顺磁物质对土壤低场核磁共振信号特征及含水量测定的影响

核磁共振(NMR)技术由于具有高效快速、不破坏土壤结构且对人体无害等优点,逐渐被应用到土壤学相关领域研究中。然而,土壤中顺磁物质的存在对核磁共振信号特征的影响仍不明确。本研究旨在揭示顺磁物质对不同类型土壤低场核磁共振(LF-NMR)信号特征和土壤含水量测定的影响。结果表明:土壤水的LF-NMR信号量最高可达150左右,土壤矿物、有机质和微生物等固相物质的LF-NMR信号量基本不超过0.3,相对可以忽略。质地和顺磁物质对土壤水的LF-NMR信号量测量有更大影响。LF-NMR仪器存在弛豫时间监测盲区,信号量损失主要是由于顺磁物质加速了水中氢质子的弛豫过程,导致小孔隙中水分反馈的极快的LF-NMR信号不能被监测设备捕获。对于顺磁物质含量较少的壤性潮土(1.2%)和黏壤性黑土(1.3%),LF-NMR信号量损失不大,其与土壤含水量呈线性关系;但对于黏粒含量(45.3%)和顺磁物质含量(4.0%)较高的黏性红壤,测定中会损失一部分LF-NMR信号量,监测到的LF-NMR信号量与土壤含水量不再呈线性关系。此外,外源添加顺磁物质(3.0 g·L^-1的MnCl₂溶液)也会降低黑土和红壤中可被监测的LF-NMR信号量,黑土和红壤的信号量最大损失率分别为41.0%和46.7%,极大地改变其与土壤含水量之间的定量关系。因此,在利用LF-NMR测量富含顺磁物质(>1.3%)或有外源顺磁物质进入的黏性土壤的含水量时,应先通过校正降低顺磁物质等对LF-NMR信号量的影响。研究结果对利用低场核磁共振技术准确分析土壤水分分布及土壤孔隙结构具有重要意义。     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内Fe3O4的研究

目的:探讨红条毛肤石鳖齿舌牙齿内磁性纳米物质(Fe3O4)的晶体结构、磁畴及磁晶各向异性等磁学性质.方法:从红条毛肤石鳖齿舌主要横向牙齿中提取出磁性纳米磁性矿物质(Fe3O4),用高分辨透射电子显微镜,扫描电子显微镜研究其外貌及晶体结构,用磁力显微镜观察其磁畴结构,然后利用超导量子干涉磁强计(SQUID)和磁转矩测量仪测量其磁化曲线,探讨它的磁各向异性.结果:①红条毛肤石鳖齿舌中的磁铁矿为长约几微米、宽约100纳米的长条片壮物质,由尺度约为50纳米的磁铁矿小晶粒及有机物质构成.②小晶粒的[111]方向沿着长条片状物质的长度方向,具有沿着厚度方向的单磁畴结构.③SQUID和磁转矩测量均证明长条片状纳米磁性矿物质的长度方向为易磁化方向.红条毛肤石鳖齿舌中的磁性矿物质与自然界中的磁铁矿具有相同的结构.结论:红条毛肤石鳖齿舌中的磁性物质为具有单畴结构、易磁化方向为[111]方向的Fe3O4晶体.     

克拉玛依城市土壤磁化率、 有机质和 pH 值的特征及关系研究

选取了克拉玛依市建成区不同土地利用类型下的 56 个土壤样品, 分析了土壤样品的磁化率、有机质与 pH 值特征,并探讨了他们之间的相互关系, 其目的是揭示快速的城市化进程对土壤特性的影响。研究结果表明: 克拉玛依市土壤中磁性颗粒主要源于人类活动产生的多畴(MD)粗颗粒, 不同土地利用类型下土壤磁性矿物含量各异; 土壤有机质总体含量偏高,不同用地类型中有机质含量具有差异性, 主要是受当地的植被覆盖率和人类活动强度的影响; 土壤 pH 值平均值为 7.54, 表明克拉玛依市土壤总体偏碱性, 不同土地利用类型下土壤 pH 值存在差异性, 通过方差分析发现: 交通运输用地、未建设用地与居住用地之间 pH 值具有显著性差异。克拉玛依总体土样磁化率与有机质、 pH 值均呈正相关关系, 但在不同土地利用类型下三者之间呈现不同程度的相关性, 很好的显示了在快速的城市化过程中人类活动对自然成土过程的过度干扰。     

白洋淀蝗区东亚飞蝗的分布与土壤的关系研究

从土壤的质地、含水量、pH值和含盐量等方面 ,研究了白洋淀东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)蝗区的土壤状况 ;并结合实地考察的样点处蝗虫密度情况 ,研究了蝗虫不同密度区土壤之间的差异。结果表明 ,研究区蝗虫密度在 3 0头 m2 以上的地区 ,土壤质地为粉砂壤土 ,土壤pH值为7 2 6～ 8 1 2 ,土壤含盐量为 0 0 67%～ 0 2 0 7%。粉砂壤土中 ,砂粒含量较多、粗粉粒含量较少的地方 ,是东亚飞蝗比较理想的生存与活动场所 ;土壤含水量偏高、呈弱碱性的地方 ,适于东亚飞蝗的生存和活动。在研究区 ,土壤含盐量差异对东亚飞蝗的密度分布没有明显的影响。     

辽宁省长白落叶松人工林立地分类研究

利用通径分析(PA)、主成分分析(PCA)、典范分析(CA),筛选影响长白落叶松(Larisolgensis)生长的主导因子和研究地形、土壤、林木三者相互关系。结果表明,坡向、土壤质地、土壤厚度是主导因子;坡向与土壤质地、土厚、土壤有机质密切相关。利用生态学的立地分类方法,将辽宁东部长白落叶松人工林划分为3个立地类型组,14个主要立地类型。阴坡立地类型组有厚层、中层粉砂壤土类型和厚层、中层壤质土类型以及厚层粘壤土类型;半阴、半阳坡立地类型组有厚层、中层粉砂壤土类型,厚层、中层壤质土类型,中层砂质土类型和薄层土立地类型;阳坡立地类型组有厚层、中层、薄层土立地类型。     

新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素

根据新疆艾比湖流域土壤有机质(SOM)数据,分析了土壤质地、植被群落类型和土壤剖面深度3个因素对SOM含量的影响,进一步研究了流域内有机质在不同土壤深度的空间分布特征及其沿土壤剖面深度垂直分布的空间异质性。结果表明:植被群落类型显著影响SOM含量,而土壤质地和深度对有机质总体分布水平影响不显著;随土壤深度变化有机质分布呈现不同的空间变异特征,流域内0—80 cm土壤有机质高含量区域与低含量区域斑块化分布呈现孔穴特征,但在80—120 cm土壤有机质含量变化较为连续,呈现流域东、西两端高而中间低的分布特征;有机质沿土壤深度垂直分布模式在流域内表现出分异特征,流域中部SOM随土壤深度增加而降低,SOM含量从0—20 cm浅层土壤的2.85 g/kg降至100—120 cm深层土壤的1.51 g/kg;但在流域东部和西部SOM随土壤深度增加呈升高趋势,流域西部SOM含量从0—20 cm土壤的1.80 g/kg大幅增加至100—120cm土壤的6.61 g/kg,流域东部SOM含量则从0—20 cm土壤的1.04 g/kg逐步增至100—120 cm土壤的2.86g/kg。艾比湖流域有机质在浅层和深层土壤不同的空间分布特征与干旱区绿洲生态景观斑块化分异特征和植被根际沉积特点密切相关,流域内土壤剖面成土演化的空间异质性对有机质沿土壤深度垂直分布的空间变异性有显著制约。     

黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷及团聚体分布特征

结合野外观测和室内分析,研究了黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷含量及其生态计量学特征,以及土壤团聚体分布状况,以揭示土壤质地对区域农田土壤肥力的影响,以及土壤团聚体对肥力的调控作用.结果表明: 黄土高原农田土壤大团聚体含量、主要养分含量及其生态计量比值均随土壤质地由细变粗(壤质黏土→黏壤土→砂质壤土)逐渐降低;土壤pH值和微团聚体含量则呈现出相反的变化趋势. 随土壤黏粒含量增加,大团聚体含量、有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P显著增加,土壤pH和微团聚体含量显著降低. 土壤有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P随大团聚体含量的增加显著增加.表明区域尺度上农田土壤肥力状况取决于土壤质地,并受土壤大团聚体的调节.     

山西耕作土壤样品磁性空间分异及其环境意义

本文分析了山西高原土壤耕作层(0-20cm)25个样品的磁性,用GIS空间分析方法,得出土壤磁化率平面分布等值线图和空间三维模型。磁化率空间分布机理如下:首先,强烈的人为影响使土壤中磁性矿物人为来源占有重要地位。第二,土壤磁性矿物以亚铁磁性的磁铁矿和磁赤铁矿为主导。第三,土壤磁化率极值差及其与母质之间的差异均受广泛而较均一的黄土母质的影响。第四,晋西北和晋中等区域出现土壤磁化率高值区域。第五,人为作用强烈影响掩盖了气温、降水等气候因子对土壤磁化率的作用。     

汕头红树林湿地沉积物多环芳烃垂直分布特征

采集了汕头国际湿地核心区红树林表层沉积物上层(0～10 cm)和下层(10～20cm)样品,用超声溶剂萃取和GC-MS法分析了沉积物中的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、有机碳、黑碳和粒径的组成.结果显示,沉积物上、下层均以4环PAHs的含量最高,不同环数PAHs表现为中环数含量较高,低环和高环含量较低;上层∑PAHs含量明显大于下层,同时沉积物上层∑PAHs含量、有机碳和黑碳及粘粒、粉砂的质量分数均高于下层;pH没有变化.相关性分析显示,沉积物上、下层中的有机碳与∑PAHs含量无相关关系,黑碳、PAHs含量和粉砂表现为两两显著相关,表明沉积物中粉砂是影响PAHs在沉积物中行为和归宿的重要因素,而黑碳是形成分层效应的根本影响因素.     

江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素

土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用,是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。从省域尺度上分析土壤有机质的分布和变异,及其影响因素,对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义。以江苏省第二次土壤普查的1519个土壤剖面数据为基础,分析了江苏省表层(0-20 cm)土壤有机质分布、变异及其影响因素。结果表明,全省土壤有机质平均含量为(16.55±8.49) g/kg,变异系数为51.36%,属中等变异水平。不同土壤类型有机质含量差异较大,沼泽土最高,为31.60 g/kg,棕壤最低,为8.69 g/kg;自然土壤的有机质含量变异程度大于耕作土壤。年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤pH对全省土壤有机质含量变异的综合能解释能力为52.6%。土壤质地和年均温是有机质含量变异的主要影响因素,土壤质地对其变异的影响大于年均温,二者能够独立解释其变异的32.0%和23.4%。     

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

为探明人工铺设尼龙网状固沙措施对风沙危害的影响,以腾格里沙漠东南部人工固定沙丘、两类自然流动沙丘以及防护林的地表沉积物和结皮为研究对象,研究沙丘不同位置、不同深度沉积物的颗粒组成、土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量等养分特征。结果表明:(1)人工固定沙丘和自然流动沙丘粒度组成和土壤养分含量都存在显著差异(P<0.5),沙障的防风,固沙和土壤改良作用明显。(2)人工固定沙丘各个地貌位置沉积物粒度频率曲线均出现三峰,反映了沙障对粉尘沉积物的拦截作用,体现了沙障对土壤理化性质的改良过程;分选性随风向逐渐变差,随着粒径变细而好;偏度和峰度明显高于其他。(3)整个研究区沉积物偏碱性,影响着土壤养分含量。人工固定沙丘养分含量最高,有效氮和有机质含量均为最大,有效磷和有效钾含量略低于对比林,其粉沙物质含量与养分含量成正比。(4)人工固定沙丘的沙丘迎、背风坡均有植被分布,并覆有土壤物理结皮,沉积物粒级分配较自然发育的流动沙丘分散,养分含量增加。由此可见,沙障对沙区的土壤环境和生态环境改善具有重要的影响。     

武汉市郊水稻田土壤有效硅、全硫丰缺状况及土壤性质研究

水稻田土壤质地、酸碱度以及硅、硫等营养元素含量对水稻的质量和产量有着重要的影响,因此对武汉市郊稻田不同地区土壤质地、pH值和土壤中的有效硅、全硫含量进行了测定。实验结果表明:武汉市郊稻田土壤质地为沙壤土,pH基本呈中性,不同深度土壤中有效硅和全硫含量不同。在一定的深度范围内(0～30 cm),随着深度的增加,有效硅、全硫含量有所增加。其中有效硅含量均大于2 000 mg/kg,超过了土壤含有效硅含量的范围;土壤中全硫含量均低于150 mg/kg,说明该土壤容易发生缺硫现象。这一研究结果为指导该地区水稻田土壤合理施肥提供理论依据。     

基于CiteSpace的国内土壤磁学文献计量分析

为深入了解近年来国内土壤磁学研究的现状和发展趋势,以中国学术期刊全文数据库(CNKI)和Webof Science(WoS)为数据源,以1979—2019年1138篇研究论文为研究对象,采用文献计量分析法,运用CiteSpace文献计量可视化软件,进行机构、主题词、关键词聚类分析。研究发现:国内土壤磁学研究发文量分为三个阶段, 1979—1993年为萌芽阶段,发文量较少,WebofScience(WoS)数据库检索结果少见国内学者发表相关文章;1994—2014年为探索阶段,发文数量螺旋上升,共607篇; 2015—2019年为第三阶段,发文419篇,此阶段发文量大幅度增加, 2018年最高103篇。发文量前五的机构分别为中国科学院、中国地质大学、兰州大学、陕西师范大学、福建师范大学,发文量占总发文量的30%,但各科研机构和高校之间合作不紧密;关键词突发性检测分析发现环境磁学、重金属关键词突现,表明土壤磁学的应用领域向环境磁学渗透,随着研究的深入,将土壤粒度、土壤磁化率、重金属含量结合的土壤环境监测手段受到关注;主题词分析得出土壤磁学研究主题逐步从稻田土壤、黄土土壤的磁化率剖面特征过渡...     

策勒绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度的空间变化

为了探讨绿洲-沙漠过渡带对绿洲可持续发展的环境效应,本研究对策勒绿洲西缘绿洲-沙漠过渡带、防护林带和绿洲内部的各种风成沉积物及策勒河谷沉积物粒度特征进行比较.结果表明: 绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度特征(包括粒度分布特征、粒度参数、各粒级含量等)在空间上基本一致,其粒度范围为0.3～200 μm,分选性良好,主峰众数为67 μm,主要为悬浮组分和变性跃移组分,未出现>200 μm的跃移和蠕移组分,表现出典型的大气沙尘近距离传输沉积的特点.与外围(上风向)的策勒河谷(粒度范围0.3～800 μm)和沙漠地区的沉积物比较,过渡带粒度明显偏细,但与过渡带、防护林带和绿洲内部现代尘暴降尘(下风向)各种粒度特征基本一致.策勒绿洲-沙漠过渡带由于存在较高植被覆盖度,能够有效地抑制沙漠地区较粗颗粒组分(>200 μm)通过变性跃移或蠕移方式输送进入过渡带和绿洲内部.绿洲-沙漠过渡带与防护林体系一样,可有效抑制沙漠入侵绿洲,二者形成一个整体,共同维护策勒绿洲生态环境的稳定.     

生态修复区植物群落土壤粒径的分维特征

土壤粒径分布及其分维特征是反映土壤质地与肥力的重要指标。本文采用土壤分形学理论与方法,研究了多伦县防风固沙区生态修复植物群落下土壤颗粒的分形维数及其在土壤剖面上的变化规律。结果表明:(1)生态修复区不同植物群落下的土壤粒径分布特征不同,其分形维数在1.962~2.260,依次为:荒草地柠条林白桦林杨树林樟子松林黄柳和旱柳混交林榆树林山杏林。(2)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中分形维数与0.002、0.002~0.1 mm粒径含量呈显著正相关,与0.25~0.5 mm粒径含量呈显著负相关,与0.1~0.25、0.5~2 mm的粒径含量相关性不明显。(3)研究区0~20 cm土壤的分形维数较大,浅层土壤得到较好的改善,20 cm以下深层土壤改良的效果并不明显。本研究说明,多伦县防风固沙区经过十几年的生态修复,不同生态修复植物群落下土壤粒径分布具有不同特点,与未修复的荒草地相比分形维数偏大,土壤质地有所改善。     

雅鲁藏布江山南宽谷风沙化土地土壤养分和粒度特征

在雅鲁藏布江山南宽谷区,选择流动沙地、平缓沙砾地、半固定沙地、固定沙地和覆沙河滩地等类型样地,研究了不同深度(0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm)土壤层的养分状况和粒度特征,探讨了风沙运动对土壤粒度组成和养分含量的影响。结果表明:1)风沙化土地土壤pH值呈中性、碱性和强碱性,土壤有机质和全氮含量均很低,但全磷和全钾均很高。土壤粒度组成表现为砂粒含量(53.83%—95.93%)>粉粒(3.3%—40.5%)>粘粒(0.77%—5.68%)。2)粘粒和粉粒含量均以覆沙河滩地(分别为4.02%和27.95%)最大、半固定沙地(分别为1.35%和5.27%)最小。粘粒含量表现为覆沙河滩地>固定沙地(2.98%)>河滩流动沙地(2.89%)>平缓沙砾地(1.69%)>河岸流动沙地(1.54%)>山坡流动沙地(1.49%)>半固定沙地。不同类型沙地粉粒含量的大小顺序与粘粒含量相似,仅在山坡流动沙地和河岸流动沙地的大小顺序有所差别。砂粒含量以半固定沙地(为93.40%)最大、覆沙河滩地最小(68.05%)。不同类型沙地的砂粒含量与粉粒含量的大小顺序正好相反。3)土壤养分含量与粘粒、粉粒、极细砂粒和细砂粒等细沙物质的相关性较强,与中砂粒、粗砂粒和极粗砂粒等粗沙物质呈负相关或相关性较弱。其中,粘粒和极细砂粒含量的增加对土壤养分的增加贡献较大。流动沙丘随风沙运动而不断往复摆动的现象和土壤细颗粒的迁移和损失,对不同类型沙地和沙丘部位的土壤养分状况及其再分配过程产生较大影响。     

黄土高原盆地土壤有机质与影响因子的空间多尺度关系

不同影响因子对土壤有机质含量的影响存在尺度依赖性。以太原盆地土壤有机质为研究对象,于盆地上、中、下部分别设置采样带,应用多元经验模态分解(multivariate empirical mode decomposition,MEMD),分析了盆地内不同部位土壤有机质与影响因子(高程、坡度、地形湿度指数、土壤容重、砂粒、壤粒、黏粒和光谱主份等)在表征尺度的相关性,并预测了采样尺度上土壤有机质含量,旨在研究黄土高原盆地区内土壤有机质与相关因子的空间多尺度关系。研究结果表明:(1)利用MEMD法可将盆地内不同部位处的土壤有机质空间序列分解为不同表征尺度,盆地上、中和下部的表征尺度分别为6、8和7个。研究区域内,尺度约1000 m处是土壤有机质的主要表征尺度,且盆地内垂直河流方向的有机质序列主要表征尺度沿河流方向表现分散。(2)土壤有机质和影响因子的空间多尺度关系表明,高程与土壤有机质的关系主要表现在大尺度,而坡度、地形湿度指数与盆地中、下部土壤有机质的关系较明显。土壤容重与有机质在不同位置的不同表征尺度存在显著差异。土壤质地中,壤粒含量与有机质的多尺度关系最为明显。光谱主份1在全部样带中所有表征尺度上均与有机质显著相关。(3)采用MEMD法对有机质的预测精度高于基于原始数据的逐步多元回归结果。综上,研究结果可为黄土高原盆地区内土壤数字制图、土壤田块的合理设计与有机质的精确预测提供理论依据。     

土壤含水量对桔小实蝇蛹期存活的影响

浸水时间、土壤含水量对桔小实蝇Bactroceradorsalis(Hendel)蛹的存活及成虫羽化的影响的研究结果表明:(1)不同浸水时间对桔小实蝇蛹存活率的影响不同。浸水时间越长,蛹存活率越低;浸水对初期蛹的影响较大,蛹龄越大,浸水作用效果越低。浸水时间(TW)、蛹期(AP)和蛹存活率(SP)之间关系符合以下模型:SP=0.4165-0.00307TW+0.2290AP-0.00004496T2W-0.0002528A2P+0.00008258TWAP。(2)土壤含水量对桔小实蝇成虫羽化影响明显。当土壤含水量较低或较高时,羽化率都明显受到抑制。相对含水量在30%～80%之间,蛹的羽化率较高。相对含水量(Ws)和成虫羽化率(E)之间存在以下关系:E=0.396+0.01985W-0.000181W2。     

土壤活性有机质及其与土壤质量的关系

活性有机质是土壤的重要组成部分 ,主要包括溶解性有机碳、微生物生物量、轻组有机质。它在土壤中具有重要作用 :(1)可以表征土壤物质循环特征、评价土壤质量 ,可以作为土壤潜在生产力以及由土壤管理措施引起土壤有机质变化的早期指标 ;(2 )在养分周转中起重要作用 ,是植物的养分库 ,可以提供植物所需要的养分如氮、磷、硫等 ;(3)能稳定土壤结构 ,对维持团粒结构稳定性有重要作用。从土壤养分、土壤物理、化学性质方面讨论了活性有机质与土壤质量的关系。土壤中的溶解性有机碳、微生物生物量碳氮含量与土壤有机碳、全氮和碱解氮等物质的含量呈正相关。活性有机质受土壤质地、含水量、温度等因素影响 ,与土壤酸碱度、阳离子交换量等也有关。土壤微生物生物量碳和微生物量 C/有机碳比与土壤粘粒、粉粒含量呈正相关、与砂粒含量呈负相关     

长期保护性耕种方式对农田表层土壤性质的影响

研究了不同耕种方式对澳大利亚同一地区3种土壤表层(0～5cm)理化性质的作用,以揭示保护性耕作对土壤质量恢复的影响.结果表明:免耕穴播/保留残茬(DD/SR)、多年生人工草地(PP)和自然草地(NP)表层土壤的>2mm水稳性团聚体含量、全氮、有机碳含量、田间持水量均显著高于其相应对照传统耕作/秸秆焚烧(CC/SB)、人工草地/作物轮作(PPC)和耕作(CT)的;土壤全氮含量、田间持水量分别与有机碳含量之间有极显著的正相关关系(r=0.994**,r=0.996**,n=6),而受土壤质地等因素的影响较小;在同一类型的土壤上,土壤有机碳含量与水稳定性团聚体含量之间存在显著的相关性;在不同试验区,耕作措施对表层土壤容重和孔隙分布的影响存在较大差异;秸秆焚烧和施用石膏对表层土壤的pH及交换性阳离子含量有较大的影响.研究表明长期保护性耕作、草田轮作或多年生草地有利于提高表层土壤有机碳含量和结构稳定性,从而改善土壤的供肥供水能力.