紫色土K+吸附解吸动力学研究

从国家紫色土肥力与肥料效益监测基地定位试验上 ,在第 10年水稻收获后从 0～ 30cm土层采取土壤样品 ,研究土壤K 吸附、解吸动力学过程。结果表明 ,不同施肥处理土壤K 吸附、解吸反应分别在2 4～ 32min和 4 6～ 6 4min达到平衡 ,吸附、解吸平衡量分别为 14 1～ 19 2cmolkg-1和 11 6～ 17 5cmolkg-1。相关分析说明 ,土壤阳离子交换量 (CEC)及粘粒含量是影响吸附平衡时间、吸附平衡量的重要因素 ;CEC、交换钾量是影响解吸平衡时间、解吸平衡量的重要因素。由此可见 ,长期不同施肥对土壤CEC、粘粒及交换钾量产生影响 ,从而影响了紫色土K 吸附、解吸平衡时间及吸附、解吸平衡量。平衡前钾离子的吸附、解吸速度及吸附、解吸率与反应时间lnt间存在良好的线性关系。其中反应速度直线和解吸率直线的斜率、初始反应速度及初始吸附率均与CEC、粘粒含量密切相关。Elovich方程和一级扩散方程分别为描述紫色土K 吸附、解吸反应的最优与最差模型 ,指数方程和抛物线扩散方程拟合性介于Elovich方程和一级扩散方程之间。由此可见 ,紫色土K 吸附、解吸过程不是一个单纯的过程 ,而是一个包括土体膨胀、吸附位活化、表面扩散等诸多因素的复杂过程。     

pH和有机酸对酸性紫色土吸附-解吸镉的影响

选择酸性紫色土,研究pH和有机酸对紫色土吸附镉的影响。结果表明,pH在1.0～5.0的范围内,Cd^2＋的解吸率从接近100%急剧降低到20.0%。当pH〉5.0,Cd^2＋的解吸率缓慢下降。相对较低的有机酸浓度（≤10^-3mol/L）限制了Cd^2＋解吸,而较高的有机酸浓度则增加了Cd^2＋的解吸。柠檬酸和醋酸在较高浓度（〉10^-3mol/L）时极大地促进了Cd^2＋的解吸,其次是苹果酸,最小的是酒石酸。     

不同土地利用方式下紫色土磷吸附-解吸动力学特征

[目的]研究川东紫色丘陵区旱耕地、林地、果园、荒草地、茶园、水稻田6种土地利用方式下土壤磷吸附与解吸特征及其影响因素,以期为四川低山丘陵区不同土地利用方式下紫色土磷潜在流失风险评估提供理论依据。[方法]采取研究区内6种土地利用方式下的0—20cm土层土壤样品,通过土壤磷吸附解吸试验,计算土壤磷吸附—解吸参数,测定土壤相关理化指标,利用主成分分析和旋转因子分析法评估土壤磷素流失风险及其主要影响因子。[结果]土壤pH值,有机质,水溶性磷,速效磷,全磷,CaCO3,有效锌是影响磷吸附的重要因子,主因素分析得出速效磷、全磷、CaCO3有效锌对紫色土吸附磷能力贡献率分别为86.9%,89.2%,89.4%,96.9%。通过因子分析法分析土壤磷吸附解吸参数,得出可用最大吸磷量Qm,最大缓冲量MBC,易解吸磷RDP,拟合吸附量与解吸量的相关关系式中的截距值b这4个参数来综合预测紫色土磷素流失风险。[结论]研究区域6种土地利用方式下,果园与旱耕地土壤磷素流失风险较大,水稻田及茶园磷素流失风险较低。     

pH和有机酸对酸性紫色土吸附-解吸镉的影响

选择酸性紫色土,研究pH和有机酸对紫色土吸附镉的影响。结果表明,pH在1.0~5.0的范围内,Cd2 的解吸率从接近100%急剧降低到20.0%。当pH>5.0,Cd2 的解吸率缓慢下降。相对较低的有机酸浓度(≤10-3mol/L)限制了Cd2 解吸,而较高的有机酸浓度则增加了Cd2 的解吸。柠檬酸和醋酸在较高浓度(>10-3mol/L)时极大地促进了Cd2 的解吸,其次是苹果酸,最小的是酒石酸。     

紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征

在紫色土集中分布的四川盆地丘陵区,选择不同土地利用方式（林地、水田、旱坡地、村镇）产生的沟渠泥沙为实验材料,采用平衡法研究了紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征。结果表明,泥沙对磷的吸附和解吸过程按速率均分为快、慢、动态平衡3个阶段,0～0.75h内泥沙对磷的吸附速率与活性铁铝氧化物含量和粘粒含量之间呈显著正相关,较高的OlsenP水平和砂粒含量是泥沙磷解吸速率高的重要因素。泥沙磷的吸附量和解吸量与反应时间之间均呈幂函数关系（Qt=k·ta,0〈a〈1）。磷吸附量与泥沙中活性铁铝氧化物含量呈极显著正相关。磷解吸量与泥沙中砂粒含量显著正相关,与细颗粒物质（粘粒和粉粒）含量呈显著负相关。村镇沟渠泥沙磷的解吸量显著高于其他沟渠泥沙,其释放风险值得重视。本研究结果为川中丘陵区紫色土泥沙磷的释放风险评价提供了科学依据。     

紫色土可溶性有机碳的吸附-解吸特征

选择代表性的酸性、中性和石灰性紫色土为实验材料,采用平衡吸附和动力学吸附法研究了紫色土对可溶性有机碳（DOC）的吸附-解吸特征,分析了土壤理化性质与DOC吸附量之间的关系。结果表明,紫色土对DOC的吸附容量呈以下顺序：酸性紫色土〉中性紫色土〉石灰性紫色土。石灰性紫色土对DOC的解吸率明显高于酸性、中性紫色土,其迁移淋失问题值得重视。紫色土对DOC的吸附过程包括快速吸附和慢速吸附2个阶段,0~0.5 h内吸附速率最大,随后吸附速率逐渐减小,4~6 h内基本达到吸附平衡。土壤pH值、有机质、粘粒和活性铁铝氧化物含量是影响土壤DOC吸附量与解吸率的重要因素。通径分析表明,土壤理化性质对DOC吸附量的直接作用系数大小顺序为活性铝含量〉土壤pH值〉有机质,对DOC解吸率的直接作用系数大小顺序为活性铁含量〉粘粒〉有机质。多元线性回归模型能较好地预测土壤对DOC的吸附及解吸的变化。     

有机质含量对棕壤表面电荷及NH4+的吸附解吸特性的影响

对棕壤在去除有机质前后表面电荷及NH4 的吸附解吸特性进行测定,结果表明:(1)去除有机质后,土壤胶体表面正电荷量增加,可变负电荷量减少,永久负电荷量增加。这可能是由于有机质带有大量的可变负电荷,掩蔽了一部分永久负电荷点位,同时中和了一部分土壤表面正电荷所致。(2)土壤对NH4 的吸附量和解吸量的变化与土壤表面电荷数量的变化呈现良好的一致性,有机质可以增加土壤对NH4 的吸附量,并降低其对NH4 的吸附结合能。土壤去除有机质后,其对NH4 的最大吸附量下降,吸附结合能增加,解吸率降低。     

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。     

无机与有机肥配施下紫色土铵态氮、硝态氮时空变异研究——夏玉米季

研究分析夏玉米季几种施肥制度紫色土NH 4-N和NO-3-N含量时空分配特征结果表明,各处理土壤NH 4-N、NO-3-N含量负相关性强;土壤NH 4-N含量随时间呈“波浪”形变化,成熟期剖面含量呈“K”字型分布,而土壤NO-3-N含量则时空分布均较紊乱。降雨和作物根系分布是影响土壤NO-3-N运移的重要因子,降雨对土壤NO-3-N的淋溶影响显著,施肥改变了土体NO-3-N含量,增强淋溶的可能性,其淋溶趋势为纯化肥>纯猪粪>猪粪 化肥>对照(CK)处理;作物根系分布与土体NO-3-N的吸收与淋失密切相关,施用有机肥促进作物根系生长,有利于作物对深层次养分的吸收利用;合理施用有机肥猪粪对土体NO-3-N淋失有一定固持作用,阻碍了NO-3-N向下迁移。并指出应重视纯化肥尿素处理土壤NO-3-N移出下层土体(30~80cm)污染地下水体的危险性。     

无机与有机肥配施麦田(紫色土)铵态氮及硝态氮的时空变异

试验研究无机与有机肥配施冬小麦紫色土NH4 -N及NO3--N的时空变异特征结果表明,冬小麦不同生育期施肥后第15d和第120d紫色土NH4 -N含量有两个显著的降低、升高转折点,第15d与N素的硝化作用和挥发作用有关,第120d受此阶段冬小麦的强烈吸收和肥料的矿化释放作用影响较大;土壤NH4 -N和NO3--N含量在不同剖面(0~15cm、15~30cm、30~50cm土层)的分配明显受施用有机肥的影响,有机肥对NO3--N有一定固持作用,阻碍了NO3--N向下迁移,各处理对NO3--N迁移的固持作用表现为秸秆 化肥>猪粪 化肥>鸡粪 化肥>纯化肥处理;土壤NH4 -N与NO3--N含量时空变异有较强的此消彼涨相关性,且施纯化肥处理最明显。     

NO3-和NH4+对水稻和旱稻生长及水分利用的影响

用分根法研究NO3-和NH4 对水稻‘越富’和旱稻‘297’生长和水分利用的影响,结果表明:与水稻相比,旱稻在NO3-中的生长最好。NH4 提高氮素在水稻根中的分配比率,同时也提高了水稻和旱稻根系在NO3-/NH4 处理中NH4 一侧的吸氮速率。旱稻水分利用率高于水稻,且二者的水分利用率都遵循NH4 >NH4NO3≥NO3-的规律。     

不同光照条件下莴笋生长期间三种紫色土中氮素的变化

运用盆栽试验方法,研究了不同光照条件下,莴笋生长期间三种紫色土中氮素含量的变化,结果表明:三种土壤中氮素含量的变化因处理光照的强弱而有所不同,光照增强时,土壤中NH4+-N含量下降速度较快,光照较弱时则下降速度相对较慢;NO3--N含量的变化亦因光照强度的不同而有差异,但其同时也决定于土壤中NH4+-N的含量;三种紫色土相互比较,NH4+-N和NO3--N含量的变幅受光照强度影响的大小与土壤本身的肥力状况有关,其中肥力较低的石骨子土所受的影响相对较小,沙土所受的影响则稍大,肥力较高的大眼泥土所受的影响则最大;土壤中碱解氮含量的变化亦在一定程度上受土壤本身肥力状况的影响.     

水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化

土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大.     

追氮方式对夏玉米土壤N2O和NH3排放的影响

【目的】研究氮肥与硝化抑制剂撒施及条施覆土三种追施氮肥方式下土壤N2O和NH3排放规律、 O2浓度及土壤NH4+-N、 NO2--N和NO3--N的时空动态,揭示追氮方式对两种重要环境气体排放的影响及机制。【方法】试验设置3个处理: 1)农民习惯追氮方式撒施(BC); 2)撒施添加10%的硝化抑制剂(BC+DCD); 3) 条施后覆土(Band)。 3个处理均在施肥后均匀灌水20 mm。在夏玉米十叶期追施氮肥后的15天(2014年7月23日至8月8日)进行田间原位连续动态观测,并在玉米成熟期测定产量及吸氮量。采用静态箱-气相色谱法测定土壤N2O排放量,土壤气体平衡管-气相色谱法测定土壤N2O浓度,PVC管-通气法测定土壤NH3挥发,土壤气体平衡管-泵吸式O2浓度测定仪测定土壤O2浓度。【结果】农民习惯追氮方式N2O排放量为N 395 g/hm2,NH3挥发损失为N 22.9 kg/hm2,同时还导致土壤在一定程度上积累了NO2--N。与习惯追氮方式相比,添加硝化抑制剂显著减少N2O排放89.4%,使NH3挥发略有增加,未造成土壤NO2--N的累积。条施覆土使土壤N2O排放量显著增加将近1倍,但使NH3挥发显著减少69.4%,同时造成施肥后土壤局部高NO2--N累积。条施覆土的施肥条带上土壤NO2--N含量与N2O排放通量呈显著正相关。土壤气体的O2和N2O浓度受土壤含水量控制,当土壤WFPS大于60%时,020 cm土层中的O2浓度明显降低,而N2O浓度增加,土壤N2O浓度和土壤O2浓度间呈极显著负相关。各处理地上部产量及总吸氮量差异不显著。【结论】土壤NO2--N的累积与铵态氮肥施肥方式密切相关,NO2--N的累积能够促进土壤N2O的排放,且在条施覆土时达到显著水平(P0.05)。追氮方式对N2O和NH3两种气体的排放存在某种程度的此消彼长,添加硝化抑制剂在减少N2O排放的同时会增加NH3挥发,条施覆土在显著减少NH3挥发的同时会显著增加土壤N2O排放。在条施覆土基础上添加硝化抑制剂,有可能同时降低N2O排放和NH3挥发损失,此推论值得进一步研究。     

Extraction of mobile element fractions in forest soils using ammonium nitrate and ammonium chloride

The extraction of earth alkaline and alkali metals (Ca, Mg, K, Na), heavy metals (Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Pb) and Al by 1 M NH₄NO₃ and 0.5 M NH₄Cl was compared for soil samples (texture: silt loam, clay loam) with a wide range of pH(CaCl₂) and organic carbon (OC) from a forest area in W Germany. For each of these elements, close and highly significant correlations could be observed between the results from both methods in organic and mineral soil horizons. The contents of the base cations were almost convertible one‐to‐one. However, for all heavy metals NH₄Cl extracted clearly larger amounts, which was mainly due to their tendency to form soluble chloro complexes with chloride ions from the NH₄Cl solution. This tendency is very distinct in the case of Cd, Pb, and Fe, but also influences the results of Mn and Zn. In the case of Cd and Mn, and to a lower degree also in the case of Pb, Fe, and Zn, the effect of the chloro complexes shows a significant pH dependency. Especially for Cd, but also for Pb, Fe, Mn, Zn, the agreement between both methods increased, when pH(CaCl₂) values and/or contents of OC were taken into account. In comparison to NH₄Cl, NH₄NO₃ proved to be chemically less reactive and, thus, more suitable for the extraction of comparable fractions of mobile heavy metals. Since both methods lead to similar and closely correlated results with regard to base cations and Al, the use of NH₄NO₃ is also recommended for the extraction of mobile/exchangeable alkali, earth alkaline, and Al ions in soils and for the estimation of their contribution to the effective cation‐exchange capacity (CEC). Consequently, we suggest to determine the mobile/exchangeable fraction of all elements using the NH₄NO₃ method. However, the applicability of the NH₄NO₃ method to other soils still needs to be investigated.     

长期地膜覆盖及不同施肥处理对棕壤无机氮和氮素矿化率的影响

长期地膜覆盖对土壤许多理化性质产生较大影响，但对无机氮和氮素矿化率的影响却鲜有报道。本文重点研究沈阳农业大学棕壤定位实验站（1987年开始）内长期地膜覆盖及不同施肥处理下土壤无机氮和氮素矿化率在整个生长季内的变化情况。结果表明，长期的地膜覆盖可以增加NO2^--N的积累，并抑制NO3^--N的迁移，但对NH4^＋—N的含量则影响不大；而且覆膜促进了土壤有机氮索的矿化，从而加速了NH4^＋-N和NO3^--N的释放进释．研究结果同时表明有机肥与无机肥配合施用比单一施用有机肥更能促进土壤的N素矿化。     

土壤性质对砂土亚表层磷迁移的影响

The soil factors influencing the potential migration of dissolved and particulate phosphorus （P） from structurallyweak sandy subsoils were evaluated by means of soil column leaching experiments. Soil colloids were extracted from two types of soils to make the colloid-bound forms of P solution. Eight sandy soils with diverse properties were collected for packing soil columns. The effects of influent solutions varying in concentrations of colloids, P, and electrolyte, on the transport of P and quality of leachates were characterized. P migration in the soils was soil property-dependent. High soil electrical conductivity values retarded the mobility of colloids and transportability of colloid-associated P （particulate P）. Soil electrical conductivity was negatively correlated with colloids and reactive particulate P （RPP） concentrations in the leachates, whereas, the total reactive P （TRP） and dissolved reactive P （DRP） concentrations in the leachates were mainly controlled by the P adsorption capacity and the P levels in the subsoil. The reactive particulate P in the leachates was positively correlated with the colloidal concentration. Increased colloidal concentration in the influent could significantly increase the colloidal concentration in the leachates. Elevated P concentration in the influent had little effect on P recovery in the leachates, but it resulted in significant increases in the absolute P concentration in the leachates.