不同钝化剂对土壤中镉形态分布的影响

原位化学钝化技术具有投入成本低、处理效果好、处理方便等优点,在重金属污染土壤修复中日益得到关注。在衡水市某钢铁集团分公司炼厂排水口周边农田采集土壤样品,使用不同钝化剂恒温培养后进行镉形态分析,以筛选出对重金属镉治理效果最好的钝化剂,并提出改善土壤现况的建议。     

含镉水灌溉对盆栽土壤镉及其在水稻中累积分布的影响

为研究含Cd水灌溉是否会对已受重金属Cd污染的土壤及污染土壤中种植的水稻各器官中Cd的累积产生影响,采用盆栽试验,种植中稻,设2个处理C1、C2,灌溉水中Cd~(2+)质量浓度分别为0.01、0.05 mg/L,同时以含Cd~(2+)极低的自来水灌溉作对照(CK),全生育期淹水培养。结果表明,含Cd水灌溉增加了土壤总Cd量、Cd有效态量、Cd毒性浸出量,且随着灌溉水中Cd~(2+)的升高而增加。与CK相比,C1和C2处理使水稻根、茎叶、壳、糙米中Cd的累积量分别增加1.11和3.02倍、1.84和2.57倍、0.15和1.48倍、0.15和1.53倍,糙米中Cd量均超过《食品安全国家标准》(GB2762-2012)(0.2 mg/kg)。含Cd水灌溉提高了水稻Cd累积量,应严格控制灌溉水中Cd进入土壤-水稻系统。     

土壤理化性质对吸附重金属镉的影响

以我国4种较典型的土壤为对象,采用批量平衡法针对土壤pH、有机质、粘粒质量分数等土壤理化性质对重金属镉吸附的影响进行了研究。研究结果表明,土壤中镉的吸附为快反应,24h内吸附均达到平衡。土壤对镉的吸附随土壤pH及有机质质量分数的增大而增大,决定镉吸附能力的不是粘粒的数量而是其粘粒矿物的组成。因此,针对我国不同地区土壤理化性质的特点可以通过改良其土壤理化性质使镉的吸附增大,减小其在土壤环境中的活性。     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。     

内陆盐碱湿地土壤pH对土壤有机碳含量的影响

探讨盐碱湿地土壤pH的动态及对土壤有机碳变化规律的影响,揭示内陆盐碱湿地土壤特性,为盐碱湿地的科学管理与生态环境的重建提供科学依据。以莫莫格内陆盐碱湿地沼泽土、沼泽化草甸土和草甸土3种类型土壤为研究对象,对比分析土壤pH的垂直分布和季节变化规律,以及土壤pH与有机碳之间的相关关系。结果表明:研究区沼泽土和草甸土土壤pH从表层向深层递增,3种土壤pH随季节变化表现为5月<7月<10月。土壤pH与TOC、MBC呈显著的负相关性,与DOC呈显著正相关性。     

养殖废水灌溉对玉米地土壤水溶性碳及其剖面分布的影响

为了研究养殖废水灌溉对土壤水溶性碳量及其占总有机碳量比例的剖面分布的影响,设置水质和灌溉量处理,测定了玉米地土壤总有机碳和水溶性碳量,分析了水溶性碳占总有机碳比例及其剖面分布特征。结果表明,总有机碳及水溶性碳量在土壤表层较高,且随着土层加深均有所减少。养殖废水灌溉条件下的土壤总有机碳和水溶性碳量总体上比清水灌溉处理的高,这说明在一定范围内养殖废水灌溉更有利于土壤中有机碳量的增加。清水灌溉条件下,灌水量为640 m~3/hm~2时土壤总有机碳量最高;灌水量为760 m~3/hm~2时水溶性碳量最高。养殖废水灌溉条件下,灌水量为880 m~3/hm~2时土壤总有机碳和水溶性碳量均为最高。由于土壤中的总有机碳在土壤深层分布较少,且随土层加深土壤总有机碳量下降幅度减小,水溶性碳占总有机碳的比例随土层深度加深而逐步增加。养殖废水灌溉有利于土壤总有机碳、水溶性碳量的增加,并可促进二者在土壤表层的积累。     

水分调节对施用生物炭土壤重金属Cu形态的影响研究

为研究生物炭、水分调节措施对污染土壤重金属有效性的影响,从而为利用水分调节措施进一步提高生物炭修复重金属污染土壤效果提供理论依据,以施用生物炭的重金属污染土壤为研究对象,研究了水分调节对施用生物炭土壤重金属形态的影响。研究结果表明：增加土壤水分含量,可以降低施用生物炭土壤可交换态重金属铜含量,促进可交换态重金属铜向可氧化态、可还原态铜转化;尤其是在100%田间持水量条件下,供试土壤可交换态重金属铜含量比对照低18.52%、可氧化态铜比对照增加17.48%、可还原态铜比对照高16.64%,与对照相比均差异显著（P<0.05）,而残渣态与对照相比差异不明显。由此表明,利用水分调节措施可降低施用生物炭土壤可交换态重金属含量,降低土壤重金属生物毒性,提高生物炭对重金属污染土壤的修复效果。     

生物炭配施沼液对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

【目的】探究生物炭与沼液配施的最优组合,为农田合理施肥提供科学依据。【方法】基于3 a(2017―2019年)田间定位试验,设置CK、单施生物炭(12 t/hm2)、3个水平沼液(沼液∶水分别为1∶6、1∶4和1∶2)和生物炭分别与3个水平沼液配施,共计8个处理,利用湿筛法测定了土壤团聚体分布和有机碳质量分数。【结果】生物炭和沼液配施能有效提高>0.25 mm粒级的土壤水稳性团聚体质量分数,较CK增加幅度为13.0%～36.3%;各施肥处理不同程度地提高了土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),增加幅度分别为9.8%～39.3%和10.0%～37.5%,沼液配比为1∶4时生物炭配施沼液对团聚体MWD值和GMD值影响最大;施肥处理各粒级团聚体有机碳质量分数显著高于CK,生物炭配施沼液的效果要优于单施生物炭或沼液处理。有机碳与>0.25 mm粒级的团聚体质量分数、MWD值和GMD值均呈极显著正相关关系。同时,各施肥处理降低了土壤体积质量,最大降幅为6.7%。添加生物炭和猪场沼液对提高土壤团聚体稳定性和改善土壤结构有积极作用。【结论】从提高土壤质量和资源高效利...     

生物炭对北方寒区农田土壤热性能参数的影响

为揭示生物炭对土壤热特性参数的影响规律,以施加不同生物炭的北方寒区农田土壤为研究对象,设置土壤含水率水平分别为0%、8%、16%、24%、32%、40%,利用ISOMET2114型热性能分析仪,测定土壤在15～-15℃温度范围内导热率、热扩散率和体积热容量的变异特征,探究生物炭调控作用下土壤热特性参数对水热环境的响应机理。研究结果表明:在冻结与非冻结状态下,随土壤含水率增加,土壤导热率、体积热容量和热扩散率均表现出增大趋势,在3℃条件下,生物炭含量为0 t/hm2、含水率为24%和32%时,土壤导热率相对于含水率为16%时分别增加0. 141 4、0. 580 5 W/(m·K)。随生物炭含量增加,土壤导热率和热扩散率呈降低趋势,体积热容量在非冻结情况下呈降低趋势,在冻结情况下则呈增大趋势,在-3℃条件下,含水率为32%、生物炭含量为4 t/hm2和6 t/hm2时,土壤体积热容量相对于0 t/hm2水平分别增加0. 16、0. 20 J/(cm3·K)。土壤导热率与含水率呈对数函数关系,土壤体积热容量与含水率呈线性函数关系,土壤热扩散率与含水率呈二次函数关系。本研究结果可为准确描述北方寒区农田土壤热性能和生物炭改良土壤技术提供理论依据。     

施硅对含镉土壤中铵态氮等温吸附的影响

为探明镉和硅及其相互作用对NH4+在土壤中吸附过程的影响规律及机理,研究设置两个镉添加水平(2.5,5 mg/kg),3个硅添加水平(0,100,200 kg SiO2/hm2)及对照组,共7组处理,分别记为CK、Cd2.5、Cd5、Cd2.5S1、Cd2.5S2、Cd5S1、Cd5S2,测量各处理土壤对NH4+的等温...     

生物炭对砂土水力特征参数及持水特性影响试验研究

为了揭示生物炭节水、保肥的性能机理,研究了生物炭材料对砂土的水力特征参数及持水特性的影响。结果表明,生物炭能够显著改变砂土的土壤结构,随着生物炭用量的增加,砂土密度减小、总孔隙度增大;不同生物炭处理下饱和导水率均比对照小,持水能力均比对照组大;相同的水势情况下,土壤持水能力随着生物炭质量分数的增加而提高,且不同种类生物炭对土壤水力学参数的影响程度不一致。     

秸秆生物炭对黑土区坡耕地生产能力影响分析与评价

采用径流小区试验,选取不施用生物炭(CK)、生物炭施用量25 t/hm~2(T1)、50 t/hm~2(T2)、75 t/hm~2(T3)和100 t/hm~2(T4)5个处理,分析生物炭施用量对土壤理化性质、持水能力、水土保持效应、节水增产效应等能够反映土地生产能力的指标的影响,建立基于Gumbel Copula函数的不同生物炭施用量下黑土区坡耕地生产能力评价模型,结果表明:随着生物炭施用量的增加,土壤容重降低,孔隙度增大,养分分布更为均匀,土壤有效P、速效K、pH值和有机质含量呈线性递增趋势,土壤铵态N含量呈指数增长;土壤饱和含水率、田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量均与生物炭施用量正相关,且高施炭量处理对于土壤水分的影响程度明显高于低施炭量处理;随着生物炭施用量的增加,年径流深和土壤侵蚀量均呈线性递减,减流率和减沙率均呈对数函数递增,而大豆产量和水分利用效率则先增后减,呈抛物线型变化。基于Gumbel Copula函数计算的土地生产能力评价结果较为理想,计算的土地生产能力指数随生物炭施用量的增加呈S型曲线递增,土壤理化性质、持水能力和水土保持效应指数均呈线性递增,而节水增产效应指数则呈抛物线型先增后减。     

生物炭对黑土区大豆节水增产及土壤肥力影响研究

通过盆栽实验,研究了黑土中施加不同含量生物炭对大豆生长状况、产量及土壤肥力的影响,实验共设5个处理:不添加生物炭(CK),每1kg干土加生物炭10g(C10)、20g(C20)、30g(C30)、40g(C40)和50g(C50)。结果表明:适量生物炭可促进大豆生长并提高大豆产量,提高水分利用效率,与CK相比,C10处理苗期对株高、茎粗的增幅最大,C20处理花期、结荚期和鼓粒期株高、茎粗及叶面积的增幅最大,C10、C20和30处理产量分别提高11%、28%和11%,其中C20处理的产量增幅最大。施加生物炭处理可增大黑土pH值,并提高土壤肥力,随着生物炭含量的增大,土壤肥力有增高趋势,C50处理的有机质、碱解氮、有速磷、速效钾增幅最大,分别为42%、45%、285%和363%。综合看来,C20处理对大豆生长有利,C50对土壤肥力提高幅度最大。     

生物炭对东北草甸黑土水分运动参数的影响

为探明添加生物炭对东北草甸黑土水力学特性的影响,研究了以5种生物炭体积比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤后的土壤水分运动参数。采用土壤的VAN GENUCHTEN模型和MUALEM理论,推导出添加生物炭土壤的水分特征曲线、相对导水率和水分扩散率方程,并用试验校验理论推导结果。理论和试验结果表明,添加生物炭土壤的饱和度随基质吸力的变化接近无添加的土壤;当基质吸力低于2 000 cm时,添加生物炭能够大大提高土壤的含水率,当基质吸力高于8 000 cm时,土壤的含水率不一定增加;水平土柱吸渗试验表明,生物炭能够抑制土壤水分的水平扩散;数值模拟降雨后的土壤含水率与田间实测数值相比误差小于13.3%。研究可为东北黑土区农业水土保护和利用提供理论依据。     

生物炭对微润灌土壤水分运动的影响

生物炭可以改善土壤的持水能力,通过室内土箱模拟试验,研究了不同生物炭添加量对微润灌累计入渗量、湿润锋运移距离和湿润体含水率的影响。结果表明,添加生物炭能显著降低微润灌累计入渗量,抑制微润灌土壤水分的向上运移,促进微润灌土壤水分的侧向和向下运移。土壤中添加生物炭后,提高了微润灌湿润土壤的含水率,且随着生物炭添加量的增加而增大。生物炭改良土壤后可以提高微润灌的节水能力。     

生物炭对不同坡度坡耕地土壤水动力学参数的影响

在3种地形坡度条件下,开展了施加生物炭后连续两年的土壤水动力学效应试验研究,探究不同坡度坡耕地施加生物炭当年和次年对土壤水分常数、土壤水分特征曲线、比水容量、非饱和导水率K(h)和非饱和扩散率D(θ)的影响。结果表明:施用生物炭当年和次年均使土壤田间持水率和饱和含水率增大,且随坡度增加其增率变大,生物炭因子两年内对土壤水分常数的影响显著(P <0. 015),而坡度因子影响不显著(P> 0. 05),即生物炭因子作用更明显;施用生物炭两年内,在各个土壤吸力条件下土壤含水率均增大,土壤持水性增强,且同地形坡度呈正相关关系、同年限呈负相关关系;生物炭在两年内均增大土壤比水容量,使其供水能力加强,最大增量1. 830 207×10^-3cm^3/cm^4;地形坡度对K(h)无明显影响,但施加生物炭可使K(h)增大,土壤导水性增强,2016、2017年K(h)最高分别增加239. 61%、164. 04%;施加生物炭可降低D(θ),抑制土壤水分的水平运动,随地形坡度增加抑制效果增强。生物炭施用当年对各土壤水动力学参数的影响大于施用次年。研究结果可为东北黑土区坡耕地农业水土保护和利用提供理论依据。     

生物炭对黑土区土壤水分及其入渗性能的影响

为探究黑土区施用生物炭对土壤水分及其入渗性能影响的持续性,2016—2018年连续3年在东北黑土区进行了单次施加生物炭(75 t/hm~2,BC处理)和不施加生物炭(CK处理)的室内外对比试验,分析各土层土壤含水率及土壤水分入渗过程。结果表明:施加生物炭可增加各土层土壤含水率,使其极值比K_a和变异系数C_v减小,且土壤含水率、K_a、C_v的变化幅度均随生物炭施用年限增加而减弱,2016—2018年苗期耕层土壤含水率增加最多,分别增加了14.54%、11.48%和7.08%;施加生物炭明显增大了土壤累积入渗量、土壤入渗速率,增强了土壤入渗能力,促进了湿润锋的运移,各年份BC处理土壤累积入渗量由大到小依次为2016年、2017年、2018年,初始入渗速率f_1分别增加了70.48%、58.98%和48.41%,土壤稳定入渗速率f_c由大到小依次为2016年BC处理(1.65 mm/min)、2017年BC处理(1.22 mm/min)、2018年BC处理(1.17 mm/min)、2016年CK处理(0.46 mm/min)、2017年CK处理(0.43 mm/min)和2018年CK处理(0.38 mm/min);2016—2018年中,2016年BC处理湿润锋运移距离最深(32.24 mm),各表征土壤入渗性能的指标均于生物炭施用当年效果最优,而后逐年减弱;土壤累积入渗量与时间具有幂函数关系,湿润锋运移距离与时间具有三次函数关系,R~2均在0.963～0.998之间;Philip、Kostiakov、Horton 3个入渗模型拟合对比结果表明,Kostiakov模型R~2最高(0.946～0.991)、RMSE最小(0.516～1.941 mm/min),拟合参数与实际情况相符,故本研究中Kostiakov模型拟合的土壤水分入渗过程最优。本研究可为东北黑土区施加生物炭后改良土壤水分入渗过程提供理论依据。     

施用硅酸盐和生物炭对土壤铅形态与含量的影响

采用盆栽模拟的方法,探讨施用硅酸盐和生物炭对棕壤土中铅形态与含量的影响.结果表明,低浓度铅可以促进植物生长;施加生物炭有利于残渣态铅的形成;相同浓度铅处理下,施用硅酸盐和生物炭均会降低土壤中有效态铅含量,其中生物炭施用量为20 g/kg,硅酸盐施用量为1g/kg.     

基于近红外光谱的土壤氮含量模型及生物炭对土壤光谱的影响

采集添加生物炭的土壤（标记为ABS）和不添加生物炭的土壤（标记为CS）,获取其近红外光谱,通过预处理算法和偏最小二乘法（partial least squares,PLS）建立两种土壤氮含量预测模型。试验结果显示,CS和ABS分别经过Baseline和Smoothing预处理的预测模型效果最好,定向系数（determination coefficient,R2）分别为0.913和0.753,预测均方根误差（root mean square error of prediction,RMSEP）分别为0.093和0.753,利用近红外光谱可对两种土壤氮含量建模预测。研究了生物炭对土壤光谱及建模的影响,结果表明,添加生物炭会改变土壤成分含量,使近红外光谱和建模不同于普通土壤,而联合建模可减小差异的影响,取得较好的预测效果,联合建模结果显示,经过Smoothing预处理的预测效果最好,R2为0.907,RMSEP为0.086。