氮肥对油菜根-土界面镉迁移及镉组分变化特征的影响

利用盆栽试验研究了不同形态氮肥对镉污染土壤油菜根土-界面pH、油菜生长、镉迁移及镉组分变化特征的影响。结果表明,不同形态的氮对油菜地上部Cd积累有显著的影响,施用铵态氮肥可以显著提高油菜地上部Cd含量,而施用硝态氮肥则对地上部Cd含量没有明显的影响。铵态氮肥能显著降低油菜根际pH,使得油菜根际残渣态、碳酸盐态和铁锰结合态Cd强烈活化,促使这三种形态Cd向交换态转换,从而增加了Cd的生物有效性。

镉与豆磺隆复合胁迫下小麦根-土界面镉形态的变化

通过根际箱试验,研究了Cd与豆磺隆复合胁迫下小麦根-土界面Cd形态变化的空间和时间效应.在空间上将根-土界面（0-5mm）细化到1mm,在时间上将取样时间分为14、21、28、35和42d,并将小麦体吸收的Cd与根-土界面各形态Cd作相关分析,从而得出影响小麦体生长的Cd形态.结果表明,在小麦不同的生长时间内,可交换态Cd表现出的空间效应明显不同.在小麦生长的第14天,根-土界面可交换态Cd大体上由根中心区（6.186mg·kg^-1）向根外区（6.482mg·kg^-1）逐渐增加;从小麦生长第21天到42天,根-土界面可交换态Cd呈现出由根中心区到某一层升高,之后又由该层到土体下降的趋势.根-土界面各层碳酸盐和铁锰结合态Cd向可交换态Cd转化的趋势由根中心区向根外区逐渐减弱,而向残留态Cd转化的趋势逐渐加强,有机结合态Cd浓度变化在近根区较大.碳酸盐结合态Cd、铁锰结合态Cd、有机结合态Cd浓度随时间而逐渐下降;残留态Cd浓度则表现出明显的上升趋势.相关分析表明,近根层的可交换态Cd和有机结合态Cd是小麦能直接利用的两种Cd形态.豆磺隆对可交换态Cd含量变化以及碳酸盐和铁锰结合态Cd的转化有明显影响.

根-土界面镉的生态化学行为与毒理效应研究进展

根-土界面是物质交换最频繁的特殊微型生态区域,其pH、Eh和根系分泌物是决定这个微域环境性质变化的三大重要因素,其对镉(Cd)等重金属的吸收、转化和迁移等生态化学行为及毒理效应起着决定性的作用.本文就十几年来有关Cd在根-土界面pH、Eh和根系分泌物变化影响下的生态化学行为、根-土界面Cd的生态毒理效应(包括微生物生态毒理效应和酶的生态毒理作用)研究进展进行了综合论述,指出了目前研究中存在的不足,并就今后需要进一步解决的科学问题提出了建议.

根-土界面的微生态过程与有机污染物的环境行为研究

土壤-植物系统是地球生态系统中与人类生存与健康关系最为密切的亚系统。该系统中有机污染物的运移必须历经根-土界面多层次的微生态过程的控制。这些微生态过程涉及到系统中许多生物、生物化学和物理化学反应机理,与土壤中污染物迁移转化及其归宿等环境行为具有密切的关系。理解这些微生态过程及其对有机污染物环境行为的影响,对提高作物生长、改善土壤环境质量和提高农产品品质安全具有直接的理论和实践指导意义。

植物根-土界面水分再分配研究方法与影响因素

水分再分配是根-土界面根系对水分在垂直或水平方向的输导过程,对水分再分配的研究最早是在实验室盆栽条件下进行的,而盆栽测定的最基本方法就是分根法。实验室条件下,土壤水分的测定包括γ射线密度法、称量法、烘干法和时域反射仪(TDR)等。野外条件下,对根-土界面水分再分配的研究基本上有4种方法,利用热电隅干湿球温度计测定土壤水势的昼夜及季节波动、氢同位素示踪法、根木质部液流的测量和TDR测定土壤体积含水量。影响水分再分配的因素主要有土壤水分、土壤质地、植物种类及蒸腾作用等。在今后的研究中,应当加强对植物根-土界面水分再分配发生条件的研究,明确各影响因素与水分再分配发生的频率和数量的关系,从而为更好地利用其水分调节功能提供理论基础。

小麦根-土界面磷的分布规律

在人工气候室采用32P标记土壤和土-根平面系统研究小麦根际磷的分布。结果表明，小麦根-土界面磷呈亏缺分布，但在报表0.5mm以内，大约培养15天左右磷常出现相对累积。磷的亏缺强度在高含水量和低空气湿度时较大。随培养时间的延长，磷亏缺量和亏缺范围随之增大。此外，磷亏缺量以中下部根系较大。根-土界面磷分布以方程C／Co＝a＋blnX或C／Co＝aXb拟合为优;时（t）空（X）作用下的磷分布可用t和X三次非线性多项式拟合。

外源稀土作用下根-土界面元素转化、分布及其植物有效性的研究进展

外源稀土(RE)可导致根-土界面物理、化学及生物学特性发生根本性变化,特别是根系主导的根际动态过程的变化。如施用不同剂量RE条件下,稀土元素(REE)与根系的相互作用使根系生长、酶活性、细胞质膜透性等受到不同程度的影响。根系生长、酶活性的变化反映了植物可能通过根系形态学、生理学的适应性和非适应性变化机制来改变根系吸收养分、REE及重金属离子的能力,直接影响根际离子进入根系中的含量;而根系细胞质膜透性的变化则反映了植物可能通过根系分泌作用的适应性和非适应性变化机制来改变根系有机酸、质子等的分泌状况,使之作用于根际环境,制约养分、REE及重金属元素在根际的形态转化与迁移分布模式,从而间接影响根际离子进入根系中的含量。本文从外源RE对根系生长状况和酶活性的影响,对根系细胞质膜透性和分泌作用的影响,对根际养分、REE及重金属元素动态的影响,对根系养分、REE及重金属元素吸收分布的影响等4个方面的国内外文献出发,就土壤-植物系统中外源RE作用下根-土界面养分、REE及重金属元素的转化、分布及其植物有效性的响应变化与相关机制做出综述,同时提出目前研究中存在的问题,对今后的研究方向进行展望。

不同氮源对黑松幼苗根-土界面无机磷形态转化及有效性的影响

用根垫-冰冻切片法研究不同氮源对石灰性潮土中黑松幼苗根-土界面无机磷形态转化及有效性的影响。结果表明:铵态氮(NH4+-N)处理后幼苗根-土界面pH值较对照处理明显降低,而硝态氮(NO3--N)处理后幼苗根-土界面pH值较对照处理升高,不同氮源引起的幼苗根-土界面pH值变动的幅度取决于氮源的质量分数。铵态氮处理明显降低了幼苗根-土界面Ca2-P,Fe-P和Al-P质量分数,100,200和400mg·kg-1的铵态氮处理后,距根表0～1mm处Ca2-P较土体亏缺率分别为37.1%,45.9%和57.7%,Fe-P较土体亏缺率分别为23.4%,29.1%和38.2%,Al-P较土体亏缺率分别为25.1%,28.0%和33.2%;硝态氮处理增加了幼苗根-土界面Ca2-P,Fe-P和Al-P质量分数,但不显著。铵态氮与硝态氮处理后幼苗根-土界面Ca8-P的亏缺程度较对照分别加大或降低,但不明显。铵态氮与硝态氮处理后幼苗根-土界面Ca10-P和O-P质量分数较对照处理变化很小。铵态氮引起的黑松幼苗根-土界面pH值的降低,促进了幼苗根-土界面处无机磷的形态转化,提高了根-土界面无机磷的生物有效性,显著增加了根系对磷的吸收。

香根草根-土界面的单根拉拔摩阻特性研究

文章采用艾固拉力仪NK-200,对土壤中香根草根系进行拉拔实验,研究土壤含水率与密度对香根草根系根-土界面摩擦性能的影响。实验结果表明,当根系抗拉力未超过根-土间的最大静摩擦力时,根系将会被拉断;当拉拔力超过了根-土间的最大静摩擦力,但未超过根系最大抗拉力时,根系将会被拔出。文章并进一步探讨了在不同密度或含水率条件下,根系直径与根-土间的抗拉力之间的关系,也为研究植物根系固土护坡机理提供了一定的理论依据。

土壤水分对植物根-土界面相互作用特性的影响

为研究不同土壤水分下不同植物根系与土壤界面的摩阻特性,使用直剪仪对内蒙古中西部的5种典型乡土植物(柠条、沙棘、杨柴、紫花苜蓿和沙打旺)的根系在不同土壤含水率下进行根-土界面直剪摩擦试验。结果表明:当土壤含水率在4.5%~24.5%时,5种植物根-土界面摩擦系数均大于素土的土-土界面的值,且随着土壤含水率的增加,根-土界面和土-土界面摩擦系数均呈下降趋势,其中沙棘根-土界面的摩擦系数和黏聚力均大于其他4种植物的值,表明仅从根系与土壤间的相互作用特性来看,沙棘根系固土抗蚀的作用明显优于其他4种植物。根-土界面和土-土界面黏聚力均随着土壤含水率的增加呈先增后减的变化特征,且植物种不同黏聚力峰值出现时对应的土壤含水率亦不同。

灌木柠条锦鸡儿根-黄土状盐渍土界面相互作用力学特性

为了进一步探讨西宁盆地黄土区灌木植物根系固土护坡力学效应,以区内优势灌木植物柠条锦鸡儿为研究对象,开展不同土体密度、含水量、含盐量和根径单因素变化条件下的单根垂直拉拔试验,探讨和分析了上述因素对灌木植物根-土界面相互作用力学特性的影响和作用机理。结果表明:在垂直埋深为25 cm及其他因素恒定的情况下,随着土体密度由1.20 g/cm^(3)增长到1.60 g/cm^(3),单根最大抗拔出力由(28.60±2.83)N增长至(114.33±7.17)N,呈指数函数增长趋势;随着土体含水量由6.00%增长到22.00%,单根最大抗拔出力由(152.80±10.07)N降低至(31.50±5.53)N,呈指数函数降低的变化趋势;随着土体含盐量由0.59%增长至2.00%,单根最大抗拔出力呈现出先增大后减小的变化趋势,在含盐量为1.00%时,单根最大抗拔出力达到峰值(61.20±0.94)N,且二者关系符合二次函数关系;在根径为2.74~9.57 mm范围内,随着单根平均根径的逐渐增大,单根最大抗拔出力由25.20 N线性增长至97.10 N。在此基础上,提出了垂直单根最大抗拔出力计算模型,并指出计算垂直单根最大抗拔出力所需的根-土界面综合黏聚力和综合摩擦角可通过根-土界面直剪试验获得。

柠条、沙柳根与土及土与土界面摩擦特性

通过直剪试验研究了垂直荷载、土体干密度、土体含水率对柠条根-土界面、沙柳根-土界面以及土-土界面摩擦特性的影响.结果表明:柠条根-土界面、沙柳根-土界面与土-土界面的剪切特性相似,均服从莫尔-库仑理论;柠条根-土界面、沙柳根-土界面的摩擦系数随着土体干密度的增大而增大;土壤含水率对柠条根-土界面、沙柳根-土界面摩擦系数和黏聚力的影响与素土相同,三者的摩擦系数随含水率增加逐渐减小,而黏聚力随着含水率增大呈先增大后减少的变化.在自然生境下主要根系分布层,柠条、沙柳的根-土界面摩擦系数大于土-土界面,尽管根-土界面黏聚力小于土-土界面黏聚力,但是根-土界面的摩擦系数的增大仍使根-土界面抗剪强度大于土-土界面,说明根-土结合面抵抗位移的能力大于土-土界面;2种植物相比,柠条根系抵抗根-土分离的能力优于沙柳.

CO_2 倍增对长白赤松幼苗根 土界面水分运输过程的影响(英文)

用具有非破坏性的电导率方法测定土壤水分的廓线 ,与挖掘法 (或打孔法 )获取的根系分布对比 ,研究CO2倍增条件下一年生的长白赤松 (PinussylvestrisLinn .var.sylvestriformis (Takenouchi)ChengetC .D .Chu)幼苗根 土界面的水分运输状态。结果表明 :(1)土壤水分廓线由植物的活性所调制 ,根系分布密集的土层其水分含量也高。(2 )CO2 倍增 ,根系 土壤水分运输的活跃层及根系分布都将向土壤深处位移。研究证明 ,电导率方法能够指示发生于根 土界面上的水分运输状态 ,方法简单 。

土壤饱和度对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响

以内蒙古鄂尔多斯地区低液限粉土和粉土质砂及其人工柠条林为研究对象,通过重塑土直剪试验研究土壤含水率对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响,为根-土相互作用机理提供理论和数据支持。结果显示:随着土壤饱和度由25%增至85%,低液限粉土根-土界面的摩擦系数由0.438逐渐减小到0.35,粉土质砂则由0.517减至0.424;2种土壤质地根-土界面粘聚力呈先增大后减小的趋势,低液限粉土和粉土质砂根-土界面粘聚力分别在土壤饱和度为55%和40%时达到最大值,分别为4.986和3.056;土壤饱和度对根-土界面抗剪强度的影响随土壤类型的不同存在差异,在柠条根系主要分布层0.7 m和1.4 m内,2种土壤质地根-土界面抗剪强度随土壤饱和度增加呈现先增大后减小的趋势,且低液限粉土根-土界面抗剪强度高于粉土质砂,从固土效果角度,低液限粉土种植柠条的固土作用优于粉土质砂。

基于界面黏结的含根土抗剪强度极限值估算模型

目前根系力学固土定量评估模型中缺乏对根-土界面黏结作用的考虑,为提高量化模型精度及适用性,以广泛应用的Wu模型为基础,结合含根土中根系的破坏模式,通过界面黏结强度参数量化根-土界面间的黏结作用,建立了基于界面黏结的含根土抗剪强度极限值估算模型,考虑了含根土中土体应力、根径、根长、根系与剪切方向初始夹角的影响。含根土直剪试验的实测结果均在估算模型计算值范围内,其中根系与剪切方向夹角为45°时实测值接近模型计算最大值,夹角为90°时实测值接近模型计算极限值的平均值。与Wu模型计算值相比,估算模型精度平均提高了5倍。模型参数敏感性分析表明,根系提供的土体附加强度受根系数量参数、尺寸参数及界面黏结强度参数的影响较大。

紫色土埂坎典型草本根系摩阻特性对土壤含水率的响应

为进一步探索紫色土埂坎草本根-土界面摩阻特性与土壤含水率的关系,以紫色土埂坎常见稗草、马唐和牛筋草3种草本根系为研究对象,设置不同土壤含水率(5%、10%、15%、20%和25%),通过直剪和拉拔摩阻试验测定草本根-土复合体的摩阻特性指标(黏聚力、摩擦系数、最大抗拔力和抗拔强度),分析了土壤含水率对不同草本根-土界面摩阻特性的影响。结果表明:1)当含水率为15%和20%时,根-土界面黏聚力达到较小值,而摩擦系数、最大抗拔力和抗拔强度达到较大值。2)3种草本根-土界面拉拔摩阻特性差异显著(P<0.01),牛筋草根-土界面平均最大抗拔力和抗拔强度分别是马唐的1.18和1.30倍,是稗草的1.14和1.10倍。3)草本根-土界面间抗剪强度和垂直荷载的关系服从莫尔-库伦准则。当含水率为20%和25%时,根-土界面间抗拔力达到较大值。4)在相同垂直荷载和土壤含水率条件下,牛筋草根-土界面抗剪强度显著高于马唐和稗草(P<0.05)。由此可知,牛筋草根系能增强紫色土埂坎稳定性,其根系对埂坎的加固作用约在土壤含水率为15%时效果最佳。研究结果可为三峡库区紫色土埂坎固埂护坡草本植物的筛选提供参考。

土壤与三七根茎黏附数学模型构建与验证

针对三七收获过程中根土分离率低、根茎损伤率高等问题,该研究深入分析土壤与三七黏附特性,明确影响根土黏附参数间的制约关系,建立考虑土壤粒径、含水率、孔隙率、三七根茎表面粗糙度因子及根土接触面积的黏附力数学模型,实现了种植土壤与三七根茎黏附力量化求解。通过三七种植区土壤粒径、含水率与孔隙率之间的土力学分析,确定了三七收获时三七种植土壤平均粒径为0.058 mm,平均含水率为20.95%,以及土壤孔隙率可由平均含水率线性表征;对三七根茎表面进行光学全矢量可视化处理,实现了三七根茎表面粗糙度因子、表观表面积与比表面积求解与耦合,试验结果得出三七根茎表面平均粗糙度因子为4.14,在纳米尺度上表面粗糙度显著,三七根茎比表面积为粗糙度因子与表观表面积构成的二元二次函数,且含水率一定时,三七根土壤黏附力与三七根茎表面粗糙度因子、三七根茎表观表面积均成正比。在此基础上开展三七根土黏附力测定试验并进行试验验证,结果表明:构建的数学模型计算值与试验值相对误差为5.65%,模型准确可靠,为研究三七收获机械分离装置提供科学的理论依据。

水平荷载作用下多花木蓝根系拉拔试验研究

为探索灌木植物根系与土壤界面摩擦力的影响因素,通过改变土壤干密度条件,采用直接施加水平拉拔荷载的方法进行单根拉拔试验,研究了多花木蓝单根的抗拉拔力。结果表明:1多花木蓝单根的抗拉拔力与位移关系曲线可分为陡峭上升、陡峭下降和平缓下降3个阶段,在试验开始阶段呈线性关系,随后表现出显著的非线性关系;2在同一土壤干密度条件下,多花木蓝单根的最大抗拉拔力随着根径的增加而呈线性增大趋势,相关系数超过0.9;3当根径一定时,多花木蓝单根的最大抗拉拔力随着土壤干密度的增加而增大;4根在土壤干密度ρd为1.35,1.45,1.55 g/cm3时的拉拔破坏模式均表现为摩擦破坏,而土壤干密度ρd=1.65 g/cm3,根径r=0.586 mm是根的拉拔破坏模式从摩擦破坏到拉断破坏的临界点,表明当根径r<0.586 mm时,根的破坏模式表现为拉断破坏,而当根径r>0.586 mm时,根的破坏模式表现为摩擦破坏。因此,根径、土壤密度影响根土界面的抗拉拔力。