【摘 要】
:
土壤酸化是一种重要的土壤退化表现形式,严重制约着农业生产的可持续发展。土壤的自然酸化过程比较缓慢,但近几十年来由于高强度人为活动的影响,加速了土壤酸化的进程,对生态环境和农业生产造成严重危害。酸化问题在我国南方热带和亚热带地区尤为突出,但北方土壤的酸化问题也不容忽视,特别是胶东半岛,上世纪80年代以中性为主的土壤,现在基本上变成酸性土壤。土壤酸化导致土壤养分失衡,重金属活性增强,作物产量降低,并威
【基金项目】
:
山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目:中低产田改良与产能提升关键技术研究与应用(2021CXGC010804); 国家自然科学基金面上项目:棕壤酸化过程中黏土矿物演化及土壤碳固持的响应(41771273);
论文部分内容阅读
土壤酸化是一种重要的土壤退化表现形式,严重制约着农业生产的可持续发展。土壤的自然酸化过程比较缓慢,但近几十年来由于高强度人为活动的影响,加速了土壤酸化的进程,对生态环境和农业生产造成严重危害。酸化问题在我国南方热带和亚热带地区尤为突出,但北方土壤的酸化问题也不容忽视,特别是胶东半岛,上世纪80年代以中性为主的土壤,现在基本上变成酸性土壤。土壤酸化导致土壤养分失衡,重金属活性增强,作物产量降低,并威胁国家粮食安全。本研究以胶东半岛酸化棕壤为研究对象,采用X射线衍射分析技术对胶东半岛酸化棕壤黏土矿物进行分析,研究酸化棕壤黏土矿物组成及含量;分析不同酸化程度和利用方式间土壤风化因子(Sa、Saf、ba、β、μ、Feo、Fed等)的特征,探讨不同酸化程度、利用方式下棕壤风化发育度的差异;研究不同酸化程度和利用方式间土壤的有机碳组分,探求不同酸化程度、利用方式下棕壤有机碳组分特性。研究成果有利于全面解析棕壤酸化的演化规律,可为酸化土壤的治理和改良提供理论依据。主要研究结果如下:(1)胶东半岛酸化棕壤黏土矿物主要以伊利石为主,高岭石、蛭石含量次之,三者占比近90%,同时含有少量的绿泥石、石英和长石。伊利石含量与蛭石、高岭石和绿泥石含量分别呈极显著负相关;随着棕壤酸化程度的增加,胶东半岛酸化棕壤黏土矿物演化过程主要为:伊利石→蛭石,伊利石→高岭石。不同土地利用方式棕壤黏土矿物含量不同,园地高岭石含量较耕地、林地、荒地分别高57.78%、45.43%、11.31%,耕地蛭石含量较园地、林地、荒地分别高66.50%、184.51%、122.04%,土壤伊利石和高岭石、伊利石和蛭石之间存在相互转化关系,土地利用方式会影响土壤黏土矿物组成及演变。(2)酸化加速了土壤风化进程,强酸性(pH 4.5-5.5)土壤较弱酸性土壤(pH5.5-6.5)具有较强的脱硅富铝化进程,其风化淋溶作用相对更强,土壤风化发育度相对更高;其中,强酸性棕壤b层Sa值、Saf值、ba值较弱酸性棕壤b层分别降低19.88%、19.16%、17.39%,强酸性土壤β值较弱酸性土壤降低23.33%,μ值较弱酸性土壤提高22.34%。不同土地利用方式对土壤风化影响也存在差异,其中园地土壤风化强度最高,脱硅富铝化进程最快,土壤中盐基离子流失最多;园地b层Sa值较荒地、林地、耕地b层分别降低24.31%、8.38%、10.35%,园地b层Saf值较荒地、林地、耕地b层分别降低27.90%、13.13%、18.56%,园地b层ba值较荒地、林地、耕地b层分别降低15.56%、4.65%、12.24%,园地β值较林地、荒地分别降低13.93%、6.26%,园地μ值较林地、荒地均提高2.94%。(3)除矿物结合态有机碳外,强酸性棕壤(pH 4.5-5.5)各有机碳组分总体高于弱酸性棕壤(pH 5.5-6.5);其中,强酸性土壤b层、c层总有机碳含量较弱酸性土壤分别高35.19%、108.19%,颗粒有机碳含量分别高14.42%、81.82%,矿物结合态有机碳含量分别高42.61%、115.17%。不同土地利用方式土壤有机碳组分含量存在差异,土壤总有机碳、矿物结合态有机碳含量整体呈现为耕地>荒地>林地>园地,土壤颗粒有机碳含量整体呈现为荒地>耕地>林地>园地。土壤总有机碳、矿物结合态有机碳含量均与非晶质氧化铁含量存在显著正相关。
其他文献
卤代咔唑(Polyhalogenated carbazoles,PHCs)是咔唑环上的氢原子被卤素原子取代的一类有机卤素化合物。毒理实验初步研究表明,PHCs具有持久性、类二噁英毒性和生物累积性。近年来,越来越多的环境样品中检测出PHCs,其在环境中广泛的分布和对生态潜在的危害受到越来越多的关注。然而目前对卤代咔唑的研究还较少,PHCs在生物个体水平的综合毒性效应研究更为匮乏。因此,本研究选取3,
邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs),俗称酞酸酯,是一类常用于塑料制品作为增塑剂使用的有毒化学物质,其中邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)是生活中应用广泛且具有代表性的一种酞酸酯。因DBP具有挥发和分解的特点,容易释放到土壤环境中,尤其是在农膜使用量大的设施农业。DBP还会通过人体皮肤、呼吸作用以及食物链传播等途径对人类健康造成威胁;小白菜作为广泛种植及食用的设施蔬菜作物,易从土壤环境中吸收DBP进而影响蔬
邻苯二甲酸酯(Phthalate acid esters,PAEs)是目前使用最广泛的一类增塑剂,普遍应用于农业塑料薄膜、食品包装、日用品及医疗设备等领域。近年来,由于监管举措的有效实施,以邻苯二甲酸二异壬酯(Di-isononyl phthalate,DINP)为代表的新型高分子邻苯二甲酸酯类塑化剂逐渐取代高毒的邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)酯(Di-(2-ethylhexyl)phthalate
磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPHP)作为溴化阻燃剂(brominated flame retardants,BFRs)的替代品之一已广泛应用于各种领域,随着其产量和使用量的日益增加,TPHP在各种环境介质中经常被检测到。由于TPHP具有较高的疏水性,极易在土壤中累积,其已经成为土壤中常见的污染物之一。镉(Cadmium,Cd)是土壤中常见的重金属之一,也是造成我国土壤污染
自然环境中镉含量超标造成的重金属污染问题日趋严峻,对环境质量的提升构成严重威胁,有关重金属镉的治理已经成为近年来的研究热点。改性粘土矿物作为一种常见的吸附剂在重金属修复中被广泛应用。但是改性效果在不同类型粘土矿物与环境中存在差异,产生这种差异的原因与机制未见明确的报道,还需要进行深入的研究。本研究选择蒙脱石、高岭土和伊利石三种粘土矿物,以钠化、钙化处理为对照,负载腐植酸钾、壳聚糖及甘氨酸三种不同类
农药被广泛应用于农业中,用来防治农作物的病虫草害,提高农作物产量,确保粮食安全。其中除草剂是用于防除杂草和小灌木的一类农药。啶磺草胺是一种典型的三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂,它在麦田杂草防治中起着重要的作用。随着啶磺草胺的推广应用,不可避免的导致其进入水生环境,而且啶磺草胺在水体中降解缓慢,残留时间长,容易对水环境造成污染,危害水生生物的安全。然而啶磺草胺以前的研究主要集中于杂草抗性及防治效果方面,其
土壤重金属污染是影响人类和环境健康的全球性问题之一,土壤中过量的镉(Cd)会转移到农作物可食部位,通过食物链进入人体,危害人体健康。磷矿粉与膨润土在酸性土壤Cd钝化修复方面表现优异,但在弱碱性Cd污染土壤钝化修复中的研究报道较少。同时,污染土壤中被钝化的重金属随着环境条件的改变,也有再次释放的风险,因此对于重金属污染土壤钝化修复稳定性的研究至关重要。本研究以弱碱性Cd污染土壤为研究对象,选取磷矿粉
对叔丁基苯酚(p-tert-Butylphenol,PTBP)是一种精细化工中间体,主要用于制备抗氧化剂及油溶性酚醛树脂、聚碳酸酯等化学品的生产,属于烷基酚类内分泌干扰物质。随着PTBP的大量生产和广泛应用,目前在多种环境介质中均有不同程度的检出,PTBP具有内分泌干扰作用,在环境中具有一定的生物积累性,可通过食物链积累于生物体内,进而危害人体健康。镉(Cadmium,Cd)是受污染土壤中的主要无
四溴双酚A(TBBPA)作为生产量最大的溴代阻燃剂,具有环境持久性和生物蓄积性,对生物体的存活、生长、发育和繁殖等方面存在毒性,TBBPA主要通过阻燃剂制造、电子产品的生产、制造和处置等途径进入环境介质中,通过多种途径脱溴生成三溴双酚A(Tri-BBPA)、二溴双酚A(Di-BBPA)、一溴双酚A(Mono-BBPA)和双酚A(BPA),TBBPA溴代代谢产物对生物的毒性大于其母体,BPA为内分泌
细菌抗生素耐药性的发展严重威胁着全球人类健康,抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的水平转移被认为是抗生素耐药传播的主要因素,ARGs能借助可移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)在环境中传播扩散。有机肥频繁大量施用导致土壤中ARGs普遍被检出。杀菌剂是农业生产中防治农作物病害的重要手段之一,长期大量施用杀菌剂导致土壤