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土壤-微生物-植物系统中矿物风化与元素循环 总被引：8，自引：0，他引：8
土壤是地球关键带的重要组成部分,土壤-植物系统是连接岩石圈、生物圈、大气圈和水圈的纽带.土壤作为地球上生物多样性最丰富的生境之一,在地球表层生物地球化学过程中担负重要的作用.本文主要从地球生物学的角度来探讨土壤生物在地球表层(风化壳)岩石矿物风化、物质转化与运输中的作用及其相关机制,包括土壤微生物对岩石矿物的风化,以及土壤-根系的相互作用和土壤-微生物-根系相互作用对岩石矿物风化的影响. 相似文献
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碘的生物地球化学迁移及其定量模式 总被引：1，自引：0，他引：1
揭示碘的环境与生物地球化学行为对建立人体科学补碘方法具有关键性意义.在盆栽和模拟条件下,应用同位素(125I)示踪技术,通过淋溶试验和青菜吸收碘的实验,在系统研究碘的生物地球化学转移特征及其影响因素的基础上,建立了碘生物地球化学迁移的定量模式.结果表明:作物可以吸收土壤外源碘,并通过根系将大部分碘输送到茎和叶,作物吸收碘的程度除了受土壤外源碘含量的控制外,还受土壤对碘吸附能力的影响;土壤中碘的淋失量大小决定于土壤对碘的固定能力以及淋溶液的酸碱度,而与淋溶水量的大小无关;土壤和植株中的部分碘可以挥发释放到空气中去,土壤和植株的含碘量越高,碘的释放量也就越大,这些研究结果为开辟生产化防治碘缺乏病(IDD)的新途径提供了重要的科学依据. 相似文献
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对浙江省安吉县梅溪发电厂粉煤灰贮灰场附近的土壤短剖面进行环境磁学、元素含量及粒度研究.借助模糊聚类分析,分辨出粉煤灰原位堆积、富集、迁移深度及未受污染土壤特征.剖面上部0～14cm为粉煤灰的原位反映,多畴磁铁矿主导了该段样品磁性.其中11～14cm处磁性矿物和金属元素有所富集.14～21cm为粉煤灰在土壤中的迁移深度.迁移段土壤中亚铁磁性矿物及Pb、Zn等金属含量介于底部未污染土壤与上部粉煤灰原位堆积层之间.单畴斜交反铁磁性矿物及来源于上部粉煤灰的多畴磁铁矿共同主导了该段土壤的磁性特征.21cm以下土壤基本未受粉煤灰污染,单畴斜交反铁磁性矿物是其主要磁性矿物.指标聚类分析表明,亚铁磁性矿物主要赋存在粗粉砂中,单畴磁晶粒主要存在于细粉砂中.χ、ARM、SIRM与Cu、Mn、Pb、Zn呈显著相关.结合多元统计分析,磁参数可用于追踪、识别粉煤灰在土壤剖面中的垂向迁移. 相似文献
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C3, C4植物及燃烧对土壤磁化率的影响 总被引：11，自引：0，他引：11
从现代不同植物的灰化、植物的根系和植物群落的燃烧等方面探讨了植物对土壤磁化率的影响, 发现植物特别是C4植物的生长对土壤磁化率有重要的贡献, 这对于探讨土壤磁化率的形成机制以及确切地解释黄土磁化率变化的气候意义无疑是非常重要的. 相似文献
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《世界地震工程》2017,(1)
为了进一步了解土体性质(Q3和Q4黄土)和土层厚度对黄土场地地震动效应的定量影响规律,利用等效线性化波动分析方法,在总结了兰州地区不同年代黄土波速值随土层变化的基础上,结合具体的黄土动力学参数及现场波速测试成果,开展黄土场地在不同性质黄土覆盖条件下地表峰值加速度PGA和黄土场地特征周期Ts等指标变化特征的场地地震反应计算。本文在考虑50年超越概率分别为63%,10%,2%的兰州人造地震波荷载作用下,探讨了不同性质黄土覆盖层的影响,并进一步建立了不同条件下黄土场地地震动反应谱特征周期计算公式。研究结果表明:黄土的性质和厚度对地表放大系数影响较大,随着土层厚度的增加,地表峰值加速度放大系数具有非线性的特点,整体上随土层厚度的增大而增大。在两种性质黄土覆盖条件下,反应谱特征周期变化规律相同,呈对数变化特点。随着土层厚度增大,反应谱特征周期不断增大,增长速率逐渐减小。 相似文献
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根系是植物的重要组成部分,根系研究对于植物、土壤以及生态系统研究的重要意义不容忽视.植物根系的传统探测方法不仅耗时费力而且会破坏根系原生环境.因此寻求一种无损性的植物根系探测技术尤为重要.探地雷达作为一种无损性探测方法,在根系参数估算方面具有巨大潜力.利用探地雷达2GHz频率天线在根径估测方面的优势,提出一个可实际应用的粗根生物量估算新方法,即：首先通过采集少量的根样本测得平均根密度;通过探地雷达野外测量实验建立基于探地雷达波形信号的根径估测模型对根径进行估测;基于根圆柱体（短根）或长锥体（长根）假设,通过估测的根径计算出根体积;最后利用根密度和根体积计算得到根生物量.得到主要结论如下：（1）直径大于0.5cm的粗根密度相对稳定;（2）从2GHz频率天线的探测数据中提取出的波形参数ΔT与根的深度无关,据此可建立精度较高的根径估测模型;（3）基于根密度和根体积可直接估算粗根生物量,无论粗短根或粗长根,新方法均能达到较高估算精度.上述结果验证了所建立的GPR根径估测模型和根生物量估算方法的合理性和有效性. 相似文献
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根据西安东郊任家坡黄土剖面中第5层古土壤样品的电子显微镜观察和能谱分析,在该层古土壤中发现了极少见的能够指示典型干旱气候环境的AgSO4矿物和钼矿物等.次生银矿物一般呈现椭球形结晶粒状形态,具有孔洞和裂隙化学沉淀结晶的特点,钼矿物具有胶体物质的特点.次生银矿物有两种类型,一是AgSO4矿物,二是氧化银矿物.次生银、钼和钴矿物与新生粘土矿物及Fe2O3和Al2O3的明显迁移指示该层土壤发育时经历了较为强烈的化学风化和矿物分解作用,银、钼和钴能够从原生矿物中释放出来,当时西安地区降水量丰富,达到了酸性化学风化阶段.在西安地区S5下部分层古土壤发育末期,出现了由温暖湿润季风气候向非季风干旱气候的大变化.在比CaSO4还易于溶解的AgSO4形成时期,关中平原为非季风干旱气候,强烈的蒸发造成了土壤水溶液中SO42的富集和AgSO4的形成.当时东亚夏季风活动极弱,一般不能越过秦岭到关中平原地区,那时西安地区年降水量为300mm以下,比现今兰州地区的气候还要冷干. 相似文献
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本文对发育在澳大利亚悉尼附近的Long Reef Beach中新世古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,测量了磁化率、饱和磁化强度、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁等常温磁学参数和磁滞回线,并对所有样品进行了热磁分析.实验结果表明:全新世软土层主要磁性矿物为MD颗粒磁铁矿,磁性矿物含量与黄土高原黄土层相当.中新世老成土层随地层深度增加主要磁性矿物由磁铁矿转变为磁赤铁矿,随着磁铁矿向磁赤铁矿的转化,开始出现赤铁矿;磁性矿物粒径分布较广,以PSD颗粒为主,其次为SD颗粒,同时含有少量MD颗粒;磁性矿物含量高于黄土高原强发育古土壤层.中新世红土矿层主要磁性矿物为赤铁矿,同时含有少量磁赤铁矿和针铁矿,属于铁的富集层,赤铁矿以SD颗粒为主,含少量PSD和MD颗粒.Long Reef Beach中新世古土壤形成时期,对应着一种全球性高温多雨气候,地表化学风化作用十分强烈.丰富的降水,导致中新世老成土层发生淋溶作用,磁铁矿在向下淋溶迁移过程中逐渐氧化为磁赤铁矿和赤铁矿,铁氧化物最终在红土矿层淀积,磁赤铁矿经高温压实作用再结晶转化为赤铁矿.磁性矿物转化过程可概括为磁铁矿—磁赤铁矿化的磁铁矿—磁赤铁矿—赤铁矿,其中部分磁赤铁矿具有热稳定性,在空气(氩气)环境中加热到700℃未发生转化. 相似文献
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大别山南、北坡花岗岩风化作用的差异及其构造、气候环境意义 总被引：2，自引：0，他引：2
对大别山南、北坡燕山期花岗岩风化壳研究表明: 南坡司空山黑云母二长花岗岩风化壳为剥蚀型风化壳, 在水解作用以及酸性介质条件下脱碱、钙、硅和富铝, 主要矿物学演化是长石、黑云母风化蚀变为伊利石→(蛭石→1.4 nm过渡矿物)→高岭石→多水高岭石. 北坡河棚黑云母正长花岗岩风化壳为稳定型风化壳, 在氧化作用以及弱酸偏中性介质条件下无硅的淋失、富铁和非晶化作用显著, 主要矿物学演化是长石、黑云母转变为蒙脱石、多水高岭石→非晶质. 这些结果显示, 大别山南、北坡风化作用的差异可能与气候条件和构造运动的差异有关, 即, 南坡高温多雨, 淋溶强烈, 土壤处于酸性环境, 经历过构造抬升; 北坡高温少雨, 淋溶较弱, 土壤处于弱酸偏中性环境. 相似文献
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基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析 总被引：3，自引：0，他引：3
应用探地雷达对植物根系进行探测的有效性已得到证实.但由于根系结构复杂,根围环境异质性强,针对基于探地雷达得到的根系探测数据的解读尚处于经验积累阶段.本研究首先通过对比根系探地雷达实测信号图像和模拟信号图像,证实了利用GprMax模拟探地雷达探测植物根系的有效性.其次通过定义不同根系空间结构和电性参数场景,模拟了不同条件下根目标反射信号的差异,并对影响探地雷达探测植物根系有效性的敏感因素进行了初步分析.模拟结果有助于探地雷达野外根系探测图谱的解译,为探地雷达在植物根系探测中的应用积累经验. 相似文献
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包气带是地面以下潜水面以上的地带,由非饱和多孔介质构成.LNAPLs泄漏到土壤中后会对包气带和地下水造成严重污染.为了准确探测出LNAPLs的迁移范围,有必要对其迁移规律及迁移对土壤介电常数的影响进行研究.本文从扩散方程出发,采用数值模拟研究了LNAPLs泄露速率对其在包气带中迁移的影响,分析了LNAPLs迁移过程中土壤相对介电常数的变化特征.研究结果表明,LNAPLs在土体中的迁移范围受到渗漏速率的影响:对于均匀渗漏,渗漏速率越大,迁移范围越大;对于非均匀渗漏,单位时问内渗漏量一定时,LNAPLs在土体中的扩散范围短期内受到渗漏速率非均匀性的影响,但长期内并不受此影响.LNAPLs的泄露会使区域中土壤相对介电常数发生变化:在毛细水带以上的非饱和区域,相对介电常数变化较小,但由于LNAPLs的扩散,驱使土壤中残余水向两侧迁移,进而形成明显的"山形";在毛细水带,相对介电常数随LNAPLs量的变化而明显变化,并有明显的横向变化趋势. 相似文献
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花岗岩化学风化过程中的Sr同位素演化——矿物相对风化速率的影响 总被引：9，自引：2，他引：9
对江西南部黑云母花岗岩和花岗斑岩风化剖面中Sr同位素体系的研究结果显示,花岗岩化学风化过程中,Rb,Sr之间发生明显分异,风化早期释放出的Sr/Si,Sr/Ca比值大于母岩值,Sr的淋失速率大于Si,Ca,K,Rb等营养离子.主要含Sr(和Rb)矿物相对风化速率的动态变化,导致花岗岩风化壳及其释放出Sr的87Sr/86Sr比值随时间波动变化黑云母、斜长石和钾长石的先后风化,导致风化残余物的87Sr/86Sr比值历经下降-升高-下降的波动变化,最终趋于稳定.这进一步说明,当用锶同位素示踪流域和全球范围的生物地球化学过程时,必须慎重考虑Sr从溶解固相中的优先释放以及含Sr矿物相对风化速率的变化导致的87Sr/86Sr比值的波动. 相似文献
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近20多年来黄土高原的黄土磁学性质与古气候研究取得了重要进展, 极大地推动了东亚古季风演化、亚洲内陆干旱化及过去全球变化的研究, 但对亚洲内陆天山地区的黄土磁学性质知之甚少. 选择天山伊犁盆地黄土剖面进行了系统的磁性测量, 包括磁化率、无磁滞磁化率、高低温磁化率和磁滞参数等, 并与黄土高原进行了对比, 开展了伊犁黄土的X射线衍射矿物学分析, 初步探讨了伊犁黄土磁化率增强的机制. 结果表明, 伊犁黄土磁性矿物的总含量要远远低于黄土高原, 但磁性矿物类型与黄土高原黄土基本类似, 以磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿为主, 部分样品还有钛铁矿等. 在磁性矿物中磁赤铁矿占的比例总体上要比黄土高原黄土低, 而磁铁矿和赤铁矿占的比例比黄土高原黄土要高. 磁性矿物的粒度要比黄土高原粗, 以准单畴(PSD)和多畴(MD)为主. 成壤作用产生的细粒超顺磁体对磁化率的贡献非常有限, 粒径为PSD和MD的磁铁矿和磁赤铁矿为伊犁黄土磁化率的主要贡献者. 伊犁黄土磁化率增强既有风速论模式(阿拉斯加或西伯利亚黄土成土模式), 又有黄土高原超细颗粒成壤模式, 但以前一种模式为主导. 伊犁黄土磁化率增强除与源区的原生磁性矿物有关以外, 还与当地的地形气候环境和地质背景有关. 伊犁黄土磁化率增强的机制十分复杂, 将磁化率应用古气候的解释时要慎重. 相似文献
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黄铁矿氧化速率的实验研究 总被引：8，自引：0，他引：8
在充分考虑前人研究所存在问题的基础上,作者采用混合流反应装置,对黄铁矿的氧化动力学进行了系统的研究.在温度25~44℃,pH值1.2~2.7和氧化剂Fe(III)浓度([Fe(III)]i)10?5~5×10?3mol·kg?1的范围内,黄铁矿的氧化速率RFe(II)为3.22×10?9~5.51×10?7mol?m?2?s?1.在实验范围内,随温度的升高或pH值的降低或[Fe(III)]i的升高,黄铁矿的氧化速率增大,通过对氧化速率与温度、pH、[Fe(III)]i之间对应关系的回归分析,得到黄铁矿被Fe(III)氧化的速率公式为324.6564.54108.310.60Fe0.4510[Fe(III)][H]ReTi+?×=+,氧化反应的活化能为64.54kJ?mol?1,该值表明黄铁矿的氧化是表面反应控制的,而不是扩散控制的.该公式在尾矿环境效应的定量研究中有重要的应用价值,利用该公式对安徽铜陵鸡冠山硫铁矿的尾矿因黄铁矿氧化而释放的污染物质的数量作了初步的估算.估算结果显示,在尾矿风化过程中,从黄铁矿晶体迁移到风化产物、土壤和水等其他物相中的污染物质数量是很大的,其中迁移到酸性尾矿水中的比例很可能是较高的,因此,该尾矿堆所引起的环境问题是值得重视的. 相似文献
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为了研究几种常见水陆交错带植物对底质稳固性的影响,选取太湖贡湖湾水陆交错带内的双穗雀稗(Paspalum distichum)、李氏禾(Leersia hexandra)、香菇草(Hydrocotyle vulgaris)、黄花水龙(Ludwigia peploides)和黄菖蒲(Iris pseudacorus)5种水生/湿生植物植物,并利用长江下游常见沙壤土和湖滨带新生底质两种土壤,开展了5种植物对底质稳固作用的室内研究.结果表明底质孔隙度减少、细小粒径(50μm)增加有利于底质稳固,改善上覆水指标,减少扰动给上覆水所带来的悬浮颗粒物.直径≤1 mm的须根量、须根长度和须根面积与底质孔隙度和粒径分布增益值之间存在线性回归关系,双穗雀稗、李氏禾、香菇草的根系参数与增益值之间存在斜率为0.006~1.727的线性正相关关系;黄花水龙、黄菖蒲植物根系参数与增益值之间则存在斜率为-0.091~-0.011的线性负相关关系.黄菖蒲与黄花水龙的根长密度分别为11.495和9.475 cm/cm~3,根表面积密度分别为0.368和0.294 cm~2/cm~3,根重密度分别为1.844和0.944 mg/cm~3,两种植物对底质孔隙度的增益值分别为15%和9%,对底质粒径分布的增益值分别为92%和47%;双穗雀稗、李氏禾、香菇草的根长密度分别为1.057、7.368和0.651 cm/cm~3,根表面积密度分别为0.033、0.228和0.022 cm~2/cm~3,根重密度分别为0.678、2.537和0.160 mg/cm~3,3种植物根系参数对底质孔隙度的增益值分别为6%、36%和1%,3种植物根系参数对底质粒径分布的增益值分别为16%、17%和-13%.5种植物通过根系提高底质的稳定性,减少底质在水力扰动下悬浮物质以及营养盐的释放,从效能上表现为李氏禾双穗雀稗黄菖蒲黄花水龙香菇草. 相似文献
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硅酸盐岩的风化产物通常可以有效地用于研究陆地表面发生的化学风化作用及其控制因素.选择位于东南亚热带地区的马来半岛和婆罗洲北部,通过分析其主要流域表层沉积物的黏土矿物和主要元素地球化学组成,开展热带地区化学风化及其控制因素的现代过程研究.结果显示,马来半岛的黏土矿物组合以高岭石(平均80%)为主,其次为伊利石(17%),... 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(2)
风成黄土堆积包含了丰富的古气候演化信息,如中国黄土古环境研究在过去几十年取得了重要进展.目前在印度地区黄土研究大都集中于其北部喜马拉雅山南坡的Kashmir地区,其他地区很少见到风成黄土的报道.通过对印度新德里-安格拉-斋普尔地区平原沉积物的地貌地形及沉积物地层的野外观察,发现其与大部分中国黄土古土壤序列相似,地层之间为过渡的渐变关系,不具有河流冲积物层理,且发育着明显的土壤层次,说明印度河-恒河平原很有可能存在未被识别的风积黄土古土壤序列.为了进一步确定其存在性,本文对位于印度河-恒河平原的一处疑似黄土堆积进行了采样及室内分析,结果表明代表性样品的粒度分布及稀土元素(REE)的配比模式与中国黄土极为相似,同时代表性样品的单颗粒石英扫描电镜(SEM)图像显示出新鲜的贝壳状断口、丰富的撞击圆麻点、机械撞击形成的碟型坑等风尘颗粒具有的特征.此外,环境磁学与岩石磁学实验表明,样品中的主导磁性矿物为亚铁磁性的磁铁矿及磁赤铁矿,可能含有少量的赤铁矿,并且其常温磁学参数与中国黄土具有很好的可比性.综合以上结果,我们认为印度河-恒河平原地区广泛分布着风成黄土堆积,且黄土的存在可能促进了印度农耕的发展,从而推动印度古文明的兴起与繁荣.这也为日后对该地区地层中蕴含的古气候信息解读提供了新的更成熟的研究载体. 相似文献
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关中平原第5层古土壤发育时的气候与土壤水环境研究 总被引：3，自引：0，他引：3
根据关中平原4个剖面第5层古土壤风化特征的研究得出, 该层古土壤风化剖面厚度大, 明显超出了土壤发育的厚度, 形成了厚2 m多的风化淋滤黄土层; 第5层古土壤之下的黏土胶膜、风化淋滤黄土层、Fe2O3, CaCO3和元素Sr分布深度指示关中平原该层土壤发育时年平均降水量达到了900余毫米, 含水量高的土壤重力水带分布深度至少达到了4.2 m, 在每年4.2 m深度范围土层含水量一般都在20%以上, 4.2~5 m深度范围内土层含水量也较高, 当时土壤水分充足, 没有土壤干层形成, 适于森林植被发育. 该层土壤发育时的年平均降水量显著大于年土壤总蒸发量, 水量平衡为明显的正值, 大气降水能够正常补给地下水. 该层土壤发育的中、晚期土壤水具弱酸性特征. 关中平原第5层古土壤发育时为亚热带气候, 而且比亚热带北缘的气候更暖湿一些. 那时秦岭以南和以北均为亚热带气候, 当时秦岭失去了亚热带与温带气候分界线的作用, 夏季风活动强度大, 能频繁越过秦岭山脉, 并给该区带来了丰富的降水, 决定了当时土层含水量较高. 相似文献