土壤有机质对镉污染土壤修复的影响

镉是生物非必需具生物毒性元素,有机质作为修复镉污染土壤的重要改良剂之一而备受关注。土壤有机质通过对土壤理化性质、对镉的吸附-解析、络合作用、生物有效性作用影响镉污染土壤修复效果。主要阐述了土壤有机质对镉污染土壤修复的影响作用机制,探讨了有机质的适用条件、影响因子,分析了工程应用过程存在的问题,以期为重金属污染土壤修复技术研究提供新的思路。     

外源铜在土壤中的老化研究进展

水溶性Cu添加到土壤后,其可浸提性、生物有效性或毒害随时间逐渐降低,这个过程称为老化过程.田间污染土壤中的Cu与人工新添加的Cu在生物有效性上存在着明显的差异,因此,在生态风险评价和环境质量标准制定中,考虑Cu的老化过程显得十分必要.而且,它对污染土壤的管理和修复也有重要的指导意义.本文详细综述了外源Cu在土壤中的老化机理及影响因素,指出老化过程主要受扩散作用、聚合/沉淀作用和包裹作用共同控制,而且在长期老化阶段,微孔扩散成主导作用机理;pH、温度、有机质和土壤类型是老化的主要影响因子,其中pH影响聚合/沉淀作用和扩散作用,温度主要影响扩散作用,而有机质对上述各个机理都有影响.     

土壤有机质空间变异性及其驱动因素研究进展

土壤有机质是表征土壤质量的主要指标,在土壤肥力、环境保护和全球碳循环中发挥着重要作用。土壤有机质的主要特征之一是具有高度的空间异质性,这是土壤形成过程中自然因子和人为活动综合作用的结果。本文对土壤有机质空间变异性的研究方法进行了回顾,从非生物和生物两方面阐述了驱动土壤有机质空间变异的主要因素,分析了研究土壤有机质空间变异性尺度效应的重要性及相关成果。在此基础上,结合以往研究的特点和不足,从深层土壤有机质的空间变异性、森林土壤有机质的空间变异性、土壤有机质空间变异性驱动因素间的交互作用以及较大尺度下土壤有机质空间变异尺度效应四个方面,对未来的研究方向提出了合理化建议。     

土壤含水量和胡敏酸对有机氯农药降解的影响

尽管我国从1983年就开始禁用有机氯农药，但环境中仍有大量残留存在。土壤中污染物的残留是吸附、降解和迁移等各种理化作用和生物作用的综合结果，其中降解是制约其残留量的关键过程。大量研究表明，影响土壤中农药降解的主要环境因素包括土壤有机质、土壤温度、土壤pH和土壤含水量等，因为这些因素显著影响着土壤微生物的数量和活性。微生物代谢所需的营养物质有一部分来自农药和土壤有机质，土壤中微生物对其降解起着重要作用。胡敏酸（HA）是土壤有机质的主要组分，因此以HA代表土壤有机质对农药降解的影响是合理的，也有很多关于HA对农药在土壤中吸附等环境行为影响的研究报道。     

有机质影响溅蚀破坏土壤团聚体的主要作用机制

土壤有机质是团聚体的重要组成部分,其在团聚体形成过程中作用机制已有大量研究,但有机质在团聚体破坏过程中起何种作用尚未明晰,其对团聚体破坏过程中雨滴机械打击和消散作用贡献的影响也有待深入研究。为研究不同有机质含量对土壤团聚体的影响,选取5种不同退耕还林年限的土壤为研究对象,利用95%酒精和超纯水作为降雨液体,分别在4个高度下(0.5、1、1.5和2 m)对其进行溅蚀试验。结果表明:随有机质含量的增加,团聚体稳定性逐渐增强,土壤对雨滴机械打击和消散作用的敏感程度越来越弱,土壤抵抗侵蚀的能力越来越强;降雨前后大团聚体数量随着有机质含量的增加逐渐趋近相似,且酒精雨滴作用下的大团聚体含量明显大于超纯水作用下的大团聚体含量;在相同的降雨动能条件下,有机质含量增加使消散作用的贡献率呈现减小的趋势,且其对消散作用的影响在降雨动能较小时较为显著。研究结果对深入理解溅蚀过程中团聚体稳定性评价以及团聚体破坏因子具有重要作用。     

冻融交替对复配土壤团粒结构和有机质的交互作用

为了研究冻融交替作用下复配土壤团粒结构和有机质之间的关系,采用室内模拟冻融试验方法,分析冻融周期以及团粒结构含量对复配土壤有机质的影响。结果表明,冻融交替经过1,2,5,10周期时各个粒级团粒结构的分配比例有明显变化,0.5mm的小粒径团粒结构含量增加,1mm的大粒径团粒结构含量减少;冻融循环对复配土壤有机质含量产生极显著影响,1∶1,1∶2,1∶5复配土壤有机质含量均表现为随冻融周期先增加后减少的趋势,2周期时达到峰值,与冻融前相比,分别增加68%,55%,59%;冻融循环与土壤团粒结构的交互作用显著影响复配土壤有机质含量,冻融交替作用下3种比例复配土壤小团粒结构(粒径0.5mm)与有机质呈现出较为明显的正相关关系。因此,利用冻融交替作用对砒砂岩与沙复配土壤的团粒结构形成、有机质的影响以及二者之间的交互作用,进行改良土壤结构,提高土壤有机质含量,使土壤结构和有机质得到持续不断的改善和发展。     

微生物残体在土壤中的积累转化过程与稳定机理研究进展

近年来,关于微生物残体在土壤有机质积累和转化过程中的作用越来越受到研究者的关注。土壤有机质中微生物残体的数量和组成比例变化与土壤有机质的形成、容量大小及周转特征密切相关。对目前土壤微生物残体研究方面的相关进展进行了梳理和总结,在明确土壤微生物残体的来源及其重要性的基础上,介绍了土壤微生物残体定量和转化的表征方法,阐述了微生物残体在土壤有机质积累转化过程中的作用及其主要影响因素,探讨了微生物残体在土壤中的稳定机制,提出了微生物通过同化代谢作用驱动细胞残体积累进而促进土壤有机质积累和稳定过程中亟待探讨的科学问题。期望为进一步探究陆地生态系统土壤有机质周转与微生物过程的相互作用机理提供一定的思考。     

长期施用生物有机肥对土壤肥力及微生物生物量碳的影响

为了研究施用生物有机肥(EM堆肥,即有效微生物制剂 堆肥)对土壤肥力及微生物生物量碳的影响,进行了7年的施用15t/hm2.a有机肥、施用7.5t/hm2.a有机肥(包括EM堆肥、EM鸡粪肥和传统有机肥)、施用化肥和对照处理的田间试验。结果表明:长期施用生物有机肥的土壤肥力明显提高。随着生物有机肥用量的提高,碱性土壤的pH值逐渐降低,土壤有机质、全N、碱解氮、有效磷、速效钾、微生物生物量碳含量增加,与有机肥施用量呈显著正相关。施用化肥可一定程度提高土壤有机质、全N和有效养分含量,但作用不明显。施肥对土壤肥力和微生物量碳的影响趋势是:EM堆肥>传统堆肥>化肥>对照。土壤微生物量碳与土壤有机质、全N、碱解氮、有效磷、速效钾含量呈显著正相关,可以作为施肥过程中土壤质量变化的生物学指标。     

土壤团聚体的形成和稳定机制：研究进展与展望

土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能（如碳固存和养分保持等）的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个世纪以来有关土壤团聚体的研究历程,梳理了土壤团聚体关键理论提出的历史节点,包括重要的发现和理论观点、主要的理论模型和评价土壤团聚体结构和稳定性的指标等,比较了团聚体的筛分方法及粒级划分依据,分别阐述了团聚体基本结构单元（矿物、有机质和生物及其衍生物）的作用机理,以及微团聚体和大团聚体形成和稳定机制。通过总结发现,尽管目前对影响团聚体形成和稳定的因素及其作用机制有较深入的探讨,但鲜有从稻田及滨水土壤系统的角度探讨pH和氧化还原变化过程对团聚体形成和稳定的影响机制。最后对土壤团聚体研究领域未来的发展进行展望,以期为土壤资源的可持续利用提供理论参考。     

施用生物黑炭对新疆灰漠土肥力与玉米生长的影响

通过田间小区对比试验,研究生物黑炭作为改良剂与堆肥等其他生物质改良剂相比对新疆低产土壤——灰漠土的改良和玉米增产的效果。结果表明,施入20t·hm^-2和40t·hm^-2的生物黑炭,能显著提高土壤有机质含量,与基础土壤相比,提高了22．77％和49．80％,明显高于秸秆还田、羊粪和腐植酸有机肥等对土壤有机质的提升效果。施用生物黑炭提高了玉米单穗重、千粒重、产量以及生物量,降低了玉米的根冠比,促进玉米根系生长,而追施氮肥对玉米产量的影响差异不显著。因此,施用生物黑炭能够大幅度提高土壤有机质含量,对灰漠土土壤质量和作物产量以及农艺性状的提高具有重要作用。     

生物炭对我国南方红壤和黄棕壤理化性质的影响

为了探讨生物炭对不同土壤的改良效果,采用盆栽试验,研究了施用生物炭对我国南方两种代表性土壤(红壤和黄棕壤)理化性质的影响及其动态变化差异。结果表明:强酸性红壤施用生物炭能明显提高pH而降低其酸度,同时增加土壤的有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量,且随着生物炭施用量(生物炭量/土壤量:0、0.5%、1.0%、2.0%)的增加,改良效果不断加强;弱酸性黄棕壤施用生物炭也提高了土壤pH、有机质、速效磷、速效钾含量,但对该土壤中的碱解氮含量无明显影响。不同生物炭用量的效应存在较大差异,在2.0%时对两种土壤各理化性质影响均表现为最明显,红壤pH平均增加0.61,有机质、速效磷、速效钾、碱解氮分别平均提高203.4%、369.3%、368.0%、30.4%,而黄棕壤pH、有机质、速效磷、速效钾分别平均增加0.55、124.2%、57.5%、50.3%。因而,相同用量的生物炭对红壤的改良效应好于黄棕壤,且施用生物炭对两种土壤速效钾含量影响最大,其次是有机质、pH、速效磷、碱解氮。     

秸秆还田对西藏中部退化土壤环境的影响

在西藏中部风蚀严重地区研究了旱季不同秸秆还田方式对退化土壤环境的影响以及土壤物理、化学(养分)和生物因子间的相互关系。初步结果表明,留高茬和秸秆覆盖方式对保护耕层土壤环境、降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤团粒结构形成具有较大作用;对土壤水分、土壤温度、土壤有机质及土壤养分以及土壤微生物类群及其数量构成具有重要影响。还田期内,土壤物理、化学(养分)和生物因子间的相互影响和共同作用使退化土壤呈现出较为明显的恢复态势。秸秆翻埋的土壤含水量及环境综合效应则相对较低,充分反映了西藏中部秸秆翻埋的水分限制作用。土壤细菌在土壤微生物数量构成中占绝对优势。石灰性土壤条件下,土壤速效磷含量处于较高水平并与土壤pH呈正相关。     

沟渠土壤形成过程及其生化循环

沟渠植物促进养分循环和土壤结构的形成。土壤形成过程、生物地球化学循环、结构形成、生物活动可影响环境质量和调解水质。在概述沟渠土壤形成和生物化学循环过程基础上,探讨了此过程减少农业养分流失和污染的作用。结果表明,沟渠土壤形成是气候温度分布、有机体、地形、浸深、流态、母质、时间、水体属性和突发事件综合作用的结果。种植垄沟植物等管理措施,可增强土壤稳定性和生态系统功能。     

有机质对多环芳烃环境行为影响的研究进展

多环芳烃(PAHs)的归宿和毒性受其环境行为的影响,主要取决于环境中各个因素的交互作用,而有机质是相当重要的因素,有机质对环境中PAHs的物理化学行为、生物过程均有一定的影响。本文着重介绍了有机质对水体、土壤和沉积物中PAHs的吸附、溶解和迁移以及生物可利用性和毒性等方面的影响,总结了离子强度、pH、表面活性剂、时间等影响有机质与PAHs作用的因素,同时简要介绍了土壤和沉积物中结合残留态PAHs的研究情况,指出结合残留态PAHs现有的研究方法有热解法和同位素标记法,最后提出系统地研究内源有机质(尤其碳黑和腐殖酸)的组成、性质与土壤PAHs的锁定与降解的关系和利用外源有机物强化修复污染的环境是今后研究的重点。     

侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响

 为了探讨侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响,通过野外小区对比试验与室内分析相结合,研究有、无生物结皮坡面土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的分布特征。结果表明：生物结皮对坡面土壤碳氮积累具有重要意义,同一坡位下,土壤有机质、全氮和硝态氮含量在0～20cm剖面上均明显表现为生物结皮大于无结皮。总体来看,生物结皮对土壤碳氮的影响主要集中在0～10cm土层,与无结皮相比,土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮平均储量分别增加了44.7%、18.2%、39.2%和4.33%。生物结皮能显著增加0～2和2～5cm土壤硝态氮含量（P<0.05）,这除了生物结皮对土壤养分的保蓄效应外,还可能与生物结皮向土壤释放硝态氮有关。由于铵态氮流失特征不同于硝态氮,加之生物结皮可能会利用或释放铵态氮,使生物结皮对其影响表现出无明显规律性。相关分析表明,土壤有机质与全氮、硝态氮和铵态氮均达到了极显著或显著的正相关关系（P<0.01或P<0.05）。综上所述,侵蚀环境下生物结皮发挥着重要的固土蓄肥功能,这对研究区退化生态系统的恢复和重建具有积极的意义。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。     

施用生物炭对白菜根际土壤中有机质含量及酶活性的影响

为研究生物炭土壤有机质及白菜叶片中糖含量的影响。试验采用盆栽方法共设4个处理:不施用生物炭为对照(CK);施用1%,3%,5%生物炭等4个处理。结果表明,随着生物炭施用量的增加,白菜根际土壤蔗糖酶活性和有机质含量显著增加。同时施用3%和5%生物炭提高了白菜叶片中糖含量,根际土壤中多酚氧化酶,纤维素酶以及EC值显著提高,而土壤pH的变化并不明显。综上,土壤中施用生物炭提高了白菜根际土壤有机质含量和土壤酶的活性,促进了白菜生长并提高叶片中可溶性糖含量,施用3%生物炭改善效果较为明显,相当于在每公顷农田施入10 t的生物炭,可以在白菜生产上试用推广。     

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。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中生物土壤结皮特征

以黄土丘陵沟壑区安塞县墩滩山的退耕地为研究对象,分析了退耕地植被自然恢复过程中生物土壤结皮的特点及其对土壤水分、土壤有机质和土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)生物土壤结皮的盖度随着退耕年限的增长不断增大,结皮的厚度也渐渐增加,且稳定在0.1~0.3 cm之间;(2)有结皮样地0—40 cm土层的土壤含水量一般比对照样地的土壤含水量要低,有结皮样地和对照土壤含水量都随土层深度逐渐升高,但升高幅度逐渐变小;(3)有生物结皮的样地土壤表层0—10 cm有机质含量比对照样地有机质含量大;10—20 cm土层有生物结皮的样地比对照样地有机质含量也高,但是差异不如0—10 cm土层明显;(4)随着退耕年限的增长,土壤侵蚀量逐渐减少,与退耕初期相比,退耕10 a以上样地土壤侵蚀量可减少30%~80%。说明在退耕地植被恢复的过程中,生物结皮改善了土壤表层性质,增强了土壤抗侵蚀能力。     

连续3年施用生物有机肥对土壤有机质组分、 棉花养分吸收及产量的影响

采用盆栽试验,研究了连续3年施用生物有机肥对3种土壤有机质组分、 棉花养分吸收量及产量的影响。结果表明,连续施肥3年后,不同有机质含量土壤的有机质组分含量、 棉花养分吸收量及产量均较不施肥有不同程度的提高。3种土壤随着施肥量的增加,土壤有机质总量和活性有机质组分（活性有机质、 中活性有机质、 高活性有机质）增加,活性有机质在3年后的增加幅度高于有机质总量,说明连续施用生物有机肥可以改善土壤有机质质量。高等、 中等有机质含量的土壤施用生物有机肥2030 g/kg时养分吸收量最大; 低等有机质含量的土壤在施用生物有机肥40 g/kg时养分吸收量最高。高、 中、 低等有机质含量的土壤棉花产量分别在施用生物有机肥20、 20、 40 g/kg时最大,较不施肥增加了54.05%、 37.15%、 104.08%。通过相关分析表明,随着土壤的本底有机质含量由高到低,有机质组分、 棉花养分吸收量及产量之间的相关性则越好,养分吸收量和产量存在极显著相关。