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不同胶结物质对黄绵土团聚体形成的影响

水土保持学报 2017年第2期31卷 204-208,239页

作者：尚应妮胡斐南赵世伟霍娜常闻谦西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

通过室内培养试验,采用PAM、腐殖酸、壳聚糖、硫酸铝4种土壤结构胶结剂对促进黄绵土5mm的土壤团聚体含量效果明显;(2)4种胶结剂施入壳聚糖>硫酸铝。研究结果可为合理利用外源胶结剂改善土壤结构提供一定的科学依据。

通过室内培养试验,采用PAM、腐殖酸、壳聚糖、硫酸铝4种土壤结构胶结剂对促进黄绵土团聚体形成大团聚体的过程和效果开展研究。结果表明:(1)从新形成土壤团聚体的粒径分布来看,4种胶结剂均有利于团聚体形成更大的团聚体,尤其是对于增加>5mm的土壤团聚体含量效果明显;(2)4种胶结剂施入团聚体,均可有效地增加黄绵土团聚体的平均重量直径和几何平均直径,提高了团聚体稳定性,且随胶结剂施用浓度的增加呈升高趋势;(3)不同胶结剂对促进黄绵土团聚体形成的能力表现为腐殖酸≈PAM>壳聚糖>硫酸铝。研究结果可为合理利用外源胶结剂改善土壤结构提供一定的科学依据。

关键词：土壤结构胶结物质黄绵土团聚体形成团聚体稳定性

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污泥生物炭对土壤理化性质的调理作用

污泥生物炭对土壤理化性质的调理作用

作者：张秀芳昆明理工大学

学位级别：硕士

污泥生物炭作为一种具有生态修复功能的新型环境功能材料,在土壤改良和修复方面具有广阔的应用前景。针对云南酸性土壤肥力低下、质地粘重、固肥能力弱等突出问题,本研究以400℃和600℃热解制备的市政污泥(SZ)、药厂污泥(YC)和鸡粪(JF)... 详细信息

污泥生物炭作为一种具有生态修复功能的新型环境功能材料,在土壤改良和修复方面具有广阔的应用前景。针对云南酸性土壤肥力低下、质地粘重、固肥能力弱等突出问题,本研究以400℃和600℃热解制备的市政污泥(SZ)、药厂污泥(YC)和鸡粪(JF)3类不同的生物炭为研究对象,分别以1%和2%的添加量施入普通土壤和酸性土壤,进行为期42天的短期土壤培养试验。试验设置13个处理,即未添加生物炭的对照组(CK)、1%-SZ400、1%-SZ600、1%-YC400、1%-YC600、1%-JF400、1%-JF600、2%-SZ400、2%-SZ600、2%-YC400、2%-YC600、2%-JF400、2%-JF600,研究生物炭来源、热解制备温度和生物炭施用量对普通土壤和酸性土壤理化性质、养分含量和团聚体的影响,为其土地利用提供理论依据和应用指导。主要研究结果如下:(1)污泥种类和热解制备温度对市政污泥生物炭(SZBC)、药厂污泥生物炭(YCBC)和鸡粪生物炭(JFBC)的元素特性和结构特性有显著影响。随着热解温度的升高,三种污泥生物炭的C、H、O和N的含量与产率均呈下降趋势,灰分含量呈增加趋势。在相同热解温度下,JFBC的C、N含量高于SZBC和YCBC,而SZBC和YCBC的灰分含量高于JFBC。SZBC中Fe、Zn的含量最高,YCBC中Ca的含量最高,JFBC中K、Ca、P和Mn元素含量最高。(2)三种生物炭均能不同程度地提高普通土壤和酸性土壤的p H和CEC值,显著增加两种土壤的有机碳、总氮、碱解氮、速效钾、速效磷和交换性钙等营养组分的含量,且提升效果在一定程度上与生物炭施用量成正比。综合而言,JFBC的改良效果显著优于SZBC和YCBC。(3)三种生物炭的施用对土壤重金属含量有影响。三种生物炭的添加不同程度的增加了普通土壤中Fe、Mn、Zn的含量,而对重金属元素Cu、Cr、Ni和Pb的含量无显著影响;在酸性土壤中,三种生物炭的添加明显提高了了Fe、Zn的含量,但却降低了Mn的含量,而对重金属元素Cr、Ni和Pb的含量无明显影响,Cd、Hg低于检测线。(4)三种生物炭的施用均降低了普通土壤中机械性大团聚体的含量,而生物炭的热解制备温度、施用量对酸性土壤机械性团聚体的含量影响具有显著差异。JFBC处理下,低比例的施用量促进了酸性土壤机械性大团聚体的含量积累,而高比例的施用量却对机械性大团聚体具有分散作用,说明高比例JFBC的施用增加了酸性土壤的脆性,改善了酸性土壤的结构。YCBC处理下,低温热解制备的生物炭比高温热解制备的生物炭更能促进机械性大团聚体含量积累,这是因为低温制备的YCBC含有更高的有机质含量和更加丰富的官能团结构,更能促进土壤颗粒的团聚。SZBC处理下,不同热解温度和施用量对酸性土壤机械性团聚体的含量影响不相同,这主要是因为团聚体的形成和稳定受到多因素的综合影响。(5)三种生物炭的施用促进了普通土壤和酸性土壤中水稳性大团聚体的含量积累,增强了团聚体的稳定性,但在两种土壤中生物炭的作用效果存在差异。在普通土壤中,团聚体稳定性增幅排序为JFBC>YCBC≈SZBC;在酸性土壤中,团聚体稳定性增幅排序为YCBC>JFBC>SZBC。(6)三种生物炭的添加对土壤有机质官能团相对丰度的影响存在显著差异,但均增加了C=C/-CH的比值,增加了有机质的稳定性。对于普通土壤,SZBC处理的施用降低了全土有机质-CH和C=C官能团的相对丰度,而对C-O官能团的相对丰度无显著影响;JFBC、YCBC的施用增加了全土有机质的C=C和C-O官能团的相对丰度,降低了-OH和-CH官能团的相对丰度。对于酸性土壤,SZBC的施用降低了全土有机质的-OH、-CH、C=C和C-O的相对丰度;YCBC的施用增加了全土有机质的-CH和C-O的相对丰度,降低了-OH和C=C的相对丰度;JFBC的施用增加了全土有机质的C=C和C-O官能团的相对丰度,降低了-OH和-CH官能团的相对丰度。(7)三种生物炭的添加显著增加了普通土壤和酸性土壤轻组含量,降低了重组含量,但重组中钙键结合态有机碳(Ca-SOC)的含量和铁铝键结合态有机碳(Fe/Al-SOC)含量存在差异。对普通土壤而言,三种生物炭的施用增加了全土和不同粒级下Ca-SOC的含量和Fe/Al-SOC含量。而对于酸性土壤,三种生物炭的施用增加了全土和不同粒级Fe/Al-SOC含量,YCBC和JFBC处理下CaSOC的含量分别增加了44.0%和33.3%,但SZBC对Ca-SOC的含量无显著影响。(8)相关性结果表明,三种生物炭的施用本质上均促进了普通土壤和酸性土壤中有机-无机复合体的形成,但作用类型有所不同。对于普通土壤:SZBC的施用促进了芳香碳-Fe/Al复合体的形成,YCBC的施用促进了O-烷基碳-Fe

关键词：污泥生物炭鸡粪生物炭土壤改良团聚体形成团聚体稳定性

草酸青霉对赤泥成土过程团聚体稳定性调控研究

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草酸青霉对赤泥成土过程团聚体稳定性调控研究

作者：陈丽中南大学

学位级别：硕士

赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性固体废弃物,综合利用难,主要以堆存方式处置。堆场生态修复是防控赤泥环境风险、实现生态化处置的适宜策略。良好团聚体结构的形成促进赤泥成土过程、实施堆场生态修复具有重要意义。草酸青霉可通过... 详细信息

赤泥是氧化铝生产过程中排放的强碱性固体废弃物,综合利用难,主要以堆存方式处置。堆场生态修复是防控赤泥环境风险、实现生态化处置的适宜策略。良好团聚体结构的形成促进赤泥成土过程、实施堆场生态修复具有重要意义。草酸青霉可通过分泌有机酸降低赤泥碱性,但是对团聚体结构形成及稳定性的影响机制尚不明晰。论文开展了草酸青霉协同多固废作用对团聚体粒径及其稳定性的影响研究,探讨不同胶结物质对赤泥团聚体形成的作用机制,提出了基于赤泥团聚体稳定性调控的微生物修复策略,为赤泥成土过程中团聚体稳定性调控提供理论依据和实践参考。(1)脱硫石膏-玉米秸秆-草酸青霉联合作用(BMG)可明显降低赤泥盐碱性,既能削减改良剂使用量,也能促进赤泥团聚体结构形成。赤泥成土过程中(60天、180天、365天),脱硫石膏-玉米秸秆-草酸青霉协同作用可显著增加水稳定大团聚体(>0.25 mm)含量,降低粉黏粒团聚体(团聚体的形成,而脱硫石膏则促进团聚体絮凝。在180 min水力循环作用下,BMG改良的赤泥具有良好的团聚体稳定性,表现出较强的抗水力侵蚀作用。(2)团聚体粒径尺度上有机碳、钙离子和铁铝氧化物等胶结物质含量对赤泥成土过程中的团聚体稳定性影响显著。主成分分析结果表明,铁氧化物、有机碳和交换性Ca影响赤泥中>0.25 mm团聚体的稳定性,交换性Mg、游离态铝氧化物和有机碳则影响赤泥0.25-0.05mm团聚体的稳定性,而交换性阳离子和铁铝氧化物在团聚体稳定性中起主导作用。(3)草酸青霉改良赤泥可促进水稳性大团聚体形成,胞外聚合物(EPS)有利于赤泥碱性矿物絮凝和稳定。赤泥接种草酸青霉可显著增加团聚体稳定性和孔隙度(P形成更大的团聚体。胞外聚合物对赤泥碱性矿物(方钠石和钙霞石)的等温吸附符合Langmuir模型,且方钠石与胞外聚合物的吸附亲和力更强。EPS吸附后,有机矿物复合体粒径明显增大,促进赤泥微团聚体的形成与稳定。图34幅,表11个,参考文献169篇

关键词：赤泥草酸青霉团聚体形成胞外聚合物成土过程

基于赤泥土壤化的披碱草种植对DOM分子多样性的影响研究

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基于赤泥土壤化的披碱草种植对DOM分子多样性的影响研究

作者：张熙内蒙古大学

学位级别：硕士

赤泥是氧化铝生产过程中产生的高碱性固体废弃物,目前全球累积堆存量已高达50亿吨,赤泥的大量堆存严重威胁堆场周边土壤、水体及大气的生态环境,其处置已成为制约铝行业可持续发展的关键问题。而通过降碱和培肥改善赤泥理化特性以实现... 详细信息

赤泥是氧化铝生产过程中产生的高碱性固体废弃物,目前全球累积堆存量已高达50亿吨,赤泥的大量堆存严重威胁堆场周边土壤、水体及大气的生态环境,其处置已成为制约铝行业可持续发展的关键问题。而通过降碱和培肥改善赤泥理化特性以实现耐性植物定植,可加速赤泥向土壤基质的转变,并有效降低其环境风险,是目前最具前景的赤泥规模化处置策略。本研究选取联合法赤泥为研究对象,采用绿矾和酸性有机材料调控赤泥碱性,通过盆栽实验,探究披碱草种植在驱动赤泥向土壤基质转变中的关键作用,并借助FT-ICR MS质谱技术,从分子水平揭示披碱草种植下的赤泥溶解性有机质(DOM)结构特征,阐明植物-赤泥反馈对成土过程中DOM演化的影响机制。主要研究结果如下:(1)改良剂的施用改善了赤泥理化性质,促进了披碱草的定植和生长。与CK相比,添加5%绿矾使披碱草的株高和根长分别从10.2 cm和4.5 cm显著增加到33.3 cm和21.8 cm。添加3%绿矾和2%的硝基腐殖酸为披碱草提供了最佳的生长条件,生物量和株高增至最大,分别为2.4 g和39.7 cm。进一步增加改良剂的添加量导致植物生物量和根长显著降低,说明添加过量改良剂引起的高盐度可能会抑制植物的生长。(2)披碱草定植促使CK处理中的p H和TA从10.8和52.6 mg/kg降低至10.0和47.4 mg/kg;而在添加绿矾改良的处理中,披碱草生长导致赤泥的p H、TA和ESP都呈上升趋势,说明植物根际效应促进了赤泥中碱性矿物的溶解,相反,长期浸出和植物吸收促进了赤泥的EC值降低。同时,植物生长导致赤泥的DOC含量降低,而有效氮、磷含量增加,披碱草定植显著提高了赤泥中脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性,促进了氮、磷养分循环。(3)披碱草生长促使CK处理中的大团聚体组分占比从31.7%显著增加到34.3%,粘粒组分占比从40.4%降低到36.0%。在植物生物量最高的绿矾和硝基腐殖酸联合处理中,大团聚体组分占比达到最高值51.1%,粘粒组分显著减少。同时,植物生长后MWD、GWD和SI值均增加,D值降低,与团聚体粒径分布变化趋势一致。结构方程模型表明植物生长直接促进了赤泥中团聚体的形成与稳定。(4)植物生长诱导赤泥中的DOM分子数量从3431增加到4267,脂类、木质素/富里酸、碳水化合物、脂肪族/蛋白质、单宁等主要化合物明显增加,其中,脂肪族/蛋白质类物质在植物定植初期易被分解利用。同时,赤泥中DOM分子的饱和度升高,相反氧化性和芳香性降低。相关性分析显示(M/Z)、(O/C)、(DBE)、(AI)、(NOSC)与大团聚体呈显著负相关,(H/C)与大团聚体和平均重量直径呈显著正相关,赤泥DOM中饱和度高的物质可能更有利于团聚体的形成和稳定。

关键词：联合法赤泥披碱草成土机制团聚体形成 DOM分子多样性

马尾松人工林土壤各粒径团聚体湿筛后的有机碳分配

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生态学报 2021年第23期41卷 9388-9398页

作者：韩贞贵周运超任娇娇白云星贵州大学贵州省森林资源与环境研究中心贵阳550025 贵州省高原山地林木培育重点实验室贵阳550025 贵州大学林学院贵阳550025

选取25a、45a和65a马尾松人工林为研究对象,采用湿筛法对各粒径土壤团聚体分别湿筛。探究了马尾松人工林各粒径团聚体湿筛后的团聚体有机碳分配,以探讨各粒径团聚体湿筛后分配到同一粒级团聚体有机碳含量及其对团聚体水稳性的贡献差异... 详细信息

选取25a、45a和65a马尾松人工林为研究对象,采用湿筛法对各粒径土壤团聚体分别湿筛。探究了马尾松人工林各粒径团聚体湿筛后的团聚体有机碳分配,以探讨各粒径团聚体湿筛后分配到同一粒级团聚体有机碳含量及其对团聚体水稳性的贡献差异。结果表明:种植年限增加显著降低土壤团聚体水稳性(P团聚体湿筛后分配的有机碳随粒级减小含量呈先降后增趋势,以保持原粒级团聚体有机碳(12.96—32.01 g/kg)含量最高,其次是团聚体湿筛分配到同一粒级的有机碳以保持原粒级的含量最高(P团聚体水稳性与各粒径团聚体湿筛后保持原粒径的有机碳呈显著或极显著正相关(P团聚体水稳性与各粒径团聚体湿筛分配到同一粒级的有机碳呈正相关,以保持原粒级相关性最高(P团聚体呈显著呈或极显著正相关(P团聚体呈负相关或极显著负相关(P>0.05或团聚体形成。反之,促使大粒径团聚体向较小粒径团聚体转化。同一粒级团聚体间,保持原粒级团聚体比易转化形成更大粒级团聚体有更高的有机碳含量和更强的水稳性,这对团聚体的固碳提供了新的认识。

关键词：马尾松人工林团聚体水稳性湿筛有机碳分配团聚体形成

Formation　and　Water　Stability　of　Aggregates　in　Red　Soils　as　Affected　by　Organic　Matter

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Pedosphere 1996年第1期6卷 39-45页

作者： ZHANG MINGKUI HE ZHENLI CHEN GUOCHAO HUANG CHANGYONGI andM. J. WILSON￣2(￣1DePartment of Land Use and Applied Chemistry, Zhejiang Agricultural University, Hangzhou 31O029(China))(￣2Soils and Soil Microbiology Division, Macaulay Land Use Research Inst Department of Land Use and Applied Chemistry Zhejiang Agricultural University Hangzhou 310029 China Soils and Soil Microbiology Division Macaulay Land Use Research Institute Aberdeen AB9 2QJ United Kingdom

ＦｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＡｇｇｒｅｇａｔｅｓｉｎＲｅｄＳｏｉｌｓａｓＡｆｆｅｃｔｅｄｂｙＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ￥ＺＨＡＮＧＭＩＮＧＫＵＩ；ＨＥＺＨＥＮＬＩ；ＣＨＥＮＧＵＯＣＨＡＯ；... 详细信息

ＦｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＡｇｇｒｅｇａｔｅｓｉｎＲｅｄＳｏｉｌｓａｓＡｆｆｅｃｔｅｄｂｙＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ￥ＺＨＡＮＧＭＩＮＧＫＵＩ；ＨＥＺＨＥＮＬＩ；ＣＨＥＮＧＵＯＣＨＡＯ；ＨＵＡＮＧＣＨＡＮＧＹＯＮＧＩａｎ...

关键词：红壤有机物质团聚体形成粒级水稳定性土壤结构