两种夏威夷热带土壤的表面电荷特征

本文研究了典型三水铝矿腐殖质氧化土(Hadii Soil)和水化不饱和火山灰始成土(Maile Soil)的表面电荷特征。测出Maile粉砂壤土的比表面比Halii粉砂粘土的比表面将近要大一倍。Maile粉砂壤土的表面电荷零点(pH₀)为5.90,Halii粉砂粘土的pH₀为4.55;钙离子的吸附使土壤的pH₀移至较低值,硫酸根离子的吸附使pH₀移至较高值。Maile粉砂壤土的pH₀>ZPNC(净电荷零点),Halii粉砂粘土的pH₀<ZPNC。根据Uehara和Gillman^[12]表面电荷模式,Halii粉砂粘土带永久净正电荷,Maile粉砂壤土带永久净负电荷。     

氧化铁对红壤电荷性质的影响

作者研究了6种土壤去除游离氧化铁前后在不同pH时正电荷、负电荷和净电荷以及净电荷零点(ZPNC)的变化。结果表明,6种红壤都带有相当量的正电荷。土壤经去铁处理后,正电荷大量减少或消失:5种红壤在高pH时出现对Cl^-的负吸附;5种红壤的负电荷在实验pH范围内(3-7.5)较原土明显增加。去铁处理使净电荷零点(ZPNC)明显降低。采自昆明由玄武岩发育的铁质红壤与上述不同,去铁后负电荷稍有减少,净负电荷变化很小,对Cl^-未出现负吸附。     

土-水体系中电导频散的影响因素

用红壤、赤红壤和砖红壤3种土壤胶体,测定胶体悬液在不同频率时的电导和直流电导,用以观察频散现象。结果表明,各种胶体的电导频散能力因土壤类型而异,红壤最强,赤红壤次之,砖红壤最弱。呈现明显频散所需要的频率,红壤和赤红壤为10千赫左右,砖红壤约为100千赫。可变电荷土壤的类型对电导频散的影响与土壤胶体所带的电荷总量密切相关。对于同一种胶体,悬液相对电导率(某一频率时的电导率与300赫时的电导率之比)随胶体浓度的增加而变大。红壤悬液在各种电解质存在时的电导频散曲线的形状不同,其中KCl者为一斜上直线,Ca(NO₃)₂,和CaCl₂,者则为上翘的曲线。在1到100千赫之间,频散的顺序为:KCl>Ca(NO₃)₂>CaCl₂。呈现明显频散所需要的频率,对KCl者为1千赫左右,Ca(NO₃)₂者约为10千赫,CaCl₂者高达100千赫左右。在同一频率下,红壤胶体悬液的相对电导率随KCl溶液浓度的增加(10^-5—10^-3mol/L)而减小。     

可变电荷土壤对SO42-的吸附

本文研究了三种带可变电荷的红壤在恒定pH和Cl^-离子存在条件下对SO₄^2-的吸附.三种红壤的OH^-释放量分别仅占SO₄^2-吸附量的12%,14%和20%.砖红壤在pH5.0时的电荷变化占所吸附的SO₄^2-的64-82%.作者认为大部分SO₄^2-以置换水合基的方式被吸附.     

有机质和陪伴阴离子对土壤吸附Zn的影响

本文研究了土壤有机质和陪伴阴离子对黄棕壤、红壤和砖红壤吸附Zn²⁺的影响。结果表明:土壤有机质含量与吸附Zn²⁺的数量呈正相关;陪伴阴离子对土壤吸Zn²⁺量有显著的制约作用,土壤从ZnCl₂溶液中吸附的Zn²⁺数量高于Zn(NO₃)₂的0.77-1.16倍;△pH值与吸Zn²⁺量呈直线关系。由解吸情况可以判明红壤胶体表面的高能吸附位占的比例明显大于黄棕壤或砖红壤。     

土壤对重金属离子的竞争吸附

本文研究了理化性质不同的黄棕壤、红壤和砖红壤对Zn、Ni、Co的竞争吸附。采用含有不同重金属离子量的0.05molL^₁Ca(NO₃)₂溶液平衡,pH为5.5。结果表明,其吸附量的顺序:黄棕壤>砖红壤>红壤。对各离子的选择性为:Zn>Ni≥Co。竞争吸附的机制与非竞争吸附有明显的不同。其特征首先表现在吸附量上,竞争吸附要比非竞争吸附高得多。特别明显的,土壤去掉游离氧化铁后其吸附量不但不降,反而有不同程度的增加,Zn²⁺表现尤为突出;影响吸附量很大的陪伴阴离子作用受到严重抑制;反映土壤与重金属离子间作用能力大小的pH₅₀的变化符合吸附等温线的特点。其次根据土壤对重金属离子的吸附和解吸的情况,可以认为,红壤胶体表面吸附位数量远不及黄棕壤和砖红壤,但高能吸附位的比例高。     

我国几种主要土壤胶体的NH4+吸附特征

本文讨论我国几种主要土壤胶体的NH₄⁺吸附特征。土壤胶体对NH₄⁺的吸附符合两种表面Langmuir方程。土壤胶体对NH₄⁺的结合能力强弱顺序是:黄棕壤>黑土、(土娄)土>红壤>砖红壤,而NH₄⁺的解吸率大小顺序与此相反。Langmuir吸附方程参数K₁与土壤胶体的粘粒矿物组成有关,并与土壤胶体对NH₄⁺的相对偏好性(A值)呈正相关。Langmuir参数(M₁+M₂)与土壤胶体的CEC呈正相关,去有机质(OM.)前后△K₁与△OM.呈反相关。去有机质可增加土壤胶体对NH₄⁺的偏好性。土壤胶体的NH₄⁺吸附和解吸特征决定于其组成和表面性质,并受有机无机复合作用的影响。永久电荷吸附位对NH₄⁺的偏好性较强,而可变电荷吸附位则较弱。     

几种土壤的Zn—Ca交换平衡

本文就黄棕壤、红壤、砖红壤的Zn—Ca交换平衡进行了初步研究。结果表明:三种土壤对Zn²⁺离子的选择性是:黄棕壤>红壤≥砖红壤。选择系数(K_c)随着土壤粘粒表面上Zn²⁺离子饱和度的增加而下降;随着温度的上升而增加。从曲线的形状看,可以认为黄棕壤粘粒表面存在两种能量不同的吸附位,一种对Zn²⁺离子具有较强的亲和力,另一种则要差。在体系中Zn²⁺离子交换Ca²⁺离子过程中,△G⁰受△H⁰的影响远比△S⁰要大。这在黄棕壤里表现尤为明显。从热力学参数△G⁰、△H⁰、△S⁰的变化情况看,黄棕壤对Zn²⁺离子特别偏好,结合得也较紧。红壤和砖红壤则无法比拟,这可能与土壤粘粒矿物类型及表面性质有关。     

用电导热散法研究可变电荷土壤粘粒与离子的相互作用

本工作选用二种可变电荷土壤粘粒(<2μ),分别含有0.35×10^-4-1.3×10^-4mol/L的不同电解质,在不同含水量下,在5—50℃范围内测量其直流电导率的变化。试验结果表明,电导热散法是研究土壤粘粒与离子相互作用的有用手段;电导率-温度曲线上的折点温度是随含水量、电解质种类和土壤类型而不同。在相同含水量下,含有不同电解质的红壤体系的折点温度具有如下的变化顺序:CaCl₂>Na₂SO₄>KCl>Ca(NO₃)₂>NaNO₃;砖红壤体系的折点温度明显高于红壤体系。折点温度的高低是土壤粘粒与离子相互作用强度的反映。     

中南地区几种地带性土壤的胶体表面性质与14×10-10m矿物

本文研究了中南地区不同纬度带花岗岩母质发育的黄棕壤、红壤、砖红壤的胶体表面性质与粘土矿物组合、14×10^-10m矿物、氧化物的关系。结果表明:(1)黄棕壤、红壤、砖红壤粘粒的阳离子交换量、比表面和内表面占总表面的比例依次减小,这与其高岭石、粘粒氧化物含量依次增加,14×10^-10m矿物含量依次减少有关,且也与14×10^-10m矿物在黄棕壤中主要是蛭石,在红壤中主要是14×10^-10m过渡矿物,砖红壤不含14×10^-10m矿物的结论相符合。(2)在其他矿物类型和含量相近下,14×l0^-10m矿物是蛭石的土壤与14×10^-10m矿物是14×10^-10m过渡矿物的土壤相比,前者的阳离子交换量、比表面、内表面占总表面的比例比后者高些,但土壤的活性酸度弱些,交换性铝含量比后者低些。     

土壤中水合氧化物型表面的化学区分——Ⅱ.电荷零点

本文研究了氧化物对红壤、高岭土和合成无定形铝硅酸盐的电荷零点的影响,并讨论了土壤中水合氧化物型表面的区分。结果表明,水合氧化物型表面可进一步区分为电荷性质完全不同的两类亚表面。在所研究的土壤和粘土样本中,有高ZPC的氧化铁(Fe-OH)和氧化铝(Al-OH)表面,是带可变正电荷的亚表面,使样本的ZPC趋于上升;而有低ZPC的氧化硅(Si-OH)表面,是带可变负电荷的亚表面,使样本的ZPC趋于下降。合成无定形铝硅酸盐的电荷零点与样本的Al₂O₃/Si₂,摩尔比呈显著的正相关。     

土壤胶体中氧化物表面性质的初步研究

我们以蒙脱石为对照,测定了以水合氧化物型表面为主的试样四个方面的表面性质:电荷零点(ZPC)、滴定曲线、羟基释放量及不同pH条件下对NH₄⁺和Cl^-的吸附。结果表明,在pH 4—9范围内,氧化物型表面提供可变正电荷1—8 meq/100g,提供可变负电荷3—15meq/100g;三二氧化物使土壤的ZPC升高,而永久负电荷和有机质使土壤的ZPC降低。作为粘土酸,氧化物表面的酸性较弱,其表面质子逐步解离,使滴定曲线不出现突跃。氧化物表面的羟基和水合基密度很高,增加了土壤对离子的专性吸附能力。土壤中常见的氧化物型表面主要来自Fe,Al氧化物及非品质矿物,就它们的化学式而言,主要有Si—OH、Fe—OH及Al—OH,它们可存在于同一土壤中,在土壤常见的pH范围内,具有低ZPC的Si—OH亚表面提供可变负电荷,具有高ZPC的Fe—OH和Al—OH亚表面提供可变正电荷。     

中南地区几种土壤的表面电荷特性Ⅲ.土壤的电荷量,电荷零点(PZC)和净电荷零点(PZNC)

研究了中南地区3种土壤的电荷量、电荷零点(PZC)和净电荷零点(PZNC)等表面电荷性质及其与土壤矿质组成的关系.结果表明:(1)从赤红壤、红壤到黄棕壤,永久负电荷量(CECp)趋于增大,主要与土壤的粘土矿物组成和粘粒含量有关;可变负电荷量(CECv)变异趋势不明显,主要与土壤氧化铁铝的组成及含量有关;可变负电荷量占负电荷总量的比例趋于降低;正电荷量趋于减小.(2)供试赤红壤、红壤和黄棕壤的PZC分别为3.90、3.35～3.50和2.96～3.12;赤红壤和红壤的PZNC分别为3.85和2.15～2.84,黄棕壤不存在PZNC.(3)初步提出可变电荷土壤表面电荷性质的指标为:PZC>3.0、PZNC>2.0、PZC朠ZNC<1.0和CECv/CEC8.2>0.4.     

氧化铝对红壤正、负电荷的影响

用人工合成氧化铝包被土壤的方法研究了氧化铝(三水铝石)对红壤地区五种土壤的电荷性质的影响.结果发现,土壤包被氧化铝后正电荷有不同程度的增加,但其增加量随pH的升高而减少,pH7左右时几乎为零.人工氧化铝对负电荷的影响因土而异.带负电荷少的砖红壤包铝后在pH<7范围内负电荷稍有减少;带负电荷多的黄壤和红壤包铝后在低pH时负电荷明显减少,而高pH时负电荷明显增大;另外两个赤红壤包铝后负电荷也有类似的变化趋势,但变幅较小.四种土壤的负电荷由减小转变到增大时转变点的pH值各土不同,在pH3.6-6.2之间.包铝后土壤净电荷的变化趋势与该土壤的负电荷相似.包铝后土壤的ZPNC都有所升高,升高的幅度因土而异,在0.4-1pH单位之间.     

溶质类型与矿化度对半干旱盐渍化地区果园土壤水分有效性的影响

盐渍化土壤水分有效性是制约土地生产能力的关键因素之一。研究不同盐分类型及矿化度的盐溶液对土壤水分有效性的影响, 可为微咸水合理灌溉以及促进土壤生产潜力的发挥提供科学依据。本研究采用离心法在室内研究了脱水过程中灌溉水的溶质类型(NaCl和Na₂SO₄)与矿化度(0、1 g·L^-1、3 g·L^-1、5 g·L^-1、10 g·L^-1)对半干旱盐渍化地区果园土壤水分有效性的影响。结果表明: 不同矿化度的NaCl和Na2SO4处理均可使田间持水量、暂时萎蔫系数、永久萎蔫系数、迟效水和无效水较对照有所降低。不同矿化度的NaCl处理以及1 g·L^-1的Na₂SO₄处理土壤全有效水和速效水都较对照增加, 3 g·L^-1、5 g·L^-1和10 g·L^-1的Na₂SO₄处理土壤全有效水和速效水都较对照减小。不同矿化度的NaCl和Na₂SO₄处理均可使土壤通气孔隙和毛管孔隙相对减少, 非活性孔隙增大, 其中矿化度为5 g·L^-1的NaCl和Na₂SO₄处理对其影响最为明显, 通气孔隙分别较对照减小16.8%和14.8%, 毛管孔隙分别较对照减小5.2%和6.5%, 非活性孔隙分别较对照增加15.7%和14.4%。NaCl对于土壤比水容量和毛管断裂的延迟效果比NaSO₄明显。且土壤溶液盐分含量增加, 土壤持水能力下降、供水性能增加而土壤抗旱性降低。     

SO42-和Cl-对稻田土壤养分及其吸附解吸特性的影响

利用长期定位试验 ,比较了长期施用含SO₄^2-和Cl^- 化肥 22年后稻田土壤的 pH值、养分状况及其吸附解吸特性。结果表明 ,长期施用含SO₄^2-化肥 ,土壤有机质、速效氮和速效钾的含量较高 ,但全量氮磷钾的含量较低 ;长期施用含Cl^- 化肥 ,土壤全量氮磷钾和速效磷的含量较高 ,但pH值相对较低。长期施用含上述二种阴离子的化肥后 ,土壤对H₂PO₄^-的最大吸附量均较大 ,且在Cl^- 处理下土壤对H₂PO₄^-吸附的结合能较大 ,而SO₄^2-处理下土壤在同等吸附量时对H₂PO₄^-的解吸量相应较多。长期施用含SO₄^2-的化肥亦使土壤对钾素的供应强度较大 (ΔK0的绝对值较大 )、缓冲能力增强 (AR0值较高 ) ,而长期施用含Cl^- 的化肥时则与SO₄^2-相反     

塔里木盆地西南缘典型灌区土壤盐渍化特征分析——以塔吉克阿巴提镇为例

在野外GPS定点定位调查、土壤样品分析的基础上,借助Excel和ArcGIS9.3等软件,对新疆自治区喀什市岳普湖县塔吉克阿巴提镇0-30cm土层的盐离子特征、灌区土壤盐渍化现状及空间分布特征进行了分析。结果表明,0-30cm土层土壤中的离子以Cl^-,SO₄^2-,Na⁺,Ca²⁺为主Na+与Cl^-呈极显著正相关关系,相关系数为0.98,HCO₃^-与其它6种离子(Na⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,K⁺,Cl^-,SO₄^2-)呈负相关关系受灌排系统影响较大的农田0-30cm土壤中Cl^-/SO₄^2-比值远小于不受灌排系统影响的荒地农田和荒地0-30cm土壤中的Cl^-/SO₄^2-比值与总盐呈正相关关系,相关系数依次为0.68和0.32。现阶段对塔吉克阿巴提镇灌区农业危害最严重的是氯化物-硫酸盐盐渍化土,硫酸盐盐渍化土表现为盐渍化土地向非盐渍化土地转变的过渡类型非盐渍化农田及轻度盐渍化农田主要分布在开垦较早,灌排系统畅通的区域,灌排系统不畅通的区域仍然处于脱盐缓慢或持续积盐的状态。     

土壤对铜离子的专性吸附及其特征的研究

供试土壤专性吸附铜的等温线均符合Langmuir方程。红壤吸附量最低,砖红腹与黄泥土最大吸附量相近,但在铜浓度低时砖红壤吸铜量远低于黄泥土,而在高浓度则反之。土壤专性吸附铜是在溶液中Na⁺浓度比Cu²⁺高8.3—100倍条件下,Na⁺离子仍不足以与之竞争的那些专性吸附点所吸持的铜。按其解吸条件区分为松结合铜(可为N NH₄Cl解吸)和紧结合铜(仅能为0.1 N HCl解吸)两种。紧结合铜受平衡溶液铜浓度影响很小,所占据的吸附点对Cu²⁺有较强亲和力。松结合铜则随平衡铜溶液浓度增大而增加,符合Langmuir方程。对于砖红壤和黄泥土,在铜浓度低时紧结合铜>松结合铜;浓度高时则反之。红壤专性吸附铜始终以松结合铜为主。三种土壤比较,紧结合铜是砖红壤>黄泥土>红壤;松结合铜则是黄泥土>砖红壤>红壤。造成这些差别的原因可能与土壤性质、氧化物、有机质和粘土矿物组成等不同有关。用平衡法研究三种土壤专性吸附铜在不同浓度NH₄Cl和HCl溶液中的解吸表明,可进一步区分为三或四种不同的结合状况。红壤对铜吸附容量最小,且最易解吸。     

用电导频散法研究Cl-、SO42-和H2PO4-阴离子与土壤的相互作用

本文介绍了采用电导频散装置测量分别含有10^-4mol/LHCl、5×10^-5mol/L H₂SO₄和10^-4mol/L H₃PO₄的黄棕壤、棕壤、黑土和砖红壤悬液(20-30g/kg)的电导频散曲线,频散曲线上均呈现频率范围相当宽的坪区,频散曲线的特性分析结果表明,黄棕壤和棕壤在3种酸溶液中的始散频率(0.6-1kHz)低于黑土悬液(16-28kHz),而砖红壤的始散频率最高(25-47kHz;Cl^-、SO₄^2-和H₂PO₄^-离子与4种土壤的相对亲合力(REC_1.5/REC_tp-1)顺序为Cl^- < SO₄^2- < H₂PO₄^-,在不同土壤之间的顺序则随酸溶液而异.     

基于土壤光谱特征的宁夏银北地区盐碱地盐分预测研究

对宁夏回族自治区银北地区盐碱地野外土壤表层光谱反射率和土壤全盐及盐分进行定量分析,筛选出各土壤盐分指标的敏感波段,然后采用全回归和逐步回归的方法建立各盐分的预测模型。结果表明：表层土壤高光谱反射率r,及其平滑去嗓处理后的值R,lg(R)与全盐含量呈极显著正相关关系,1/R,lg(1/R)与全盐呈极显著负相关关系,(R)'和〔lg(1/R)〕'在特定单波段处表现较佳;土壤表层光谱反射率与CO₃^2-的相关性最强,其次是SO₄^2-;土壤光谱反射率与Na⁺的相关性在各种变换方法下均较强,其次为Mg²⁺,与Ca²⁺的相关性最弱。基于R的逐步回归方程为全盐含量预测的最佳模型;基于土壤光谱反射率拟合土壤CO₃^2-的准确度略高于对土壤HCO₃^-;敏感波段估测土壤SO₄^2-含量的决定系数明显高于其他阴离子;采用〔lg(1/R)〕'逐步回归得到的方程拟合土壤Na⁺,K⁺和Mg²⁺含量相对于其他变换方式效果更理想。预测模型中对土壤全盐和Na+的模型精度较高,预测能力强;光谱对土壤SO₄^2-和Mg²⁺的预测能力也较强;对土壤Cl^-和Ca²⁺的预测稳定性、预测能力和精度都较差。