土壤胶体稳定性影响因素

本文按土壤矿物组成，有机质，离子价态，溶液ｐＨ，不同ｐＨ条件下的腐殖质，多价聚合阳离子和水流动速度等诸方面，分别概述离它们对土壤胶体稳定性的作用，以及目前研究中尚存在的一些问题。     

有机质去除对黄土纳米颗粒悬浮液稳定性的影响

土壤纳米颗粒是有机无机复合体,研究有机质对土壤纳米颗粒体系稳定性的影响具有重要意义。以塿土和褐土纳米颗粒以及去除有机质塿土和去除有机质褐土纳米颗粒为研究对象,分别测定颗粒的粒径分布、zeta电位、临界聚沉浓度(Critical coagulation concentration,CCC)等指标,利用德查金-朗道-维韦-奥弗比克(Derjauin-Landau-Verwey-Overbeek,DLVO)理论计算颗粒的哈默克(Hamaker)常数和相互作用能。结果表明:塿土和褐土纳米颗粒的平均直径分别为94.00nm和88.20 nm,去有机质黄土纳米颗粒的平均直径则略高于100 nm;相较于黄土纳米颗粒,去有机质黄土纳米颗粒的zeta电位绝对值降低,颗粒间静电排斥势能降低;DLVO模型拟合得到塿土和褐土纳米颗粒在真空中的哈默克常数分别为6.86×10^-20 J和9.73×10^-20 J,去有机质处理后相应数值为3.14×10^-20 J和3.40×10^-20 J,后者范德华引力势能降低;去有机质黄土纳米...     

三峡库区土壤有机质区域分布及影响因素

利用多目标地球化学调查方法，通过野外实地调查、大面积系统采集土壤表层、深层样品、测试分析和数理统计，探讨了三峡库区不同土壤类型深层和表层土壤中有机质含量分布特征。以紫色土为例探讨了不同分布高程、坡度和不同植被条件下对有机质含量的影响。结果表明：三峡库区土壤有机质含量总体上较低，均为矿质土壤。成土母质类型对土壤有机质含量影响明显，相同自然条件成土作用下，海相石灰岩母岩区的土壤有机质高于陆相砂、泥岩母岩区的土壤。在土地利用方式上，水耕模式有利于增加土壤有机质。地形高程、坡度对紫色土有机质分布影响明显，随着海拔高度的降低，紫色土有机质含量明显降低；随着地形坡度降低，土壤有机质明显升高。植被覆盖类型上，草丛区、阔叶林区有机质具有高于混交林区、灌丛区、针叶林区的趋势。紫色土有机质与P，S等元素呈极显著正相关，但与造岩矿物元素及母质来源的元素相关性差。     

褐土碳酸钙结核的胶体特性研究

碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核,采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行了表征。结果表明：褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50nm,而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%,其次含有石英、长石和伊利石等矿物;褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石,含量分别为48%和45%。3种碳酸钙胶体表面均带负电荷,其zeta电位绝对值均随着溶液pH的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在NaCl和CaCl₂溶液中的临界聚沉浓度分别为538.01mmol/L和2.08mmol/L,褐土碳酸钙结核纳米颗粒在NaCl和CaCl₂     

长期不同施肥的棕壤胶体凝聚动力学比较研究

土壤胶体的凝聚与土壤团聚体的形成密切相关。施肥改变土壤溶液环境，对土壤团聚体形成、土壤结构和土壤物质组成产生影响。探索长期不同施肥影响土壤胶体微观性质和相互作用进而影响土壤宏观现象的关联十分必要。本研究依托三十五年棕壤长期定位施肥监测试验站，选取不施肥处理（CK）、施用氮肥（N）、施用有机肥（M）、氮肥与有机肥配合施用（N+M）四种处理的土壤为研究对象，采用动态光散射技术监测不同施肥处理的土壤胶体凝聚动力学过程，通过对比分析土壤有机质含量、表面化学性质和土壤矿物组成等探究不同施肥处理对土壤胶体凝聚过程的影响。研究发现：四种长期不同施肥处理的棕壤胶体凝聚特征均表现为在低电解质浓度条件下发生慢速凝聚（RLCA）与高电解质浓度条件下的快速凝聚（DLCA）；不同施肥处理胶体在相同电解质体系中的临界聚沉浓度的大小顺序均为M > N+M > CK > N。有机肥的长期施用增加了土壤有机质含量，从而提高了胶体颗粒表面电场强度，加大了胶体颗粒间的静电斥力，加之有机质组分的空间位阻效应使得胶体的凝聚现象减弱；另一方面，长期不同施肥处理并未改变土壤黏土矿物组成类型，但对其相对含量产生影响：其中，有机肥的长期施入使2:1型伊利石的相对含量增加，1:1型高岭石的相对含量减少，长期施用氮肥使伊利石相对含量减少而高岭石相对含量增加。综上，长期不同施肥处理改变棕壤胶体的基本理化性质和矿物组成比例关系，进而影响棕壤胶体的凝聚动力学过程。     

胶结物质去除对��土纳米颗粒凝聚的影响

[目的] 为探究胶结物质对土壤胶体颗粒凝聚的影响,明确其分别促进土壤团聚体结构形成的微观机理。[方法] 采用超声分散结合高速离心法从��土中提取3种土壤纳米颗粒,分别是��土提取得到的土壤纳米颗粒(NP-Lou)、去除有机碳��土中的纳米颗粒(NP-OCR)和去除无机碳��土中的纳米颗粒(NP-ICR)。采用动态光散射仪测定3种��土纳米颗粒在Na⁺、Ca²⁺和La³⁺体系中的凝聚动力学过程、临界聚沉浓度(CCC)及表面电位值,结合Derjauin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论计算��土纳米颗粒的Hamaker常数及相互作用能变化。[结果] 在相同溶液化学条件下,与NP-Lou相比,NP-OCR和NP-ICR凝聚速率减小,CCC值增大。NP-OCR和NP-ICR的zeta电位绝对值低于NP-Lou,导致纳米颗粒间静电排斥势能降低。DLVO理论计算表明,NP-OCR和NP-ICR的Hamaker常数也低于NP-Lou;即去除无机碳或有机碳后,土壤纳米颗粒的范德华引力也随之降低。合力计算结果表明,去除无机碳或有机碳后土壤纳米颗粒间相互作用的总势能高于NP-Lou,所以CCC值更大。NP-ICR和NP-Lou的CCC差值大于NP-OCR和NP-Lou的CCC之差,因此土壤无机碳对��土纳米颗粒凝聚的影响更大。[结论] 无机碳和有机碳通过增大��土土粒间相互作用的Hamaker常数来增强吸引势能,这是胶结物质促进土壤团聚体稳定的重要原因。     

施用生物炭对黑土各组分有机质结构的影响

  【目的】  生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分有机质化学结构的影响,以深化认识施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理。  【方法】  选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验中施用化肥(?BC)和化肥配施生物炭(+BC) 的两个处理,采集土壤样品以常规方法分析了有机质总量,并将土壤样品分离为>2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量。将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fraction, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fraction, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fraction, MF) 3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构。  【结果】  与?BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72%,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50%和192.66%,团聚体>2 mm和2～0.25 mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了12.54%和21.35%。土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18%和21.95%以外,其他官能团均增加,?CH/C=C和?CH/C=O值分别增加66.67%和62.11%;在>2 mm团聚体中,脂肪族?CH的相对丰度增加了55.11%,芳香族C=C减少17.06%,致使>2 mm团聚体中的?CH/C=C和?CH/C=O值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63%～49.83%,脂肪族?CH减少了16.58%～20.80%,致使?CH/C=C和?CH/C=O值下降。在>2 mm的团聚体中—CH/C=C和CH/C=O值的增幅最大。此外,与?BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族?CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅分别达125.74%和29.06%,?CH/C=C值增加了74.19%。  【结论】  施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性。闭蓄态轻组中脂肪族?CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新。     

长期施肥对红壤性水稻土颗粒有机质和矿物结合态有机质含量与化学组成的影响

以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响.结果表明:施肥处理全土、POM和MinOM组分中有机碳、全氮含量均显著高于CK处理(...     

有机质对土壤光谱特性的影响研究

为了探明土壤有机质的光谱特征及其影响作用,从而为有机质土壤铁氧化物的定量反演提供理论依据。利用去有机质前后土壤的光谱数据,研究了有机质对土壤反射率、土壤线参数、土壤铁氧化物定量反演的影响。研究结果表明,去除有机质后,能明显提高土壤反射率,变化最明显的为可见光橙黄光波段,即570～630 nm。相关性分析也显示橙黄光波段反射率的相对变化量或差值与有机质去除量之间的相关系数要比其他波段高,相关系数最大值在600 nm。因此,建议采用570～630 nm的光谱数据进行有机质的反演;土壤线斜率在去有机质后明显降低,截距显著增大,二者变化量与有机质去除量呈极显著相关关系,可用土壤线参数预测有机质含量。有机质对铁氧化物的反演具有明显影响,特别是有机质大于20 g kg-1的土壤,在进行反演时应考虑有机质对反演精度的影响,需采取有效地技术手段消减其影响作用,才能达到较好的效果。     

土壤有机质稳定性特征与影响因子研究综述

本文阐述了土壤有机质(SOM)稳定性的影响因素及其稳定性特征,包括有机物质化学稳定性、物理稳定性和生物化学稳定性,探讨了通过分子特征,即元素组成、功能团、分子构像;有机物、无机物质或其它有机物质之间的分子间相互作用;有机质与微生物和酶之间的作用;以及水热条件对SOM稳定性的影响。     

三峡库区耕地重金属分布特征初步研究

通过对三峡重庆库区16个市、县(区)旱地和水田土样分析、统计、评价,研究了库区耕地土壤主要重金属元素分布特征。结果表明,库区耕地土壤有不同程度污染,重金属As、Cd、Cu、Ni的含量均有超标,Cd有最大超标;旱地土壤重金属含量略高于水田,紫色土略高于黄壤,各采样点重金属含量差异大;重金属元素Cd、Pb、Cu、As、Zn间存在极显著正相关,土壤污染有复合污染趋势;主要淹水区县土壤环境质量评价结果显示,仅巫山县污染综合指数评价为中污染,主城区、开县为轻微污染,涪陵区、长寿区、奉节县为警戒级,其余为安全级;耕地土壤中重金属元素均未超过土壤环境基本容量,能够保证作物品质和农业持续发展。同时对三峡库区耕地重金属淹水和非点源污染进行风险分析,指出库区开展淹水重金属形态与非点源污染输出研究意义.     

三峡地区侵蚀泥沙的137Cs法研究

198 9年以来三峡地区开展的侵蚀泥沙13 7Cs示踪的初步研究表明:三峡地区紫色土陡坡耕地侵蚀强烈,坡度>2 5°的坡耕地,侵蚀速率高达712 6 94 5 2t/(km2 ·a) ;黄壤质地粘重,抗蚀性好,坡度2 9°的陡坡耕地的侵蚀速率仅2 5 0 9t/(km2 ·a)。林草地侵蚀轻微,坡度2 5°林草地的侵蚀速率为30 6 6 88t/(km2 ·a) ,较坡耕地大致低一个数量级。上世纪6 0年代以来,开县小江河床上涨强烈,两岸滩地也有淤积发生,淤积厚度10 70cm不等,低滩地泥沙淤积厚度大于高滩地。开县春秋水库小流域输沙模数为15 6 0t/(km2 ·a) ,由于谷地泥沙淤积极为有限,此值基本可代表该流域的侵蚀模数。全国土壤侵蚀遥感普查公布的川东平行岭谷区侵蚀模数为30 0 0 5 0 0 0t/(km2 ·a)。     

三峡库区柑橘生态环境质量评价

对三峡库区柑橘果园生态环境质量评价结果表明 ,该区域柑橘产地生态环境质量符合《绿色食品产地环境技术条件》标准 ,柑橘果实所测卫生指标符合NY/T4 2 6 - 2 0 0 0《绿色食品柑橘》标准 ,果实品质达到 1级产品     

表面电位对三峡库区细颗粒泥沙絮凝沉降的影响

测定了三峡库区紫色土细颗粒的表面电荷性质,用吸管法研究了K+和Mg2+体系对细颗粒泥沙静水沉降的影响。结果表明:(1)酸性紫色土、中性紫色土和石灰性紫色土细颗粒在Mg2+体系中的表面电位分别为-0.156,-0.171,-0.192V,在K+体系中约为其2倍;(2)当离子浓度为0.10molm-3时,三种紫色土细颗粒在Mg2+和K+体系中的泥沙平均沉降速度ω珚分别为1.56、1.47、1.35cmmin-1和1.05、1.01、0.99cmmin-1,表现为细颗粒泥沙表面电位值越大,其泥沙平均沉降速度越小;(3)在Mg2+离子体系和Na+离子体系中,三种紫色土细颗粒泥沙平均沉降速度ω珚随着电解质浓度的增大而加快。并且,细颗粒泥沙絮凝沉降在Mg2+和K+体系中均存在一个浓度临界点,在Mg2+体系中约为0.1molm-3,在K+体系中约为0.25molm-3。     

三峡库区消落带土壤有机碳氧化稳定性特征

土壤有机碳氧化的难易对土壤质量和碳沉降具有显著的影响。选取三峡库区消落带的3个海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,研究消落带湿地不同海拔梯度土壤有机碳氧化难易各组分(F1:高氧化活性有机碳组分;F2:中氧化活性有机碳组分;F3:低氧化活性有机碳组分;F4:难氧化有机碳组分)的特征。结果表明:土壤F1组分含量和其所占有机碳的比例在所有样地的各组分中最高。土壤易氧化有机碳总量及其F2,F3和F4组分都是消落带区域小于从未淹没的对照样地,但是高氧化有机碳组分F1在海拔155~165m的消落带区域与从未淹没的对照样地之间并无显著的差异。在消落带区域,155~165m区域土壤易氧化有机碳及其F1组分显著大于144~155m及其165~175m区域的,而F2,F3和F4组分之间都无显著性差异。相关性分析表明,土壤易氧化有机碳及其氧化有机碳组分与土壤总有机碳之间都具有显著的正相关性,而氧化有机碳F3和F4组分只与土壤全氮之间具有显著的正相关性。消落带土壤易氧化碳活性系数的大小顺序为是155~165m145~165m165~175m,这意味着消落带土壤有机碳不稳定性高低的顺序为155~165m145~165m165~175m。     

有机物料对红壤团聚体稳定性的影响

试验设置了对照(CK)、秸秆混匀(M-Str)、秸秆覆盖(Str)、生物质炭混匀(BC)和猪粪混匀(SM)5个处理,采用室内培养法研究有机物料种类与施用方式对红壤团聚体稳定性的影响。结果表明,秸秆混匀与猪粪处理下土壤有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWC)、土壤抗破碎性和团聚体水稳定性(MWD)显著提高(p0.05),而秸秆覆盖对土壤有机碳和土壤团聚体形成的提升作用不明显(p0.05)。相对于对照处理,生物质炭提高了土壤有机碳含量,但对团聚体稳定性的影响不显著(p0.05)。秸秆混匀和猪粪处理下团聚体稳定性的变化与土壤累积呼吸之间存在线性关系(p0.05)。可见,有机物的性质(秸秆、猪粪和生物质炭)与还田方式(混匀和覆盖)对红壤团聚体的稳定性存在显著差异。     

三峡库区典型农业区土壤重金属污染特征及风险评价

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)》和《土壤环境质量标准GB 15618-1995》分析了土壤样品中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量,比较了不同区县8种重金属污染现状及差异,应用地积累指数法和潜在生态风险指数法探讨了研究区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险等级。结果表明:该研究区农业土壤8种重金属含量平均值均未超过《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准,与土壤背景值相比,Cd、Cr、Cu、Hg和Zn均具有极显著差异(P0.01),As、Ni和Pb差异不显著,8个区县Cr均表现出极显著差异(P0.01),城口区多种重金属均表现出极显著差异(P0.01),8种重金属地累积指数平均值均小于0,研究区土壤受重金属污染水平为未污染等级,单个重金属潜在生态风险顺序为HgCdAsHgCuNiCrZn,Hg元素潜在生态风险指数平均值为43.840,属中等生态风险等级,其余元素生态风险指数值均小于40,属于低生态风险等级,8种重金属综合潜在生态风险指数平均值为108135,为低生态风险等级。综合研究结果表明:三峡库区典型农业区土壤Cd、Cr、Cu、Hg和Zn具有一定程度的累积,且表现为多种重金属复合累积现象,Cr累积具有普遍性,Hg是影响三峡库区农业土壤综合潜在生态风险的主要元素,但研究区土壤重金属总体处于低生态风险水平。     

重庆三峡库区水土流失敏感性调查研究

在RS、GIS技术支持下,兼顾坡面侵蚀和重力侵蚀,从DEM、坡度、降水、地表物质、地质灾害、土地利用等6个方面,对重庆三峡库区水土流失敏感性进行了单因子评价和综合评价。研究结果表明:重庆三峡库区水土流失以中、高度敏感性所占面积较大,分别占库区总面积的43.35%、36.0%;轻度敏感性面积占库区总面积的14.39%;不敏感、极度敏感区面积相对较小,仅分别占1.04%、5.23%。从区域分布来看,重庆三峡库区中、东部以中、高度敏感性为主,西部以轻、中度敏感性为主。     

基于最小累积阻力模型的三峡库区耕地面源污染源-汇风险识别

耕地所引起的农业面源污染是三峡库区主要生态环境问题之一。该文设置距离长江干流0～20、20～40、40～60和60～80 km 的缓冲区,对库区耕地源景观划分4个等级,依据耕地面源污染过程,在获取地形、地貌、气象、水文、土壤和植被等方面的主要自然影响因子的基础上,构建影响耕地面源污染的阻力基面,借助最小累计阻力模型测算不同等级源景观阻力面,并通过自然断点法对阻力面进行5个等级的源-汇风险分级（极低风险区、低风险区、中风险区、高风险区和极高风险区）,以此识别影响库区耕地面源污染的源-汇风险格局,结果表明：①库区一级源耕地占总耕地面积的50%以上,越向外围延伸耕地分布空间越小,且重庆库区的分布多于湖北库区,旱地的分布多于水田;②在耕地源景观所处的缓冲区范围内,阻力面偏小,并围绕源景观向外呈现不断增大的趋势,且水田源景观阻力面大于旱地源景观;③受空间距离的影响,阻力面的空间特征表现为高值区空间范围明显小于低值区;④库区耕地面源污染源-汇风险格局特征表现为高风险趋势,极高风险区（21706.13 km2）>中风险区（16257.75 km2）>极低风险区（10311.6 km2）>高风险区（7464.65 km2）>低风险区（2221.61 km2）;⑤高风险区主要集中于库区平行岭谷区,而低风险区主要分散在距离长江干流偏远的秦巴山区和武陵山区;⑥研究结果有助于从影响面源污染的阻力面角度评价由耕地所产生面源污染的风险程度及等级,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。