玉米秸秆炭对红壤镉吸附及养分含量、赋存形态的影响

为明确玉米秸秆炭添加对土壤重金属镉(Cd)的吸附固持及主要养分元素N、P形态转化的影响,以土壤质量0%、2%、4%和8%的比例向红壤中加入玉米秸秆生物质炭材料,混合后培养35 d,通过等温吸附实验探究玉米秸秆炭施加对红壤中Cd~(2+)吸附的影响及其作用机制,并结合逐级化学提取法对红壤养分元素N、P和K的生物可利用性及其赋存形态变化进行研究。结果表明,玉米秸秆炭的施加能增加红壤p H值和有机碳总量,并显著提高红壤上Cd~(2+)的吸附量,Freundlich和Langmuir方程均能够较好拟合该等温吸附过程(R20.90);SEM-EDAX分析表明生物质炭吸附了部分土壤中的Cd~(2+),在p H 4~8范围内,土壤p H值的增大促进了红壤对Cd~(2+)的吸附;土壤悬液Zeta电位结果表明玉米秸秆炭的施加增加了土壤表面的负电荷量,使得红壤通过静电吸附作用结合更多的Cd~(2+)。此外,生物质炭的施加提高了土壤中离子交换态磷(KCl-P)、离子交换态氮(IEF-N)和速效钾含量,土壤中不同形态磷(Ca-P、Fe-P)含量随着生物质炭的增加均呈现上升趋势,而土壤中总可转化态氮(TTN)的含量则变化不明显。以上结果表明,玉米秸秆炭的施用能有效降低重金属污染土壤的环境风险,提高土壤质量。     

生物质炭对茶园土壤水溶性氟吸附特性的影响

采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤pH值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

水稻秸秆生物炭对雄烯二酮在土壤中吸附与降解行为的影响

通过批处理等温吸附实验及室内培养实验,研究水稻秸秆生物炭对雄烯二酮在土壤中吸附和降解的影响。结果表明,添加水稻秸秆生物炭后,褐土和潮土对雄烯二酮的吸附系数(K_f)分别较对照提高121.5%和32.8%。添加生物炭土壤与对照土壤中雄烯二酮的降解过程均遵循一级动力学方程。添加生物炭后,褐土和潮土中雄烯二酮的降解半衰期分别比对照延长71.8%和52.7%。虽然添加水稻秸秆生物炭延长了雄烯二酮在土壤中的赋存期,但也显著增强了土壤对雄烯二酮的吸附能力,因而可能会降低雄烯二酮向水体的迁移。     

不同热解温度蚕沙生物质炭对土壤镉、铅钝化效果研究

以蚕沙为原材料,采用缺氧热解法在300、500和700℃下制备生物质炭,研究生物质炭施入Cd、Pb单一污染和复合污染潮土(Cd浓度5 mg/kg,Pb浓度350 mg/kg)后,土壤性质及土壤中Cd、Pb化学形态的变化,探讨生物质炭对土壤重金属的钝化效果。结果表明:添加生物质炭培养45 d后,土壤p H值和SOC含量随着生物质炭热解温度升高而逐渐增大。同时,生物质炭的施入显著降低了土壤Cd、Pb的弱酸可提取态含量,提高了残渣态含量,钝化效果明显。不同热解温度生物质炭对3种污染潮土中Cd、Pb的钝化效果均为:蚕沙-700蚕沙-500蚕沙-300。添加700℃蚕沙生物质炭,在Cd、Pb单一污染潮土中弱酸可提取态含量分别较对照降低了55.62%和38.45%,残渣态含量增加了500.00%和9.95%;在复合污染潮土中Cd、Pb弱酸可提取态含量分别降低了35.39%和38.70%,残渣可提取态Cd、Pb含量分别增加了239.29%和23.76%,Cd和Pb之间的竞争吸附作用在一定程度上会影响生物质炭对重金属的钝化效果。     

稻草生物质炭对3种可变电荷土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响

按土重的3%和5%向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭,混合培养30d后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd(Ⅱ)的影响及其与土壤表面电化学性质的关系,旨在阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd(Ⅱ)的机制。结果表明,添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量(CEC)和土壤pH,并使土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。因此,添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量,土壤表面对Cd(Ⅱ)的吸附容量增强,使3种可变电荷土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量增加,且Cd(Ⅱ)吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd(Ⅱ)的吸附等温线,但Freundlich方程拟合效果更好,该方程表征吸附容量的参数k也随着稻草炭添加水平提高而增大。研究表明在pH3.0～5.0范围内,稻草炭均增加土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH,促进Cd(Ⅱ)的吸附,因为Cd(Ⅱ)的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明,添加稻草炭处理Cd(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,说明生物质炭提高了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量。     

不同磷酸盐下红壤对镉离子的吸附-解吸特征

采用等温吸附法研究了红壤对镉离子的吸附特性,分析加入不同形态的磷酸二氢盐(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钙)对镉离子吸附-解吸特征的影响.结果表明,在加入镉浓度O～20 mg·L-1范围内,红壤对镉离子的吸附量随平衡液中镉离子浓度的升高而增加,吸附等温线符合Freundlich方程.土壤吸附镉离子后,在磷添加浓度为0-160 mg·L-1下,土壤对镉离子的等温吸附仍然符合Freundlich方程(R20.94),但磷酸盐对镉离子吸附具有明显影响;磷酸二氢钙使镉离子的最大吸附量降低了2.5%～7.9%,使镉离子的吸附率降低10%～20%,而磷酸二氢铵和磷酸二氢钾对镉离子的吸附特征无明显影响.随加入磷量的增加,3种磷酸盐下镉离子解吸量和解吸率均显著降低,解吸量降幅为15.8%～27.8%,解吸率降低了3.7%～9.5%;但在低镉时磷酸二氢钙对红壤镉离子的解吸率显著高于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.由于Ca2+与Cd2+之间存在较强的竞争吸附,使得磷酸二氢钙对红壤镉离子吸附-解吸的影响大于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.     

外源生物质炭对土壤中铵态氮素滞留效应的影响

以生物质炭和黄棕壤为研究材料,通过阳离子交换量测定、铵态氮等温吸附实验以及模拟土柱淋溶,研究生物质炭对土壤铵态氮素滞留效应的影响。发现生物质炭以1%、3%和5%添加后,土壤CEC值分别增加9.4%、14.7%和19.7%,铵态氮素淋失量分别减少22%、39%和47%,氮素滞留量分别增加15%、5%和14%;同时影响氮素在土层中的分布,其中加生物质炭土壤的氮素集中在土柱上部5～7cm处,而不加生物质炭土壤集中在中部偏下9～11cm处。结果表明,生物质炭能够提高土壤对铵态氮素的吸附能力,显著降低土壤铵态氮素养分的淋失。     

花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和温室气体排放的影响

为探讨花生壳生物炭用于农田土壤改良的效果,采用盆栽试验,结合静态箱-气相色谱法研究了施用不同剂量(0、0.5%、1%、2%、4%)花生壳生物炭对红壤和潮土的理化性质及温室气体排放变化特征的影响。结果表明,施用生物炭对潮土温室气体排放的影响较大,且两种土壤表现出不同的排放特征。总体上,潮土N_2O累积排放量显著高于红壤,与单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,潮土N_2O累积排放量显著降低,降幅达6.5%~26.6%;红壤N_2O累积排放量则随生物炭添加量的增加呈上升趋势,与单施氮肥处理相比,红壤N_2O累积排放量增幅为14.7%~54.3%。与对照相比,施用生物炭显著增加潮土CO_2排放,其累积排放量增幅最大为25.9%;而对红壤CO_2累积排放量则没有显著影响。此外,在施用不同剂量生物炭处理下,两种土壤CH_4排放无规律性变化,CH_4排放累积量总体在0左右。与空白对照和单施氮肥处理相比,随生物炭添加量的增加,两种土壤的固碳量显著增加,潮土增加了57.1%~78.7%,红壤增加了11.2%~59.9%;同时随生物炭的施用,潮土温室气体排放强度显著提高68.0%~76.8%,而生物炭添加量对红壤的温室气体排放强度无显著影响。分析认为,对潮土施用生物炭通过改变土壤容重、有机碳、无机氮等养分含量,显著提高温室气体排放强度,抑制供试作物生长,增强其净综合温室效应;而对红壤添加生物炭则可促进作物生长,其温室气体排放强度无显著增加,提升土壤固碳量,具有较好的生态效应。     

生物炭对杉木人工林土壤磷素吸附解吸特性的影响

为了改善磷素吸附作用,提高磷在杉木人工林土壤中的利用率,又防止解吸过度引起土壤磷素淋溶造成资源浪费,以杉木树叶和树干为原料,分别在300℃和600℃下制备4种生物炭:300℃杉叶炭(BL300)、600℃杉叶炭(BL600)、300℃木屑炭(BW300)和600℃木屑炭(BW600),分别向土壤中加入0%、2%、4%、8%比例的生物炭,完成吸附解吸试验。结果表明,制备原料和温度对生物炭的成分和性质有决定性的作用,杉叶生物炭pH值、灰分含量、有效磷等的含量显著高于木屑生物炭,且高温炭大于低温炭,其中BL600生物炭pH值、灰分含量及有效磷含量最高;Langmuir模型能很好地拟合生物炭添加后红壤磷素的吸附过程,在低磷浓度时生物炭添加对土壤磷素吸附作用的影响不大,高磷浓度时则促进吸附作用;其中杉叶炭促进土壤磷素吸附的作用大于木屑炭,高温炭大于低温炭,2%和4%的生物炭添加量促进土壤磷素吸附,但8%的添加量会降低土壤对磷的吸附作用;生物炭添加在一定程度上降低了土壤磷素的解吸率,其中木屑炭降低的作用大于杉叶炭;因此建议在磷浓度较高的杉木林人工土壤中添加中低量的BL600,在磷浓度较低的杉木林人工土壤中添加大量的BL600,土壤富磷时能够增强吸附作用,减小土壤磷素淋溶风险,土壤缺磷时增加解吸率来提高土壤磷素利用率。     

黑龙江省黑土、草甸土耕地土壤与荒地土壤水分入渗试验研究

采用双环法对黑龙江省的黑土和草甸土两种土壤,分耕地和荒地两种利用类型进行试验研究。相关分析结果显示,土壤稳定入渗速率与非毛管孔隙度、土壤容重都表现出极显著的相关性,与初始含水量表现出显著相关性。稳定入渗速率与土壤容重呈负相关,与非毛管孔隙度和土壤初始含水量呈正相关。选择初始入渗速率、稳定入渗速率、达到稳定入渗所用时间和至稳渗的入渗量四项指标进行灰色关联评价。结果表明,两种土壤在0~20 cm层荒地的入渗性能明显优于耕地,而在20～40 cm层黑土耕地的相对入渗性能有所好转,但总体上看,荒地仍然优于耕地。40~60 cm层耕地和荒地间并无明显差异。由此可见长年耕作对耕层土壤的水分参数造成了不良影响。     

在不同的土地利用方式下石碴地水分性质研究

通过对湖北省郧县杨溪铺石灰岩母质发育的石碴地土壤的水分研究,结果表明:不同的土石比及不同的土地利用方式下土壤的持水性存在一定差异。砾石量少、土粒含量多的土壤持水性能强。在本试验的六种利用方式下,持水性从强到弱依次为:本试验的园地、草地、林地、小麦地、荒草地、荒地的土壤。而水分扩散率、饱和导水率从高到低依次为果园地、草地、小麦地、荒草地、林地、荒地的土壤。     

黄土高原地区几种土壤的水分状况与能量水平

采用土壤张力计和土壤吸力平板仪测定了黄绵土、黑垆土、黄墡土和(?)土4种土壤的原状土样和 扰动土样的水分特征曲线,并研究了4种土壤水分能量状况。结果表明,在20℃条件下,4种土壤的水分特征曲线 皆呈现一定的规律性,当土壤含水量在170-280 g／kg时,土壤水势大小顺序为黄绵土>黑垆土>黄墡土>(?)土。 田间原状土的土壤水分特征曲线与扰动土有较大差异,当土壤含水量在170-280 g／kg时,在土壤含水量相同条件 下,原状土的土壤水势大于扰动土,土壤水势在0--90 kPa时,原状土的含水量小于扰动土,原状土与扰动土土壤 水势的差异大小为(?)土>黄墡土、黑垆土>黄绵土。土壤水势为0--20 kPa时,土壤比水容量随水势降低而逐渐 降低,土壤在高水势段的比水容量呈现出(?)土>黄墡土>黑垆土>黄绵土的趋势,原状土的比水容量大于扰动土。     

陕西几种主要土壤脲酶热力学特征初探

计算陕西省 7种土壤 19个不同肥力土样的脲酶热力学参数结果显示 ,土壤脲酶的ΔG≠ >0、Δ H≠>0、ΔS≠ <0 ,反映出酶促反应不能自发进行 ,必须由外界供给能量 ,才能克服位阻上的障碍 ;除水稻土外 ,其余土样脲酶的Δ G≠ 值低肥力土样大于高肥力 ,Δ H≠ 和ΔS≠ 值变化不明显 ,相关分析等揭示出土样脲酶ΔG≠ 与土壤肥力中的有机质呈显著相关 ,各热力学参数的平均值也呈现出一致的规律性变化     

中国6种地带性土壤红外光谱特性研究

利用土壤原样研究了中国 6种典型地带性土壤的红外光谱特征。结果表明 ,砖红壤、红壤红外光谱属于高岭石型图谱 ,显著的 36 95 ,36 2 0 ,10 35 cm- 1峰以及 35 2 7cm- 1峰可作为用红外光谱判断热带、南亚热带地带性土壤的特征峰。黄棕壤、褐土、黑垆土、黄绵土红外光谱为蒙脱石型图谱 ,较弱的 36 2 1cm- 1峰 ,3435和 10 2 8～10 32 cm- 1的强宽带 ,以及显著的 14 37cm- 1峰可作为温带半湿润 -半干旱地区石灰性土壤红外光谱的特征标志。黄棕壤是石灰性土壤向热带、南亚热带地区过渡的地带性土壤 ,其红外光谱标志为较宽的 3435 ,10 32 cm- 1吸收带和明显的 36 2 0 cm- 1吸收峰 ,以及较弱的 36 95 cm- 1峰 ,但没有 14 37cm- 1峰。中国从南到北 ,土壤红外光谱的36 96 ,36 2 1cm- 1 峰、石英双峰 (798,780 cm- 1 )的 797cm- 1 峰吸收强度逐渐减弱 ,而石英双峰的 780 cm- 1 峰吸收强度逐渐增强。     

黄土地区影响土壤膨胀性的因子分析

为了探讨影响黄土地区土壤结构稳定性的机理,对黄土高原几种典型土壤类型的膨胀率进行了测定,系统分析了颗粒组成、碳酸钙含量以及有机质含量对土壤膨胀性的影响。结果表明,颗粒组成是影响土壤膨胀率的主要因子,土壤膨胀率与粉砂粒及粘粒含量呈显著正相关关系,并且粘粒对土壤膨胀性具有双重作用;土壤膨胀性与碳酸钙含量呈显著负相关关系,经脱钙处理后土壤膨胀率增加,增幅在14.47%~36.92%;土壤膨胀性与有机质含量相关性不明显,但去除有机质后土壤膨胀率明显增加,增幅在12.24%~62.99%,说明有机质对土壤膨胀性实际上也有着极为明显的抑制作用。     

施肥对水田和旱地有机碳和黑碳的影响

在30多年的长期肥料试验区, 研究了水田、旱地等2种利用方式下, 有机肥、化肥, 及有机肥和化肥混合施用对耕层土壤有机碳和黑碳质量分数的影响。结果表明:经过30多年稻Oryza sativa-稻-休闲耕作(水田), 早玉米Zea mays-晚玉米-冬闲制耕作(旱地)后, 无论水田、旱地氮磷钾化肥配施有机肥处理, 耕作层(0~20 cm)有机碳质量分数均高于单施化肥、不同化学肥料配施、单施有机肥以及不施肥, 说明相对于其他施肥处理, 有机无机肥配施为最佳施肥措施。黑碳质量分数红壤旱地集中在2.72~5.33 g·kg-1, 水田集中在9.01~10.60 g·kg-1, 旱地单施钾肥与单施有机肥处理, 氮与氮磷钾处理无显著差异, 其他各处理间黑碳质量分数差异显著(P < 0.05), 水田各处理黑碳质量分数差异不显著。旱地有机碳与黑碳显著相关(P < 0.05), 而水田有机碳黑碳相关不显著, 说明除施肥措施外, 土壤黑碳质量分数还可能受到土地利用方式、种植作物的影响。相同施肥措施下, 水田有机碳和黑碳质量分数均高于旱地, 说明水田更有利于有机碳、黑碳的累积。     

镉在红壤中的吸附特征

作者研究了４种红壤中镉的吸附特征．结果表明：镉离子（Ｃｄ２＋）扩散系数Ｄｉ在５．６×１０－８～９．３×１０－７ｃｍ２／ｓ;比较单、双表面Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的参数,发现４种土壤的高能位的吸附常数远远大于低能位的吸附常数,高能位的最大吸附量ｂ１明显小于低能位的最大吸附量ｂ２,即Ｃｄ２＋被土壤吸附是以低能位为主,这导致在土水体系中的高度迁移性．     

Scientific and local classification and management of soils

A critical comparative analysis of howfarmers and scientists classify and manage soilsreveals fundamental differences as well assimilarities. In the past, the study of local soilknowledge has been predominantly targeted atdocumenting how farmers classified their soils incontrast to understanding how such classificatoryknowledge was made use of in actually managing soilsfor sustaining production. Often, classificatorydesigns – being cognitive and linguistic in nature –do not reflect the day-to-day actions in farming.Instead of merely describing local soil classificationin relation to scientific criteria, understanding howdifferent types of ethnolinguistic soil categories arerelated to crops, climate, subsistence needs,fertility, market demand, and cultural norms of thesociety would be far more effective in focusingresearch and development efforts.     

红壤微生物量磷与土壤磷之间的相关性研究

对８ 种肥力水平差异较大的红壤进行了微生物量磷与土壤磷之间的相关性研究⒚结果表明,红壤微生物量磷与土壤全磷、土壤有机磷以及土壤速效磷之间存在明显正相关⒚红壤微生物量磷尤以与土壤速效磷关系最为密切,提示两者之间存在某种动态平衡;同时,要提高红壤固定磷的利用率,可通过刺激土壤微生物的生长,促进微生物对红壤磷的周转和循环来实现⒚