开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

三万年来卤阳湖湖泊沉积物地球化学元素变化特征及其环境意义

利用荧光光谱仪、等离子发射光谱,测定关中盆地卤阳湖区沉积物(0~280cm)元素含量变化,在光释光定年与R型聚类分析基础上,探讨3万年来该区26种元素的地球化学行为特征及环境意义。结果表明:卤阳湖沉积物元素大致可分4类:第1类Si、Zr、Hf、Na,指示4.6ka B.P.后湖泊萎缩,外源沉积减少;第2类Ga、U、Sr,指示4.6ka B.P.和2.0ka B.P.前后的湖区干旱气候;第3类Cu、Hg、Mn、Mg,指示4.6ka B.P.后湖水咸度的增加;第4类Ti、Sb、Pb、V、Th、Co、Fe、Bi、Cs、Zn、Ni、Rb、Ga、K、Al,这15种元素指示湖水咸度与周边人为活动的增加。元素变化特征说明,卤阳湖在33~10.4ka B.P.之间,沉积环境稳定,全新世前期(10.4~4.6ka B.P.)湖水变淡,4.6ka B.P.后,外源沉积减少,湖水咸度升高,在2.0ka B.P.前后,湖泊干旱造成大量盐分生成,之后,虽气候转湿,但人为活动增加使湖泊快速走向衰亡。     

Temporal variation of total and DTPA-extractable heavy metal contents as influenced by sewage sludge and perlite in a calcareous soil

Continuous application of sewage sludge (SS) as a source of organic matter, may increase available heavy metals (HMs) up to their critical levels. As a consequence their uptake by plants, risks of accumulation in food chain and groundwater pollution increases. To evaluate the effects of perlite and SS on total content and available fraction of iron (Fe), manganese (Mn), lead (Pb), copper (Cu), nickel (Ni), cadmium (Cd) and zinc (Zn) over 45 and 90 days a completely randomized pot experiment was conducted. Treatments consisted of SS (0, 2 and 4%) and combined SS and perlite levels (1:1, 1.5:0.5 and 0.5:1.5% SS:perlite). Mean available Fe, Ni, Cd, Mn and Zn fractions decreased over time by 7–27%, whereas, total contents did not change. Available HMs in SS-treated soils increased by 0.5–25%; whereas, only total Zn, Cu and Pb concentrations increased with SS application (although concentrations fall in the range of critical levels). The lowest (1.6 fold) and highest (22.1 fold) increases obtained for available Cu and Zn, respectively. Perlite could mitigate the adverse effect of high rate application of SS on amplification of HMs extractability. Therefore, their concomitant applications can be suggested considering the perlite durability and its positive effects on soil physical properties.     

不同树龄骏枣树养分吸收差异研究

【目的】旨在明确不同树龄骏枣树形成单位产量所需的各器官营养元素年吸收量的异同点,以期为骏枣生产中的科学均衡施肥提供理论依据。【方法】以新疆阿克苏地区4、 7和10年生骏枣树作为试材,从枣树地上部分各器官分别采样,测定N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Mn、 Fe、 Zn和Cu含量。【结果】骏枣树形成地上部各器官单位生物量所需要的养分含量,不同树龄间相比差异均不显著,但其生物量在总生物量中所占的百分率有差异,4、 7、 10年生骏枣树果实占地上部年总生物量的百分率依次为72.9%、 73.7%、 75.7%,叶片依次为5.4%、 5.2%、 5.1%,花依次为1.3%、 1.5%、 1.4%,茎枝依次为20.4%、 19.5%、 17.6%,三个树龄骏枣树各器官生物量的大少顺序均为果实＞茎枝＞叶片＞花。每形成1000 kg果实的总生物量随着树龄的增大而逐渐减少,茎枝保留和剪掉部分生物量均降低。采前落果率随树龄增加上升,叶片生物量减少,受精花生物量上升,而其掉落部分生物量表现先上升后下降。三个树龄骏枣地上部分生物量年增加量所需要的各营养元素量顺序均为K＞N＞Ca＞Mg＞P＞Fe＞Zn＞Mn＞Cu,每形成1000 kg果实所需要吸收的养分量非常接近,4年生骏枣树为N 22.8 kg、 P 1.7 kg、 K 34.0 kg、 Ca 7.4 kg、 Mg 5.0 kg、 Mn 54.5 g、 Fe 916.9 g、 Zn 202.8 g、 Cu 42.5 g; 7年生骏枣树为N 22.7 kg、 P 1.7 kg、 K 33.9 kg、 Ca 7.3 kg、 Mg 4.9 kg、 Mn 53.9 g、 Fe 907.2 g、 Zn 204.5 g、 Cu 42.0 g; 10年生骏枣树N 22.1 kg、 P 1.7 kg、 K 33.4 kg、 Ca 6.8 kg、 Mg 4.7 kg、 Mn 51.8 g、 Fe 871.3 g、 Zn 204.8 g、 Cu 40.4 g。【结论】3种树龄骏枣树地上部年总生物量中果实生物量与其余生物量的比例约为3∶1,且形成1000 kg果实所需的养分量也基本一致。由于总生物量和果实产量随树龄的增加而增加,因此,对养分的总需求量增加。但是由于果实生物量所占比例有所增加,测算单位产量所需要的各营养元素年吸收量时,也应考虑果实以外器官的年生物量所需要的养分吸收量,才能得到较准确的肥料施入量和各营养元素的比例。     

不同前处理方法对秸秆金属元素原子吸收光谱分析结果的影响

秸秆中金属元素是关系农作物秸秆科学利用的重要组成部分,目前还没有统一的秸秆中金属元素原子吸收光谱(atomic absorption spectroscopy,AAS)测定方法标准,该研究采用原子吸收光谱测定黄芪(GBW10028)标准物质、玉米秸秆、小麦秸秆和棉花秸秆中金属元素含量,比较了不同前处理方法对样品中K、Cu、Fe、Zn和Mg分析结果的影响。结果表明:微波消解、干法灰化和湿法消解测定黄芪(GBW10028)标准物质中金属元素含量差异性显著(P<0.05),微波消解比干法灰化、湿法消解准确度高。微波消解对玉米秸秆、小麦秸秆和棉花秸秆中各金属元素的影响与黄芪(GBW10028)标准物质趋于一致。微波HNO3与微波HNO3-H2O2测定结果差异性不显著(P>0.05),微波HNO3比微波HNO3-H2O2和微波HNO3-H2SO4测定结果稳定。微波HNO3是进行秸秆样品金属元素含量测定时较准确简便的前处理方法。     

Copper,Zinc, and Lead Fractions in Soils Long-Term Irrigated with Municipal Wastewater

Long-term irrigation with municipal wastewater may lead, even in spite of intense farming, to an accumulation of organic matter, nutrient elements, and trace metals in soils. Excessive increases of heavy metals may pose a potential risk to the food chain and provoke restrictions for the further cultivation of sensitive crops. Copper (Cu), zinc (Zn), and lead (Pb) forms in soils under long-term irrigation (for 100–120 years) with treated wastewater of Wroclaw were investigated by using selective seven-step sequential extraction (procedure of Zeien-Bruemmer) for partitioning the metals into operationally defined fractions, likely to be released in solution under various environmental conditions. The largest fraction of Cu, Pb, and particularly Zn in nonirrigated (control) soils was strongly bound in a residual form, while the percentage of exchangeable and the most labile fractions were negligible. Total concentration of metals in irrigated soils was elevated, and significant redistribution of metals among phases was observed. Percentages of residual fraction of Cu and Pb were no more than 25% (Zn < 40%), while significantly increased contribution of fractions occluded on iron (Fe) oxides and organically bound Cu. Exchangeable and readily mobile forms of Zn are predominant zinc fractions in soils irrigated with wastewater.     

CO2浓度升高对毛竹和四季竹叶片主要养分化学计量特征的影响

运用开顶式气室(OTCs)模拟大气CO2浓度升高(500、700 μmol/mol),以目前环境背景大气为对照,研究CO2浓度升高对毛竹和四季竹叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)化学计量特征的影响.结果表明,毛竹和四季竹叶片C、N、P和K含量在不同的CO2浓度(对照、500、700 μmol/mol)条件下,变化范围分别为512.13～543.30、19.23～22.97、1.26～0.96和8.40～5.88 mg/g,492.13～498.02、17.97～15.37、1.05 ～0.81和4.25～5.62mg/g.相同的CO2浓度条件下,毛竹叶片C、N、P和K含量均高于四季竹,且受CO2浓度升高的影响较四季竹强烈.毛竹和四季竹叶片C/N、C/P、C/K、N/P、N/K和K/P变化范围分别依次为26.64～23.65、406.58～565.93、60.98～92.40、15.26～23.93、2.29～3.91和7.00～6.22,27.39～32.40、468.70～614.84、115.80～88.61、17.07～18.98、4.24～2.73和4.04～6.94.与环境背景大气比较,CO2浓度升高到500 μmol/mol,对毛竹和四季竹叶片C、N、P和K含量及其化学计量比并不会产生明显影响,这反映了毛竹和四季竹对高CO2浓度环境均表现出较强的适应能力.但CO2浓度升高到700 μ mol/mol,除四季竹叶片C含量无明显变化外,毛竹和四季竹叶片主要养分元素含量及其化学计量比会发生明显的适应性变化,且毛竹较四季竹变化剧烈.综上,CO2浓度升高改变了毛竹和四季竹叶片C、N、P、K含量及其化学计量比格局,尤其是CO2浓度升高到700 μmol/mol时极为明显;在养分供应上,对四季竹生长的N、P、K限制性作用和毛竹生长的N、K限制性作用没有明显影响,但明显增强了毛竹生长的P素限制性作用.     

秦巴山区耕层土壤微量元素空间特征及影响因子——以镇巴县为例

为充分了解与掌握秦巴山区耕层土壤微量元素现状、空间分布规律及其影响因素,为区域土壤微量元素的科学管理及土壤微肥应用提供理论依据和实践指导,以镇巴县为例,基于2010年陕西省耕地地力调查与质量评价项目数据,采用地统计学和GIS相结合的方法,研究秦巴山区耕层土壤有效态Fe、有效态Mn、有效态Cu和有效态Zn的空间特征及其影响因素.结果表明：1）镇巴县耕层土壤有效态Fe、Mn和Cu均属中等变异强度,变异系数介于81.38％～97.57％之间,有效态Zn属强变异强度,变异系数为117.09％;2）空间特征上,根据块金系数值,4种微量元素均表现为中等强度的空间相关性,县域质量分数的空间分布呈南部高、西部低格局,空间变异性是由自然因素（土壤理化性质、地形地貌和常年降水量等）和人为因素（作物熟制和村距等）共同作用而引起的;3）镇巴县耕层土壤整体有效态Cu和Fe质量分数丰富,Zn质量分数适宜,19.14％ Mn缺乏（＜5 mg/kg）,需结合不同的耕作制度、土壤类型及其质量分数丰缺水平进行分区培肥与管理.     

7Be在示踪土壤侵蚀和沉积物中的研究探讨

环境放射性核素137Cs和210Pb为测量土壤侵蚀和沉积速率提供了一种重要的方法。然而这两种核素只能提供中长期(45年和100年)的土壤再分配的速率,因此有必要研究示踪个别事件或短周期的土壤再分配的速率作为示踪中长期土壤再分配速率的有益补充,7Be(半衰期53.3 d)作为自然放射性核素,能够满足示踪个别事件或短周期的土壤再分配的需要,越来越受到广泛的关注。土壤再分配过程一般是自然和人为因素共同引起的,需要评价他们各自对土壤再分配过程的影响程度,用于评价土地利用和水土保持措施的效果,更为重要的是用于土地资源可持续利用和环境保护。讨论了7Be产生规律以及沉降特点,阐述了7Be在土壤再分配过程中的示踪原理,并对现有土壤侵蚀定量估算模型进行阐述并改进了模型,提出了今后应用7Be技术的研究方向。     

腐植酸对甘薯吸收利用矿质元素的影响

为探讨腐植酸对甘薯吸收利用矿质元素的影响,并为研究甘薯植株及土壤中矿质元素含量的变化情况,在大田生产条件下施用腐植酸。结果表明：施用腐植酸以后,甘薯对各矿质营养元素的吸收积累量均显著增加,增幅为12.87%~29.84%;矿质元素吸收积累量增加与腐植酸提高了不同生长时期甘薯对矿质元素的吸收速率有关,生长后期的吸收速率增幅最大。同时,施用腐植酸提高了收获期土壤中有效P、Ca、Mg和K元素的含量;使N、K、Ca、S、B和Cu的块根生产效率显著提高。施用腐植酸可以改善甘薯的矿质营养条件、提高部分矿质元素的块根生产效率。