土壤背景值范文（精选6篇）
土壤背景值 第1篇
1 材料和方法
1.1 样本获取
在东经120°52′至122°12′, 北纬30°40′至31°53′之间, 以1:100000土壤图、1:5000地图以及1:10000航空地图为基础, 结合上海地区内的土壤类型、土地覆盖、地形地貌科学合理的设置布点。采样点确定:采样点均选择在土壤类型比较集中的区域, 并在地市相对稳定和平坦地区设点;不在洼地和坡脚地区设采样点;忽略城市、道路、住宅、坟墓等影响较大的区域;采样点距离公路、铁路距离≥300m;不在面积较小、母质母岩交错等地设点。共搜集土壤样品1520个, 采样点深度≤20cm, 采用四分法保持各点均匀的混合样本1kg, 除杂风干后用2mm筛研磨至100g, 经100目尼龙筛备用。
1.2 样品测定
本次研究测定项目为八种常见的重金属元素分别为铬、镍、汞、砷、铜、锌、铅、镉, 重金属元素的测定方法为:样本首先均经过盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸消煮, 其中用AA370MC原子吸收分光光度法来测定铜、锌, 用GA3201石墨炉原子吸收光谱法来测定铬、镍、铅、镉, 用原子荧光分光光度法来测定汞、砷。
1.3 数据处理和制图
用SPSS 19.0进行统计学分析, 并用DPS、Excel等数据软件对数据制表。图形绘图采用Arc View3.5进行。
2 土壤评价标准和方法
2.1 土壤背景值标准
本次研究中以上海市环保局上海地区深层土壤测定值作为背景值标准。
2.2 评价方法
数据可通过Arc INFO对样本进行处理, 选取数据进行趋势面插值、克里格插值、样条函数法插值、逆距离加权插值检验后, 最终选择使用逆距离插值的加权模型对其进行插值。综合评级分级中, 结合样本测定结果进行归类, 首先将重金属含量插值后的结果生成GRID文件, 然后倒入到ERDAS IMAGINE中以IMG格式输出, 然后利用ERDASSIMAGINE软件中的Mode Maker函数完成建模, 将土壤的检测结果按照分级标准输入到模型中, 最终获得上海地区内的土壤评价分级图。
对于土壤重金属含量的单指标评价, 采用内梅罗综合污染指数法和单因子污染指数法来进行, 求得内梅罗综合污染指数对其土壤的质量进行分级, 并结合上海市地区和国家土地环境评价标准分为4级。
3 土壤重金属含量的结果和分析
3.1 重金属含量统计分析
对1520个土壤样本进行分析, 含量统计结果见表1所示。
3.2 土壤重金属含量的空间分布
结合分级标准进行了分析, 并用ERDAS IMAGINE生成了上海地区土壤综合合分分级级图图, , 结结果果如如图图11所所示示。。
本次研究中采用了逆距离插值的方法, 插值结果相对来说能较好的呈现出上海地区重金属空间分布的基本特点。结合正金属的分布规律采用Arc GIS中的地统计模块对单指标含量近似正态分布的As和Hg进行了分析, 并在此基础上联合地质统计学的方法对土壤分级结果进行了验证, 最终确定图1结果。从图1中可以看到, 重金属元素的空间分布差异非常大, 除了As以外, 各个元素较为集中, 4级土壤的分布多为宝钢、月浦工业园区、罗店工业园区、吴淞工业区、宝山城市工业园区附近。3级则集中新区北部;2级土壤集中在崇明岛、南汇、奉贤、青浦;1级土壤则主要在南汇南部、青浦部分区域、崇明大部分区域。从4级土壤的分布规律可以看出城市活动和现代工业园区对土壤质量的严重危害, 这些区域内的重金属含量较高, 污染严重。
4 结束语
重金属污染是对土壤质量影响最大也是最为严重的问题, 由于特殊的存在机制以及生物效应的复杂性, 使得重金属污染的研究是当今环境保护研究领域的重点。文章对上海地区农田的重金属污染进行了分析, 结果除了As外其他7类重金属含量均显著高于背景值含量, 污染严重, 并就其空间分布特征进行了分析, 对环境保护提供了有效参考。
摘要：土壤的重金属污染是现代工业生产和资源开发中环境影响评价的重要敏感因子, 尤其在工业发达地区, 重金属污染对土壤质量造成了很大危害。为此文章在实地调查、材料搜集、实验室分析基础上, 对上海地区内的重金属含量进行了调查, 并结合我国《土壤环境质量标准》以及土壤背景值对结果进行评价, 评估上海地区重金属含量背景值的现状。
关键词：环境影响评价,重金属污染,土壤背景值
参考文献
[1]尤冬梅.农田土壤重金属污染监测及其空间估值方法研究[D].中国农业大学, 2014.
合肥市城区土壤pH值分布研究 第2篇
1研究区域概况
合肥是安徽省省会,位于安徽省正中央,长江、淮河之间、巢湖之滨,襟江拥湖,沿海腹地、内地前沿、具有承东启西、贯通南北的重要区位优势,属亚热带湿润季风气候,年平均气温15. 7 ℃ ,降雨量900 ~ 1100 mm,日照2100多个小时。 合肥的气候特点是: 四季分明,气候温和、雨量适中、春温多变、秋高气爽、梅雨显著、夏雨集中。
2实验方法
选取合肥市区主城区以内52个样点,以网格采样法均匀分布采样点,避开近期扰动的土壤,并寻求代表性地点。采样点如图1所示,在样点处挖0 ~ 10 cm的土壤样品约50 g,放于保鲜袋中。将取回的样品放在阴凉通风处自然风干,经研磨后过10目的筛子。取样品5 g并按水土比5∶1制成土壤溶液。 用玻璃棒搅拌大约1 min,静置30 min后用p HS - 3C p H计测量。
3结果与讨论
3.1合肥市城区土壤pH值分布
合肥市土壤以黄棕壤、水稻土两类为主要土壤,约占全部土壤的85% 。其余为石灰( 岩) 土、紫色土和砂黑土。土壤计为5个土类,12个亚类,103个土种。黄棕壤遍及全境,成土母系下蜀黄土。该土壤土层较厚,质地粘重,阻水、阻气,肥力较差。成土母质多为花岗岩、片麻岩、干枚岩和砂页岩风化物。2000年合肥市环境监测站普查合肥全市土壤显示合肥城区土壤p H为中性偏酸,本次测定合肥城区土壤的p H值如表1所示,p H值在6. 48 ~ 8. 38之间,均值为7. 78。表2为土壤酸碱度等级划分标准[4],对照表2表明合肥城区土壤呈现碱化趋势。
图2为合肥市城区土壤p H等值线图,p H值大致为呈环状变化,从市中心向周围,p H值呈现由高变低,再由低变高的趋势,南二环附近出现几个高值区,纵观全城p H分布高值区在东南部,西北部为低值区。
3.2影响合肥城区土壤pH的因素
合肥城区土壤碱化已不容忽视,不同区域的p H存在较大差异,土壤p H值最大差值为1. 9,最低p H值为土壤正常水平,最高值已碱化。结合合肥土壤的背景资料,影响合肥城区土壤p H值因素有自然因素和人为因素。自然因素对土壤的影响是长期复杂的过程,是影响合肥市土壤p H值的基础性因素, 它是大范围土壤p H值分布规律形成的主导因素。人为因素对土壤p H值的影响一般是局部性的。城市局部土壤碱性增强的原因包括: 城市化可影响地表特征的改变,从可渗透的土壤表面到没有渗透和吸收功能的人工封闭地表,这意味着土壤的生产功能、缓冲———净化功能、景观功能等自然功能绝大部分甚至完全丧失,在城市环境中土壤最重要的水、热交换和污染物吸收、净化作用将不再发挥[5]; 融化道路积雪的氯化钙、氯化钠和其它种类的盐,随地表径流积累在土壤中; 用富钙的水灌溉植物; 建筑废弃物、水泥、砖块和其它碱性混合物的钙释放; 大量含碳酸钙和碳酸镁的灰尘的沉降; 流进混凝土和石灰石表面的径流到处存在,而径流中含有钙离子等碱性物质; 土壤中碳酸盐与碳酸反应生成重碳酸盐等[6,7]。已有一些研究表明,由于机械压实、人为扰动、践踏等影响,城市土壤的土壤物理性质恶化,主要体现在土壤粒组成极端、土壤结构受到严重毁坏、容重增加、通气和持水孔隙降低。同时由于城市肥料的不断输入,城市经济半径内的有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷的含量的增加,土壤p H值大都表现为升高的趋势[8]。虽然城市建设这个人为因素只是影响土壤局部变化的因素,但是对于高速全面发展的合肥来说,目前可能成为其土壤p H变化的主要因素。
4结论与建议
为了防止合肥城区土壤出现进一步碱化的趋势,应当采取积极有效的措施,控制和减少人为因素的影响。
土壤背景值 第3篇
1 材料与方法
1.1 采样点布置方法
按大田和蔬菜地两大类进行采样,其中大田分为水田、旱地2类。先按第二次土壤普查成果土壤图、土地利用现状图和基本农田保护区地块图叠加,形成基本单元,然后根据总体样点数量、基本单元的个数及面积大小、土壤类型、种植制度、作物种类、产量水平等因素,确定采样点数量和位置,采样点位置尽量与第二次土壤普查的采样点一致,具体样点数为289个,其中水田209个,旱地27个,菜地53个。
1.2 采样、分析和数据处理方法
采样在作物收获后进行,用GPS定位,采样深度为大田0~l5 cm,菜地0~25 cm,S形均匀随机15~20个点采集混合样,四分法取1 kg形成分析土壤样品。测试分析方法土液比1∶2.5,电位法测定[4,5]。
2 结果与分析
2.1 土壤pH值变化情况
大理洱海湖滨区农田土壤pH值范围在3.02~8.34,平均值为5.95,变幅5.32,与第二次土壤普查时的平均值6.55相比,降低0.6(表1)。
2.1.1 耕作方式对土壤pH值影响较大。
调查结果表明,菜地土壤pH值较低,其平均值为4.84;旱地pH值平均为5.41;水田pH值平均为6.3。与第二次土壤普查相比,不论何种耕作方式pH值均下降,菜地降1.16,降幅19.33%;旱地降0.92,降幅14.53%;水田降0.44,降幅6.53%(图1)。
2.1.2 不同范围pH值变化差异也较大。
pH值的分布范围以4.5~7.0为主,约占79.83%;小于5.5的占32.87%。与第二土壤普查相比,pH值小于5.5的比例明显增加,增20.19%,且7.0~8.0的剧降,降19.20%(表2)。
2.2 耕地土壤酸化的主要危害
2.2.1 主要农作物pH值适应范围。
大多数植物和微生物一般适宜微酸性,中性或微碱性环境,最适宜的pH值在6.1~7.5。不同作物所要求的pH值不同,有的要求pH值较广,有的要求pH值较窄。如茶叶适宜pH值为4.5~5.5的酸性土壤,枸杞适宜pH值为8.0~8.5的碱性土壤。洱海湖滨区的主要作物有水稻、玉米、小麦、大麦、蚕豆、马铃薯、油菜、白菜、辣椒、黄豆、萝卜、番茄、大蒜、烤烟、茶叶、梨等,其pH值适应范围见表3。
2.2.2 耕地土壤酸化的主要危害。
十字花科蔬菜、大蒜苗、茄科蔬菜、大荚豌豆等在酸化土壤中生长状况不良,病害容易发生。在一些酸化严重的田块中,已无法继续种植蔬菜等作物,给菜农造成了巨大的损失。土壤酸化的危害主要有以下几个方面:一是土壤酸化影响土壤养分的有效性。钙、镁、钾在酸性土壤中易代换,也易淋失,而钼在强酸性土壤中易游离,铝生成的沉淀,降低有效性。二是土壤pH值变大不利于其形成良好的结构。土壤结构不良,水、肥、气、热无法协调,严重影响作物正常生长。三是土壤酸性变强不利于微生物的生存。微生物在中性条件下生长状况良好,而土壤pH值降低后,其活动受到抑制,活性降低,降低养分转化和供应率。四是土壤pH值减小,不利于作物生长。一般作物在中性或近似于中性的土壤生长最适宜,当然也有的植物在强酸性土壤和酸性土壤生长,如茶叶,但这不是普遍的,是因作物而异。五是土壤过酸对作物有毒害作用。土壤过酸容易产生游离态的Al3+和有机酸,直接危害作物。
2.3 耕地土壤变酸的原因分析
2.3.1 土壤水分运动变化。
第二次土壤普查时,大理湖滨区蔬菜地仅有280 hm2,到2011年底常年蔬菜地和季节性蔬菜地面积发展到4 868.67 hm2,蔬菜面积剧增。而增加的蔬菜地多为以前的水田改造而来。将水田改造为旱田后,最明显的改变表现在土壤水分运动的变化中。由于土壤蒸发、作物蒸腾和山体压力,土壤下层的水分向上运动,将下层土壤中所含的铁、铝等离子随着水分运动带到耕作层,这些离子长时间在土壤表面富集,导致土壤酸化。据53个蔬菜地土样调查,当地土壤有效铁的含量非常高,是丰富指标的10倍。
2.3.2 成土母质。
大理湖滨区的蔬菜地90%以上分布在洱海西片区,其成土母岩系为片麻岩等酸性基岩,发育而成的土壤多为酸性。
2.3.3 滥施化肥。
随着现代农业的逐渐发展,化肥在生产中的施用越来越广泛,在提高农业生产率的同时,化肥的滥用、滥施导致土壤酸化,造成严重损失。研究表明,洱海流域粮食生产每年平均施纯N 351.45 kg/hm2(折尿素765 kg/hm2),P2O5217.5 kg/hm2(折普钙1 215 kg/hm2),K2O 44.4 kg/hm2(折硫酸钾90 kg/hm2);蔬菜生产每年平均施纯N 669.45 kg/hm2(折尿素1 455 kg/hm2),P2O5411 kg/hm2(折普钙2 280 kg/hm2),K2O 196.5 kg/hm2(折硫酸钾390 kg/hm2);部分菜农每年施商品化肥量达4 500 kg/hm2以上。由于大量化肥施入土壤中,却没有完全被作物吸收,残留在土壤中的化学离子,在适宜条件下发生化学反应,减少了土壤中钾离子的含量,导致土壤pH值降低。大量施用化肥还会造成氮、磷在土壤中的富集。根据此次调查结果,大田土样碱解氮平均含量达262 mg/kg,是丰富指标(120 mg/kg)的2.2倍,有效磷平均含量38 mg/kg,接近丰富指标;蔬菜地土样碱解氮平均含量达272 mg/kg,是丰富指标(120 mg/kg)的2.3倍,有效磷平均含量119 mg/kg,是丰富指标(40 mg/kg)的3.0倍。结果表明,在生产中施用大量化肥,是导致土壤酸化的重要原因。
2.3.4 作物布局、轮作不合理。
大理洱海湖滨区作物布局有以下几种模式:大春栽水稻,小春种蚕豆;大春栽水稻,小春种马铃薯或蔬菜;大春种玉米,小春种小麦;年年季季种植蔬菜等。一种模式在某个村或区域长期固定不变,缺乏有效轮作,也是引起土壤酸化的原因之一。如下关镇大庄村,前些年由于种植白菜、青菜、花菜的比较效益高,95%以上的耕地季季种植十字花科蔬菜,导致根肿病普遍发生,危害严重,而不得不改种莴笋;上末、刘官厂2个村,长期大春种玉米,小春种早熟大蒜,导致大蒜叶枯死苗大面积发生,损失严重;阳和村,长期种植茄子、蕃茄、辣椒等茄科蔬菜,导致青枯病大面积发生。
2.3.5 大量施用粗制农家肥。
施用有机肥能够增加土壤透气性、改善土壤理化性质、增加作物产量。但是在实际生产中,菜农施用的有机肥很多没有经过腐熟、发酵。粗制的有机肥施入农田后,会逐渐分解,并在此过程中产生大量有机酸,使土壤酸化。
2.4 防止耕地土壤酸化的调控措施
2.4.1 优化作物布局,合理轮作。
合理安排茬口,避免重茬连作是防止土壤酸化的有效措施。要根据当地的气候条件和作物特点,结合市场需求,进行不同蔬菜品种间的轮作以及蔬菜与粮食之间的轮作。调查结果表明,大田酸化程度比蔬菜低。通过改变茬口,水旱轮作,避免过分消耗土壤中的某种养分,减少土壤酸化的可能性。
2.4.2 施用石灰等碱性肥料。
在实际生产中,施用碱性肥料也是一种降低土壤酸化程度的有效方法。其中,应用最多的碱性肥料是石灰。应用生石灰对土壤进行处理,可以为离子交换补充钙、镁离子,杀灭土传病菌,使土壤pH值升高。研究表明,生石灰对大白菜的根肿病具有较好的防治效果。用生石灰2.25~3.00 t/hm2对移栽大白菜的土壤进行处理,可使大白菜增收2 820元/hm2。用生石灰处理大蒜土壤,能够减少叶枯死苗率。
2.4.3 推广综合配套技术措施。
在对当地的土壤肥力进行调查的基础上,结合作物种类,确定施肥量和种类。经过调查,大理州土肥站提出了“控氮、减磷、增钾、补素、调酸改土”的施肥方式,在大蒜和叶类蔬菜上取得了良好的效果。不但增加了农民收入,降低了生产投入,还减少了土壤酸化的速度,为连年高产打下基础。
2.4.4 施用腐熟有机肥料。
有机肥料经过充分腐熟后施用到农田中,不但符合现代市场需求绿色环保食品的需求,更能够降低生产成本,减少化肥和农药造成的污染,避免土壤酸化[6]。
3 结论与讨论
大理洱海湖滨区耕地土壤酸化面积2 565 hm2,占总耕地面积的12.98%,集中分布于洱海西片区的常年蔬菜地和季节性蔬菜地。导致土壤酸化的主要原因是成土母质、轮作不合理和盲目大量施用化学肥料。大理洱海湖滨区大蒜叶枯死苗、白菜根肿病、茄科蔬菜青枯病、莴笋茎腐病、大荚豌豆缩叶病的大面积发生和危害,与土壤酸化、缺素等土壤障碍有直接或间接的联系。修复酸化土壤的有效方法是全面考虑土壤障碍因素,采用综合配套措施,如将合理轮作与科学施肥有机结合,可在短期内修复酸化土壤。
参考文献
[1]全国农业技术推广服务中心.耕地地力调查与质量评价[M].北京:中国农业出版社,2005.
[2]孙瑞娟,王德建,林静慧.太湖流域土壤肥力演变及原因分析[J].土壤,2006,38(1):106-109.
[3]易淑綮.土壤学[M].北京:农业出版社,1993.
[4]大理县土壤普查办公室.大理土壤[R].大理,1985.
[5]下关市土壤普查办公室.下关土壤[R].下关,1980.
土壤背景值 第4篇
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
pHS-3C型酸度计,上海精密科学仪器有限公司。
氯化钙(分析纯),广州化学试剂厂;四水硝酸钙(分析纯),广州化学试剂厂;硫酸铵(分析纯),广州化学试剂厂;七水硫酸镁(分析纯),广州化学试剂厂; 硫酸钠(分析纯),广州化学试剂厂;碳酸氢钙(分析纯),广州化学试剂厂;氢氟酸(分析纯),广州化学试剂厂;硫酸(优级纯),广州化学试剂厂;硝酸(优级纯),广州化学试剂厂。
1.2 实验方法
(1)采集新鲜土壤(潮土和水稻土)直接装入PVC材料的圆柱子,做成长约15 cm的小土柱,共24个,分别连接成4组土柱,每组由6个小土柱自上而下地连接。
(2)按表1配制两种离子强度的模拟酸雨储备液。分别将两种离子强度的模拟酸雨储备液稀释100倍之后,用混合酸(cH2SO4:cHNO3=1.31)和25%的氨水,各配制成四种pH值(2.5、3.5、4.5、5.6)的淋滤液。
(3)对土柱采用与自然界最接近的间歇性淋滤方式,用两种离子强度的模拟酸雨溶液,分别进行四种pH值模拟酸雨的淋滤试验。每组柱子共淋9次,淋滤量为1.3 L/次,控制流速,收集各小土柱的淋出液,测定淋滤液的pH值。
注:根据确定的模拟酸雨的离子成分计算离子强度 I(I=1/2∑CiZi2)。
2 实验结果与讨论
2.1 相同离子强度下不同pH值酸雨淋滤液对土壤缓冲力的影响
由图1可知:(1)土壤对酸雨淋滤液有一定的缓冲能力,但随着酸雨淋滤次数增加,土壤缓冲能力降低,原因是随淋滤量增多,其土壤中可交换吸附H+的阳离子越来越少,导致土壤缓冲酸雨能力下降。(2)在不同pH值模拟酸雨淋滤下,各表层土壤淋出液pH值差别较大,pH值越低,淋出液的pH值也越低。这是由于改变了土壤介质以及土壤胶体表面电荷性质。当淋滤液pH值越小,即氢离子浓度越大时,土壤胶体表面更趋于带正电荷,与土壤介质表面间的静电吸附力增强,从而阻止其从介质表面释放出来,土壤缓冲能力就随之越弱。 (3)另外,表层土壤直接受酸雨的淋溶,是缓冲酸沉降的主体,因此最容易发生酸化。
2.2 不同离子强度下相同pH值酸雨淋滤液对土壤缓冲力的影响
由图2可知,模拟酸雨淋滤液的离子强度越大,土壤淋出液的pH值就越低,土壤对酸雨的缓冲能力就越弱。原因是离子强度增大,胶体的释放量减小,释放速度降低,机理可以由胶体表面双电层厚度受离子强度大小的影响来解释[5]。因此,在土壤环境中,高离子强度对土壤缓冲能力是不利的。
3 结 论
模拟酸雨淋滤液的氢离子浓度和离子强度影响土壤的缓冲能力,氢离子浓度越大(即pH值越低),离子强度越大,土壤的缓冲能力就越弱。
参考文献
[1]张晓勇,王振红.当前酸雨形势和治理对策[J].环境科学与管理,2007,32(8):85-88.
[2]王敬华,张效年,于天仁.华南红壤对酸雨敏感性的研究[J].土壤学报,1994,31(4):348-354.
[3]Oden,S.The acidity problem—an outline of concepts[A].DochingerI.S and Seliga T A.1st.Internat.Symp.Acid Precipitation and theForest Ecosystem[C].Rep.NE-23,Pennsylvania,1976:1-36.
[4]武汉大学.分析化学[M].北京:高等教育出版社,2000:31-32.
土壤背景值 第5篇
1 材料与方法
1.1 材料
江苏沿江地区农业科学研究所育成的耐盐能源柳乔木品种“海柳1号”。
1.2 方法
在江苏如东东凌围垦区选取不同含盐量的盐碱地 (见表1) , 以100m2作为1个试验小区, 重复3次。每个小区按10000株/667m2密度种植。从3月初直接扦插在盐碱地, 到11月结束, 测定在不同盐碱地能源柳的生物量、灰分及干质量热值含量。
1.3 测定项目
生物量测定:11月上旬随机采集每处理的能源柳全株的鲜重值和干重值。
灰分测定[5]:用德国Nabertherm公司生产的型号为LE4/11/R6的马弗炉测定植物样品的灰分。称取1.000~2.000g (精确至0.0001g) 烘干粉碎过筛 (60目) 后的待测试样, 置于经预先灼烧至质量恒定的瓷坩埚中, 将坩埚放入马弗炉中550℃灰化, 至灰分表层和底层颜色一致, 无黑色炭素。待马弗炉内堂温度降至100℃以下, 取出坩埚, 在空气中冷却, 称重 (精度0.0001g) 和记录, 依照下式计算灰分含量 (%) , 灰分含量 (%) = (m2-m1) /m×100%。
式中:m1为灼烧后坩埚重量 (g) , m2为灼烧后盛有灰渣的坩埚重量 (g) , m为烘干样品重量 (g) 。
干质量热值测定[6]:用美国Parr公司生产的Parr6300全自动氧弹热量仪测定植物样品干质量热值, 测定环境温度控制在20~25℃, 室内不能有强烈的冷源、热源及空气对流, 每次试验前用标准物质苯甲酸标定。将粉碎的样品用压片机压片, 样品重量控制在0.6~0.7g, 每个试样重复2~3次, 测量误差不超过100 J·g-1。
2结果与分析
2.1生物量分析
从不同含盐量的盐碱地的生物量测定值 (图1) 中可以看出, 土壤含盐量低的, 生物量高;土壤含盐量高, 生物量低。能源柳的幼苗生长受盐胁迫的抵制。但在轻度盐和中度盐土壤中, 能源柳的生物量差异不显著, 在重度盐土壤中, 能源柳的生物量明显下降。
2.2 燃烧值分析
灰分含量的高低, 可反映不同植物对矿质元素的选择吸收与积累的特点, 主要成分是钾、钠、钙、镁、硅等无机盐类。灰分元素含量是评价能源植物燃烧品质的重要指标之一。从图2中可知, 随着土壤含盐分量的增加, 灰分值不断的增加。特别在重度盐分土壤中, 能源柳的灰分比对照多49.3%。
不同植物或无性系体内的有机化学组分含量是不一样的, 即使是同种植物, 受气候、土壤、不同的栽培措施等因素的影响, 其有机化学组分含量也会不同, 都会影响植物的热值。从图3中可以看出:随着土壤盐分含量的影响, 能源柳的干质量热值不断下降, 说明能源柳干质量热值受盐胁迫的影响, 说明不同盐分土壤下提高了能源柳茎杆的灰分含量, 从而导致茎杆热值的下降。
3 结论与讨论
(1) 不同含盐量的盐碱地上扦插能源柳, 能源柳的生长其生物量随着土壤含盐量的增加, 受抑制程度不断增大, 这一结论与丛靖宇等人[7]研究一致。但能源柳在轻度盐和中度盐的盐碱地的种植下, 生物量差异不显著。
(2) 植物组织中除纤维素和木质素等有机成分外, 还有一定量的K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Cu、Si等无机矿物质, 将植物体燃烧后, 矿质元素以氧化物的形式存在于灰分中, 被称为灰分元素。灰分元素又根据其在灰分中的比例有大量和微量之分, 大量灰分元素主要包括Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Si、p和Ti, 微量灰分素主要包括As、Cu、Hg、Ba、Zn、Pb、Mn等[8]。就能源植物的相关研究而言, 能源植物的热值的高低, 受其体内矿质元素含量直接影响已有明确的结论[9], 而对于Na Cl胁迫下植株体内矿质元素含量的相关研究表明, 盐胁迫下植株体内的矿质元素含量一般均有所升高, 且初步推断能源植物在Na Cl胁迫下其体内离子含量上升, 从而导致其热值下降[10]。而本文中能源柳的灰分随盐浓度的增加而增大, 而干质量热值随盐浓度的增加而减少, 与上述现象一致。
参考文献
[1]宗俊勤, 牛佳伟, 陈静波, 等.盐胁迫对荻不同抗性资源不同部位燃烧值直的影响[J].2014年能源草产业发展战略暨学术研讨会论文集, 2014 (14)
[2] 涂忠虞, 潘明建.乔木柳四个无性系的选育与利用[J].江苏林业科技, 1987 (14)
[3] 方升佐, 黄宝龙.瑞典柳树能源林的研究及发展概况[J].世界林业研究, 2005 (18)
[4] 宋炜, 蒋丽娟, 李昌珠.能源柳研究应用现状及发展趋势[J].湖南林业科技, 2009 (36)
[5] 鲍士旦主编.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社, 2000
[6] 韩斐扬, 周群英, 陈少雄.6年生11种桉树无性系生物量与炭化研究[J].桉树科技, 2012 (9)
[7] 丛靖宇, 杨冠宇, 张烨, 等.不同品种甜高粱幼苗耐受渗透胁迫能力的研究[J].华北农学报, 2010 (25)
[8] 林承超.福州鼓山季风常绿阔叶林及其林源几种植物也热值和营养成分[J].生态学报, 1999 (6)
[9] Obernberger I, Bidermann F, Widmann W, et al.Concentrations of inorganic elements in biomass fuels and recovery in the different ash fractions[J].Biomass Bioenergy.1997, 12
土壤背景值 第6篇
治理酸性土壤的方法有很多, 施用碱性物质对酸性土壤进行改良是治理酸性土壤最有效的办法。周相玉等[8]研究镁、锰、活性炭、石灰不同用量及其交互作用对土壤p H和镉的有效性的影响过程表明, 在石灰的基础上单独或同时添加硫酸镁和硫酸锰, 土壤p H都显著下降。篮兰等[9]研究表明, 添加不同中微量元素和有益元素肥料能显著影响土壤的p H。王火焰等[10]研究了氮磷钾肥料在土壤中转化过程的交互作用, 硫酸铵、磷酸二氢钙和氯化钾三种物质在水稻土里对p H的相互作用显著, 且都能够显著降低土壤p H值。和利钊等[11]研究了施肥和土壤调理剂对酸性旱地红壤的修复效应, 结果表明短期内能够提高土壤p H值和土壤的部分养分。这些研究表明在改良酸性土壤的过程中, 施用改良剂或其他物质, 它们自身相互作用可以影响改良效果, 如何在一定范围内调节土壤酸度的同时又增加土壤养分等问题, 具有重要的研究意义, 因此, 本文通过土壤培养试验和水稻盆栽试验, 研究了酸性水稻土壤施用不同改良剂在这两种不同操作手段中对土壤p H、交换性钙镁、有效磷的影响, 旨在为酸性水稻土壤改良探索新的途径。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验用土为板页岩发育的黄泥田水稻土, 于2012年4月10日取自湖南省长沙县高桥镇范林村, p H值为5.2, 有效磷含量为27.2 mg/kg, 土壤交换性钙的含量为103.8 mg/kg, 交换性镁含量为150mg/kg。供试土壤取回后, 经过风干后, 锤碎、过筛, 去除石块及植物残体等杂质, 充分混合均匀。供试水稻品种为岳优9113。土壤改良剂处理中采用湖南省土壤肥料研究所研制土壤改良剂, 土壤改良剂1号、2号、3号、4号均是以生石灰、白云石粉和海泡石等为主要成分的化学改良剂。
1.2 试验设计
采用土壤培养试验和盆栽试验进行本研究。培养试验于2012年5月20日-9月27日进行, 只泡水培养。盆栽试验于7月12日-9月27日进行, 栽种水稻。试验用盆钵为底径19 cm、口径26.5 cm、高20 cm的塑料钵, 每盆装风干土6.5 kg。培养试验设8个处理, 分别为: (1) 对照 (CK) , 不添加任何物质; (2) 施生石灰 (Q) ; (3) 施钙镁磷肥 (CMP) ; (4) 施白云石粉 (DP) ; (5) 改良剂1号 (M1) ; (6) 改良剂2号 (M2) ; (7) 施改良剂3号 (M3) , (8) 施改良剂4号 (M4) , 土壤改良剂施用时与要装钵的土壤充分混匀后再将土重新装钵, 改良剂施用量是在已有验证试验的工作基础上按1.38 g/kg土壤施, 每个处理均设7次重复。盆栽试验在土培试验基础上设置8个处理:通过随机选择土培试验的同一处理的7次重复中的3次重复栽种水稻作为盆栽试验的一个处理, 其余处理依次按此方式得到, 将它们随机区组排列放置同一区域, 并在周围设置保护行。
施改良剂后盆钵当天进行泡水培养, 所有处理灌水量均一致。按盆栽作物对养分的需求, 水稻移栽前每盆施尿素1.2 g, 氯化钾0.9 g, 水稻移栽后7天, 每盆再施尿素0.6 g, 氯化钾0.6 g, 为比较土壤培养试验和盆栽试验只在栽种水稻上的差异, 减小其他影响因素, 土壤培养试验在7月12日以后按盆栽试验同样方式施肥。
1.3 取样与测定方法
培养试验和盆栽试验均每隔7 d动态测量p H值, 试验结束时取土样, 分析p H值、有效磷、交换性钙、交换性镁含量。土壤p H采用IQ150土壤原位p H计测量, 其他试验指标均采用实验室常规方法[12]分析。
1.4 统计分析
试验数据采用Microsoft Excel 2003软件进行相关数据的计算、处理与作图, 用SPSS19.0统计分析软件进行统计分析, 新复极差法 (Duncan’s) 作多重比较和数据差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 土壤改良剂对土壤p H的影响
在整个培养过程中, 不同改良剂对p H的影响在不同阶段会发生相应变化, 在泡水的当天, 不同改良剂的处理与对照相比, p H值都迅速升高, 其中施生石灰、改良剂1号、2号、3号和4号对土壤p H的影响达到了显著水平 (P<0.05, 下同) , p H最高的是施生石灰, 达到了6.06。1周后, 仅有生石灰和改良剂2号增加p H达到显著水平, p H分别为6.38和6.18, 其余呈下降趋势, p H最低的钙镁磷肥处理为5.93, 其中白云石粉、钙镁磷肥、改良剂1号、3号和4号均达到显著水平。所有处理的p H值处于一个动态变化的过程, 但整个过程中所有处理的p H值都呈现一个趋于平衡的规律, p H均趋于6.80左右, 106-127 d时整个过程已经趋于平衡, 不同改良剂对p H值的影响最终都是呈显著水平的, 都能显著提高土壤p H值, 均提高到6.80以上, 但不同改良剂处理在后期对p H的影响相互间差异不明显 (表1) 。
注:同行数据后小写字母不同表示差异达0.05水平, 下同。
在水稻生育期内不同阶段, 不同改良剂对土壤p H的影响表现不同, 种植水稻7 d后除了施钙镁磷肥的土壤p H相对较低外 (亦达到了6.73) , 其余处理的p H均较高 (接近7.0) , 土壤改良剂4号处理的土壤p H值最高, 达到了7.05 (表2) 。随后各处理p H开始出现波动, 呈现下降趋势, 到了28 d大部分处理的p H值已经差异不明显, 均在6.60左右, 而后期随着排水落干, p H又呈现一定上升趋势, 各处理p H也呈现一定差异, 56 d的时候差异已经相当明显, p H最高的是施生石灰达到6.69, 最低的是施改良剂1号, p H为6.48。盆栽试验整个过程对应土培试验70-127 d, 与土培不同, 盆栽试验的p H一直波动较大, 较土培试验p H值相对降低, 但到试验结束时同样趋于平衡, 生石灰处理p H稳定在6.70左右, 白云石粉和改良剂3号在6.85左右, 钙镁磷肥在6.73左右, 改良剂1号和2号在6.50左右, 改良剂4号在6.80左右 (表2) 。
2.2 土壤改良剂对交换性钙含量的影响
相对于对照, 土壤培养和盆栽试验的条件下施生石灰或白云石粉均能显著提高土壤交换性钙含量, 差异达到了显著水平, 前者使交换性钙含量分别达到1650和1782 mg/kg, 后者使交换性钙含量分别达到1266和1419 mg/kg。除此之外, 土培试验中施改良剂2号能显著提高交换性钙含量, 其余处理均不能显著提高交换性钙含量;盆栽试验中改良剂3号显著降低了土壤交换性钙的含量, 其含量为962mg/kg, 其余处理对交换性钙含量的影响差异不明显。盆栽试验与土培试验的处理相比, 除改良剂3号处理土壤交换性钙降低外 (降低4.9%) , 其余处理的交换性钙含量相对于泡水培养试验中的土壤交换性钙含量均有一定程度的提高 (图1) , 对照增加20.9%, 生石灰增加8.0%, 白云石粉增加12.1%, 钙镁磷肥增加16.4%, 改良剂1号增加11.9%, 改良剂2号增加10.5%, 改良剂4号增加10.2%。
2.3 土壤改良剂对交换性镁含量的影响
与对照比较, 土壤培养和盆栽试验的条件下施白云石粉或是改良剂2号、3号、4号均能显著提高土壤交换性镁含量, 差异均达到了显著水平。提升最多的是白云石粉处理, 分别达到了266.4 mg/kg和306 mg/kg, 其余处理对交换性镁含量的影响差异均不显著。盆栽试验与土培试验的处理相比, 除了施白云石粉使得土壤交换性镁含量相对于泡水培养条件下单施白云石粉的土壤交换性镁含量升高 (升高14.9%) 外, 其余处理均在一定程度下降低土壤交换性镁含量 (图2) , 对照降低7.4%, 生石灰降低3.9%, 钙镁磷肥降低3.2%, 改良剂1号降低11.3%, 改良剂2号降低9.2%, 改良剂3号降低4.2%, 改良剂4号降低4.2%。
2.4 土壤改良剂对土壤有效磷含量的影响
在添加改良剂处理下土壤有效磷的含量并没有提高, 反而使得土壤有效磷含量呈现下降趋势 (图3) 。土壤培养条件下单施生石灰、白云石粉和钙镁磷肥的处理相对于对照 (24.1 mg/kg) 稍有升高外, 其余处理的有效磷含量都降低, 改良剂1号、2号、3号和4号对有效磷含量的影响达到显著水平, 其余处理对有效磷含量的影响差异不明显, 其中降低最多的是改良剂3号处理, 有效磷含量为18.3 mg/kg。与对照 (50.8 mg/kg) 比较, 盆栽条件下生石灰和白云石粉处理提高有效磷含量, 分别为53.5和52.4 mg/kg, 但差异不显著, 其余处理均降低有效磷含量, 其中改良剂1号、3号和4号对有效磷含量的影响达到显著水平, 有效磷含量降低最多的是改良剂3号, 其含量为19.9 mg/kg。但盆栽试验与土培试验的处理之间相比, 有效磷含量明显比土培试验的有效磷含量要高 (图3) , 对照高110.8%, 生石灰高115%, 白云石粉高111%, 钙镁磷肥高96.3%, 改良剂1号高104.7%, 改良剂2号高114.6%, 改良剂3号高87.4%, 改良剂4号高112.1%, 且所有处理相对于对照对土壤有效磷的影响均差异明显。
3 讨论
本研究所有处理在泡水后, 土壤p H都升高, 这与已有的大多研究都是一致的[13,14]。一般认为酸性土壤泡水后p H升高是由于铵盐的形成, 或是浸水后铁锰的还原作用要消耗土壤溶液中的盐基离子, 形成的还原性碳酸铁、锰水解而产生氢氧化亚铁和氢氧化亚锰, 降低了土壤溶液中的H+浓度[15]。种植水稻后土壤p H均在一定程度和时期内呈现下降趋势, 这可能是长期淹水条件下, 稻田土壤硝化作用被强烈抑制, 因此水稻田氮素形态以NH4+-N为主, 但水稻通过贯穿于植株茎部和根部的通气组织将氧气从地上部向根部运输, 并将其中一部分氧气释放到根际土壤中, 硝化作用在根际和根表立即发生, 进而释放一定质子, 引起局部短期内p H的下降[16]。
在酸性水稻土中分别施用不同改良剂后, 改变了原土壤p H增加幅度 (表1) 。这是由于改良剂均属于碱性氧化物, 本身可和H+发生中和反应, 同时它们水解后增加了土壤OH-的浓度, 中和了土壤中的致酸离子;另外, 碱性物质对土壤有机质的分解有一定的促进作用, 而有机质分解时产生的还原物质使土壤中的铁、锰氧化物等被还原, 进而消耗土壤溶液中的H+, 也可使土壤p H升高[17,18]。而种植水稻后, 所有处理的p H均呈现较大波动 (表2) , 但不同处理间土壤p H值变化趋势是一致的, 这可能与种植水稻前翻耕动土及水分管理措施等有密切关系[13]。一方面, 动土短期内迅速加大土壤溶液中氧气的含量, 使得微生物活动增强, 耗氧增多, 使土壤溶液中的氧压降低, 还原态物质的浓度也相对增加;另一方面, 水稻根系和微生物的呼吸作用产生CO2, 尤其微生物对有机质的作用产生CO2, 还可以产生酸性物质, 降低土壤的p H。
土壤交换性钙镁及有效磷的变化是改良剂与土壤各种成分共同作用的结果[19]。Ca2+、Mg2+进入土壤溶液后, 一部分被土壤胶体吸附成交换性钙或交换性镁, 而交换性钙镁与溶液中的钙镁处于一种动态平衡, 使得各自含量维持在一定水平[20]。有效磷的变化过程则相对复杂一些, 在酸性土壤中, 磷的固定发生较为严重, 影响了土壤供磷能力。首先, 铁铝和磷可以形成一定转化体系, 发生可溶性磷酸盐的固定, 形成钙、镁、铁、铝磷酸盐, 使磷有效性降低;其次, 磷酸盐可被铁 (铝) 质或钙质胶膜所包形成闭蓄态磷而失去有效性, 这类闭蓄态磷随着淹水时间的延长, 还原条件的加强, 有效性不断提高;第三, 土壤微生物可吸收水溶性磷酸盐构成其躯体, 有效磷降低, 除非微生物机体死亡, 有机态磷才可分解为有效磷。
本试验土培过程中, 施改良剂增加了钙镁含量, 相应的土壤交换性钙镁含量也增加, 有效磷含量则在单纯增加磷成分条件下下降, 这与在一定范围内施磷肥, 磷的流失量增加, 但流失率减小的原理是一致的[21,22]。种植水稻后, 水稻利用土壤溶液中的钙、镁, 使得土壤溶液中钙与土壤交换性钙、溶液中镁与交换态镁的动态平衡被打破, 施加的矿物态钙、镁向交换性钙、镁转化。因此, 种植水稻后交换性钙和镁极可能出现高于泡水培养处理的现象, 而单施钙镁磷肥的处理种植水稻后土壤交换性钙、交换性镁却没有明显高于其他培养方式, 这可能与钙镁磷肥的钙、镁形态不同有关, 也与其他成分不同导致水稻吸收利用上出现差异有关[20]。另外, 尽管对照没用添加任何外源镁, 由于水稻对镁的吸收利用较大, 种植水稻后有可能导致土壤中的镁被大量吸收, 进而出现交换性镁含量低于不种植水稻处理的现象。种植水稻后, 难溶性的无机磷化合物在土壤胶体所吸附的H+、在作物根系分泌的有机酸及呼吸过程中形成的碳酸、在有机质分解时产生的酸等作用下变成易溶性磷酸盐, 进而产生盆栽条件下施同一改良剂的处理的有效磷的含量要明显高于土培条件下有效磷含量的现象 (图3) 。
针对南方酸性土壤 (主要为红壤) 磷素供应水平低是生产中严重的限制因子之一、土壤学中缺钙视为酸性土壤中影响植物生长的重要因素、以及镁作为叶绿素和色素的组成成分等对植物具有重要作用这三个方面[14,23], 研究认为施用土壤改良剂在一定程度上可以达到共同增加这三种元素的效果, 同时还可提高土壤的p H值。可见, 土壤改良剂既可以作为酸度改良剂又可以作为营养改良剂施用, 具有十分重要的现实利用价值。在对土培试验和盆栽试验两组实验分析比较中发现土壤的p H值、钙、镁、磷含量具有不同变化趋势, 可为今后的研究提供一定参考价值, 也为酸性土壤的改良采取相应措施提供一定的理论依据。
4 结论
在酸性稻田土壤中, 施用生石灰、白云石粉、钙镁磷肥、改良剂1号、2号和4号均能够显著提高土壤p H值。生石灰、白云石粉和改良剂2号能显著提高交换性钙含量, 以生石灰效果最好;白云石粉、改良剂2号、3号和4号能显著提高交换性镁含量, 以白云石粉效果最好;改良剂1号、3号和4号降低有效磷含量显著, 以改良剂3号降低最多。
研究表明, 施用不同改良剂均可以调节土壤p H值、交换性钙、镁、有效磷含量, 不同改良剂效果不一, 在不同的试验方式下效果有差异, 以采用土壤先培养后再进行盆栽试验的方式, 比单纯土壤培养增加土壤养分的效果更明显。因此, 针对酸性土壤酸度大、缺钙镁磷元素的缺点, 可以有针对性地去改善酸性土壤环境, 增加养分, 这对于改良酸性土壤是有益的。如何协调它们的搭配进而有效的改善土壤条件, 这对于促进水稻的生长, 提高产量会产生积极的影响。
摘要：选取酸性水稻土进行土壤培养试验和水稻盆栽试验, 分别施用生石灰 (Q) 、白云石粉 (DP) 、钙镁磷肥 (CMP) 以及土壤改良剂1号 (M1) 、2号 (M2) 、3号 (M3) 和4号 (M4) , 分析其土壤pH值、交换性钙、交换性镁、有效磷含量的变化, 探讨土壤改良剂对酸性水稻土理化性质的影响。结果表明, 与不施改良剂 (CK) 比较, 使用改良剂均显著提高了土壤pH (P<0.05) ;Q、DP和M2处理交换性钙含量增加显著 (P<0.05) , DP、M2、M3和M4处理交换性镁含量增加显著 (P<0.05) ;M1、M3和M4处理显著降低了有效磷含量 (P<0.05) 。盆栽试验与土培试验相比较, 施相同改良剂的土壤pH、交换性钙、镁、有效磷的变化幅度差异大, 交换性钙含量除M3处理降低4.9%外, 其余处理均升高, 升高最多的有20.9%;交换性镁含量除DP处理升高14.9%外, 其余均下降, M2处理降低最多, 为9.2%;所有处理有效磷含量均升高, 增加最多是M2处理, 达114.6%。研究阐明了土壤改良剂在短期内能够影响土壤pH值、交换性钙、镁、有效磷含量的变化, 但土培和盆栽两种方式造成的效果有差异。