陕西省采矿业污染农田土壤中Cd、Pb的释放特征

【目的】研究陕西省采矿业污染农田土壤中Cd、Pb的分布及其释放特征。【方法】以采自陕西凤县、潼关、洛南某铅锌矿区污染农田土壤（FX、TG、LN）为研究对象，测定不同粒径土壤中Cd、Pb的总量和有效态量，并对不同农田土壤中Cd、Pb的化学形态进行了探讨，采用批处理法对FX、TG、LN土壤中Cd和Pb的释放动力学特征进行了分析。【结果】3个矿区污染农田土壤Cd总量均严重超标，TG和LN土壤Pb总量也达超标水平，FX、TG和LN土壤中Cd、Pb总量分别达到了107．84，218．62，179．29mg／kg及208．93，2216．61，1046．24mg／kg。3种土壤不同粒径土样中Cd、Pb总量均随着土壤粒径减小而增加，3种土壤Cd、Pb有效态量从大到小依次为TG〉LN〉FX。FX、TG、LN土壤中Cd有效态量分别为11．59～16．73，21．10～23．07，16．01～16．73mg／kg；Pb有效态量分别为18．30～25．05，140．22～210．59，25．81～44．06mg／kg。化学形态分析表明，在3种土壤中Cd、Pb均以碳酸盐结合态和硫化物态为主，水溶态所占比例较小；在FX土壤中未检测到水溶态Cd和Pb，在LN土壤中未检测到水溶态Pb。在污染土壤中水溶态cd、Pb的释放基本在12h以后达到平衡，其释放过程分为快速释放、慢速释放和动态平衡3个阶段，其释放规律符合准二级动力学过程。【结论】陕西省采矿业已经造成严重的农田土壤重金属污染，FX、TG和LN3种污染土壤中Cd、Pb的释放与土壤粒径以及重金属污染物的来源密切相关，水溶态Cd、Pb的释放过程是复杂的非均相扩散过程。

人工油松林表层土壤团聚体活性有机碳含量对短期氮添加的响应

大气氮沉降正在显著影响着森林生态系统的土壤碳循环过程。目前关于大气氮沉降如何影响土壤不同粒级团聚体内活性有机碳含量还不是十分清楚,制约人们对森林土壤碳循环的认识和有关碳循环模型的发展。通过近2年的林地梯度氮添加(0、3、6、9 g Nm^(-2)a^(-1))实验,研究了短期氮添加对人工油松林表层土壤团聚体中不同活性有机碳含量的影响。结果表明:短期氮添加对表层土壤(0—10 cm)水稳性团聚体分布无显著影响;随着氮添加水平增加,大、微团聚体有机碳含量,大、微团聚体中活性和高活性有机碳含量呈先升高后降低的变化规律,并在N6处理(6 g Nm^(-2)a^(-1))下上述各指标达到最大;同一处理下土壤大、微团聚体活性有机碳含量都表现为高活性有机碳>中活性有机碳>低活性有机碳;相比CK处理,N6处理大团聚体低、中、高活性有机碳含量分别增加115.06%、178.73%和79.61%,微团聚体低、中、高活性有机碳含量增加32.84%、166.79%和62.05%。大、微团聚体中活性有机碳含量增幅最大,表明团聚体中活性有机碳对氮添加响应最为明显。研究发现,短期氮添加主要通过影响表层大、微团聚体中的中活性有机碳进而影响土壤表层有机碳含量。主成分分析表明,N添加改变了土壤理化性质,进而导致根系生物量增加并促进凋落物分解,是表层土壤团聚体活性有机碳变化的主要原因。

皆伐油松林不同恢复措施下团聚体与球囊霉素分布特征

以未扰动油松林为对照,研究了油松林皆伐后在不同措施下恢复为幼林地、灌木地和撂荒地0~20cm土层团聚体稳定性、团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)和有机碳(SOC)含量变化特征.结果表明:与对照相比,幼林地团聚体稳定性显著降低(P<0.05),而灌木地及撂荒地团聚体稳定性显著增加.不同恢复措施团聚体中易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)分布的变化趋势与团聚体稳定性一致,灌木地团聚体中EE-GRSP含量相比对照显著增加且最大.灌木地和撂荒地大团聚体(>250μm)中总量球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量相比对照显著增加而撂荒地粉黏粒团聚体(<53μm)中T-GRSP含量显著减小.粉黏粒团聚体中EE-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体;微团聚体(53~250μm)中T-GRSP含量普遍大于其他粒径团聚体.相比于其他粒径团聚体,大团聚体中T-GRSP可以更准确的反映土壤碳库的变化,团聚体稳定性更依赖于大团聚GRSP.

恢复措施对皆伐油松林团聚体活性有机碳含量的影响——以黄土丘陵区松峪沟流域为例

团聚体中的活性有机碳对土壤质量改善以及碳库动态平衡具有重要意义。为了研究皆伐后土壤团聚体活性有机碳的分布状况,本实验选取黄土高原典型油松林为对象,以未皆伐人工油松林为对照,采用高锰酸钾氧化法研究皆伐后不同恢复植被群落(幼林、撂荒、灌木)地表0~20 cm层土壤团聚体中活性有机碳变化特征。结果表明:1)研究区土壤以大团聚体(>250μm)为主,自然恢复的灌木地以及撂荒地大团聚体质量分数显著增加(P<0.05)。2)有机碳质量分数随团聚体粒径的增大而增加,大团聚体是有机碳积累的主要场所,并且自然恢复的灌木地团聚体有机碳质量分数最高。3)研究区油松林团聚体低活性有机碳质量分数>中活性有机碳质量分数>高活性有机碳质量分数,大团聚体活性有机碳质量分数大于微团聚体。研究表明,皆伐会造成团聚体有机碳趋于活化,其中自然恢复的灌木地活性有机碳质量分数显著增加。本研究还进一步发现大团聚体中的高活性有机碳能更好地预测土壤碳库变化。

氮添加对白羊草土壤水溶性碳氮及其光谱特征的影响

大气氮沉降对土壤的影响已成为近年来的研究热点,为了解氮沉降对黄土高原典型草原土壤质量的影响,以白羊草群落为研究对象,以氮添加的方式模拟氮沉降,选取3个氮添加梯度,分别为N1(2.5g/m^2),N2(5g/m^2)和N3(10g/m^2),并选取裸地(BL)和不施氮(CK)作为对照处理,分析了对土壤水溶性碳、氮组分及其光谱学特征的影响。结果表明,氮添加降低了WSOC/TOC和WSOC含量,随着氮添加水平增加均呈降低趋势;而对水溶性氮素组分影响较弱,仅在N2中WSN和WSON显著降低,对WS-NH+4-N,WS-NO-3-N和WSON/WSN没有显著影响。氮添加对土壤水溶性有机物质光谱特性影响显著,紫外可见光谱和荧光发射光谱分析均表明土壤水溶性有机物的主要腐殖质类型均为富里酸,随着施氮水平的增加腐殖化程度增强,结构趋于复杂化。

黄土丘陵区不同土地利用下土壤碳组分及碳库管理指数特征

采用野外和室内分析相结合的方法,研究了黄土丘陵区基于坡耕地改造或演变的7种土地利用方式的土壤碳组分及碳库各指数的变化。结果表明：与坡耕地相比,其余土地利用方式均能提高土壤碳固持能力,增加土壤碳组分含量、土壤碳库指数（CPI）和碳库管理指数（CPMI）,其中有机碳（TOC）、活性有机碳（LOC）及非活性有机碳（NLOC）含量分别较坡耕地增加了42%～125%,36%～136%和31%～161%,总的来说天然灌木林和人工乔木林的改善作用最强。不同土地利用方式下LOC/TOC为46.00%～57.29%,活度（A）为0.87～1.44,其中果园、天然灌木林和梯田的活度最高。土壤碳组分、碳库管理指数和主要化学指标间具有显著的相关性,表明不同土地利用方式对土壤碳固持能力的影响。

黄土丘陵区不同施肥处理对土壤微生物特性的影响

研究旨在探讨在土壤贫瘠的黄土丘陵区,施肥对土壤微生物产生的影响及其机理。试验以安塞站内长期定位施肥小区为研究对象,试验处理包括CK(对照)、N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥)、NP(氮肥+磷肥)、MN(有机肥+氮肥)、MP(有机肥+磷肥)和MNP(有机肥+氮肥+磷肥),研究长期施肥对土壤微生物群落结构和呼吸的影响。0—20cm耕作层的土壤微生物活性和PLFA含量均高于20—40cm土层的微生物活性和PLFA含量,耕作层较20—40cm基础呼吸提高63.61%—116.78%,诱导呼吸提高53.45%—137.64%,总PLFA含量提高16.16%—43.67%。单施N和P增强了土壤呼吸强度,0—20cm基础呼吸强度分别升高34.11%和48.89%,诱导呼吸强度分别升高40.83%和63.59%,20—40cm基础呼吸分别升高40.83%和63.59%,诱导呼吸分别升高14.70%和20.49%。单施N显著改变G-微生物群落,0—20cm和20—40cm土层的PLFA含量分别显著升高63.19%和53.07%,单施P对土壤微生物群落结构同样产生显著影响,但是NP对微生物群落结构的影响不显著。有机无机肥配施显著提高土壤呼吸及微生物PLFA含量。通过三因素方差分析,单一氮肥因素对土壤微生物特性的影响不显著;单一磷肥因素对微生物的呼吸强度及部分磷脂脂肪酸含量产生显著影响,在耕作层中,磷肥因素对这些微生物特性的影响比率为11.4%—54.0%。通过RDA分析,表明土壤速效磷是影响黄土丘陵区微生物特性的主要因素。长期氮磷有机肥混施有助于提高土壤微生物的特性,进而改善农田生态系统的稳定和健康水平。

农膜残留对大豆光生理特征及生物量累积的影响

农膜覆盖技术的应用及推广极大地提高了干旱半干旱地区的农业产量,促进了当地农业发展及社会经济效益。然而,由于农膜碎片化程度高、回收难度大、降解周期长,使得残留在土壤中的农膜日益增多,严重威胁着作物生长、土壤健康以及农业可持续发展。尽管农膜残留对土壤质量影响的研究较多,但对于其种类(可降解或不可降解)及残留累积量对作物光生理特征的研究还相对较少。本试验以大豆为研究对象,对比普通聚乙烯(PE)和生物降解(BP)两种农膜(残片大小为0.5~2 cm),研究不同农膜残留累积量(土壤重量的0、0.1%、0.5%、1.0%)下大豆花期及初荚期叶片光合作用光、CO_(2)响应曲线特征及花期、收获期的植株生物量,探讨塑料类型及残留量对大豆光生理特征及生物量累积的影响。结果表明:PE残留导致大豆叶片光补偿点在花期降低23.96%,而初荚期升高51.38%,说明PE残留导致大豆叶片弱光利用能力在花期提升,但在初荚期被抑制。在初荚期,BP残留使光补偿点降低54.82%,且光饱合点升高58.12%,从而提高了叶片强光适应能力,增大了叶片光能利用范围。同时,PE和BP添加使暗呼吸速率分别增长30.56%和22.28%,从而导致干物质消耗增加。土壤中PE、BP残留量的增加,最大光合力分别降低36.49%和23.56%,表明大豆叶片CO_(2)利用能力减弱;CO_(2)补偿点分别降低67.96%和38.91%,从而提高了叶片低浓度CO_(2)的利用能力,并降低光呼吸速率,从而减少了干物质的消耗。此外,不同农膜及残留量处理下,仅在花期0.1%与0.5%残留量的BP处理中,地下生物量随农膜残留量的增加显著降低,其他各处理间地上及地下生物量无明显变化。光响应及CO_(2)响应曲线各拟合参数与生物量的Pearson相关性分析结果表明,收获期PE处理下,地上生物量与光补偿点呈显著负相关,而光呼吸速率、CO_(2)补偿点、初始羧化效率与生物量(地上+地下)的积累有较强相关性。因此,PE农膜残留量增加提高了大豆花期叶片对于弱光的利用能力而减弱初荚期对弱光的利用能力,BP农膜残留量增加则会增强初荚期叶片对弱光的利用,也对大豆叶片适应强光的能力有所提升。

模拟氮沉降对油松幼苗土壤可溶性氮含量及有机物官能团特征的影响

为研究氮沉降对黄土丘陵区林地土壤可溶性氮及可溶性有机物官能团特征的影响,设置6个不同施氮水平0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8gN/(m^2·a)的盆栽油松,连续培养五年,对油松根际、非根际可溶性氮及其组分进行了研究。结果表明:氮添加会显著增加土壤可溶性总氮、可溶性无机氮和可溶性有机氮含量、可溶性有机氮占可溶性氮的比重随氮沉降的增加而成倍增加,可溶性氮及其组分均未表现出明显的根际效应。与此同时,通过不同紫外特征的研究,发现较低和较高水平氮沉降均能增加根际土水溶性有机物中芳香族化合物的积累,非根际土则无明显差异,说明氮沉降与植物的共同作用改变了土壤水溶性有机物结构。

模拟氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响

为了研究黄土高原林区氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响及其根际效应,选择了6个施氮梯度[0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8g/(m^2·a)],采用油松盆栽模拟试验,连续培养了6年。对油松根际、非根际热水浸提有机物进行了研究,结果表明:不高于5.6g/(m^2·a)的模拟氮沉降量可以显著增加根际热水浸提有机碳含量,5.6g/(m^2·a)及以上的氮沉降对热水浸提有机碳的影响未达到显著水平。热水浸提总氮、热水浸提硝态氮、热水浸提有机氮、热水浸提有机氮占热水浸提总氮和土壤全氮比例均随氮沉降量的增加而升高,且根际与非根际差异明显。紫外特征值的结果表明,氮沉降会增加芳香族化合物及羧基含量,一定水平的氮沉降会增加热水浸提有机物的易降解组分的分解。较低的氮沉降增加了根际热水浸提有机物,非根际则有差别。热水浸提有机物官能团特征发生改变且变化并不一致。SUVA254,E280和ASI可作为指征代谢类型对氮沉降响应的潜在指标。