山西临汾-运城盆地土壤中As含量的变化规律

通过对临汾-运城盆地表层和深层土壤中As含量变化规律的研究,发现表层土壤的As含量稍高于全国土壤的背景值,不同相态的含量差异较大。土壤pH、磁化率、有机质、粘粒含量等理化性质对不同形态的As有着不同程度的影响：研究区水溶态的As受土壤pH值的控制,腐殖质结合态的As与有机质呈明显的正相关关系,磁化率、粘粒含量与土壤As的含量都有明显的正相关关系。研究结果表明,As与Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、K、F等元素的相关性非常显著,说明研究区表层土壤中的As主要是自然成因的。进一步的回归分析表明,土壤的As含量随着铁氧化物、氢氧化物和硫化物含量的增加而增加。研究区土壤As的纵向分布特点是中层多、上下层少,这可能与研究区As的污染状况、土壤的碱性环境、植物的吸收作用、磷肥的施用等因素有关。     

典型黑土中有机质和养分元素的变化分析

依据2003-2008年松辽平原中南部地区多目标区域地球化学调查成果,选择黑土类型土壤样本6553件,研究典型黑土中有机质及养分元素碳、氮、硫、磷、钙、钾、铁、镁、锌、铜、钼、锰、硼的变化特征.发现典型黑土中有机质结构性元素碳、氮、硫、磷以及铜、镁、铁、钙元素的含量变化与有机质的变化具有正相关性.养分元素含量的变化与成土母质和土壤类型关系密切,如锰在黑土中含量普遍偏高.中国土壤以及松辽平原土壤的宏观背景是典型黑土中钾偏高和钼、硼偏低.生物气候带是影响有机质和某些养分元素变化的重要因素.温带-寒温带的气候条件影响着土壤的物理性质和化学性质,如粒级、黏粒性、酸碱性,进而影响元素含量的变化.     

土壤—农产品系统中重金属含量关系的影响因素分析

针对浙江省主要粮食、油料大宗作物以及蔬菜、茶叶等各类典型经济作物,选择典型种植区开展了农产品及根系土壤调查,根系土壤样测定了土壤有机质、酸碱度及十多种重金属元素含量,农产品样测定了十多种重金属元素含量。采用分类统计、相关分析、含量分布散点图等方法,研究了农产品与土壤中重金属含量关系。结果表明,作物种类是决定农产品重金属含量的最主要因素;农产品与土壤中重金属含量总体上具有共消长的趋势;土壤有机质、pH值是影响作物对土壤重金属吸收累积的重要环境因素;作物样品采集、加工和分析过程中沾污问题可能会对土壤-农产品重金属含量的相关性产生较大影响。     

松辽平原典型黑土区有机质的变化及影响因素分析

根据2003～2008年松辽平原中南部地区多目标区域地球化学调查成果,研究了典型黑土区有机质的分布特征,提出了绥化-哈尔滨-四平一线典型黑土区有机质含量具有纬度地带性分布特点,有机质由北向南逐渐降低.分析了土壤有机质的影响因素,认为土壤的成土母质和土壤质地是决定有机质含量的重要基础,湖相沉积物和土壤质地细腻,黏粒成分多,有机质含量高.气温和降水等气候条件是影响土壤有机质的主要因素,低温湿润气候条件有利于有机质积累.耕地开垦时间长、作物连作和化肥使用等人为因素降低了有机质含量.     

从土壤腐殖质分组到分子有机质组学认识土壤有机质本质

梳理了与土壤生态系统功能相联系的,特别是对固碳减排的土壤有机质本质认识的研究进展及路径,探讨了经典腐殖质学说存在的问题,概述了新近的有机质保护稳定学说及腐殖质组学学说,并追溯了生物标志物有机质分子研究,最后从土壤学的基本理念和理论出发讨论和重新认识土壤有机质的本质及其价值。从形成条件、分离条件和分子鉴定等多方面分析,土壤腐殖质形成和稳定学说越来越显示出局限性;而面向气候变化的碳固定研究可以深入探析土壤有机质的复杂存在状态。越来越认识到土壤有机质是投入土壤的有机物质经不同程度生物利用或降解的产物残留,只是被土壤不同程度地区隔和封闭,本质上仍是分子量变化极大的生命源有机物的集合。因此,可通过生物标志物分子作为靶标在土壤中提取和识别,该技术的发展将孕育萌生土壤有机质分子组学。后者可以用于判读土壤有机质的结构支撑、反应活性和促生功能等方面的本质差别,这些差别可能是由有机分子组成结构及存在状态所决定而不是由有机分子稳定性决定的。从这个概念出发,类似于土壤微生物分子生态,土壤有机质的丰度、组成、结构与功能间的联系可能是土壤有机质本质的核心问题。对这种关系的量化和参数化表征可用以探索土壤有机质永续固定,且可以保持生命活性的土壤有机质的管理策略及技术,并配合土壤的团聚体理论诠释土壤的本质和生态系统功能服务,这将是未来土壤学服务人类可持续发展的理论立足点。     

自组装制备铁氢氧化物纳米薄膜

铁矿物是环境水体、土壤、沉积物和岩石的主要组分,其变化对环境的地球化学性质影响极大,如对土壤肥力、有机质降解、重金属元素的吸附与释放等.研究以石英粉(SiO2)为基底,在其上组装磺酸根(-SO3H)为外侧功能团的自组装单层,并以此自组装单层为模板,于Fe(NO3)3-HNO3低温液相反应体系中诱导生长铁的氢氧化物纳米薄膜.最佳的薄膜沉积条件为Fe(NO3)3浓度2.0 mM、pH为2.00、70℃水浴;薄膜的生长动力学曲线表明6 h的反应时间即完成薄膜沉积,而体系pH值对薄膜沉积有较大影响;用TEM和SEM表征该薄膜,在实验条件下生成的铁氧氢氧化物薄膜结晶良好,电子衍射分析表明结晶物相为针铁矿.     

基于粒子群优化支持向量机的矿区土壤有机质含量高光谱反演

为了监测复垦矿区土壤的有机质含量, 综合利用光谱分析、统计学习理论与方法以及智能优化理论与方法, 研究了矿区复垦土壤有机质含量与土壤光谱之间的关系, 在此基础上建立了土壤有机质含量高光谱反演模型, 实现土壤有机质含量定量检测.首先对原始土壤光谱数据进行预处理, 然后进行相关性分析, 提取450 nm、500 nm、650 nm、770 nm、1 460 nm和2 140 nm作为特征波段, 最后利用多元线性回归(multiple linear regression, MLR)、偏最小乘回归(partial least squares regression, PLSR)和粒子群优化支持向量机回归(particle swarm optimization support vector machine regression, PSO-SVM)方法建立了土壤有机质含量的高光谱定量反演模型, 并对模型进行验证.3种模型的验证结果如下: MLR、PLSR和PSO-SVM模型的R2分别为0.79、0.83和0.85, RMSE分别为5.26、4.93和4.76.实验结果表明, 无论从模型的稳定性还是预测能力上, PSO-SVM都要优于其他两个模型.      

水溶性有机质对土壤中污染物环境行为影响的研究进展

水溶性有机质(DOM)作为有机配位体,含有羧基、羟基、羰基和甲氧基等活性功能团,可以通过与土壤中的污染物发生离子交换、吸附、络合、螯合、凝絮、氧化还原等一系列反应,进而影响它们在土壤中的形态、迁移转化和最终归宿。本文概述了DOM在土壤中的吸附,系统总结了近年来国内外关于水溶性有机质对土壤中污染物影响的研究进展,阐述了水溶性有机质能提高重金属的溶解度及其对重金属、农药、PAHs吸附解吸、迁移等环境行为所起的作用,最后指出今后应该进一步研究的问题。     

土壤有机质提取方法的研究进展

有机质对土壤中无机有机养分的保蓄、良好土壤结构的形成以及有毒有害物质的毒性消除等方面具有重要的作用。土壤有机质成分复杂 ,是一个多组分体系 ,而对其分离和纯化方法的有效性和可靠性是土壤有机质研究中的关键问题。本文就近年发展的一些分离和纯化的方法进行了总结。     

土壤连续提取胡敏酸组分性质差异及环境影响效应

<正>土壤有机质(SOM)在土壤中的保存形式主要有三类:本身难降解的有机物;被团聚体包裹微生物难以接近的有机物;与Fe、Al等氧化物、氢氧化物等相互作用的有机物,每种保存形式的SOM组分对环境的意义不同。与SOM类似,土壤胡敏酸(HA)作为SOM中的重要组分,在土壤中也有不同的保存形式,不同保存形式的HA对环境的意义也不同。按照SOM在土壤中的保存形式对土壤进行连续提取,共计提取土壤3个HA组分,分别分别称为游离HA(HAf)、包裹HA(HAe)和结合HA(HAi),并用元素分     

土壤和沉积物中NOM稳定性矿物学机制研究的理论与方法

土壤和沉积物中天然有机质(NOM)稳定性问题受到关注,主要是因为NOM的稳定性直接影响到大气中CO2的平衡与全球气候变化。此外,天然有机质还影响着土壤和沉积物中矿物的表面反应性、污染物的环境行为与生物有效性。因此,本综述在详细介绍土壤和沉积物中NOM稳定性矿物学机制研究的理论与方法的同时,也简略介绍了NOM的组成结构与反应性,并着重强调NOM/矿物微界面过程作用机制的重要性。许多研究表明,土壤和沉积物中NOM稳定性的矿物学机制主要包括矿物表面吸附和物理包裹。本综述目的是,介绍矿物保护的稳定NOM的分离、特性及其分析测定方法与技术,并且强调NOM稳定性矿物学保护机制系统性研究的重要性,以搞清矿物学保护机制在土壤和沉积物中NOM稳定保持中的贡献与重要性以及矿物学保护机制对天然有机质稳定性的调控作用,从而提高对土壤和沉积物环境生态的地球化学、矿物学的认识水平。     

种植茶树对茶园土壤特性的改变

贵州福泉市高坪茶场土壤样品的土壤理化性质标准方法分析表明,茶树生长过程中对土壤性质进行了改造,使土壤理化性质发生一系列的变化pH值下降,有机质、全磷和有效磷、交换性铝都有向上层土壤积累的趋势,交换性铝主要富集在土壤淀积层.茶园土壤A层的有机质、交换性阳离子、交换性盐基、全磷和有效磷均高于非茶园土壤A层;交换性总酸度(包括交换性H+、Al3+)则略低于非茶园土壤.总的趋势是使茶园土壤成为适宜于茶树生长的酸性土壤.     

气候变化对黄土碳库效应影响的敏感性研究

中国黄土分布广、厚度大,是古气候变化的良好记录载体,然而黄土在大气CO2循环中到底是源还是汇一直是困扰人们的一个问题.本文利用陆相生态系统中的生物地球化学模型,通过敏感性试验,模拟了土壤有机碳对气候变化的响应.结果表明:1)在各种稳定的气候条件下黄土的土壤有机质都是持续增加的,因此可以认为自然条件下黄土是大气CO2的一个汇;2)温度和降水对黄土中土壤有机质含量的影响正好相反,表明湿度是影响黄土地区生态环境的主要因素,温度和降水都是通过对湿度的影响来影响植被生态的;3)地表植被和土壤有机质是黄土碳库与大气CO2之间的重要媒介.黄土表层的生物地球化学过程是影响黄土碳汇效应的主要过程;4)黄土碳库的主要存在形式以次生碳酸盐为主,其次是土壤有机质,气态CO2只占很小比例.     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

广西北部湾地区土壤锗分布特征、影响因素及其生态环境评价

Ge在工业和医疗领域具有良好应用前景,有机锗化合物是一种毒性较低、具有较强抗癌活性的物质,富Ge土壤具有广阔的开发利用价值,但目前我国对土壤Ge的研究程度较低。基于广西壮族自治区多目标区域地球化学调查成果,对北部湾地区表层土壤及深层土壤Ge的空间分布特征进行了研究,阐明了不同成土母质地区表层土壤及深层土壤Ge含量情况,总结了影响土壤Ge含量的因素。结果表明,广西北部湾地区表层土壤Ge含量平均值是1.43 mg/kg,深层土壤Ge含量平均值是1.64 mg/kg。土壤Ge含量主要受控于成土母质,碳酸盐岩分布区土壤Ge含量最高,其次为花岗岩分布区、第四系沉积物分布区以及砂-页岩分布区。表层土壤与深层土壤Ge含量的比值显示表层土壤Ge含量受人为活动影响小。不同成土母质形成的土壤Ge含量的影响因素存在差异,花岗岩分布区表层土壤与深层土壤Ge含量主要受土壤黏土矿物、三水铝石以及石英的影响,碳酸盐岩、砂-页岩及第四系沉积物分布区表层土壤Ge含量主要受土壤黏土矿物、三水铝石、次生含铁矿物、无定形铁氧化物/氢氧化物、石英及有机质的影响,深层土壤Ge含量主要受土壤黏土矿物、三水铝石、次生含铁矿物、无定形铁氧化物/氢氧化物及石英的影响。研究区53.32%的表层土壤Ge含量达到较丰富水平,30.21%的表层土壤Ge含量达到丰富水平,对富Ge农作物的生长非常有利,具有开发利用价值。本文的研究成果旨在为土壤Ge的生态地球化学特征提供基础资料,为富Ge土地资源评价和富Ge农产品开发利用提供依据。     

中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系

以中国土种志资料为基础,分析了土壤有机质含量变异与空间尺度的关系及土类内和土类间的变异程度,探讨了不同空间尺度单元下,土壤有机质平均含量与土壤性质的相关性。结果表明,以土壤剖面为单元,随着土壤剖面数的增加,土壤有机质含量的变异系数增大;行政区域尺度单元内部土壤有机质变异程度大于单元间土壤有机质含量的变异程度。以土壤分类单元为空间单元,土类内的有机质含量变异程度小于土类间的变异程度。随着统计单元空间尺度的增大,土壤有机质含量与土壤性质之间的相关性减弱。因此,采用网格法或行政区划分空间区域,获得空间区域单元内土壤有机质含量或贮量的精确估算需要较多的剖面,但外推至数据不足的空间区域时,估算的不确定较小;采用土壤分类单元为空间区域单元,结果则相反。     

山西省土壤有机质和粘粒对元素地球化学行为的影响研究

不同盆地地区土壤中有机质含量差异较大,太原盆地土壤中有机质含量较高,平均值为3.25%,土壤有机质分级属于三级水平;长治次之,平均含量为1.48%,属四级水平;大同、忻定、运临含量较低,均在1%以下,属五级水平.土壤中有机质的含量与土壤中N、P等大量元素总量有非常显著的正相关关系.随着有机质含量的增加,大同、忻定、太原、运临、长治等盆地表层土壤中N、P的含量都有增加的趋势.     

土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究

通过研究湖南洞庭湖地区水稻土中Pb、Cd与土壤有机质、粘粒和pH值的关系,结果表明,(1)土壤中有机质含量与Cd、Pb有着显著的正相关性,土壤中有机质含量增加可明显降低Cd和Pb的离子态和可交换态含量。(2)随着粘粒含量增加,Pb和Cd离子可交换态占全量的比值略有增加,这说明粘粒表面吸附的Pb和Cd容易进入植物体中,对生态系统安全具有危害的组分。(3)Cd离子交换态与土壤pH值呈显著相关关系,土壤酸化使Cd的离子交换态比例上升,可直接导致农作物中Cd含量增加,防止土壤酸化是控制Cd对生态系统危害的有效途径;Pb的离子交换态与全量的比值与pH值具有显著的相关性,对于Pb污染严重的土壤,保持土壤pH值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化和盐碱化,可以降低Pb危害。土壤有机质含量、pH值等是控制重金属元素地球化学行为的重要因素之一。     

应用高频红外碳硫仪测定农用地土壤样品中有机质含量

应用高频红外碳硫仪测定农用地土壤样品中的有机质,避免了传统方法中的试样液体转化环节,测定效率高,但存在土壤样品电磁感应低和基体影响较大等问题。本文通过实验优化了样品称样量、助熔剂铁和钨的添加量等测定条件,结果表明：当样品称样量为0.05g、助熔剂铁添加量为0.40g、钨添加量为1.50g时,有机质测定效果最佳。通过土壤标准物质进行验证,方法检出限为0.003%,相对标准偏差（RSD,n=7）小于4%,测定值与认定值的相对误差小于5%,且不同分析人员的测定结果间没有显著差异。采用本法与重铬酸钾容量法对甘肃省农用地土壤样品进行测定,两种方法测定值的绝对误差为-0.25%~0.28%,测定结果之间呈极显著线性正相关（R²=0.9736）,表明两种方法的一致性很好。本方法的检出限、精密度、准确度均满足农用地土壤样品有机质测定要求。     

典型黑土地土壤有机质含量空间变化特征研究——以绥化市北林区为例

以20世纪80年代第二次土壤普查时期黑土有机质分析数据为基准,以目前土地质量地球化学调查土壤有机质分析数据为研究对象,利用MapGIS空间分析功能定量研究绥化市北林区黑土地土壤有机质含量的空间变化特征.研究结果显示,近30 a以来研究区土壤有机质含量由41.16×10^-3下降到37.68×10^-3,土壤有机质流失率达8.45%;20世纪80年代研究区土壤有机质含量在35×10^-3～45×10^-3的面积占研究区总面积的73.93%,而目前研究区土壤有机质含量在30×10-3～40×10^-3的面积占研究区总面积的70.24%;研究区82.1%的土地面积土壤中有机质呈现出不同程度的减少,仅有17.9%的土地面积土壤中有机质呈现出增加的趋势;研究区黑土地以轻度和轻微土壤有机质流失程度为主,仅在张维镇和四方台镇中南部、秦家镇中西部以及连岗乡中北部等局部地段土壤有机质流失程度达中度和重度,这为精准施策开展黑土地土壤有机质流失治理提供了科学依据.