激光诱导击穿原子光谱在土壤分析中的应用

土壤分析是土壤学研究及应用的前提和基础,传统化学土壤分析方法逐渐不能适应现代土壤学海量信息数据快速获取的需求。激光诱导击穿光谱作为一种全新的、反映土壤组成元素原子信息的光谱技术,其无需对样品进行复杂前处理,可实现原位、快速、多元素连续在线检测,每条光谱记录土壤样本独一无二的特征,可以视为土壤“指纹”,成为现代土壤分析的有效技术之一。首先介绍和分析了激光诱导击穿原子光谱的原理、光谱获取的主要影响因素、光谱数据处理的化学计量学方法等;然后阐述和梳理了基于激光诱导击穿光谱技术在土壤分析方面的应用成果和进展,包括土壤鉴定、土壤养分评估、土壤重金属测定、微观/介观尺度土壤原位表征等;最后讨论和总结了激光诱导击穿光谱技术在土壤分析中所面临的挑战及其应用展望。     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附与解吸的比较研究

对两种可变电荷土壤的研宄表明,土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势.土壤吸附的Cd(Ⅱ)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小.3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果.本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义.     

石油污染土壤的生物修复研究进展

对于石油污染土壤的修复,其生物修复具有环境友好、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术。本文较全面地介绍了石油污染土壤生物修复的影响因素、石油污染土壤的生物修复技术,并对该领域今后的研究重点进行了展望。     

两个品种玉米根际土壤微生物和酶活性对水分胁迫的响应

利用双因素随机试验研究在玉米3个生育期(大喇叭口期、灌浆期和成熟期)水分胁迫对2个品种玉米根际土中微生物的丰度、多样性、群落结构及酶活性(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶)的影响。试验设4个处理,即在水分胁迫和正常供水下分别种植2个玉米品种(“郑单958”和“农华101”)。结果表明:水分胁迫显著抑制了3个生育期根际土中革兰氏阴性细菌和丛枝菌根真菌的丰度以及成熟期的普通细菌和革兰氏阳性细菌丰度,并提高了微生物的均匀度,使群落结构发生明显改变。水分胁迫显著降低了灌浆期根际土中脱氢酶活性、成熟期的碱性磷酸酶和脱氢酶活性;显著提高了成熟期的蔗糖酶活性。灌浆期,“农华101”比“郑单958”根际土中丛枝菌根真菌丰度和脱氢酶活性高,但其微生物多样性和均匀度却较低。水分与品种的交互作用仅对灌浆期根际土中放线菌丰度、灌浆期和成熟期的丛枝菌根真菌丰度和3个生育期的微生物群落结构有显著影响。     

长期不同施肥下潮土磷素的演变特征

【目的】研究在施磷量相等的条件下长期施用有机肥和化肥对潮土全磷、有效磷的演变的影响,为潮土地区农业生产和地力培育提供理论依据。【方法】以河南封丘的肥料长期定位试验(开始于1989年)为平台试验设置7个处理,即有机肥(OM)、1/2有机肥+1/2化肥(1/20M)、氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、磷钾(PK)、氮钾(NK)和不施肥处理(CK)分析比较了不同处理土壤的全磷、有效磷含量及两者比值的演变规律。【结果】所有施磷处理土壤全磷均与试验年份呈显著线性相关,1/2有机肥+1/2化肥、有机肥和氮磷钾处理土壤全磷年均增加量为0.0083、0.0081和0.011 g/kg;各处理2008~2010年3年平均土壤有效磷含量大小顺序为PKOM1/20MNPKNPCKNK施磷处理下试验进行的前11年土壤有效磷快速增加,以后达到稳定状态;有机肥处理和1/2有机肥+1/2化肥处理土壤有效磷与全磷的比值显著高于氮磷钾处理,试验20年后有机肥处理和1/2有机肥+1/2化肥处理有效磷/全磷是氮磷钾处理的1.9和1.4倍。磷素平衡与全磷及有效磷含量均达到了极显著相关相关系数分别为0.981和0.886。磷素盈亏每增加100 kg/hm2土壤全磷含量增加0.04 g/kg土壤有效磷含量增加约为2 mg/kg。试验20年后其他理化性质与土壤全磷、有效磷含量之间的相关关系均未达到显著水平。但土壤有机质和土壤全氮与有效磷/全磷的相关系数达到了显著水平,说明土壤有机质和全氮含量提高有利于土壤磷素的活化。【结论】土壤全磷和有效磷的演变都显著受磷素盈亏的影响。在每年P_2O_5投入量相当于135 kg/hm~2时施用化肥更加有利于潮土全磷含量的提高;经过21年的不同施肥处理,平衡施用化肥处理有效磷含量只能维持在7 mg/kg左右这一水平处于中低水平,依旧需要磷的投入才能维持作物的高产。施用有机肥可以在不增加施磷量的条件下增加作物可吸收利用的磷。因此减少施磷量增施有机肥可能成为潮土地区减肥增效的重要手段。     

风干土保存时间和湿土培育时间对黄淮海平原潮土酶活性的影响

以经历18年不同施肥管理的土壤为研究对象,阐明它们经过4个不同时间保存或处理后的土壤脲酶、转化酶、脱氢酶、及FDA酶活性的动态变化。处理包括:风干保存30天或鲜土状态、风干保存210天、风干土湿润至田间持水量(25℃)条件下分别培育15天和51天;同时评估这些酶活性的变化程度与土壤本身有机碳含量之间的关系。结果表明,风干土保存时间和风干土湿润后短期培育均对脲酶活性影响很小,但风干土湿润培养51天后其活性则显著降低;随风干土保存时间延长,转化酶活性显著降低;与鲜土相比,风干土湿润培养15天后,脱氢酶活性显著提高,但继续湿润培养至51天后,其活性又降至与鲜土相当,因此风干土湿润培育一定时间后测定的脱氢酶活性可用来代表其田间自然湿度时的状态;FDA酶活性的变异程度最大,与其从鲜土状态至风干状态的活性急剧下降有关。土壤本身有机碳含量与脲酶和脱氢酶的活性变化程度成显著负相关关系,说明土壤有机碳含量是决定它们随环境条件改变而变化的主要因素之一。另外,土壤NH4+-N、NO3--N和可溶性有机碳含量对上述4种处理的响应程度也存在差异。其中风干状态土壤经湿润培育处理后,NH4+-N含量呈先降后升趋势,正好与脲酶活性变化趋势相反;而NO3--N含量整体上呈上升趋势,可溶性有机碳含量则正好相反。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈V形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。     

秸秆还田方式对砂姜黑土有机碳组分和孔隙结构的影响

砂姜黑土容重高、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量低是限制作物产量的关键因子,秸秆还田能有效改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。为探明砂姜黑土区适宜的秸秆还田方式,进一步培肥改良耕地地力,该研究利用砂姜黑土连续6 a耕作与秸秆还田定位试验,探究不同秸秆还田方式(免耕还田、旋耕还田、深翻还田)对砂姜黑土不同土层(0～10、>10～20、>20～40 cm)有机碳及其组分颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、矿物结合态有机碳(mineral-associated organic carbon,MAOC)和孔隙结构的影响。研究结果表明:在0～10 cm土层内,3种还田方式下SOC及其组分、土壤总孔隙度和大孔隙度(>50 μm)均无显著性差异(P>0.05)。与旋耕还田相比,免耕还田使>10～20和>20～40 cm土层SOC含量分别降低了14.1%、23.7%(P<0.05),对>10～40 cm土层内孔隙结构特征参数无显著影响(P>0.05);与旋耕还田相比,深翻还田使&...     

耕层厚度对潮土中化肥氮素转化的影响

耕层厚度是影响土壤肥力的重要因素之一,但其对潮土中化肥氮素转化的影响尚不清楚。利用田间?土柱模拟试验,采用15N示踪技术,探究在不同耕层厚度处理下,化肥氮在3种质地潮土0~40 cm土层中有机氮、无机氮与固定态铵库中的动态变化以及作物对化肥氮的吸收利用。结果表明：耕层厚度显著影响化肥氮在土壤不同氮库中的转化及其在土壤-作物系统中的去向,且在不同质地潮土中的作用效果一致。在不同质地潮土中,残留于土壤中的化肥氮83%以上以有机氮的形式存在,影响化肥氮的保蓄与供给。增加耕层厚度虽然降低了化肥氮向固定态铵库的转化,但提高了0~40 cm土层中的肥料来源有机氮储量,尤其是在施肥当季,耕层厚度25 cm（PLT-25）处理下的肥料来源有机氮储量平均较耕层厚度15 cm（PLT-15）处理提高8.9%。增加耕层厚度显著（P < 0.05）提高了施肥当季与后茬作物生长季内肥料来源无机氮的供给,在此期间PLT-25处理下作物对化肥氮的利用率较PLT-15处理提高8.0%左右,而化肥氮的当季损失率与累积损失率则较PLT-15处理分别降低12.3%与9.1%。就土壤质地的角度而言,砂粒含量高制约着化肥氮向有机氮库的转化,不利于作物对化肥氮的吸收利用,增大了氮肥损失。由此可见,在不同质地潮土中,增加耕层厚度在提高化肥氮素当季利用率的同时也增大了化肥氮在土壤中的残留量,减少了化肥氮的损失。残留的化肥氮在后茬作物生长季释放出来供作物吸收利用,促进了化肥氮累积利用率的提高。