Residual Characteristics of Organochlorine Pesticides in Lou Soils with Different Fertilization Modes

Soll samples with three fertilization treatments （no fertilizer, corn straw and farm manure） collected from a Lou soil （Eum-orthic Anthrosol classfied using Chinese Soil Taxonomy） in northwestern China were analysed for residual levels and their characteristics of organochlorine pesticides （α-HCH, β-HCH,γ-HCH, δ-HCH, HCB, o, p＇-DDT, p, p＇-DDT, o, p＇- DDE, p,p＇-DDE, p,p＇-DDD, α-endosulfan, dieldrin and endrin）. Organochlorine pesticides （OCPs） were detected in all soil samples except δ-HCH and their total concentrations ranged from 159.31 ± 9.00 to 179.77 ± 2.58 ng g^-1 with an order of HCHs 〉 DDTs 〉 （dieldrin ＋ endrin） 〉 HCB 〉 α-endosulfan. Among all the compounds, γ-HCH had the highest concentration followed by p, p＇-DDE. The residual levels of HCH isomers and DDT as well as their metabolites in soil with different fertilization treatments were in the order of γ-HCH 〉β-HCH ≈ α-HCH 〉 δ-HCH and p,p’-DDE 〉 p, p’-DDT 〉 o,p＇-DDT 〉 p, p＇-DDD ≈ o, p＇-DDE, respectively. DDE/DDT ratios ranged from 1.59 ± 0.13 to 3.35± 0.16 and endrin/dieldrin ratios from 1.40 ±0.06 to 9.20± 4.05, both indicating no new occurrence of these pesticides in these soils, while α-HCH/γ-HCH ratios of 0.04 indicated a new input of lindane （almost pure γ-HCH） in the past several years. The farm manure treatments showed lower DDT residues than samples without fertilizer. Also addition of corn straw and farm manure increased soil organic matter content and decreased the soil pH which could retard the degradation of DDT in the soil.

塿土胶体对氮磷钾吸附性能的尺寸效应

为明确尺寸效应对塿土胶体吸附氮、磷、钾行为的影响过程及机理,采用高速离心法提取直径<2000、<1000、<500、<200 nm和<100 nm的塿土胶体组分,测定其粒径分布、元素含量和zeta电位,进而通过批量吸附试验研究其对铵根离子(NH_(4)^(+))、磷酸根离子(PO_(4)^(3-))和钾离子(K^(+))的吸附行为。结果表明:直径<2000 nm和<1000 nm的塿土粗胶体颗粒呈双峰分布模式,直径<500、<200 nm和<100 nm的细胶体组分呈单峰分布。随着平均直径减小,塿土胶体的全碳和有机碳含量增加。不同直径塿土胶体在高pH下的zeta电位绝对值增大,电荷密度和电荷可变性也随颗粒直径增大而增加。各直径塿土胶体对NH_(4)^(+)、PO_(4)^(3-)、K^(+)的吸附过程符合准一级动力学和Freundlich模型,吸附过程以物理扩散为主,且表现为多分子层吸附特征。不同直径塿土胶体对NH_(4)^(+)、PO_(4)^(3-)、K^(+)的的吸附性能受胶体直径大小的影响,塿土粗胶粒(<2000 nm)吸附能力最大,表明塿土胶体对养分元素的吸附差异主要受电荷密度调控。

Study on the Effects of Polyacrylamide on Phosphorus Adsorption and Desorption Characteristics of Soil Aggregates

[Objective]The research aimed to provide scientific reference for reasonable utilization of polyacrylamide(PAM).[Method]After PAM treatment,the soil aggregates were classified through dry sieve analysis and the adsorption capacity and desorption capacity of all soil aggregates to phosphorus at different phosphorus concentrations were analyzed.[Result] The phosphorus adsorption and desorption of soil sample treated by PAM declined. The amount of phosphorus adsorption increased with the increase of phosphorus concentration and this increase was fast in low phosphorus concentration area but slow in high phosphorus concentration area.At different phosphorus concentrations,adsorption showed a へ shape changing trend.The phosphorus adsorption was related to phosphorus concentration and the 2-3 mm aggregate had the highest desorption rate while 0.1-0.25 mm aggregate and 0.45-1 mm aggregate had lowest desorption rate.[Conclusion]The PAM treatment generated significant influence on phosphorus adsorption and analytic features of aggregate in all size fractions.

沃特多功能保水剂保水性能研究

通过室内实验对沃特多功能保水剂在黄土高原主要类型土壤持水性能及保水作用的研究,结果表明:该保水剂在土壤持水方面,对黑垆土效果最明显,持水性均高于对照。而对土和黄绵土来讲,效果不太明显。但在土壤导水方面,黄绵土的改善效果最明显,饱和导水率随保水剂用量的增多而增大;对黑垆土导水率的提高也有一定的作用;对于土来讲饱和导水率在施入保水剂后反而降低。在土壤抗蒸发方面,保水剂抗蒸发作用明显,随用量的增多而各土壤的蒸发量减少。

木醋液对碱性土壤微生物数量及酶活性的影响

采用室内培养方法,研究了添加不同浓度木醋液对碱性土壤微生物区系和土壤酶活性的影响.结果表明:培养期内,添加木醋液可显著增加碱性土壤中真菌、细菌的数量,且在3d内有效激活土壤酶活性,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性均有不同程度的增加;添加高浓度木醋液,短期内抑制碱性土壤中部分微生物活性;添加木醋液使微生物生长对氮元素的需求增加,特别是培养后期,土壤营养状况变差,容易造成作物与微生物竞争营养物质.因此木醋液的施用要注意浓度的大小以及氮元素的供给.

农田生态系统土壤CO_2释放研究

采用静态箱和气相色谱法,对不同施肥条件(CK,NP,秸秆+NP)下的土壤呼吸进行了连续1年的观测研究。结果表明,土娄土农田土壤的呼吸速率呈明显的季节性变化,以7月上旬最大,冬季最小;土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,二者间存在极显著的幂函数相关关系(P<0.01);长时期夏季干旱造成的土壤水分胁迫也明显影响土壤呼吸速率;CK,NP和秸秆+NP3种培肥措施下,土壤CO2年排放量估计值分别为1353,1604和1769g/m2;不同培肥措施长期实施对土壤呼吸速率和CO2释放量有明显影响,其大小顺序为秸秆+NP>NP>CK。

塿土冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究

【目的】有机肥替代部分化肥是实现我国化肥零增长目标的重要措施之一。探讨特定环境条件下有机肥替代化肥比例的作物产量效应及氮效率,可为合理利用有机肥资源提供科学依据。【方法】通过两年不同有机无机配施比例探讨陕西关中塿土冬小麦–夏玉米轮作体系产量及氮效率的响应。试验设对照不施肥(CK)、氮磷钾100%由化肥提供(NPK)、75%NPK+25%有机肥氮(25%M)、50%NPK+50%有机肥氮(50%M)、25%NPK+75%有机肥氮(75%M)和全部氮由有机肥提供(100%M),共6个处理。【结果】与对照相比,各施肥处理均能不同程度地提高小麦、玉米产量及其总产量。在不同有机无机配比的处理中,随着有机氮替代比例的增加产量表现为先增加后降低的趋势,75%M处理的作物产量最高。不同施肥处理,两个轮作年氮回收率的变化范围分别为35%~43%和38%~61%;氮农学效率的范围分别为12.3~18.3 kg/kg和17~24 kg/kg;氮偏生产力范围分别为41.4~46.5 kg/kg和44~51 kg/kg;氮生理效率范围分别为31~47 kg/kg和34~46 kg/kg。总体而言,75%M处理的氮效率高于其它处理。小麦–玉米轮作两年之后,施肥处理0—100 cm土层硝态氮残留量为11~133 kg/hm^2,以NPK处理最高。氮平衡结果显示,50%M、75%M和100%M均有一定的氮素盈余,盈余量为33~120 kg/hm^2,其中以100%M处理的盈余量最大。25%M和NPK处理有一定亏缺,分别为N 19.6 kg/hm^2和40.3 kg/hm^2。另外,两个轮作年的年均经济收益大小为75%M>50%M>25%M>NPK>100%M,其中75%M处理的年收益最高为19906元/hm^2,100%M处理的年收益最低为16634元/hm^2。【结论】经过小麦–玉米两个轮作年,有机肥替代75%化肥氮可以提高作物产量和氮效率,增加年经济效益,同时有效减少土壤硝态氮的残留量。

两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附

研究了采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰塿土后对苯酚的吸附反应和热力学特征,并探讨其吸附机理.结果表明,复配修饰后的土样对苯酚的吸附能力明显增强.20℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS(100%BS-12)<50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)<100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)<50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)<100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB),40℃时表现为CK(原土)<50BS(50%BS-12)<100BS(100%BS-12)<50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)<50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)<100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)<100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB).其吸附等温线可用Henry模型描述.供试土样对苯酚的吸附呈现放热焓减反应特征,属于焓减控制的自发性过程.

长期施肥对关中塿土微量元素有效性的影响

以28年的长期肥料定位试验为基础,探讨了对照不施肥(CK),单施有机肥(M2),单施氮、磷肥(N2P2),有机肥+氮、磷肥配合施用(M2N1P1和M2N2P2)5个施肥处理对关中塿土微量元素Fe,Mn,Zn,Cu有效性的影响。结果表明,长期施肥对耕层土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量影响较大,在耕层土壤(0—20 cm)中,长期不施肥土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量均处于亏缺边缘;长期单施氮、磷化肥处理的土壤Fe,Cu,Zn也接近亏缺边缘;而长期单施有机肥、有机肥与氮、磷化肥配合处理,土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn含量丰富。与CK相比,M2、M2N1P1、M2N2P2均可显著增加0—10 cm土层中有效Fe、Mn、Cu和Zn含量,10 cm以下土层中,土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn在一定程度上也有增加趋势;N2P2也可增加0—10 cm土层中土壤有效Fe和Mn含量(有效Mn达到显著水平),有效Cu含量降低,对有效Zn含量没有影响,而10 cm以下土层中土壤有效Fe,Mn,Cu,Zn与CK无明显差异。因此,塿土在不施用有机肥的情况下,应施用微肥以保证作物需求;即使施用有机肥,也应适当补充铁肥和锰肥。有机肥和氮、磷化肥配合施用的土壤微量元素养分状况较好。

甲苯对塿土脲酶活性影响的实验研究

通过脲酶受甲苯作用的研究 ,结果表明甲苯对洋刀豆脲酶活性的影响极其微弱 ,但可显著增强土壤的脲酶活性 ,7个土样的增幅为 1 .4 8～ 3 96倍 ,且甲苯在较低浓度和较短处理时间内可完成对土壤脲酶的作用 ,灭菌土壤吸附洋刀豆脲酶后活性变幅小于 3 98% ,这主要是由于甲苯可能将土壤微生物毒害或致死后 ,释放胞内脲酶 ,并将脲酶等固定在土壤有机 无机胶体上所致 .同时揭示出国内外学者研究结果差异的原因可能是土壤

塿土对阴-非离子表面活性剂的吸附特征研究

以平衡吸附法研究了塿土对阴离子表面活性剂(SDS)、非离子表面活性剂(TritonX-100、Tween80和Brij35)的吸附特征,考察了pH、阴-非离子表面活性剂混合对塿土吸附表面活性剂的影响。结果表明,非离子表面活性剂在塿土上吸附等温线均呈L型,且均符合Freundlich和Langmuir方程;塿土对SDS的吸附等温线呈LS型,可用Freundlich方程来描述;塿土对4种表面活性剂吸附量的大小顺序为Tween80>SDS>Brij35>TritonX-100。当阴-非离子表面活性剂一起进入土壤中,SDS-Brij35之间的相互影响不大;TritonX-100与SDS相互作用较大,无论二者以何种方式混合都会使TritonX-100在塿土上的吸附量增加,SDS的吸附量下降;SDS与Tween80之间的相互作用最大,混合后吸附量均下降,但Tween80吸附量降低的幅度最大。pH对非离子表面活性剂的吸附影响不大,而随着pH的增加,塿土对SDS的吸附百分率明显下降;在pH为8.0时,塿土对非离子表面活性剂的吸附百分率达到80以上。因此在选择合适的表面活性剂进行有机污染土壤修复和治理时,考虑土壤的特性和表面活性剂的结构是非常重要的。

皂苷与EDTA复合淋洗污染塿土中Cu、Pb的效果研究

采用振荡和柱淋洗方法,选用生物表面活性剂皂苷和螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作淋洗剂,研究了EDTA、皂苷及其复合液对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗效果,并比较不同淋洗剂淋洗前后重金属的形态变化特征。结果表明:EDTA浓度为0.5、1.0 mmol·L-1时与不同质量浓度皂苷复合振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的协同作用尤为明显;EDTA浓度大于5.0mmol·L-1时,与不同质量浓度皂苷复合淋洗Cu、Pb表现为拮抗作用。1.0 mmol·L-1EDTA、50 g·L-1皂苷及其复合淋洗液(1.0 mmol·L-1EDTA与50 g·L-1EDTA)对土柱中Cu、Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加;1.0 mmol·L-1 EDTA与50 g·L-1皂苷复合淋洗土柱中Cu时表现为协同作用,其对单一及复合污染塿土中Cu的累积淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的累积淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。柱淋洗前后重金属形态分级结果表明,EDTA、皂苷及其复合淋洗液能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属Cu、Pb;EDTA与皂苷及其复合淋洗液可显著活化污染塿土中的重金属Cu、Pb,有望与植物修复技术联用修复重金属污染塿土。

不同土壤管理措施下塿土团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,其大小分布影响土壤的功能。本文利用22年土长期定位试验,研究不同土壤管理措施和不同施肥对土壤机械稳定性和水稳性团聚体的分布及其稳定性的影响。土壤管理措施包括裸地休闲、撂荒和小麦/玉米轮作体系,其中小麦/玉米轮作体系中有9种施肥处理,分别为不施肥(CK),化肥氮(N)、磷(P)和钾(K)不同配施5个处理(N、NP、NK、PK、NPK),秸秆还田与化肥配合(SNPK),有机肥与化肥配施2个处理(M1NPK、M2NPK)。结果表明,不同管理措施显著影响表层(0—10 cm)和亚表层(10—20 cm)土壤的机械稳定性和水稳性团聚体的分布。与作物体系比较,长期休闲可显著增加机械稳定性微团聚体(<0.25 mm)的含量,对水稳性团聚体的含量和分布没有显著影响。而长期撂荒显著增加了大于2 mm的团聚体含量及团聚体的稳定性。长期不同施肥显著影响0—30 cm土层的机械稳定性和水稳性团聚体的分布,总趋势为施肥比不施肥处理降低了>1 mm的团聚体含量,增加了0.25 1 mm的团聚体含量,但对土壤团聚体的稳定性没有显著影响。因此,土撂荒22年后显著增加了土壤团聚体的稳定性,而种植作物和不同施肥处理对土壤团聚体的稳定性影响甚微。

水分和铅胁迫对土壤酶活性的影响

针对西北旱区铅锌矿业废弃地林、草植被恢复以及重金属铅污染土壤的植物修复问题,以杨凌塿土土壤为研究对象,通过模拟方法分析水分和铅单一及双重胁迫对土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性的影响。结果表明:一定程度的水分胁迫对土壤酶具有激活作用,蔗糖酶对土壤含水量变化最为敏感;蔗糖酶在低铅浓度时被激活、高浓度时被抑制,脲酶和碱性磷酸酶随铅浓度增加保持持续下降趋势。当铅浓度为2000mg.kg-1时,3种酶的最大抑制率分别为56.31%,53.21%和38.11%。水分和铅浓度之间存在交互作用,轻微水分胁迫下,水分和铅双重胁迫对土壤脲酶活性表现出拮抗作用;低浓度铅对土壤蔗糖酶表现出协同作用,铅浓度大于1000mg.kg-1时表现出拮抗作用;对土壤碱性磷酸酶仅在300mg.kg-1时表现出协同作用。轻度水分胁迫和铅对土壤脲酶和蔗糖酶主要表现为协同作用,对碱性磷酸酶主要表现为拮抗作用;重度水分胁迫下,碱性磷酸酶净变化量(ΔU)仅在铅浓度为2000mg.kg-1时小于0,脲酶和蔗糖酶的ΔU规律不明显。水分与铅交互作用下,各种酶最大ΔU分别为对照的88.4%,50.7%和25.5%。

长期施肥管理对塿土全碳和易氧化有机碳的影响

采用不施肥（CK）,秸秆和化肥配施（SNPK）,低量有机肥和化肥配施（M1NPK）,高量有机肥和化肥配施（M2NPK）以及单施化肥N、NP、NPK、NK、PK 9个施肥处理,休闲（Fallow）和撂荒（Setaside）2种土壤管理方式,研究冬小麦-夏玉米轮作系统长期施肥以及土壤管理方式对土壤全碳（TOC）和易氧化有机碳（ROOC）含量动态变化的影响。结果表明,与对照相比,各施肥处理的TOC和ROOC含量均有不同程度提高。土壤TOC含量均值变化为处理M2NPK〉M1NPK〉SNPK〉Setaside〉NPK〉NP〉N〉PK〉NK〉CK〉Fallow,土壤ROOC含量均值变化为处理M2NPK〉M1NPK〉SNPK〉Setaside〉NPK〉N〉NP〉PK〉NK〉CK〉Fallow。土壤TOC和ROOC含量的变化均为处理MNPK〉SNPK〉Setaside〉NPK〉偏施化肥〉CK〉Fallow。土壤剖面TOC和ROOC含量均随土层深度的增加而减少。NPK处理较CK显著增加0~10 cm土层TOC含量,却明显降低30~60 cm土层TOC含量;SNPK处理显著增加0~20cm土层TOC含量;M2NPK处理显著提高0~30 cm TOC含量。不同施肥管理均显著影响了0~60 cm土层ROOC含量。可见,塿土长期有机物投入有助于土壤有机碳的固持,而长期施用化肥效果有限。

关于塿土分类地位的讨论

在野外考察和室内分析的基础上，针对当前塿土分类中存在的主要问题，探讨了人为活动对土壤形成发育的影响。认为 土由于人工熟化培肥过程，形成了巨厚的人工覆盖层和粘化层，产生二次复钙现象，土壤风化发育处于脱盐基的硅铝化阶段，幼年性特征明显。最后提出塿土作为独立土类的依据与标准，即若有人工覆盖层，且厚度超过５０ｃｍ，应作为一种新的土类从原土壤类型中划分出来，进行单独分类；否则，仍应归属原土类──褐土。

长期施用化肥或不同有机物对土娄土土壤物理性质的影响

根据18 a的长期定位试验,探讨不同施肥处理对关中土娄土土壤有机碳、导水率、体积质量、总孔隙度、田间持水量和团聚体的影响。结果表明,与对照相比,各施肥处理的田间持水量和总孔隙度均有不同程度提高,土壤体积质量均下降,有机肥和化肥的配合施用效果较好;长期配合施用不同有机物与化肥均有利于提高土壤的持水能力;施用有机肥处理比对照饱和导水率显著增加;长期施用不同有机物配施化肥可以改善土壤的团聚结构,秸秆还田对非水稳性团粒结构的形成有良好作用;长期施用化肥则对土壤团聚体稳定性有一定的负面影响。

聚丙烯酰胺对磷素在土壤中吸附-解吸的影响

聚丙烯酰胺(PAM)在农业上作为抗侵蚀剂、保水剂被广泛应用,但施用后对土壤养分保持和释放的影响研究较少。本文采用向土壤(土娄土)中添加不同比例(0.1%,0.2%,0.4%占土壤的比例)的PAM溶液,通过磷素等温吸附解吸试验,探讨了PAM对磷素在土壤中吸附和解吸的影响。结果表明,和原土样相比,土壤经PAM处理后抑制了土壤对磷的物理吸附,导致吸附量减小,最大吸附量(Xm)降低,而对磷素在土壤中的化学吸附影响较小,被吸附磷尤其是物理吸附磷的解吸率升高。

陕西关中土垫旱耕人为土样区的基层分类研究

选择陕西关中土垫旱耕人为土地区为样区,以该地区代表性土壤土垫旱耕人为土((土娄)土)为研究对象,在野外调查、室内分析及查阅大量有关剖面资料的基础上,根据中国土壤系统分类体系,对土垫旱耕人为土((土娄)土)的基层分类进行了研究.研究表明,应用土壤颗粒大小级别、矿物学型和土壤温度状况等3项指标对土族进行划分,在0～160 cm的控制层段中小于2 mm的土壤平均质地,多数剖面为粘壤土,少数为壤土或砂质壤土,矿物学型属伊利石型、伊利石混合型或蛭石型,土壤温度属温性或温热土壤温度状况.土垫旱耕人为土((土娄)土)土系的控制层段拟定为从表土层上界向下160 cm,对于诊断层的底部在160 cm以下的,则从表土层至诊断层的下部边界,特征土层有肥熟表层、土垫表层、暗沃表层、耕作淀积层、粘化层、粘质层、CaCO3高度淀积层、CaCO3中度淀积层、CaCO3低度淀积层、氧化还原层和稚育层.根据样区9个典型剖面,结合关中地区土垫旱耕人为土((土娄)土)的有关研究资料,划分了土族和土系,并描述了各土系的典型特征及土系间的变异情况.

小麦-玉米轮作体系长期施肥对(土娄)土微生物量碳、氮及酶活性的影响

以20年(土娄)土小麦-玉米轮作体系长期肥料定位试验为平台,探讨不同施肥模式下土壤化学肥力要素、微生物量碳、氮及酶活性的响应。试验包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷(NP)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)、NPK+秸秆(SNPK)以及不同量有机肥+NPK(M1NPK、M2NPK)等8种施肥模式。结果表明,与CK相比,长期施用氮、磷肥提高土壤有机碳含量达34.0%、全氮34.0%、全磷58.5%、速效磷608.9%、微生物量碳23.3%、微生物量氮54.0%、蔗糖酶活性53.9%、脲酶132.6%、碱性磷酸酶29.9%以及脱氢酶40.9%。NPK处理与NP处理效果相似,钾素效果甚微。作物秸秆还田配合氮、磷、钾化肥与施氮、磷、钾肥相比没有明显影响土壤有机碳、氮和磷水平,但是显著提高微生物量碳的含量(29.5%)、碱性磷酸酶(23.0%)和脱氢酶(26.9%)的活性。有机肥配合氮、磷、钾与其他施肥处理相比,显著提升土壤化学肥力要素,微生物量碳、氮和酶活性,特别是引起了磷素的大量富集(速效磷含量大于150 mg/kg)。因此,(土娄)土不施有机物情况下,氮磷配合可以提高土壤化学和生物肥力,作物秸秆还田配合氮磷钾化肥的培肥效果优于氮磷钾化肥配合,而合理的有机无机肥配合是(土娄)土提升化学肥力和保证土壤生物健康的最佳施肥模式。