模拟不同pH降雨和施氮对水耕铁渗人为土酸化的影响

室内模拟研究3个pH梯度降雨和3水平的施氮量对水耕铁渗人为土土壤酸化的影响。结果表明,不同pH降雨及施氮处理土壤的酸度累积量为4.73～15.57 mmol H+每柱,分别以pH 6.5降雨和不施氮处理、pH 2.5添加高氮量(N2)处理酸化速率为最低和最高,相同pH降雨处理下,致酸量随施氮量增加而上升;相同施氮下,不施氮处理土壤酸度累积随降雨pH降低而增加,但中施氮量(150 mg kg-1土)和高施氮量(300 mg kg-1土)下,pH 4.5处理土壤酸度累积量则小于pH 6.5处理;不同降雨及施氮处理NO3-淋溶致酸量为4.32～12.88 mmol每柱,NH+4淋溶消耗H+量为0.01～0.29 mmol每柱;正常酸沉降(pH 6.5)下,中施氮量和高施氮量处理致酸量都大于各梯度pH降雨的致酸量。以上结果表明,单施氮处理的致酸量大于单纯的酸沉降处理,而无论是降雨还是施氮,NO-3淋溶在加速土壤酸化进程中占主导作用。     

扰动土与原状土侵蚀产沙规律研究

采用野外模拟降雨试验,对扰动土与原状土的土壤侵蚀规律进行了研究。结果表明,原状土坡面含沙量呈先下降后波动的过程,扰动土径流含沙量在坡度5°,11°时均呈上升-下降后波动的过程。在坡度相同,雨强相近的情况下,扰动土坡面径流含沙量大于原状土。前期原状土产沙量大于扰动土,后期扰动土产沙量大于原状土。扰动土产沙量大于原状土的时间点随着坡度的增加而提前。产沙速率达到稳定后,扰动土产沙速率大于原状土,差距随着坡度的增大而增大。     

连续施用不同比例鸡粪氮对水稻土有机质积累及土壤酸化的影响

【目的】土壤酸化是自然过程。随着农业集约化发展,土壤酸化在部分农田呈加速趋势,而施肥是目前农田土壤酸化加速的重要诱因,研究有机肥和化肥对土壤酸化的作用差异及机理,对合理指导施肥及耕地保育有重要的意义。【方法】通过测定不同施肥处理的不同组分有机质含量及酸碱缓冲容量,探明不同施肥处理的酸化影响,从土壤有机质和盐基累积角度对有机-无机肥料不同比例配施条件下土壤酸化特征进行了研究。【结果】① 连续5年在等氮量（N 270 kg/hm2）且有机－无机肥料不同配施比例的处理中,水稻产量以有机肥比例为25%~50%的处理最高,其平均产量比单施化肥处理提高了5.1%,比对照提高44.9%。但处理间无显著性差异;② 土壤各活性有机质及总有机质等指标中仅总有机质含量随鸡粪施用比例的增加而持续增加,不同比例有机无机肥配合施用后,土壤的高活性有机质及低活性有机质均高于CK和纯化肥氮处理,但随着有机肥投入比例的升高,除中活性有机质和水稻产量之间呈显著的正相关外（P=0.0067**）,高活性有机质、活性有机质及总有机质含量与水稻产量之间的相关性不显著（对应的概率值分别为P=0.192,P=0.208,P=0.160）;③ 施肥提高了土壤的碳库管理指数（CPMI）,且其随有机肥施用比例的上升呈增加趋势。增施鸡粪提高土壤的交换性盐基离子（Ca2+、 Mg2+、 K+、 Na+）含量,导致阳离子代换量（CEC）和pH随鸡粪施用比例的提高而升高。供试土壤酸碱缓冲容量为2.07~2.36 cmol/kg,随鸡粪施用比例的上升而增加,其与土壤阳离子代换量及有机质含量呈显著正相关。表明增施鸡粪可使土壤pH及酸碱缓冲容量上升,与鸡粪使土壤盐基累积量及有机质含量的提高有关。【结论】连续有机-无机肥施用下,土壤pH上升和酸碱缓冲容量的提高可能与该试验点下盐基离子和有机质含量随鸡粪施用比例上升有关,但其最终上升幅度及平衡点尚需进一步研究。鸡粪氮替代化肥氮比例为25%~50%时,土壤性质最优,水稻产量最高。     

原状土冲刷法与人工模拟降雨法研究土壤抗冲性对比分析

在相同条件下，对比研究了人工模拟降雨小区和用大型抗冲槽测定的土壤侵蚀量、产沙过程及抗冲性异同。     

黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理研究

对土壤分离过程进行模拟是建立土壤侵蚀过程模型的基础。利用变坡实验水槽,在较大流量(0.5~2.0L/s)和坡度(8.8%~46.6%)范围内,系统研究了黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理。研究结果表明:原状黄土的分离速率远小于扰动土的分离速率,因此,用原状土研究土壤侵蚀机理是十分必要的;土壤分离速率随着流量和坡度的增大而增大,但增大的形式稍有差异,可以用流量和坡度的幂函数准确模拟土壤分离速率(R2=0.95);用平均流速可以对土壤分离速率进行比较准确的模拟和估算;受径流输沙和土样扰动的影响,国内外扰动土样的土壤可蚀性参数与原状黄土的研究成果差异显著;在水流剪切力、单位水流功率和水流功率3个国际上流行的用于模拟土壤分离过程的水动力学参数中,水流功率与土壤分离速率间的关系最为密切,从而表明土壤侵蚀过程受水流能量大小的控制。     

酸化土壤铝和镉对水稻幼苗根系生长的复合影响

酸雨和大量施用化肥致使我国土壤酸化日益加重。酸性土壤中,铝（Al）毒被认为是限制作物生长与产量的主要因素。镉（Cd）因被广泛应用于电镀、冶金、染料和电池等领域而大量进入土壤,已成为严重影响农业生产的重金属元素之一。在中国多数农业区,土壤酸化、Al和Cd污染重叠发生。目前,国内外关于单一土壤酸化、Al、Cd胁迫或两两复合胁迫对作物毒害效应及其机理研究,已有报道。然而有关酸化土壤Al和Cd复合胁迫对作物影响研究甚少。水稻是重要粮食作物,全球约13％水稻生长于酸化土壤。     

南方典型母质发育水稻土剖面酸化特征研究

明确我国南方典型母质发育水稻土的剖面酸化特征及其影响因素,为稻田土壤酸化有效防控及治理提供理论依据.选取湖南长株潭区域不同母质(板页岩、第四纪红土、花岗岩、河流冲积物、砂岩、石灰岩及紫色砂页岩)发育的潴育性水稻土剖面,分别测定耕作层(A)、犁底层(P)、潴育层(W)及母质层(C)各层次的土壤pH,利用A与C层间pH的变...     

黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤细菌群落多样性的影响

为了研究黑土长期定位试验原状土整体搬迁对土壤细菌群落结构多样性的影响,采用PCR-DGGE及其特异性条带克隆测序的方法,对同为小麦茬的搬迁前2010年和搬迁后2013年土壤细菌群落结构进行研究。结果表明:细菌DGGE图谱中搬迁前后两个土层不同处理所有样品之间具有相似性,进一步对细菌DGGE图谱进行聚类分析可得,细菌群落结构在两个土层各处理中搬迁前后变化不大。再对细菌DGGE图谱主成分分析结果可得,在0~20 cm土层细菌各处理的分布虽然搬迁前和搬迁后产生分异,但在搬迁前后两年中处理间的分布规律相似,在20~40 cm土层搬迁前和搬迁后细菌的MNPK和NPK处理分布规律发生了变化。研究说明,搬迁前和搬迁后土壤中细菌群落结构受到耕作方式、植被类型、土壤肥力等的影响远大于搬迁的扰动影响影响。     

黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤真菌群落多样性的影响

采用PCR-DGGE及其特异性条带克隆测序的方法,研究黑土长期定位试验原状土整体搬迁对土壤真菌群落结构多样性的影响。对同为小麦茬的搬迁前(2010年)和搬迁后(2013年)土壤真菌群落结构的研究表明:DGGE图谱中搬迁前后2个土层不同处理的样品间条带的数量和亮度存在部分变化;对DGGE图谱进行聚类分析可得,真菌群落结构在2个土层各处理中搬迁前后有部分变化,其中MNPK处理的变化较为显著;对DGGE图谱主成分分析结果可得,在0~20 cm土层中各处理虽然搬迁前和搬迁后产生分异,但搬迁前后的3年中处理间的分布规律相似,在20~40 cm土层中搬迁前和搬迁后MNPK和CK处理的分布规律发生了变化。搬迁前和搬迁后土壤真菌群落结构受到搬迁扰动的影响远小于耕作方式、植被类型、土壤肥力等的影响。     

降雨及施氮对水耕铁渗人为土土壤酸碱缓冲体系的影响

以太湖地区典型水稻土——水耕铁渗人为土为供试材料,通过添加CaCO3和H2SO4培养及滴定的方法,研究不同pH降雨和施氮对土壤酸碱缓冲体系的影响。结果显示,土壤在添加CaCO3和H2SO4培养后进行不同量酸碱滴定,土壤在pH 4.0~7.5的突跃范围内与酸碱加入量呈显著的线性相关,表明该测定方法对供试土壤适用。同时施氮和降雨对土壤的酸化都有加速作用,各处理0-40 cm层土壤酸碱缓冲容量为1.91~2.20 cmol/kg,增加施氮量、降低降雨pH都降低土壤的酸碱缓冲容量,且土壤酸碱缓冲容量与盐基淋出量呈显著负相关关系,但不同酸度降雨对土壤酸度变化及酸碱缓冲容量变化影响主要为0-20 cm层,而对20-40 cm层影响较小;而施氮除影响土壤pH及酸碱缓冲容量的0-20 cm层外,还影响到20-40 cm层。表明研究土壤处在以盐基离子为主的酸碱缓冲体系,在此体系下,施氮或氮沉降对土体的影响比酸沉降更为深入。     

酸雨对黄土磷的淋溶效应

采用室内土柱模拟淋溶试验,分析了陕西省杨凌区3种土壤在5个酸雨梯度的侵蚀作用下,土壤磷的释放和迁移规律.结果表明,酸雨会使土壤受到一定程度的酸化,而土壤的酸化程度与酸雨的pH值、土壤的类型、土壤的pH值、阳离子交换量、有机质含量有关.土壤对酸雨的缓冲能力由大到小的顺序为:腐殖质层＞母质层＞黏化层.随着酸雨累积淋溶量的增加,土壤磷的释放总量呈增加趋势,但淋失率会下降.酸雨的pH值为5时土壤磷的累积淋失量最大,土壤磷的累积淋失量和淋失率顺序为:腐殖质层＞黏化层＞母质层.酸雨对腐殖质层的磷具有最强侵蚀效应.母质层和黏化层的酸化主要发生在土壤表层,而腐殖质层酸化主要发生在土壤底层,酸雨侵蚀后腐殖质层酸化最严重.长期的酸雨侵蚀会导致土壤磷流失,造成土壤养分贫瘠化.     

电渗析与酸淋洗模拟紫色土酸化的效果比较

为了比较电渗析与酸淋洗试验模拟紫色土酸化的效果,在重庆地区采集了不同pH(5.00和7.06)的2个紫色土,分别进行不同天数(1,2,5,7,10天)的电渗析和酸淋洗试验处理,并分析了试验处理前后土壤的酸度特征和交换性盐基成分含量变化。结果表明,在整个10天的淋溶处理过程中,2种紫色土的pH均无显著变化,说明紫色土具有一定的酸缓冲能力,短期的酸雨淋溶不能实现紫色土的严重酸化。而采用电渗析处理10天后,中性紫色土和酸性紫色土的pH分别降低3.4和1.1个单位。在整个电渗析处理过程中,土壤的交换性酸含量显著升高,盐基离子大量淋失。电渗析可以实现对紫色土的快速酸化处理。2种紫色土中,电渗析处理后中性紫色土的酸化程度大于酸性紫色土。这是由于中性紫色土的表面负电荷量更高,导致更多致酸离子吸附在土壤胶体表面,最终造成中性紫色土的酸化程度更加严重。因此,电渗析处理比酸雨淋溶处理对紫色土酸化效果更好,且可用于紫色土的酸化机理研究。进一步结合2种方法的技术可操作性,认为电渗析法是研究紫色土酸化问题的一种有效技术手段。     

Simulated Acid Rain Leaching Characteristics of Acid Soil Amended with Bio-Briquette Combustion Ash

In Chongqing City, the rapid growth of the economy has accompanied an increase of sulfur dioxide emissions from coal combustion, bringing about an expansion of acid rain affected areas and acidification of soil. Recently, we reported that coal-biomass briquettes so-called bio-briquettes (BB), which are produced from pulverized raw coal, biomass, and a sulfur fixation agent (Ca (OH)₂) under 3 to 5 tons cm^?2 pressure, have high sulfur-fixation efficiency. The BB ash contains nutritive substances such as Ca and Mg, and has a large acid-neutralizing capacity. Thus, in order to improve the acid soil in the Chongqing area, we analyzed the chemical composition of the original acid soil and the ash-amended soil, and investigated their leaching characteristics under simulated acid rain (SAR). It was found that plants and crops in Chongqing area would be injured if the present acid rain continues. We carried out a SAR leaching experiment and studeid the potential toxic effects of leachate from soil containing added ash. The results indicated that the contents of most toxic elements, with the sole exception of chromium, were below the environment standard for irrigation water. Because the BB ash was highly alkaline, the leaching aluminum (Al) species would be hydroxide rather than free Al³⁺ ion.     

模拟雨水连续淋洗下土壤化学性状动态变化特征的研究

本文从研究正常降雨对土壤性状的影响出发,进行了模拟雨水对酸性紫色土和石灰性紫色土的连续淋洗试验。试验结果表明在模拟雨水连续淋洗150天的过程中,土壤中钙、镁、钾、钠等盐基离子几乎都显示出一定程度的净淋溶特征,土壤中各盐基离子的动力学变化特征几乎都与抛物线扩散方程吻合。淋洗结束后土壤酸度未发生显著变化,但两种土壤CEC值均有所降低。     

模拟酸雨条件下海泡石对污染红壤镉、铅淋溶的影响

采用填充土柱淋溶试验研究不同pH值模拟酸雨和海泡石添加量对重金属污染红壤Cd、Pb淋溶的影响.结果表明,Cd在酸雨pH值较低时累积淋溶量较大,Pb的累积淋溶量随酸雨pH值的降低逐渐增加,pH值为3.5处理的Pb总累积淋溶量显著高于其他pH值处理(高出54.9％).与对照相比,模拟酸雨pH值为3.5时,添加5 g/kg和10 g/kg海泡石处理Cd的总累积淋溶量明显增加(分别增加24.6％和26.3％),而Pb的总累积淋溶量分别显著降低34.7％和25.7％;酸雨pH值为4.5时,添加5 g/kg和10g/kg海泡石处理降低了Cd的累积淋溶量(分别降低13.0％和1.4％),而Pb的淋溶量随海泡石添加量的增加而降低,10 g/kg海泡石处理的Pb总累积淋溶量显著下降17.6％;pH值为5.5和6.5时,海泡石处理Cd累积淋溶量均有所下降,而对Pb的淋溶无显著降低效果.酸雨酸性强度的增大增加了Cd、Pb的淋溶风险,且Pb比Cd敏感.添加海泡石可有效减少酸雨对土壤中Pb的淋溶,但其对Cd淋溶的影响受酸雨酸性强度的影响.     

模拟酸雨对稀土矿区铅污染农田的淋滤效应

[目的]针对赣南稀土矿区周边农田存在严重的重金属铅污染情况,研究该地区农田土壤中重金属铅迁移转化规律,旨在为矿区铅污染治理提供依据。[方法]采用模拟酸雨淋滤试验土柱观察重金属铅的淋出量变化,结合响应曲面分析试验结果。[结果]随时间的推移,铅淋出量呈现出快速下降和慢速下降两个阶段。随着pH值的减小,淋滤强度的上升使得铅淋出量呈现先上升后减小的情况。当外源铅浓度增加时,pH值的减小和淋滤强度的上升都会时铅淋出量增加。响应曲面软件对试验数据进行多元回归拟合,交互项中pH值与培养铅浓度较为显著。[结论]铅的污染程度与铅的析出呈正相关,酸雨pH值对污染农田中铅的析出有重要影响。     

模拟酸雨和几种低分子量有机酸淋溶对土壤交换性盐基的影响

采用原状土柱进行模拟淋溶实验,比较研究了模拟酸雨和几种低分子量有机酸对红壤交换性盐基的影响。结果表明:与去离子水对照相比,pH 3．5和pH 4．5模拟酸雨淋洗后,0-20 cm土层土壤交换性K 、Na 、 Ca2 和Mg2 含量增加了5．19％-14．65％,而这种增加主要发生在10-20 cm土层。100 μmol／L和10 mmol／L的柠檬酸、苹果酸和草酸淋洗后,0-20 cm土层土壤交换性K 、Na 、Ca2 和Mg2 含量与模拟酸雨淋洗后的结果相差不大,有的层次甚至还要稍低;而在20-50 cm土层则增加了10．42％-96.41％。有机酸淋洗后,土壤交换性盐基的增加受矿物溶解和盐基迁移两方面的影响,而下层的增加可能主要是盐基迁移的影响,由此可见有机酸或许加快了盐基离子向下迁移的速度和土壤酸化过程。     

模拟酸雨多次淋溶对红壤入渗特性的影响

采用蒸馏水稀释硫酸溶液获得不同浓度硫酸溶液来模拟不同pH值酸雨,并利用硫酸溶液进行多次积水淋溶红壤试验,揭示多次酸雨淋溶过程中红壤物理特征及入渗特性演变规律。试验结果表明:与对照处理组(蒸馏水)相比较,pH=2的硫酸溶液各次入渗速度平均降低了106%,且随着淋溶次数(x)的增加,平均入渗耗时增加百分比(y)也增加,其关系可用对数函数y=70.94ln(x)+28.53(R2=0.994)描述;pH=3硫酸溶液入渗速度平均降低了20%,随着淋溶次数增加入渗速度衰减;pH=5硫酸溶液各次入渗速度基本保持稳定,且平均入渗速度比对照组快。与初始土壤容重相比较,对照组多次淋溶处理后土壤上层容重减小,下层增大,其他处理各组土壤容重却平均增大了6%,但各处理组的上层土壤容重比下层的小。红壤经不同溶液多次淋溶处理后,其水分入渗速度、扩散度大小关系为:硫酸溶液(pH=5)蒸馏水硫酸溶液(pH=3)硫酸溶液(pH=2)。