土壤溶解性有机质对植物吸收-输送-贮存重金属的影响研究现状与进展

土壤溶解性有机质对重金属生物地球化学循环中的生物可利用性起着重要作用。近年来,在土壤溶解性有机质对植物吸收、输送和贮存重金属过程的影响研究领域,国际上主要聚焦于以下三个探索方向: ①土壤溶解性有机质与重金属形成配位体,改变重金属在土壤中的迁移性和植物根际环境的作用机理研究; ②土壤溶解性有机质可突破植物细胞内重金属吸附点位的限制,通过控制植物细胞壁-重金属复合体的形态及重金属在细胞壁内外的吸收平衡,来干预重金属穿过细胞壁进入植物体的动力学过程研究;③土壤溶解性有机质-重金属的络合形态影响重金属在植物体内的输送和贮存作用过程与机理研究。本文基于研究溶解性有机质和重金属的植物过程中,水体溶解性有机质研究多而土壤溶解性有机质研究少的现状,针对溶解性有机质异质性的研究难点和溶解性有机质与植物亚细胞结构的配位特征的复杂性与局限性,从极性、官能团、配位结构等角度,分析并评述了土壤溶解性有机质和重金属生物地球化学中,植物吸收、输送和贮存重金属过程的研究现状和未来发展趋势。     

福建龙岩地区土壤有机碳储量特征及其影响因素

基于福建龙岩地区多目标区域地球化学调查所获得大量高精度和高密度有机碳数据,通过单位土壤碳储量计算方法,分别采用母质类型、地貌类型、生态系统、土地利用类型及土壤类型5种方式,按照0~1.4m,0~1.0m和0~0.2m等3种不同深度来初步探讨福建龙岩地区土壤有机碳储量特征及其影响因素。结果表明,不同类型土壤区的有机碳储量分布存在不均匀性,平均碳密度均存在较大差异,这可能不仅与成土母质、土壤理化性状(如土壤结构、质地、化学成分、土温等)、系统差异(如历史演变、稳定性等)等内在因素有关,还有可能与气候环境条件、海拔高度、水土流失程度、土壤微生物活动强度、植被状况(如植被类型、植被发育等)以及人类活动影响等外在因素有关。得出福建龙岩地区不同深度的有机碳储量: 0~0.2m为89254953.05t, 0~1.0m为283746254.26t和 0~1.4m为347294329.32t; 不同深度的平均碳密度: 0~0.2m为3980.33 t/km 2, 0~1.0m为12653.69 t/km 2和0~1.4m为15487.62 t/km 2,高于全国典型地区平均水平,显示出福建龙岩地区具较高的碳储量、较强的碳储能力和良好的碳富集环境。     

黄土高原表土磁化率与气候要素的定量关系研究

黄土高原地区已建立多个表土低频磁化率-气候转换函数,为黄土古气候定量重建提供了关键方法。但是表土磁化率变化的气候控制因素的系统研究尚未开展; 同时,低频磁化率部分受到沉积作用的影响,需要寻找气候意义更明确的指标。我们系统采集了黄土高原及周边地区的表土样品,运用相关、回归和因子分析等方法,研究了不同气候要素及其季节变化对表土磁化率和频率磁化率的控制作用。结果显示,湿度是控制黄土高原表土磁化率的主要因素,温度的影响相对较小; 降水的季节分配也有影响,月降水变率较小的地区磁化率较高。在此基础上,选择反映成壤磁性颗粒组分的频率磁化率,建立了频率磁化率-年均降水量的转换函数,为黄土古气候定量估算提供了新的途径。     

基于FBG技术的饱和膨胀土失水致裂过程试验研究

为了解饱和膨胀土在失水条件下,干缩裂隙发育过程中土体内的应变状态、分布以及变化规律,设计了一个长40cm、宽5cm、深3cm的一维模型槽,将3条FBG传感光栅串埋入饱和膨胀土试样中,对膨胀土不同位置的应变进行了测量,得到了土体失水干缩致裂过程中,各个FBG传感器的应变状态及其变化规律,并分析了首条干缩裂隙及其附近土体的应变分布特征及其时空演化规律。试验结果表明:随着土体含水率的降低,土体首先呈现出整体收缩,之后应变状态发生分异,呈现出拉张区和收缩区交替出现的分布规律; 位于最大收缩区的边缘,当FBG传感器的应变由压缩状态转变为拉伸状态,并且拉应变及其变化速率相对较大的区域将产生首条裂隙。可见,本文所采用的高空间分辨率FBG传感技术为分析膨胀土裂隙发育全过程、揭示膨胀土失水致裂机理,以及膨胀土裂隙性特征的研究提供了新的思路和技术手段。     

对黄土地区钻孔和探井试样试验指标的分析评价

通过对济南地区次生黄土所采集的钻孔和探井土样进行浸水试验,并对其主要物理力学指标进行了分析评价,得出探井试样比钻孔试样所具有的试验指标更为真实可靠,因此次生黄土分布区采集探井试样进行湿陷性浸水试验是十分必要的。     

亚热带地区发育于不同母岩风化壳上的红壤磁学特征对比及其环境意义

本研究对发育于亚热带地区花岗岩和变质岩风化壳之上的两个红壤剖面进行了系统的环境磁学测量及色度分析,探讨在同一地区不同母质上发育的红壤磁性差异的原因及其环境意义.研究区的两个剖面分别位于福建省南平市高铁北站和纺织厂附近,相距约15 km,气候条件基本相同.研究结果表明：（1）较强磁性的花岗岩母质层上发育的南平北站红壤（NPN）,在发育过程因母质层中多畴（MD）颗粒磁赤铁矿化的磁铁矿溶解,剖面上部的淋溶层和淀积层虽以较细的稳定单畴（SSD）颗粒和少量的假单畴（PSD）颗粒磁铁矿为主,但剖面磁性自下而上减弱.相较而言,南纺红壤（NF）剖面发育在磁性较弱的变质砂岩上,其过渡层和母质层以赤铁矿为主,因成壤过程中生成较细的超顺磁（SP）磁铁矿使得土壤淋溶层和淀积层磁性增强;说明母质不同是亚热带地区红壤磁性差异的主要原因.（2）NPN和NF两个剖面的气候条件基本相同,磁性差异比色度指标差异更为显著.亚热带地区因剖面受母质影响显著,整体磁性特征不能反映气候;黄度和红度的比值（b^*/a^*）远小于磁性的差异,说明针铁矿和赤铁矿的比值更能反映研究区的平均气候状况,即反映次生磁性矿物含量的参数为更适合的气候指标.

     

宁阳县蒋集镇彩山小流域水土保持技术研究

该文分析研究了彩山小流域的区域坡度和土壤特性,并根据区内土壤性质划分出4个小区域,即:自然坡度在20.～25°内为V1区,15°～20°内为V2区,10°～15°内为V3区,5°～10°内为V4区,分别反映了不同的土壤等级及土壤抗冲能力.同时,也研究出了一个系统化、理论化的科学依据i=V1035B,并对所有砂石山区水土保持治理工作具有借鉴性和实用性.     

长江三角洲北翼第一硬土层理化特征及其地质成因

在长江河口两翼广泛分布第一硬土层（FHSL）,研究其形成机制及工程地质特性对工程建设具有很好的指导意义。根据调查资料（钻孔935个,累计进尺42128 m）和试验资料,首次精确确认了长江河口北翼第一硬土层分布界线,研究了第一硬土层的形成年代、粒度特征、地球化学特征、工程地质特性等。研究表明：第一硬土层形成年龄为20 ~ 11 ka B.P.（多个光释光和14C测年资料） ;硬土层含水率随深度的增加有增大的趋势,表明气候自下向上逐渐变凉和变干;第一硬土层的颗粒级配、粒度分布频率曲线、C-M沉积图等特征显示,第一硬土层主要由粉砂、极细砂和粘土粒级组成,样品的粒度频率曲线主要呈单峰分布,反映出物质沉积前所受搬运营力性质单一,土体颗粒沉积以均匀悬浮占绝对优势,沉积环境是一种相对稳定的低能环境。第一硬土层的发育受气候控制,大致可以分为3个阶段：第1阶段(20 ~ 15 ka B.P.)为沉积与成土交替作用时期,且以沉积作用为主,硬土层剖面厚度主要受该阶段控制,至末次盛冰期结束;第2阶段(15 ~ 11 ka B.P.)为暴露成土期,这时洪水不能形成越岸沉积,加积作用基本停止,硬土层厚度不再明显增加,已形成的第一硬土区域受到频繁变迁的分合河网的侵蚀切割,形成多条不规则古河道和台地,硬土层逐渐脱水成陆,经历了风化成壤的过程;第3阶段(11 ka B.P. 至今)为淹埋期,随着全新世的到来,气候变暖,海平面不断上升,硬土层被其上覆的海相沉积层掩埋,成岩作用开始直到现今。土体易溶盐含量较高,为典型氯盐渍土类型,自下而上具有从低变高的趋势,为海相层覆盖硬土层以后成岩过程造成的。     

巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉钝化效果研究

农田土壤重金属污染是影响中国农产品环境质量安全的主要因素。钝化材料是修复农田重金属污染土壤的关键材料,研究开发出高效土壤重金属钝化材料,对于修复重金属污染农田和保障农产品食用安全非常重要。本文以蒙脱石为原材料,将巯基基团负载在其表面或层间制备巯基改性蒙脱石,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等技术表征巯基改性蒙脱石的特性,并开展室内土培试验,采用二乙三胺五乙酸浸提-火焰原子吸收分光光度法分析土壤镉的有效态,通过Tessier修正顺序七步提取法分析土壤镉的赋存形态。结果表明：蒙脱石经巯基改性后不仅新增了C−H、S−H共价键,而且增强了−OH和C=O化学键的活性,能与Cd2+发生巯基及羟基配位吸附。供试土壤添加巯基改性蒙脱石后,由于巯基配位吸附作用使土壤离子交换态镉转化为铁锰氧化物结合态,而增强的羟基配位吸附作用使其转化为碳酸盐结合态,结果使土壤中镉的赋存形态发生显著改变,离子交换态大幅减少,作物根系可吸收的土壤有效镉显著降低。添加1%、3%、5%巯基改性蒙脱石后,土壤有效镉分别降低21.92%、69.11%、82.90%;而作为对照组添加1%、3%、5%蒙脱石仅分别降低3.37%、1.80%、6.71%。蒙脱石经巯基改性后对土壤镉的钝化效果得到显著提升,土壤有效镉的降低幅度有随巯基改性蒙脱石添加量增加而提高的趋势。巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉的钝化效果显著,具有一定的参考应用价值。     

砂砾土渗流侵蚀中细粒迁移-沉积-滤通的物理水力临界条件

细粒迁移机制是理解砂砾土渗流侵蚀过程的基础与关键,对研究砂砾土斜坡雨水侵蚀过程的细观致灾机制具有重要意义。目前其运移模式及运移状态发生转变的临界条件并不清晰,不同物理水力条件下的细粒运动类型有所不同。为掌握砂砾土侵蚀过程中细粒的整体运动类型及其发生改变的临界条件,采用可视圆柱入渗试验和离散元数值模拟,分析了细粒迁移的影响因素和内部机理。结果表明：（1）细粒迁移受级配和水力梯度影响显著,而受初始孔隙率影响不显著,且级配的影响大于水力梯度;（2）水力作用下细粒整体运动状态可分为沉积和滤通2种模式,内部结构不稳定的砂砾土细粒运动处于滤通状态,内部结构稳定和稳定性过渡型砂砾土随水力梯度升高细粒的运动状态从整体沉积转变为整体滤通;（3）细粒运动状态在粒径比和水力梯度共同作用下存在明显界限,最终得到细粒沉积-滤通转变的临界条件为$ i = 3.4 - $$ 0.12{{\text{e}}^{\left( {{D_{15}}/{d_{85}}} \right)/1.5}} $。研究可为砂砾土斜坡渗蚀失稳防护提供理论指导。