中国植被对氮和盐基阳离子吸收速率及其在土壤酸化中的作用

植被对氮和盐基阳离子的吸收是除酸沉降外另一个重要的土壤酸度来源 .本研究基于中国植被的净初级生产力和元素化学组成确定了中国植被对氮和盐基阳离子的吸收速率 .结果表明中国东南部 ,包括东北、华北、华东和华南地区 ,植被对氮的吸收速率普遍较低 ,而在中国的西北部吸收速率较高 ,并且由东南向西北逐渐递减 .对盐基阳离子来说 ,吸收速率较高 (>2 0keq·(hm2 ·a) - 1)的植被有亚热带、热带常绿阔叶林、温带石灰岩落叶阔叶林、温带落叶灌丛和亚热带、热带稀树灌木草原等 ,它们主要分布在华北西北部、云南南部和海南岛西部 ,而吸收速率较低 (<0 5keq·(hm2 ·a) - 1)的植被则主要包括分布在东部亚热带地区的常绿针叶林以及分布在西部干旱地区的各种荒漠和草原 .尽管中国大多数地区不会因为植被吸收而造成显著的土壤酸度增加 ,但在少数地区 ,植物吸收造成的土壤酸度输入却不容忽视 (>0 5keq·(hm2 ·a) - 1) .由于这些地区植被吸收造成的土壤酸度输入已经大于或相当于目前的酸沉降水平 ,而且两者之和也超过了土壤的风化速率 。

几个东南沿海防护林树种对土壤碳、氮及主要盐基阳离子的影响

探索福建东南沿海退化木麻黄林地的改良树种——纹荚相思、巨尾桉、卷荚相思、厚荚相思、肯氏相思5种主要植物群落类型的土壤碳、氮含量及主要盐基阳离子的特征。结果表明,不同植被类型、不同土壤层所含碳、氮含量不尽相同,但垂直分布规律比较一致,即土壤表层集中了大部分的养分,并随土层深度的加深而降低。在0～10 cm土层,碳、氮含量分别占总量的48.6%～64.7%、38.4%～55.5%,与木麻黄林相比(CK),纹荚相思林土壤碳、氮含量分别增加4.2%、21.75%;不同树种、不同土壤层的盐基阳离子含量各不相同,其中Ca^(2+)、Na^+的含量远高于Mg^(2+);Na^+含量最高,其次为Ca^(2+),Mg^(2+)含量最低。作为最活跃的0～10 cm土壤层,纹荚相思林的交换性Na^+的含量最高,为0.23 g/kg;交换性Mg^(2+)可能是东南滨海沙地土壤碳、氮含量的决定因子。

化肥配施模式下植烟土壤盐基阳离子变化对酸化的影响

通过土柱淋溶试验，研究了化肥配施对植烟土壤交换性盐基离子含量和饱和度以及pH／H2O、pH／KCl的影响。结果表明，与不施肥相比，“复合肥＋硝酸钾＋钙镁磷肥”和“尿素＋硫酸钾＋钙镁磷肥，，配施处理pH／H2O和pH／KCI提高0．14—0．22，而其他配施处理导致pH／H2O和pH／KCl分别下降0．25～0．44和0．26～0．47。在淋溶条件下土壤中交换性Ca^2＋、Mg^2＋和Na＋含量和饱和度降低导致酸化,不论是交换性盐基离子含量还是盐基饱和度，各处理都表现出Ca^2＋＞Mg^2＋≈K＋＞Na＋的变化趋势。酸化后土壤交换性Ca^2＋、Mg^2＋和K＋含量和Ca^2＋的饱和度是直接影响pH／H2O的主因，而交换性Ca^2＋、Mg^2＋含量和饱和度是直接影响pH／KCl的主因。总之，化肥配施模式下，从pH／H2O到pH／KCl，交换性Mg^2＋含量和饱和度的影响逐渐增强,Ca^2＋的影响则逐渐降低.

氯离子和盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响

为研究蔬菜种子对不同盐基离子胁迫的响应问题,以空心菜、辣椒和菜心种子为实验材料,NaCl、KCl、CaCl2和MgCl24种盐分作为胁迫因子,探究Cl-及盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响。结果表明:(1)在设置的Cl-浓度范围内,低浓度Cl-促进空心菜和辣椒种子萌发及其幼苗生长;而高浓度Cl-却显著抑制空心菜和辣椒种子萌发及其幼苗的生长。菜心种子的萌发及其幼苗生长受盐胁迫的影响表现为,随Cl-浓度升高抑制作用逐渐增强。说明空心菜和辣椒具有一定的适应盐渍土壤环境的能力,而菜心不适应盐渍土壤环境。(2)相同Cl-浓度下,不同盐基阳离子对空心菜和辣椒种子萌发的影响差异不显著;对菜心种子萌发的抑制作用表现为K+最强,Na+最弱。不同盐基阳离子对空心菜幼苗胚根和株高的抑制作用均表现为K+最强,Ca2+最弱;对菜心幼苗胚根和株高的抑制作用表现为Mg2+最强,Na+最弱;对辣椒幼苗胚根的抑制作用表现为Na+最强,Ca2+最弱,而对辣椒幼苗株高的抑制作用又表现为Ca2+最强,K+最弱。说明不同盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响因蔬菜品种不同而异。

铝胁迫对木荷幼苗光合特性的影响及添加盐基阳离子和磷的调节作用

为探讨铝(Al)胁迫对木荷(Schima superba)幼苗光合特征的影响,采用营养液水培的方法,对铝(Al)胁迫下木荷幼苗的光合响应及盐基阳离子(BC)和磷(P)的调节作用进行了研究。结果表明,在低浓度Al(0.25 mmol L–1)处理下,木荷幼苗的光合色素(Chl a、Chl b、Car)含量、光合作用参数(P n、g s、WUE、C i/C a)以及光响应特征参数(P max、AQY、R d、LSP)均呈下降趋势,添加BC或同时添加BC和P均能缓解上述参数的降低。中、高浓度Al(0.75、1.50 mmol L–1)处理,除光合色素含量呈增加趋势外,光合作用参数、光响应特征参数均下降,且下降幅度随Al浓度的升高而增大,添加P比添加BC更能有效缓解Al胁迫对木荷幼苗的影响。这揭示了BC、P在缓解木荷Al胁迫的相对重要性。

桉树叶浸提液对赤红壤盐基离子影响研究

为研究桉树对土壤盐基离子的释放影响,用去离子水浸提桉树凋落叶得到桉树凋落叶浸提液,通过室内土柱淋溶实验,探讨桉树凋落叶浸提液对赤红壤盐基离子的释放影响。结果表明,不同浓度的桉树凋落叶浸提液淋溶赤红壤,土壤的pH值存在差异,低浓度浸提液淋溶促使土壤pH值上升,而高浓度浸提液淋溶促使土壤pH值下降;淋溶实验后土壤电导率下降,浸提液浓度越高电导率越大;淋溶后低浓度浸提液淋溶赤红壤盐基离子量低于对照CK,而高浓度淋溶高于对照CK;淋出液的pH值、钾钠钙镁盐基离子均随着浸提液浓度和淋溶次数增加而增大;相关性分析发现,浸提液的pH与其对应淋出液K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)盐基离子浓度以及淋溶后土壤交换性盐基离子均呈现显著正相关关系。

中国工业源大气盐基阳离子排放量估算

盐基阳离子排放清单的建立 ,对于中国酸沉降控制有重要的意义。针对电力、建材和钢铁工业 ,基于颗粒物的排放量和化学组成 ,分别计算工业点源和工业面源的大气盐基阳离子排放量 ,并绘制中国盐基阳离子排放强度分布图。结果表明 ,中国 2 0 0 0年工业源排放盐基阳离子总量为 4 17.0万 t,其中工业面源占 81.0 %。中国工业源盐基阳离子排放强度分布呈现东部高西部低的格局 ,最大值出现在河南省 ,达到了 2 12 .8kmol.km- 2 .a- 1。

抗220℃高温的水基钻井液用降粘剂研究

根据已知分子设计理论 ,通过水溶液引发聚合 ,控制分子量在 1.0× 10 3 ～ 1.0× 10 4范围 ,制得了丙烯酸 /丙烯磺酸 / 2 甲基 2 丙烯酰胺基丙磺酸 /小阳离子单体共聚物 ,推荐用作钻井液降粘剂 ,代号THIN。THIN可抗 2 2 0℃高温 ,抗盐 (NaCl)达 32 0 g/L ,抗钙 (以CaCl2 计 ) 1.0 g/L ,在水基粘土钻井液特别是高固相高密度钻井液中降粘效果优于常用降粘剂XY2 7和FCLS。THIN水溶液相对粘度在 15 0℃老化后增大 ,在 180℃和 2 2 0℃老化后略有减小(老化 16h)。THIN ,XY2 7和FCLS的盐析浓度分别为 32 .4 % ,2 0 .0 %和 2 7.0 % ,析出沉淀时CaCl2 浓度分别为1.0 ;0 .0 5和 >5 .0 g/L。在 2 2 0℃滚动 (16h)前后 ,0 .5 %THIN在 8.0 %淡水泥浆中的各项流变性 (5 0℃ ) ,均优于XY2 7和FCLS ,THIN加量≥ 0 .5 %即可使泥浆粘度和切力大幅度降低 ,且对老化后泥浆有降滤失作用 ;1.0 %THIN在高固相泥浆特别是高固相高密度泥浆中的降粘效果 ,从 5 0℃下的AV ,PV和Gel1min看 ,均优于相同加量的XY2 7和FCLS。表 5参 3。

生物质炭和Ca(OH)_(2)缓解土壤酸化过程中植物铝毒性的模拟对比研究

随着外源酸输入,酸性土壤改良剂的石灰效应逐渐消退,土壤再次酸化形成铝毒害。作为一种新型酸性土壤改良剂,生物质炭施用后土壤的复酸化过程尚不清楚。本研究通过循环酸浸洗耦合根伸长试验,对比研究了施用生物质炭和熟石灰(Ca(OH)_(2))后土壤的复酸化过程及其对植物的铝毒性。结果表明,循环酸浸洗有效模拟了土壤的复酸化过程。随着模拟酸化年限增加,生物质炭和Ca(OH)_(2)处理土壤中玉米根系伸长均逐渐受到了抑制。生物质炭相较于Ca(OH)_(2)有效缓解了酸化过程对植物根系的抑制作用。在模拟12年酸输入时,生物质炭处理中玉米根相对伸长率较Ca(OH)_(2)处理高18.6%,生物质炭相较于Ca(OH)_(2)处理展现出更为长效的酸性土壤改良潜力。这一方面是由于生物质炭通过表面阴离子官能团质子化作用减缓了酸化过程中土壤pH的降低,抑制了土壤铝的活化。在模拟12年酸输入时,生物质炭处理土壤溶液Al^(3+)浓度较Ca(OH)_(2)处理低33%。另一方面,酸化过程中生物质炭持续释放Mg^(2+),在模拟12年酸输入时,生物质炭处理土壤溶液Mg^(2+)浓度和植物Mg^(2+)吸收量均较Ca(OH)_(2)处理高2倍以上。较高的Mg2+浓度可通过调控植物对Al^(3+)的生理响应,缓解植物铝毒害症状。该研究结果可为土壤酸化长效阻控提供理论依据和技术支撑。

韶山针阔叶混交林凋落物层的淋溶及缓冲作用

在韶山森林设立4个10m×10m的标准样地,分别收集凋落物、凋落物层淋滤液和冠层穿透水,研究了韶山森林凋落量季节动态,凋落物淋滤液和冠层穿透水特征以及凋落物层对酸沉降的缓冲作用。结果表明：（1）韶山森林凋落高峰出现在秋季,凋落量随着海拔增加而增加;（2）凋落物淋滤液中盐基阳离子浓度除夏季K^＋〉Ca^2＋外,其余季节均为：Ca^2＋〉K^＋〉NH4^＋〉Mg^2＋〉Na^＋,与冠层穿透水中阳离子浓度分布基本是一致的;（3）除Ca^2＋外,凋落物淋滤液和穿冠水中各阳离子浓度相关性显著,K^＋达到了极显著相关水平,证实了韶山森林通过凋落物养分归还的K^＋主要来自森林冠层的滤出;（4）除个别点外,凋落物淋滤液中各阳离子总浓度较冠层穿透水均有不同程度的增加,秋季增幅最大,冬季次之,这与凋落物量变化一致;（5）韶山森林冠层穿透水pH值变动范围为4.58-7.13,最低值出现在冬季,最高值出现在夏季,凋落物淋滤液pH值变动范围为5.02-6.69,均高于韶山表层土壤pH平均值5.0,且最低值出现在春季,最高值出现在秋季;（6）冬季凋落物淋滤液pH值较冠层穿透水均增加,增幅范围在0.06-1.35之间,而其他季节（除样地C的秋季外）pH值均有所下降,这表明韶山森林凋落物层冬季具有较强的酸缓冲作用,而其他季节由于盐基阳离子的滤出不足以抵消凋落物本身分解产生的有机酸类物质的酸化作用,而使凋落物淋滤液pH值降低。

桑园地和玉米轮作地土壤pH变化的比较研究

随着桑园植桑年龄的增加,桑地土壤质量降低,桑树生物量减少,严重制约着养蚕业的可持续发展。这可能与土壤p H降低、营养元素的流失和有害元素的积累有关。选取广西宜州和贵州荔波的桑树(Morus alba)种植园和临近种玉米(Zea mays)轮作地的土壤,分析土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg,K和Na),可交换性铝(Al)、土壤p H等土壤参数,研究土壤p H在桑树地和玉米轮作地之间的差异,讨论影响土壤p H变化的因素。实验结果表明,相对于玉米轮作地,桑园地土壤p H 5年下降了0.38个p H单位。相应地,桑园地土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg和K)的含量略低于玉米轮作地,桑地土壤交换性Al的含量(2.35±2.68)mmol·kg-1却显著高于玉米轮作地(1.44±2.13)mmol·kg-1(P=0.002)。因此,桑园地和玉米轮作地土壤可交换性Ca和Al之间呈现出显著的负相关关系。桑园地土壤可交换性NH4+-N含量略高于玉米轮作地。得出结论:随着桑园经营年代的增加,土壤酸化的同时,营养元素(Ca,Mg和K)的流失和有害元素(Al)的积累,土壤质量下降。玉米轮作缓解土壤酸化。显然,不同的经营模式要影响土壤p H变化。导致土壤p H变化的主导因素是碳和氮的循环。在农业生产过程中,我们应该提倡不同作物轮作,以适当的方式将秸秆还田,以保持良好的土地质量。

淋溶条件下茶树修剪叶对土壤的酸化作用

通过土柱间歇淋洗实验,研究了添加茶树修剪叶对不同土壤的酸度及盐基离子迁移、淋出的影响。在24周的淋溶实验内,添加茶树修剪叶的荒地土各土层由表及里pH比对照分别下降了1.16、1.03、0.85,茶园土分别下降了0.58、0.12、0.02。添加茶树修剪叶还促进了土壤盐基离子的淋失,茶树修剪叶对荒地土壤中盐基阳离子淋失的加速作用大于其对茶园土的。淋溶实验结束时,荒地土盐基离子含量低于对照。由于淋溶实验期间茶树修剪叶也会向土壤中补充部分盐基阳离子,因此淋溶实验结束时,茶园土中Ca2+和K+的含量略高于对照。茶树修剪叶对不同盐基离子淋失的促进作用有所不同,对Ca2+、Mg2+淋失的促进作用大于对K+、Na+淋失的促进作用。

粤东凤凰山茶园茶叶及土壤矿质元素的含量分析

采用原子吸收分光光度法对粤东凤凰山茶区10个茶园的茶叶和栽培土壤中的Na、K、Ca、Mg和Fe等5微量元素含量进行测定,并采用乙酸胺提取法提取了茶园土壤中可交换态盐基阳离子,探讨了茶叶吸收土壤矿质元素的规律特点.结果显示,凤凰山茶园茶叶中矿质元素含量丰富,土壤中矿质元素含量高于广东省土壤平均矿质元素含量,茶叶中矿质元素Na、K和Mg含量与土壤中可交换性盐基阳离子呈显著正相关性,而茶叶中Ca含量与土壤中总Ca含量呈显著正相关性.

杭州龙井茶田土壤酸化过程分析

针对杭州龙井茶田土壤酸化趋势日益加重的现状,通过矿物表征、室内试验等技术方法,研究了茶田土壤酸性来源及产酸机制.在茶田现场采集6组20个土壤样品及对应岩样,茶田土壤pH稳定在4左右;通过XRD和XRF对土壤样品和岩石样品中的化学成分和矿物成分进行测定,结果显示茶田土壤中的常规阳离子含量远低于全国土壤元素丰度值;土壤和岩样动态淋滤试验结果表明,土壤酸性类型为HNO3和H2SO4,基岩风化过程中产生的Ca2+含量较大,且易发生淋溶,土壤成土后K^+、Ca^2+、Na^+、Mg^2+等盐基阳离子淋失快且淋失量大,是造成酸化的主要原因.茶树在多年种植条件下,由于盐基阳离子淋失,使得土壤盐基饱和度降低,从而导致土壤缓冲能力降低,造成土壤酸化.

用纳米材料修复污染土壤

土壤污染问题日益得到重视。近期,我国科学家针对酸性土壤重金属污染修复的研究取得重要进展,为治理酸性土壤和重金属污染提供一种新思路：利用黏土、生物炭等天然材料制备出一种复合纳米材料,材料呈多孔纳米网络结构,其不仅能够固定土壤中盐基阳离子,提高土壤p H值,从根本上修复酸性土壤,还能够还原、吸附土壤中的重金属离子。据悉,该项技术优先适用于农田地块,可使植物中六价铬的富集量降低60%。

大气污染及其防治

X51 200501415 中国工业源大气盐基阳离子排放量估算/祝晓燕(清华大学环境科学与工程系)…//清华大学学报(自然科学版)/清华大学.-2004,44(9).-1176- 1179

我国自然生态系统氮沉降临界负荷评估

过量的氮沉降引起了一系列环境问题并导致生物多样性损失,因此评估当前生态系统氮沉降临界负荷对区域氮管理及其污染控制至关重要.利用稳态质量平衡法估算了当前我国自然生态系统的氮沉降临界负荷,并与氮沉降数据对比,获取了我国超过氮沉降临界负荷的生态系统空间分布情况.结果表明,6%的地区氮沉降临界负荷大于56 kg·(hm^(2)·a)^(-1),67%的地区氮沉降临界负荷在14~56 kg·(hm^(2)·a)^(-1)之间,27%的地区氮沉降临界负荷小于14 kg·(hm^(2)·a)^(-1).氮沉降临界负荷较高的区域主要分布在青藏高原东部、内蒙古东北部和南部部分地区.氮沉降临界负荷较低的区域主要分布在青藏高原西部、西北地区和东南部分地区.氮沉降超过临界负荷的区域约占我国的21%,主要分布在东南和东北部分地区.东北、西北和青藏高原地区超临界负荷值普遍低于14 kg·(hm^(2)·a)^(-1).因此,未来这些超过氮沉降临界负荷地区的氮素管理和控制更为值得关注.

中国大气Ca^(2+)传输和沉降模拟

盐基阳离子(Ca2+,Mg2+,K+,Na+)在缓解土壤和水体酸化中起着重要作用。为了满足中国酸沉降控制的需要,该研究利用建立的多层动态Euler模型模拟中国大气Ca2+传输和沉降。结果表明:2000年中国的Ca2+总沉降量为5.29 Mt,其中湿沉降1.45 Mt,干沉降3.84 Mt。人为源排放对全国总沉降、湿沉降和干沉降的贡献率分别为67.1%、92.4%和57.6%,对东南部地区的贡献率更大,而自然源仅对西北地区的沉降起重要作用。中国酸沉降较为严重的东南部地区,Ca2+沉降量普遍大于0.10 kmol.hm-2.a-1,甚至超过0.25 kmol.hm-2.a-1,能够中和大部分的SO42-沉降。

Amendment of Acid Soils with Crop Residues and Biochars

The liming potential of some crop residues and their biochars on an acid Ultisol was investigated using incubation experiments. Rice hulls showed greater liming potential than rice hull biochar, while soybean and pea straws had less liming potential than their biochars. Due to their higher alkalinity, biochars from legume materials increased soil pH much compared to biochars from non-legume materials. The alkalinity of biochars was a key factor aflecting their liming potential, and the greater alkalinity of biochars led to greater reductions in soil acidity. The incorporation of biochars decreased soil exchangeable acidity and increased soil exchangeable base cations and base saturation, thus improving soil fertility.

可修复土壤重金属污染纳米材料研制成功

近日从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院技术生物所科研人员利用黏土、生物炭等天然材料制各出一种复合纳米材料，可低成本修复酸性土壤重金属污染。据悉，这种新型复合纳米材料不仅能够固定土壤中盐基阳离子，提高土壤pH值，从根本上修复酸性土壤；而且可有效控制六价铬的迁移，降低作物对六价铬的富集，有效缓解六价铬污染。该方法具有成本低、效率高、环境友好、使用方便、材料易加工等优势，对现代生态农业建设具有重要意义，并有着广阔的应用前景。