土壤中溶解性有机物及其影响因素研究进展

溶解性有机物(DOM)是陆地生态系统中极为活跃的有机组分,是土壤圈层与相关圈层(如生物圈、大气圈、水圈和岩石圈等)发生物质交换的重要形式。它不但是土壤微生物最重要的能量与物质来源,影响微生物的新陈代谢,而且对土壤营养元素(如C,N,P)和污染物的化学活性与生物活性也有直接影响。因此,土壤中溶解性有机物的消长动态已成为当前农业生态学领域的研究焦点问题之一。本文综述了土壤中溶解性有机物的迁移转化规律和主要影响因素,并指出未来的研究重点应在以下几个方面:(1)土壤有机质性质对DOM释放的影响。(2)有机质对DOM数量和质量的影响(3)生物和物理化学因素对土壤中DOM吸附和解吸的影响(4)DOC、DON和DOP迁移转化的差异。     

生物质炭对磺胺类抗生素在坡耕地紫色土中吸附-解吸及淋溶过程的影响

吸附–解吸是影响抗生素类污染物在土壤中迁移转化及生物有效性的重要过程,本文以川中丘陵区坡耕地紫色土为研究对象,通过批量平衡实验和柱实验研究生物质炭施用(投加量0(B0)、39.75 t/hm~2(B1)和198.75 t/hm~2(B2))及田间老化作用(夏季干湿交替)对3种典型磺胺类抗生素(磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)及磺胺甲恶唑(SMZ))在紫色土中的吸附–解吸和淋溶行为的影响。结果表明:在几种处理中,3种磺胺类抗生素吸附强弱的顺序都表现为SDSMZSM2;与B0处理相比,添加生物质炭能增加土壤对3种抗生素的吸附能力,其中SM2的吸附显著增加(P0.05),但这种促进作用在经过老化过程后有所减弱。在解吸过程中,3种抗生素的Freundlich常数Kf大小顺序为SDSMZSM2,表明SD在土壤中吸附容量最大且不易解吸,其次是SMZ和SM2;相应的迟滞系数H大小顺序为SDSMZSM2,与Freundlich常数n值趋势一致,表明紫色土对SD亲和力最强,解吸最难,而SM2则解吸最易,可逆性最强。与B0处理土柱相比,3种磺胺抗生素在B1处理土柱中迁移更慢。     

生物质炭对磺胺类抗生素在坡耕地紫色土中吸附-解吸及淋溶过程的影响

吸附-解吸是影响抗生素类污染物在土壤中迁移转化及生物有效性的重要过程,本文以川中丘陵区坡耕地紫色土为研究对象,通过批量平衡实验和柱实验研究生物炭施用（投加量0(B0)、39.75 (B1)t/hm2和198.75 (B2) t/hm2）及田间老化作用（夏季干湿交替）对三种典型磺胺类抗生素（磺胺嘧啶（SD）、磺胺二甲基嘧啶（SM2）及磺胺甲恶唑（SMZ））在紫色土中的吸附-解吸和淋溶行为的影响。结果表明：在几种处理中,三种磺胺类抗生素吸附强弱的顺序都表现为SD>SMZ>SM2;与B0处理相比,添加生物炭能增加土壤对三种抗生素的吸附能力,其中SM2的吸附显著增加（P<0.05）,但这种促进作用在经过老化过程后有所减弱。在解吸过程中,三种抗生素的Freundlich常数Kf大小顺序为SD>SMZ>SM2,表明SD在土壤中吸附容量最大且不易解吸,其次是SMZ和SM2;相应的迟滞系数H大小顺序为SD相似文献   

生物质炭施用及老化对石灰性紫色土中磺胺类抗生素迁移特征的影响

以长江上游低山丘陵区广泛分布的石灰性紫色土旱地的耕作层土壤为对象,采用室内批量平衡吸附试验和填装土柱穿透试验,研究了施用1%生物质炭及3年老化作用对2种磺胺类抗生素(磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶)吸附和迁移特征的影响。结果表明,Freundlich方程能更好地拟合抗生素在土壤中的等温吸附曲线,施用生物质炭提高了土壤对抗生素的吸附能力,吸附常数KF值依次为:老化1%施炭土>新鲜1%施炭土>对照土;土柱出流液的磺胺嘧啶和磺胺二甲基嘧啶相对浓度峰值均表现为:老化1%施炭土<新鲜1%施炭土<对照土,说明生物质炭的添加能有效减少控制紫色土中抗生素的淋失迁移,以对磺胺二甲基嘧啶的阻控效果较好;生物质炭老化3 a后土壤对抗生素的吸附作用与阻控效果均有所提高,主要归因于土壤pH的提高。     

溶解性有机质影响土壤吸附重金属的研究进展

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)由于含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,能作为重金属在环境中的迁移"载体"或"配位体",通过与土壤中重金属之间的离子交换吸附、络合、螯合等一系列反应抑制或促进重金属在土壤中的吸附,影响重金属的沉淀、迁移转化和生物有效性,进一步影响生态环境安全和人类健康。因此,详细介绍了DOM尤其是外源DOM的来源、提取和组成,同时综述了溶解性有机质对土壤吸附重金属的影响及其影响机理的研究进展。     

矿物对溶解性有机质及其不同组分的吸附作用

溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在土壤矿物表面的吸附控制着其在土壤中的迁移,会影响土壤/矿物对重金属、有机污染物等的传质过程[1～3]。已往资料揭示,土壤中黏土矿物是DOM的重要吸附质;但迄今,有关DOM在不同类型黏土矿物表面吸附的差异及机制尚很不清楚。另外,不同DOM组分在土壤矿物上的吸附各异,土壤矿物对DOM不同成分的吸附具有选择性;因此分离DOM不同组分,分别研究其在土壤矿物上的吸附有助于揭示DOM与土壤矿物的结合机理,但该研究尚待深化。此外,目前研究中DOM多以土壤中提取的为主[4],对于因污泥农用等农业管理措施而从外部引入土壤的DOM的研究还较     

几种有机物对紫色土镉的溶出效应与吸附-解吸行为影响的研究

研究了天然有机物胡敏酸和富里酸 ,螯合剂EDTA和DTPA和四种简单有机酸对紫色土镉的溶出效应和吸附解吸行为的影响。结果表明 ,供试八种有机物均能显著促进镉从紫色土中的溶出。作用大小顺序为 :EDTA≥DTPA >柠檬酸 >胡敏酸 >草酸 >富里酸 >酒石酸≥水杨酸。有机物对土壤镉溶出和迁移的影响是其对土壤镉吸附和解吸综合作用的结果。有机物显著降低了紫色土对镉的吸附 ,其作用大小顺序与其对镉的溶出能力的相对大小顺序一致 ,同时也改变了吸附镉的解吸特性。有机物影响下 ,紫色土镉的吸附动力学模型以双常数方程拟合最佳。而吸附等温曲线以Freundlich方程拟合最好 ,吸附常数n与有机物对土壤镉的溶出率之间存在良好的相关性。     

溶解性有机质对紫色土中锌形态分布的影响

溶解性有机质(Dissolved Organic Matter)作为有机质中生物活性和物理化学反应活性较为活跃的重要组成部分,对土壤中锌的形态分布有着重要影响,本文采用室内培养的方法,在相同的温度和湿度条件下,分析了两种不同来源的DOM在不同浓度梯度下对紫色土外源锌形态分布的影响,得出以下结论:(1)紫色土在添加DOM后,显著地促进了外源锌各形态之间的相互转化分布,酸性紫色土中DOM促进了外源锌由EX-Zn向其它形态转化,这对于减少土壤锌污染的植物毒性有一定的作用。石灰性紫色土中主要促进RES-Zn向其它形态转化,提高了锌对植物的有效性;(2)两种DOM对酸性紫色土的影响优于石灰性紫色土,影响效果DOM2>DOM1;(3)酸性紫色土形态间的相关关系程度显著,石灰性紫色土形态间的相关关系程度不显著。     

水溶性有机质对南京城郊菜地土壤Pb吸附解吸行为的影响

通过批处理试验研究了不同来源的水溶性有机质（DOM）对南京城郊菜地土壤铅（Pb）吸附解吸行为的影响。研究结果表明,DOM抑制了土壤对Pb的吸附,随着DOM浓度的增加,土壤对Pb的吸附量减少,当DOM体积从0增加到21 mL时,土壤对Pb的吸附量分别减少5.34%（鸡粪）、24.12%（牛粪）和0.35%（有机肥）。不同来源的DOM也影响土壤对Pb的吸附程度。当添加低浓度的DOM（添加体积小于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为鸡粪DOM〈牛粪DOM≈有机肥DOM;当添加高浓度的DOM（添加体积大于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为牛粪DOM〈鸡粪DOM〈有机肥DOM。反之亦然,DOM促进了土壤Pb的解吸,解吸量随添加DOM浓度的增大而增加。不同来源的DOM对土壤Pb解吸程度的影响也有所差异。对于低污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉牛粪DOM〉有机肥DOM;对于高污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉有机肥DOM〉牛粪DOM。Pb吸附动力学曲线揭示,添加DOM延缓了土壤Pb吸附平衡到达的时间。本研究表明,DOM增加了土壤Pb的环境风险。     

氟喹诺酮类抗生素在农业紫色土中的吸附研究

抗生素被广泛作为抗菌药物和添加剂使用在畜牧业中,造成大量抗生素随着动物粪便进入到土壤环境。吸附行为是抗生素在土壤中迁移转化的重要过程,对抗生素的风险评估及污染控制具有重要的意义。本文采用吸附试验研究了两种氟喹诺酮类抗生素(诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL))在重庆广泛分布的紫色土中的吸附特性以及影响因素。结果表明:NOR和OFL在紫色土上的吸附过程较快,5 h就能达到吸附平衡,吸附常数Kd能达到3 082 L/kg。Freundlich吸附等温模型能很好拟合紫色土对NOR和OFL的等温吸附过程。由吸附过程的吉布斯自由能ΔG和吸附能E可知,紫色土吸附NOR和OFL主要是通过物理吸附。溶液pH6会降低紫色土对NOR和OFL的吸附。当溶液离子强度从0.005 mol/L增加至0.05 mol/L时,NOR和OFL在紫色土上的吸附量分别降低了10.2%和11.7%。土壤有机质对NOR和OFL的吸附过程影响很小。     

水溶性有机质对金霉素在猪粪中吸附-解吸附行为的影响

选择来自猪粪和稻草的水溶性有机质（DOM）,用室内模拟试验方法研究了我国常用抗生素金霉素（CTC）在受到内源和外源DOM作用下在猪粪中的吸附和解吸附行为。研究表明,金霉素能被猪粪便快速吸附,等温线呈非线性,用Freundlich方程可以很好地拟合吸附数据;添加DOM能抑制猪粪对CTC的吸附,其能力大小与加入的DOM种类有关,其中内源性猪粪DOM的解吸附效果明显大于外源性稻草DOM;形成阳离子复合体和加入DOM的性质可能是抑制CTC在猪粪便上吸附的主要机制。     

不同有机肥对设施土壤有效磷累积与淋溶的影响

采用田间试验,研究了不同有机肥对设施土壤有效磷累积、淋溶及季节性变化的影响。结果表明,等磷量条件下,鸡粪、猪粪处理与化肥处理相比,更能增加土壤Olsen-P的累积量和淋溶量,且施用量越大作用越明显。鸡粪TC3、猪粪TS3土壤表层Olsen-P累积量分别比化肥高出50.60%、70.29%;20 cm以下淋溶量分别比化肥处理高出159.5%、111.6%。商品有机肥与化肥相比降低了表层Olsen-P含量,且用量越大作用越明显;商品有机肥土壤淋溶量也低于化肥处理,但用量越大,淋溶量有上升趋势。设施土壤Olsen-P含量高低与施肥时期密切相关,周年呈现"M"形变化规律。不同肥料影响不同,影响大小顺序为猪粪>鸡粪>化肥>商品有机肥。因此,为减少设施土壤Olsen-P的累积与淋溶,鸡粪、猪粪施用量要适当减少,商品有机肥可适当增加。     

土壤中溶解性有机质及其对污染物吸附和解吸行为的影响

溶解性有机质（DOM）已成为环境科学、生态学和土壤科学等学科的研究热点。DOM对重金属、养分和有机污染物的环境化学行为有很大影响,因此开展DOM与污染物（或养分）之间相互作用的研究,具有重要的理论与实践意义。本文系统地评述了DOM的来源、组成、分级及其对土壤中污染物吸附一解吸行为的影响。尽管关于土壤中DOM的研究还不完善,许多工作也只是刚刚开始,至今对土壤中DOM的性质、组成和分类方法等问题都不是很清楚,但现有的结果已经表明,DOM是土壤圈中一种十分活跃的重要化学组分,它对土壤中化学物质的溶解、吸附、解吸、吸收、迁移和生物毒性等行为均有显著的影响。     

水溶性有机物在土壤中的化学行为及其对环境的影响

水溶性有机物(Dissolved organic matter,DOM)是能够溶解于水的有机化合物的统称。尽管目前对于陆地生态系统中DOM的研究尚不完善,对其性质、组成和分类方法等问题的看法还没有达成一致,但现有研究结果已经表明DOM是一种十分活跃的重要化学组分。DOM进入土壤后将发生吸附、解吸、迁移、转化等一系列化学过程,进而对土壤及环境产生一系列重要影响:一方面,DOM可以与土壤胶体结合,形成有机无机结合体,从而改善土壤性质,DOM还可以通过其自身的分解产生养分离子,从而提高土壤肥力;另一方面,DOM也可能亲合土壤中原来与土壤胶体结合的养分,使之与DOM一起进入土壤溶液,从而增加土壤中养分离子被淋失的风险,并造成土壤养分的损失以及水体的富营养化,DOM还有可能活化土壤中重金属离子,增加土壤中重金属离子的毒性,并使土壤中的重金属离子向地下水迁移。由于其对土壤和环境的多种效应,水溶性有机物近年来已经逐渐成为土壤学、环境科学、生态学等学科的研究热点之一。     

Hydrophobicity of organic matter in arable soils: influence of management

The affinity of soil organic matter for water influences resistance to microbial degradation, the rate of wetting and adsorption processes. Such properties play key roles in organic matter and microbial biomass dynamics, aggregate stability, water infiltration, leaching of organic and inorganic pollutants, chemical composition and the dynamics of dissolved organic matter (DOM). The hydrophobicity of the organic matter as a function of management have been studied in two soils with contrasting textures using diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy (DRIFT). The results show that agricultural management clearly influences the amount of aliphatic C-H units and implicitly the hydrophobicity of the soil organic matter. A decrease of organic C due to management is accompanied by a decrease of hydrophobicity as well as of soil microbial activity and aggregate stability. The hydrophobicity index is a sensitive quantity to characterize the‘quality’ of soil organic matter. DRIFT spectroscopy proves to be a rapid and reliable technique to determine quantitatively the hydrophobicity of soil organic matter.     

动物粪液中可溶性磷在土壤中的吸附和迁移特性研究

农田土壤施用动物粪肥引入了大量的可溶性有机物、有机磷和无机磷,了解这些可溶性物质在土壤中的相对移动性及它们之间的相互作用有助于指导农田养分管理。本研究从粪液中分离获得含水溶性无机磷、有机磷和有机物（碳）的溶液,选择了具不同质地和有机质含量的4个土壤（含高量有机质的黄筋泥、含低量有机质的黄筋泥、淡涂泥和清水沙）,应用等温吸附和土柱模拟淋洗方法研究了可溶性有机碳、无机磷和有机磷共存条件下,粪液中可溶性有机态磷和无机态磷在土壤中的吸附和迁移特性。吸附试验表明,可溶性有机物（碳）的存在大大降低了土壤对有机态磷和无机态磷的吸附,表明施用液态有机肥比施用化肥具有更大的磷流失风险。供试土壤对无机态磷的吸附强度高于有机态磷,但对二者的吸附量大小为:黄筋泥>淡涂泥>清水沙;并与粘粒含量、氧化铁含量呈正相关。有机质较高的土壤对有机磷的吸附明显低于有机质低的土壤。淋洗试验表明,在供试土壤中,这3种可溶性物质在土壤中吸持(包括生物吸持)的顺序为:可溶性无机磷>可溶性有机碳>可溶性有机磷;有机态磷比无机态磷更易在土壤中迁移。     

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。     

畜禽粪便中磷释放运移特征

随着畜禽粪便农田施用量的增加,畜禽粪便中磷流失也越来越引起人们的重视。采用取样分析和室内土柱模拟的方法,研究了猪粪和鸡粪中磷在水、0.5mol·L^-1NaHCO3和土体中的释放运移特点。结果表明,猪粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中无机磷（P）i占猪粪全磷（TP）的21.58%,NaHCO3提取液中Pi占猪粪TP的28.92%;鸡粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中Pi占鸡粪TP的18.09%,NaHCO3提取液中Pi占鸡粪TP的17.88%;施用猪粪和鸡粪处理土柱淋溶液中水溶性总磷（TDP）、水溶性无机磷（DRP）和水溶性有机磷（DOP）浓度均随着淋溶次数的增加呈先上升后降低的趋势,施用猪粪处理磷释放速率比施用鸡粪处理快;大量施用猪粪和鸡粪后,0～30cm土体中土壤全磷（TP）和0～60cm土体中土壤速效磷（Olsen-P）的含量显著增加。     

Effect of undesalted dissolved organic matter from composts on persistence, adsorption, and mobility of cyhalofop herbicide in soils

The effect of undesalted dissolved organic matter (DOM) extracted from composts on the degradation, adsorption, and mobility of cyhalofop herbicide in soils was studied. A paddy-field sediment poor in organic matter (OM), an OM-rich forest soil, and DOM from agroindustrial or municipal waste compost were used. DOM increased the cyhalofop-acid but not the cyhalofop-butyl solubility in water. The degradation of cyhalofop-butyl in the sediment was slow, giving cyhalofop-acid as the only metabolite, whereas in forest soil, the process was faster, and three byproducts were detected. Soil pretreatment with DOM did not modify the degradation pattern but only reduced the adsorption of cyhalofop-butyl by soil, whereas it increased the adsorption of cyhalofop-acid. Among the cationic components of DOM solutions, the potassium ion seems to be related to the increased adsorption of the cyhalofop-acid in both OM-poor and OM-rich soils, yielding reversible complexes with the former and favoring hydrophobic interactions with the latter.