钾是植物光合生长必要的大量元素，它在植物营养合成及生理循环中有巨大作用。作为重要的工业原料的天然加工厂———橡胶树，其生长、发育、产胶等植物循环过程更需要大量的钾参与其中。钾不仅能促进橡胶树的光合作用，加速糖分的运转和积累，增强植株的抗逆性，还具有其特殊的作用，即促进橡胶树树皮的再生，增加树皮乳管的数量，从而增加产胶组织的总量，提高胶乳产量；钾元素在橡胶林生态系统养分循环中也具有重要的作用。钾元素的上述功能已在大量的试验研究中得到证实。一些研究结果还表明，随着植胶年限的增长，胶园土壤与橡胶树叶片钾素含量呈下降或亏缺现象。因此，必须重视钾肥在植胶生产中的合理施用[1-7]。针对钾元素的特殊功能和地位，本文拟通过总结橡胶林钾素研究发展趋势，为今后橡胶林钾素研究提供合理的参考意见。 1橡胶林土壤钾元素含量变化研究进展土壤中的钾大多数存在于矿物中，矿物风化时释放出钾离子，这些钾离子通过交换而被吸附。据华南热带作物科学研究院研究，适合于橡胶树正常生长所需要的土壤有效钾含量(0～20cm土层)范围为40～60mg/kg，有机质含量的正常值范围为2.0%～2.5%[8]。在不同的成土母质、立地条件和抚育管理方式等影响下，橡胶林土壤钾含量也不同，此外，凋落物归还也会影响土壤中钾的含量。 1.1土壤母质及立地条件的影响研究 土壤中的钾含量受土壤母质影响较大。不同土壤母质发育而来的土壤中含钾量不同，全钾、缓效钾含量在花岗岩中最高，玄武岩中最低；速效钾含量在1～20、21～40cm土层均是页岩中最高，在41～60cm土层则是冲积物最高[9]。钟银宽等[10]研究表明，不同类型土壤供钾能力大小表现为花岗岩＞砂页岩＞玄武岩＞浅海沉积物，这与陆行正等的研究结果具有一致性。研究者们还根据不同母质发育的土壤肥力特征和养分供应状况，针对性地提出了合理化施肥的建议，对于指导橡胶生产施肥起了积极作用。张伟等[11]分析了儋州地区不同肥力的橡胶园土壤中的含钾量，并对其主要养分的垂直分布规律进行研究，结果表明，与适宜橡胶树生长的有效钾正常值(40～60mg/kg)相比，高、低肥力的胶园中表层土壤有效钾的含量正常，中等肥力土壤的有效钾含量则不足；全钾的垂直分布与土壤肥力的关系不明显，土壤中的钾素对橡胶树的生长和土壤肥力的影响较小。另外，罗微等[12]探讨了胶园中土壤肥料养分与根系分布的相关性，结果发现，施肥穴内钾含量分布从上到下逐渐减少，与橡胶树根系垂直分布总体趋势一致。此外，橡胶林不同立地条件如坡度、地形等也影响着胶园土壤、橡胶树的钾素含量。根据佘贵连、王百群[13-14]等研究，不同山地类型下，随着坡度的增加，钾素的淋失作用增强，且速效钾养分的流失强度与坡度呈指数函数关系；地形还会影响土层间全钾和速效钾含量变化。 1.2抚育管理方式的影响研究 橡胶林土壤钾含量变化也受种植年限、种植管理模式、割胶制度等抚育管理方式的影响。Aweto等研究发现，在植胶的前11年，矿质养分含量都呈下降趋势，且随着橡胶树龄的增加，仅表层10cm土层内的交换性钾含量下降。Abrahametal[15]指出，植胶10a后，土壤中有机碳和钾的含量分别下降了20%和10%。何向东等[16]对海南垦区胶园肥力演变的研究表明：植胶多年后，海南垦区各种土壤类型的胶园土壤肥力呈明显下降趋势。其中，速效钾方面，36a间速效钾含量的下降幅度为10%～55%。1954年，速效钾含量在正常值以上(＞60mg/kg)的占75%，到1990年，仅占45%。林希昊等[17]的研究也表明，橡胶林各土层速效钾含量与树龄有关，表现为16a＞5a＞9a。胶园间种和盖草培肥等管理模式也在一定程度上影响着土壤养分含量，其中，胶园的盖草培肥(即绿肥)措施能使树体积累更多的养分，有效钾含量增加。曾宪海等[18]研究指出，幼龄胶园间种新银合欢树3.5年后，有机质含量增加，而土壤有效钾含量和pH值均下降，但并未影响幼树的生长。橡胶树高产培肥综合技术的研究表明，胶园盖绿肥后，土壤有效养分成倍以致十几倍地增加，其中速效钾增加1倍；在常规施化肥的基础上增施绿肥，叶片钾的含量升高了0.05%，橡胶树的干物质合成量增加，干胶产量提高了3.8%[19]。Haag等的研究[20]也表明，对胶园进行绿肥覆盖，不仅能提高干物质的生产量，还能积累更多的养分。绿肥覆盖物38个月共生产干物质3185kg/hm2，48个月共积累养分总量164kg/hm2，比橡胶树分别高出398和107kg/hm2。在幼龄胶园种植豆科覆盖物同样能提高胶园土壤中钾的含量，增加量为85.5kg/hm2。由此可见，对胶园进行盖草等管理措施对土壤肥力的提高和胶树养分的积累也起到了巨大作用。此外，不同的割胶制度也影响着橡胶林土壤钾的含量变化。相比传统割制，刺激割制下的胶园土壤养分含量正在逐渐下降，其中，云南和海南植胶地的速效钾含量分别下降了38.5%和58%[21]，钾的加速流失，引起胶树整体养分下降，也影响橡胶树养分间正常比例关系。 1.3凋落物钾素归还研究 凋落物归还在不同程度上影响着胶园钾素的积累，此外，橡胶树根系枯死也会归还少量养分到土壤。胶林中凋落物的归还过程包括胶树枯落物的凋落、迁移、分解和释放。凋落物中的钾素迁移率较高，仅次于磷。Krishnakumar等[22]研究发现橡胶林下枯落物积累量小于天然林，这与任泳红等[23]的研究结果一致，说明在湿度较高的橡胶林下，微生物活动旺盛，凋落物分解快。Philip等[24]对胶林凋落物分解速率的研究表明，一年内枯落物可分解92%，钾、氮、镁元素的分解释放效率较快。胶园施肥水平和种植模式会影响枯落物钾含量。钾肥施用量增多时，枯落物中钾的含量也会增加。在30a树龄的间作胶园，一年中养分的归还量为363.26kg/hm2，其中K的含量比对照纯林胶园高出1.42倍[25]。孟庆岩等[26]研究得出，在胶—茶—鸡农林复合生态系统中，钾的循环率为59%。 2橡胶树钾元素作用及变化研究进展 2.1钾元素作用研究 钾在橡胶树内呈离子状态存在，含量居于第3位，次于磷素，橡胶树新陈代谢的各个过程都离不开钾，并且其需要量随树龄的增长而增多。在橡胶树生长发育过程中，钾的作用主要表现为：加强光合作用；促进多种酶的活化和对氮的吸收，有利于蛋白质的形成；并且能够提高橡胶树的抗病、抗风和耐寒能力；钾素含量过多时，会使橡胶幼树生长受到抑制。钾与镁元素之间存在颉颃作用，当比值失调时，会互相抑制对方的吸收，一般情况下，叶片中K/Mg比值以4.5为宜。陆行正等经过系统试验得出，生长健康、产量正常的橡胶树叶片中钾的正常含量指标是0.9%～1.0%[27]，并对元素之间的比值做出了评价指标，K/P的正常范围为4.3～4.7，K/Ca的正常范围为1.0～1.5。这与中国热带农业科学院橡胶所得出的橡胶树叶片含钾0.9～1.1mg/kg为适量指标的结果基本一致。#p#分页标题#e# 2.2钾素分配及含量变化研究 橡胶树体内钾素含量受各器官生理作用、树龄、割胶管理制度、施肥及其它因素的影响。橡胶树体内的钾素多集中在幼芽、嫩叶、根尖等生命最活跃部位，并随着橡胶树的生长而转移[2]。一般橡胶树叶片中钾含量为0.9%～1.4%(干重)。橡胶树各部分的含钾量分别为[8]：老化叶片0.9%～1.1%；绿色嫩枝0.68%；褐色枝条0.27%；茎干0.25%；根0.31%；胶乳0.35%～0.6%，叶片在展叶期为1.79%；稳定成熟老化期为1.16%；凋落前为0.42%。不同定植年限的胶树，其叶片含钾量和树体的钾素积累量也不相同。国内外研究表明，叶片中钾的含量与树龄和叶龄有一定的相关性[28]，随着树龄的增长，叶片中钾含量呈下降趋势[29-30]。然而，树龄增加，橡胶树则需要从胶园土壤中摄取更多的钾素养分，固定在胶树体内，以满足抽叶、开花、结果以及树体的增高和增粗。据测定，4龄和33龄树龄的胶树，所积累的钾素养分量分别为188和1233kg/hm2[31]。割胶制度也是影响橡胶树钾素水平的因素之一。研究表明，成龄橡胶树在常规割胶条件下，每生产100kg的干胶，需要消耗钾5.89kg；刺激割胶下增产30%消耗的钾比常规割制下增加71%，并且在连续刺激割胶后，叶片钾含量将下降5%～10%[32]。麦全法等调查研究表明，刺激割胶大面积推广之后，广东、海南和云南植胶区的橡胶树养分均有不同程度的下降，其中云南垦区橡胶树叶片钾含量90年代末迅速减少。以上研究都表明，刺激割胶制度对橡胶树钾素水平的影响高于传统割制。此外，研究表明，钾肥的施用量和成龄胶园的产胶水平不同，橡胶树体内钾含量也有差异。吴敏等[33]对橡胶树幼苗施入钾肥后发现，其根、茎、叶各器官钾的含量和积累量随处理浓度的升高而升高，钾的利用效率则随处理浓度的提高而降低。张玉凤等[34]在海南东部垦区部分农场的研究发现，PR107和RRIM600两种品系的高、中、低产胶园叶片养分状况都存有明显差异，其中RRIM600品种高产胶园的全钾含量极显著地高于中、低产胶园。 3橡胶树产胶生理与钾素研究 3.1橡胶树产胶生理研究 在橡胶树割胶生产过程中，病害、死皮、割胶制度都会直接影响到橡胶生长与生产，而这些因素都直接或间接地与橡胶树的养分状况有关。橡胶树的钾素养分具有促进橡胶树树皮的再生，增加树皮乳管的数量，从而增加产胶组织的总量，提高胶乳产量的特殊作用。钾素营养良好时，能减轻胶乳的早凝，延长割胶后的排胶时间并提高胶乳的流速，从而增强橡胶树产胶、排胶能力，提高胶乳的稳定性和胶乳的钾含量水平等。多年的割胶生产也证实，钾元素对于橡胶树的生长、排胶量及排胶质量都会产生一定影响。M.K.S.A.Samaraweera等研究了养分元素对产胶生理的影响。结果表明，胶乳的糖源来自蔗糖，钾可激活蔗糖转化酶活性，从而增加胶乳产量。Shankar[35]通过研究发现钾与氮、磷的相互作用对开割率、平均株产和年均产量有显著影响。近年来，新的割胶制度和乙烯利刺激剂的应用，增加了胶乳中钾素养分的流失量[36]。施用化学刺激剂采胶时，随胶乳排出的矿物质增多，对钾的需要量也增加。目前不同割制下的高刀产、高株产，也造成了养分的大量流失，其中，钾和氮的损失量明显高于其他元素[37]。另据国内外研究表明，土壤和叶片养分不仅影响着胶乳养分的含量[38-39]，还与胶乳产量之间具有相关性，胶乳产量与0～20cm土壤和叶片中的养分含量密切相关，其中与叶片钾含量呈负相关[40-42]。 3.2胶果、胶乳钾素状况研究 橡胶林生态系统的钾素除被橡胶树生长固定外，大部分被生产割胶(胶乳)和采种(胶果)所带走，其余则主要表现为因淋溶作用和水土流失引起的钾素损失。另外，橡胶树更新等因素也会造成养分脱离橡胶林系统。我国橡胶树每年可结三批果实，第一、二批为秋果，第三批为冬果，其中秋果是育苗的主要种源，橡胶育种前期，适时地采收秋果是速生高产的重要条件之一。在橡胶林生态系统内，随着胶果不断被采集，橡胶林的养分也随之发生变化。研究证实，在橡胶33a的生产周期内，因采种移走的钾的损失量为51.0kg/hm2。与胶果相同，生产割胶所取得的胶乳也是橡胶林钾素养分输出的主要途径，胶乳中所含的钾不再回到胶园土壤中。以往的研究表明，排胶越多，带走的养分也越多。在胶乳收获物中，钾元素的输出量最高，大于枯枝落叶归还土壤的量。在含钾中等的土壤上，30a的橡胶树共需固定钾的量为1400kg/hm2，橡胶树一经更新，这些养分便随树体移走。据统计，年产干胶2569kg/hm2的胶园中，钾的年输出量为22.35kg/hm2。每生产1kg干胶会损失钾8.7g/hm2。漆智平等[43]对比了正常割胶与乙稀利刺激割胶下的养分输出量，其中，每年随胶乳移走的钾素养分分别为8.3和22.4kg/hm2。4橡胶林系统外源钾素研究进展4.1降雨的影响研究降水的分配格局影响着橡胶林系统内的养分平衡。在橡胶林冠层对降雨的再分配中，穿透水(Pt)约占77.13%，树干茎流(Ps)约占9.61%，截留量(Po)约占13.27%[44]。一方面，降雨可将附着在橡胶树树体表面的一部分养分淋洗进入土壤，被根系吸收利用，参与到养分的循环中，这些被淋洗而下的养分则主要来自大气沉降吸附和树体分泌物等。在橡胶33a的生产周期内，降雨中钾素养分的累计量可达396kg/hm2，而通过枯枝落叶分解向土壤归还的钾素养分量为300kg/hm2。另一方面，降雨过程中，雨水的冲刷还会引起淋溶损失和水土流失，使树体和土壤中的部分钾素养分移出系统之外。据测定，在年均降雨量1549mm，淋溶雨量845mm的海南岛，每年胶园因淋溶损失的钾的量为63.0kg/hm2。此外，橡胶林钾素的损失还来自于水土流失，中国热带农业科学院曾测得在一个雨季中，地流失的钾的量为1.22kg/hm2，而种植覆盖作物的仅为其1/6[45]。目前，我国植胶区内胶园土壤肥力普遍下降，其中以速效钾养分的下降速度最快，胶园土壤钾素养分的供给与消耗严重失衡。据研究，在未考虑土壤淋溶和土壤养分自然释放的情况下，海南岛橡胶林生态系统内的钾元素每年赤字24.21kg/hm2[46]。成龄胶树钾的年消耗量约为91.95kg/hm2，土壤钾素的年补给量为92.10kg/hm2，相当于消耗量的100.2%。造成钾素失衡的主要原因有，土壤淋溶和水土流失造成了各类土壤在植胶后钾含量都有不同程度的下降，同时，现行的刺激割胶制度更是加速了养分的流失，而且流失养分的成份与常规割制，其中随胶乳带走的磷和钾的比例高[47]。赵春梅等[48]研究结果表明：橡胶树的树龄越大，土壤中养分收支失衡现象越严重；橡胶林生态系统中氮、磷、钾的总贮存量为319.248t/(hm2•a)，其中钾的贮量最大，空间分布为土壤层＞胶树层＞凋落物层；而土壤中年平均亏损量和输出、输入量的大小顺序均为氮＞钾＞磷。#p#分页标题#e# 4.2钾肥的应用研究 橡胶人工林生态系统进行着森林型物质、能量循环和转移，是一个“开放系统”，水分和养分在土壤—橡胶树—土壤之间运转，又在人为的干预下通过施肥、耕作等措施将更多的物质转入系统内，从而保持土壤养分的相对平衡。在土壤中可供橡胶树吸取利用的速效性钾的养分逐渐减少的情况下，往往要通过施肥来满足其生长和产胶的需要。 4.2.1人工施钾的必要性及有效性研究 林钊沐等[3]研究海南橡胶树钾素营养状况表明，橡胶树所需的钾素来源于土壤的份额越来越少，表现为，胶园土壤中速效钾含量与橡胶树叶片钾含量的相关程度越来越小，而对原来缺钾的海南北部地区施用钾肥后，橡胶树叶片的含钾量已基本正常，原来富钾的东部和南部地区忽视施用钾肥，相当一部分胶园已出现钾素亏缺。这说明，橡胶树所需的钾对人工施肥的依赖性越来越大。然而，当土壤中交换性钾含量高时，施肥并不能提高橡胶幼树叶片中的钾含量[49]。钾肥的施用量过多过少，都会对橡胶树生长、光合作用、干物质积累、胶乳养分量以及其他营养元素的丰缺造成不同程度的影响。因此，橡胶树生产管理过程中，必须正确合理地施用钾肥。植物对养分的利用效率及利用策略研究开启了养分循环的生理生态学研究之门，在养分生态平衡和生理平衡研究中起着重要的纽带作用。橡胶生产中，在平衡施肥的同时，还要采取各种措施以提高肥料的利用效率，对胶园土壤钾的有效性研究结果表明，施用钾肥对钾素有效性的影响仅表现在表层，向下逐渐减少，大量施用钾肥并不能影响土壤中有效钾的整体状况[50]。这说明，钾肥的有效性与钾素在土壤中的迁移有关。此外，施肥过程中钾素与其他元素之间的交互效应也影响着钾肥的利用效率。在砖黄壤上施磷肥，叶片中磷的含量增加，而叶片中钾的含量降低，这与Lopes等人[51]的结论一致；增加钾肥施用量后，叶片中钾含量增加，但镁含量却下降[52]。橡胶树施钙肥会增加各组织中钙浓度，抑制镁的吸收，而对钾的影响不显著[53]。目前有关橡胶树钾肥利用效率及利用策略的研究还比较少，因此，针对橡胶树钾肥利用率的研究仍是钾素营养研究的重要方向。 4.2.2钾的营养诊断施肥 衡量橡胶林生态系统的物质营养水平、生态服务功能以及生产力的基本指标主要包括橡胶树、土壤、胶乳等各组分的养分元素含量及其变化特征。研究者们对系统内各组分的大量研究，不仅为胶园生产力的提高提供了理论基础，还使我们对橡胶林生态系统中钾素的循环特点有了清楚的认识，在橡胶林生态系统中，来源于土壤、降水、枯枝落叶归还和人工施肥等过程的钾素，随着生产割胶、采种及其它钾素损失过程输出系统之外，目前橡胶林生态系统表现出的钾素失衡现象仍较为严重。因此，为了提高钾肥的利用效率，更好的指导生产实践，国内外学者针对橡胶树营养水平和提高胶园土壤肥力作了大量研究。1941年后，国内外学者相继开始了橡胶树的叶片营养诊断研究，明确了叶片养分含量的变化规律，确定了橡胶树叶片的适宜采样时间和采样部位，采样通常在7～9月份进行，主要采集树冠中下部稳定老化的顶蓬叶作为橡胶树叶片营养诊断的对象[54]。目前普遍采用化学实验室分析叶片钾含量，以橡胶树叶片钾含量为主，土壤钾含量为辅，确定钾肥施用量。 生产实践证明，营养诊断施肥是橡胶树合理施肥的核心技术。安锋等[42]的研究表明，叶片钾的含量随着橡胶树营养诊断施肥的实施有所升高。中国热带农业科学院橡胶所大量的橡胶配方施肥试验表明，土壤速效钾含量在40～60mg/kg为适量指标，低于该值应施用钾肥，含钾较高的土壤施钾则会造成减产，缺钾的土壤施用钾肥增产8%～19.4%。合理施用钾肥可增加干胶产量，如海南华侨农场橡胶施钾后，干胶增产达10.6%；华南热带作物科学研究院在红华农场开展的钾肥试验也达到了干胶增产的效果，第一、二、三年的干胶产量分别增加8%、19.4%和19.5%[55]。红明农场按以下配方施肥，N：0.15kg/株(硫酸铵)，P：0.25kg/株(过磷酸钙)，K：0.15kg/株(氯化钾)，净增产幅达11.0%～11.64%。以上研究均指出，橡胶林的施肥管理中，应根据钾素的不足进行补充施肥，根据目标产量来确定钾肥的具体施用量。在此基础上，海南省农垦对垦区定植的橡胶作物开展了测土配方施肥工作，首先，根据我国橡胶树施肥实践确定了指导配方施肥的土壤养分正常指标，其中，速效钾(K2O)为80～100mg/kg，然后结合垦区内各片区农场土壤养分实际状况及成土母质，定义了高、中、低等3种肥力水平的土壤，建立了土壤养分丰缺指标，还分别得出了3种肥力水平下的推荐施肥量。其中，龙江片区的高、中、低3种土壤肥力水平下，钾肥(K2O)的普通和高产年施用量分别为0.051和0.059、0.100和0.109、0.128和0.137kg/株；红明片区的中、低土壤肥力水平下，钾肥(K2O)的普通和高产年施用量分别为0.216和0.217、0.285和0.286kg/株。 5结语 近年来，我国学者较为重视对橡胶林生态系统养分循环各组分的研究，研究内容多集中在养分元素的分配、积累、归还、流失以及养分平衡方面，钾素在这些方面的研究也屡有涉及，其中，以胶园土壤和橡胶树本身及其产物的钾素营养状况及变化研究、钾素营养对产胶生理的影响等方面较为多见，但所得出的结果缺乏系统性，不能将影响肥效的各种因素(土壤、气候、品系、树龄和胶园管理水平等)进行综合考虑。因此，目前对橡胶林生态系统养分循环的研究仍需持续深入地进行，在钾素养分循环方面，应在保证枯枝落叶等的完全归还于土壤的同时，针对其进行全面而系统的研究，并建立相应的钾素循环系统模拟预测模型，是今后研究的主要方向。橡胶林钾素营养研究虽已由基础研究发展到指导生产施肥的实际应用性研究，但是，在刺激割胶条件下，橡胶园土壤养分收支严重失衡，以常规割胶下的养分指标为标准进行阶段性营养诊断施肥，已不能准确反映热带地区橡胶林钾素养分元素在年度、季节或月份的动态需求。因此，今后应将刺激割胶技术与新品种的推广相结合，加强钾元素的系统循环功能研究，准确预测达到目标产量的施肥量以及橡胶林钾素养分贮存量，按平衡施肥量进行施肥，保证橡胶林生态系统持续高产稳产和系统内养分平衡，还可以结合测土配方施肥，对土壤中钾的含量动态变化和橡胶树叶片钾养分进行长期地跟踪诊断，以加强土壤钾的利用率跟踪，不断补充和完善钾元素养分丰缺指标和施肥标准，适时制定合理的施肥指导方法，从而实现养分循环理论研究与生产指导施肥的有机结合。#p#分页标题#e#
关键词：土壤 重金属 胶体
引 言
土壤是一个复杂的环境系统，其内部环境及溶质运移状态是人们不能直接观察到的。土壤中含有丰富的无机和有机胶体，可以通过水文、地球化学及微生物等多种反应过程从土壤介质释放到土壤水溶液中，并参与到地下环境中的反应中[1]。许多已有研究表明土壤对重金属离子具有很强的吸附能力，溶液中重金属离子的浓度强烈的受土壤胶体表面的吸附-解吸作用影响。
国内关于土壤对铜、锌、镉等重金属离子的吸附-解吸行为的研究已经非常成熟，土壤胶体和重金属的研究侧重静态且独立，土壤胶体对各重金属离子在土壤中的迁移及吸附-解吸行为的研究相对较少。本文旨在分析土壤胶体对重金属行为的影响，为土壤重金属污染的治理提供理论依据。
1．胶体迁移
土壤胶体不仅可以直接与土壤中的污染物发生表面吸附等作用，还可以通过其与土壤颗粒表面的反应，间接影响污染物在土壤表面的吸附解吸和沉积，从而影响其迁移过程。
国内已有一些土壤胶体的行为研究，如李海明等采用室内土柱试验，研究咸水中胶体在饱水砂介质中的迁移-沉积特征 [2]，胡俊栋等采用饱和与非饱和土柱纵向淋溶研究方法和对流弥散方程对穿透曲线的拟合计算，考察了水饱和度、土壤水pH、离子强度、土壤孔隙水流速和土壤胶体颗粒大小对天然土壤胶体在实际土壤介质中释放、沉积迁移行为的影响 [3]。
2．土壤胶体对重金属迁移的影响
胶体对重金属离子迁移的影响与胶体类型、重金属种类及浓度、土层性质密切相关的[4]。分散在水相中的胶体性质稳定，适宜条件下能进行长距离的运移，促进吸附在胶体上的重金属在土壤中的运移。而胶体对重金属迁移的影响不仅仅是促进，还可能是抑制作用。比如，粒径较大、铁铝氧化物含量高、高岭矿物含量高的胶体则不利于重金属迁移[5]。本文从以下几个方面进行阐述。
2.1 胶体类型
不同的胶体因比表面、表面电荷、有机质含量等的不同对重金属迁移的影响程度不同。肖广全等选取三峡水库消落区不同土壤为研究对象，研究了水分散态胶体对镉迁移的影响，结果表明，胶体能够促进镉离子在土层中的迁移，其迁移能力紫色土胶体≥紫色潮土胶体>灰棕潮土胶体>蒙脱石胶体>黄壤胶体[6]。胶体微粒的粒径大于介质的孔隙半径，胶体的迁移受空间限制，若胶体微粒所带电荷与地质介质表面所带电荷的电性相反，胶体将聚沉于介质表面，迁移被阻止 [7-8]。
2.2 离子强度
溶液离子强度控制着胶体与介质颗粒间以及胶体颗粒之间的静电作用力，通过引起胶体扩散双电层电势的变化影响胶体在多空介质中的沉淀动力学过程。胡俊栋等通过设定背景溶液CaCl2浓度水平分别为0.001、0.01、0.03和0.05mol・L-1的研究表明，离子强度增加，胶体的表面双电层厚度压缩变薄，胶体颗粒间的静电排斥力减小，使得胶体间相互吸引集聚的机会增大，有利于胶体沉淀，迁移性变小 [9]。与Elimelich[10-11]及刘庆玲[12-13]所得结论一致。
2.3 pH
土壤pH影响重金属化合物在土壤中的溶解度，因此影响重金属元素的行为。pH值降低，介质溶液中正电荷增多，中和胶体表面所带的负电荷，产生或加大了胶体与土壤介质表面间的静电吸附作用，或者使得原本的静电排斥作用减弱，促使土壤胶体在介质环境中淋溶穿透能力及对重金属离子的吸附能力减弱。pH值除了本身对重金属行为的影响还通过影响胶体运移行为来作用于重金属。
2.4 流速
水流速度影响重金属、土壤胶体与土壤颗粒的接触时间与剪切力，从而影响其在土壤中的吸附及迁移。刘庆玲等通过室内饱和石英砂柱出流实验探讨高岭石胶体和SiO2胶体在高（约20cm・h-1）低（约5 cm・h-1）两种平均空隙流速作用下的迁移行为，研究表明，高流速条件下胶体穿透曲线的峰值明显提高，通过对沉淀系数、吸附系数和胶体表面覆盖度的分析，得出高平均孔隙水流速产生的水动力剪切力有利于胶体的移动[13]。
3.总 结
重金属进入土壤中，与土壤介质发生吸附-解吸作用，土壤中含有大量具有巨大表面积和双电层结构的胶体粒子，因此，土壤胶体对重金属的吸附很大程度上决定着重金属的分布和富集。地下环境中胶体作用下的重金属方面的研究，改变了以往人们对重金属在地下环境中运移的一些认识。
在影响土壤胶体与重金属迁移的诸多因素中，国内尚未见土壤Eh对土壤胶体与重金属复合迁移的影响研究的报道，因此可以成为今后土壤胶体与重金属研究方面的另一新方向。
参考文献：
[1] 李俊莉, 宋华明. 土壤理化性质对重金属行为的影响分析[J]. 环境科学动态, 2003, 1:24-26
[2] 李海明, 李云, 翟菁等. 咸水中胶体运移-沉积对砂介质渗透性损失的数学模型[J]. 环境科学研究, 2010, 23(3):346-349.
关键词：根茬；土壤；产量；作物
中图分类号：S158 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-09-0074-1
作物根茬留在土壤中，不仅成为土壤有机质的重要来源，而且在土壤的分解阶段，大大增强了土壤的生物活性，促进了土壤的生物化学过程，它能形成很多新生的腐殖物质，来更新土壤中逐渐老化的腐殖物质，从而保持地力，改善土壤的植物生育环境，达到增加作物产量的目的。
1 对土壤性状的改善
1.1 土壤有机胶体在土壤中发挥着重要作用
各种作物根茬能使土壤有机无机复合的增值复合度增加，经测定在各种作物根茬中玉米根茬的增值复合度为最高（65.24%），大豆根茬较差（30.04%）。土壤中的有机胶体功能随着土壤腐殖质的“老化”而减退，因此新生的腐殖质更新土壤中已渐老化的腐殖质，是土壤培肥的重要内容。土壤的胶体功能是多方面的，但可以认为主要表现在胶结土粒的团聚化作用及吸附离子的能力2个方面，前者对改善土壤物理性质有重要作用，后者对增强土壤的保肥供肥能力至关重要。
1.2 不同作物根茬对土壤的团聚体的影响
关于土壤的团聚化作用，土壤中胶结土粒的胶结剂是关键的因素，必须将土壤单粒胶结成为水稳性的团粒结构，才能改善土壤的物理性质，而研究表明，土壤团粒形成的胶结剂必须是新鲜的有机胶体才有作用。除根分泌物高分子有机化合物有这个作用，在土壤中主要靠新形成的腐殖物质，为此我们做了测定，玉米根茬明显比大豆根茬形成更多的新生的腐殖物质（胡敏酸和松结合态的腐殖质），因此玉米根茬留在土壤中比大豆根茬要增加更多的水稳性团粒结构，玉米根茬形成的土壤团聚体，其破损率比大豆根茬形成的土壤团聚体的破损率低。
1.3 土壤中微量元素有效性的影响
土壤中微量元素的有效性受很多因素的影响，除有机质、PH值外，还有土壤的质地、结构以及元素间拮抗和再分布等诸多因素。土壤中的微量元素主要来源于成土母质，而农作物所需要的微量元素主要来源于土壤。我们通过实验得出，玉米根茬比大豆根茬大幅度的增加了土壤中锰和铁的有效性，但对于有效锌增加的幅度很小。因此作物根茬特别是玉米根茬残留在土壤中，增强了土壤的活性，增加了土壤中新生的腐殖物质，从而有利于提高土壤中微量元素的有效性，促进作物的生长发育。
2 对作物产量的增产作用
作物根茬残留在土壤中，对于作物产量的影响，我们做了盆栽实验，2009年是用玉米和大豆的原茬土，没有根茬和留根茬作对比，种植的作物是谷子，发现大豆茬土，前期种的谷子发育较好，后期表现不好。但是后期玉米茬土种的谷子发育较好，玉米根茬使谷子产量提高了，而大豆根茬使产量略有下降。实验结果见表1。
2011年我们又在没有种过玉米和大豆的黑钙土和黑土中，分别加入等量（土重25%和1%的施用量，粉碎1～2cm）干物质的玉米根茬和大豆根茬，种植谷子盆栽实验。实验结果见表2。
从实验结果中发现，不管是黑土还是黑钙土，加入等量干物质的玉米根茬和大豆根茬，玉米根茬的增产作用要比大豆根茬增产的幅度大，充分证实了玉米根茬的良好培肥作用，结合在农村的调查，玉米根茬还田一般都能使产量增加5%～8%，如果连续几年产量还能有所增加。
参考文献
[1]姜岩.未腐解有机物与土壤培肥—姜岩论文选集，2005年1月.
关键词：表面活性剂 污染土壤 土壤修复
中图分类号： X53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-0-01
1 表面活性剂的修复机理分析
所谓的表面活性剂具体是指少量加入便可以显著降低溶剂表面张力，且具有良好亲水性、亲油性以及特殊吸附性的一种物质。正是因为表面活性剂本身具有的这些特性，使其被广泛用于各种污染的修复当中，尤其是在污染土壤修复中的应用更为广泛。表面活性剂对污染土壤的修复主要是通过增加有机污染物的溶解性，从而使土壤当中的污染物被解吸出来，并随着脱液迁移离开土壤，进而达到对污染土壤的修复目的。表面活性剂的修复机理实质上就是一个增溶过程，下面就此进行详细介绍。
1.1 增溶机理
表面活性剂对有机污染物主要是凭借疏水作用力进行吸附，它的这种吸附能力要远远强于土壤有机质，所以当表面活性剂与有机物污染土壤发生作用后，有机污染物便会从SOM上被解吸出来，并进入到水相当中。按照表面活性剂与污染物的接触，可将增溶过程分为以下两种：
（1）直接增溶。在该过程中，表面活性剂中的单体先与污染物中的分子相接触，再形成胶束。当表面活性剂随着洗脱液一并进入到土壤颗粒周围的水相中后，便会与溶解态的污染物发生接触，此时则通过疏水作用对污染物进行吸附，当表面活性剂的浓度超过CMC以后，被吸附的污染物单体将会以污染物为核心形成胶束，随后胶束会在洗脱液中不断扩散，最终便会携带污染物迁移出被污染土壤。
（2）间接增溶。在这一过程中，表面活性剂先形成胶束，然后再通过水相介质获取污染物，并使之进入到胶束的核心当中。与直接增溶相同，表面活性剂也是先进入到土壤颗粒周围的水相当中，因其浓度要高于CMC，所以能够迅速形成胶束态，并分散与水相当中。由于胶束表面具有良好的亲水性，从而会与疏水的污染物产生相互排斥的现象，这样两者便无法接近，为此，表面活性剂胶束便可以通过接触水相间接对土壤当中的污染物进行摄取，进而达到增加污染物溶解性的目的。
1.2 增溶能力评价
在对污染土壤进行修复的过程中，表面活性剂的选择是一个重要环节，想要选出最为适合的表面活性剂就必须确定其对污染物的增溶能力，具体可通过理论对比和试验分析两种方法来进行确定。目前，对表面活性剂增溶能力的评价公式种类较多，如与表面活性剂的亲醇水分配系数相关的评价公式、对增溶产生的负作用公式等等。无论采用哪一种公式对表面活性剂的增溶能力进行评价，在具体应用时都必须充分考虑到土壤环境的复杂性以及表面活性剂与污染物的多种作用力的综合增溶效果，这是选择表面活性剂时必须注意的一点。
2 表面活性剂在污染土壤修复中的应用研究
目前，对表面活性剂在污染土壤修复中的应用研究，主要分为两个方向，一方面是表面活性剂在有机物污染土壤修复中的应用，另一方面则是在重金属污染土壤修复中的应用，下面本文就这两个方面展开研究。
2.1 表面活性剂在有机污染土壤修复中的应用研究
通过表面活性剂可以对有机物污染土壤进行原位和异位修复处理。其中异位修复主要是指将挖掘出来的被污染土壤装入非渗透性的容器当中，然后利用表面活性剂将土壤当中含有的有机污染物去除，随着新的表面活性剂不断加入，污染液便会从土壤当中连续排出，并被处理掉。在应用表面活性剂对有机物污染土壤进行修复治理时，其主要发挥了以下两个方面的作用：其一，表面活性剂的加入减小了液-固之间的表面张力，从而可将阻塞在土壤孔隙当中油类物质分散并利用溶液本身将之洗脱出来；其二，当表面活性剂的质量浓度增大至临界胶束质量浓度以上时，其便会在溶剂当中形成胶束，由于胶束内部具有较强憎水性，而其外部又有良好的亲水性，所以NAPLs的憎水性使其很容易被分配到胶束的内核当中，这样一来便会使表面活性剂溶液的溶解度显著提高，因而可以将有机污染物更好地从土壤当中洗脱出来。
原位修复又被称为就地修复，具体是采用污染地区表面喷洒和抽出井的方法来进行。一般先将表面活性萃取剂喷洒在被污染土壤的表面，萃取剂会在土壤中渗滤并在渗流区将污染物转移至污染地下水处，随后在利用抽出井将污染水体抽出并进行相应处理。
目前，在对有机物污染土壤进行清洗修复时，常用的表面活性剂有以下几种：非离子表面活性剂，如TX-100等；阳离子表面活性剂，如溴化十六烷基三甲铵；阴离子表面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠；生物表面活性剂等等。
2.2 在重金属污染土壤中的应用研究
重金属污染土壤要比有机物污染土壤的危害性更大，这是因为重金属会在土壤当中不断积累，并被一些植被作物所吸收，当其经过食物链进入到人体后会对人体健康造成极其严重的危害。此外，土壤当中的一些重金属元素会在雨水的作用下渗透到地下水系当中，从而给地下水造成污染，所以必须重视对重金属污染土壤的修复处理。在对重金属污染土壤的修复中，阴离子型表面活性剂能够先吸附到土壤颗粒的表面上，并与重金属络合，经过一段时间后便会使重金属溶于土壤溶液当中；阳离子型表面活性剂则主要是通过离子本身的交换作用使土壤当中重金属元素的阳离子从固相逐步转移到液相当中，进而达到修复土壤的目的；非离子型表面活性剂由于是直接与重金属发生络合作用，因而它对于去除土壤中重金属的效率相对较低，这在一些相关的研究中已经获得证实。所以在选择表面活性剂对重金属污染进行修复时，尽可能不要选用非离子型表面活性剂。
参考文献
[1] 钟华，曾光明，黄国和，等.生物表面活性剂对土壤中微生物降解疏水性有机物的作用机制[J].高技术通讯，2009（6）.
[2] 武耐英.丛枝菌根真菌与表面活性剂影响土壤中有机污染物的降解和植物吸收研究[D].中国科学院生态环境研究中心，2008.
关键词 扁桃 扁桃枝干流胶病 非侵染性 生理病害
扁桃枝干流胶病主要为害扁桃主干、主枝及2年生以上枝，发病轻者造成树势衰弱和减产，重者可造成死树毁园，是当前制约扁桃发展的重要病害之一。该病在我国山东泰安、山西太谷、陕西大荔和甘肃天水等扁桃新发展的内陆地区发生较为严重。天水市现有扁桃栽植面积333.33hm2，主要分布在麦积区的花牛镇、甘泉镇、元龙镇和秦州区的皂郊镇，海拔748.5～1600m。为摸清扁桃枝干流胶病在甘肃省天水地区的发生规律，我们从2001-2011年进行了连续10余年较系统的试验研究工作，通过刮除病疤、涂抹药剂、人工创伤接种、加强土肥水管理等多种综合技术措施，现已基本摸清了该病在甘肃省天水地区的发病原因及发病规律，并掌握了该病的防治方法。
1 发病症状
扁桃枝干流胶病在甘肃省天水地区发生时期为3月中下旬至10月中下旬，从萌芽到落叶均可发病，但以6-9月发病较重。发病初期枝干表皮凸起肿大，强行挤压时胶液流出，自然外流时表皮多开裂呈条形裂痕，胶液从裂痕中流出，胶块大小不一，起初呈柱状，白色透明，不断堆积成块，后逐渐转为淡橘黄色、浅褐色、黑褐色，似胶冻状，干后坚硬不易刮离。发病部位主要在主干、主枝等多年生枝条上，2～3年生枝也有少量发病。
经调查发现，扁桃枝干流胶病有3种类型：①外表皮和韧皮部流胶 外表皮和韧皮部同时裂开长1～2cm、宽0.1～0.2cm的裂缝，胶液从夹缝中经外表皮流出；发病主干、主枝的部位不定，病疤数量、距离均不定，轻重不一。②外表皮、韧皮部和木质部流胶 外表皮、韧皮部、木质部同时裂开长1.5～2.5cm、宽0.1～0.2cm的列缝，胶液从夹缝中流出，发病重时在同一个主干或主枝随机排列多处病疤，病疤接连成片，造成树体衰弱，并易感染其他病害，严重时整枝、整株死亡。③外表皮流胶 外表皮鼓起隆包，胶液逐渐向外渗出，起初白色透明，经观察，韧皮部和木质部完好无裂痕，胶液从韧皮部表层渗出至皮层，该症状与前2种不同，发病在主枝上多、主干上少，受害主枝因逐渐失水而干枯死亡。
2 试验过程与结果
2.1试验地概况
试验地设在天水市果树研究所川地扁桃品种园和麦积区花牛镇张河村山地扁桃生产园。天水市果树研究所川地扁桃品种园园地土壤为河淀砂砾土，土壤保水性较差，易干旱，砧木为甘肃山桃，栽植行株距4m×3m，南北行向，试验园面积0.4hm2，有灌溉条件，品种有天扁一号、佳宜、普瑞斯等20余个，每个品种5～15株树，树龄8～16年生；花牛镇张河村试验园梯田台地，无灌溉条件，试验园面积53.33hm2，土壤为红黏土，雨后易板结，砧木为陕甘山桃，栽植行株距4m×3m，品种有佳宜、普瑞斯、天扁一号、鲁比、卡门等，树龄9年生。
2.2试验措施与结果
（1）品种抗性调查 扁桃枝干流胶病的发生与品种本身抗性有关。经试验调查，抗扁桃枝干流胶病的品种有09-1、09-2、新疆1号、鲁比，发病株率分别为2%、3%、5%和7%；发病较轻的品种有那普拉斯、派锥、普瑞斯和新疆5号，发病株率分别为10%、15%、15%、25%；发病较重的品种有新疆2号、天扁一号、佳宜、巴特和卡门，发病株率分别为45%、58%、70%、85%、96%。
（2）涂抹药剂 刮除病疤后进行涂抹药剂试验，共7个处理：涂抹5波美度石硫合剂、70%酒、50%多菌灵可湿性粉剂100倍液、80%代森锰锌可湿性粉剂100倍液、治腐灵、清水、不涂药，试验结果均相同，即病疤能够愈合，原处不再流胶，且未见病斑扩展和复发。
（3）人工接种 在扁桃树健康的主干、主枝上任意部位涂抹扁桃枝干流胶病胶液及在枝干上任意部位人工创伤后涂抹扁桃枝干流胶病胶液，挂牌标记，分别于涂抹胶液30、60、90天后调查扁桃枝干流胶病的侵染情况。经调查，各处理感病率均为0。
（4）加强土肥水管理 经调查，果园采取秋季深翻、施肥，冬季灌封冻水，夏季追肥、中耕松土，天气干旱土壤缺水时及时灌水，雨水过多时及时排涝等措施，扁桃枝干流胶病发生较轻，平均每株病疤数2～3个；相反，粗放管理的对照园扁桃枝干流胶病发生较重，平均每株病疤数25～35个。
3 病因分析
据报道，扁桃枝干流胶病有2种类型：一种是侵染性病害，另一种是非侵染性生理病害。我们通过多年的调查、试验研究认为，甘肃省天水市扁桃枝干流胶病是非侵染性生理病害。当扁桃树体遇到不良的环境时，如天气干旱、土壤缺水、土壤水分过高、土壤板结、pH值高等均易导致流胶发生。
3.1天气干旱
天气干旱、土壤缺水树体得不到及时的水分补充，盐、碱、酸等有害物质浓度过高，有害物质积聚到树体的某个部位，细胞受到损伤或破坏死亡，死亡组织部位便形成了干裂痕。因为水分及营养物质运输受阻，胁迫从干裂痕中树液渗透外流，所以导致了枝干流胶病的发生。
3.2土壤含水量过高
连续多次大量灌水，土壤水分形成饱和，在这种情况下根系吸收水分加快，在吸收水分的同时也大量摄取了其他有害物质，在体内不断积聚；或在阴雨连绵或雨水过多时，土壤水分达到饱和，这时有害物质会积聚在某个部位，造成局部组织损伤或死亡，因而产生裂痕，水分及营养物质运输受阻，树液胁迫从裂痕中流出，便产生了流胶现象。老病疤一般不愈合，当遇到不良环境时继续大量流胶。
3.3土壤板结
果园长期不深翻、不中耕，造成土壤板结，团粒结构差，孔隙度降低，严重影响根系生长，特别是吸收根大量减少，致使地上树体物质供给不足，地下与地上生长失调，由于营养物质匮乏造成树体衰弱，可引起树体枝干流胶病的大发生。
4 综合防治措施
4.1选择抗病品种
建园时宜选择对扁桃枝干流胶病抗性相对较强的品种，如鲁比、新疆1号、普瑞斯、09-1、09-2等。
4.2及时刮除病疤
在扁桃枝干流胶病发病初期病疤较少的情况下及时刮除流胶病组织，刮除后用塑料带包扎，既可防止雨水流入，还可起到减少流胶及促进愈合的作用。
4.3强化果园综合管理技术措施
（1）采取高垄覆膜栽培技术 垄宽200cm、高30～35cm，呈龟背形；垄沟宽20～25cm、深30～40cm；高垄覆膜栽培，可增温保墒，促进生长，起到果园均衡供水的作用。
（2）水分管理 干旱时及时灌水，雨水过多时及时排水防涝。
（3）施肥 早施基肥，在9月中旬每667m2施入优质农家肥4000～5000kg；追肥在萌芽前至幼果膨大期结合灌水进行，每667m2增施多元液肥100～120kg，满足生长所需。
（4）土壤管理 秋季或初冬全园深翻35～40cm，保持土壤疏松，在灌水及雨后及时中耕松土，防止土壤板结，改善土壤通透性。
关键词：土壤修复；表面活性剂；增溶作用；吸附；胶束
中图分类号：X131.3文献标识码：A文章编号：16749944（2013）05016305
1引言
土壤是各种污染物的源和汇。农业生产中的化肥、农药大量施用，城市垃圾的随意堆放，油井开采的措施不当等人为因素都造成土壤有机污染的加剧。土壤是一类特殊的环境体系，由固-液-气-生物等多相介质构成。土壤成分的复杂性决定了其污染状态的复杂性，有机物、重金属等以不同的结合态或游离态存在于土壤中[1]，因此，土壤污染的修复难度很大，选择合适的修复方法对于防止污染物的迁移扩散及恢复土壤的生态功能有着重要意义。
2土壤有机污染及修复方法概述
选择合适的修复方法首先要了解有机污染物在土壤中的存在状态，通常认为污染物吸附于土壤有机质上，但来源不同的土壤或不同种类的污染物其吸附行为存在差异，还没有统一的理论。目前土壤有机污染的修复方法包括热修复、生物修复和化学修复，实践中需综合考虑被污染土壤的特点和所要达到的目的从而选择合适的修复方法。
2.1土壤有机污染的特点
有机污染物在土壤上的吸附行为决定着其在土壤环境中的迁移转化、归趋、生物生态效应及修复、缓解途径和机制。目前较为认可的吸附理论是分配理论，认为弱极性非离子有机物从水相吸附到土壤有机相是有机物在土壤中的分配过程，土壤吸附作用的强弱取决于有机质含量[2]。但分配理论无法解释土壤分配系数与土壤复杂的有机成分之间的关系及吸附等温线的非线性
Key words：the cities of Guangzhou，Foshan and Zhaoqing；API；SO2；NO2；PM10等问题，相应的，关于土壤分配系数变化、低浓度非线性吸附、复合污染吸附行为及效应的研究成为焦点。
2.1.1土壤分配系数随土壤成分而变化
同一种有机物在不同土壤上的分配系数相差数倍。土壤有机质（SOM）的组成影响土壤分配系数，研究者以不同方法证明，SOM极性越高，其吸附有机污染物的能力越低。综合研究表明，有机污染物在土壤上的分配系数变化受以下因素影响[3]：土壤的来源和有机质的腐殖化程度，特别是有机质的组成与结构（如极性、方向性、脂肪性）；水中存在溶解性有机质（Dissolved Organic Matter，DOM）。
这些影响因素表明，在选择土壤有机污染的修复方法时，要注意对土壤状况的调查，对方法的小规模试验，对于不同的土壤来源，其修复方法和操作过程应有所差异。
2.1.2污染物的低浓度影响吸附等温线
由于土壤中有机污染物的浓度通常较低，有机物的吸附行为更为复杂[4，5]。SOM可能存在不同的形态，如玻璃态对有机物的吸附速率大于橡胶态；焦炭类物质的存在与SOM形成竞争吸附，并且焦炭类物质的浓度较低时，非表面吸附现象较明显；另一方面，当SOM被水饱和后将增加极性有机物的表面吸附位。上述因素都会导致吸附等温线出现非线性的特征，由此引出的特殊吸附作用理论也成为研究的焦点。
2.1.3土壤有机污染属于复合型污染体系
土壤环境是由固-液-气-生物等多相介质构成的复杂体系，污染物来源众多，组成复杂，而污染造成的生态效应具有长期性综合性的特点[6，7]。因此，研究土壤有机污染的修复也应建立在多介质多过程的复合体系理论基础之上[8]。本文介绍的表面活性剂修复技术就是基于这一理论的修复方法之一。
土壤有机污染的特点是，污染物在土壤中的迁移变化属于多介质多过程的复合污染体系，污染物的低浓度吸附超出了线性理论的研究范畴，不同来源的土壤对污染过程和修复过程作用差别很大，因此，研究土壤有机污染现状需要针对实际土壤环境的特点做详细的分析和试验才能进一步寻找合适的修复方法。
2.2土壤有机污染的常见修复方法
土壤有机污染往往超出了土壤环境的自净能力，为了恢复土壤的生态和农业效用，已有多种用于土壤有机污染的修复方法。下面介绍其中应用较为广泛的几种，同时与表面活性剂修复方法加以比较。
2.2.1热修复方法
土壤有机污染的热修复方法原理是，利用有机物的热挥发性，采用加热的方法将污染物从土壤中解吸出来。热修复方法工艺简单，技术成熟，但该方法能耗过大，导致操作费用很高，而且从适用范围来讲，加热方法也只适用于易挥发的有机污染物[9]。
2.2.2生物修复方法
土壤有机污染的生物修复方法是利用土壤定的微生物将有机污染物降解，以恢复土壤的生态能力[10]。土壤中通常存在高效降解污染物的微生物，如能将其驯化成优势微生物，通过优化操作条件，可以加速微生物的降解作用，修复被污染土壤[11]。
生物修复方法效果较好，但所需修复时间较长。在各种污染介质的修复中，生物方法都因成本较低、副作用小而受到较多关注。但是在土壤污染的修复中，因为土壤成分和生物结构的复杂性，生物修复方法的修复效率还有待提高。
2.2.3化学修复方法
土壤有机污染的化学修复方法相对生物修复方法更为简单，在土壤中注入表面活性剂和有机溶剂，提高有机污染物的溶解性和流动性，使其从土壤中洗脱出来，即利用表面活性剂和有机溶剂实现强化的洗脱效果[12]。
由于污染物常常被土壤有机质强烈吸附，降低了其生物可利用性，因此，从解吸的角度修复土壤有机污染是可行的。化学方法正是利用了洗脱剂在有机物相互吸附过程中的影响，使有机污染物脱离土壤有机相。
以上3种方法是常见的土壤有机污染的修复方法，分别从不同角度解决土壤有机污染的问题，从修复效率和恢复土壤的生态功能来讲，化学修复是相对温和而有效的方法。其中，表面活性剂修复技术是一种应用广泛的化学洗脱方法，下面将就土壤有机污染的表面活性剂修复技术做详细的介绍。
3表面活性剂修复技术概述
土壤中的有机污染物往往以吸附态存在，而大多数修复技术针对溶解态污染物最有效，因此吸附影响了其修复效率。表面活性剂能够增加污染物的溶解性和迁移性，因此利用表面活性剂的化学洗脱技术收到重视。
3.1表面活性剂的特点及其增溶作用
表面活性剂分子的特点是具有两性基团，亲水基团和疏水基团（亲脂基团）。表面活性剂能够显著降低接触界面的表面张力，增加有机污染物特别是疏水有机污染物在水相的溶解性[13]。
当表面活性剂浓度很低时，表面活性剂的存在形式为：单体的疏水基团靠拢而亲水基团分散在溶液相；当表面活性剂达到一定浓度时，单体迅速聚集，形成球状、棒状或层状的“胶束”，该浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）[14]。胶束是由以疏水性基团为核心，亲水性基团包裹疏水核心构成的集合体，胶束外表面的亲水性使其可以在土壤水相中自由运动，摄取溶解态有机污染物而发挥增溶作用。表面活性剂单体也可以增加有机污染物的溶解性，但其效果相对于胶束态并不明显。胶束态是表面活性剂的高效作用状态，胶束态的表面活性剂可以显著增加有机污染物的溶解性。
根据“相似相溶”的原理，疏水性有机污染物有进入胶束内部的趋势，因此当表面活性剂浓度超过CMC时，污染物分配趋于进入胶束核心，大量胶束的形成增加了污染物的溶解性。
3.2用于土壤有机污染修复的表面活性剂类型
表面活性剂按亲水性离子分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。目前常用于土壤有机污染修复的表面活性剂列于表1[14]。
2013年5月绿色科技第5期表1表面活性剂类型举例
类型名称目标污染物非离子型表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚十二烷、癸烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、多环芳烃辛烷基聚氧乙烯醚多环芳烃壬烷基聚氧乙烯醚多环芳烃辛基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、三氯苯、DDT、多氯联苯壬基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、二氯苯、四氯苯、多环芳烃聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯烷烃聚氧乙烯油酸酯十二烷、甲苯、三甲苯、菲十二烷基硫酸钠广泛用于去除各种有机污染物阴离子表面十二烷基苯磺酸钠活性剂十二烷基双苯磺酸钠其他皂角甘萘、六氯苯石油磷酸盐DDT、三氯乙烯、多环芳烃环糊精多环芳烃乙烯吡咯烷酮/苯乙烯多环芳烃
带有阳离子的表面活性剂不常使用，因为土壤颗粒带负电，会吸附表面活性剂的阳离子，使其难以发挥增溶作用。一般，非离子表面活性剂比阴离子表面活性剂洗脱效率更高，可能原因有两方面，一是阴离子表面活性剂的CMC较高，同等浓度下不容易形成胶束，二是因离子表面活性剂组分在含水层的沉积，沉积在介质表层的表面活性剂会增加土壤的有机碳含量，增加了土壤的疏水性，不利于有机污染物从土壤上解吸下来[14]。
3.3表面活性剂修复土壤的影响因素
表面活性剂用于土壤有机污染的修复效果受到各种因素影响，这些因素可能会影响表面活性剂的CMC，或影响土壤有机质的成分，或影响表面活性剂增溶有机物的过程，下面分别说明。
3.3.1表面活性剂的性质
表面活性剂的性质包括其类型、在土壤中的饱和浓度及水油平衡值（HLB）[15]。
表面活性剂分子的疏水基团一般是由烃基构成的，而亲水基团则由各种极性基团组成，种类繁多，因此，表面活性剂在性质上的差异，除与烷基的大小和形状有关外，主要与亲水基团的类型有关。前面已提到表面活性剂用于土壤有机污染修复常见的类型是非离子型和阴离子型，两种类型的作用效果不同，非离子型的表面活性剂CMC低，易形成胶束，修复效果好[16-18]。但部分污染物反而在因离子表面活性剂作用时效果好，在实际修复时，要做详细的分析和试验才能确定。
表面活性剂在土壤中存在饱和浓度，研究表明：表面活性剂接近饱和浓度时，才会有明显的洗脱作用，当表面活性剂用量远远低于土壤饱和量时，表面活性剂被土壤所吸附，反而不利于洗脱作用的发挥。
表面活性剂作为一种两性物质也有分配于水相和油脂相的动态平衡，水油平衡值（HLB）是描述表面活性剂在水相和油脂相达到动态平衡时其分配比例的参数。表面活性剂的HLB越低，修复作用越好。原因是表面活性剂在一定范围内越易溶于油脂相，与有机污染物的亲和力越强，越易将其从土壤中洗脱下来[19]。
3.3.2被污染土壤的成分
有机污染物在土壤上的吸附受到SOM含量的影响，实际环境中，表面活性剂也会被SOM吸附[20]，影响其增溶或洗脱作用。若土壤有机质含量偏低，粘粒含量将成为影响洗脱效果的重要因素[3]。粘粒含量高的土壤洗脱过程较慢，且表面活性剂的有实际浓度低。原因是粘粒含量高时，土壤对有机污染物和表面活性剂的吸附同时加强，导致洗脱作用的滞后。如果仅考虑表面活性剂的洗脱修复作用，这也造成了表面活性剂的浪费，但有研究发现，表面活性剂吸附于土壤可以从土壤内部降低相界面表面张力，从而增加有机污染物的渗出。
3.3.3共溶剂的辅助作用
共溶剂指的是甲醇等小分子有机溶剂，在水相中加入适当浓度的有机溶剂可以大大提高有机物在水相的溶解度。共溶剂与表面活性剂共同使用时，由于共溶剂分子大小比表面活性剂胶束分子小得多，能有效地帮助疏水性有机污染物由土壤有机相向水相迁移。另外，共溶剂本身也能溶解于胶束核心，形成一个溶剂-表面活性剂大胶束，增大了核心的有效容积，提高了有机污染物的分配能力[14]。
4表面活性剂修复机理
表面活性剂对土壤的修复主要通过增加有机污染物的溶解性，使污染物从土壤上解吸下来，并随洗脱液迁移离开土壤。表面活性剂的修复机理可以从其增溶过程来理解[3，14，20]。表面活性剂对有机污染物的增溶过程分为直接增溶和间接增溶两种机制，下面分别详细说明，并引入公式对表面活性剂的增溶能力进行评价。
4.1表面活性剂的增溶机理
大部分有机污染物通过各种化学作用力吸附在土壤有机质（SOM）上，其中主要是疏水作用力，另有部分有机污染物溶解于土壤颗粒周围的水相中，溶于水相的污染物和吸附与SOM的污染物形成动态平衡。表面活性剂对有机污染物也靠疏水作用力而吸附，且表面活性剂对有机污染物的吸附能力强于土壤有机质，作用的结果即是有机污染物从SOM上解吸下来，进入水相。表面活性剂夺取有机污染物的过程尚不确定，根据表面活性剂是否直接接触污染物，分为直接增溶和间接增溶两种过程[21]。
4.1.1直接增溶过程
表面活性剂对有机物的直接增溶过程认为表面活性剂单体先接触污染物的分子，再形成胶束。
表面活性剂随洗脱液进入土壤颗粒周围的水相，接触溶解态的污染物并通过疏水作用吸附污染物，随着表面活性剂浓度的增加，直至超过CMC，吸附了污染物的单体将以污染物为核心形成胶束。胶束在洗脱液中扩散，携带污染物迁移离开被污染土壤。由于污染物的溶解态和吸附态存在动态平衡，吸附于SOM的污染物会进入水相，进而重复表面活性剂夺取污染物的过程。最终，大部分污染物都将被表面活性剂夺取，并洗脱出去。
4.1.2间接增溶过程
表面活性剂对有机物的间接增溶过程认为表面活性剂先形成胶束，再通过水相介质获取污染物，使其进入胶束核心。
表面活性剂也是先进入土壤颗粒周围的水相，由于浓度高于CMC，迅速形成胶束态，分散于水相。由于胶束表面是亲水的，与疏水的污染物相互排斥而无法接近。间接增溶机理认为有机物在水相的溶解态是以被水相包围的状态存在的，因此表面活性剂胶束可以通过接触水相而间接摄取污染物。接下来的扩散迁移过程与直接增溶相同，也造成动态平衡的移动，而增加污染物的溶解性。
4.2表面活性剂的增溶能力评价
为了选择合适的表面活性剂进行土壤修复，需要先确定其对污染物的增溶能力，可以通过理论对比或试验分析来确定。下面引入评价表面活性剂增溶能力的两个公式。
公式（1）[3]：
S*w/Sw=1+XmnKmn+XmcKmc（1）
其中各参数的含义如下：S*w-有机物的表观溶解度；Sw-有机物在纯水中的溶解度；Xmn-单体形式的表面活性剂浓度；Xmc-胶束形式的表面活性剂浓度；Kmn-有机物在表面活性剂单体和水之间的分配系数；Kmc-有机物在表面活性剂胶束和水之间的分配系数。
该公式考虑到表面活性剂单体和胶束两方面的增溶能力，是相对于没有任何增溶剂时污染物的溶解能力来表述的。当表面活性剂浓度低于CMC时，考虑Kmn大小，即表面活性剂单体相对对有机物的增溶能力，同理，高于CMC时，则主要考虑Kmc大小。Kmn和Kmc均与有机污染物的疏水性正相关，与表面活性剂的水油平衡值（HLB）负相关。
公式（2）[22]：
MSR=S-SCMCCS-CMC（2）
其中各参数的含义如下：MSR-摩尔增溶比；CMC-临界胶束浓度；CS-表面活性剂浓度大于CMC时的任一浓度；S-表面活性剂浓度为CS时有机物的表观溶解度；SCMC-表面活性剂浓度为 时有机物的表观溶解度。
该公式只考虑表面活性剂胶束的增溶作用，以达到临界胶束浓度（CMC）前的溶解性参数作为对照。可以利用该公式通过试验来估计表面活性剂对某种污染物的增溶效果，如图1。
图1以试验方法估计表面活性剂增溶效果的示意图
评价表面活性剂增溶能力的公式还有多种，例如与表面活性剂的辛醇水分配系数相关的评价公式，以及考虑到表面活性剂在土壤上的吸附而对增溶产生的负作用的公式等[20]。不管哪种公式，在应用时都要考虑到土壤环境的复杂性以及表面活性剂与污染物的多种作用力综合增溶的效果。
5表面活性剂修复技术的展望与思考
5.1表面活性剂修复技术的展望和应用
土壤有机污染日益严重，寻找快速高效的修复土壤有机污染的方法十分重要。表面活性剂由于其特殊的结构、性质及性能，在土壤有机污染修复中的应用获得越来越多的关注。
表面活性剂属于化学洗脱法的一种，利用水头压力推动洗脱液通过被污染土壤，将污染物从土壤中洗脱出去，然后再用泵将洗脱液抽提出来，并对含有污染物的洗脱液进行处理。洗脱液中含有表面活性剂和共溶剂，也可以针对被污染土壤的特点加入络合剂[14]。表面活性剂在土壤有机污染修复中的作用主要是通过自身在多介质中的吸附和溶解行为，形成不同的吸附态和溶解态，从各方面对有机污染物产生增溶作用，来改变有机污染物在土壤上的吸附行为和生物可利用性，进而达到修复土壤有机污染的目的。
化学与生物相结合修复是当前土壤有机污染最具潜力的修复方式，基于表面活性剂和其他化学试剂的活化作用，洗脱土壤污染物，增大污染物在水中的溶解度，改善其生物可利用性，促进微生物对污染物的降解或植物对污染物的吸收，提高被污染土壤的修复效率[8]。
表面活性剂修复技术已广泛用于土壤有机污染的修复，但其推广应用仍存在一些问题。主要是表面活性剂的回收和存留于土壤中的毒性问题。
表面活性剂的回收是从修复成本和环境保护两个角度来考虑的。表面活性剂用于土壤有机污染修复中，使用的浓度一般较高，同时表面活性剂在洗脱中损失很大，这一部分损失多是在土壤中的吸附截留。表面活性剂的回收需将有机污染物与表面活性剂彻底分离，利用空气吹脱法、萃取法和沉淀法等方法可以将污染物从洗脱液中分离出去，再通过膜分离、泡沫分离等方法将表面活性剂浓缩提取。回收费用与损失造成的浪费相比，仅占一小部分，因此回收表面活性剂在经济上是可行的。同时，可以将环境影响减到更小。
表面活性剂的毒性问题是一直以来关注的焦点，虽然目前的研究表明表面活性剂对生物没有毒性作用，也无生物积累效应[23]，但表面活性剂种类繁多、性质各异，长期存在于土壤中仍然存在环境隐患。在工程应用时，除了注入洗脱液进行修复外，还需在修复完成后，冲洗残留的表面活性剂，将其从土壤上解吸下来。另外，表面活性剂的降解主要靠生物降解，因此，在修复完成后应创造有利条件加快表面活性剂的生物降解。
近年来，“生物表面活性剂”开始受到关注。生物表面活性剂是由微生物、植物或动物产生的天然表面活性剂[15]。由于其临界胶束浓度（CMC）低，修复效果好，易被生物降解，可以减少二次污染，因而应用前景良好。
5.2关于表面活性剂修复技术的思考
表面活性剂因其特殊的化学结构和对良好的活化性能，已广泛应用于人类生活和生产的各个领域，在环境保护领域，表面活性剂既是环境治理的去除对象，又是环境修复的有效工具。表面活性剂进入地表水环境中，将改变水的感官性状，产生泡沫，如果造成水源污染，将难以彻底清理。同时，表面活性剂在废水当中大量存在还会造成有机物的乳化、分散，增加废水处理的难度。可见，表面活性剂大量使用会给环境带来不利影响，应适当控制表面活性剂的使用。
表面活性剂的修复机理尚不完全清楚，对实践的指导作用还要靠详细的试验和分析来确定修复方案。目前的研究多集中于利用表面活性剂修复被特定有机物污染的土壤，而对于多污染成分和非均质土壤的复杂情况还不能全面了解其作用机理和修复过程，研究力度有待加强，且对修复机理的深入研究不应被忽视。
随着人类生活范围的扩张和工业生产规模的扩大，有机污染迅速扩张到土壤环境中，土壤作为一种多相多成分的复杂介质，往往是污染物的最终去向，同时土壤还承担着生态修复的重要任务。土壤环境的保护应该受到更多的重视，不仅包括被污染土壤的修复和污染物的彻底隔离，还应对污染的产生和扩散加以控制，这样也将避免因修复导致的负作用使土壤失去生态功能。
综上所述，表面活性剂对土壤有机污染的修复主要靠其对污染物的增溶作用，将污染物从土壤有机质中解吸下来，进一步通过洗脱去除污染物，或由生物降解和富集作用缓解土壤受污染的程度。表面活性剂在土壤有机污染修复中具有很大的应用潜力，并已积累了一定的研究成果，但仍存在许多问题有待于进一步的研究和实践来阐明其修复机理。另一方面，从污染控制的角度，应着力减少有机污染物向环境中的排放，保持土壤的生态功能。
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关键词：土壤微团聚体；土壤肥力；改良指导
中图分类号：Q14 文献标识码：A
1土壤微团聚体对黑土和棕壤土肥力的影响
1.1微团聚体的粒径大小对两种土壤肥力的影响
土壤微团聚体可以影响土壤的理化性质和生物特性等，首先是微团聚体的粒径对两种土壤的影响：研究发现土壤中
1.2土壤酶的影响
土壤中存在土壤酶，在土壤酶中发生着各种化学变化，包括各种腐殖质的腐化过程，以及各组分的相互转化，这些都是土壤酶的作用。所以土壤中酶的活性以及酶含量决定性的影响着各种物质的腐化和转化过程。如果土壤中的酶不足时，土壤的能量流动就会严重受阻，物质循环的速度减慢，一定程度上减少了土壤对养分的充分吸收。一般来说，土壤酶包括脲酶，过氧化氢酶，多酚氧化酶和磷酸酶等。比如说脲酶，特异性的催化尿素水解，释放出的氨可以溶于水形成游离的铵，铵直接被吸收利用。研究发现在黑土微团聚体的各种酶含量明显高于棕壤。
1.3土壤构型对土壤的影响
土壤构型，是指土壤微团聚体垒结而成的土壤空隙，对黑土与棕壤土的构型进行比较，现，黑土土壤微聚体的团聚较稳定，疏松层较厚，空隙较大，而且空隙层次分明，空隙种类多，而棕壤却相反。
2土壤微团聚体对三种水稻土肥力的影响
我国作为粮食大国，有必要深入研究各种方法提高粮食产量。水稻是我国主要粮食作物。所以要提高水稻土的肥力性，进而提高水稻产量和质量。现在从以下五个方面研究比较三种水稻土：草甸型，棕壤型和黄泥土，以期进一步明确土壤中微团聚体在土壤肥力中产生的重要作用。
2.1土壤有机质
土壤的有机质包括两部分，即腐殖化和非腐殖化的部分。其中腐殖化部分又有三种成分，可溶性的富里酸，胡敏酸和不溶性胡敏素。在水稻土中，胡敏素占主体，胡敏酸含量最低，因为胡敏酸最易与钙结合，使得游离的胡敏酸含量最低。但是恰恰决定土壤肥力的就是胡敏酸钙，它是存在于土壤的团聚物，促进土壤的稳定性的团聚体行成，利于土壤对有机质的积累，行成水稳性团聚体，极大的提高土壤肥力。所以研究发现，以上三种水稻土中，草甸型的水稻土游离胡敏酸的含量最低，胡敏酸钙的含量最高，促进了土壤的稳定结构，提高了土壤肥力，棕壤型和黄泥土中的胡敏酸钙不及草甸型，土壤肥力就没有那么丰沃。
2.2土壤微团聚体特征方面
微团聚体的直径越小，有机质的含量越高，它的胶体作用就越高。这种现象跟上述的黑土和棕壤土类似。丰沃的水稻土中小级别的微聚体含量要大于贫瘠的水稻土，所以说土壤有机质与微团聚体粒径密切决定土壤的肥力水平。原因是，有机质的胶结作用可以促进了土壤微团聚体的团聚，进而其通过载体作用保存了有机质，使其在土壤中积累，减少养分的流失，土壤更加肥沃。
2.3微团聚体中C、N、P的分布
微团聚体中的这三种元素都有一定的含量，而且越小的粒径，C、N、P含量越高。水稻土长期都是在渍水状态，生物活动弱，物质分解慢，保肥能力差，所以需要高含量的C、N、P。草甸型水稻土中小粒级的微团聚体量很多，C、N、P含量较高，所以土壤肥沃于其他两种水稻土。
2.4土壤微团聚体对养分的吸附与释放能力
土壤微粒体可以保持土壤养分。而且微聚体的直径越大，其吸收土壤养分的功能越高，特别是吸附铵和磷的方面有很大作用地位，随着粒径减小其吸收能力降低。大粒级别的的微团聚体是分解吸附的土壤养分，将铵与磷通过离子的形式释放到土壤。研究发现，草甸型水稻土中小粒级微团聚主要是体吸附养分，然后大粒级微团聚体把养分逐渐释放，而其他两种水稻土的小粒级微团聚体量相对低，不能及时的吸收养分，所以作物生长时要向施有机肥料，以保证充足的养分。
2.5土壤的物理性状
从土壤的物理性状也可以区别三种水稻土的不同。土壤中的空隙和空隙的层次性使土壤表层低深层高。草甸型水稻土的有机质高，总空隙度就高，土壤间的通气就好。土壤中足够的的空气能够帮助作物根系进行呼吸，也可以为其生长提供能量，保证土壤微生物有效分解，促进高分子有机物化解成小分子，供植物的吸收利用，可见，草甸型水稻土更适宜生长。
3水稻土进行改进的方向
对土壤的改进方向是朝着团粒结构形成的方向。微团聚体相互作用形成土壤的团粒结构，既通气透水又保水保肥。有利于作物根系的穿插伸展。土壤结构改良最好的是施有机肥等有机物料，它可以提供植物多种养分，分解产物是土壤颗粒的团聚剂，常用的有粪肥，秸秆，锯末等；有机物料的作用取决于用量和方式等，施用量大的效果好；秸秆配施少量化学氮肥，可以调节土壤碳氮比；土壤过分干燥或潮湿都不好，干燥满足不了作物需水量，潮湿使作物根系无氧呼吸产生的酒精积累会作物中毒。
结语
通过对影响黑土和棕壤土肥力 实质性因素进行分析，以及对比黄泥土，棕壤型和草甸型三种水稻土的肥力性状，可以得出结论是，要主动的改善土壤结构，积极施用有机肥料，加用含钙多的有机料，这样才能增加土壤的养分，改善土壤向着形成团粒结构的方向发展，有效地改善土壤质量，还祖国一片沃土。
参考文献
