西南喀斯特小流域地表、地下河流细粒泥沙来源的137Cs和磁化率双指纹示踪研究

在黔中喀斯特高原农林复合生态系统峰丛谷地小流域,利用¹³⁷Cs和磁化率双指纹因子对碳酸盐岩表层土壤(坡地和坝地)、深层土壤(沟道和洞穴/裂隙)以及碎屑岩夹层岩屑3类来源开展指纹特征分析,通过多元混合模型对流域暴雨过程侵蚀悬移质泥沙进行指纹复合示踪,并计算小流域地表及地下出口输出泥沙的主要来源及相对贡献率。结果表明:¹³⁷Cs和磁化率在碳酸盐岩表层土壤、深层土壤以及碎屑岩夹层岩屑3类来源存在显著差异,流域内表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑的¹³⁷Cs和磁化率平均含量分别为3.39 Bq/kg和310.07×10^-8 m^3/kg、0.50 Bq/kg和180.69×10^-8 m^3/kg、0 Bq/kg和7.02×10^-8 m^3/kg。表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑对流域地表出口泥沙的相对贡献分别为16.2%,4.3%和79.5%,拟合优度为99.97%;表层土壤、深层土壤和碎屑岩夹层岩屑对流域地下出口泥沙的相对贡献分别为<0.1%,37.9%和62.1%,拟合优度为83.80%。喀斯特流域泥沙来源区别于其他碎屑岩流域具有的特点为:(1)碳酸盐岩风化表层土壤来源少,对河流泥沙贡献小,主要贡献于地表河流。(2)无论流域地表出口还是地下出口,河流泥沙来源主要为流域中碳酸盐岩所夹的少量(地面物质组成<10%)的碎屑岩夹层岩屑。(3)深层土壤略有贡献,地下河流贡献比例高于地表河流。另外,¹³⁷Cs和磁化率可作为双指纹示踪物较好地示踪喀斯特小流域地表、地下河流泥沙来源和确定相对贡献率。     

金华城区表层土壤剖面磁化率变化规律

以金华城区表层土壤剖面为研究对象,分析土壤剖面磁化率的分布特点。结果表明:19个土壤剖面的磁化率分布在11.22×10^-8～94.29×10^-8 m³/kg之间;19个剖面土壤磁化率在0—10 cm的垂向剖面上的变化有三种不同形式:一是先增大后减小且在3 cm左右出现极值,二是单调变化,又可细分为单增和单减,三是波动变化,也可细分为波动增加和波动减小;通过对比不同采样间隔下磁化率的变化情况,结合土壤磁化率垂向分布特征和统计结果,建议以1—3 cm作为采样深度可以更好地揭示人类活动对土壤磁化率的影响。     

长期施肥褐土不同磷组分对磷素盈余的响应

  【目的】  研究褐土区玉米田长期不同磷源投入对土壤磷素形态和磷素累积的影响，通过对不同磷组分与磷素盈余之间进行相关性分析，研究不同施肥措施对土壤磷素形态转化的影响，为探索合理的磷肥调控措施，促进土壤中磷素向作物易于吸收的水溶态和碳酸氢钠溶解态转化，提高磷素利用效率提供依据。  【方法】  试验依托始于1992年位于山西省寿阳县北坪旱塬上的长期定位试验。9个施肥处理包括:无肥对照 (CK)、N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄、N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂、N₀P₀M₆，其中N₁、N₂、N₃、N₄分别为尿素N 60、120、180、240 kg/hm2，P₁、P₂、P₃、P₄分别为过磷酸钙P 16、33、49、66 kg/hm2，M为腐熟厩肥，M₁、M₂、M₃、M₆分别折合为施P量14、28、42和83 kg/hm2。1992—2016年，收获后取0—20 cm耕层土壤样品，分析土壤磷素形态及盈余量，并计算不同形态磷素与磷盈余量之间的相关性。  【结果】  连续施肥25年后，土壤磷组分发生了不同的变化，不施肥处理除H₂O-Pi、Residual-P外，各形态磷较试验初均有降低。施用无机肥各处理主要增加了土壤中HCl-P含量，以N₄P₄处理提高幅度最大，比试验初提高了127.7%。有机肥投入可以显著提高土壤中的活性磷含量，高量施用有机肥后，H₂O-P总含量较试验初提高了8倍之多，NaHCO₃-Pi年增加速率为11.50 mg/(kg·a)。不同施肥各处理土壤磷素盈余量为N₀P₀M₆ > N₃P₂M₃ > N₄P₄ > N₄P₂M₂ > N₃P₃ > N₂P₂ > N₂P₁M₁ > N₁P₁ > CK。磷素盈余是土壤磷组分变化的重要影响因素，各形态磷组分对磷素累积量响应大小为NaHCO₃-Pi > NaOH-Pi > HCl-P > NaHCO₃-Po > Residual-P > H₂O-Po > NaOH-Po > H₂O-Pi。  【结论】  长期施肥使土壤各组分磷素含量发生了显著变化，有机无机肥配施有利于土壤中活性磷的转化，过量施磷导致磷素在土壤中大量盈余，高量施用有机肥磷素盈余量最大。当以无机肥投入时，施用过磷酸钙P 33 kg/(hm2·a)基本可以满足作物生长发育的要求。当有机无机肥配施时，施用过磷酸钙P 16 kg/(hm2·a)，配施厩肥P 14 kg/(hm2·a) 时，土壤磷素盈余量最小。     

乙二胺四乙酸和柠檬酸活化石灰性土壤磷素的潜力评估

  【目的】  长期施磷形成的高磷残留土壤,面临土壤酸化、钙镁离子淋失等问题。本研究采用肥料中常见的螯合剂乙二胺四乙酸 (EDTA) 和柠檬酸,研究其对不同磷含量的石灰性土壤中磷素的活化作用,以期为磷肥减施和土壤残留磷高效利用提供有效途径。  【方法】  供试低磷、高磷和白云石改良土壤取自北京市房山区的石灰性土壤,3种供试土壤的全磷含量依次为0.95、1.90和1.91 g/kg,有效磷含量依次为7.39、160和152 mg/kg。采用室内往复振荡浸提方法,两种浸提剂为EDTA和柠檬酸,低磷土壤浸提剂浓度为0.05 g/L,浸提时间为12 h,高磷土壤和改良土壤浸提剂浓度均为0.5 g/L,浸提时间分别为12 h和1 h。每个土壤样品采用相同方法连续浸提10次,同时以去离子水浸提作为对照。测定了浸提液中磷、钙、镁、铁、铝含量,计算各元素的单次浸提量和累积浸提量。全部浸提后,用蒋顾磷分组法测定了土壤中不同组分磷的含量。  【结果】  EDTA和柠檬酸在低磷土壤中单次磷素浸提量均较低,且累积浸提量之间差异不显著,连续浸提10次后磷素的累积浸提量不及土壤全磷的3%;而在高磷土壤和施入白云石的改良土壤中,柠檬酸和EDTA的单次磷素浸提量为低磷土壤的7～64倍,磷素累积浸提量超过土壤总磷的20%,且柠檬酸处理高于EDTA处理。在低磷土壤中,磷素的累积浸提量仅与铁和铝离子的累积浸提量显著相关,在高磷土壤中,磷素的累积浸提量与钙、镁、铁和铝离子的累积浸提量均显著正相关,且相关系数均在0.78以上,而在白云石改良土壤中,磷素的累积浸提量与铝离子的累积浸提量之间无显著相关关系。进一步分析浸提前后土壤磷素组分变化可知,在低磷土壤中,去离子水、EDTA和柠檬酸经10次浸提后土壤Ca₂-P显著增加;在高磷土壤中,EDTA和柠檬酸处理浸提的土壤Ca₂-P、Ca₈-P较去离子水处理显著降低了16.1%、14.9%和37.1%、5.4%。此外,柠檬酸处理还降低了31.4%的土壤Al-P,EDTA和柠檬酸在改良土壤上对于各组分磷的浸提量与在高磷土壤上相似。  【结论】  在连续浸提的条件下,EDTA 和柠檬酸在低磷土壤上无明显活化磷素的效果,而在高磷土壤上和施入白云石的改良土壤上则可持续浸提出大于总磷量20%的磷素。高磷土壤和改良后土壤中被浸提磷素主要来自Ca₂-P和Ca₈-P,少部分来自Al-P和Fe-P。     

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...     

基于RSEI指数的长江上游流域生态环境质量时空演变及影响因子研究

为准确、及时地获取长江上游生态环境质量的变化趋势以及演变格局,基于Google Earth Engine(GEE)平台的MODIS系列遥感数据,通过计算长江上游流域生长季5—10月的绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)及干度(NDSI)4个指标,采用主成分分析法(PCA)构建出遥感生态环境指数RSEI,并对长江上游流域生态环境进行评价。结果表明：(1) 4个指标在第1主成分(PC₁)上的平均贡献率为71%,表明依据这4个指标在长江上游流域构建RSEI是可行的;(2)长江上游流域RSEI整体呈现显著增加趋势(p<0.05),增加速率为1.1×10^-3/a,具体可细分为两个阶段,分别是快速增长期(2000—2010年),其速率为5.9×10^-3/a,以及增速放缓期(2010—2020年),其速率为3.9×10^-3/a;(3)长江上游流域生态环境质量以优和良为主,且表现为南部比北部好及东部比西部好的空间分布格局;(4) 2000—2010年流域生态环境质量改善明显,改善面积占34.7%,...     

影响水稻土磷素扩散的某些因素

晚近的研究表明,土壤养分供应大致通过三个途径:即质流、扩散和根系截获.并认为NO₃^-、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺等营养离子主要通过质流,而磷、钾、铵则主要通过扩散.因此,土壤中磷的扩散是判别土壤磷素供应和提高磷肥效率的重要指标.然而,由于影响磷扩散的土壤因素很多,所以在鉴别某一土壤的磷素供应,或研究如何进一步发挥磷肥肥效时,必须首先了解影响土壤中磷素扩散的一些因素.本文即为此目的对三种不同类型水稻土中的磷素扩散及其影响因素进行了初步研究.     

近电器拆解区土壤-蔬菜多氯联苯污染及其健康风险

选择浙江省某典型电器拆解区,研究了该区域附近农田土壤和蔬菜中多氯联苯的污染水平,并进行健康风险评价。结果表明,该区农田土壤中PCBs含量为6.78～15.48μgkg^-1,蔬菜样品中PCBs平均含量为5.98～130.70μg kg^-1,与西藏土壤的背景值和浙江省农村土壤的PCBs污染水平比较,电器拆解区附近农田存在PCBs累积污染。以食物链为主要暴露途径的健康风险评价结果表明,生命期致癌风险水平为6.50×10^-6～1.24×10^-4,超过PCBs致癌基准浓度对应的生命期致癌风险水平1～3个数量级;生命期非致癌风险水平在部分农田大于可接受风险水平（HQ=1）。该区域农田生态系统中土壤和部分常见蔬菜存在多氯联苯污染,已构成较大的人体健康风险。     

厩肥和氮肥对红油土中供磷状况的影响

1961—1964年以武功头道塬的红油土进行了示踪试验,初步结果为:1.施用磷肥不仅可提供值物以大量可给态磷素,而且不影响植物对土壤磷的利用。2.厩肥富含磷素,它既能提供植物所需的磷素,又能以其所含的氮素和腐殖化有机质增进土壤供磷能力,但肥料磷的吸收量略有下降。3.配合施用氮肥后,植物对磷肥和土壤磷的吸收量均有增高。磷肥肥效的提高主要取决于间接的生物作用,而直接的化学作用仅局限于硫酸铵。     

聚磷酸磷肥不同基追比对石灰性土壤上滴灌盆栽棉花生长的影响

  【目的】  研究了3种聚磷酸磷肥不同施用技术对石灰性土壤滴灌棉花生长和磷肥利用率的影响,为石灰性土壤上聚磷酸磷肥在滴灌棉花的合理施用提供理论支撑。  【方法】  以棉花为供试材料进行了滴灌盆栽试验。用聚合度为2.3、1.8的聚磷酸铵和聚合度为3.0的聚磷酸钾分别与常规磷酸二铵混合,得到3种含聚磷酸的掺混磷肥,依次表示为APP1、APP2和KTPP,掺混磷肥中3%的P₂O₅来自聚磷酸磷肥。在施磷量均为P₂O₅ 0.2 g/kg土壤前提下,每个掺混磷肥设基追比7∶3 (F_7∶3),1∶1 (F_1∶1)和3∶7 (F_3∶7) 3个处理,同时设置不施磷肥对照(CK),共10个处理。棉花出苗后110 天收获,测定植株地上部与地下部生物量和含磷量,同时分别测定0—8和8—16 cm土层土壤有效磷含量。  【结果】  3种供试聚磷酸磷肥在0—8 cm土层土壤有效磷含量均以F_7∶3处理显著低于F_1∶1和F_3∶7处理,8—16 cm土层土壤有效磷含量3个施用比例处理间无显著性差异。在F_7∶3处理下,0—8 cm土层土壤有效磷含量以KTPP处理显著高于APP1和APP2。在F_1∶1和F_3∶7处理下,0—8和8—16 cm土层土壤有效磷含量均为KTPP和APP1显著高于APP2。F_1∶1处理棉花地上部、地下部生物量均高于F_7∶3和F_3∶7处理。F_1∶1处理棉花结铃数最高,F_3∶7处理最低。F_1∶1处理下,KTPP和APP1棉花结铃数无显著差异,但均显著高于APP2。F_7∶3和F_1∶1处理棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均显著高于F_3∶7处理。在F_1∶1和F_3∶7基追比处理下,棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均表现为KTPP显著高于APP2,而APP1处于两者间。  【结论】  3种不同聚磷酸磷肥在石灰性土壤上对棉花的肥效表现为聚磷酸钾最优,其次为聚合度为2.3的聚磷酸铵,聚合度为1.8的聚磷酸铵效果略差。3种聚磷酸磷肥均以基追比1∶1施用棉花生物量积累和棉花磷肥利用率的效果最好。     

基于in vitro试验的中国典型土壤中砷的健康风险及影响因素

采集中国红壤、黑土、褐土、棕壤和黄壤五种典型土壤,经一个月老化制备成浓度为600 mg·kg–1的砷污染土壤样品,利用体外（in vitro）试验方法（PBET-UF模型）研究经口部摄入的土壤砷在人体胃肠道的生物可给性/生物有效性,并评估其健康风险,进而从土壤性质角度（包括土壤基本理化特性及砷的赋存形态）综合地探讨砷的生物可给性/生物有效性的影响因素,以分析不同土壤间差异的原因。结果表明,土壤砷在胃阶段的生物可给性为37.2%～71.8%,小肠阶段的生物可给性为49.0%～73.3%,小肠阶段的生物有效性为48.6%～72.1%,各类型土壤间差异极显著;土壤砷从胃到小肠是一个逐步被消化溶出的过程,且小肠中溶解态砷均可透过模拟小肠上皮细胞的专用超滤膜;各类型土壤经口部摄入的砷健康风险存在极显著差异,致癌风险和非致癌风险分别超过相应可接受限值两个数量级和一个数量级;此外,土壤砷的生物可给性/生物有效性与土壤pH、游离氧化铁铝含量、迁移系数S及迁移系数W存在显著或极显著相关性,迁移系数S是影响土壤砷在胃阶段的生物可给性的主导因子,土壤pH为影响其在小肠阶段的生物可给性/生物有效性的主导因子,...     

近30年山东省耕地土壤pH时空变化特征及影响因素

通过研究山东省第二次土壤普查省级汇总(1984年)和省级耕地地力评价(2015年)耕地土壤pH数据,分析了土壤酸化的总体情况和动态变化,探讨了土壤酸化的自然和人为驱动因素.结果表明,30年来,山东省耕地土壤pH平均值由7.6降至7.2,降低了约0.4个单位,整体表现为酸性耕地面积明显增加,弱碱性和中性耕地面积相对减少,...     

市售散装白斩鸡表面四环素耐药菌污染初探

为探究市售散装白斩鸡表面四环素耐药菌的污染特征,评价耐药基因的迁移潜势,本试验从上海市4个区的25个熟食店中采集25份散装即食白斩鸡样品,采用梯度稀释法和脑心浸液肉汤培养基对四环素耐药菌(TETr)进行计数,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析6种四环素耐药基因(tet A、tet B、tet C、tet ...     

利用稻壳炭提高复合肥料在土壤中的磷素有效性

[目的]研究稻壳炭添加对复合肥料在土壤中磷素有效性的影响,旨在为养分高效、环境友好型复合肥料的开发提供科学依据.[方法]以磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、硝酸磷肥(NP)和聚磷酸铵(APP)为磷源,设置0、5％、10％3个稻壳生物炭加入量,与尿素、氯化钾、石粉以及其他辅料制作N-P2O5-K2O比例为15-10...     

坡地槟榔根系调查研究

槟榔目前为台湾收益优势作物,在利之所趋情况下继续入侵山坡地已不可避免,因此槟榔对水土保持影响成一热门课题。诸多因子中根系对水土保持影响为重要参考资料,探讨槟榔根系中根系分布、根型、根密度以做为了解槟榔根系对土壤抗剪力研究之用,经选定台中大坑地区槟榔园试验,结论如下:（1）槟榔为浅根系,无论上下坡其根数及根断面积均集中于0～50cm间,根数均以下坡数多于上坡,根直径则随深度之增加而递减。根直径介于0.1～20.5mm间,根系横向扩展亦不高,大约介于30～100cm,横向扩展随土深而增加,无明显主根,根型如团网型（Massive type）。（2）槟榔根系无论于各土层深度分布均以细根及小根所占比例最高,显见槟榔小径根特多,无法分辨明显主根,由于根力与根面积比呈正比,过多之小径根直接影响根力,因此槟榔根力将因小径根所占比例过高而降低根力。（3）槟榔根系密度介于2.403×10^-4～9.791×10^-4,其中下坡断面根系密度分别为上坡断根系密度2.7倍及1.2倍。     

土壤磷扩散规律及其能量特征的研究 Ⅲ.土壤磷扩散的动力学及能量特征

用³²P标记扩散池法测定了不同时间下土壤磷的扩散量,并用5种动力学模型对其拟合,结果表明土壤磷扩散过程最符合抛物线扩散方程。20%含水量下,磷扩散速率温度商Q₁₀。为1.20左右,与扩散是一个物理过程相吻合。由阿尼乌斯公式求得的磷扩散活化能(E_a^D)随土壤水分增加而降低;在土壤水低吸力范围内(<10⁵Pa水吸力)为12-34kJ/mol,平均为25kJ/mol左右,与溶液中离子扩散活化能较接近,说明低吸力下磷扩散主要在液相进行。将绝对反应速率理论移植用于磷扩散,所求出的磷扩散净活化能、活化熵变、活化焓变和活化自由能变在供试土壤中相同含水量下均呈规律性变化,且与E_a^D变化趋势基本一致,证明这些参数可用于表征磷扩散的能量特征。     

成都平原农地利用方式转变对不同母质土壤剖面磁化率的影响

[目的]分析区域土壤磁化率变化特征有助于掌握土壤环境变化规律和土壤演化特点,为区域土壤资源管理提供依据.[方法]本研究基于174个土壤剖面的675个采样数据,分析成都平原不同农地利用方式和母质条件下土壤剖面磁化率的差异,采用时空替代法探究农地利用方式转变对农田土壤剖面磁化率的影响.[结果]结果表明,研究区土壤磁化率随土...     

膜下滴灌不同灌水定额对玉米根系生长的影响

玉米根系的分布特征受多种因素的制约,其中影响最大的有土壤水分和生育期阶段等,通过分析不同灌水处理条件下,不同生育期,土壤深度与根长密度和根重密度的关系,研究膜下滴灌玉米各生育期根系在不同灌水定额处理下的分布规律,利用大田代表植株挖根试验得到的实测数据进行根长密度和根重密度计算。结果表明:根长在表层土壤中,随着水分的胁迫减轻,呈现增大趋势,深层反之,而且最大根深出现在80 cm处,在大喇叭期,处理1在20 cm土层根长密度最小（77.27 mm/cm³）,处理9最大（143.31 mm/cm³）,在40 cm土层,处理8的根长密度最小（16.11 mm/cm³）,处理1最大（24.89 mm/cm³）。根重密度与根长密度的规律基本一致,水分胁迫能促进根系向下伸长,在玉米拔节期,处理1在20 cm以上土层根干重仅占总根干重的67.9%,而处理9在20 cm则达到了90.2%。随着生育期的推进,表层根重密度随灌水量增大而增大,在大喇叭期,处理1的根重密度为8.16×10^-4 g/cm³,处理7为2.358×10^-3 g/cm³ 。水分胁迫使得根系深扎吸取水分来补偿亏缺,并且根变得较细较小,这说明根系自身会做出水分适应性环境调整,以达到重要机制的平衡。     

Effect of liming and phosphate additions on sulphate leaching in soils

The effect of lime (CaCO₃) and phosphate additions on surface charge characteristics and their effect on the leaching of sulphate were examined for two soils (Patua loam and Tokomaru silt loam) which differed in their adsorption capacities for sulphate.
Incubation of soils with either CaCO₃ (0–600 mmol kg⁻¹) or phosphate (0-208 mmol kg⁻¹) resulted in a two- to five-fold increase in the net negative charge and a similar decrease in the adsorption of sulphate. The effect of either lime or phosphate addition on both the surface charge and sulphate adsorption was more pronounced for the allophanic Patua soil than for the Tokomaru soil containing mainly vermiculite.
In a column experiment, liming induced the leaching of sulphur either by the desorp-tion of adsorbed sulphate or by the mineralization of organic sulphur. During a miscible displacement study, addition of either CaCO₃ or phosphate resulted in an early breakthrough of sulphate in the leachate. In a pulse experiment, in which soils were incubated with sulphate (3.12 mmol kg⁻¹) for 1 week and subsequently leached with water, more added sulphate was lost in the leachate of the soils previously incubated with either CaCO₃ or phosphate.