湖南省柑橘园土壤pH值空间变异特征、成因及养分有效性

[目的]研究湖南省柑橘园土壤pH值的空间变异特征、影响因素及主要养分的有效性,为减缓柑橘园土壤酸化,提升土壤肥力提供科学依据。[方法]本研究以湖南省38个柑橘重点县的15722个柑橘园土壤为对象,利用地统计学、相关性分析、结构方程模型等方法,探究了湖南省柑橘园土壤pH值的空间变异特征,分析了土壤pH值对地理、气候、土壤性质等因子的响应,并研究了土壤pH值对土壤氮、磷、钾有效性的影响。[结果]湖南省柑橘园土壤pH值范围为3.00~8.50,均值为5.58,变异系数为18.06%,空间变异为中等程度。最适合柑橘生长的弱酸性土壤面积占44.35%,而酸性、强酸性、中性和碱性土壤分别占48.92%、1.69%、4.95%和0.08%。通过Pearson相关性分析发现,土壤pH值与降水量呈显著正相关(P<0.05),与速效钾含量呈极显著正相关(P<0.01),而与气温、碱解氮和有效磷含量呈极显著负相关(P<0.01)。结构方程模型模拟结果表明,土壤类型与成土母质是解释土壤pH值空间变异的主导因子。除少量强碱性土壤中碱解氮和有效磷含量处于较低水平外,柑橘园土壤各酸度等级土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾含量皆处于适宜水平。[结论]由于特有的土壤类型和成土母质,湖南省柑橘园超过一半(50.61%)的土壤处于过酸状态(酸性和强酸性)。湖南省柑橘园土壤速效氮、磷、钾养分含量基本处于适宜水平,因此,应重视改善土壤酸性。

厌氧环境下黏土矿物结构Fe(Ⅲ)还原对Cd(Ⅱ)固持特性的影响

黏土矿物结构Fe(Ⅲ)是土壤铁元素主要赋存形态之一,稻田淹水环境下矿物结构Fe(Ⅲ)易发生还原反应,改变矿物晶体微结构和表面化学性质,为研究这种变化对矿物固持Cd(Ⅱ)特性的影响,以合成含铁黏土矿物绿脱石为研究对象,通过化学还原,探讨了厌氧条件下绿脱石结构态Fe(Ⅲ)还原对Cd(Ⅱ)吸附性能的影响及作用机制。结果表明:合成绿脱石中总铁含量为31.3%,结构态Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的含量占总铁的98.6%。还原处理后,矿物结构中Fe(Ⅱ)含量由还原前的3.9%显著提高至67.4%。XRD、SEM、BET和XPS分析表明,还原后绿脱石矿物层间距增大,分散程度更高,比表面积由151.6 m^(2)·g^(-1)增加至184.0 m^(2)·g^(-1),矿物表面的羟基基团数量增加。结构Fe(Ⅲ)还原降低了矿物对Cd(Ⅱ)的吸附和固持性能,Langmuir模型拟合还原后矿物对Cd(Ⅱ)的最大吸附量为23.5 mg·g-1,明显低于还原前矿物对Cd(Ⅱ)的吸附量(33.4 mg·g-1)。还原前后矿物对Cd(Ⅱ)的吸附性能均随着离子强度增大而降低,但还原矿物吸附Cd(Ⅱ)的降幅明显低于未还原矿物。黏土矿物结构Fe(Ⅲ)还原后吸附Cd(Ⅱ)的性能降低主要是由于还原过程中结构Fe(Ⅱ)迁移进入层间,抑制了吸附过程中Cd(Ⅱ)进入矿物层间。研究表明,厌氧环境中黏土矿物结构Fe(Ⅲ)显著降低了矿物对Cd(Ⅱ)的固持特性。

绿脱石结构Fe(Ⅲ)还原程度对氧化过程·OH形成及有机质矿化的影响

土壤和沉积物有氧-无氧界面黏土矿物结构Fe(Ⅱ)氧化产生的羟自由基(·OH)在有机物质转化过程中具有重要作用。土壤和沉积物黏土矿物结构Fe(Ⅲ)的还原程度会随环境条件变化而不同,然而,关于含铁黏土矿物还原程度[Fe(Ⅱ)/Fe总]对氧化过程中·OH的形成及有机质矿化的影响尚不明确。本研究以富铁绿脱石为黏土矿代表,研究了不同还原程度绿脱石[Fe(Ⅱ)/Fe总:15%、22%、39%和56%]有氧氧化产生·OH的机制及该过程对溶解性有机质(DOM)转化的差异。结果表明,当不同还原程度绿脱石的悬浊液体系中结构Fe(Ⅱ)浓度为2.2 mmol·L^(-1)时,随着还原程度从15%增加到56%,其氧化120 min后·OH的累积浓度从13.6μmol·L^(-1)增加到27.1μmol·L^(-1),单位O_(2)转化为·OH的效率从3.3%提高到5.9%。傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮蓝四唑(NBT)猝灭实验和2,2′-联吡啶(BPY)钝化边缘反应位点的结果证明了还原程度为15%的绿脱石主要存在二八面体Fe(Ⅱ)[Al-Fe(Ⅱ)],并在边缘位点活化O2产生·OH;而还原程度为56%的绿脱石除二八面体Fe(Ⅱ)外,还存在高活性三八面体[Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)],底面位点和边缘位点均可活化O_(2)产生·OH,并且O2在底面位点还原形成·OH效率更高。氧化过程中·OH矿化溶解性有机质(DOM)形成CO_(2)的含量随绿脱石的还原程度的升高而升高。因此,与低还原程度绿脱石(15%)相比,高还原程度的绿脱石(56%)存在高活性三八面体并能从底面位点形成·OH从而提高了·OH生成的效率并进一步促进了DOM的矿化。

隧道构造锰氧化物合成及应用

隧道构造锰氧化物在比表面、离子交换性、稳定性及分子级的隧道空间等方面具有比异的性能，其在催化剂、锂锰二次电池正极材料及吸附剂等材料科学领域的应用研究越来越受到人们的关注。综述了国内外隧道构造锰氧化物合成及应用的研究进展。

半导体/石墨烯复合光催化剂的制备及应用

首先分析了石墨烯和半导体光催化剂的特点,以及二者复合后可能具有的优越性质,接着介绍了石墨烯和半导体复合光催化剂的制备方法,归纳了石墨烯增强半导体光催化的机理,然后阐述了复合光催化剂在降解有机污染物、光催化分解水产氢、光催化还原CO2制有机燃料和光催化灭菌四个典型的应用,最后对半导体/石墨烯复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望.

三维花状结构α-FeOOH纳米材料的制备与表征

以硫酸亚铁、尿素及乙醇为原料,采用低温常压一步回流法制备了具有三维花状结构的α-FeOOH纳米材料.考察了反应时间、反应温度、尿素浓度和乙醇用量对其结构和形貌的影响及α-FeOOH纳米材料对双氯芬酸钠的吸附性能.实验结果表明,当反应温度为90℃、反应时间为6 h、尿素浓度为0.1 mol/L、乙醇的体积分数为20%时,所得α-FeOOH纳米材料具有规整的三维花状结构,对双氯芬酸钠的吸附量达199.2mg/g.基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,推断三维花状结构α-FeOOH的生长机制包括定向聚集和外延生长2个过程,反应初期生成的高活性晶核快速形成不规则橄榄状颗粒并定向聚集成短簇状结构,再沿z轴方向外延生长,形成长簇的三维花状结构.

基于无线网络的塔式起重机安全监测系统设计

塔式起重机已成为城市建筑、工程施工中不可缺少的一种主要运输设备。如果塔式起重机发生故障,轻者会使系统性能下降,重则发生塔倒人亡的恶性事故。因此要加强对塔式起重机状态的监测,保证其安全可靠运行。该文设计了一种无线塔机安全监测系统,远程实时监测分析塔机各种重要数据,以较低的成本监测和预测塔机运行状态。监测内容主要包含电气控制系统安全装置监测和电机电信号监测两方面。测试结果表明该系统能识别安全装置动作、电信号统计量超过阈值或出现故障频率等故障状况,为故障决策提供合理支持。

含Ni六方水钠锰矿的表征及其对Pb^(2+)(Zn^(2+))环境行为的影响

六方水钠锰矿是土壤中普遍存在、活性最强的氧化锰矿物。它常常富集各种过渡金属如Ni等,对其地球化学行为具有重要影响。在六方水钠锰矿形成过程中加入Ni2+,Ni以+2价存在于矿物中。进入水钠锰矿结构中的Ni大部分以[NiO6]八面体形式存在于层内;部分Ni存在于八面体空位上下方。含Ni水钠锰矿沿c轴方向堆叠锰氧八面体层数逐渐减小,而a-b板面晶体大小没有明显变化,即层片状晶体逐渐变薄,比表面积显著增大。随着Ni含量的增加,水钠锰矿结构中锰氧八面体空位数减少,而层边面吸附位点数基本保持不变,其对重金属离子(Pb2+/Zn2+)吸附去除能力逐渐降低。本文为明确过渡金属离子(Ni)对土壤中氧化锰矿物的形貌、结构及其性质的影响提供了参考。

宜章县耕地土壤硒含量空间分布特征及成因

厘清宜章县耕地土壤硒含量空间分布及影响因素,对开发特色富硒农产品和保障人体健康具有重大意义。采用野外调查采样、实验室分析测定、数学统计和模型模拟等方法,分析宜章县耕地土壤硒含量分布特征及其影响因素。研究结果表明:(1)宜章县耕层土壤硒含量平均值0.64 mg/kg,变幅为0.13~2.80 mg/kg,变异系数为44.57%,属中等变异程度,耕地土壤硒含量高、耕地富硒面积大;(2)土壤硒含量呈聚集性分布,中部有一条自东北向南从玉溪镇经梅田镇、浆水镇、长村乡、一六镇、笆篱镇、天塘乡的中高富硒带,块金效应值为0.505,说明宜章县土壤硒空间自相关性程度为中等,土壤硒含量受空间结构因素(自然因素)和随机因素(人为因素)共同影响;(3)不同成土母质发育的土壤硒含量差异较大,板页岩发育的耕地土壤硒含量最高,平均硒含量达到0.76 mg/kg;(4)不同土壤类型对硒含量有明显影响,潮土和黑色石灰土的土壤硒平均含量最高,均达到了0.68 mg/kg,紫色土和黄壤硒含量较低,平均硒含量分别只有0.54 mg/kg和0.53 mg/kg;(5)相关分析表明:土壤硒含量与pH呈显著负相关,与有机质、锰、铜、锌和CEC显著正相关。在富硒农产品开发时,须考虑土壤硒含量分布特征,并结合相应土壤管理、科学施肥、农艺措施等进行。

还原态蒙脱石结构Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化特性及影响因素

还原条件下土壤中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化在调控营养元素和污染物的生物地球化学过程中具有重要作用。然而,作为土壤中Fe(Ⅱ)存在的主要形态之一,蒙脱石结构中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化的特性及其影响因素目前尚不清楚。以化学还原的蒙脱石为研究对象,探究还原态蒙脱石(rSWy-2)结构中Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化的特性及其影响因素。结果表明,贫铁的蒙脱石结构中Fe(Ⅱ)可催化水铁矿向纤铁矿转化,反应96 h后水铁矿转化量达到83.3%。X射线衍射(XRD)、高分辨透射(HRTEM)、球差电镜(STEM)和表面吸附态Fe(Ⅱ)含量分析表明,rSWy-2结构Fe(Ⅱ)催化水铁矿转化主要经历矿物间固相吸附、电子传递和水铁矿转化三个阶段,形成的纤铁矿呈板状纳米片,尺寸大小为100~200 nm。溶液中Na^(+)和Cl^(-)离子对rSWy-2催化水铁矿转化影响较弱,而Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)、有机质和As(Ⅲ)均对水铁矿转化具有明显的抑制作用。

湖南省柑橘园土壤pH和主要养分特征及其相互关系

探究湖南省柑橘园土壤养分丰缺情况,为科学施肥管理提供理论依据。采集湖南省84个柑橘主产区的土壤样品,通过测定其p H、有机质和矿质养分,运用分组回归方法分析了土壤酸碱性与土壤肥力间相关性,研究了果园土壤养分的缺素问题。结果表明,湖南省柑橘园土壤酸化严重,土壤有机质和碱解氮含量适宜,三分之一果园土壤有效磷、速效钾含量偏低,交换性钙和交换性镁缺乏比例分别为43.75%和56.25%,其中69.88%、87.50%、65.63%和64.06%样品的土壤有效硫、铁、锰和铜过量,76.56%样品的土壤有效锌含量适宜,而85.94%样品的有效硼含量缺乏。土壤p H值与有效态养分含量关系复杂,Pearson相关分析发现,柑橘园土壤p H值与交换性钙、交换性镁含量间呈极显著正相关,而与有机质、有效磷和有效硫含量呈极显著负相关,与有效铁含量呈显著负相关。各养分含量在不同土壤p H组间存在极显著差异,曲线回归方程求解出柑橘园土壤p H值在5.6~6.3时,土壤中矿质养分含量较高。调节土壤p H值,控制氮、磷、钾肥的施用量,补施钙、镁和硼肥是今后果园土壤管理的关键。

湖南温州蜜柑果实矿质养分与土壤养分、pH的多元分析与模拟

【目的】探讨湖南省柑橘园果实矿质元素与土壤养分的关系,为指导果园科学施肥提供参考依据。【方法】对湖南省主产区84个柑橘园土壤理化性质和果实矿质元素含量测试分析,运用SPSS、R和LINGO软件多元统计分析筛选出影响果实矿质元素的主要土壤因子,求解土壤养分线性规划方程,指出果园土壤养分缺素问题。【结果】Pearson相关分析结果表明,果实全钾、全钙和全铁含量与土壤pH呈正相关,其余的果实矿质养分与土壤pH均呈负相关;果实全氮、全磷和全钙含量与有机质含量呈负相关,其余养分与有机质含量均呈正相关。典型相关分析表明果实矿质元素与土壤养分因子间存在90.59%的相关性,果实矿质元素受到多个土壤元素的影响,果实全钙、全锰和全镁含量与土壤pH值、有效磷、有效锰、交换性镁和有效锌关系密切。应用多元线性逐步回归法和线性规划求解出果园养分优化方案:pH为5.50~6.50,有机质含量为15.00~30.00 g·kg^-1,碱解氮大于80.00 mg·kg^-1,有效磷大于80.00 mg·kg^-1,速效钾为100.0~200.0 mg·kg^-1,交换钙为1 000.00~2 000.00 mg·kg^-1,交换镁为150.00~300.00 mg·kg^-1,有效铁大于10.00 mg·kg^-1,有效锰为5.00~20.00 mg·kg^-1,有效锌为1.00~5.00 mg·kg^-1,有效铜和有效硼为0.50~1.00 mg·kg^-1。在调查柑橘园中,85.94%的样点柑橘园土壤pH值处于酸性至强酸性环境,76.56%的样点柑橘园土壤有机质含量处于适宜水平,1/3果园土壤有效氮、磷、钾含量偏低,有效钙、镁和硼元素含量严重不足,部分柑橘园土壤速效铁、锰、铜和锌过量。【结论】调节土壤酸碱性,增施有机肥,提高土壤中有效钙、镁和硼含量是今后湖南省柑橘园土壤培肥管理的重点。

湖南省柑橘园土壤营养状况及其对叶片养分的影响

为了解湖南省柑橘园土壤及叶片养分丰缺状况,对湖南省82个柑橘主产区土壤和植株叶片的矿质元素含量进行分析测试,运用曲线回归方法分析了土壤酸碱性与土壤肥力间相关性,采用典型性相关分析方法研究了土壤与叶片养分的定量统计关系。结果表明:全省86.75%的柑橘园土壤pH为酸性至强酸性,78.31%的土壤有机质含量处于适宜水平,有效氮、磷、钾缺乏土壤比例分别为15.66%、69.88%和27.71%,柑橘叶片全氮、磷、钾缺乏比例分别为12.35%、16.05%和18.52%。曲线回归分析结果显示,土壤养分含量与pH存在密切的关系,土壤有机质(Y1)、碱解氮(Y2)、有效磷(Y3)、速效钾(Y4)与pH(X)的拟合关系分别为:Y1=2.15X^2–24.17X+85.53(R^2=0.53)、Y2=0.255X^2–3.17X+91.29(R^2=0.36)、Y3=5.51X^2–66.37X+208.22(R^2=0.43)、Y4=5.59X^2–37.24X+213.43(R^2=0.40)。典型性相关分析结果显示,土壤养分含量水平的高低对叶片中其他养分含量也存在明显的影响,柑橘园土壤养分指标(X1:pH;X2:有机质;X3:碱解氮;X4:有效磷;X5:速效钾)与叶片养分指标(Y1:氮;Y2:磷;Y3:钾)的拟合模型分别为:U1=–0.390X1+0.909X2+0.398X3+0.269X4–0.297X5,V1=0.792Y1+0.637Y2–0.132Y3。在园区培肥管理时,应注意调节土壤酸碱度,因土酌情采取增施氮肥、磷肥和钾肥等综合平衡施肥措施。

拉萨地块西段尼雄地区早白垩世晚期花岗闪长岩的成因及构造意义

青藏高原拉萨地体中西部广泛发育白垩纪岩浆岩,为探讨青藏高原新生代之前的地质演化历史提供了重要线索。然而其成因及构造背景还存在不同的认识,严重阻碍了青藏高原演化历程的反演工作。本文对藏西措勤县尼雄地区的一套花岗闪长岩进行了详细的年代学和全岩地球化学分析,结果表明,尼雄花岗闪长岩的SiO2含量为65.24%～67.61%,Na2O/K2O为0.91～3.93,铝饱和指数(A/CNK)为0.94～1.14,属I型钙碱性岩石。它们富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Th等),亏损重稀土元素(HREEs)和高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta等),轻重稀土分馏明显[(La/Yb)N=7.6～12.2],具有弱-中等的负Eu异常(δEu为0.6～0.9)。两个花岗闪长岩样品中获得的岩浆锆石U-Pb定年结果分别为119.7 Ma和120.5 Ma,代表了尼雄地区的花岗闪长岩为早白垩世晚期岩浆活动的产物。综合研究表明,这套花岗闪长岩主要来源于古老下地壳物质的重熔,并伴有同期幔源岩浆的加入和混合。它们可能是雅鲁藏布江新特提斯洋壳岩石圈北向俯冲的产物。

拉萨地块晚古生代沉积源区转变——来自措勤地区永珠组碎屑锆石的证据

晚古生代是拉萨地块地质演化的重要转折期,一些关键地质问题存在争论,如拉萨地块来源问题。选择西藏措勤地区上石炭统永珠组为研究对象,石英砂岩中碎屑锆石U-Pb测年数据显示523Ma、920Ma两个年龄峰值。通过与拉萨地块及其周缘晚石炭世冰期之前地层碎屑锆石对比,认为拉萨地块永珠组920Ma年龄峰值更具有冈瓦纳大陆靠印度一侧的物源特征,其与南羌塘、拉萨、喜马拉雅微陆块在裂离之前具有显著的亲缘关系。而含有冰筏碎屑的拉嘎组和来姑组中包含的西澳大利亚物源信息(约1180Ma年龄峰值),暗示来自西澳大利亚的冰筏可能通过洋流作用漂移至拉萨地块而后沉积冰筏碎屑。

YYW-1800Y型有机热载体燃油炉设计

从有机热载体炉结构设计及理论计算等方面,介绍了YYW-1800Y型有机热载体炉的主要设计方法及注意点。YYW-1800Y型有机热载体炉设计燃料为国产重柴油;炉本体换热盘管元件材质为20G/3087;在前部燃烧器处,设置进口派力固浇注特有的顶锥型盘管;有机热载体炉燃烧器采用带比例调节、压力雾化的德国威索原装燃重油燃烧器;有机热载体炉的对外连接端法兰配对美标法兰,便于与业主用热系统对接。

基于实验室高光谱数据的大围山森林土壤氧化铁全量反演

氧化铁是土壤中含铁矿物的主体,是土壤发育和土壤分类最明显和最有用的指标之一。本文以湖南省大围山森林土壤为研究对象,通过实验室化学成分测定和光谱采集,在光谱预处理及组合变换基础上,采用相关性分析筛选土壤氧化铁全量的敏感波段,并分别建立多元逐步回归和偏最小二乘回归反演模型。结果表明:不同土壤光谱曲线趋势基本一致,均形似陡坎,且在420~580 nm波段,土壤氧化铁全量与光谱反射率呈负相关关系;不同的光谱数据变换方式可以提高光谱与氧化铁全量的相关性,Savitzky-Golay(S-G)平滑和去包络线相结合优于其他预处理方法;土壤氧化铁全量的特征波段主要为392、427、529、523、549、559、565、570、994和1040 nm,偏最小二乘回归模型比多元逐步回归模型具有更好的稳定性,适合于快速估算红黄壤区森林土壤氧化铁全量。

尼雄地区早白垩世磁铁矿伸展成矿地质背景及成矿模型

尼雄地区早白垩世磁铁矿以成矿岩体及矿床研究偏多,忽略围岩时代及其成矿地质背景分析。尼雄早白垩世磁铁矿可分为矽卡岩型和热液脉型,而达及藏布地区热液脉型磁铁矿与基性岩脉密切相关,通过共生辉长岩岩脉锆石U-Pb年龄(120.1±1.7 Ma)限定热液脉型磁铁矿成矿时代约120 Ma,与已经确定成矿时代的矽卡岩型铁矿成矿时代一致,指示尼雄矿田两种类型磁铁矿受控于相同的地质背景。通过尼雄岩体碎屑岩围岩(原上二叠统敌布错组)碎屑锆石测年,获得其沉积时代介于130~120 Ma之间,故将上二叠统敌布错组重新厘定为下白垩统则弄群。结合区域地层及岩浆岩新资料,认为冈底斯中部则弄群火山岩与侵位于其中的岩体构成一个早白垩世火山-侵入杂岩体系,其与尼雄矿田早白垩世磁铁矿密切相关。该早白垩世火山-侵入杂岩地球化学特征及尼雄附近浅表层次构造共同指示冈底斯中部在早白垩世处于伸展构造背景。最后,依据伸展构造背景新认识建立了尼雄地区早白垩世磁铁矿成矿地质模型。

西藏措勤尼雄矿田滚纠铁矿磁铁矿元素地球化学特征及对成矿作用的制约

尼雄矿田滚纠铁矿地处拉萨地块隆格尔-工布江达岩浆弧,是冈底斯成矿带中生代铁铜多金属成矿作用的典型代表。在详细的野外地质调查和室内研究基础上,分析了滚纠铁矿床磁铁矿的成因矿物学特征。电子探针测试和ICP-MS分析表明,磁铁矿主量元素具有富SiO2,贫TiO2、V2O5的特征;微量元素Ba、Ti相对亏损,Cs、U相对富集,Eu、Lu、Tb、Ho、Tm强烈亏损。磁铁矿的Ti-(V+Cr)和(Ti+V)-(Al+Mn)协变图显示氧逸度、温度对矿物元素含量有明显制约作用,同时w(TiO2)与w(CaO+MgO)、w(Na2O+K2O)表现出明显正相关关系,指示矽卡岩系统中流体-岩石相互作用是磁铁矿地球化学元素变化的主要控制因素。通过研究矿床中矿物生成顺序和磁铁矿中Ti、V元素特征并结合前人流体包裹体测温资料,认为矿区铁矿化阶段为高氧逸度的中高温环境,初步限定磁铁矿成矿温度为300~450℃。矿物的w(Ni)均值为8.98×10^-6,Ni/Co比值<1(变化范围0.15~0.59),Ti/V比值为6.71~25.52,从矿物化学角度进一步印证滚纠铁矿的成矿物质来源于矿区中酸性岩浆流体系统。TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)和(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)等成因判别图解在矿区具有良好适用性,说明磁铁矿是矽卡岩矿床成矿过程的重要指示矿物。