异丙隆在土壤中的淋溶迁移及其影响因素研究

采用室内土壤淋洗柱法,以黄褐土、砂姜黑土和水稻土为供试土壤,研究了异丙隆在土壤中的淋溶迁移行为,探讨了淋溶水量、淋溶水pH值、施药量和添加外源木炭等因素对异丙隆在土壤中淋溶迁移的影响。结果表明,不同土壤中异丙隆淋出率为黄褐土〉砂姜黑土〉水稻土;淋溶水量与异丙隆的淋出率呈正相关,且对淋溶后异丙隆在土层中的分布有明显影响;用不同pH值的淋溶水时,异丙隆的淋出率为pH5〉pH9〉pH7;施加不同药量时,异丙隆的淋出率为10mg〉5mg〉20mg;异丙隆的淋出率随外源木炭添加量的增大而减小,而异丙隆在土壤柱中的滞留量则随着木炭添加量增大而增大,提示添加外源木炭可明显减少异丙隆在土壤中的淋出率,降低异丙隆在土壤中的淋溶深度。     

恶唑菌酮在土壤中淋溶迁移影响因子研究

采用土柱淋溶方法研究了恶唑菌酮在土壤中的淋溶迁移影响因子。结果表明:恶唑菌酮在土柱中的垂直分布随着施药量、降雨量和降雨强度的改变而变化。当施药量从175μg增加到700μg或降雨量从50mm增至200mm时恶唑菌酮的最大淋溶深度随着农药施用量和降雨量的加大而加深;而随着降雨强度的增大,恶唑菌酮的最大淋溶深度减小。不同表面活性剂污染对恶唑菌酮在土壤中的淋溶迁移有显著影响,但作用结果不同。在实验浓度下阴离子和非离子表面活性剂污染对恶唑菌酮的淋溶迁移有促进作用,而阳离子表面活性剂污染则会阻滞恶唑菌酮的淋溶迁移。     

油田酸化压裂废液中F^-在土壤中的迁移规律研究

通过土柱实验研究了大庆油田酸化压裂废液中氟离子（F^-）对土壤环境的影响,考察了酸化压裂废液中不同浓度的F^-在土壤中的迁移转化规律,以及不同酸度、不同的土壤质地对F^-在土壤中的迁移规律的影响,并探讨了相关作用机理。结果表明,油田酸化压裂废液中F^-对土壤环境产生明显的影响,随着废液中v浓度增加,F^-在黑钙土中的迁移深度增加;沿土壤深度方向发展,土层中F^-含量呈现降低趋势;随着F^-浓度的变化,F^-在黑钙土中的迁移基本符合负指数y=yo＋a·exp（-x/t）规律;而随着压裂废液中酸度的增加,土壤中粘土矿物Ca^2＋、Al^3＋等阳离子浓度增高,与水中氟形成难溶化合物,从而使得F^-在土壤环境中的迁移深度反而降低;F-在大庆地区3种典型土壤中的迁移深度符合黑钙土〉黄土〉碱土的规律;油田酸化压裂废液中F^-主要存在于在10cm深度的土壤表面层。     

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＋鱼-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、土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。     

再生水盐分在亚热带不同土壤中的迁移特性及其差异

为了合理评价再生水灌溉盐分对土壤环境的影响,分析盐溶液淋溶亚热带土壤流出液盐分变化规律及其对土壤化学性质的影响差异,该文采用定水头入渗法,模拟不同浓度钠盐溶液淋溶黏性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种亚热带地区土壤,并观测土壤流出液电导率（EC）和pH值的差异。试验结果表明：1）高浓度盐溶液对黏粒含量较高的红壤、紫色土、黏性潮土的穿透能力弱于黏粒含量较低的水稻土和沙性潮土。同等浓度水平处理达到相同的穿透程度,酸性土壤（红壤、紫色土、水稻土）能承受更多的低质水量。2）盐分在土壤中的迁移速度主要由土壤理化性质决定,土壤黏粒含量、交换性铝含量会显著减缓盐分在土壤中的迁移能力,而土壤粉粒含量、EC、pH值以及交换性钙、镁含量会促进盐分在土壤中的迁移。盐分更容易穿透碱性土壤（黏性潮土和沙性潮土）而流出,碱性土壤流出液相对EC最大变化速率比酸性土壤高36%。基于Boltzmann函数拟合表明,入渗水盐浓度及土壤理化性质对模型参数有显著影响（P<0.05）。3）土壤化学性质受入渗液盐分浓度的影响程度不仅与土壤本身的化学性质有关,也与土壤质地中的粉粒、黏粒含量有极显著的关系（P<0.01）。各浓度盐溶液对碱性土壤的pH值影响不明显,对酸性土壤的pH值影响较大,其流出液pH值减少1.6～2.6个单位,其中红壤的pH值变化最大,其次为紫色土。入渗液EC高于4.77 dS/m的处理对土壤流出液的稳定pH值影响增幅不明显。因此,利用低质水灌溉时要依据土壤理化性质合理限定水中盐浓度。     

不同耕种年限红壤性水稻土理化性质的变化特征

以江西省余江县不同种植年限的红壤性水稻土为对象,研究了土壤有机质、pH、阳离子交换量(CEC)、游离氧化铁含量和氧化铁活化度随时间变化趋势;选择耕种7、22和80年的土壤剖面,研究了游离氧化铁和无定形氧化铁在剖面不同层次的分布。结果表明,耕层(0～20cm)土壤有机质含量随着水稻种植年限的增加而增加,淹水种稻导致土壤pH升高,但主要发生在种稻的前7年,7～80年间土壤pH变化不大。土壤CEC随着种植年限的增加而增加,在17年达到最大,然后随种稻时间的进一步增加而减小。土壤游离氧化铁含量随种稻时间呈下降趋势,但种稻后土壤氧化铁的活化度高于母土旱地红壤。对7年和80年水稻土,表层土壤游离氧化铁的含量低于底层土壤,说明铁在剖面中存在淋溶迁移。7年和22年水稻土表层土壤无定形氧化铁含量高于底层土壤,但对80年水稻土,土壤无定形氧化铁随采样深度的增加而增加。     

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)。     

砂质红壤污泥农用后P垂直迁移规律研究

为了解污泥施肥于红壤中,P在剖面中的淋溶和迁移状况,通过田间试验分别对污泥不同类型、施用量和施肥方式在典型红壤坡地P垂直迁移状况进行研究。结果表明:（1）不同处理的污泥施用均可引起Kcl-P和Olsen-P在红砂壤上的垂直迁移,含量随剖面深度而降低,养分积累主要集中在0—50 cm土层;（2）污泥类型、施肥量、施用方式都对P素迁移具有影响,随着施肥量的增加,剖面各层Kcl-P和Olsen-P含量增加,撒施处理比穴施更易造成Kcl-P和Olsen-P剖面深层迁移,干污泥养分含量随剖面深度变化更剧烈,更易造成Kcl-P深层迁移;（3）污泥撒施0—30 cm土层Olsen-P累计量占0—80 cm总累计量60%以上,基本可以反映剖面Olsen-P含量水平和迁移潜力。     

浓度与pH互作下表没食子儿茶素没食子酸脂（EGCG）对黄壤Al、Fe、Mn迁移的影响

对淋溶环境下黄壤的Al、Fe、Mn浓度进行分析,探讨浓度与pH互作下表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)对黄壤Al、Fe、Mn迁移的影响。采用二因素四水平完全随机试验,用48个不同浓度和pH组合的EGCG溶液对黄壤进行间歇淋溶,测定淋出液中Al、Fe、Mn浓度,分析黄壤Al、Fe、Mn迁移总量和迁移过程。结果表明,黄壤Al、Fe、Mn迁移总量在浓度与pH互作下均有显著差异;高浓度(5.00mmol/L)高pH(5.5)EGCG溶液有利于Al和Fe的迁移,迁移总量分别为180.24mg/L和41.15mg/L;而EGCG溶液在高浓度(5.00mmol/L)低pH(3.5)时有利于Mn的迁移,其迁移总量为4.50mg/L;Al、Fe、Mn迁移总量在浓度与pH互作下主要表现为AlFeMn。随着淋溶的进行,淋出液中Al和Mn浓度在中后期(大致在第8次取样后)均逐渐降低;但随着中、高浓度(1.00,5.00mmol/L)高pH(5.5)、高浓度(5.00mmol/L)中pH(4.5)的EGCG溶液淋溶的进行,淋出液Fe浓度先增加后降低;当EGCG浓度与低pH(3.5)互作时,淋出液Fe浓度随淋溶的进行整体呈现明显的升高趋势。EGCG溶液的淋溶对土壤Al/Mn毒的治理有一定效果,且淋溶前期的效果更明显,但EGCG溶液不具备同时经济高效治理土壤Al/Mn毒的优势。     

铜在草甸黑土中的淋溶规律及其对不同因素的响应

通过室内土柱试验,模拟研究在扣除地表径流影响的条件下,铜在草甸黑土中的淋溶规律。结果表明:随着淋溶液用量增加,铜的淋出量增大;土壤溶液和腐殖酸溶液作为淋溶液,在一定程度上抑制铜的淋溶,而EDTA会显著促进铜的淋溶;CaCl2、MgSO4、KCl和NaCl 4种无机盐淋溶液均能促进铜的淋溶,促进作用顺序为CaCl2>MgSO4>KCl和NaCl>对照;随着淋溶液pH值的降低,铜的淋出量增加;间断淋溶方式不利于土壤中铜的淋溶。     

脱硫石膏施用下宁夏龟裂碱土水盐运移特征

通过室内土柱淋洗试验,开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏龟裂碱土水盐运移影响的研究,结果表明：脱硫石膏施用下龟裂碱土随着入渗时间的增加,湿润锋深度和累积入渗水量呈先急剧增加再缓慢增加的趋势;0~20 cm土层土壤pH值、碱化度和全盐量均有较大幅度的降低;连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于40~60 cm土层;0~40 cm土层,随入渗水量的增加土壤脱盐率缓慢增加,其中0~20 cm土层处理1到处理4土壤脱盐率分别为79.72％、89.88％、91.93％和92.22％;随淋洗水量的增加,0~20 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Mg2＋>Cl－>SO2－4>Na＋> HCO3－, Mg2＋溶脱率最大,可达到100％,20~40 cm土层主要盐分离子易于溶脱的顺序为Na＋>Cl－>Mg2＋, Na＋溶脱率最大,可达到91.42％, HCO3－和SO2－4含量则先增加后降低,0~40 cm土层Na＋、 Cl－、 Mg2＋随淋洗水量的增加淋洗效果更为明显。     

Water flow patterns and pesticide fluxes in an upland soil in northern Thailand

Rapid percolation of water through soil facilitates both the recharge and the contamination of groundwater reservoirs. We have studied the variation of water flux and pesticide leaching through a soil in northern Thailand. At a depth of 55 cm, two pits were equipped with tensiometer-controlled glass suction lysimeters that were connected to a novel on-line solid-phase extraction device. Nine insecticides varying in water solubility from 10⁻² to 10⁺⁶ mg l⁻¹ were applied on the soil surface, and leaching was monitored for 8 weeks. Measured water fluxes were compared with simulated values. Total recovery ranged from traces (malathion, triazophos) to 1.3% (dimethoate) of the applied amount, showing a decreasing retardation with increasing polarity of the substances. All pesticides were detectable in the soil solution during the first rain after application. Due to fingering, 83% of the leachate was transported through 38% of the area at leaching rates of < 2 mm per day. A new adaptation of the Simpson Index revealed that the diversity of the flow pattern increased exponentially with decreasing rates of seepage water flux (R² = 0.80). No such correlation was found when leaching was faster, indicating that the flow pattern switched from a fingering- to a matric-dominated flux. No long-term leaching of insecticides was observed. The two profiles studied behaved similarly in terms of both water and pesticide transport. Therefore we suggest that the flow pattern is a stable property of the soil that can be accurately described by our combination of novel experimental setup and statistical analysis of the flow field.     

有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响

以有机肥、保水剂(聚丙烯酰胺PAM、高分子吸水树脂SAP和沃特)为供试材料,通过室内土柱模拟试验,研究有机肥配施保水剂对紫色黏土水分入渗及氮素淋溶的影响。结果表明:有机肥配施保水剂可有效增加土壤的保水保肥能力,是控制土壤水分和养分淋失的有效措施。单施有机肥和有机肥配施保水剂均降低了湿润锋运移深度和入渗速率。与对照相比,单施有机肥和有机肥配施保水剂处理的湿润锋运移深度降低了33.33%～46.49%,入渗速率降低了22.73%～31.82%,累计淋溶液体积降低了1.25%～6.78%。施用有机肥有一定增肥保肥能力,但随淋洗次数增加保肥能力逐渐降低,与对照相比,在持续淋溶条件下单施有机肥的硝态氮和全氮累计损失率分别升高了12.00%,17.51%。有机肥配施保水剂可有效减少氮素淋失量,降低氮素淋失率,提高土壤保肥能力。与施用有机肥相比,有机肥配施保水剂硝态氮损失率降低了35.49%～78.46%,全氮损失率降低了35.53%～71.85%,其中有机肥配施PAM处理保水保肥效果最好。     

脱硫石膏施用下宁夏盐化碱土水盐运移特征

为定量描述脱硫石膏施用下盐化碱土土壤剖面盐分与淋洗水量的关系,通过室内土柱淋洗试验开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏盐化碱土水盐运移影响的研究。结果表明:施用脱硫石膏对增加水分入渗和降低0—20cm土层土壤pH、盐分含量产生了积极影响,土壤脱盐率84.39%~95.41%,但较大水量的淋洗有可能会加剧土壤碱化。连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于60—80cm土层。脱硫石膏施用下,0—20cm土层Cl~-、Na~+溶脱率随淋洗水量的增加变化不大,低淋洗水量下,SO_4~(2-)溶脱率低于Na~+和Cl~-,高淋洗水量下,3种离子溶脱率接近;20—40cm土层主要盐分离子溶脱率由大到小依次为Cl~-、SO_4~(2-)、Na~+,各离子脱盐率随淋洗水量的增加先增加较快后趋于平缓。当淋洗水量达到60cm时,SO_4~(2-)和Na~+在80—100cm土层累积,Cl~-则运移至100cm土层以下。     

磁化—去电子水对盐渍化土壤水盐运移特征影响

磁化与去电子等活化水处理技术在农业灌溉领域的应用受到人们广泛的关注,为了阐明磁化—去电子水入渗对土壤水盐运移的影响机制,利用自来水、去电子水、磁化水(0.4 T)、以及磁化—去电子水开展一维垂直入渗试验,研究了磁化—去电子活化水对土壤水盐运移特征及盐分淋洗效率的影响。结果表明:与对照相比,磁化—去电子活化处理能够有效促进土壤水分入渗,增加土壤含水率,降低土壤含盐量,提高灌溉水盐分淋洗效率,并且磁化—去电子水在入渗能力、土壤含水率、土壤含盐量、盐分淋洗效率较磁化或去电子方法有不同程度的提高,与去电子水相比,磁化—去电子水累积入渗量增加了28.0%,到达入渗终点用时减少了25.7%,15 cm深度土层的土壤含水率增加了7.9%,整体土壤脱盐率增加了13.9%;与磁化水相比,磁化—去电子水累积入渗量增加了6.7%,到达入渗终点用时减少了12.2%,15 cm深度土层的土壤含水率增加了3.2%,整体土壤脱盐率增加了4.7%。磁化—去电子水对土壤盐分淋洗有显著促进作用,并且比磁化水或去电子水的促进作用更明显,有利于为作物生长创造良好的水盐环境,为合理利用磁化-去电子水提供了参考。     

Pesticide Leaching from Agricultural Fields with Ridges and Furrows

In the evaluation of the risk of pesticide leaching to groundwater, the soil surface is usually assumed to be level, although important crops like potato are grown on ridges. A fraction of the water from rainfall and sprinkler irrigation may flow along the soil surface from the ridges to the furrows, thus bringing about an extra load of water and pesticide on the furrow soil. A survey of the literature reveals that surface-runoff from ridges to furrows is a well-known phenomenon but that hardly any data are available on the quantities of water and pesticide involved. On the basis of a field experiment with additional sprinkler irrigation, computer simulations were carried out with the Pesticide Emission Assessment at Regional and Local scales model for separate ridge and furrow systems in a humic sandy potato field. Breakthrough curves of bromide ion (as a tracer for water flow) and carbofuran (as example pesticide) were calculated for 1-m depth in the field. Bromide ion leached comparatively fast from the furrow system, while leaching from the ridge system was slower showing a maximum concentration of about half of that for the furrow system. Carbofuran breakthrough from the furrow system began about a month after application and increased steadily to substantial concentrations. Because the transport time of carbofuran in the ridge soil was much longer, no breakthrough occurred in the growing season. The maximum concentration of carbofuran leaching from the ridge-furrow field was computed to be a factor of six times as high as that computed for the corresponding level field. The study shows that the risk of leaching of pesticides via the furrow soil can be substantially higher than that via the corresponding level field soil.     

蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的数值模拟

为了提高蓄水坑灌条件下土壤氮素的利用率,建立了蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型,利用有限体积法进行了求解,并利用室内蓄水单坑灌施尿素条件下土壤水分和氮素运移转化实测数据进行了验证。结果表明,蓄水单坑灌施尿素1 700 mg/L条件下,土壤铵态氮主要分布在20～70 cm深度范围内,1～3 d内土壤铵态氮含量明显增大,7 d后开始减小;土壤硝态氮主要分布在湿润锋附近,1～7 d内硝化作用逐渐增强,20～70 cm范围内硝态氮浓度不断增大。土壤含水率、湿润锋、铵态氮、硝态氮含量计算值与实测值吻合较好,说明所建立的蓄水单坑土壤氮素迁移转化的数学模型是正确的,采用有限体积法求解是可行的。该模型可较好地模拟蓄水坑灌单坑土壤氮素迁移转化的动态变化。     

洛克沙胂在土壤柱中的淋溶迁移

畜禽粪便中残留的兽药进入土壤后的移动性是评价其淋溶能力（对地下水的污染风险）的重要信息。通过土壤柱稳定流实验,考察了不同淋溶剂、粪浸液等对洛克沙胂在不同深度（0～20、20～50、50～80 cm）灰潮土中的迁移行为影响。结果表明,水、0.01mol.L^-1 CaCl2、0.01 mol.L^-1 EDTA-Na2淋溶剂,对不同深度土壤柱中洛克沙胂的淋溶穿透曲线（BTCs）呈现不同程度的不对称性,在不同深度土壤柱中对洛克沙胂的淋出率分别为：水为92.3%～97.1%,0.01 mol.L^-1 CaCl2为71.0%～84.9%,0.01 mol.L^-1 EDTA-Na2为75.4%～91.2%;土壤柱先用粪浸液通过后,洛克沙胂的穿透曲线峰时间均有不同程度的提前,淋出率均有增加,在不同深度土壤柱中的淋出率分别为：水为96.4%～110.4%,0.01 mol.L^-1 CaCl2为94.5%～106.8%,0.01 mol.L^-1 EDTA-Na2为90.8%～103.2%。说明洛克沙胂随粪便进入土壤后可较快地淋溶迁移,可进入地表水和地下水中,对水环境质量的影响较大。