离子性盐类溶解性解析

针对碱金属和碱土金属盐在水中的溶解特性,从化学热力学、溶解过程能量变化和物质微观结构层面解析影响物质溶解特性的内在要素.

无机离子性盐类溶解性的热力学研究

离子性盐类溶解性的问题是无机化学教学中的一个难点,一般运用离子极化和化学键理论予以定性的解释,过于粗浅;运用化学热力学的方法就离子性盐类溶解性的问题进行分析研究,从宏观上定量的或半定量的分析讨论,可以引导学生将宏观的热力学数据与微观的结构因素联系起来,从而使学生对离子性盐类溶解性的问题有比较深刻的理解,其效果远比只从微观所作的定性解释更能令人信服。

长期施用化肥对南方稻田土壤酸化和盐基离子损失的影响

【目的】利用长期定位试验评估氮、磷、钾化肥配施对土壤酸化程度、交换性铝产生量和盐基离子损失量的影响,为维持土壤健康生产和农田可持续利用提供依据。【方法】采用始于1984年的肥料长期定位试验,选取不施肥(CK),磷钾肥配施(PK)、氮磷肥配施(NP)、氮钾肥配施(NK)和氮磷钾肥配施(NPK)5个处理,采集每个处理的0—10、10—20、20—40和40—60 cm土层土样,分析土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子总量、交换性盐基离子累积量、酸碱缓冲容量和酸化速率等指标。【结果】经过连续33年不同施肥处理的定向培育后,CK、PK、NP、NK和NPK处理0—20 cm土层pH较试验前分别下降0.82、0.91、1.13、0.8和1.19个pH单位,导致表层土壤明显酸化,酸化速率分别达到了1.10、1.22、1.46、1.13和1.58 kmol·hm^(-2)·a^(-1)。与CK处理相比,NP和NPK处理的0—40 cm土层显著酸化,土壤pH分别下降0.28—0.38和0.35—0.46个单位,土壤交换性酸分别增加了35.5%—110.0%和30.4%—120.5%,特别是交换性铝分别增加56.2%—157.6%和73.7%—189.8%,土壤交换性盐基离子总量分别减少6.3%—14.9%和9.9%—13.2%,盐基饱和度降低2.9—14.9和2.6—15.4个百分点;NK处理的0—20 cm土层略有酸化,土壤交换性酸增加53.5%—55.0%,盐基饱和度降低6.0—7.1个百分点;PK处理的0—60 cm土壤酸化均不明显,土壤交换性酸增加和交换性盐基离子总量减少差异均不显著。【结论】长期施化肥对土壤酸化程度和盐基离子损失量的影响表现出明显差异。其中,NPK和NP长期处理加剧土壤酸化进程,且酸化深度到达40 cm,盐基离子损失量和交换性铝的产生量大幅增加,初步估算施用化肥导致土壤pH降低1个单位,土壤交换性盐基离子的损失量约是土壤交换性酸增加量的一倍左右;长期磷钾配施、氮钾配施对土壤酸化的影响较小,盐基离子损失量和交换性铝增加量相对较少。

猪场废水灌溉对潮土交换性盐基离子含量的影响

通过田间小区试验,研究了猪场废水处理工艺中3个阶段出水(原水、厌氧水和仿生态塘水)与地下水1∶5混水和厌氧水不同灌溉量灌溉对土壤中交换性盐基离子含量的影响。结果表明,厌氧水不同灌溉量对土壤中交换性钾含量影响显著,与对照相比,厌氧水高量灌溉、中量灌溉、低量灌溉分别使0～20cm和20～40cm土层中交换性钾含量提高了291.76%、152.70%、83.11%和116.10%、74.29%、49.85%;对交换性钠、钙、镁含量有一定影响,但处理间未达到显著水平。不同阶段出水混水灌溉对交换性钾、钠、钙、镁的含量处理间未达到显著水平,但土壤中交换性钾和钠含量在0～20cm和20～40cm和处理间呈现了相反的变化趋势,验证了竞争吸附点位理论。

乙酸铵浸提原子吸收光谱法同时测定土壤交换性盐基离子组成

采用乙酸铵浸提,研究了利用原子吸收光谱法(AAS)同时测定土壤交换性Ca,Mg,K,Na的方法。结果表明,AAS法测定交换性盐基离子组成的准确度符合参比标准的要求;66个供试土样交换性Ca和Mg平行样品相对误差分别为0.02%～3.14%和0.06%～4.06%,平均相对误差分别为1.22%和1.25%。AAS法和火焰光度法(FP)测定交换性K和Na相对误差值分别为0.06%～8.93%和0.06%～1.54%,平均相对误差分别为3.72%和0.56%。实例研究结果表明AAS同时测定土壤交换性盐基离子组成方法可靠,可真实反映农田土壤交换性能的状况。

不同土地利用方式对红壤坡地土壤阳离子交换量及交换性盐基离子的影响

文章以第四纪红粘土母质发育的红壤为研究对象,研究了红壤荒坡地(WL)、红壤旱地(UL)、红壤坡地茶园(TG)和红壤坡地果园(OR)4种土地利用方式下红壤坡地土壤土壤阳离子交换量(CEC)和交换性盐基离子的分布规律,并初步探讨了土壤CEC和盐基离子的影响因素,结果表明:(1)研究区土壤CEC介于13.48 cmol·kg^(-1)~16.31 cmol·kg^(-1),保肥能力中等;不同土地利用方式下土壤CEC差异不显著(p>0.05);土壤粘粒对土壤CEC贡献较大。(2)该区土壤交换性盐基总量(TEB)介于1.73 cmol·kg^(-1)~5.01 cmol·kg^(-1),交换性盐基离子的含量呈现出Ca^(2+)>Mg^(2+)>K+>Na+的规律;不同土地利用方式下土壤交换性盐基离子的含量差异显著(p<0.05),以红壤旱地和红壤坡地果园整体较高,红壤坡地茶园最低;除红壤坡地果园外,土壤交换性Ca^(2+)、Mg^(2+)含量均表现为0~10 cm低于10 cm^40 cm土层,而土壤交换性K+、Na+具有一定的表聚性;土壤粘粒对土壤交换性Ca^(2+)、Mg^(2+)含量的贡献较大,而对土壤交换性K+、Na+的影响较小。(3)该区土壤盐基饱和度(BSP)介于4.3%~19.9%,土壤肥力水平较低;不同土地利用方式下土壤BSP差异显著(p<0.05);土壤BSP对p H影响不显著(p>0.05)。

施用生物炭对土壤养分有效性和离子交换性能影响的整合分析

为准确评估施用生物炭对土壤养分有效性及交换性盐基离子的影响,通过收集2000—2020年发表的文献,获得不施生物炭(空白无添加)和单施生物炭648组匹配数据、不施生物炭和生物炭配施化肥430组匹配数据。采用数据整合分析(Meta-analysis)方法,分析了不同方式施用生物炭对土壤氮磷含量(总氮、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、Olsen-P)、交换性盐基离子(K^(+)、Ca^(2+)、Na^(+)和Mg^(2+))及阳离子交换量(CEC)的影响。结果显示:施用生物炭(单施或与化肥配施)土壤氮磷含量增加14.0%~128.1%、盐基离子含量增加22.5%~270.2%。对不同方式施用生物炭的效果比较可知,生物炭与化肥配施对土壤养分的提升效果更加显著,单施生物炭对土壤盐基离子提升效果更高。进一步分析显示,当生物炭原料pH≥8时,单施生物炭显著增加土壤Olsen-P含量达10.3%~58.5%;制备温度>500℃时,单施生物炭对土壤盐基离子含量的增加幅度为33.9%~384.7%;生物炭施用量<10t∙hm^(-2)时,生物炭与化肥配施对土壤Olsen-P含量增加幅度(374.1%)高于单施生物炭(2.1%);在pH<6.5土壤施用生物炭提高土壤氮磷及交换性钙含量,其中单施生物炭土壤Olsen-P含量和CEC的增幅分别达45.0%和17.9%。因此,施用生物炭能有效改善土壤养分有效性和离子交换性能,降低环境风险。实际应用中需要根据不同目的选择生物炭单施或配施化肥,同时综合生物炭特性、施用量和土壤属性条件,有效利用生物炭提升土壤肥力是未来农业高质量发展的重点方向。

三峡库区2种土地利用方式下土壤盐基离子及碳氮含量对氮添加的响应

为探究三峡库区2种土地利用方式下土壤交换性盐基离子及土壤碳氮含量对氮添加的响应,以湖北省秭归县的林地和果园土壤为研究对象,进行室内土柱淋溶模拟试验,研究4种不同氮添加量(0,50,120,200 kg/(hm^(2)·a))下,土壤中交换性Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)、K^(+)以及NO_(3)^(-)-N、DOC的变化。结果表明:随着氮添加量的增加,林地土壤中的交换性盐基离子淋失量显著增加(p<0.05),而果园土壤中的交换性盐基离子淋失量无显著变化,且林地土壤中交换性盐基离子淋失总量与各盐基离子淋失量均高于果园土壤;经N1、N2、N3处理后,与对照组(N0)相比,林地土壤中的交换性盐基离子淋失总量分别增加1.78%,4.45%,8.49%,且NO_(3)^(-)-N淋失量分别增加89.21%,77.73%,157.25%,说明氮添加通过加剧土壤中NO_(3)^(-)-N的淋失带走土壤中交换性阳离子;林地土壤DOC累计淋失量经N2、N3处理分别降低1.15%,9.53%,果园土壤DOC累计淋失量经N1、N2、N3处理分别降低15.55%,5.88%,17.16%;氮添加下,与人为干扰的果园土壤相比,相对自然状态下的林地土壤中交换性盐基离子淋失量对氮添加的响应更敏感。研究表明氮添加量的增加提高林地土壤交换性盐基离子与NO_(3)^(-)-N的淋失量,减少林地与果园土壤DOC的淋失量。

植被类型对土壤非水稳性团聚体交换性盐基离子分布的影响

【目的】揭示植被类型对土壤非水稳性团聚体交换性盐基离子分布的影响。【方法】选取岷江上游山地森林干旱河谷区为研究区域,从土壤团聚体角度,就天然次生林、灌草、乔灌、混交林(幼林)、岷江柏(幼林)、退耕岷江柏林6种典型植被条件下土壤非水稳性团聚体及其交换性盐基离子分布特征开展研究。【结果】不同植被条件下土壤非水稳性团聚体均以>2 mm粒径团聚体为主,随着团聚体粒径的减小,其含量呈总体先降低后增加的变化趋势;不同植被条件下各粒径团聚体中交换性盐基离子平均含量表现为Ca^(2+)>K^+>Mg^(2+);植被类型不仅影响着各粒径团聚体的分布,同时也影响着不同粒径团聚体中Ca^(2+)、K^+、Mg^(2+)等盐基离子的分布。【结论】研究结果可为山地森林干旱河谷区植被恢复和土壤资源可持续利用提供一定依据。

坡耕地等高反坡阶整地措施对滇中典型流域土壤酸碱性和酶活性的影响

【目的】探讨等高反坡阶整地措施对坡耕地酸化土壤改良效果及酶活性的影响。【方法】以滇中迤者流域试验区已实施等高反坡阶的坡耕地土壤为研究对象(原状坡耕地为对照),采用野外调查采样、室内实验及经典统计分析的方法,研究试验样地土壤pH、交换性阳离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)、H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))、阳离子交换量(CEC)及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、多酚氧化酶、淀粉酶指标的变化规律,以探究土壤酸化及酶活性变化特征。【结果】坡耕地等高反坡阶措施可显著降低致酸阳离子(H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))含量(P<0.05),使得交换性H+降低20.00%,交换性Al^(3+)和交换性Fe^(3+)含量分别减少25.64%和69.29%。提升土壤pH 9.46%~13.25%、增加交换性盐基离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+))11.14%~39.31%、3.59%~8.96%、7.89%~17.14%、3.35%~7.99%及CEC含量(P<0.05)14.74%~21.33%。实施措施后土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶和微生物量碳、氮的活性显著提高(P<0.05)6.43%~15.28%、7.00%~31.70%、38.56%~73.71%、8.01%~21.20%、7.08%~11.14%和17.57%~31.48%,磷酸酶活性较原状坡耕地显著(P<0.05)下降38.00%~95.85%,且pH、交换性盐基离子和CEC含量均与酶活性呈极显著正相关(P<0.01),而致酸阳离子与酶活性呈极显著负相关(P<0.01)。双因素方差分析表明,整地措施、酸化影响指标(pH、交换性离子)及其二者交互作用显著影响着酶活性(P<0.05),酸化影响指标对酶活性的贡献最大。【结论】布设等高反坡阶措施能改善土壤酸化环境,增强酶活性,这对于解决坡耕地土壤酸化问题,提高山区坡耕地生产力具有重要意义。

祁连山国家公园祁丰林场四种典型植被类型土壤盐基离子含量变化特征

以祁连山国家公园祁丰林场分布的青海云杉林、祁连圆柏林、青海云杉-祁连圆柏混交林和灌木林等4种植被类型为研究对象,通过土钻取样法和室内测定相结合的分析方法,研究了其土壤交换性盐基离子(K+、Na+、Ca^(2+)、Mg^(2+))的剖面变化规律及其与有机碳和速效养分的关系。结果表明,4种植被类型土壤剖面K+、Na+、Ca^(2+)、Mg^(2+)离子含量变化范围分别为0.33~0.67cmol·kg^(-1)、1.81~2.10cmol·kg^(-1)、115.31~130.01cmol·kg^(-1)、5.40~20.17cmol·kg^(-1)。土壤交换性K+含量呈现明显的表聚性特点,Na+、Ca^(2+)、Mg^(2+)含量呈现明显的浅土层低于深土层,盐基离子含量大小表现为Ca^(2+)>Mg^(2+)>Na+>K+。土壤交换性盐基总量从大到小依次为PC-SPMF>SPF>SF>PCF,其总量亦呈现明显的浅土层低于深土层。交换性钾与交换性钙之间呈显著负相关(P<0.05),与交换性镁之间呈极显著负相关(P<0.01);交换性钠与交换性钙呈显著正相关(P<0.05);交换性钙与交换性镁呈显著正相关(P<0.05)。交换性钾与速效磷之间呈显著正相关(P<0.05),与速效钾之间呈极显著正相关(P<0.01);交换性钙与速效氮和速效磷之间呈极显著负相关(P<0.01),与速效钾呈显著负相关(P<0.05)。

祁连山哈溪林区典型植被土壤阳离子交换量和交换性盐基离子的变化特征

选择祁连山东段哈溪林区的高山灌丛林、祁连圆柏林和青海云杉林3种典型植被土壤为研究对象,研究了其0~100 cm土层土壤阳离子交换量(CEC)和交换性盐基离子(K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+)的垂直分布规律。结果表明,随土层深度增加,高山灌丛林、祁连圆柏林和青海云杉林的土壤CEC值均不断减小,不同植被按其土壤CEC值大小排序为祁连圆柏林>青海云杉林>高山灌丛林;土壤交换性K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+含量随土层深度变化规律各不相同,交换性K+含量不断减小,交换性Na^+、Ca^2+、Mg^2+含量没有明显的变化规律;不同森林土壤交换性盐基总量(TEB)变化规律各不相同,按其值大小排序为青海云杉林>祁连圆柏林>高山灌丛林;土壤中交换性K+、Na^+、Ca^2+和Mg^2+含量占TEB比例大小为Ca^2+>Mg^2+>Na^+>K^+;不同森林土壤盐基饱和度(BSP)变化规律亦不相同,按其大小排序为青海云杉林>祁连圆柏林>高山灌丛林。

酸性紫色土的阳离子交换特征及其对酸缓冲容量的影响

明确酸性紫色土的交换性阳离子组成特征及其对土壤后续酸化进程的影响有助于评估紫色土的潜在酸化风险。为此,在重庆市合川区采集了38个酸性紫色土,进行了理化性质分析与酸缓冲容量测定,探讨了阳离子交换特征对土壤酸缓冲容量的影响。结果表明:部分紫色土的酸化程度较为严重,但酸性紫色土仍具有较高的交换性盐基阳离子含量和阳离子交换量(CEC)。紫色土的交换性Ca^(2+)和交换性Mg^(2+)含量分别为红壤的5.9倍和3.9倍。紫色土CEC也显著高于红壤和砖红壤。丰富的黏土矿物组成,尤其是较高的蒙脱石含量,是紫色土具有较高盐基阳离子含量和高CEC的主要原因。酸性紫色土的酸缓冲容量大小为3.18~25.6mmol·kg^(–1)·pH^(–1)。酸缓冲容量与交换性盐基总量和CEC间均呈极显著的正相关性。较高的盐基阳离子含量和CEC有助于增加紫色土的酸缓冲容量,减缓土壤的酸化速度。因此,尽管部分紫色土酸化较为严重,但受成土母质和发育程度的影响,丰富的盐基阳离子含量能对进入土壤中的酸进行缓冲,减缓紫色土酸化速度。这是紫色土相对于其他地带性酸性土壤所具有的独特酸化特征。

模拟酸雨下生物炭添加对土壤盐基离子淋失的影响

通过室内土柱试验,研究模拟酸雨淋洗下添加生物炭对土壤交换性盐基离子(Ca^2+、Mg^2+、K^+、Na^+)的影响。采用双因素全面试验法,在pH值3.5、5.6和7.0的3种模拟酸雨条件下,设置0、0.5%、1%和2%的4个生物炭添加量,测定淋出液及淋洗后土壤中4种盐基离子含量。结果表明:酸雨淋洗条件下,与无生物炭处理相比,较高生物炭添加量(2%和1%)会增加盐基离子的淋失总量。同一处理淋出液中,Ca^2+的淋失总量最大,Mg2+最易淋失。相同生物炭添加量下,4种盐基离子淋出总量均随淋洗液pH值升高而降低,淋洗液pH值为3.5时各盐基离子的淋出总量均最高;相同pH值淋洗液下,Ca^2+、Mg^2+、K^+的淋出总量为2%生物炭>1%生物炭>无生物炭处理>0.5%生物炭,而Na^+的淋出总量为2%生物炭>无生物炭处理>1%生物炭>0.5%生物炭。在酸雨淋洗条件下,与无生物炭处理相比,添加生物炭的处理可提高土壤pH值及交换性盐基离子的含量,生物炭添加量为2%时对土壤交换性盐基离子的提升效果最佳。淋洗后各处理土壤中4种盐基离子含量表现为Ca^2+>K^+>Mg^2+>Na^+。研究表明,在生物炭添加下,酸沉降同样会加剧土壤盐基离子的淋洗损失。与无生物炭处理相比,模拟酸雨条件下,生物炭添加量增加提高了pH值及盐基离子含量,其中以添加2%生物炭的处理效果最佳。

生化黄腐酸对盐碱土水盐运移特征及盐基离子组成的影响

生化黄腐酸(biochemical fulvic acid,BFA)在改善土壤结构、促进作物生长与提高肥效方面均表现出较好的应用价值。为探讨添加BFA对盐碱土水盐运移规律的影响,揭示BFA淋盐增效机理,基于一维垂直土柱入渗试验,对不同BFA添加量(0,1,2,4,8 g/kg)条件下盐碱土的水盐运移特征、入渗模型参数及土壤交换性盐基离子组成进行了研究。结果表明,入渗条件下增加BFA能够降低土壤水分入渗速率,延长入渗时间,提高土壤保水性能。Kostiakov模型、Philip模型和代数模型均能较好地描述入渗过程,模型参数中经验系数(K)、吸渗率(S)和综合形状系数(α)均随BFA添加量的增加呈先减小后增加的变化趋势。与对照相比,添加BFA均能提高土壤持水效率和相对脱盐率,在2 g/kg BFA添加量条件下,0—20 cm土层内土壤平均体积含水率提高3.38%,平均持水效率提高10.65%,相对脱盐率提高36.32%。此外,相比对照,添加BFA后土壤交换性盐基总量(total exchangeable base,TEB)均有所增加,TEB组成中Ca^(2+)浓度增加,Na^(+)浓度降低。因此,在盐碱土中添加BFA能够显著影响土壤水分入渗和水盐运移特征,改善土壤水盐分布状况,对盐碱土具有较好的保水和脱盐效果,且添加BFA后土壤TEB显著增加,能够显著改善土壤交换性盐基离子组成,提升土壤质量。

模拟降雨条件下赤泥对土壤盐碱化的影响

为了解不同厚度赤泥在酸雨和雨水淋溶条件下对土壤盐碱化的影响,以山西某堆场赤泥为研究对象,采用土柱淋溶实验研究在模拟酸雨和雨水条件下,覆盖不同厚度赤泥对土壤pH、碱化度(ESP)以及电导率(EC)的影响。所用土壤为堆场附近背景土壤,其pH为8.68,有机质含量为25.66 g·kg-1,容重为1.20 g·cm-3,含水率为12.01%。结果表明:经淋溶后,土壤pH在表层0~10 cm深度显著升高,最大值达到10.18;在10~30 cm增加到8.67~9.12,与原始土壤相比升高较为明显;在30~60 cm深度没有明显变化。除覆盖5 cm厚赤泥经雨水淋溶组之外,其他实验组表层(0~10 cm)土壤ESP值均超过15.00%,土壤呈碱化状态;在10~40 cm深度土壤ESP增加到5.38%~14.70%范围,有碱化趋势,对40 cm以下深度土壤碱化影响较小。所有实验组中土壤EC值仅略有增加,对土壤盐化影响不明显。赤泥中钠、钾、镁、钙具有较强的迁移性,淋出液中最大浓度分别为125.86、2.23、57.13、209.07 mg·L-1,可能会对地下水造成潜在影响。在实验条件下,赤泥对土壤碱化影响较为明显,且碱化影响随覆盖赤泥厚度增加而增大,酸雨淋溶比雨水淋溶影响更为严重。

An efficient strategy for the preparation of MIL-53(Al)-NH_(2)membranes with high ion selectivity and desalination performance

The efficient extraction of sodium(Na^(+))and lithium(Li^(+))from seawater and salt lakes is increasingly demanding due to their great application value in chemical industries.However,coexisting cations such as divalent calcium(Ca^(2+))and magnesium(Mg^(2+))ions are at the subnanometer scale in diameter,similar to target monovalent ions,making ion separation a great challenge.Here,we propose a simple and fast secondary growth method for the preparation of MIL-53(Al)-NH_(2)membranes on the surface of anodic aluminum oxide.Such membranes contain angstrom-scale(~7Å)channels for the entrance of small monovalent ions and water molecules,endowing the selectivities for monovalent cations over divalent cations and water over salt molecules.The resulting high-connectivity MIL-53(Al)-NH_(2)membranes exhibit excellent ion separation performance(a selectivity of 121.42 for Na^(+)/Ca^(2+)and 93.81 for Li^(+)/Mg^(2+))and desalination performance(a water/salt selectivity of up to 5196).This work highlights metal–organic framework membranes as potential candidates for realizing ion separation and desalination in liquid treatment.

辣椒秸秆生物炭对酸化土壤交换性能及酶活性的影响

将辣椒秸秆通过高温热解的方法制备成辣椒秸秆生物炭,与酸化土壤共培养,探讨辣椒秸秆生物炭对酸化土壤交换性能及土壤酶活性等的影响。结果表明,添加辣椒秸秆生物炭能显著提高酸化土壤pH,提高幅度与辣椒秸秆生物炭的添加量呈正比;土壤交换性Al^(3+)含量与辣椒秸秆生物炭添加量呈显著负相关;添加辣椒秸秆生物炭能显著影响土壤NO_3^--N和NH_4^+-N。土壤交换性Na^+和交换性K^+与辣椒秸秆生物炭添加量呈显著正相关;交换性K^+的变化与辣椒秸秆生物炭中K元素呈极显著正相关;交换性Ca^(2+)、交换性Mg^(2+)与辣椒秸秆生物炭添加量之间相关性不显著;总盐基离子、土壤阳离子交换量(CEC)与辣椒秸秆生物炭添加量之间呈显著正相关。土壤脲酶、蔗糖酶与辣椒秸秆生物炭添加量呈正相关;土壤酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶与辣椒秸秆生物炭添加量之间相关性不显著;土壤酶的几何平均数(GMea)表明添加辣椒秸秆生物炭可以显著改善酸化土壤质量。试验为开拓辣椒秸秆利用途径、改善酸化土壤及提高土壤肥力等方面提供提供科学依据。

高寒草原土壤交换性盐基离子对氮添加的响应:以紫花针茅草原为例

土壤交换性盐基离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^+、Na^+)在维持土壤养分与缓冲土壤酸化中起着重要作用,了解其对氮添加的响应有助于准确评估氮沉降背景下生态系统结构与功能的动态变化。然而,目前关于土壤交换性盐基离子对氮添加响应的相关研究主要集中在酸性土中。鉴于目前在碱性土中研究相对较少的现状,该研究以青藏高原高寒草原为研究对象,依托氮添加控制实验平台,通过连续3年(2014–2016)的测定,考察了8个不同施氮水平(0、1、2、4、8、16、24、32 g·m^(–2)·a^(–1))下土壤交换性盐基离子含量变化及其可能原因。结果显示:随着施氮量的增加,土壤交换性盐基离子,尤其是Mg^(2+)与Na^+含量显著降低。并且,盐基离子含量与植物地上生物量显著负相关(p<0.05),说明氮添加通过促进植物生长,加速植物对盐基离子的吸收,进而导致土壤中盐基离子含量降低。此外,盐基离子含量也与土壤无机氮含量呈显著负相关(p<0.05)关系,说明施氮还通过提高土壤中无机氮含量进而导致更多NH_4^+与土壤吸附的盐基离子交换,同时加剧NO_3~–淋溶,带走等电荷阳离子。需要指出的是,虽然连续施氮导致土壤pH值下降,但该土壤目前仍处于碳酸盐缓冲阶段,说明通常在酸性土中报道的"因缓冲土壤酸化引起的盐基离子损失机制"在碱性土中并不成立。这些结果意味着持续的氮输入会造成碱性土中盐基离子损失,进而影响土壤缓冲能力与植被生产力,未来草原生态系统管理中应重视这一问题。

硅钙钾镁肥对南方稻田土壤酸性和盐基离子动态变化的影响

南方稻田土壤大面积酸化是水稻生产的主要限制因子.尽管石灰作为酸化土壤调理剂已广泛应用,但大量或长期施用石灰不仅会引起土壤板结,而且会导致土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调.硅钙钾镁肥由于溶解度更低、养分全面是良好的替代材料.为了明确硅钙钾镁肥阻控土壤酸化的效果和作用,本研究采用连续4年的硅钙钾镁肥田间定位试验,以农民习惯施肥为对照,分析在农民习惯施肥基础上增施750、1125、1500和1875 kg·hm^(-2)硅钙钾镁肥下稻田土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子和有效硅的动态变化.结果表明:农民习惯施肥导致土壤p H、土壤交换性盐基和盐基饱和度逐年下降,土壤交换性酸逐年增加.与之相反,硅钙钾镁肥处理显著提高了土壤pH值,提高幅度随硅钙钾镁肥施用次数或用量的增加而增大.连续多次施用硅钙钾镁肥有效促进了盐基离子在土壤中的累积和土壤交换酸的消耗,特别是土壤交换性Ca^(2+)、Mg^(2+)的累积和土壤交换性Al3+的消耗,硅钙钾镁肥用量越大,积累或消耗的量越多,但速率相对越慢.土壤交换性酸消耗量中,硅钙钾镁肥释放的交换性盐基离子和相应碱贡献了108.8%,是交换性酸减少的主要途径.硅钙钾镁肥在改良稻田土壤酸性的同时,土壤有效硅含量逐年增加,增幅随硅钙钾镁肥施用量的增加而显著增大.总之,农民习惯施肥导致土壤持续酸化,酸化率为2.86 kmol H+·hm^(-2)·a^(-1),硅钙钾镁肥能有效阻控酸化过程,产生了大量碱(9.69～18.44 kmol OH^-·hm^(-2)·a^(-1)),释放的Ca^(2+)、Mg^(2+)盐基离子和相应碱是土壤酸化阻控的主要作用因子.