胡敏酸和柠檬酸对铜在土壤中吸附-解吸行为的影响

铜在土壤中的吸附-解吸行为及其影响凶素是评价铜在环境中去向的主要因素之一.本研究采用一次平衡法,目的是为了阐明两种可溶性有机碳(DOC)--胡敏酸(HA)和柠檬酸(CA)对铜在不同土壤中的吸附-解吸行为的影响.结果表明,HA有显著促进土壤对铜的吸附的趋势,但在碱性土壤中比在酸性土壤中的促进效果更为明显;而CA显著抑制碱性土壤对铜离子的吸附,对铜离子在酸性土壤中的吸附行为的影响随加入铜离子浓度的不同而异,低浓度时(<63.54 mg·L-1)CA对铜离子的吸附有抑制作用,而随着铜离子浓度的升高.CA又反过来促进土壤对铜离子的吸附.被碱性土壤吸附的铜离子很难用中性盐解吸出来.产生上述现象的原因可能与铜离子随pH变化的水解程度不同和不同类型DOC本身性质不同有关.土壤对铜吸附行为的变化有可能用来预测重金属对水体的污染潜力.     

土壤饱和异水率的田间测定

本简述了圆盘渗透仪（disc pemeameter）在田间条件下测定土壤饱和导水率的原理及方法。该方法在测定对田间土壤饱和导水率附加了一个负压Ψρ,因而可以控制土壤入渗孔隙的孔径大小、排除土壤裂缝和蚯孔洞对测定的影响,具有操作简便,测定精度高等优点。     

不同施氮水平下玉米农田土壤呼吸及碳平衡研究

氮肥施用是影响农田碳源汇的关键因素,定量评估不同氮肥施用下农田土壤呼吸和碳平衡对于保障土壤地力和调控生态环境碳排放均具有重要意义。笔者利用野外管栽模拟和田间定位试验,研究不同施氮水平下玉米生长季农田的土壤呼吸速率动态变化,并在此基础上解析了农田生态系统的碳平衡状况。结果表明:不同氮肥水平下农田玉米生物量(地上部和根系)固定有机碳量为5660.71~8106.00 kg C/hm2;土壤呼吸释放的总碳量为9209.04~16510.40 kg C/hm2之间,裸地微生物呼吸释放的总碳量为2827.36~6951.68 kg C/hm2之间。玉米生长季中根系呼吸量对土壤总呼吸量的贡献分别为57.9%~69.3%之间。在玉米种植条件下,不同生育期的碳平衡发生了显著变化。在拔节期,不同处理下净生态系统生产力(NEP)均为负值,表现为大气CO2的源;在玉米抽雄期和成熟期,不同处理下NEP均为正值,表现为大气CO2的汇,不同施肥水平下碳汇的程度不同。从不同施氮水平来看,NEP值在不同的生育期随施氮水平增加的变化趋势不同,在拔节期提高氮肥的施用水平,NEP值显著低于不施氮处理,在抽雄期和成熟期提高氮肥的施用水平,NEP值高于不施氮处理。     

基于CT图像的土壤孔隙结构三维重建及水力学性质预测

为了更好地了解土壤孔隙结构对水分运动过程的影响机制,该文利用黄淮海平原原状潮土CT扫描图像,通过数字图像分析和计算机重建技术对孔隙结构进行三维重建,根据图像分析获得的孔隙大小分布和连通性等形态学参数建立了用于描述孔隙尺度结构特征对水分运动影响机制的网络模型,据此预测了样本尺度(样本体积为385.84cm3)的土壤水力学性质。结果表明,模型预测的水力学性质和实测值基本吻合,变化趋势基本一致,二者的决定系数达0.94以上。结果表明相关网络模型可以较好地模拟孔隙尺度的水分运动过程,可用于预测土壤的非饱和水力学性质。     

基于回归分析的玉米冠层叶绿素含量高光谱反演分析

以长期定位氮肥梯度试验地为靶区,采集的42个玉米冠层叶片SPAD值作为训练样本,利用无人机为平台搭载高光谱相机获取玉米冠层高光谱影像,从中提取17个光谱参数,采用相关性分析方法遴选出4个与数学变换(R、lg^R、1/lg^R、1/R、\sqrt[]{R}、\sqrt[]{\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$R$}\right.})前后SPAD值密切相关的光谱参数,并用来构建一元、多元回归方程作为SPAD值一元、多元诊断模型。结果表明,光谱参数λr、Rg、SDb、NDVI与SPAD值关系最密切,该参数与SPAD值的一元归回方程具有较高的决定系数,分别为0.19、0.83、0.71、0.80,而该参数与SPAD值多元回归方程决定系数为0.93。利用训练样本之外的21个独立样本对一元、多元诊断模型进行验证分析,结果表明,基于λr、Rg、SDb、NDVI的SPAD值“多元诊断模型”具有较高的预测精度。与前人研究结果相比,本文所建立的玉米冠层SPAD值高光谱反演模型参数数量更少、决定系数更高,在高光谱或多光谱遥感与作物冠层叶绿素监测领域具有一定的参考价值。     

免耕和秸秆还田对潮土酶活性及微生物量碳氮的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站玉米-小麦轮作保护性耕作定位试验平台,研究了全翻耕（(T)、免耕（(NT)、全翻耕+秸秆还田（(TS)以及免耕+秸秆还田（(NTS)处理分别对田间0 ~ 10、10 ~ 20和20 ~ 30 cm土层酶活性及土壤微生物量碳、氮的影响。结果表明：①在0 ~ 10和10 ~ 20 cm土层内,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、脱氢酶活性为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理,以NTS处理最高,T处理最低;在20 ~ 30 cm土层中,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脱氢酶活性免耕处理大于全翻耕处理,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理。②在0 ~10和10 ~ 20 cm土层内,土壤微生物量碳、氮均为免耕处理大于全翻耕处理,有秸秆还田处理大于无秸秆还田处理;在20 ~ 30 cm土层中,微生物量碳以NTS处理最高,微生物量氮以TS处理最高;③4种处理下的土壤酶活性和微生物量碳、氮均随着土层的加深而减少,且在各土层中差异达显著水平。     

长期施肥对汞在典型壤质潮土及作物中累积影响的研究

研究了长期(1989~2009年)不同施肥条件下,汞在典型壤质潮土中的累积趋势、形态变化,及其在冬小麦/夏玉米体系作物体内的富集与转移。田间试验设置7个不同施肥处理,有机肥(OM)、OM+化肥氮磷钾(NPK)、NPK、NP、PK、NK、和不施肥(CK),其中OM+NPK处理有机肥和化肥氮磷钾各占50%。每个处理4个重复。结果显示,经过20年的不同施肥处理,汞在表层土壤(0～20 cm)中的含量呈现先增加后减少的趋势。磷肥的长期施用是土壤中汞的重要来源,但对其在土壤中的累积趋势影响较小。弱酸溶解态和有机结合态汞的生物毒性较强,但在供试土壤中的含量较低,均约占其全量的6%;而铁锰结合态(18%)和残渣态(70%)是该土壤中汞的主要形态。汞在小麦茎叶和籽粒中的含量差异较小,显著的低于其在根系中的含量;汞在玉米根系和茎叶中的含量相似,明显高于其在籽粒中的含量。经过长期不同的施肥处理,汞在土壤中的含量表现为NPK≈OM+NPK≈NP≈PK>OM>NK≈CK,与其在作物根系及茎叶中含量的趋势总体一致;汞在两种作物籽粒中的含量表现为NPK≈CK>OM≈OM+NPK>NK>PK>NP,在作物产量较高及较低的情况下均容易导致汞在籽粒中的富集。在OM、OM+NPK、NK和CK几种施肥处理下,汞在土壤及作物根系中的含量与其余处理相比均较低,但作物通过加强对汞的转移能力,提高了其在作物茎叶及籽粒中的含量,尤其CK处理汞在两种作物籽粒中的含量。     

手持式植物冠层光谱测定仪在黄淮海平原地区冬小麦氮肥精准管理中应用的初步研究

通过应用手持式植物冠层光谱测定仪对冬小麦Feekes6生育期的冠层归一化植被指数（NDVI）和地上部氮素营养状况的测定，探讨了NDVI与小麦氮素营养状况之间的关系，旨在为手持式植物光谱测定仪在黄淮地区冬小麦氮肥精准管理中的应用提供依据。结果表明。小麦冠层NDVI值与同一时期植物干重产量、地上部氮素积累量间存在显著相关性（P〈0．01）；同时。Feekes6生育期冬小麦冠层NDVI值与收获期籽粒产量、地上部氮素积累量、籽粒氮素积累量之间存在显著相关性（P〈0．01）。对于地上部氮素积累量、籽粒氮素积累量与Feekes6生育期NDVI的关系，不同类型的拟合方程对比表明，直线方程比多项式、幂、指数和对数方程拟合结果的显著性更高。Feekes6生育期的红光／近红外比值（Red／NIR）与Feekes6生育期、收获期的作物产量、氮素积累量间也存在显著相关性。本文还讨论了利用Feekes6生育期NDVI值预测出的Feekes6生育期和收获期的作物地上部氮素积累量之差来计算冬小麦氮素追施量的方法。以上结果表明,黄淮海平原地区冬小麦Feekes6生育期冠层NDVI值和Red／NIR值可用于冬小麦的氮素精准管理。     

红壤丘陵区作物耗水需水的研究

本文利用水分蒸渗仪对赣东北低丘红壤区的几种主要作物（花生、水稻、荞麦）需水耗水规律进行了研究，其结果表明：生产１ｋｇ的花生荚果需要消耗１．３１ｍ３水量用于作物腾发；生产１ｋｇ的稻谷则需要消耗０．７６ｍ３水量用于作物的腾发；而生产１ｋｇ荞麦籽实需要消耗１．２３ｍ３水量用于作物的腾发。与其对应的水分利用率（ＷＵＥ）分别为７．６５ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２、１３．９５ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２和８．１０ｋｇ／ｍｍ·ｈｍ２。作为一般规律，作物的产量在一定范围内与腾发量成线性关系，因此，每公顷产３０００ｋｇ花生需要３９３０ｍ３（或３９３ｍｍ）的水量维持腾发；每公顷产７５００ｋｇ水稻则需要５７００ｍ３（或５７０ｍｍ）的水量用于腾发；而每公顷产３７５０ｋｇ的荞麦籽实产量需４６０５ｍ３（或４６１ｍｍ）的水量。在田间条件下，设计作物需水量时还应考虑地表径流和水分的渗漏与下渗的情况。试验结果还表明：水稻的水分利用率要高于花生和荞麦，在规划和配置灌溉水时，应优先考虑水稻的供水。     

大肠杆菌对铜离子的吸附行为研究

为阐明大肠杆菌Escherichia coli对Cu^2＋的吸附特性，本文利用批量平衡吸附实验法研究了大肠杆菌对Cu^2＋的吸附动力学及影响细菌吸附Cu^2＋的主要影响因子，包括溶液pH、Cu^2＋始浓度、细菌初始浓度。结果表明，大肠杆菌的Zeta电位随着溶液中离子强度和Cu^2＋浓度的增加而降低，说明大肠杆菌对Cu^2＋的吸附主要是通过静电引力作用；在Cu^2＋初始浓度为0．01mmol·L^-1的背景溶液中，吸附开始很快，到1h时即达到最大；pH值显著影响大肠杆菌对Cu^2＋的吸附，在pH值为6时，其吸附量达最大；大肠杆菌对Cu^2＋吸附量随着菌体浓度、Cu^2＋浓度增加而增加，用Langmuir吸附等温模型能很好模拟该吸附过程，吸附比率随着Cu^2＋浓度增加而降低。通过对细菌吸附重金属的特性研究，为环境中重金属污染的生物去除提供一定的理论依据。