草酸/草酸盐对森林暗棕壤的磷释放效应

模拟森林凋落物淋洗液中的草酸/草酸盐浓度范围,设计了不同浓度草酸/草酸盐溶液一次性浸提和多次连续浸提系列实验,其中的草酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol kg-1。结果表明,草酸能显著促进暗棕壤A1层(腐殖质层)磷的释放,土壤磷溶出量随草酸溶液浓度升高而线性增加;但对B层土壤磷的释放效应相对较弱,草酸浓度低于5mmol L-1时B层磷的释放不明显。pH 5.16草酸钠溶液比相同浓度的草酸溶液具有更高的解磷效率,在设置二者浓度为0.5~20.0 mmol L-1时,前者的解磷量是后者的1.51~2.98倍,推断草酸盐溶液或凋落物淋洗液中草酸(盐)类物质促进暗棕壤磷释放的主要机理在于草酸阴离子(C2O42-)配位反应。草酸盐对暗棕壤磷的释放效应具有一定累加性,土壤磷释放量主要由草酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式(多次或一次性)关系不大;当以pH5.16草酸钠溶液加入时,土壤磷释放量Y(mgkg-1)与草酸阴离子累积载荷量X(mmol kg-1)间的回归方程为Y=-0.000 4X2 0.176 6X 0.425 3,R2=0.990 2。仅以凋落物层溶出的草酸(阴离子)量进行估计,由此增加的A1层土壤磷释放量达2.40 kg hm-2a-1,大约相当于中龄林年吸收磷量的1/3~1/5,因此其实际作用是不可忽视的。     

低分子有机酸/盐对森林暗棕壤铁的释放效应

模拟森林凋落物淋洗液中草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐的浓度范围,设计了不同浓度草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐溶液一次性浸提和多次连续浸提等系列实验,结果表明,草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐对暗棕壤铁具有活化作用,活化作用大小因有机酸/盐种类、浓度和土壤性质而异。随着低分子有机酸/盐浓度的增加,A1层和B层暗棕壤活化释放的铁也逐渐增多。pH 5.16的低分子有机盐溶液对A1层和B层暗棕壤铁的活化作用强于同浓度的相应低分子有机酸,即柠檬酸盐>柠檬酸,草酸盐>草酸,因此推断草酸盐和柠檬酸盐溶液促进暗棕壤铁活化释放的机理主要在于低分子有机酸阴离子的配位反应。柠檬酸/柠檬酸盐对A1层和B层暗棕壤铁的活化作用强于同浓度的草酸/草酸盐,即柠檬酸>草酸,柠檬酸盐>草酸盐,这主要与柠檬酸对铁较强的络合能力及较大的离解常数有关。A1层与B层相比,草酸/草酸盐和柠檬酸/柠檬酸盐均对B层暗棕壤释放的铁量较高。另外,低分子有机酸对暗棕壤铁的释放并不是一次就能完成的,第一次以后的连续4次浸提仍源源不断释放出数量可观的铁。     

养分缺乏下外源有机酸对暗棕壤磷有效性及落叶松幼苗吸收积累磷的影响

用不同比例A1和B层暗棕壤混合(A1∶B=1∶2)制造土壤养分缺乏条件,栽植落叶松幼苗,通过模拟我国东北林区代表性森林凋落物淋洗液中有机酸的种类和数量,系统研究养分缺乏下,不同浓度外源有机酸对暗棕壤磷有效性和落叶松幼苗吸收、运输磷素养分的影响及机理,以探讨利用有机酸提高养分缺乏下落叶松幼苗抗土壤贫瘠能力的可行性及机制。结果表明,A1层与B层混合土壤速效磷含量降低,落叶松幼苗根系和叶片磷累积量和磷吸收效率降低,但磷利用效率增加。外源有机酸处理后,混合土壤的速效磷含量有不同程度提高,3种有机酸的作用强弱表现为琥珀酸>柠檬酸>草酸,一般以浓度5.0mmol/L和处理20d时提高效果最显著。有机酸不同程度提高了根系和叶片的磷累积量和磷吸收效率,但降低了磷利用效率。有机酸对磷累积量和磷吸收效率的提高程度因处理时间、有机酸浓度和种类而异:对于根系,20d和30d的结果高于10d,叶片则为10d和20d的结果高于30d,说明处理前期磷被吸收后向叶片的转移量较多,而后期则更多地在根中积累;3种有机酸大多在浓度为10.0mmol/L时提高幅度最大;不同有机酸的促进程度为琥珀酸>柠檬酸>草酸。因此,外源有机酸能通过提高落叶松幼苗对养分缺乏土壤中磷的吸收能力,促进磷的积累,进而提高苗木对养分缺乏土壤的耐性和适应能力。     

柠檬酸/柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放效应及机制

模拟森林凋落物淋洗液中柠檬酸/柠檬酸盐浓度范围,设计了不同浓度柠檬酸/柠檬酸盐一次性和多次连续浸提系列实验,柠檬酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol/kg。结果表明,柠檬酸/柠檬酸盐显著促进A1层暗棕壤磷的活化释放,磷释放量随浓度升高大致呈线性增加,但B层释放效应较弱。pH5.16柠檬酸盐解磷效率高于同浓度柠檬酸,因此推断,凋落物中柠檬酸(盐)促进暗棕壤磷释放的主要机理在于柠檬酸阴离子反应。柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放具有一定的累加性,磷释放量主要由柠檬酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式关系不大;柠檬酸盐加入时,磷释放量Y(mg/kg)与柠檬酸阴离子累积载荷量X(mmol/kg)间回归方程为Y=-0.0011X2 0.5187X-0.1391,R2=0.9980。仅以凋落物层溶出柠檬酸量进行估计,由此增加的A1层暗棕壤磷释放量为0.32 kg/(hm2.a),约相当于中龄林年吸收磷量的1/23~1/36,其实际作用不可忽视。     

苹果酸/盐对暗棕壤磷有效性及林木吸收磷的影响

模拟森林凋落物淋洗液中苹果酸/盐浓度范围,研究不同浓度苹果酸/盐对风干暗棕壤中磷有效性的影响及机制,同时采用盆栽试验,在自然暗棕壤中对苹果酸/盐提高磷的有效性进行验证,并探讨苹果酸/盐对落叶松和水曲柳幼苗吸收运输磷素养分的影响。结果表明：苹果酸/盐溶液显著促进A1层和B层风干暗棕壤磷的活化,释放量随浓度增加而增大,但B层释放效应较弱。对A1层和B层风干暗棕壤磷的释放作用苹果酸盐强于同浓度的苹果酸,因此推断,苹果酸/盐促进暗棕壤磷释放的主要机理在于苹果酸阴离子反应。苹果酸/盐对暗棕壤磷的释放具有累加性,土壤磷释放量主要由苹果酸阴离子累积载荷量决定,以苹果酸盐加入时,磷释放量Y与苹果酸阴离子累积载荷量X间回归方程为：Y=-0.0005 X2＋0.1929 X＋1.8192,R2=0.959 3,初步估算森林凋落物层溶出的苹果酸/盐对暗棕壤A1层的磷释放量为3.04kg/（hm2.a）,约相当于当地中龄林年吸收磷量的1/4～1/3。自然暗棕壤中的添加试验也证实,合适浓度苹果酸/盐对提高暗棕壤中磷的有效性具有积极作用。苹果酸/盐还促进落叶松和水曲柳幼苗对磷的吸收运输,以1.0mmol/L或5.0mmol/L浓度时影响最显著,且苹果酸盐的作用强于苹果酸的。     

低分子量有机酸对土壤磷释放动力学的影响

模拟植物在缺磷条件下,根系所分泌的有机酸种类和数量,用流动法研究了柠檬酸,苹果酸,草酸和酒石酸对土壤磷释放的影响。结果表明：有机酸能明显促进土壤中磷的释放,不同有机酸对石灰性土壤活化能力大小的次序为草酸≥柠檬酸〉苹果酸〉酒石酸;而对酸性土壤磷的释放量与Ｆｅ＋Ａｌ释放量之间呈极 相关,有机酸活化土壤磷能力大小的次序为柠檬酸〉草酸〉酒石酸〉苹果酸。     

暗棕壤中低分子有机酸的吸附与生物降解研究

低分子有机酸在森林生态系统中普遍存在,在根际和多种成土过程中发挥重要作用,但有机酸发挥作用的能力和效率与其在土壤中的吸附与降解等行为关系密切。本文研究了草酸、柠檬酸和苹果酸等低分子有机酸在森林暗棕壤A1层和B层的吸附及生物降解行为,结果表明,低分子有机酸加入到暗棕壤后迅速被土壤固相颗粒所吸附,其中对草酸的吸附远强于柠檬酸和苹果酸,三种低分子有机酸在暗棕壤A1层的吸附率强于B层;草酸、柠檬酸和苹果酸加入到森林暗棕壤后还能迅速被微生物降解,其中对草酸的降解远低于柠檬酸和苹果酸,暗棕壤对草酸较强的吸附作用可能是其生物降解率较低的主要原因,且三种低分子有机酸在A1层暗棕壤中的生物降解率高于B层。     

有机酸对污染土壤中镉释放的影响

There is limited information on the release behavior of heavy metals from natural soils by organic acids. Thus, cadmium release, due to two organic acids (tartrate and citrate) that are common in the rhizosphere, from soils polluted by metal smelters or tailings and soils artificially contaminated by adding Cd were analyzed. The presence of tartrate or citrate at a low concentration (≤ 6 mmol L^-1 for tartrate and ≤ 0.5 mmol L^-1 for citrate) inhibited Cd release, whereas the presence of organic acids in high concentrations (≥ 2 mmol L^-1 for citrate and ≥ 15 mmol L^-1 for tartrate) apparently promoted Cd release. Under the same conditions, the Cd release in naturally polluted soils was less than that of artificially contaminated soils. Additionally, as the initial pH rose from 2 to 8 in the presence of citrate, a sequential valley and then peak appeared in the Cd release curve, while in the presence of tartrate the Cd release steadily decreased. In addition, Cd release was clearly enhanced as the electrolyte concentration of KNO₃ or KCl increased in the presence of 2 mmol L^-1 tartrate. Moreover, a higher desorption of Cd was shown with the KCl electrolyte compared to KNO₃ for the same concentration levels. This implied that the bioavailability of heavy metals could be promoted with the addition of suitable types and concentrations of organic acids as well as reasonable field conditions.     

30年轮作施肥对棕壤磷库时间变异特征的影响

采用Hedley修正体系分级法对轮作30年的长期定位土壤进行测定,结果表明,不同施肥条件下各形态磷的基本表现为:有机肥区>化肥区>CK,而有机肥和化肥配施能明显增加土壤中各形态磷的含量,从而有效的扩大了土壤磷库。从30年轮作的动态变化来看,CK和单施氮肥处理的NaHCO3-P和NaOH-P含量的变化幅度不大;施磷化肥区NaHCO3-P和NaOH-P的含量随着种植年限的增加而缓慢的上升;有机肥区的NaHCO3-Pi和NaOH-Pi含量不断增加,而NaHCO3-Po和NaOH-Po的含量呈先升高再降低再显著升高的动态变化趋势。棕壤中无机磷主要以NaOH-Pi和HCl-Pi的形态存在,有机磷主要以NaOH-Po的形态存在;不同施肥对NaHCO3-Pi和Res-P所占总浸提磷比例影响较大,施入磷肥和有机肥能提高土壤中NaH-CO3-P的比例;有机肥能促进Res-P的转化并减少Res-P的固定,从而降低了Res-P在土壤中的比例。     

低分子量有机酸对土壤有效磷及重金属释放影响的研究进展

农药化肥的过量施用、重金属矿产开发冶炼、污水灌溉等导致土壤磷素养分降低和重金属污染,对生态环境、粮食安全和人类健康带来一定的风险隐患。土壤低分子量有机酸是一类重要的土壤有机活性物质,在土壤质地、养分循环和重金属毒害等方面起重要作用,但低分子量有机酸对土壤磷素和重金属释放影响的研究尚没有系统归纳。本文结合国内外研究进展,综述了土壤低分子量有机酸的来源、浓度、功能及其影响因素,举例说明了低分子量有机酸种类、浓度等对土壤磷及重金属释放的影响。系统总结了低分子量有机酸对土壤磷活化及重金属释放的机制。低分子量有机酸与其他物质协同提升土壤磷素有效性和降低重金属污染,这些结果为土壤磷素有效性的提升和重金属污染土壤修复提供科学依据和技术支撑。     

低分子有机酸对暗棕壤P、Fe、K有效性及林木吸收的影响

模拟东北林区森林凋落物淋洗液中低分子有机酸浓度范围,研究了不同浓度外源草酸、柠檬酸溶液对暗棕壤中P、Fe、K等养分元素有效性、以及落叶松和水曲柳幼苗吸收P、Fe、K的影响。结果表明,合适浓度的草酸和柠檬酸促进暗棕壤中磷的活化,并促进落叶松和水曲柳苗木根系对磷的吸收,但较高浓度时(50.0mmol/L)水曲柳叶片含磷量却降低;合适浓度草酸和柠檬酸促进暗棕壤中Fe、K等金属元素的活化释放,并促进落叶松和水曲柳幼苗对Fe、K的吸收和运输;在有机酸活化土壤P、Fe、K养分、促进林木吸收的过程中,柠檬酸的作用效果强于同浓度草酸,这主要与柠檬酸较强的络合能力及较大的解离常数有关。     

低分子量有机酸对高岭石中铝释放的影响

选择了几种土壤中可能存在的低分子量脂肪羧酸 ,研究了它们对高岭石中铝释放的影响。结果表明 ,有机酸可以通过络合作用促进高岭石中铝的释放。几种有机酸对体系中可溶性铝影响的大小顺序为 :草酸 >柠檬酸 >丙二酸 >苹果酸 >乳酸。草酸、柠檬酸和乳酸对可溶性铝释放的促进作用随体系pH的升高而减小 ,其中草酸体系中可溶性铝随pH的变化幅度最大。在苹果酸体系中 ,可溶性铝随pH的升高而稍有增加。体系中的可溶性铝随有机酸浓度的增加而增加 ,而交换性铝随柠檬酸浓度的增加而减少 ,先随苹果酸浓度增加而增加 ,然后又逐渐减少。与对照相比 ,柠檬酸和草酸使交换性铝的量减小 ,苹果酸和乳酸在低pH下使交换性铝明显增加 ,而苹果酸在较高pH下使交换性铝减少。有机酸影响释放出的铝在固液相间的分配比 ,苹果酸在低pH下使体系中释放出的大部分铝以交换性形态存在 ,而在较高pH下 ,大部分铝以可溶形态存在。在草酸体系中 ,释放出铝的大部分都以可溶形态存在。不同有机酸的不同表现与体系中铝的溶解平衡、铝的吸附 -解吸平衡、有机酸的吸附 -解吸平衡、有机酸的离解平衡和铝与有机酸的络合 -离解平衡有关。     

低分子量有机酸对紫色母岩中钾释放的影响

采用4种浓度为0.05mol/L的低分子量有机酸溶液分别浸提4种紫色母岩风化碎屑和2种紫色土3000h研究其钾的释放规律。结果表明,与纯水浸提相比,0.05mol/L的草酸、酒石酸、柠檬酸以及苹果酸4种低分子量有机酸溶液都能明显促进6种供试样中钾的释放,释放量提高0.3～15.2倍。4种有机酸活化6种供试样中钾的能力以草酸柠檬酸酒石酸苹果酸。侏罗纪沙溪庙组紫色泥岩、沙岩和侏罗纪遂宁组紫色泥岩以及灰棕紫泥4种土壤(或岩样)中钾的释放过程在3000h内用Elovich、双常数、抛物线、一级扩散和双曲线方程等5种动力学方程拟合,结果除一级扩散方程较差外,其它4种方程拟合的相关系数r=0.5988～0.9966(r0.01=0.6055),以双常数方程拟合效果最佳。拟合方程中常数b值可表征钾的释放速度。     

有机酸对铝氧化物吸附磷的影响

以存在不同配位阴离子 (硫酸根、磷酸根、草酸根、柠檬酸根 )时合成的铝氧化物为对象 ,用平衡吸附法研究了草酸、柠檬酸等的浓度和 pH对铝氧化物吸附磷的影响 ,并讨论有机酸影响磷吸附的机制。结果表明 :六种合成铝氧化物的最大吸磷量 (Xm)介于 0.189～ 0.838mmol/g ,以Al(OH)x的吸磷量最高 ,铝 柠檬酸复合物 (Al-CA)的吸磷量最低 ;有机酸浓度升高时 ,铝氧化物的吸磷量降低 ,且柠檬酸的影响程度高于草酸 ;先加 pH为 2的草酸或酒石酸 ,Al(OH)x对磷的次级吸附量最低 ,而有机酸pH为 3时 ,Al(OH)x对磷的次级吸附量达最高 ,有机酸溶液 pH由 4增至 9,铝氧化物吸磷量变化不大或逐渐降低。有机酸与磷混合加入同单加磷相比 ,pH 3时差异较小 ,pH 4～ 6时差异最显著 ,pH 7～ 8时又减小 ;有机酸降低铝氧化物吸磷量的机理包括酸性溶解和络合竞争两方面 ,在 pH 2时以前者为主 ,pH 3～ 9时以后者为主 ,且铝氧化物表面的吸附点位对供试配位阴离子都是亲合的     

长期施肥对潮棕壤无机磷形态的影响

为提高磷肥利用效率、维持并提高土壤供磷力,在潮棕壤上进行了15年的定位施肥试验,试验处理涵盖了中国典型的8种施肥模式：不施肥（CK）、施循环猪圈肥（M）、单施氮肥（N）、施氮肥＋循环猪圈肥（N＋M）、施氮磷肥（NP）、施氮磷肥＋循环猪圈肥（NP＋M）、施氮磷钾肥（NPK）、施氮磷钾肥＋循环猪圈肥（NPK＋M）,对不同施肥模式下耕层（0～20cm）土壤无机磷进行了分级测定。研究表明：有效或缓效态无机磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P）含量在无化学磷肥直接投入的情况下均有不同幅度的下降,导致土壤无机磷库亏损;在有化学磷肥直接投入的情况下这些形态的无机磷不但能满足当季作物需求还有盈余,且以NP＋M处理盈余最多,丰富了土壤无机磷库。各处理O-P、Ca10-P形态的无机磷均有所增加,且其中部分可由盈余的有效磷素缓慢转化而来。循环猪圈肥（M）的施用能减缓各形态无机磷含量的下降;氮肥和钾肥均能极大促进植物对磷素的吸收,加速土壤磷库亏损。NP＋M施肥模式最有利于短期提高土壤供磷力,促进土壤供磷力发展。本研究还发现,有效或缓效态无机磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe8P）与有效磷相关性很好,这进一步完善了土壤供磷力的指标体系。     

有机酸和磷对两种污染土壤铅的释放作用研究

用土壤培养和化学浸提法研究了不同低分子量有机酸和磷对污染土壤中铅释放的影响。结果表明,随有机酸浓度增加,铅污染红壤、棕壤中可溶出铅量均增加。当供试有机酸浓度≥1mmol·L-1时,相同浓度有机酸溶出铅量为柠檬酸〉乙酸〉草酸;当有机酸浓度≤0.5mmol·L-1时,溶出铅量为草酸〉柠檬酸〉乙酸。将2g·kg-1磷及50mmol·kg-1有机酸与铅污染红壤以不同方式混合后,柠檬酸处理的溶出铅比率（在污染土壤中加入P、有机酸后溶出铅含量与单加有机酸溶出铅含量之比）为66%（先加有机酸再加磷）、58%（有机酸与磷同时加入）、70%（先加磷再加有机酸）,草酸处理（方式同上）的溶出铅比率为90%、89%、94%,乙酸处理（方式同上）的为10%、8%、10%。铅污染棕壤上,以上处理的溶出铅比率分别为106.46%、104.43%、105.19%（柠檬酸）;43%、48%、58%（草酸）;38%、42%、55%（乙酸）。供试条件下,红壤最低溶出铅比率低于棕壤。     

底泥疏浚对磷形态和磷释放的影响

A laboratory experiment was carried out through a six-month incubation of undredged （control） and dredged cores to study the effect of sediment dredging on phosphorus （P） release from the sediment in the Taihu Lake. During the experiment, dredging the upper 30 cm layer could efficiently reduce the interstitial PO4^3-P concentration and different P forms in the sediment. The P fluxes of the undredged and dredged cores ranged from -5.1 to 3047.6 and -60.7 to 14.4μg·m^-2·d^-1, respectively. The fluxes of the dredged cores were generally lower than those of the control. Differences in the fluxes between the dredged and undredged cores were statistically significant （P 〈 0.05） from March to June 2006. The sediment P in the dredged cores had a lower release potential than that in the control. Dredging can be considered as a useful measure for rehabilitating the aquatic ecosystem after the external P loading in the Talhu Lake catchment was efficiently reduced.     

低分子有机酸对贵州黄壤中镉释放及形态的影响

以贵州典型黄壤为研究对象,采用不同浓度的柠檬酸、苹果酸及酒石酸作为浸提剂,通过振荡浸提法及BCR连续提取法,研究了低分子有机酸对黄壤中Cd的浸提作用及黄壤中Cd的形态变化。同时,分析了低分子有机酸对黄壤中Cd活化的环境风险。结果表明:3种低分子有机酸均可促进土壤Cd的浸出,且随有机酸浓度的增加而增加,浸提效果大小为柠檬酸苹果酸≈酒石酸。苹果酸、酒石酸分别与柠檬酸复合添加的浸提率,均高于单一添加苹果酸、酒石酸,小于单一柠檬酸。在有机酸作用下,土壤中弱酸可溶态Cd比例增加,增幅在21.11%～64.25%之间;可还原态Cd减少,降幅为7.88%～24.03%之间。可氧化态和残渣态Cd变化不大。有机酸的复合添加后,可进一步增加土壤中弱酸可溶态Cd,降低可还原态Cd,其中复合方式N5+P5效果最明显,但会增加土壤中Cd活化的环境风险。环境风险分析表明,柠檬酸对土壤中Cd活化的环境风险要远大于苹果酸和酒石酸,且随有机酸浓度的增加有增加趋势。     

磁处理棕壤对磷吸附-解吸特性的影响

探讨了磁处理棕壤对磷吸附-解吸的影响,结果表明:外加磁场处理棕壤后磷的吸附量降低,促进了磷的解吸。棕壤不同粒级磁化后(0.002~0.005mm除外)吸附量基本都减少,而<0.002mm粒级和0.005~0.01mm粒级对吸附量减少起主要作用。