不同土壤水分条件下酸性硫酸盐土硫形态转化特征

以4种土壤湿度、3种干湿交替周期和原状土自然风干8个处理进行酸性硫酸盐土室内模拟实验,对模拟过程内土壤6种硫形态和pH等指标的动态变化过程的跟踪测定和分析结果表明,水分条件对酸性硫酸盐土中水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫的形态转化制约作用显著．淹水环境和过分干燥环境都不利于黄铁矿的氧化及水溶性硫和交换性硫的形成．潮湿但含水量不饱和环境有利于黄铁矿硫向水溶性硫和交换性硫的转换．在3种周期的干湿交替处理中,单一排干期水溶性硫和交换性硫土壤含量平均上升幅度分别为0．90～1．63g·kg^-1和0．58～1．47g·kg^-1,而黄铁矿硫含量下降幅度为1．29～3．20g·kg^-1．淹水期黄铁矿硫含量相对稳定而水溶性硫和交换性硫含量明显下降,并在排水过程中造成总硫的部分流失．硫形态转化量和硫的淋失量受到干湿交替周期的显著影响．同时分析了黄钾铁钒硫、有机硫和元素硫的动态．     

内蒙古典型草原主要土壤类型和植物硫状况的研究（英文）

通过对内蒙古典型草原4种主要土壤类型及122种主要植物硫含量的分析,并与主要放牧家畜的营养需要相结合,综合评价了内蒙古典型草原硫的营养状况.研究表明4种主要土壤类型不同层次(0.2～0.4m,0.1～0.2m和0～0.1m)的土壤中有机硫的含量变化很大,为17～397μg*g-1,有机硫的含量与土壤中有机碳和全氮含量呈高度正相关.土壤中平均无机硫含量低于10μg*g-1,但黑钙土土壤中无机硫的含量较高,达20μg*g-1左右.土壤中微生物硫含量占土壤中全硫含量的1.78%～2.80%.所测定的122种主要植物中有75%的植物体内硫含量低于0.16%,氮/硫比大于14∶1;与主要放牧家畜的营养需要相比,有约80%的植物缺硫.植物体中硫的含量与土壤中有效硫的含量显著正相关.     

酸性硫酸盐土中硫形态转化过程的水分制约作用

分别设土壤田间持水量的30%恒定(FH1)、土壤田间持水量的70%恒定(FH2),一直淹水(INU)、风干后放置(DRY,作为对照)、自然风干(NAD)5个处理进行酸性硫酸盐土室内模拟实验。实验结果显示,水分条件对酸性硫酸盐土中水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫的形态转化有显着的制约作用。淹水环境和过分干燥环境都不利于黄铁矿的氧化及水溶性硫和交换性硫的形成,潮湿但含水量不饱和环境有利于黄铁矿硫向水溶性硫和交换性硫的转换。模拟试验期内,水溶性硫含量的增加速度排列为:FH2>FH1>INU,交换性硫含量的增加速度排列为:FH1>FH2>INU,黄铁矿硫含量的下降速度排列为:FH2>FH1>INU,原状土自然风干(NAD)过程中,水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫之间发生了明显的转化。对不同处理中黄钾铁矾硫、有机硫和元素硫的动态变化也进行了分析。     

中国温带草地土壤硫的分布特征及其与环境因子的关系

以内蒙古和青藏高原的6种主要草地类型为研究对象,分析了不同类型草地表层土壤硫(S)的分布特征及其与环境因子的关系。结果表明:1)青藏高原草原表层土壤(0—10 cm)的全硫含量(430.8 mg/kg)显著高于内蒙古草原(181.4 mg/kg;P0.01)。土壤硫素一般以有机硫的形式存在,具有植物有效性的土壤无机硫所占比例较少,内蒙古土壤这一比例为14.7%,青藏高原为24.5%。2)土壤硫的含量与土壤C、N的分布格局关系紧密,呈显著正相关关系;与土壤p H呈负相关关系。内蒙古与青藏高原研究区土壤的C/S和N/S值较低,这表明硫可能成为对草原生产力起限制性作用的营养元素。3)内蒙古草原表层土壤全硫、水溶性硫、吸附性硫均与年均温呈显著负相关(P0.05);土壤硫与年均降水呈显著正相关关系(P0.05)。青藏高原草地土壤硫中,除水溶性硫与年均降水呈显著正相关关系外,其余土壤硫含量均未与气候因子呈现显著相关关系。     

酸性煤矿排水中硫的迁移转化及其与铁的相互作用——以贵州织金废弃煤矿区为例

硫酸盐是酸性煤矿排水的主要组成部分,高浓度硫酸盐废水排到环境中会产生一系列污染及环境效应。本文选取贵州省织金县珠藏镇酸性煤矿排水相对集中的小流域为对象,采集了水体与沉积物样品,研究硫酸盐在喀斯特地区酸性煤矿排水中的迁移转化过程。结果表明:研究区水体酸化明显,水中溶解态硫主要以SO_4~(2-)形式存在,且SO_4~(2-)随水的迁移过程有明显的衰减,亚稳态硫含量较少;可交换态硫酸盐(ExS)是沉积物中硫的主要存在形态,约占总硫(TS)的65%,还原态硫在这种强氧化环境中含量很少,各还原态硫含量的大小顺序是元素硫(ES)酸可挥发性硫化物(AVS)铬还原态硫化物(CRS);水体中SO_4~(2-)和Fe(Ⅲ)存在明显的正相关关系,SO_4~(2-)与Fe(Ⅲ)相结合共沉淀到沉积物中是SO_4~(2-)衰减的重要原因。     

长期施肥对红壤和黑土硫形态演变的影响

以红壤和黑土肥力与肥料效益监测站土壤为研究对象,研究了长期(21年)不同施肥(不施肥对照、施用氮磷钾、氮磷钾配施有机肥)处理下,表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤硫素形态组成、分布及演变规律.结果表明: 长期施用化肥及化肥配施有机肥处理下,表层土壤全硫比对照分别增加42%、33%(红壤)和6%、76%(黑土);除红壤氮磷钾处理外,亚表层土壤全硫受施肥影响较小,且明显低于相应表层土壤.有效硫和盐酸可提取态硫分别为红壤和黑土中的主要无机硫形态.施用化肥及化肥配施有机肥的红壤表层有效硫比对照分别增加了447%和102%,并促进了有效硫向亚表层的迁移、累积;而施用化肥及化肥配施有机肥处理的黑土表层有效硫仅比对照分别增加54%和93%,其对亚表层土壤有效硫的影响也不大.有机硫形态在两种土壤中都以酯键硫和残渣态硫为主.长期施肥影响下的表层和亚表层土壤中残渣态硫含量比对照分别增加了32%和55%以上;土壤中性质相对活跃的酯键硫和碳键硫受施肥影响不显著,而与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(P<0.05).此外,长期施肥试验表明大气硫沉降对土壤硫素输入的影响值得重视.     

菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异

选取不同类型菜地和一般农田 ,测定了 0～ 2 0 0cm土壤剖面的有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾等主要养分含量及其分布 .结果表明 ,菜地土壤中养分大量累积 ,其中硝态氮和速效磷累积程度较高 .大棚和露天菜地 0～ 2 0 0cm土层的硝态氮累积总量分别为 15 2 0 .9kg·hm-2 和 135 8.8kg·hm-2 ,比农田高出 5 .2和 4.5倍 ;速效磷分别为 978.1kg·hm-2 和 5 0 3.3kg·hm-2 ,比农田高出 6 .2和 2 .7倍 .而其它养分增加相对较少 .有机质累积总量分别为 2 80 .5Mg·hm-2 和 2 6 9.3Mg·hm-2 ,比一般农田高出 12 .5 %和 8.0 % ;全氮分别为 37.5Mg·hm-2 和 32 .7Mg·hm-2 ,比农田高出 36 .2 %和 18.6 % ;铵态氮分别为 2 11.5kg·hm-2 和 197.8kg·hm-2 ,比农田高出 2 9.6 %和 2 1.2 % ;速效钾分别为 6 5 6 7.8kg·hm-2 和 5 5 2 3 .6kg·hm-2 ,比农田高出 30 .6 %和 9.8% .此外 ,菜地土壤中累积的养分不仅分布在表层 ,在深层土壤也大量存在 ,说明菜地存在严重的养分淋溶现象 .     

湖南烟区烤烟硫含量与土壤有效硫含量的分布特点

采用野外调查、田间试验与室内分析相结合的方法,分析了湖南烟区烤烟硫含量与土壤有效硫含量的分布特点及相互关系.结果表明湖南烟叶硫含量较高,平均为(0.81±0.26)%,变幅为0.34%～1.49%,有39.29%的烟叶硫含量小于0.70%;不同等级烟叶硫含量的变化规律为上橘二(B2F)＞中橘三(C3F)＞下橘二(X2F).湖南种植烤烟土壤有效硫含量较丰富且变异范围大,平均为(37.16±27.59)mg·kg-1,变幅为2.20～217.60 mg·kg-1;有22.58%的土壤在不同程度上缺硫(≤16.0 mg·kg-1),有26.08%的土壤有效硫含量偏高(＞50.0 mg·kg-1),满足优质烟叶生长发育的正常土壤占51.34%;不同土壤类型有效硫含量的变化规律为鸭屎泥＞黄泥田＞红黄泥＞青泥田＞沙泥田＞黄灰土＞黄壤土.相关分析表明,烟叶硫含量与土壤有效硫含量呈极显著正相关(r=0.469, P＜0.01).     

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。     

三江平原典型湿地土壤剖面有机碳及全氮分布与积累特征

研究了三江平原2类典型湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮的分布特征与积累现状.结果表明,2类沼泽剖面有机碳分布均具有明显的储碳层和淀积层;上层的储碳层厚度约为60 cm,有机碳平均含量分别为96和184 g·kg^-1,全氮平均含量分别为7.4和17.6 g·kg^-1;下层的淀积层内有机碳和全氮含量低而稳定.2类沼泽剖面有机碳和全氮含量随剖面深度增加而下降, 有机碳、全氮与容重之间相关均极显著(P＜0.01).2类典型湿地有机碳密度在20～40 cm剖面内最大.储碳层内,有机碳储量分别为1.83×10⁴和1.73×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为1.45×10³和1.67×10³ t·km^-2;100 cm以内,有机碳储量分别为2.86×10⁴和262×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为2.18×10³和2.49×10³ t·km^-2.植被类型对湿地剖面有机碳、全氮含量及储量均具有不同程度的影响.     

酸性硫酸盐土中的硫及其形态演变探讨

研究了酸性硫酸盐土中S及其形态演变。结果表明,酸性硫酸盐土S含量高,以无机态为主;S积累和S形态演变与酸性硫酸盐土形成、发育与利用密切相关。与红树林盐渍沼泽土(潜在酸性硫酸盐土)比较,酸性硫酸盐水稻土黄钾铁矾S含量较高,但FeS2含量较低。酸性硫酸盐水稻土S形态剖面分布明显,其氧化层的黄钾铁矾S含量较高,pH值较低;其还原层的FeS2含量较高。防治酸害是酸性硫酸盐土持续利用要解决的关键问题。     

Effects of hyper-enriched reactive Fe on sulfidisation in a tidally inundated acid sulfate soil wetland

Solid phase Fe and S fractions were examined in an acid sulfate soil (ASS) wetland undergoing remediation via tidal inundation. Considerable diagenetic enrichment of reactive Fe(III) oxides (HCl- and dithionite-extractable) occurred near the soil surface (0?C0.05 m depth), where extremely large concentrations up to 3534 ??mol/g accounted for ~90% of the total Fe pool. This major source of reactive Fe exerts a substantial influence on S cycling and the formation, speciation and transformation of reduced inorganic S (RIS) in tidally inundated ASS. Under these geochemical conditions, acid volatile sulfide (AVS; up to 57 ??mol/g) and elemental sulfur (S⁰; up to 41 ??mol/g) were the dominant fractions of RIS in near surface soils. AVS?CS to pyrite?CS ratios exceeded 2.9 near the surface, indicating that abundant reactive Fe favoured the accumulation of AVS minerals and S⁰ over pyrite. This is supported by the significant correlation of poorly crystalline Fe with AVS?CS and S⁰?CS contents (r = 0.83 and r = 0.85, respectively, P < 0.01). XANES spectroscopy provided direct evidence for the presence of a greigite-like phase in AVS?CS measured by chemical extraction. While the abundant reactive Fe may limit the transformation of AVS minerals and S⁰ to pyrite during early diagenesis (~5 years), continued sulfidisation over longer time scales is likely to eventually lead to enhanced sequestration of S within pyrite (with a predicted 8% pyrite by mass). These findings provide an important understanding of sulfidisation processes occurring in reactive Fe-enriched, tidally inundated ASS landscapes.     

酸沉降影响下庐山森林生态系统土壤硫形态分布研究

近年来 ,因农业高产的养分平衡问题及因酸沉降污染问题硫的植物营养与生物地球化学研究日益活跃。至今已有较多研究者对农田和自然土壤中硫含量、形态分布及不同施肥条件和作物对它们的影响进行了研究[1,2 ,12～ 16 ] 。酸沉降影响下森林土壤硫及其去向倍受关注。研究表明 ,在高度风化的土壤上的森林生态系统中ＳＯ4 2 - 处于积累状态[17] ,而发育时间较短的土壤上的森林生态系统中ＳＯ4 2 - 则处于接近动态平衡的状态[18,19] 。Ｃａｒｌｓｓｏｎ等[2 0 ] 利用34Ｓ对挪威半岛森林土壤硫形态及其与酸沉降的关系进行了研究 ,认为有机硫和吸附…     

凋落物对土壤酸化的缓冲及其对根系生长的影响

凋落物层是森林生态系统中一个十分活跃的界面,一方面环境因素影响凋落物的积累和分解,另一方面凋落物的动态反过来又影响到系统内的水热收支平衡、土壤的理化特性以至森林生产力。值得注意的是,在高度工业化的现代社会,大气污染作为一种新生的环境因子不同程度地作用于森林生态系统,凋落物层则是大气污染物(如酸雨)作用于森林土壤亚系     

不同植被类型下红壤pH和交换性酸的剖面特征

研究湘南红壤丘陵区11种植被类型下施肥区域和未施肥区域红壤剖面(0～100 cm)pH及交换性酸的变化特征.结果表明: 施肥区域0～60 cm土层土壤的pH大小顺序为茶园<花生地<柑橘园,交换性酸含量大小为花生地≤柑橘园<茶园;种植茶树和花生后,表层(0～40 cm)相对底层(60～100 cm)均产生酸化,pH分别降低0.55和0.17,而种植柑橘后,土层间无显著差异.未施肥区域中,植被恢复区0～40 cm土层pH大小为白檵木林≤湿地松林<板栗园<白茅草地,交换性酸含量大小为白茅草地<板栗园<白檵木林≤湿地松林;天然林区0～20 cm土层中次生林和油茶林的pH均显著低于马尾松林0.34和0.20个单位,马尾松林和次生林交换性酸含量显著低于油茶林.与裸地相比,未施肥区域除白茅草地外,其他植被类型均加速了表层土壤酸化,其中天然次生林酸化最严重,pH降低0.52;未施肥区域除天然次生林外,其他植被类型均提高了深层土壤pH,其中白茅草地提升效果最显著,pH升高0.43.无论施肥区域还是未施肥区域,整体上随着土层深度的增加,植被类型或施肥对土壤酸度的影响越来越小.     

Relative contributions of biological and chemical reactions to the overall rate of pyrite oxidation at temperatures between 30 degrees C and 70 degrees C

The stoichiometry and kinetics of the spontaneous, chemical reaction between pyrite and ferric iron was studied at 30, 45, and 70 degrees C in shake flasks at pH 1.5 by monitoring the ferrous iron, total iron, elemental sulfur, and sulfate concentration profiles in time. It was found that the sulfur moiety of pyrite was oxidized completely to sulfate. Elemental sulfur was not produced in detectable amounts. The iron moiety of pyrite was released as ferrous iron. All observed initial reaction rates could be fitted into an empirical equation. This equation includes the concentrations of ferric iron and pyrite, and a constant which is dependent on the temperature and the nature of the main anion present. It was observed that ferrous iron formed during the reaction slowed down the oxidation of pyrite by ferric iron. The extent of this effect decreased with increasing temperature. With the aid of the empirical equation, the contribution of the chemical oxidation of pyrite by ferric iron to the overall oxidation in a hypothetical plug-flow reactor, in which biologically mediated oxdidation of pyrite and ferrous iron by oxygen also takes place, can be assessed. At 30, 45, and 70 degrees C, respectively, 2, 8-17, and 43% of the pyrite was oxidized chemically by ferric iron. Therefore, it is expected that only in reactors operating at high temperatures with extremely thermophilic bacteria, will chemical oxidation cause a significant deviation from the apparent first order overall kinetics of biological pyrite oxidation.     

酸性矿山废水污染的水稻田土壤中重金属的微生物学效应

采样调查了广东大宝山地区受酸性采矿废水长期污染的亚热带水稻田的土壤理化性质 ,重金属 Cu、Pb、Zn、Cd的全量及其 DTPA浸提量 ,以及微生物生物量及其呼吸活性等指标。利用主成分和逐步回归分析了影响土壤重金属的有效性及其微生物学效应的因素。结果表明 :土壤高含硫 ,强酸性 ,有机碳、全氮较低 ,4种金属的全量普遍超标。DTPA可提取态金属含量较高 ,不仅与其全量呈显著正相关 ,而且与土壤酸度和粘粒含量正相关 ,和 Mn含量负相关。过量的金属显著降低了土壤微生物生物量 C、N、微生物商、生物量 N/全 N比 ,并抑制了微生物呼吸强度和对有机碳的矿化率 ,导致了土壤 C/N比的升高。同时 ,金属对微生物群落及生理代谢指标 ,如微生物生物量 C/N比和代谢商的影响不显著。 DTPA可提取态金属 ,特别是 DTPA- Cu是导致微生物生物量和活性指标变化的主要因素。以有机碳 (或全氮 )为基数的复合微生物指标降低了土壤性质差异造成的干扰 ,较单一指标更能准确指示微生物对金属胁迫的反应。土壤硫没有对金属有效性和微生物指标产生明显影响 ,但其氧化过程可能引起酸化和金属离子的释放     

Rock weathering creates oases of life in a High Arctic desert

During primary colonization of rock substrates by plants, mineral weathering is strongly accelerated under plant roots, but little is known on how it affects soil ecosystem development before plant establishment. Here we show that rock mineral weathering mediated by chemolithoautotrophic bacteria is associated to plant community formation in sites recently released by permanent glacier ice cover in the Midtre Lovénbreen glacier moraine (78°53′N), Svalbard. Increased soil fertility fosters growth of prokaryotes and plants at the boundary between sites of intense bacterial mediated chemolithotrophic iron‐sulfur oxidation and pH decrease, and the common moraine substrate where carbon and nitrogen are fixed by cyanobacteria. Microbial iron oxidizing activity determines acidity and corresponding fertility gradients, where water retention, cation exchange capacity and nutrient availability are increased. This fertilization is enabled by abundant mineral nutrients and reduced forms of iron and sulfur in pyrite minerals within a conglomerate type of moraine rock. Such an interaction between microorganisms and moraine minerals determines a peculiar, not yet described model for soil genesis and plant ecosystem formation with potential past and present analogues in other harsh environments with similar geochemical settings.