人工和天然油松林表层土壤不同粒径团聚体有机碳及其组分分布特征

在全球天然林面积持续下降而人工林面积不断增加的背景下,人工林是否能达到天然林的土壤固碳能力尚不清楚。以黄土高原子午岭林区的成熟人工和天然油松林为研究对象,比较分析了不同密度人工林和天然林0—20 cm土层的土壤团聚体组成、不同粒径团聚体土壤有机碳(SOC)、不同活性SOC及球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的分布特征和相关性。结果表明:(1)人工林表层土壤全土的总SOC含量及其高活性、低活性、非活性SOC组分的含量均显著低于天然林,其中总SOC含量和非活性SOC含量随林分密度增加而增加,低活性SOC含量反之。(2)人工林表层土壤各粒径团聚体的总SOC含量及其组分含量均显著低于天然林。人工林大团聚体的重量百分含量、总SOC含量及非活性SOC含量随林分密度的增加而增加,但均显著低于天然林。(3)人工林表层土壤的SOC含量随林分密度增加而增加,其峰值17.95 g/kg,为天然林SOC含量的65.5%,其中大团聚体的数量及其SOC含量和稳定性的显著降低是导致两者差异的主要原因。活性SOC百分含量与总SOC含量的增加呈负相关关系,GRSP随林分密度增加而增加,但低于天然林,且通过提高大团聚体数量增加总SOC含量。增加人工林林分密度可以增加其表层土壤的生物量、土壤大团聚体数量、GRSP含量,以及降低活性SOC百分含量,进而提高其土壤固碳能力,同时显著降低其植物多样性。

长期施肥条件下不同粒径土壤团聚体中Bradford反应土壤蛋白质含量的差异

主要研究了稻-稻连作方式下长期不同施肥对不同粒径土壤团聚体中Bradford反应土壤蛋白质（BRSP）含量的影响及BRSP与土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）之间的关系，同时为简化BRSP测定过程，探讨了用过1mm筛土壤代替1～2mm土壤团聚体研究BRSP含量的可行性。研究结果表明，长期不同施肥显著影响土壤1～2mm团聚体中总BRSP（T—BRSP）和易浸提BRSP（EE—BRSP）含量。有机无机肥料配合施用能显著提高土壤中BRSP含量，以NPK＋稻草还田提高BRSP含量的效果最佳。经25a施用不同肥料后，1—2mm土壤团聚体中2种形态BRSP含量与土壤SOC和TN含量呈显著正相关。试验发现，〈1mm土壤团聚体中同样有BRSP，且处理间的变化趋势与1～2mm团聚体间的变化趋势相似。试验结果显示，过1mm筛土壤中T—BRSP和EE—BRSP含量与1～2mm团聚体中含量的相关性均达到极显著水平，且土壤SOC和TN含量的相关性也均达到极显著水平。

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.

水和离子在不同粒径团聚体的土柱中的移动

用重水(D_2O)和KC1作示踪剂,在间断灌水条件下,研究了D_2O和阴、阳离子在不同粒径土柱中的移动。结果表明,在同一粒径下,D_2O和C1^-在两种土壤中的分布相似。在<2mm团聚体的土柱中呈凸型分布,在2—5mm团聚体的土柱中呈自上而下逐渐减少的分布状态。团聚体粒径<2mm的草甸土,对C1-移动的影响表现为负吸附作用,火山性土则表现为吸附作用。粒径为2—5mm的火山性土和草甸土,对C1^-移动均表现为吸附作用。土壤大团聚体显著地降低了对K^+的吸附作用,很大程度上支配着土壤阳离子代换量。土壤大团聚体可以抑制施肥盐阴,阳离子的淋溶,有利于提高对肥料的利用。

黄色石灰土不同粒径团聚体有机碳矿化对温度的响应

石灰岩(CaCO_3)发育是西南喀斯特地貌的主要成因,且石灰岩发育而成的石灰土对全球温室气体的排放产生了巨大的影响,但石灰土不同粒径团聚体中的有机碳在不同温度下的矿化特征尚不清楚。因此,本研究通过室内模拟培养试验结合湿筛法和碱液吸收法探究了15℃、25℃和35℃下黄色石灰土>0.25 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm和<0.002 mm粒径团聚体有机碳的矿化特征。结果表明:随团聚体粒径降低,土壤有机碳含量逐渐降低(P<0.05),其中,>0.25 mm有机碳含量为15.67 g/kg,<0.002 mm有机碳含量为0.59 g/kg;在培养的第1天,三种温度下各粒径团聚体有机碳矿化速率均达到峰值,随后快速下降并逐渐趋于稳定;且0.053 mm^0.25 mm团聚体有机碳的矿化速率(14.37~31.99 mg/(kg·d))和累积矿化量(100.67~223.92 g/kg)最大,是最低的<0.002 mm粒径团聚体的1.01~1.28倍;各粒径团聚体可矿化有机碳比例分别为:>0.25 mm(0.41%~0.91%)、0.053~0.25 mm(0.42%~0.93%)、0.002~0.053 mm(0.44%~0.79%)和<0.002 mm(0.41%~0.73%)(P<0.05)。其次,在低温(15℃)下升温,0.053~0.25 mm团聚体有机碳Q_(10)值(1.56)最大,而常温(25℃)下升温,则是>0.25 mm团聚体有机碳Q_(10)值最大(1.68);且0.053~0.25 mm团聚体有机碳的潜在可矿化量C_0(111.62~239.59 mg/kg)及矿化速率常数K(0.41~0.44)均大于其余各粒径团聚体。综上所述,黄色石灰土0.053~0.25 mm粒径团聚体有机碳矿化对升温的响应强烈,>0.25 mm和0.002~0.053 mm粒径团聚体次之,而<0.002 mm粒径团聚体有机碳矿化对升温响应最弱;固碳能力依次为:(<0.002 mm)>(0.002~0.053 mm)>(>0.25 mm)>(0.053~0.25 mm)。

分散剂对羟基磷灰石除氟剂制备的影响

羟基磷灰石(HAP)是经济高效且安全低碳的除氟剂,其制备时存在反应体系颗粒团聚板结导致产品性能不佳问题。该研究以熟石灰和磷酸为原料,采用加入分散剂的反向滴加化学沉淀法在常温下制备HAP除氟剂,探索分散剂对HAP制备的影响。结果表明:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/乙二醇组合为最佳分散剂,且SDBS、乙二醇和氢氧化钙的最佳质量比为1∶1∶1 000。在优化分散条件下,制得的产品除氟容量达16.56 mg/g,提高了32.90%。反应体系pH值随着氢氧化钙加入而不断升高,在105 min时达到最高值12.96,之后持续降低至8.13。OH-消耗速率与除氟量增加速率的比值先升高后降低,其在180 min时达到最大值4.98,在235 min后低于1.00。颗粒团聚粒径在60 min后持续减小,360 min时产品的d10、d_(50)和d_(90)分别为7.46、15.65和42.41μm,d_(50)和d_(90)较对照组分别降低了56.83%和52.21%。产品中HAP晶体呈纳米级,以团聚形式存在。产品能快速去除水中氟离子,符合拟二级动力学模型。

近地表水文条件对横坡垄作坡面褐土团聚体流失的影响

以横垄褐土坡面为研究对象,基于室内模拟降雨试验,就3种近地表水文条件下(自由入渗、土壤饱和与渗流)团聚体(≥5、2~5、1~2、0.5~1、0.25~0.5、<0.25 mm)在不同雨强(30,60,和90 mm·h^(–1))下的流失规律进行了探究。结果表明:(1)团聚体流失量的差异表现为:渗流>土壤饱和>自由入渗,且随雨强变化土壤水分饱和与渗流对团聚体流失的贡献较水势差分别显著增加2.02倍~3.71倍和1.28倍~2.51倍;(2)土壤饱和与渗流的存在致使2~5、1~2、0.5~1 mm团聚体的流失比例增加46.74%~121.19%,而削弱了90%以上0.25~0.5 mm团聚体的流失;(3)土壤饱和与渗流使>0.5 mm团聚体的富集率增加了23.77%~215.80%,但导致0.25~0.5 mm团聚体的富集率减少45.07%~68.90%,主要是因为0.25~0.5 mm团聚体在侵蚀过程中发生了团聚;(4)平均重量直径是反映自由入渗与土壤饱和条件下团聚体流失的重要指标,而渗流条件下则为分形维数;(5)雨强对团聚体流失的影响在自由入渗条件下表现最明显,尤其是对2~5 mm团聚体。研究结果有助于深入理解横坡垄作对坡面侵蚀过程的作用机制,为横垄措施的合理利用提供科学依据。

碳酸氢铵沉淀法制备超细CeO_2粉体工艺条件研究

用碳酸氢铵从硝酸铈溶液中沉淀制备了超细C eO2粉体,研究了沉淀工艺条件对制备C eO2的一次粒径、团聚粒径以及粉体团聚性的影响。研究表明形成的碳酸铈胶状沉淀物需要在高温下陈化足够长的时间才能制备出一次粒径小,分散性好的C eO2产品,否则将形成大的团聚体。当碳酸氢铵与硝酸铈的摩尔比为3∶1左右、沉淀温度为50℃左右时制备的C eO2具有小的一次粒径,而且产品的分散性好。适当地增大加料速度和初始料液的pH值有利于减小C eO2的一次粒径和团聚性。

一种新型纳米SiO_2降压增注剂的制备与评价

纳米降压增注技术将憎水亲油类纳米材料作为调剖剂,可有效解决低渗致密油气藏长期注水开发产生的高压欠注等问题。但是,目前此技术所应用的纳米SiO_2增注剂原料成本过高、来源较少且制备过程复杂。本工作以疏水纳米SiO_2、无水乙醇和表面活性剂为原料,提供了一种新型纳米降压增注剂的制备方法,然后分析了其性能和作用机理。结果表明:制备纳米增注剂时,分散液中乙醇质量固定为10%后,1%Tween 80用量时纳米SiO_2用量应少于1%;掺量为0.2%—1%纳米SiO_2的增注剂团聚粒径中值在300～400 nm之间,表面张力介于34～37 mN/m之间,界面张力介于1.9～4.0 mN/m;0.6%纳米SiO_2增注剂可让碳酸盐岩屑吸附纳米颗粒趋于平衡,且吸附为单层吸附;纳米增注剂处理石英砂片后,亲水表面变为疏水表面;0.2%—0.6%纳米增注剂处理岩样后,入口压力变小,驱替流量变大,渗透率约提高了25%～49%;此纳米增注剂注入地层后,随着温度的升高,乙醇挥发,增注剂中的纳米SiO_2会逐渐释放出来,并吸附到岩石表面形成纳米膜,从而起到降压增注的作用。