长期施肥改变玉米大豆轮作/连作黑土农田酸化速率和酸中和容量

为探明不同种植制度和施肥措施对黑土酸化指标的影响及酸缓冲机制,依托东北旱田黑土肥力监测长期定位试验,研究了大豆连作(CS)、玉米连作(CC)以及玉米大豆轮作下玉米施化肥-大豆施化肥(C_(CF)S_(CF))、玉米施化肥+秸秆还田-大豆不施化肥+秸秆还田(C_(CR)S_(NOR))、玉米施化肥-大豆不施化肥(C_(CF)S_(NOF))、玉米施化肥-大豆施1/2化肥(C_(CF)S_(1/2CF))以及玉米施化肥-大豆施有机肥(C_(CF)S_(DM))7个处理在第9年和第10年的土壤酸化速率(SAR)和酸中和容量(ANC)的变化,并利用二次多项式模型拟合酸滴定曲线,以pH 5.0和pH 4.5为参比计算了土壤ANC以及酸缓冲容量(ABC)。结果发现:相比于试验土壤本底值,试验第9年和第10年SAR变化幅度为-0.019~-0.097ΔpH/a,其中C_(CF)S_(DM)处理的SAR在两年中变化最小(-0.021和-0.019ΔpH/a);试验第9年C_(CF)S_(CF)、C_(CR)S_(NOR)、C_(CF)S_(NOF)、C_(CF)S_(1/2CF)和C_(CF)S_(DM)处理的土壤ANC_(pH5.0)是试验第10年的1.11~1.77倍;土壤ANC_(pH4.5)变化趋势与ANC_(pH5.0)相一致。方差分解分析显示,土壤有机质和盐基离子总量是影响土壤ANC变化的主要因素,二者分别解释了试验处理第9年和第10年土壤ANC和ABC变化的63.44%和43.67%。综上可见,施化肥降低土壤酸中和容量,加速土壤酸化,而有机肥施用可通过提高土壤有机质和盐基离子总量提高黑土酸中和容量。

模拟氮沉降对温带不同森林类型土壤氮矿化速率的影响

通过室内模拟不同氮形态(NH4+-N、NO3--N、NH4+-N+NO3--N)沉降实验,研究不同氮形态沉降对温带不同森林类型(椴树红松混交林、白桦天然次生林、红松人工林和落叶松人工林)土壤氮矿化速率的影响。结果表明:在整个培养期间,与对照相比,经过氮沉降土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率都呈现出增长趋势,而其增加的程度又取决于森林类型、土层、氮处理类型和处理时间。不同林型土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率受氮沉降影响不同,混交林对氮沉降的响应要弱于阔叶林,高于针叶人工纯林;土壤A层比土壤B层对氮沉降敏感;以铵态氮形态沉降时对铵态氮含量、净氨化速率影响较大,以硝态氮形态沉降时对硝态氮含量、净硝化速率影响较大,混合形态的氮沉降要比单种形态的氮沉降使土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率增加幅度更高;氮沉降时间越长,土壤净氨化速率、净硝化速率及净矿化速率与对照差距越大,说明氮沉降对土壤的影响存在累加效应。

两种水稻土氮初级矿化和硝化速率及其与氮肥利用率的关系

高氮肥施用量和低氮肥利用率是我国水稻生产可持续性发展面临的问题之一。氮肥损失途径与肥料进入土壤后的转化过程息息相关。了解水稻土中氮素转化过程并进行定量描述有助于提高人们对稻田氮素损失途径的认识水平。为此,开展了连续2年的大田实验,测定了稻麦轮作条件下江苏淮安碱性水稻土(潮黄土,pH=8.3)和宜兴中性水稻土(黄泥土,pH=6.2)作物氮肥利用效率;同时采用15N同位素稀释方法,开展室内好氧培养实验,估算了两种土壤中的氮素初级矿化和硝化速率,以此解释田间试验中氮肥利用率差异的原因。田间试验结果表明,在获得相似的水稻或小麦产量的情况下,淮安潮黄土氮肥需用量高于宜兴黄泥土,而氮肥利用率却低于宜兴黄泥土。15N室内培养实验结果表明,供试潮黄土氮素初级矿化和硝化速率均较黄泥土高,其较高的pH可能是主要原因。潮黄土中相对较高的初级矿化和硝化速率可能会导致更多的NO-3-N在土壤中短暂累积,不能被作物及时吸收利用的NO-3-N便可通过各种途径损失掉。这可能是造成两种稻田土壤田间氮肥利用率差异的原因之一。

中国陆地生态系统土壤氮矿化速率和硝化速率及影响因素——基于文献数据的统计分析

15N同位素稀释技术是测量土壤氮总矿化速率(Nmin)和总硝化速率(Nnit)的有效方法。为了解中国陆地生态系统土壤Nmin和Nnit的空间格局及影响因素,本文基于采用15N同位素稀释技术研究氮总转化速率(室内培养)的121篇文献,收集中国陆地生态系统(林地、草地、农田)Nmin和Nnit数据进行分析。结果表明:1)全国土壤Nmin和Nnit分别为6.03 mg N kg^-1 d^-1和7.45 mg N kg^-1d^-1。北方土壤Nmin(8.39 mg N kg^-1 d^-1)显著高于南方土壤(4.66 mg N kg^-1 d^-1);Nnit(8.40 mg N kg^-1 d^-1)高于南方土壤(6.96 mg N kg^-1d^-1),但差异性不显著(P>0.05)。2)不同生态系统土壤Nmin和Nnit的大小关系为:草地>农田>林地;农田>草地>林地。草地土壤Nmin与林地、农田差异显著,显著高于林地(P=0.002)、农田(P=0.005);农田土壤Nnit与林地差异显著(P<0.001),与草地差异不显著(P>0.05)。3)北方土壤Nmin和Nnit主要影响因素均为pH,与pH显著正相关;南方土壤Nmin主要影响因素是总氮(Total Nitrogen,TN),与TN显著正相关;Nnit主要影响因素是铵态氮(Ammonium nitrogen,NH4^+-N),与NH4^+-N显著负相关。4)林地生态系统Nmin和Nnit主要影响因素分别为TN和NH+4-N,Nmin与TN显著正相关;Nnit与NH4^+-N显著负相关;草地Nmin和Nnit主要影响因素分别为土壤碳氮比(C/N)和总碳(Total Carbon,TC),Nmin与土壤C/N显著负相关,Nnit与TC显著正相关;农田Nmin和Nnit主要影响因素均为土壤C/N,与土壤C/N显著负相关。

江苏省典型茶园土壤酸化速率定位研究

通过定位研究的方法,监测了江苏典型茶场代表性茶园土壤pH值、土壤质地、土壤有机质及阳离子交换量等理化性质。结果表明,江苏茶园土壤酸化趋势严重,有67%的茶园0～20cm土壤酸化速率大于0.1个pH单位/年,其中33%的茶园土壤酸化速率大于0.2个pH单位/年,50%的茶园土壤pH低于4。茶园土壤酸化以表土最为严重,且酸化速率显著大于自然土壤。茶园土壤酸化速率的大小与土壤本身的基本理化性质有关。

pH值对有机垃圾厌氧水解和酸化速率的影响

通过易腐性有机垃圾的批式厌氧发酵实验，比较不同的发酵液pH值对水解和酸化速率的影响．结果表明，发酵液的pH值为5—7时有利于颗粒态有机物的水解；在pH值不控制及pH值为5,6，7，8条件下，微生物处于静止生长期时，水解速率常数K分别为6．81×10^-5．57×10^-4,3．51×10^-4,7．55×10^-4,2．47×10^-4h^-1．发酵液pH=7时最有利于微生物的合成代谢，从而促进碳水化合物和蛋白质的水解过程和酸化过程，表现为代谢产物如乙醇、乙酸、丁酸和氨氮的大量生成，以及其他代谢产物种类的增加；pH=5和pH=6时，反应后期能促进酸化过程；pH=8时，会抑制酸化过程；对pH值不控制时，严重抑制水解和酸化过程．

武夷山不同海拔高度土壤有机碳矿化速率的比较

应用土壤培养法,比较分析了武夷山不同海拔高度土壤在25℃和60%田间饱和含水量条件下培养110d有机碳矿化速率和矿化率的差异。结果表明:不同海拔高度土壤有机碳矿化速率随海拔高度的升高而加快,高山草甸(0.08gCO2-C.kg-1.d-1)分别比亚高山矮林、针叶林、常绿阔叶林快14.3%、60.0%和166.7%,差异主要存在于0～10cm。土壤碳矿化率以针叶林最高(16.6%),分别比亚高山矮林、常绿阔叶林、高山草甸高37.0%、67.6%和79.1%。土壤有机碳矿化速率和矿化率均随土层加深而递减,递减的幅度在不同海拔高度土壤间存在显著差异(P<0.05)。研究结果揭示,土壤碳矿化速率和矿化比率随着海拔高度的变化而产生显著的变化。

饼肥在植烟土壤中的矿化速率和腐殖化系数分析

砂滤管试验结果表明,烟田土壤中饼肥的有机C、N分解快、易释放,前期（50 d内）释放N 71.03%-85.93%,占烟草全生育期N素释放量的79.67%-90.49%,满足了烟草最大吸收期对氮的需要;后期释放出较少的N量,既有利于烟叶成熟期落黄,又不会因缺肥造成烟叶早衰而影响品质,因此经发酵腐熟的饼肥N素释放规律符合烤烟对N素需求规律。饼肥的腐殖化系数较小。

耕地棕壤酸碱缓冲性能及酸化速率研究

辽宁省耕地棕壤自第二次土壤普查以来酸化趋势明显,pH整体平均值从第二次普查时期的6.42降至5.73。对辽宁省4个典型地区(昌图、沈阳、瓦房店、清原)的耕地棕壤耕层(0-20cm)缓冲性能、酸化速率及其影响因素进行研究,结果表明:各地区酸碱缓冲容量变幅为29.66～39.87mmol/kg.pH unit,其中辽宁北部和中部地区酸碱缓冲容量明显高于辽南和辽东地区。酸化速率以辽南地区下降速率最快,其值为2.69H+kmol/(hm2.a),而速率最慢的地区为辽东,其酸化速率为1.44H+kmol/(hm2.a)。土壤初始pH、阳离子交换量、颗粒组成及有机质含量均是影响酸碱缓冲容量变化的主要因素。北部和中部质地以粉(砂)壤土为主,阳离子交换量、盐基饱和度及粘粒含量均高于南部和东部地区,因此缓冲性能也较强。施肥及其他人为因素对辽宁耕地棕壤酸碱缓冲容量及酸化速率的影响有待进一步研究。

稻田土壤氮矿化速率的研究

稻田土壤氮在淹水密闭培养12周内的矿化累积曲线采用预培期计算法(包括干土效应)的有效积温式精度明显优于扣除预培期计算法(扣除干土效应)。用预培期计算法求得的矿化参数K>0.0<n<1。矿化速率是土壤氮矿化过程的特征值,有效积温105℃时的矿化速率(Y_(105)~′)与土壤氮矿化能力及矿化氮有效性均密切相关。稻田晚发性取决于土壤氮后期的矿化速率,有效积温840℃时的矿化速率(Y_(840)~′)愈大,后四周矿化量愈多,晚发性愈强。

污泥酸化速率影响因子的探讨

采用城市污水厂污泥作为嗜酸微生物菌株来源,通过添加一定量的单质硫,使其中的嗜酸硫杆菌群大量增殖,并使污泥pH大幅降低。取得的培养物可用于废旧干电池中重金属沥滤等的处理。由于培养物对重金属沥滤效率和污泥的酸化速率密切相关,为此进行了不同的污泥种类、加硫量、污泥浓度和曝气强度对污泥酸化速率影响的实验。实验表明,初沉泥、二沉泥和混合浓缩污泥都能迅速利用硫产酸;加硫量(以100 mL污泥计)在0.5、1.0、2.0、4.0 g时,快速酸化的趋势相同。0.5 g的加硫量显示出略微慢的酸化速率,最后达到的最低pH在1.2左右,其他三个都降至1.0以下。污泥质量分数在0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%时,也具有相同的酸化趋势,0.5%质量分数的污泥下降速率最快,这与较低浓度下污泥对pH的缓冲能力较小有关;曝气强度在0.45 L/min和0.3 L/min差别较小,5 d内能迅速降低pH,0.2 L/min的酸化速率较慢,足够长的时间(12 d)也能将pH降至2.5左右,0.1 L/min的曝气强度的酸化速率最慢,不能达到预期的酸化效果。

养护湿度对补偿收缩混凝土碳化速率的影响

在混凝土中掺入一定量膨胀剂可以减小混凝土收缩趋势、补偿收缩,而养护湿度对膨胀剂的补偿收缩效果具有决定性的影响。研究了养护湿度对补偿收缩混凝土抗碳化能力的影响规律,并运用显微硬度分析和TG-DSC耦合分析等方法对其影响机理进行了探讨,研究四种不同的养护制度(自然养护RH=60%、标准养护RH=90%、浸水养护3 d后自然养护和浸水养护7 d后自然养护)对混凝土的强度和加速碳化深度的影响。结果表明:养护条件对补偿收缩混凝土的碳化速率影响较为明显;自然养护条件下补偿收缩混凝土的碳化速率较快,早期浸水养护3 d对混凝土的抗碳化能力无显著改善作用;浸水养护7 d后自然养护可较大程度提高混凝土抗碳化能力,碳化速率与全龄期标准养护条件下补偿收缩混凝土的碳化速率接近。

酸化速率对大豆蛋白凝胶结构的调控

为探讨酸化速率对葡萄糖酸内酯诱导的大豆分离蛋白凝胶结构的影响,通过不同的保温温度制备大豆蛋白凝胶样品,将pH值、浊度、凝胶强度、保水性、频率扫描及微观结构作为测定指标,反映葡萄糖酸内酯酸化速率和大豆蛋白凝胶结构的变化情况。结果表明:随着保温温度的不断升高,葡萄糖酸内酯凝固剂的释放速率越来越快,大豆分离蛋白凝胶的pH值下降速率增大;蛋白浊度不断增加,表明蛋白聚集速率的增加,凝胶体系在越来越短的时间达到稳定状态,保温温度与蛋白凝胶的酸化速率呈正比。随着酸化速率的增加,大豆分离蛋白凝胶的凝胶强度和刚性不断提高;保水性在60℃时达到最大值;微观结构的测定结果显示,在60℃保温的大豆分离蛋白凝胶结构更均匀致密。综上,酸化速率显著影响大豆分离蛋白凝胶结构,60℃保温时的酸化速率形成最致密均匀的凝胶结构。

约束条件对补偿收缩混凝土碳化速率的影响

在混凝土材料受约束的条件下,掺入一定量的膨胀剂对其密实度有较大影响,从而改变其碳化性能。对比研究了无约束条件下和单向约束条件下补偿收缩混凝土的抗碳化性能,并对其影响机理进行了探讨。研究结果表明:单向约束条件下补偿收缩混凝土的结构更为密实,抗碳化能力得到增强,膨胀剂掺量对混凝土的抗碳化性能影响并不明显。

典型岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳储量及其矿化速率的影响

选取桂林市毛村典型岩溶区林地、灌丛、旱地和果园4种土地利用方式下的土壤,对土壤有机碳库、矿化速率、土壤有机碳累积矿化量进行研究。研究表明,不同土地利用方式的土壤有机碳含量不同,地表以下0—20cm土壤中有机碳含量大小依次为:森林>灌丛>旱地>果园;20—40cm土壤有机碳含量大小依次为:森林>旱地>灌丛>果园;40—60cm土壤有机碳含量大小依次为:旱地>灌丛>果园。土壤培养试验的结果显示土壤有机碳矿化速率和累积矿化量大小依次为:森林>灌丛>旱地>果园。

人工冰核的核化速率实验

如同成冰总数一样,核化速率也是催化剂性能的关键参数之一,对于科学设计和指导人工影响天气试验和作业有非常重要的意义,以前很少引起人们的关注。通过借鉴DeMott等使用的化学动力学方法,利用催化剂检测实验中时间特征等资料展开核化速率研究。结果表明,对于其他实验条件相同时,不同样品核化速率不同;同一样品不同温度动态特征明显不同:对于低温段(<-16℃),形成冰晶对应快过程,主要表现是凝结冻结核化、凝华核化;而较高温度(≥-12℃)时形成冰晶是慢过程(接触核化、浸入核化机制)起主要作用。建议人工影响天气外场试验和作业中选择催化剂应关注其核化速率差异,根据实验目的优选具有不同核化速率的催化剂。

华北平原菜田有机氮素净矿化速率的季节性差异

大量投入的有机肥所释放的氮素在菜田氮素推荐中不容忽视,但目前缺乏相关的有机氮矿化速率用于指导菜田施肥。本研究汇总最近10年来我国华北平原菜田田间试验资料,分析了根据植物吸收法计算的菜田土壤及有机肥中的有机氮素表观净矿化的结果,比较其季节性差异。结果表明,设施和露地菜田有机肥氮素矿化的季节性差异明显,设施菜田中冬春茬和秋冬茬每周土壤有机氮素矿化平均速率分别为2.9,6.2 kg/hm2,而露地菜田分别为3.6,0.6 kg/hm2;设施菜田中冬春茬和秋冬茬每周有机肥氮素矿化平均速率分别为3.6,3.2 kg/hm2,露地菜田分别为1.8,-0.3 kg/hm2;菜田土壤有机肥氮素当季释放比例介于-14.9%～34.9%。分析表明,氮素淋洗影响了对有机氮素矿化的准确估算,有机肥氮素表观矿化量与其总氮投入量及其与土壤氮素盈余没有显著相关。另外,季节性土壤温度差异又是有机氮素矿化关键的影响因素。

合成超微细CaCO_3的非稳态碳化反应过程─—Ⅱ.碳化速率与传质模型

在合成超微细CaCO3的非稳态体系中，通过电导率仪、pH计、SEM以及化学分析等手段，跟踪测定了添加剂Na5P3O10存在时Ca（OH）2悬浮液的碳化过程．结果表明，Ca（OH）2的碳化分为两个阶段：初期的恒速反应阶段和末期的变速反应阶段．在恒速阶段，碳化的表现反应级数为－2，碳化反应速率随Na5P3O10浓度的增加而减小．在变速阶段，碳化的表现反应级数也随Na5P3O10浓度的增加而减小．提出了在恒速反应阶段碳化过程由Ca2＋和CO2-3反应速度控制，CO2吸收的影响可以忽略，变速反应阶段由Ca（OH）2溶解和Ca2＋及CO2-3反应速度控制的传质模型．

利用涨落理论确定液体均匀核化速率

基于统计热力学涨落理论 ,按照能量涨落的概率分布规律提出了全新的计算过热液体均匀核化速率的理论 ,即系综中发生气化的系统数目取决于系综中能量涨落值达到形成稳定泡核的功量的概率 .针对吉布斯正则和巨正则系综推导了相应的计算公式 .新方法考虑了升温或降压速率对核化速率的影响 ,体现了均匀核化过程的动态特性 ,同时也表明均匀核化速率不是一种物性参数 .用所得公式对一些物质的均匀核化速率进行了计算 ,计算结果表明 ,涨落方法中核化速率随过热程度的变化较动力学方法计算结果平缓 ,在过热程度低时前者高于后者 ,在过热程度高时则相反 .

太湖流域不同类型区河流水体磷形态分布及矿化速率

采用野外采样与室内实验相结合,对种植业(A)、养殖业(B)和生活污水(C)3种影响类型河流水体中磷的形态、矿化速率和周转时间进行分析研究。结果表明,B类型影响的河流水体中总磷(TP)、可溶解性总磷(TDP)和溶解性反应磷(SRP)浓度略高于A类型,却远低于C类型影响的河流水体;但河流水体中可酶解磷(EHP)浓度则相反,以A类型影响的河流水体最高,丰水期最高可达0.11 mg L-1,而C类型影响的河流水体EHP浓度则较低。实验数据显示受农业影响的河流水体磷的矿化速率明显高于C类型影响的河流水体,尤其在丰水期,A类型影响的河流水体中磷的矿化速率最高可达1.437 nmol L-1min-1。研究表明水体中磷的矿化速率与EHP浓度呈正相关关系;受农业影响的河流水体磷的周转时间为3～7 d,低于C类型影响的河流水体的9.1 d。以上结果说明环太湖河流水体磷的形态分布、转化与影响水体的类型密切相关,生活污水对环太湖河流总磷贡献较大,而农业生产所产生的磷其生物可利用性更强。