改良剂对旱地红壤团聚体及有机碳分布的影响

基于野外旱地红壤定位试验,研究改良剂(生物质炭与过氧化钙)对旱地红壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响。结果表明,施用生物质炭与过氧化钙后,土壤水稳性大团聚体的含量及团聚体平均重量直径均得到了不同程度的提高;而C1Ca1、C1Ca2、C2Ca1、C2Ca2处理分别提高0.25mm团聚体含量64.46%,75.70%,26.31%和16.06%,其中以C1Ca2(生物质炭758kg/hm2与过氧化钙121kg/hm2)处理效果最好。除单施过氧化钙外,其他处理土壤有机碳含量及储量均有不同程度的增加,生物质炭与过氧化钙配施效果优于单施;在各级土壤团聚体中,不同处理团聚体有机碳含量大小顺序大致为C2Ca2C2Ca1C1Ca2C1Ca1C2C1CKCa1Ca2。因此,改良剂能有效改善旱地红壤团聚体稳定性及提高有机碳含量,且配施效果优于单施。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和作物产量的持续效应

以江西进贤旱地红壤为供试土壤,连续3a观测施用生物质炭(0t/hm2,2.5t/hm2,5t/hm2,10t/hm2,20t/hm2,30t/hm2和40t/hm2)后土壤容重、孔隙度、饱和导水率、土壤pH、有机碳、阳离子交换量及油菜和红薯产量的变化。结果表明:生物质炭连续3a降低土壤容重,提高了土壤孔隙度和土壤饱和导水率,提升了土壤pH,增加了土壤有机碳和阳离子交换量;油菜和红薯产量均随生物质炭施用量的增加而增加,且红薯产量增幅大于油菜。随种植年限的延长,作物产量增幅越大。高施用量(40t/hm2)处理在旱地红壤上的改良效果和增产效应最好,施用生物质炭后第3a其土壤容重下降了0.17g/cm3,土壤孔隙度和饱和导水率分别增加了11.71%和126.57%,土壤pH、有机碳和阳离子交换量分别提高了7.25%,47.88%和44.61%,油菜和红薯产量分别增加了1.23t/hm2和14.83t/hm2。在连续3a内,旱地红壤施用生物质炭对改善土壤理化性状,维持作物增产具有持续效应,为生物质炭在红壤地区的大规模推广应用提供了科学依据。     

石油烃类污染物降解动力学和微生物群落多样性分析

为了探讨不同初始浓度石油污染土壤堆腐化修复机制,以石油降解菌剂和腐熟鸡粪为调理剂,研究了初始浓度分别为5 000(T1)、10 000(T2)和50 000 mg/kg(T3)的石油污染土壤堆腐化修复过程石油烃类污染物降解动力学特征和微生物群落多样性。结果表明:堆腐化修复过程石油烃类污染物降解符合一级反应动力学,反应常数分别为0.012、0.094和0.050 d-1,半衰期分别为6.79、7.37和13.86 d。整个堆腐过程石油烃类污染物平均降解速率分别为112.08、230.05和887.93 mg/(kg·d)。3个处理的孔平均颜色变化率(average well color development)和碳源利用率(除芳香烃类化合物外)随堆腐进程的推进逐渐升高,在堆腐中、后期达到最大,T3处理显著高于T1、T2处理。多聚物类和糖类代谢群是堆腐体系中的优势菌群。主成分分析表明3个处理的微生物群落差异显著(除第9天外),起分异作用的碳源主要是糖类和羧酸类。微生物群落的丰富度指数和均一度指数随堆腐进程的推进逐渐升高并在堆腐后期达到最大,与T1处理相比,T3处理分别高了0.21%和17.64%,差异达到显著水平(P0.05)。微生物群落优势度指数在中期达到最大,T1处理分别比T2、T3处理高2.12%和9.44%,3个处理间差异不显著(P0.05)。堆肥结束时3个处理的种子发芽指数(seed germination index,SGI)分别比堆腐初期提高了18.26%、20.42%和36.41%。该研究结果为黄土高原不同程度石油污染土壤堆腐化修复的应用提供参考依据和理论基础。     

品种和土壤对水稻镉吸收的影响及镉生物有效性预测模型研究进展

稻田受重金属镉(Cd)污染后,土壤中的Cd可能被植物吸收通过食物链进入人体,威胁人类健康。而水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累有着深远的影响,因此在进行Cd的农产品安全阈值制定和人体健康风险评价时,需考虑土壤Cd的生物有效性和不同水稻品种对Cd吸收的影响。本文综述了水稻品种和土壤类型对Cd吸收和积累的影响,并重点介绍了目前常用于预测重金属生物有效性的模型,以期为环境风险评价、土壤环境质量标准及农产品安全阈值制定提供有效的工具,并为生产安全(无公害)稻米提供参考。     

不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响

采用盆栽试验,在镉二级和三级污染的红壤和褐土上添加不同磷酸盐（磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙）后种植小油菜40d,测定植株生物量、镉吸收量、土壤有效态镉含量、pH值,分析不同磷酸盐对污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,3种磷酸盐使污染红壤和褐土上小油菜生物量分别提高了18.7%～291.1%和31.5%～991.2%,在红壤上提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵,而在褐土上则表现为磷酸二氢钙≈磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵。3种磷酸盐影响下小油菜吸收镉量,在镉二级污染水平的红壤上表现为显著提高8.3%～60.6%,而在镉三级污染水平的红壤上则表现为显著降低了4.6%～58.4%。污染红壤有效态镉含量在加入3种磷酸盐后提高了17.0%～122.7%,提高顺序为磷酸二氢钙〉磷酸二氢钾〉磷酸二氢铵;而磷酸二氢铵使污染褐土有效态镉含量降低了2.4%～13.4%。3种磷酸盐使红壤pH值提高了0.24～0.99。可见,不同土壤类型、不同镉污染水平下,3种磷酸盐对土壤镉的生物有效性的影响存在差异,其机制有待进一步研究。     

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。     

生物质炭和氮肥配施对菠菜产量和硝酸盐含量的影响

施用生物质炭是提高作物产量和氮肥利用效率的潜在有效措施。以菠菜为供试作物开展盆栽试验,研究了生物质炭与氮肥配施对菠菜产量、组织中硝酸盐含量及养分（氮磷钾）含量的影响。生物质炭设3个水平：C0（0g·kg-1）、C5（5g·kg-1）和C10（10g·kg-1）,氮素3个水平分别为N0（0mg·kg-1）、N1（90mg·kg-1）和N2（120mg·kg-1）。试验结果表明,在N0和N1水平下,施用生物质炭显著提高了菠菜产量,增幅为16.6%～57.3%,而在N2水平下,生物质炭对菠菜产量无显著影响（P〉0.05）。同时,在N1水平下,与C0处理相比,C5和C10处理菠菜组织中硝酸盐含量分别增加了198.7%和233.4%;而在N2水平下,C5和C10处理的硝酸盐增幅分别为8.8%和46.3%。在不同氮素水平下,生物质炭的施用增加了菠菜对氮和钾的吸收,而对磷素吸收的影响不明显。总之,生物质炭与氮肥配施可以提高菠菜产量,明显增加氮肥当季利用效率。     

生物质炭包裹缓释肥料的制备及养分释放特性

为探讨生物质炭作为膜材料制备包裹缓释肥料的可行性,以生物质炭(碳化稻壳)为包裹材料制备3种不同包裹厚度的包裹型缓释肥料,采用恒温土柱淋洗试验方法对肥料氮素释放特性进行分析。结果表明:包裹层越厚缓释效果越明显,包裹材料用量占被包裹肥料重量20%的肥料(SRF20)明显好于占15%和10%的肥料(SRF15、SRF10);Logistic曲线能很好地描述生物质炭包裹缓释肥料的氮素释放过程,其方程参数可以描述氮素释放特性,R值越大,肥料氮素释放越快,R值大小为SRF10>SRF15>SRF20;a值越大,说明包裹层越密实,肥料缓释效果越好,a值大小为SRF20>SRF15>SRF10;生物质炭(碳化稻壳)可以用来制备包裹型缓释肥料。     

葡萄糖水热过程中焦炭结构演变特性

为了解生物质水热炭化过程中焦炭的形成机制及其理化结构的演变机理,该文以葡萄糖为原料,利用高温高压反应釜,对葡萄糖在水热环境中炭化的反应过程和焦炭的表面物理结构及微观化学组成进行了系统的分析。研究发现,葡萄糖经过水热处理,可以获得富含炭微球的无定形水热焦炭,这些炭微球粒径分布在0.6～7 μm之间,而通过控制水热过程的温度、葡萄糖添加量和停留时间,则可对其收率、形貌、化学组成等理化性质产生重要影响。在220℃,4 h,6 g/100 mL的水热条件下,炭微球粒径最小且均匀,平均粒径约为1.54 μm;在220℃,4 h,12 g/100 mL的水热条件下,焦炭收率最高为38.92%。水热焦炭中含有大量的芳香环结构和含氧官能团,具有很强的亲水性,其表面碳化程度高于内核。水热焦炭的形成主要是一系列脱水、聚合、凝结、芳香化、胶体作用的结果。研究结果为生物质水热法制备炭微球的过程控制提供参考。     

废旧汽车拆解区土壤重金属分布及Pb、Zn生物有效性分析

为了解废旧汽车拆解区土壤重金属污染问题,采集某废旧汽车拆解厂汽车拆解区垂向0~1000 cm深度的土壤样品,对重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg和As元素含量进行检测和污染评价,并对土壤中重金属Pb和Zn的不同形态进行分析研究。研究发现:废旧汽车拆解区表层土壤存在一定程度的Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、As污染,其中,Pb、Zn、Cu含量严重超标,呈现Cu、Ni、Pb、Cr、Zn、As多种元素复合污染的特性。同时,拆解区土壤中重金属含量随土壤深度显著下降,但是,Pb和As的污染超标深度可达150 cm。拆解区土壤中可离子交换态的Pb含量最低,土壤pH值对各种形态重金属Pb的控制作用不显著,随着土壤垂向深度的增加,可氧化态和弱酸提取态Pb的比例迅速降低,残渣态Pb的质量分数逐渐提高,Pb的生物有效性下降。土壤pH对可Zn的生物有效性具有显著相关性,弱酸性土壤中以生物有效性高的形态Zn存在,中性土壤中以可还原态和可氧化态Zn为主。