几种亚热带淋溶土基质和胶膜中1.4nm过渡矿物组成的差异及其意义

以我国亚热带的黄褐土和黄棕壤的铁锰 粘粒混合胶膜为材料 ,分析了胶膜及其相应的淋溶土在粘土矿物类型和含量上的差别。研究结果表明 :土壤和胶膜的粘土矿物均由1 .4nm矿物、水云母、高岭石组成 ,土壤的1 .4nm矿物为 1 .4nm过渡矿物和蛭石的混合相 ,而胶膜的 1 .4nm矿物全部由蛭石组成。由此认为 ,胶膜中的1 .4nm过渡矿物主要来源于表层粘粒的淀积和裂隙周围基质土壤中粘土矿物的转化 ,胶膜的有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤 ,其微环境抑制了土壤中的蛭石向 1 .4nm过渡矿物的转化 ,并导致1 .4nm过渡矿物向蛭石的转化。

几种亚热带土壤铁锰胶膜和基质的表面化学特征

以我国亚热带的黄褐土、黄棕壤和红壤为材料,研究了土壤铁锰胶膜和其基质的表面化学性质及其对重金属元素的吸附和氧化特点。结果表明,与基质土壤相比,铁锰胶膜的比表面积大,电荷零点(PZC)低,这与其富含粘粒、有机质和铁锰氧化物等有关;铁锰胶膜经脱锰处理后,比表面积明显降低。由盐滴定-电位滴定(STPT)法测得黄褐土、黄棕壤、红壤基质的PZC分别为3.13、3.65和3.90;黄棕壤和红壤铁锰胶膜的PZC分别为3.26和3.42。铁锰胶膜对Pb2+、Cu2+、Cd2+和Zn2+的吸附和对Cr3+的氧化能力比基质的强。铁锰胶膜经脱锰处理后,对Pb2+、Cu2+、Cd2+和Zn2+的最大吸附量比未处理时降低了53%～100%;其氧化Cr3+生成Cr6+的量比铁锰胶膜的降低了87%～100%。说明黄褐土、黄棕壤和红壤的铁锰胶膜中,氧化锰是吸附重金属离子和氧化Cr3+的主体。

我国几种亚热带上壤铁锰胶膜的微形貌和元素分布特征

应用电子探针(EPMA)和偏光显微观察等技术,研究了我国亚热带黄褐土、黄棕壤和红壤铁锰胶膜的微形貌特征和胶膜线剖面(从胶膜到基质的垂直断面)的元素分布特点．结果表明：铁锰胶膜为黑色和红褐色相间、厚度约为1 mm以内的膜状物,其结构致密,与基质的界限较清晰．MnO_2,Fe_2O_3,SiO_2,CaO等组分在胶膜线剖面上波动分布；胶膜中MnO_2,Fe_2O_3和CaO等含量比基质的高,SiO_2的含量相反；胶膜中元素含量的变化范围比基质的大,其中MnO_2的差别尤为显著．由外向内,黄褐土和黄棕壤的铁锰胶膜出现富锰条带区、富铁锰条带区和富铁条带区,它们在胶膜表面呈现黑色锰氧化物和红色铁氧化物的复合淀积层；红壤胶膜由外向内为富铁锰条带区和富铁条带区,富锰条带区不明显,微形貌特征为明显的黑红相间带状铁锰交互淀积层．从南到北,3种土壤铁锰胶膜中的富锰条带区逐渐明显,这源于气候等成土因素的差异,也表明铁锰胶膜形成时土壤环境的变迁．由铁锰胶膜的微形貌特征和元素分布特点认为,胶膜的生长起源于渍水的环境,它的发育是在土壤长时期整体偏干或偏湿的氧化还原交替变化过程中进行的．

华中地区几种土壤铁锰胶膜及其基质中某些元素的地球化学特点

通过对华中地区几种土壤和胶膜中某些性质及元素的相关分析和因子分析,比较了铁锰胶膜和基质土壤的性质及元素含量之间的关系。研究表明,(1)铁锰胶膜的pH值、粘粒含量、K2O、Na2O、MnO2、非晶质铁、铁的活化度、微量元素等的含量均比基质土壤的高,且差异显著;(2)铁锰胶膜富集重金属元素,Co、Ni、Cu和Zn等元素主要富集于胶膜的氧化锰矿物中,而Pb主要富集在氧化铁矿物中;(3)Mg在铁锰胶膜的形成过程中进一步淋溶,以致含量减少。

贝叶斯最大熵地统计学方法及其在土壤和环境科学上的应用

贝叶斯最大熵(Bayesian Maximum Entropy,BME)地统计学方法是近年来出现的一种时空地统计学新方法。相对于传统的克里金方法,该法具有坚实的认识论框架和方法学基础。它不需要作线性估值、空间匀质和正态分布的假设,能够融入先验知识和软数据,并且不会损失其中蕴含的有用信息,提高了分析精度。本文首先介绍了BME的基本理论及其估值方法,随后简单描述了该方法的理论发展过程及其在土壤和环境科学上的应用情况,最后对该方法的应用做了总结与展望。经过国外研究者多年的开发和实践,BME方法已经被证明是一个理论上较为成熟,能够应用到实际研究中的优秀地统计学方法,在资源环境评估上有着广泛的应用前景。

几种土壤中铁锰结核的重金属离子吸附与锰矿物类型

土壤与水体中的锰氧化物对某些重金属离子有强烈的富集作用 ,本研究表明我国几种土壤铁锰结核中锰氧化物的重金属离子 (Pb、Cu、Zn、Co、Ni和Cd)吸附量占结核吸附这些离子总量的 60 %～ 1 0 0 %。结核中所含锰矿物类型不同 ,对重金属离子吸附的能力不一样。山东砂姜黑土中含钙锰矿和锂硬锰矿 ,其锰氧化物的重金属离子吸附量最高 ;其次是湖北黄棕壤和黄褐土中铁锰结核的锰氧化物 ,它们为锂硬锰矿与水钠锰矿组合 ;吸附量最低的是湖南红壤中铁锰结核的锰氧化物 ,它们仅为锂硬锰矿。上述几种锰矿物构造上的差异和结晶程度不同是导致不同土壤铁锰结核中锰氧化物吸附重金属离子量不一样的重要原因。Co2 +在吸附过程中被氧化及试样中氧化锰含量和Mn(Ⅳ )百分率不同也是影响其铁锰结核中Co吸附量变化的原因。

玉米对持续干旱的反应及红壤干旱阈值

目的研究玉米对红壤干旱的反应以及红壤干旱程度定量表达和干旱阈值。方法在田间小区遮雨条件下种植夏玉米,设置连续干旱12～36d等6个处理,用FDR水分仪每日测量0～60cm不同土层含水量,定期观测玉米植株生长状况和气孔导度,收割后考种。结果玉米的株高、茎粗、气孔导度、根系数量等测量值在不同干旱天数之后显著降低,在不同土壤干旱程度下出现阈值反应,连续干旱25d之后,玉米籽粒产量显著降低5%。干旱过程中,土层贮水量和累积相对失水量之间的关系可以用对数线性方程表示,将方程的斜率转换为取值在[0,1]区间的指数D,可以定量表达土壤干旱程度。结论D值既可以表示土壤干旱状况又可以表示作物受旱程度,玉米拔节-抽穗期红壤干旱程度D达到0.55则产量显著降低。

几种有机酸对污染土中Cu解吸的影响

研究了乙酸、苯甲酸、酒石酸和柠檬酸对几种污染土中Cu的解吸及介质条件(如pH值、支持电解质)对其解吸的影响.结果表明,4种有机酸对污染土中Cu解吸的影响强弱为柠檬酸>酒石酸>乙酸≈苯甲酸;随着有机酸浓度升高,乙酸、苯甲酸、酒石酸对污染土中Cu的解吸率先降低后升高,柠檬酸对Cu的解吸率则一直升高;随着解吸液起始pH值由2升至8,柠檬酸对污染土中Cu的解吸率呈降低-升高-降低的变化,酒石酸对污染土中Cu的解吸率则一直降低;随着支持电解质浓度升高,酒石酸对污染土中Cu的解吸率趋于增大,且KCl为支持电解质时的解吸率略高于KNO3.

基于土地利用和微地形的红壤丘岗区土壤水分时空变异性

在红壤丘岗区冬春两季,以网格采样法测定了红壤丘岗区一块包含茶地、旱地和林地的缓坡的地表层和深层土壤含水率,采用经典统计结合地统计方法分析了其空间变异特征。结果表明:单一土地利用下,林地土壤含水率明显高于茶地和旱地,整体采样区土壤水分变异系数明显大于单一土地利用。同一季节表层和深层土壤水分具有类似的变异趋势;土壤水分在不同利用下存在截然不同的变异特征。通过半方差分析发现,茶地-旱地交界区土壤水分空间变异低于其他地方;另一方面,茶地-旱地土壤水分不具备空间相关性。另外,采样区表现出明显的各向异性且季节性变化明显, 在冬季,土地利用和微地形共同影响水分变异特征;而在春季,土地利用是土壤水分变异的主导因素。除茶地-旱地交界区冬季水分不具有空间相关性外,土壤水分整体上具有良好的变异特征和空间连续性,因此可以利用地统计学在整体采样区进行水分空间变异的研究。

江汉平原不同土地利用方式下土壤团聚体中有机碳的分布与积累特点

论文探讨了江汉平原果园、旱地、水田、水旱轮作等利用方式下土壤团聚体的组成、有机碳与活性有机碳的分布与积累特点。结果表明:供试土壤团聚体的组成均以2～20μm粒径为主,其次为<2μm和20～50μm粒径,<50μm粒径团聚体的含量占团聚体总量的80.8%～94.1%。不同利用方式下有机碳含量的峰值均出现在200～2000μm团聚体中,且>50μm粒径团聚体中有机碳的含量比<50μm粒径的高;但69.8%～86.6%的有机碳分布在<50μm粒径团聚体中,其中以2～20μm团聚体中有机碳所占的比例最大(35.2%～45.9%),细微团聚体固碳能力较强,而粗粒径团聚体中的有机碳对土地利用方式的变化较为敏感。土壤团聚体中的活性有机碳以2～20μm粒径的最低,<2μm和20～50μm中有机碳的活性相差不大;不同粒径的团聚体中均为水耕利用方式下(水田和水旱轮作)土壤活性有机碳的含量比旱耕利用方式下(果园和旱地)的高,但随着土壤团聚体粒径的增加,由水耕利用方式下活性有机碳所占的比例较大逐渐过渡到以旱耕利用方式下活性有机碳的比例较大。由于供试样品中2～20μm团聚体中有机碳积累最大、固定的有机碳最多,可以考虑将2～20μm团聚体作为土壤固定有机碳的特征团聚体。这些结果可为我国区域土壤有机碳的循环提供科学数据。

模拟酸雨对阳离子在土体内迁移的影响

利用室内模拟酸雨的土柱实验,研究了在红壤表土施用钾肥后酸雨对不同土层交换性阳离子迁移的影响。结果表明,在不同土体深度,表土直接受酸沉降的淋溶,也是最容易发生酸化的土层,pH2.5酸雨淋溶后,表土pH值下降到3.5～4.2,这是铝的缓冲范围,且土壤交换性H+和Al3+含量的增加显示出土壤对酸沉降的缓冲效率和缓冲能力的急剧减弱;pH4.5酸雨淋溶后,A和B层土壤pH值上升了0.3～0.5,其机理与SO2-4的专性吸附释放OH-有关;表土施用钾肥后,K+交换土壤表面的H+和Al3+,引起土壤交换性H+和Al3+向下迁移;不同pH值的酸性降雨引起土壤中交换性阳离子向下迁移和淋失的程度也有明显的差异,pH2.5酸雨淋溶后土壤溶液中钾的含量高于pH4.5酸雨淋溶的,但交换性钾含量低于后者;pH2.5和pH4.5酸雨淋溶后交换性钙的淋失量分别占原土的50%～70%和20%～40%,这表明酸雨淋洗会导致养分库的损耗,造成土壤养分贫瘠。

黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙的地貌分带研究

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律 ,将晋西羊道沟小流域划分为坡面、沟坡和沟道 3个大的地貌单元 ;并在坡面、沟坡和沟道不同的地貌部位建立了相应的侵蚀产沙关系式 ;在GIS空间分析的基础上 ,计算出流域的汇流网络 ,并引入到地貌分带研究中 ,计算结果反映了小流域不同地貌单元的侵蚀产沙规律 ,揭示了水沙汇流在小流域产沙中的重要意义。

不同温度对黑碳表面官能团的影响

在200～800℃热解水稻秸秆制备BC,以Boehm滴定和FTIR表征BC表面官能团种类和数量,研究了不同温度对BC表面官能团的影响。结果表明:温度对BC表面官能团种类和数量都将产生影响。秸秆碳化后官能团会发生一定变化,表现为醚键(C-O-C)、羰基(C-O)、甲基(-CH3)和亚甲基(-CH2)消失,仍存有羟基(-OH)和芳香族化合物。BC有相同的化学结构,都以芳环骨架为主,但所含官能团种类有一定差异,同种官能团振动形式也不同。酸性和碱性官能团数量都随温度升高先升高后降低,高温和低温不利于官能团的形成,300～600℃对应的碱性官能团含量高于酸性官能团含量。

不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果

植被缓冲带是一种控制非点源污染的新型生态工程措施,采用坡地小区试验方法,在构建等高植物篱的坡耕地低处进行了不同植被缓冲带对径流污染物的拦截试验,其处理分别为:(a)普通施肥结合紫穗槐和三叶草;(b)平衡施肥结合紫穗槐和三叶草;(c)普通施肥结合三叶草;(d)平衡施肥结合紫穗槐。结果表明,夏玉米生长期,植被缓冲带对径流量及侵蚀量的拦截作用显著,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,其径流量分别减少98.0%、97.5%、97.2%和97.5%,侵蚀量分别减少98.8%、98.7%、97.9%和98.0%;植被缓冲带对N、P的拦截效果不同,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,对NH4+-N的平均拦截率分别为48.2%、86.2%、90.6%和95.1%,对TP的平均拦截率分别为49.2%、42.4%、41.3%和36.4%。试验结果对山区坡耕地面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。

我国几种土壤铁锰结核中的锰矿物类型

用X射线衍射和化学选择溶提技术研究我国几种土壤中铁锰结核的锰矿物类型的结果表明：供试土壤铁锰结核都含有锂硬锰矿，除山东钙积潮湿变性土以钙锰矿占优势外，其它样品中的锰矿物均以锂硬锰矿为主，结晶程度较高；湖北武汉和枣阳的粘磐湿润淋溶土的铁锰结核含有钠水锰矿和羟水锰矿；湖南宜章富铝湿润富铁土、湖北粘磐湿润淋溶土和山东钙积潮湿变性土的铁锰结核中有钡硬锰矿；湖南桂阳富铝湿润富铁土的铁锰结核中检测出少量的铅锰矿。土壤铁锰结核中锰矿物类型与相应土壤条件下的土壤母质、PH值、阳离子类型与数量等土壤条件相一致。

土壤腐殖质-矿物质交互作用的机制及研究进展

腐殖质、氧化物、层状硅酸盐矿物间的相互作用主要通过阴离子交换、配体表面交换、疏水作用、熵效应、氢键作用及阳离子桥键、静电作用等多种结合键能进行。影响有机-矿质复合体相互作用的主要因素是腐殖质、粘土矿物的性质及溶液pH值和离子强度等。矿物的比表面积、表面酸碱反应位、表面电荷以及腐殖酸的羧基、酚羟基、醇羟基、羰基、氨基等官能团含量和酸度、芳香性、干湿状况、分子大小等基本性质都会影响腐殖酸被矿物吸附的状况。矿物对腐殖酸的吸附量随着pH值的升高而降低,随着离子强度的增加而升高。本文针对土壤腐殖质、铁/铝氧化物、层状硅酸盐矿物相互作用的机制及其影响因素进行了综述。

碱性介质中合成水钠锰矿的几个影响因素

水钠锰矿是土壤和沉积物中常见的氧化锰矿物。较系统地研究了碱性介质中合成水钠锰矿几个影响因素的作用规律。结果表明,在实验条件下,反应液的流动速率和氧气流量是合成水钠锰矿的主要影响因素,在反应中使用机械搅拌,可以使水钠锰矿的合成简单易行;而反应前通氮气处理和反应温度对水钠锰矿的合成没有影响;实验合成单相水钠锰矿的条件为:OH-/Mn摩尔比为13.7,O2的流量2L/min,在常温和机械搅拌下氧化5h;其平均化学组成为Na0.25MnO2.07·0.66H2O。

流动注射法与凯氏定氮法测定土壤全氮的比较

采自全国30个地区的30个土壤样品经H2SO4-催化剂消解后,分别用流动注射法和凯氏定氮法测定全氮含量。通过样品测试数据的分析比较,证明2种方法所测全氮含量的结果一致。以NH4Cl(1 000 mg/L)为标准,回收试验表明,流动注射仪与凯氏定氮法的回收率也基本一致。比较2种方法可以得出:流动注射法适用性广泛、操作简便、数据可靠、分析效率高、消耗样品和试剂量少,适于大规模分析土壤氮含量。

基于地块间水沙运移的黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙模型

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律 ,在晋西羊道沟小流域建立了坡面、沟坡和沟道侵蚀产沙子模型 ;在GIS的支持下计算出小流域地块间水沙汇流网络 ,并引入到小流域侵蚀产沙模型中 ,使小流域侵蚀产沙成为有机结合 ;模型对羊道沟 2 2次侵蚀性降雨的侵蚀模数具有 78 4%的预报精度 ,对羊道沟 195 6～ 1970的年侵蚀模数具有 76 1%的预报精度 ;模型并通过了晋西汾河上游两个小流域的可移植性检验。

有机酸对土壤中镉的解吸及影响因素

研究了酒石酸和柠檬酸对两种不同处理土壤 (镉质土和污染土 )中Cd的解吸行为 ,探讨了介质pH值、支持电解质等对其解吸镉质土和污染土中Cd的影响。结果表明 ,随有机酸浓度升高 ,柠檬酸和酒石酸对镉质土和污染土中Cd的解吸率呈先降低后升高变化 ,出现一波谷 ,波谷位置与有机酸和土壤类型有关。当解吸液起始pH值由 2升至 8时 ,柠檬酸对镉质土和污染土中Cd的解吸率呈降低—升高—降低的变化 ,先后出现一波谷和一波峰 ,且柠檬酸浓度高时变化趋势尤为明显 ;而酒石酸对镉质土和污染土中Cd的解吸率则一直降低。解吸液中支持电解质浓度提高 ,酒石酸对镉质土和污染土中Cd的解吸率增大 ,且以KCl为支持电解质时的解吸率要高于KNO3。