未开垦干扰黑土土壤磷素形态垂直分布特征

以典型黑土区未经干扰的天然次生林土壤为研究对象,采用修正的Hedley分级方法,研究了0~190 cm土壤剖面中不同磷素形态的分布特征。结果表明:未开垦干扰黑土土壤剖面有机磷含量高于无机磷,不同形态磷素含量以中活性有机磷Na OH-Po比重较大,占土壤全磷总量的50.78%,而活性磷H2O-Pi、Na HCO3-P含量及分别占土壤全磷总量的比重较低;垂直空间上,土壤各磷素形态含量以0~10 cm土层含量显著高于其他土层(P0.05),并且除Na OH-Po除外,其他磷组分随土壤深度的增加均表现为0~70 cm土层范围内逐渐降低,之后先增加后下降的一致性变化规律;相关分析表明,不同形态磷素与土壤有效磷均呈显著的相关关系,均可以作为植物吸收利用磷素的重要来源,其中Na HCO3-Pi、Na OH-Pi和Na OH-Po对有效磷的贡献较大。研究结果可为黑土区土壤磷素有效性评价提供本底值参考。     

长期施磷黑土中磷的吸附–解吸特征及其影响因素

  【目的】  比较长期不施磷与施磷黑土对外源磷的吸附–解吸特征,为黑土区磷素管理提供理论基础。  【方法】  供试黑土长期定位试验位于吉林省公主岭市,始于1990年。2018年选择其中不施肥(CK),施氮钾肥(NK),施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+有机肥(NPK+M) 4个处理小区,采集0—20、20—40和40—60 cm土层的土壤样品,分析了土壤理化性质,采用恒温平衡法测定了土壤磷的吸附–解吸特征,并由此计算得到磷最大吸附量(Q_m)、吸附亲和力常数(K_Q)、最大缓冲容量(MBC)、磷吸附饱和度(DPS)、最大解吸量(D_m)和解吸率(D_r)。  【结果】  随着平衡溶液中磷浓度的增加,磷的吸附量与解吸量均呈先快速增加后逐渐趋于平衡的过程。与不施磷处理(CK和NK)土壤相比,施磷处理(NPK、NPK+M)减少了磷的吸附量,增加了磷的解吸量。与不施磷处理相比,施磷处理在0—60 cm剖面上的Q_m和MBC值分别降低了4.94%～63.46%和15.90%～75.18%,D_r值增加了8.52%～474.0%,以NPK+M处理变化量最大。施磷处理比不施磷处理在0—60 cm土壤剖面上全磷和有机质含量分别增加了34.40%～145.5%和12.77%～50.07%,游离态铁铝氧化物(Fe_d+Al_d)含量降低了5.14%～11.35%。冗余分析表明,不施磷处理土壤的有机质、Fe_d+Al_d和全磷,以及施磷处理中的Fe_d+Al_d、络合态铁铝氧化物(Fe_p+Al_p)、pH和有机质是影响磷吸附解吸特征参数的主要土壤因子,分别解释了不施磷和施磷处理全部变异的77.59%和90.62%。土壤有效磷(Olsen-P)与磷吸附饱和度(DPS)相关关系表明,所研究的黑土DPS环境界限值为8%左右,NPK+M处理中3个土层的DPS_M-P值(由Mehlich-3 浸提的磷、铁和铝计算)为7.77%～25.96%,DPS_O-P值(由Olsen-P和Q_m计算)为17.24%～24.75%,均高于此环境界限值,具有磷素流失的风险。  【结论】  长期施磷降低了黑土对外源磷的吸附量,增加了磷解吸量。长期不施磷肥,土壤对磷的吸附和解吸主要受有机质、游离态铁铝氧化物的影响。而长期施肥,特别是有机肥与化肥配合处理,土壤中游离态和络合态铁铝氧化物、有机质及pH是影响磷吸附解吸特征的主要因素。     

未干扰黑土土壤酶活性垂直变化特征

以典型黑土区天然次生林土壤为研究对象,通过0~200cm土层范围内过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶等指标的测定、计算和分析,旨在对未经开垦干扰黑土土壤酶活性特征进行研究,结果表明:未受干扰黑土土壤过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性随土层深度的增加而降低,分别在6.88~10.71ml/(g土·20min)、7.37~45.92μg/(g土·24h)、3.06~3.59ml/(g土·24h)、0.28~2.28mg/(g土·24h)、3.65~9.77mg/(g土·24h)之间变化,其中过氧化氢酶、脱氢酶及蔗糖酶在60~80cm土层时显著高于其上下两层。研究结果可为探讨黑土质量的演变规律提供理论依据,也可为植被恢复效果评价提供参考。     

土壤对磷的吸附与解吸及需磷量探讨

本文探讨了不同质地土壤对磷的吸附与解吸。根据Langmuir方程式求出不同土壤对磷的最大吸附量。影响磷吸附的土壤理化性质主要为粘粒含量、碳酸盐含量和有效磷含量。以Freundhich方程式X=ac^b中的c值为每克土中含P0.2μg时而计算出的X量可做为施磷量的依据。     

四川盆地丘陵区农田土壤对磷的吸附与解吸特征

研究了四川盆地丘陵区典型水田和旱地土壤对磷的吸附与解吸特征,并讨论了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系。结果表明,不同pH的农田土壤对磷的吸附和解吸均存在显著差异,土壤对磷的吸持能力表现为中性土壤〉酸性土壤〉石灰性土壤,中性有利于土壤吸附磷;水稻土对磷的最大吸附容量（Qm）和最大缓冲容量（MBC）高于紫色土,而临界平衡磷浓度（EPC0）和解吸率（b）低于紫色土。农田土壤对磷的吸附与解吸参数还受土壤理化性质的影响,Qm和MBC与有机质含量、无定形铁（Fe-ox）含量呈极显著正相关（P〈0.01,n=6）;吸附常数（K）与有机磷含量呈显著负相关（P〈0.05,n=6）;EPC0与土壤pH、CaCO3含量呈显著负相关,与有机磷含量呈显著正相关（P〈0.05,n=6）;b与Fe-ox含量呈显著负相关（P〈0.05,n=6）。     

冻融作用对东北黑土磷素吸附-解吸过程的影响

冻融作用对土壤理化性质具有重要影响,从而影响土壤中磷素的吸附—解吸特性。以东北黑土为研究对象,采用室内模拟冻融环境的方法,研究了冻融条件下黑土磷素吸附—解吸行为。结果表明,冻融条件下黑土对磷的吸附规律均随着外源磷浓度增加而逐渐增大,当外源磷浓度为120mg/L时吸附曲线出现明显拐点;与未冻融土壤相比,冻融过程中土壤吸附更多的磷,具有更高的磷素吸附率;外源磷浓度低时,冻融作用对土壤磷吸附影响较大,外源磷浓度高时冻融作用对土壤磷吸附影响降低;冻融条件下磷等温吸附曲线采用Langmuir方程拟合的相关性最优,在连续的冻融循环条件下,土壤磷最大吸附量Pmax值逐渐增大,土壤与磷之间结合能力和磷吸附最大缓冲容量也有同样的趋势。     

有机肥对土壤磷吸附一解吸的直接影响

本文采用自行设计的一种扣除来自有机肥中磷的方法,对有机肥影响土壤磷吸附与解吸的直接作用进行了研究。结果表明,猪粪和牛粪均能明显降低两种水稻土对磷的吸附,增加磷解吸;而纤维素只有在土壤磷水平较高时才起作用。上述作用在红壤性水稻土中优于青紫泥;在同一土壤上,对磷水平高的土壤的作用明显大于磷水平低的土壤。在有机肥对土壤磷吸附—解吸的直接影响中,其中的可溶性有机机物起主要作用。     

南京城市土壤磷的形态和吸附-解吸特征

研究了南京城市土壤有机磷、各形态无机磷的含量和比例以及磷的吸附 -解吸特性。结果表明 :随着土壤全磷含量的增加 ,Al-P、Fe -P、O -P、Ca -P含量、Al-P占全磷的比例增加 ,但有机磷占全磷的比例、Fe -P占全磷的比例减少 ;与非城区土壤相比较 ,城市土壤磷的吸附量低 ,磷的解吸量和解吸率高 ;城市土壤中Al -P的含量及其在全磷中的比例较高 ,而磷的吸附量低、解吸率高是导致城市地下水磷浓度偏高的重要原因之一。     

蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。     

有机肥对土壤磷吸附一解吸的直接影响

本文采用自行设计的一种扣除来自有机肥中磷的方法,对有机肥影响土壤磷吸附与解吸的直接作用进行了研究。结果表明,猪粪和牛粪均能明显降低两种水稻土对磷的吸附,增加磷解吸;而纤维素只有在土壤磷水平较高时才起作用。上述作用在红壤性水稻土中优于青紫泥;在同一土壤上,对磷水平高的土壤的作用明显大于磷水平低的土壤。在有机肥对土壤磷吸附解吸的直接影响中,其中的可溶性有机机物起主要作用。     

未干扰黑土土壤微生物群落垂直分布特征

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板检测法,以山杨天然次生林土壤为对象,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土0~150 cm土层范围内土壤微生物群落的垂直分布特征。结果表明:(1)土壤微生物总数、细菌和真菌数量随土壤深度增加呈减少趋势,以0~10 cm土层数量最高,分别为4.10×106cfu g-1干土、4.05×106cfu g-1干土和5.04×104cfu g-1干土;而放线菌数量随土壤深度的增加表现为先减后增的趋势,最高值出现在30~50 cm土层,可达0.94×104cfu g-1干土。(2)在培养168 h时,土壤微生物碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.09~1.21,并表现出随土壤深度增加而逐渐减小的趋势。(3)土壤微生物群落功能多样性指数同样表现为随土壤深度增加而逐渐减小的趋势,且丰富度指数、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为0~27、0.46~3.17、0.33~0.95和0.09~8.19。(4)初步确定氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是未经开垦干扰黑土土壤微生物利用率较高的碳源类型。研究结果为科学评价典型黑土区土壤生境质量退化与恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

东北黑土区垄作农田寒季表土水分垂直变化特征

土壤水分变化受地形地貌、土壤质地、土地利用方式等多种因素的影响。在冻结期内,不同地表环境下土壤水分变化有明显的不同。土壤水分含量的变化又会对冻结和融化过程中土壤物理性质产生影响,进而影响土壤的抗蚀性。为探究表土水分在冻结期内的变化过程,采用野外试验方法,对东北黑土区内四种典型旱地土壤寒季表土水分变化进行研究,结果表明:2014—2015年不同地区0—30 cm表层土壤水分在冻结初期增加幅度较大,增加量大小为棕壤（西丰） > 白浆化暗棕壤（梅河口） > 黑土（海伦） > 暗棕壤（扎兰屯）,平均增加了3.1%,2.7%,2.5%,0.7%。随着土壤冻结过程的持续,土壤水分增加量减少。垂直方向上,冻结期内四种土壤在0—10 cm土层水分含量平均值为海伦（35.3%）、西丰（27.1%）、梅河口（21.1%）、扎兰屯（24.1%）,均高于其他土层。在坡面尺度上,由于不同坡位土壤、地形、耕地应用格局空间分布不同,进而影响水分向表层的迁移量。坡向对寒季表土水分变化的影响在不同地区表现不同。     

The Role of Soil Properties in Pyrene Sorption and Desorption

Soil type will greatly affect the sorption and subsequent desorptionof hydrophobic contaminants. To gain a better understanding of theimpact of soil type on sorptive behavior, the sorption-desorption of pyrene (PYR) with three different soils was studied. The first soil originated from Colombia and is classified as silty sand with3.54% soil organic matter (SOM) and 18% clay materials (<2 microns). The New Mexico soil is a sandy lean clay comprisedof 8.4% SOM and 10% clay. The last soil originated fromOhio and is a silty sand with 1.84% SOM and 9.6% clay. Based on soil mineralogy and sorption-desorption isotherms,the Colombia soil had the greatest binding potential followedby the New Mexico and Ohio soils. The Freundlich model couldfit both the Colombia and New Mexico soils. For the Ohiosoil, a two-stage Freundlich model was required. For allthree soils, PYR desorption was slow and resistant, anddepicted an apparent hysteresis. The extent of sorption-desorption for each soil was attributed to its individual classification.For instance, the SOM present in the New Mexico soil (8.4%) enabled a relatively easy desorption in comparison to the other two soils. For the Ohio and Colombia soils, the interaction with the clay fractions rendered a stronger sorptive bond.     

反应时间对对硝基氯苯在土壤上的吸附与解吸行为的影响

对硝基氯苯(p-.Nitrochlorobenzene,p-NCB)在东北黑土上吸附不同时间(1天和36天)的样品吸附等温线重合,表明吸附在1天内达到平衡。然而,不同吸附时间的两份样品解吸等温线存在显著差异,推测可能是吸附达到表观平衡后,随接触时间的增加,吸附质(p-NCB)分子和土壤有机质之间发生酶催化反应中的"诱导-契合"作用,从而使二者的结合更加紧密。高浓度p-NCB可能会造成黑土有机质发生结构或形态的改变,造成解吸延滞作用显著。     

湿地沉积物磷的吸附与解吸研究

采用恒温培养法研究美国纽约Pelham Bay Park 6种典型淡水湿地沉积物中磷的吸附与解吸行为及其动力学过程。结果表明:湿地沉积物具有强烈吸附溶液中磷的功能,随着溶液中磷浓度的增加,吸附量增大;但是湿地沉积物也有释放磷到溶液中去的功能,释放量为0~41.19 mg/kg,与沉积物吸附磷量的关系不大,沉积物释放磷与沉积物的特性有关。衡量一种淡水湿地沉积物的除磷能力,可根据沉积物最大吸附磷量和吸附解吸附平衡浓度(EPC0)来衡量,6种沉积物中,磷的最大吸附能力强弱依次是:S1>S2>S3>S6>S5>S4;S1沉积物吸附磷的最大量为500 mg/kg。各沉积物的平衡浓度相差很大,S4的吸附与解吸附平衡浓度最高,其值为166.00μg/L,而S2的吸附与解吸附平衡浓度最低,其值为0.36μg/L。低的EPC0值表明,沉积物有很强的吸附磷的能力,故S2湿地生态系统有非常强的除磷能力。     

东北黑土区土壤团聚体迁移特征的模拟降雨试验研究

坡面侵蚀过程中土壤团聚体迁移反映了团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究了黑土坡面不同粒级土壤团聚体的迁移特征。研究结果表明,同干筛处理相比,湿筛后≥0.25mm粒径的水稳性团聚体含量为52%,其较干筛处理减少24%。湿筛后土壤团聚体的粒级分布以<0.25mm团聚体居多;湿筛处理后>1mm粒级的团聚体含量较干筛处理减少了83.8%。在50和100mm/h两个降雨强度下,团聚体流失以<0.25mm的微团聚体为主,其流失量占团聚体流失总量的80%以上,且不同降雨强度下微团聚体流失量与含沙浓度存在显著正相关关系。50mm/h降雨强度下微团聚体流失量随降雨历时的增加呈先快速增加后递减,最后趋于相对稳定的变化趋势;而100mm/h降雨强度下,其变化趋势则表现为先快速增加后缓慢上升趋势。≥0.25mm各粒级团聚体的流失比例和流失团聚体的平均重量直径(MWD)均随降雨强度的增加而减小,反映了大雨强下雨滴打击对团聚体的分散作用。     

长期不同种植模式对东北黑土微生物群落结构与土壤理化性质的影响

利用长期定位试验资料,评价了东北黑土增施有机肥条件下玉米连作(CMC)、玉米-大豆轮作(MSR)和大豆连作(CSC)等种植模式对土壤微生物数量与结构、土壤理化性质的影响及其相互关系。结果表明:0~40 cm土层内,土壤微生物总量呈CMCMSRCSC趋势,且差异显著(P0.05);细菌数量占微生物总量的比重呈CMCMSRCSC的趋势,而真菌和放线菌所占比重均呈CSCMSRCMC的相反趋势;CMS处理下的土壤容重最低,但土壤有机碳、全氮、有效氮、有效磷含量均显著高于其他处理;相关分析发现细菌和放线菌数量与土壤容重显著负相关,但与土壤有机碳、全氮、有效氮显著正相关,而真菌数量占微生物总量的比例则与土壤容重显著正相关,与土壤有机碳、全氮、有效氮显著负相关。综上所述,长期玉米连作结合有机肥施用,有利于改善土壤理化性状,增加土壤微生物数量,但以细菌增加为主,微生物多样性呈下降的趋势。