基于不同分析方法研究磷酸根在矿物表面吸附机制的进展

磷素是植物生长必需的营养元素,也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识,有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法,如OH–释放量分析、Zeta电位分析(电泳迁移率测试)、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等,均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物(尤其是铁、铝氧化物)表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物,且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间,以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀,造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。     

新时代土壤化学前沿进展与展望

土壤化学是重要的土壤学基础分支学科。在回顾了土壤化学发展历程的基础上,梳理了土壤化学的四个前沿交叉方向,并展望了土壤化学与其他相关学科的交叉发展趋势,以期寻求新的学科增长点。土壤化学经历了从恒电荷到可变电荷土壤学说演变,我国在土壤电化学、根际土壤化学、土壤化学-物理-微生物界面反应等方向逐步领跑。新时代中国已经发展成为国际土壤化学的研究中心之一,尤其在土壤化学与微生物学、地球化学、矿物学、环境化学等交叉领域取得了突破性发展。同时,发展并运用同步辐射、微流控联用光谱能谱、高分辨显微镜、光谱电化学等实时、原位、高精度研究方法,推动土壤化学研究取得了长足的进步。新时代的土壤化学具有三个重要发展趋势,首先系统揭示地球表层系统中物质循环与能量交换的土壤化学机制,实现"0到1"的土壤化学原创性成果的突破;其次需要综合运用地球表层系统理论,从多界面、多要素、多过程的"三多"交互耦合;再次,需要加强与地球宜居性这一人类重大命题的交叉融合,为生态文明建设、土壤污染防治攻坚战、全球变化等国家重大需求提供理论支持。     

喷施山梨醇螯合钙对花生生长及钾、钙、镁吸收的影响

为探究不同山梨醇螯合钙喷施浓度对花生生长及养分吸收的影响,采用大田试验,以花育22号为试材,在施基肥基础上设置5个钙素喷施浓度处理(以Ca²⁺计,单位g/L):0 (CK)、1.4 (T1)、1.6 (T2)、1.8 (T3)与2.0 (T4),测定了各处理对花生光合作用、收获期产量、品质、各器官干物质积累量及钾、钙、镁含量的影响。结果表明：(1)与CK处理相比,喷施山梨醇螯合钙提高了叶片SPAD值,促进了花生光合作用,尤其在结荚期;(2)喷施山梨醇螯合钙能提高花生产量及粗脂肪、粗蛋白含量,其中T2处理较CK处理分别提高11.48%、5.74%、7.82%;(3)喷施山梨醇螯合钙能够显著增加籽仁干物质积累量,有效提高花生生殖器官干物质占比,降低营养器官干物质分配比例,以T3处理改善效果较为突出,其次是T2处理;(4)喷施山梨醇螯合钙对花生各器官钾、钙、镁含量的影响不同,但总体上促进了花生对养分的吸收。主成分分析结果表明,喷施山梨醇螯合钙显著影响了花生生长发育。综合来看,喷施Ca²⁺浓度为1.6～1.8 g/L的山梨醇螯合钙对花生增产提质效果更...     

植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。     

赤红壤有效磷分级指标的研究

用盆栽试验方法得到玉米幼苗干物质相对积累量与赤红壤土壤有效磷含量的关系曲线可以用一元二次响应方程来拟合,土壤Olsen P含量的响应方程为:y=-0.4831x2+13.88x+2.664,决定系数为0.9555**;土壤Mehlich 3 P含量的响应方程为:y=-0.2621x2+9.4821x+18.891,决定系数为0.9400**。赤红壤区的土壤有效磷分级指标为:Olsen P,小于4.0 mg kg-1为"极低",4.0~6.8 mg kg-1为"低",6.8~10.5 mg kg-1为"中",大于10.5 mg kg-1为"高";Mehlich 3 P,小于3.6mg kg-1为"极低",3.6~7.5 mg kg-1为"低",7.5~12.0 mg kg-1为"中",大于12.0 mg kg-1为"高"。     

模拟降雨量对锌在土壤层中的吸附和迁移研究

采用静态吸附过程和动态柱淋洗方法研究了不同模拟降水量下锌在土壤中的吸附和迁移.结果表明:锌在土壤中的吸附平衡时间为24 h.加入不同淋洗剂及调节淋洗剂的pH值(3.8～7.8)能显著影响锌在土壤中的吸附能力,较高pH值具有更强的吸附能力.1/2模拟年降雨量能使1 000 mg添加锌垂直迁移20 cm土壤层.柠檬酸淋洗液在不同pH值下对锌在土壤中的迁移有较好的防止作用.     

冬小麦-夏玉米一体化垄作覆盖下农田土壤呼吸变化研究

农田土壤呼吸释放CO2过程加强是导致全球气候变暖的重要途径。通过大田原位实验,研究了雨养条件下垄作覆盖保护性耕作技术条件对土壤呼吸季节性和作物生育后期日变化的影响。结果表明,冬小麦从越冬期到灌浆期,不同处理的土壤呼吸值均以垄作覆盖值最高,平作覆盖次之,平作的值最小,平作处理与其他处理间均达到极显著差异。灌浆期各处理土壤呼吸值达到最大,分别为4．95、4．69、4．4、2．61μmol·m^-2·s^-1;成熟期各处理间大小顺序依次为：平作覆盖处理〉垄作覆盖处理〉垄作处理〉平作处理,平作覆盖与垄作覆盖分别与其他两个处理间达到极显著差异。玉米不同生育时期垄作覆盖处理土壤呼吸值均高于其他处理,平作处理的值最低,不同生育时期垄作覆盖与平作均达到极显著差异,不同处理在夏玉米抽雄期土壤呼吸值最高,成熟期最低。从冬小麦和夏玉米生长后期土壤温度（X）与土壤呼吸强度（Y）日变化看,两者呈显著线形关系,其直线回归方程分别为：Y=0．1704X-0．6372（R^2=0．882＊＊）,Y=0．1039X＋1．2073（R^2=0．8802^＊＊）。显然,同传统的种植模式相比,雨养条件下垄作秸秆覆盖保护性耕作技术模式增大了向大气环境释放CO2温室气体的数量。     

黄土坡面细沟径流输沙过程试验研究

细沟侵蚀是黄土地区坡面最主要的侵蚀方式之一,输沙过程是细沟侵蚀中的重要环节,阐明细沟输沙过程对理解细沟侵蚀发生发展过程机理及治理坡面水土流失具有重要意义。该文采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验,对黄土坡面细沟径流输沙过程进行研究,结果表明:(1)不同降雨强度及不同坡度下,细沟径流输沙率随径流过程的变化具有极大的相似性,都随径流历时的增加而逐步递增,可用幂函数方程很好地描述;(2)细沟径流输沙模数随降雨强度及坡度的增大皆相应增加,可分别用幂函数方程及指数方程很好地描述;(3)雨强及坡度的综合作用可用二元幂函数方程很好地描述,其中,二者的影响基本相当;(4)水流切应力是与细沟输沙动力学过程关系最密切的水动力学参数,细沟输沙动力学过程的发生发展根源于细沟水流剪切力的动力作用。     

长期定位试验点土壤镉的吸附解吸及形态分配

以中国生态系统研究网络和国家土壤肥力和肥料效应长期定位监测网络5个农业生态实验站的表层土壤为材料,研究了不同区域农田土壤对Cd的吸附解吸特性;同时,在研究长期定量施肥对封丘潮土和祁阳红壤Cd积累及其有效性影响的基础上,对不同施肥处理进行了土壤Cd形态分级。结果表明,5种农田土壤中,中厚黑土的吸附量较大,旱地红壤的吸附量较小,土壤的最大吸附量与土壤有机碳含量、土壤CEC及土壤pH有关;长期施用化肥对封丘黄潮土和祁阳红壤Cd积累的作用不明显,长期施用有机肥可增加土壤Cd的积累,但内源性有机肥(秸秆)使黄潮土Cd含量增加的幅度远低于外源性有机肥(猪粪)使红壤Cd含量增加的幅度,长期施用有机肥对土壤Cd有"活化"作用。黄潮土和红壤中Cd的形态分配顺序均为:残渣态弱酸提取态可还原态可氧化态,但黄潮土中残渣态Cd的比例显著高于红壤中残渣态Cd的比例。化肥和有机肥均可影响Cd在黄潮土和红壤中的形态分配。     

不同玉米品种萌发期耐芘胁迫的响应差异

为了评定不同玉米品种对芘的耐性强弱,确定合适的筛选指标和筛选浓度,以0mg·L-（1T0,对照）、0.5mg·L-（1T1）、1.0mg·L-（1T2）和2.0mg·L-（1T3）4个芘处理浓度,采用毒理学试验方法系统评价了14个玉米品种萌发期耐芘胁迫的差异。结果表明,不同品种玉米根干重、芽干重、根长和芽长都受到芘的影响,且这种影响的程度随着芘处理浓度不同而不同,不同品种玉米萌发对不同芘处理浓度的响应也不同,其中2.0mg·L-1的浓度处理适合进行玉米耐芘品种的筛选与鉴定。以根干重、芽干重、总干重、根长和芽长的性状相对值（处理测定值/对照测定值×100%）作为幼苗耐性指数（tolerance indices,TI）适合作为筛选指标。基于耐性指数对各玉米品种耐性进行聚类分析,将14个玉米品种聚为耐性、较耐性、较敏感和敏感4类。