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冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响

行文静 牛浩 李娇 吴福勇

行文静, 牛 浩, 李 娇, 吴福勇. 冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 338 − 345 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101
引用本文: 行文静, 牛 浩, 李 娇, 吴福勇. 冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响[J]. 土壤通报, 2021, 52(2): 338 − 345 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101
XING Wen-jing, NIU Hao, LI Jiao, WU Fu-yong. Effects of initial water content and freeze-thawing cycles on adsorption and desorption of selenate in black soil of Northeast China[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 338 − 345 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101
Citation: XING Wen-jing, NIU Hao, LI Jiao, WU Fu-yong. Effects of initial water content and freeze-thawing cycles on adsorption and desorption of selenate in black soil of Northeast China[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2021, 52(2): 338 − 345 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101

冻融对东北黑土硒酸盐吸附解吸的影响

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2020072101
基金项目: 国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项“黑土侵蚀防治机理与调控技术”(2016YFE0202900)资助
详细信息
    作者简介:

    行文静(1994−),女,河南洛阳人,硕士研究生,从事土壤学研究,E-mail: 1521647294@qq.com

    通讯作者:

    E-mail: wfy09@163.com

  • 中图分类号: S147.2

Effects of initial water content and freeze-thawing cycles on adsorption and desorption of selenate in black soil of Northeast China

  • 摘要: 为探究冻融过程对东北黑土硒酸盐(Se(VI))吸附、解吸的影响机理,通过室内不同初始含水率及冻融次数模拟冻融循环,随后利用冻融后土壤进行Se(VI)的吸附和解吸试验,分别采用Langumuir和Freundlich方程对Se(VI)吸附过程进行拟合。结果表明:冻融显著(P < 0.05)改变了东北黑土pH值、有机质、球囊霉素相关土壤蛋白及各粒级团聚体含量,冻融后土壤Se(VI)吸附量显著高于未冻融土壤。通过拟合发现东北黑土对Se(VI)的吸附更符合Langmuir模型(R2 > 0.967),高初始含水率及冻融循环次数均增加了冻融后黑土对Se(VI)的最大吸附量及缓冲容量,同时提高了Se(VI)的解吸率。70%含水率及多次冻融循环提高了黑土对Se(VI)的吸附潜能,促进Se(VI)的解吸,使得冻融后土壤硒的生物有效性增加,有利于作物根系对硒的吸收。
  • 图  1  冻融过程中不同水分处理对黑土Se(VI)吸附量的影响

    Figure  1.  Effects of different moisture treatments during freeze-thaw process on Se (VI) adsorption of black soil

    图  2  冻融过程中不同冻融次数对黑土Se(VI)平均吸附量的影响

    Figure  2.  Effect of freeze-thaw cycles during freeze-thaw process on the average adsorption capacity of Se (VI) in black soil

    图  3  冻融过程中不同水分处理及不同冻融次数对黑土Se(VI)吸附等温曲线的影响

    Figure  3.  Adsorption isotherms of Se (VI) in black soil with different freeze-thaw cycles under two moistures during freeze-thaw processes

    图  4  冻融过程中不同水分及冻融次数对黑土Se(VI)解吸率的影响

    Figure  4.  Effects of different moisture and freeze-thaw cycles on Se (VI) desorption rate in black soil during freeze-thaw processes

    表  1  冻融过程对东北黑土各级团聚体和平均重量直径的影响

    Table  1.   Effect of freeze-thaw process on aggregate contents and average weight diameter of black soil in Northeast China

    处理
    Treatment
    各级团聚体含量(mm, %)
    Contents of different size aggregate groups
    WSA0.25
    (%)
    MWD
    (mm)
    > 22 ~ 11 ~ 0.50.5 ~ 0.250.25 ~ 0.1050.105 ~ 0.005< 0.005
    W1F0 2.51 a 29.20 ab 32.26 ab 21.27 bc 7.40 d 1.96 d 5.40 d 85.24 0.82
    W1F6 1.59 a 30.17 a 29.93 ab 13.99 c 4.39 d 2.07 d 17.85 d 75.69 0.77
    W1F15 0.26 b 15.68 ab 41.81 a 13.19 c 5.42 d 2.56 d 21.07 d 70.95 0.60
    W1F30 0.11 b 8.74 bc 37.91 ab 23.32 ab 6.05 d 2.21 d 21.67 d 70.08 0.51
    W2F0 0.09 b 11.75 bc 16.68 cd 24.81 ab 20.84 ab 5.76 a 20.07 a 54.33 0.40
    W2F6 0.32 b 5.22 d 28.35 bc 30.60 ab 19.24 bc 3.83 c 12.44 c 64.49 0.41
    W2F15 0.14 b 20.41 bc 34.97 ab 19.41 bc 13.31 c 4.16 bc 7.60 bc 74.93 0.64
    W2F30 0.09 b 2.29 abc 8.63 d 29.13 a 23.73 a 5.13 ab 30.99 ab 40.15 0.21
      注:同列不同字母表示不同处理之间差异显著(P < 0.05),MWD指土壤团聚体平均重量直径。
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    表  2  不同冻融处理对东北黑土基本理化性质的影响

    Table  2.   Effects of different freeze-thaw processes on basic physical and chemical properties in black soil of Northeast China

    处理
    Treatment
    pH有机质
    Organic matter
    (g kg−1
    球囊霉素
    GRSP
    (mg g−1
    W1F0 5.69 ± 0.015 a 37.24 ± 1.19 bc 0.47 ± 0.017 ab
    W1F6 5.63 ± 0.017 b 36.38 ± 0.92 bcd 0.47 ± 0.04 ab
    W1F15 5.55 ± 0.032 c 34.80 ± 2.74 d 0.42 ± 0.006 b
    W1F30 5.58 ± 0.010 c 37.22 ± 1.01 b c 0.46 ± 0.04 ab
    W2F0 5.52 ± 0.028 d 38.96 ± 1.52 b 0.46 ± 0.02 ab
    W2F6 5.50 ± 0.015 de 35.86 ± 1.10 cd 0.49 ± 0.03 a
    W2F15 5.41 ± 0.017 f 35.24 ± 0.73 cd 0.51 ± 0.01 a
    W2F30 5.46 ± 0.030 e 41.17 ± 2.43 a 0.50 ± 0.01 a
      注:同列不同的小写字母表示不同处理之间差异显著(P < 0.05)。
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    表  3  冻融作用下Se(VI)吸附拟合方程特征参数

    Table  3.   Characteristic parameters of Se (VI) adsorption fitting equation under different freeze-thaw processes

    处理
    Treatment
    Langmuir等温方程参数
    Langmuir isotherm equation parameters
    Freundlich等温方程参数
    Freundlich isotherm equation parameters
    QmK1MBCR2Kf1/nR2
    W1F0 350.24 0.017 5.95 0.990 6.30 0.92 0.987
    W1F6 341.45 0.029 9.90 0.985 10.16 0.88 0.979
    W1F15 847.67 0.009 7.63 0.974 7.41 0.98 0.973
    W1F30 392.47 0.018 7.06 0.979 7.05 0.93 0.974
    W2F0 627.12 0.010 6.27 0.993 5.96 0.96 0.993
    W2F6 618.76 0.013 8.04 0.967 8.25 0.96 0.971
    W2F15 2676.11 0.003 8.03 0.988 6.74 1.02 0.990
    W2F30 519.49 0.014 7.27 0.977 7.11 0.95 0.979
      注:MBC表示土壤对Se(VI)的最大缓冲容量。
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    表  4  等温吸附模型参数与土壤理化性质的相关分析

    Table  4.   Correlation analysis between isothermal adsorption model parameters and soil physical and chemical properties

    土壤理化性质
    Physical and chemical properties of soil
    Langmuir模型参数
    Langmuir model parameters
    Freundlich模型参数
    Freundlich model parameters
    QmK1Kf1/n
    pH −0.755* 0.886** 0.555 −0.887**
    有机质(g kg−1 0.510 −0.238 −0.329 −0.338
    球囊霉素(mg g−1 −0.552 0.185 0.005 0.212
    WSA0.25 0.155 0.194 0.234 −0.255
      注:* 表示在5%水平上显著相关(n = 8); ** 表示在1%水平上显著相关(n = 8)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-21
  • 修回日期:  2020-11-05
  • 网络出版日期:  2021-03-05
  • 刊出日期:  2021-04-08

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