工业固废-水泥固化腐殖土的力学响应和微观机制

为了推动腐殖土在岩土工程领域的资源化利用,采用工业固废(包括生物质飞灰、电石渣和磷石膏)协同水泥对腐殖土进行固化处理。以中国广东省某陈旧型简易垃圾填埋场开采的腐殖土为研究对象,通过常规三轴试验、干湿和冻融循环试验、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和压汞(MIP)测试探究了工业固废-水泥固化腐殖土的三维力学特性、耐久性能及微观机制。试验结果表明:随着P_(o-b)(即工业固废替代水泥的比率)的增加,试样偏应力与轴向应变的关系逐渐由应变软化向应变硬化过渡。三元工业固废的适当掺入(P_(o-b)为25%~50%)有利于减缓干湿循环作用下工业固废-水泥固化腐殖土试样的劣化速率,而纯水泥固化腐殖土试样表现出相对优异的极限偏应力和抗冻性。微观结构分析表明大量钙矾石晶体和C―(A)―S―H凝胶等产物增强了腐殖土颗粒之间的黏结,同时填充了微观孔隙。研究结果可为垃圾填埋场开采的腐殖土修复及再利用提供理论依据。

长期免耕水稻田土壤的生物特征研究

对经过 10年半旱式免耕定位试验的水稻土主要微生物类群数量和微生物生物量的变化进行对比研究 ,结果表明 :实行半旱式厢作及垄作免耕法能够迅速地提高土壤有机质、全氮、全磷和速效氮、磷的水平 ;微生物数量和微生物生物量变化一般存在季节性规律 :春季高 ,夏季至夏末降低 ;各处理土体上层和下层 (0～ 7.5 cm,7.5～15 cm)的基本肥力特征及微生物特征无明显区别 ;免耕处理土壤 ,其微生物的季节性变幅较小 ,垄上或厢上土壤微生物生物量甚至表现反季节性 ,整个生长季节内稳中有升 。

秸秆促腐还田土壤养分及微生物量的动态变化

采用盆钵培养法,通过模拟旱作覆膜条件下秸秆还田,研究了添加不同腐解剂(多个好氧性菌种复合培养而成的F1、富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群F2、由芽孢杆菌、丝状真菌、放线苗和酵母菌组成的F3)后,小麦秸秆、玉米秸秆在120 d的腐解过程中,土壤养分及土壤微生物量的动态变化特征。结果表明:小麦、玉米秸秆经过120 d的腐解,各处理土壤有机质、碱解氮、全氮的增加速率一致表现为先增加后减小,土壤磷素、钾素的增加速率总体则呈现增-减-增-减的趋势;整个试验阶段小麦秸秆各处理土壤微生物量碳(SMBC)含量表现为先增后减。玉米秸秆土壤SMBC的变化与小麦秸秆差异较大,呈现波浪式变化;玉米秸秆土壤微生物量氮(SMBN)变化在100 d后则与小麦截然不同。秸秆添加腐解剂还田土壤养分增加速率和土壤微生物量碳氮含量均大于秸秆直接还田(对照),培肥土壤效果明显,能够有效增加土壤微生物量碳氮含量。小麦、玉米秸秆添加腐解剂F3的处理各养分含量高于其他处理,即内含具特殊功能的芽孢杆菌、丝状真菌、放线菌和酵母菌的秸秆腐解剂F3增加土壤养分的效果最好;相同腐解剂下不同种类秸秆处理的土壤养分含量表现为:F1,小麦>玉米;F2,小麦≥玉米;F3,小麦<玉米,即F1对小麦秸秆促腐优势最大,F3对玉米秸秆的促腐作用优于F1和F2,F2对小麦、玉米秸秆的促腐效果基本相似。不同腐解剂下,小麦秸秆处理SMBC、SMBN含量表现为F2>F3>F1;玉米秸秆处理SMBC含量F2>F3≈F1,SMBN为F3>F2≈F1。玉米秸秆各处理的SMBC均大于小麦秸秆,SMBN则均小于后者,与秸秆C/N的趋势一致,即C/N越大,SMBC值越大,SMBN值越小。

全周期种植模式胶园土壤养分和微生物量碳分布特性

通过监测传统胶园与全周期种植模式胶园土壤的养分差异,探讨全周期种植方式对胶园土壤养分的影响。结果表明,传统胶园内离树越近的位点,土壤养分含量和微生物量碳越低;除速效磷外,全周期胶园内离树越近的位点,土壤养分含量和微生物量碳越高。总体而言,全周期胶园土壤全氮、无机氮和微生物量碳低于传统胶园,但均没有达到显著差异,而其土壤有机质、速效磷和速效钾含量高于传统胶园,其中速效磷含量达显著差异(P<0.05)。与传统胶园相比,全周期种植模式主要影响土壤养分和微生物量碳的分布特征,其中土壤速效磷和速效钾含量亦相对较高,其他指标变化较小。

采用土壤水利用技术的冬小麦田土壤过氧化氢酶活性分析

本文以河北衡水试验场土壤水利用试验为例,讨论不同处理下土壤过氧化氢酶活性的时空变化规律。初步分析得出:(1)冬小麦拔节期,采用不同土壤水利用技术的冬小麦田浅层土壤过氧化氢酶活性差异明显,以沟播不盖秸秆处理的过氧化氢酶活性最强,缩行密植处理的最弱;(2)土壤过氧化氢酶活性随深度的变化趋势大体一致,呈反S形;(3)沟播不盖秸秆处理沟中土壤过氧化氢酶活性明显高于垄上;(4)土壤过氧化氢酶对于田间微生态环境具有指示作用,在一定程度上反映了土壤水利用技术对微生态环境的影响。

土霉素污染对土壤生物学性质影响的初步研究

为了解随粪肥进入农田中的土霉素对土壤生物化学性质产生的可能影响,采用实验模拟方法研究了土霉素污染对土壤微生物生物量碳、土壤酶活性及微生物组成的影响。结果表明,土霉素污染对土壤细菌、放线菌数量和微生物总量均有一定的抑制作用,随土霉素污染程度的提高抑制作用也有所增强;但土霉素污染对真菌的作用较为复杂,一般是低浓度时有促进作用,高浓度时有抑制作用。低量土霉素污染对土壤脲酶和中性磷酸酶活性均无明显的影响,但高量的土霉素污染对土壤脲酶活性起抑制作用。土霉素对土壤微生物生物量碳的影响因土壤类型、土霉素加入量和培养时间不同有所差异。土霉素污染对土壤生物化学性质的影响主要发生在土霉素进入土壤的初期,随着时间的增加,影响逐渐减弱和消失。

会仙岩溶湿地4种覆被下土壤酶活性和微生物生物量

研究湿地系统中的稻田被撂荒以后土壤酶活性和微生物生物量的变化可以为湿地的保护提供参考依据。以桂林会仙岩溶湿地为研究样地,采集芦苇湿地、华科拉莎草湿地、稻田撂荒地(以双穗雀稗和莲子草为优势植被)和稻田的耕层土壤样品,采用比色法和氯仿熏蒸法分别检测土壤酶活性和微生物生物量。结果表明,稻田撂荒地的土壤微生物生物量碳(MBC)为(345.20±30.06)mg/kg,显著低于其它三种覆被下的土壤;微生物生物量氮(MBN)、微生物DNA、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性分别为(48.03±18.48)mg/kg、(5.65±1.48)μg/kg、(19.16±1.43)mg g^(-1)(24h)^(-1)和(2.20±0.94)mg g^(-1)(24h)^(-1),均显著低于稻田,而与两种天然湿地没有显著差异。主成分分析表明,稻田撂荒地能与稻田明显分开,而与其它两种覆被土壤有所交叉。统计分析表明,MBC和碱性磷酸酶活性均与pH呈显著正相关关系(P<0.05);MBN、蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性均与土壤总有机碳(SOC)呈显著的正相关关系(P<0.05);土壤微生物DNA与SOC、总氮(TN)和碱解氮(AN)均呈显著正相关关系(P<0.01),与Mg^(2+)呈显著正相关关系(P<0.05)。以上研究结果表明,会仙湿地中的稻田在撂荒以后,土壤微生物生物量和两种土壤酶活性显著降低,影响微生物生物量和土壤酶活性变化的主要因素是pH、SOC、TN、AN和Mg^(2+)。因此,建议在稻田撂荒地上重新种植水稻,以加快会仙岩溶湿地的恢复过程。

青海高寒草甸不同植被土壤微生物生物量的测定

以青海高寒草甸不同植被类型土壤为研究对象,采用氯仿熏蒸浸提法对土壤微生物生物量碳进行了测定分析。结果表明:不同植被类型土壤中微生物生物量的大小依次为:沼泽草甸>小嵩草草甸>金露梅灌从草甸>禾草草甸>矮嵩草草甸>金露梅灌丛间草地>杂类草草甸,随着土壤深度的增加,生物量呈下降趋势。相关分析表明:微生物生物量碳与土壤水分含量、真菌数量呈显著的正相关;细菌数量、放线菌数量与微生物量碳的相关性不显著。结论:土壤真菌是土壤微生物生物量的主要贡献者,土壤水分含量对土壤微生物代谢、繁殖有着直接的作用。

农田黑土微生物量碳的研究

根据试验测得的黑土微生物量碳结果,分析了黑土微生物量碳与土壤结构、土壤肥力以及环境条件之间的关系,为改良农田黑土,提高农田黑土土壤肥力提供依据,为黑土区农业的综合治理提供了技术支撑。表2,参5。

黄土丘陵区人工刺槐林恢复过程中土壤氮素与微生物活性的变化

为了探讨不同生长年限的人工刺槐（Robinnia pseudoacacia）林对土壤中氮素组成与微生物活性的影响及机理,本文采用＂时空互代＂法进行野外选点调查和采样,对典型黄土丘陵区陕西省安塞纸坊沟小流域不同林龄（10 a、15 a、30 a、38 a）人工刺槐林和撂荒地3个土层（0-10 cm、10-30 cm和30-60 cm）中的全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮、微生物生物量碳和磷、基础呼吸及基本理化性质进行了研究。结果表明：人工刺槐林地土壤微生物生物量碳、磷含量和微生物熵都显著高于撂荒地（P〈0.05）。随着人工刺槐林生长年限的增加,各层土壤铵态氮、硝态氮和有机氮含量均逐渐增加,其中有机氮的增加最显著;土壤微生物生物量碳、磷含量显著增加;微生物熵显著增大而呼吸熵显著减小;土壤有机碳、速效磷含量总体上显著增加（P〈0.05）;容重和碳氮比则呈下降趋势。随着土层深度的增加,氮素、有机碳、速效磷和微生物生物量碳、磷含量显著减小（P〈0.05）;容重和pH显著增加。土壤微生物生物量碳、磷和呼吸熵均与有机氮、全氮、硝态氮显著正相关（P〈0.05）。分析发现,刺槐的生长促使土壤中微生物可利用碳增加,提高了碳的利用率,使土壤微生物量碳、磷含量增加;微生物活性的提高反过来促进了土壤氮素含量的提高,土壤中有机氮含量显著增加。与10 a生刺槐林相比,30 a生林地土壤表层的全氮含量明显增加,氮素肥力由7级（0.40 g·kg^- 1）上升为5级（0.87g·kg^- 1）水平。

外源腐解微生物的物种组合对土壤微生物群落结构及代谢活性的影响

本文采用饲料类芽孢杆菌(Paenibacillus pabuli,P)、深红紫链霉菌(Streptomyces violaceorubidus,S)和黄绿木霉(Trichoderma aureoviride,T),组合构建了3种单菌剂(P、S和T)、3种两菌种复合菌剂(PT、PS和ST)及1种3菌种复合菌剂(PST),并将之添加到红壤中,监测各菌剂添加后土壤总磷脂脂肪酸(PLFAs)量、特征微生物PLFAs百分含量、土壤呼吸速率及总代谢熵的变化,旨在探明外源腐解微生物的物种组合对土壤微生物群落结构和代谢活性的影响,进而为优化有机物分解菌剂种群配置提供参考。结果显示,添加单菌剂的P、S和T处理及添加两菌种复合菌剂的PT和PS处理,土壤微生物生物量显著增加,增幅17.2%~121.6%(P<0.05)。添加外源腐解微生物后,各处理的土壤微生物群落的细菌百分含量基本稳定在79.6%~83.1%,真菌百分含量显著增加8.8%~50.6%;而放线菌百分含量除P和ST处理外,其他处理显著降低9.4%~69.8%。PLFAs数据的主成分分析表明,各外源菌剂处理与CK处理间的群落结构变异由小到大依次为:接种单菌剂的P、S和T处理,接种两菌种复合菌剂的PT、PS和ST处理,接种3菌种复合菌剂的PST处理。添加单菌剂的P、T处理以及添加两菌种复合菌剂的ST处理,在短期内影响了土壤微生物的对数生长,使土壤呼吸速率的峰值分别提高48.7%、53.7%和78.7%;且外源腐解微生物组合的物种数量越多,土壤微生物进入潜伏期所需的时间越长。从外源腐解微生物对土壤肥力的长期影响来看,两菌种复合菌剂ST的添加使土壤微生物代谢活性提高28.9%,因此该处理的土壤碳矿化量增加11.1%;添加单菌剂的S处理使土壤微生物代谢活性显著降低32.4%,因此该处理的土壤碳矿化量仅降低7.3%;而添加两菌种复合菌剂的PS处理和3菌种复合菌剂的PST处理,在保持代谢活性不变的情况下,其土壤碳矿化量也降低5.8%~8.7%,其原因有待进一步研究。综上所述,外源腐解微生物的添加会改变土壤微生物的群落结构及其生长轨迹,且随外源腐解微生物组合的物种数量增多这一干扰程度越大,而土壤微生物代谢活性与外源腐解微生物组合的物种数量无显著相关性。

土壤微藻对土壤质量影响的研究

研究了土壤微藻对于土壤理化及生物学性质的影响 ,并作定量及定性分析。以土壤和水为两种不同基质 ,在基质中接种 5种土壤微藻藻液 (立方色球藻、土生绿球藻、舟形藻、沙角衣藻以及由 4种藻种形成的混合藻液 ) ,进行见光和黑暗培养 ,分别在 0 ,2 0 ,4 0 ,60 d时 ,测定环境 p H值、微生物量 (不包括藻类 )、有机质含量 ,作极差分析和图形比较。研究结果表明 ,环境 p H值变化、微生物量变化和有机质含量变化在不同藻种相同培养条件下 ,存在一定的相似性。藻种变化对 p H值和微生物增加的影响大于因基质变化和光照变化所产生的影响 ;基质变化对于环境有机质含量的影响大于因藻种变化和光照变化而产生的影响 ;微藻在土壤中培养时的 3种数据变化均大于在水中培养时的 3种数据变化。

放牧梯度上草原植被-土壤系统碳截存特征

放牧强度影响草原植被的固碳能力。本文以呼伦贝尔克鲁伦河流域的半干旱典型草原作为研究区域,开展不同放牧压力下异质性植被-土壤系统中碳截存的特征研究。研究发现:不同放牧梯度下,土壤有机质、地上生物量、地下生物量和土壤微生物生物量碳彼此之间呈一定的相关性。随着放牧强度的加剧及土层深度的加深,土壤碳截存量呈减少趋势。其中,土壤有机质的变化趋势与土壤碳截存量趋势相同;而土壤无机碳含量呈现逐渐增大的特征。过度放牧破坏了土壤的理化性质及土壤质量,加速了土壤有机质的损失。草原群落的根冠比也随着放牧强度的增大而增加。以土壤微生物生物量碳作为土壤固碳能力的指标,不同放牧强度下的草原群落土壤固碳能力为轻牧区>中牧区>重牧区。