碳的稳定性为黑色石灰土＞棕色石灰土＞红壤,因此,3种供试土壤中,黑色石灰土最有利于土壤有机碳的积累。     

基于同步辐射红外光谱技术的江苏茶园土壤矿物—有机复合体固存研究

【目的】分析江苏省不同茶区土壤结构的差异,寻求差异化的养分管理途径,为全省实施茶园化肥减施增效提供科学参考。【方法】表征江苏代表性茶园土壤矿物—有机复合体特征结构,利用同步辐射红外显微成像法对茶园土壤团聚体切片进行化学成像,从而获得特定组分的空间分布,进而从原位上表征样品中矿物和有机官能团的分布特征,探索茶园土壤有机碳的稳定机制。【结果】江苏省茶园土壤团聚体中的有机碳以脂肪碳（2881 cm-1）、芳香碳（1620 cm-1）和多糖碳（1100 cm-1）等形态存在,同时还有矿质元素氧化物Fe-O、Al-O、Si-O等存在。茶园土壤微团聚体中各元素空间分布具有高度异质性,甲基和亚甲基C-H等脂肪碳较集中地吸附在土壤微团聚体边缘（也有少量的矿物存在）,而铁铝矿物的Al-O、Fe-O等官能团聚集在微团聚体内部核心位置,同时表面也吸附少量有机质; 87.5%茶园土壤中黏土矿物（3620 cm-1）与脂肪碳相关性最高,施肥措施和植茶年限影响矿物—有机官能团相关性排序; 75.0%茶园土壤铁氧化物与多糖碳相关性最高,各茶园土壤中铁铝矿物与有机官能团的亲和性排序规律受海拔、pH和植茶年限等影响而存在差异。【结论】江苏不同茶区土壤团聚体及其有机碳的分布特征揭示土壤团聚体通过矿物—有机复合体将有机质留存于土壤中,提高土壤有机质含量。生产中宜依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点及土壤条件,因地制宜采取差异化的茶园养分管理策略。     

有机质和铁氧化物对水稻土吸附Cd~(2+)的贡献

采用等温吸附和吸附动力学方法研究了2种水稻土对Cd2+的吸附特征。结果表明,水稻土对Cd2+的吸附符合Freundlich等温吸附方程,单独去除土壤有机质后,河南伊川水稻土(HN)的吸附能力增加了15%,而四川邛崃水稻土(SC)则降低了33%;去除铁氧化物后对Cd2+吸附能力均显著降低。在去除铁氧化物条件下去除有机质或者在去除有机质条件下去除铁氧化物,HN和SC的Cd2+吸附能力均明显降低。与一级动力学一点模型比较,两点模型更适合拟合HN和SC对Cd2+的吸附动力学。去除有机质后,HN快吸附速率常数降低,而SC则有所增加;去除铁氧化物后,HN和SC的快吸附速率常数均明显降低。HN中铁氧化物对Cd2+吸附贡献均大于有机质,SC中铁氧化物与有机质的贡献量基本一致。对HN中Cd2+吸附过程中起主导作用的是铁氧化物和黏土矿物,其对吸附量的贡献率分别为61%~76%和21%~36%,而SC中起主导作用的是黏土矿物,贡献率可达85%,其次是有机质和铁氧化物。     

红壤性水稻土与耕型红壤对磷的吸持特性的研究

以湖南省发育于第四纪红土母质上的耕型红壤及其由这类红壤发育而成的水稀土为材料,用恒温吸附试验等方法研究了旱改水对土壤磷的吸持特性的影响以及控制土壤对磷的吸持特性变化的土壤因素,结果表明,在供试起始磷浓度范围内,红壤性水稻土对磷的吸持容量和吸持强度都大于耕型红壤;引起这一变化的主要原因是由于旱改水后,土壤水分状况的变化引起土壤中氧化铁的活性增强所致。