长期施钾红壤中铁铝氧化物调控有机无机复合体钾素分布

【目的】探究长期施用钾肥如何调控有机无机复合体中速效钾的分布及作用机制,为红壤钾库健康培育提供理论依据。【方法】旱地红壤长期定位试验始于1986年,2022年玉米收获后采集不施肥(CK)、化学氮磷肥配施(NP)、化学氮磷钾肥配施(NPK)3个处理的土样,通过干筛法获得各处理大团聚体(>2 mm)、小团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm)土样,结合虹吸法进一步分离得到各级团聚体下的有机无机复合体(<2、2~10、10~50和>50μm)样品,分析各粒级有机无机复合体颗粒组成、速效钾和铁铝氧化物含量与分布,探究铁铝氧化物与速效钾之间的相互关系。【结果】1)与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体含量占比分别提高20.5%和149.0%,10~50μm粒级复合体含量占比分别提高18.6%和降低31.0%。2)在0~50μm粒级复合体范围内,大、小和微团聚体中10~50μm粒级复合体速效钾含量均为最低水平。土壤速效钾主要存在于<2μm粒级复合体中,占比为54.6%~85.9%。与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体速效钾含量占比分别提高44.6%和23.0%。3)与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体游离铁、铝氧化物含量分别提高30.0%、467.0%,无定形态铁、铝氧化物含量分别降低79.7%、59.3%。与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量提高9.8%;10~50μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量降低33.2%。4)在<2μm粒级复合体中,游离态铁铝氧化物、无定形态铝氧化物和有机络合态铝氧化物与速效钾之间存在极显著的正相关关系。无定形态和有机络合态铝氧化物对速效钾含量分布解释度较高,分别为11.2%和11.0%。【结论】长期施用钾肥显著提高红壤旱地土壤大团聚体<2μm粒级复合体速效钾含量占比和游离态铁铝氧化物含量,降低无定形态铝氧化物含量。且无定形态、有机络合态铝氧化物对<2μm粒级复合体速效钾具有正向调控作用,有助于增加土壤钾库。

铁铝氧化物添加对亚热带森林土壤碳氮矿化的影响

铁铝氧化物是土壤中常见的化学物质,参与土壤氧化还原反应,然而不同含量的铁铝氧化物对森林土壤碳氮转化的影响尚不明晰。为探究铁铝氧化物含量对土壤碳氮矿化的影响及差异,选择亚热带森林土壤为研究对象,将不同含量的铁铝氧化物(分析纯Fe(OH)_(3):0,10,20,30,50,70 g•kg^(-1),分析纯Al(OH)_(3):0,1,2,3,5,7 g•kg^(-1))分别与50 g(以干质量计)土壤样品混匀,进行室内恒温好氧培养,分析温室气体排放速率及累积排放量、DOC(可溶性有机碳)、无机氮和氮转化速率变化。结果显示:1)铁氧化物添加后,土壤DOC含量降低,50和70 g•kg^(-1)处理的DOC含量分别显著降低了29.86%和33.90%,CO_(2)和CH_(4)累积排放量与添加量均呈显著正相关,而CH_(4)与CO_(2)累积排放量呈显著正相关、与DOC含量呈负相关。随铁氧化物添加量增加,土壤净硝化作用更加显著,当添加量为10 g•kg^(-1)时,净硝化速率为5.58 mg•kg^(-1)•d^(-1);而当添加量为70 g•kg^(-1)时,净硝化速率可达到43.31 mg•kg^(-1)•d^(-1)。DON(可溶性有机氮)含量表现出先升后降的趋势,低量(0~20 g•kg^(-1))处理随添加量增加从25.62 mg•kg^(-1)增长到61.60 mg•kg^(-1),高量(30~70 g•kg^(-1))处理则随添加量增加从62.01 mg•kg^(-1)降低到12.74 mg•kg^(-1)。因此,20~30 g•kg^(-1)铁氧化物有可能是影响土壤中有机氮分解和矿化的分界点。2)铝氧化物添加对土壤碳矿化促进效果较弱,甚至抑制CO_(2)排放,对土壤CH_(4)排放、DOC含量和净氮矿化均无明显影响,但DON含量显著增加了92.47%~173.69%。本研究未发现铁铝氧化物对N_(2)O排放的影响。综上,铁氧化物可促进土壤碳氮矿化,而铝氧化物作用相对较弱或有抑制效果。

氮添加对土壤不同粒级氮矿化的影响及铁铝氧化物的作用

氮添加影响土壤氮矿化,土壤不同组分氮矿化存在差异,因此,研究不同形态氮对土壤各粒级氮矿化的影响,有助于理解氮沉降的影响过程。铁铝氧化物是团聚体中主要的胶结物质,在维持团聚体稳定和有机质吸附方面具有重要作用,可能会影响土壤不同粒级氮矿化对氮添加的响应。为探究氮添加对土壤不同粒级氮矿化的影响及铁铝氧化物的作用,选择亚热带常绿阔叶林(罗浮栲,Castanopsis fabri)土壤作为研究对象,采用干筛法和湿筛-吸管法分离土壤团聚体(共5个粒级),测定不同粒径土壤团聚体铁铝形态含量。添加氨基酸态氮(AA)和铵态氮(AN)培养后,计算不同粒级土壤净硝化、净氨化和净矿化速率,分析铁铝氧化物和氮矿化速率间的关系。结果显示:(1)与CK相比,AA处理会促进大团聚体(>0.25 mm)净氮矿化和净硝化,抑制微团聚体(<0.25 mm)的净氮矿化和净氨化;AN处理抑制土壤不同粒级净氮矿化和净氨化。(2)随粒径减小,铁铝氧化物含量有增多的趋势。游离态铁(Fef)主要抑制AA处理>0.25 mm粒径的净氮氨化和硝化,无定形态(Fen、Aln)则主要抑制<0.25 mm粒径。络合态铁(Fea)主要抑制AN处理土壤各粒径净氨化速率,而无定形态铁(Fen)对净氨化速率有一定的促进作用。因此,添加外源氮对土壤氮矿化的影响主要体现在土壤不同团聚体响应的差异上,而铁铝氧化物对其有一定的调节作用。研究结果可为揭示氮添加对土壤不同团聚体和铁铝氧化物在土壤中作用的交互机理提供一定的理论参考。

中亚热带山区土壤不同形态铁铝氧化物对团聚体稳定性的影响

以福建省三明市本底条件一致的三片林分的土壤作为研究对象,采用湿筛法测定了水稳定性团聚体粒径分布,分析了不同形态铁铝氧化物含量与>0.25 mm大团聚体数量及团聚体平均重量直径(MWD)的关系。结果表明:(1)不同形态铁铝氧化物含量呈现出米槠次生林>米槠人工林>杉木人工林,游离结晶态(Fed、Ald)>无定形(Feo、Alo)>络合态(Fes、Als)。(2)>0.25 mm大团聚体含量呈现米槠次生林>米槠人促林>杉木人工林,林分之间差异显著,MWD值的趋势与之相似。(3)线性回归分析表明:不同形态铁铝氧化物均与>0.25 mm水稳定性大团聚体数量及MWD值达到显著甚至极显著相关,但通过分析相关系数R和显著性P说明氧化铝可能比氧化铁更有助于大团聚体的形成与稳定,无定形及络合态铁铝氧化物比游离态铁铝氧化物更能促进大团聚体的形成与稳定。

南方主要土壤中铁铝氧化物对土壤吸附Bt蛋白的影响

【目的】研究Bt蛋白与南方主要土壤(砖红壤、赤红壤、红壤和黄壤)的相互作用,探讨不同形态铁铝氧化物对吸附的影响。【方法】采用平衡吸附法研究Bt蛋白在不同土壤上的吸附特征,并用Langmuir方程进行拟合。【结果】Bt蛋白在去游离态铁铝砖红壤和红壤表面吸附曲线为H型,而在其它供试土壤表面的吸附曲线均为L型,可用Langmuir方程拟合;去除络合态铁铝土壤对Bt蛋白吸附量增加,而去除其它形态铁铝氧化物土壤上的吸附量均有不同程度的降低,且游离态铁铝对Bt蛋白吸附的影响最大;Bt蛋白在去除络合态铁铝土壤表面吸附亲和力最大,在去除游离态铁铝的供试土壤表面亲和力最小。【结论】除络合态铁铝外,游离态、非晶形态等铁铝氧化物能促进土壤对Bt蛋白的吸附,这将为Bt蛋白在土壤中环境风险评价提供参考。

杉木人工林土壤微团聚体中铁铝氧化物与微生物的分布及其关系

[目的]探究亚热带红壤区土壤微团聚体中铁铝氧化物与微生物的分布及其关系,为该区域土壤结构的改良提供理论依据。[方法]以亚热带红壤区典型林分杉木人工林为对象,研究不同粒级微团聚体胶结物中铁铝氧化物含量、结合态有机碳含量和微生物群落多样性在不同土层中的分布,并分析各形态铁铝氧化物含量与微生物群落多样性的关系。[结果]微团聚体中不同形态铁铝氧化物含量呈现:游离结晶态(Fe_(d),Al_(d))>>无定形(Fe_(o),Al_(o))>络合态(Fe_(p),Al_(p))。从总体上看,铁铝氧化物含量随微团聚体粒径的减少而逐渐增大,络合态铁(Fe_(p))和游离态铝(Al_(d))含量随土层深度的增加而逐渐降低,络合态铝(Al_(p))含量则是底层远高于表层。细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌是该林地的主要微生物,各类微生物PLFAs在土壤表层受粒径影响最大,且在粒径为50~200μm的微团聚体中含量最高。微团聚体中微生物丰富度、香农指数和辛普森指数总体上均是表层土壤最高,粒径最小的微团聚体微生物丰富度、香农指数最高。冗余分析(RDA)显示,放线菌磷脂脂肪酸(PLFAs)含量、革兰氏阳性菌PLFAs含量、香农指数、辛普森指数与游离态铁(Fe_(d))含量呈极强负相关关系,细菌PLFAs含量与Al_(d)含量、非晶型铝(Al_o)含量呈出极强的正相关关系,真菌、细菌、革兰氏阴性菌和丛枝菌根真菌PLFAs含量与铁铝键结合态有机物[Fe(Al)-SOC]含量均呈负相关。[结论]杉木林红壤微团聚体中铁铝氧化物与微生物的分布受土层和粒级影响,不同种类的微生物与不同形态的铁铝氧化物和结合态有机碳的相关性强弱不同。

中国南亚热带乡土针阔树种人工林土壤不同形态铁铝氧化物对有机碳含量的影响

[目的]探究南亚热带地区乡土针阔树种人工林土壤不同形态铁铝氧化物对土壤有机碳含量的作用特征,为深入理解该地区乡土树种人工林土壤有机碳积累机理提供科学依据。[方法]以位于广西壮族自治区凭祥市的中国林业科学研究院林业试验中心的马尾松(Pinus massoniana)纯林、格木(Erythrophleum fordii)纯林和马尾松-格木混交林3个乡土针阔树种人工林为研究对象,应用电感耦合等离子体发射光谱仪以及重铬酸钾法分别测定各林分不同土层(0-20,20-40,40-60 cm)土壤铁铝氧化物含量和有机碳含量,采用方差分析法检验各观测指标在不同林分不同土层间的差异性,利用Pearson相关分析法探讨土壤不同形态铁铝氧化物与有机碳之间的关系。[结果]马尾松-格木混交林土壤有机碳含量显著高于马尾松林和格木林,且3个林分土壤有机碳含量均随土层深度增加而减少;3个人工林土壤中各形态铁铝氧化物含量总体表现为:游离态氧化铁(Fe_(d))>游离态氧化铝(Al_(d))>无定形氧化铁(Fe_(0))>无定形氧化铝(Al_(o))>络合态氧化铁(Fe_(p))>络合态氧化铝(Al_(p));土壤Fe_(d)与土壤有机碳含量显著负相关(p<0.05),而土壤Fe_(o),Fe_(p)和Al_(p)与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(p<0.05)。[结论]南亚热带乡土针阔树种人工林土壤Fe_(d)含量高,因而增强了土壤有机碳的矿化能力,Fe_(o),Fe_(p)和Al_(p)含量虽少,但有助于提升土壤有机碳的固持与稳定。

胶体悬液中白云母与铁铝氧化物表面双电层的相互作用

白云母是一种原生矿物,也是土壤中常见的层状硅酸盐矿物,其负电荷主要由四面体结构中的Al置换Si而来。在通常的pH条件下,白云母带负电荷,可变电荷土壤中的铁、铝氧化物带正电荷。

植被恢复对红壤侵蚀区土壤铁铝氧化物和理化性质的影响

采集了福建长汀红壤侵蚀区5个植被恢复阶段(裸地,马尾松恢复5、15、30年人工林,天然次生林)的土壤,分析了这些土壤的理化性质及不同形态铁铝氧化物含量的变化特征.结果表明,随植被恢复年限增加,土壤非晶形铁铝氧化物(Feo、Alo)、游离结晶态铁铝氧化物(Fed、Ald)和络合态铁铝氧化物(Fes、Als)含量均逐渐增多.土壤有机质、全氮和全磷含量表现为天然次生林>马尾松恢复30年人工林>马尾松恢复15年人工林>马尾松恢复5年人工林>裸地;土壤铵态氮、硝态氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量也随植被恢复年限增加而显著增多.随着铁铝氧化物含量的升高,土壤pH呈降低趋势,土壤养分呈增加趋势;红壤侵蚀区植被恢复过程中,游离结晶态和络合态铁铝氧化物可能比非晶形铁铝氧化物更有助于土壤养分的累积.

外加氮源影响下铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用

土壤中铁铝氧化物在团聚体稳定性和有机碳吸附方面具有重要作用,而氮添加对土壤氮循环影响的变化也可能与其有关,但是目前尚缺乏在氮循环方面的研究.为了探究铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用,选择福建省建瓯罗浮栲森林土壤为研究对象,采用选择性溶提技术准备不同的土壤——未经处理(T1)的土壤和去除游离态铁铝氧化物(T2)土壤、去除非晶质铁铝氧化物(T3)土壤、去除络合态铁铝氧化物(T4)土壤,在这些土壤中添加不同形态氮(40 mg/kg)——丙氨酸(氨基酸态氮,AA)、硫酸铵(铵态氮,AN)、硝酸钠(硝态氮,NAN)和亚硝酸钠(亚硝态氮,NIN),进行室内培养试验,分析氮含量变化和氮素转化情况.结果表明:①与CK处理相比,AA和AN处理均增加了T1土壤中w(NH4+-N),NAN处理增加了w(NO3--N),但低于添加量,表明添加氨基酸和铵态氮均会促进氮矿化,添加硝态氮会增加NO3--N的固定且抑制其硝化.②在CK处理下,与T1土壤相比,T2和T4土壤中w(NH4+-N)、w(NO3--N)和w(氨基酸)均降低,但T3土壤中w(NH4+-N)和w(氨基酸)增加、w(NO3--N)降低,表明土壤中游离态氧化铁铝和络合态氧化铁铝的存在有助于氮素矿化,非晶质氧化铁铝有助于硝化.③在不同氮处理下,各土壤的氮含量及其转化速率与CK处理规律相似.与CK处理相比,各氮处理均未显著增加T2和T4土壤中w(NH4+-N),且AA和AN处理均未影响T2、T3和T4土壤中w(NO3--N)和w(氨基酸).结果显示,氮添加并没有改变铁铝氧化物的作用,其中,矿化和氨化作用均表现为游离氧化铁铝>络合氧化铁铝>非晶质氧化铁铝,硝化作用表现为非晶质氧化铁铝>游离氧化铁铝>络合态氧化铁铝.因此,土壤铁铝氧化物的不同存在状态应该是调节氮素转化的重要土壤条件.

不同林地类型土壤团聚体稳定性与铁铝氧化物的关系

[目的]探究浙江省凤阳山保护区内土壤铁铝氧化物对土壤团聚体稳定性的影响机理,为该区恢复与保护土壤资源提供理论依据。[方法]以浙江省凤阳山保护区内黄棕壤地带4种林分类型(阔叶混交林、针阔混交林、杉木林、竹林)为对象,测定不同土层(0—10cm,10—20cm,20—30cm)水稳定性团聚体粒径分布以及不同形态的铁铝氧化物含量,分析各形态铁铝氧化物含量对土壤团聚体稳定性的影响。[结果](1)4种林分类型土壤团聚体水稳性大团聚体(>0.25mm)含量均在90%以上,水稳定性大团聚体含量和平均质量直径(MWD)均表现为:杉木林>针阔混交林>阔叶混交林>竹林。(2)不同形态铁铝氧化物含量大小整体上表现为:游离态氧化铁Fe_d>>游离态氧化铝Ald>无定形氧化铁Fe_o>无定形氧化铝Alo>络合态氧化铁Fe_p>络合态氧化铝Al_p,各形态的氧化铁含量随土层加深均增加。(3)增强回归树BRT分析结果显示,对土壤团聚体MWD影响最大的是Al_p,贡献率为43.6%;其次是Ald(23.5%)和Fe_d(19.5%);Fe_o(6.9%),Alo(4%)及Fe_p(2.4%)的影响程度较小。[结论]Al_p,Ald和Fe_d能促进土壤团聚体稳定,络合态氧化铝Al_p对土壤团聚体稳定性的促进作用大于游离态铁铝氧化物Ald和Fe_d。

高寒草地灌丛化对土壤团聚体稳定性及其铁铝氧化物分异的研究

团聚体对有机碳的物理保护是土壤碳固存的重要机制。本研究以青藏高原东缘灌丛化草地和未灌丛化草地为研究对象,采用Cambardella与Elliott湿筛法和沉降虹吸法分离和提取团聚体,测定了灌丛化草地和未灌丛化草地中土壤团聚体含量,分析了团聚体稳定性、不同形态铁铝氧化物的分异及铁铝氧化物与团聚体稳定性的关系。结果显示:灌丛化显著降低了<0.053 mm微团聚体含量(P<0.05),对团聚体稳定性没有显著影响(P>0.05);灌丛化显著增加了>0.25 mm大团聚体内游离态铝的含量(Ald的含量增加了14.09%)(P<0.05)和<0.25 mm微团聚体内游离态铁铝的含量(Fed、Ald的含量分别增加了9.75%和15.31%)(P<0.05),显著降低了<0.25 mm微团聚体内络合态铁铝的含量(Fep、Alp的含量分别降低了31.03%和9.41%)(P<0.05)。通过增强回归树分析,游离态铁铝氧化物对团聚体稳定性的作用最强,络合态铝氧化物对团聚体稳定性作用最弱。表明灌丛化有助于增强团聚体的稳定,促进土壤有机碳的固存。

影响铁铝氧化物涂层颗粒吸附性能关键因素的研究进展

铁铝氧化物涂层颗粒不仅能克服氧化物粉末难与水分离的缺点,而且能提高吸附剂的吸附性能,适用于多种有害离子的去除。探讨了制备条件和吸附条件的控制对金属氧化物涂层吸附性能的影响。

垢样中铁铝氧化物同时测定的研究

垢样中的铁锅氧化物一般采用ＥＤＴＡ滴定法〔１〕或者采用磺基水杨酸分光光度法．铝试剂分光光度法〔２〕测定，同时测定法尚未见文献报道。笔者通过实验发现，在合适的条件下，以二甲酚橙为指示剂，采用双峰双波长法同时测定垢样中的铁铝氧化物，结果令人满意。

研究揭示水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程

近日,中国农业科学院衡阳红壤实验站基于水稻土长期施肥定位试验,揭示了水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程。该研究为深入理解铁铝氧化物调控水稻土钾素有效性提供了新的证据,对指导南方水稻土钾肥合理施用和培肥具有重要意义。相关研究成果发表在《土壤与耕作研究(Soil and Tillage Research)》上。

研究揭示水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程

近日,中国农业科学院衡阳红壤实验站基于水稻土长期施肥定位试验,揭示了水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程。该研究为深入理解铁铝氧化物调控水稻土钾素有效性提供了新的证据,对指导南方水稻土钾肥合理施用和培肥具有重要意义。相关研究成果发表在《土壤与耕作研究(Soil and Tillage Research)》上。

研究揭示水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程

中国农业科学院衡阳红壤实验站基于水稻土长期施肥定位试验,揭示了水稻土铁铝氧化物调控钾素转化的关键过程。该研究为深入理解铁铝氧化物调控水稻土钾素有效性提供了新的证据,对指导南方水稻土钾肥合理施用和培肥具有重要意义。相关研究成果发表在《土壤与耕作研究》上。

黄棕壤铁铝氧化物与土壤稳定性有机碳和氮的关系

用6%NaOCl氧化不同粒级的黄棕壤,得到稳定性有机碳和氮的样品.用选择性溶提技术提取铁铝氧化物的含量,与稳定性有机碳和氮的关系表明:在2～250μm粒级上,游离铁、无定形铁和络合态铁含量的变化范围分别为6～60.8g/kg、0.13～4.8g·kg-1和0.03～0.47g·kg-1,在<2μm粒级上分别为43.1～170g·kg-1、5.9～14.0g·kg-1和0.28～0.78g·kg-1.在>2μm粒级上,无定形铝和络合态铝含量变化范围分别为0.08～1.34g/kg和0.11～0.47g/kg,在<2μm粒级上分别为2.96～6.20g·kg-1和0.38～0.78g·kg-1.水稻土黄棕壤的选择性溶提铁的含量一般高于旱地黄棕壤,而选择性溶提铝的含量低于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,土壤稳定性有机碳和有机氮含量变幅分别为0.93～6.0g·kg-1和0.05～0.36g·kg-1,在<2μm粒级上分别为6.05～19.3g·kg-1和0.61～2.1g·kg-1,水稻土的稳定性有机碳和氮的含量高于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,稳定性有机碳与有机氮比值(C稳/N稳)的变幅为9.50～22.0,在<2μm粒级上分别为7.43～11.54.在2～250μm粒级上,土壤有机碳(氮)的稳定性指数SIC和SIN的变化分别为14.3～50.0和11.9～55.6,在<2μm粒级上分别为53.72～88.80和40.64～70.0;旱地黄棕壤的SIC和SIN一般低于水稻土的,水稻土黄棕壤有利于有机碳和氮的保存.各种形态的铁铝氧化物含量与稳定性有机碳(氮)含量呈极显著正相关,且氧化物铁铝含量和稳定性有机碳(氮)含量在黏粒部分最高,即细粒级能保护土壤有机碳(氮).

红壤中铁铝氧化物对铜接地极材料的腐蚀行为

通过人工合成铁铝氧化物,并采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术,考察了接地极铜材料在添加不同浓度铁铝氧化物的饱和红壤溶液中的腐蚀行为。结果表明,铁铝氧化物对铜腐蚀具有先促进后抑制作用。在添加不同浓度铁铝氧化物的红壤条件下Cu的阻抗随着浸泡时间的延长先升高后降低并趋于平稳。Cu的腐蚀速率随添加的铁铝氧化物含量的增大出现先增大后减小的趋势。Cu的腐蚀主要以全面腐蚀为主,腐蚀产物膜主要由Cu2O组成。

铁/铝复合氧化物对氟离子的吸附

水体中氟离子超标严重危害人们的健康,为了寻求廉价、高效的氟离子吸附剂,本文通过共沉淀-焙烧的方法制备了铁铝复合金属氧化物吸附剂,并将之应用于氟离子废水的吸附。探讨了氧化物配比、吸附时间、吸附剂投加量、溶液初始浓度、溶液p H等因素对氟离子吸附效果的影响。结果表明:当铁铝复合氧化物中铁氧化物与铝氧化物摩尔比为1∶2,氟离子溶液初始浓度100 mg/L,固液比为4 g/L,溶液p H为6.0,吸附时间为30 min时,该吸附剂对氟离子的吸附效果最佳,此时氟离子的去除率为92.5%。