不同稳定性有机物料对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响

针对黄淮海平原广泛分布的砂姜黑土结构性差、有机质含量偏低的特征,通过中国科学院封丘农田生态系统国家试验站2年砂姜黑土不同外源有机物料施用处理盆栽试验[共设8个处理,分别为空白(CK)、施秸秆(S)、施有机肥(M)、施1/2秸秆+1/2有机肥(SM)、施生物炭(C)、施1/2生物炭+1/2秸秆(CS)、施1/2生物炭+1/2有机肥(CM)和施1/3生物炭+1/3有机肥+1/3秸秆(CSM)],研究了等C、N输入下不同稳定性有机物料(生物炭、秸秆、有机肥)对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响。结果表明,与CK处理相比,施用外源有机物料能显著降低土壤容重19.60%~32.23%,增加饱和含水量7.91%~28.99%、田间持水量10.47%~30.76%,提高耕层土壤总孔隙度10.36%~28.21%,提升全量有机质11.00%~37.00%;并对活性有机质组分(低活性有机质、中活性有机质、高活性有机质)产生显著影响,其中高活性有机质增加幅度高达39.22%~83.83%。从有机物料的配比效果来看,CSM处理土壤容重最低,为1.28 g?cm?1,C、S处理土壤容重分别为1.30 g?cm?1、1.36 g?cm?1。CSM处理土壤总孔隙度最大,为58.53%;S、CS、SM处理次之,分别为55.62%、56.90%、54.38%;C、M处理最小,分别为53.18%、50.38%。CS、CM、CSM处理土壤总有机质含量较高,分别为30.76 g?kg?1、32.99 g?kg?1、31.45 g?kg?1;C、S处理相对较低,分别为25.36 g?kg?1、26.16 g?kg?1。CS、SM、CSM处理玉米产量最高,分别为463.67 g?盆?1、376.31 g?盆?1、471.77 g?盆?1,且差异性显著。可见不同稳定性有机物料施入能够改善土壤理化性质,提高玉米产量,生物炭配合秸秆、有机肥还田处理改良土壤及增产效果最佳。     

矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征

研究外源碳输入对复垦土壤有机碳及组分的影响,对于深入探究矿区复垦土壤有机碳提升及培肥管理具有重要意义。本文依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验,研究了矿区复垦土壤碳组分对不同外源碳(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆)输入的响应特征。分别在2011年与2016年对矿区复垦土壤样品进行采集,测定0～20 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库Ⅰ、Ⅱ的含量。结果表明,生物炭处理的土壤有机碳增长率和年变化量较对照(CK,无外源碳添加)分别增加101.80%和0.56g·kg–1·a–1,且均显著高于其他有机物料处理;生物炭、牛粪处理土壤0～20 cm土层固碳量较CK分别提高100.52%和91.52%,二者间差异不显著,均显著高于其他有机物料处理,堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用不显著。添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量,均表现为堆肥处理最高,较CK分别增加12.37%和0.16 g·kg–1·a–1。复垦土壤活性碳库Ⅰ、Ⅱ的增长率和年变化量均为牛粪处理显著高于其他有机物料处理。有机物料添加均能提高土壤稳定性有机碳含量,与CK相比,生物炭和牛粪处理的提高幅度最大,显著高于其他有机物料,而牛粪与生物碳之间差异不显著。生物炭处理碳库管理指数最高,分别较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理提高36.30%、52.23%、41.50%、52.02%。施用生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆都能显著提升复垦土壤各碳组分含量和碳库管理指数,施用生物炭的效果最优,因此施用生物炭可作为矿区复垦土壤有机碳提升的有效管理措施。     

牛粪和生物炭对苹果根系生长、土壤特性和氮素利用的影响

以两年生红富士/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究牛粪与生物炭不同配比对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的影响,为苹果生产中合理施肥及可持续发展提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、100%牛粪(T1)、75%牛粪+25%生物炭(T2)、50%牛粪+50%生物炭(T3)、25%牛粪+75%生物炭(T4)和100%生物炭(T5)。结果表明,牛粪和生物炭混施可显著改善土壤理化性状,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,降低土壤容重。苹果根际土壤中的微生物均以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌含量最少;添加牛粪和生物炭均显著提高了根际土壤的细菌、放线菌和真菌数量,其中T2处理细菌、放线菌和真菌数量均达到最高。牛粪和生物炭混施还可促进苹果根系生长,根尖数、根表面积和根系活力等指标均在T2处理达到最高,分别较对照提高47.90%、33.47%、44.67%。表明T2处理可显著促进苹果根系的生长和根系活力的提高。与对照相比,牛粪和生物炭混合处理显著提高了苹果各器官的Ndff值、全氮量和15N吸收量,提高了15N利用率和15N残留率,降低了15N损失率。各处理15N利用率和15N残留率趋势为牛粪和生物炭混合处理最高,单施牛粪或生物炭处理次之,对照最低; 15N损失率呈相反的变化趋势。其中以T2处理效果最好,15N利用率和15N残留率最高, 15N损失率最低, 15N利用率较对照提高5.51%, 15N损失率较对照降低14.52%。综合分析认为, 75%牛粪+25%生物炭处理(T2)对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的效果最好。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

作物残体与其生物炭配施对土壤有机碳及其自身矿化率的提升

【目的】本研究通过探讨小麦和玉米残体与其生物炭配施对土壤各组分有机碳及其自身有机碳矿化的影响,揭示其在土壤固碳和培肥方面的效应,为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。【方法】采用室内恒温培养试验,共设置小麦或玉米残体(根茬、秸秆)和秸秆制成的生物炭单施(WS、WR、WB、MS、MR、MB),配施(WS+WB、WR+WB、MS+MB、MR+MB)以及对照(CK)构成的11个处理,培养期间测定土壤CO2释放量,培养结束后测定土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)以及粗细颗粒有机碳含量(CPOC、FPOC)。【结果】添加玉米有机物料对土壤TOC、MBC、POC、CPOC和FPOC含量的增加作用普遍高于添加小麦有机物料。添加小麦或玉米秸秆对土壤TOC、POC、CPOC、FPOC含量的增加作用均高于添加根茬。单独添加生物炭,作物残体与生物炭配施和单独添加作物残体处理分别在培养的第4、8、21 d有机碳矿化速率最大,为有机碳矿化快速期,之后矿化速率减缓并逐渐趋于稳定。单独添加作物残体其有机碳累积矿化率最大,达到30%~46%;与对照相比,添加有机物料的各处理均显著增加了土壤TOC含量,其中添加生物炭处理土壤TOC含量增幅最大;单独添加小麦和玉米生物炭处理,土壤TOC含量分别显著增加34.4%和36.5%,但其有机碳累积矿化率仅为3%左右,土壤FPOC含量及敏感性指数在单独添加生物炭处理最高;小麦和玉米残体与其生物炭配施处理,土壤MBC和CPOC含量分别显著增加80.2%~199.2%,且其有机碳累积矿化率为12%~19%,介于生物炭和残体单施之间,土壤CPOC含量及敏感性指数均表现为配施处理最高。【结论】单独添加作物残体能够较好地补充土壤养分,但CO2释放量显著高于单施生物炭及配施处理;单独添加生物炭其有机碳累积矿化率较低,短期内对土壤养分的补充作用较小。作物残体与其生物炭配施可以较好地克服各自单独施用的弊端,尤其是玉米秸秆与其生物炭配施,在保证作物养分供应的同时能增加土壤碳库储量,对土壤肥力提升效果更好。     

有机物料输入对关中塿土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对塿土耕层(0—20cm)土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照(CK)相比,秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层(0—20cm)土壤有机碳(SOC)分别提高了29.5%和29.8%(p0.05);氮磷肥(NP)、有机肥与氮磷肥配施(MNP)、秸秆与氮磷肥配施(SNP)和生物炭与氮磷肥配施(BNP)的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%(p0.05)。BNP处理的土壤可溶性有机碳(DOC)显著高于其他处理(p0.05),分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮(DON)均显著高于CK(p0.05),分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量(p0.05),增加了0—100cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200cm土层的硝态氮累积量(p0.05),而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理(NP,MNP,SNP,BNP)可显著提高0—20cm土层的含水量,增加0—40cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地塿土上一种较好的有机物料施用方式。     

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

明确有机物料对土壤肥力及Cd有效性的影响,对南方中轻度Cd污染农田的安全利用具有重要意义。本研究以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料（猪粪、商品有机肥、水稻秸秆和生物炭）施肥处理来探究土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明,施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全N含量,施用猪粪处理土壤的全P和有效P含量显著升高,商品有机肥和生物炭明显提高了土壤全K和速效K含量。水稻秸秆和生物炭处理轻污染土壤SOM均达土壤肥力1级（> 40 g/kg）。与CK相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全N、全P和全K和有效P均成显著负相关关系。轻污染土壤施加猪粪和生物炭处理上海青地上部Cd含量均低于0.20 mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数（SNI）最高,是其他处理的1.50~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪。     

不同有机物料及其配施对潮棕壤轻组有机碳的动态影响

用埋袋法研究了潮棕壤中加入单一物料(玉米秸秆,稻草秸秆,苜蓿,鸡粪,猪粪)和混合物料(玉米秸秆-鸡粪-猪粪和苜蓿-鸡粪-猪粪)后土壤中轻组有机碳的一年内动态变化。结果表明:施不同有机物料后,土壤中轻组有机碳与对照相比都有较大幅度提高。随着培养时间的推移,不同处理的土壤中轻组有机碳碳含量都逐渐下降,且其下降趋势与添加物料的C/N比值呈显著的正相关。相关分析表明,施用混合物料处理中轻组有机碳的含量与单一物料处理都呈显著的正相关。     

牛粪配施生物质炭的土壤碳净变化率和腐殖物质组成研究

牛粪是农业生产中常用的有机肥,牛粪配施生物质炭是否会提高有机物料在土壤中的碳净变化率是高效利用有机物料重要问题。通过1年田间试验施用常量(M1)和倍量(M2)牛粪、常量(CBM1)和倍量(CBM2)牛粪配施生物质炭对比了短期腐殖物质碳净变化率差异和结构特征。结果表明,与单施牛粪(M1和M2)相比,牛粪配施生物质炭(CBM2)土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量增至1.36g·kg~(–1)、2.50g·kg~(–1)和5.03g·kg~(–1);土壤胡敏酸和富里酸碳净变化率分别提高1.18%和3.67%。与施用牛粪相比,牛粪配施生物质炭胡敏酸、富里酸和胡敏素脂族碳和多糖相对含量增加;CBM2处理胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量增加,CBM1处理富里酸芳香碳相对含量增加。表明牛粪配施生物质炭在土壤固碳效果上优于单施牛粪,可形成更多的腐殖物质,提高胡敏酸和富里酸的碳净变化率;同时也有利于腐殖物质脂族碳和多糖相对含量的增加,而生物质炭用量不变的情况下,配施更多的牛粪可增加胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量。施用牛粪或牛粪配施低量生物质炭可使Hu和FA的缩合度增加,氧化度降低,而HA则相反。     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。     

施肥对植烟土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响

采用盆栽试验的方法,设不施肥、单施氮肥、氮磷钾肥配施、氮磷钾肥,分别增施腐熟秸秆、芝麻饼肥和生物炭6个施肥处理,通过测定烟株生长发育过程中土壤有机碳组分和土壤呼吸速率的动态变化,探讨了不同施肥措施对植烟土壤有机碳组分和呼吸速率的影响。2次盆栽试验分别于2017年和2018年进行。结果表明,与未施肥和单施化肥相比,添加有机物料处理土壤各有机碳组分含量以及土壤呼吸速率均有提高趋势;添加有机物料的3个处理中,2017年和2018年两次盆栽烟草移栽60 d后,增施生物炭处理土壤总有机碳（TOC）含量最高,但CO₂累计排放量最低;増施秸秆处理CO₂累计排放量最高。因此,可以认为与其他有机物料相比,增施生物炭有利于土壤TOC的固存,减少CO₂的排放。     

不同物料对海滨沙性盐碱地改良效果研究

本文针对江苏省南通市海滨盐碱地特点，设对照、秸秆、膨化鸡粪、腐熟牛粪、功能有机肥、调理剂I和调理剂II共7个处理，通过原位田间小区试验进行不同改良物料对南通海滨沙性盐碱土壤的改良效果研究。结果表明：改良组的pH基本都显著高于对照组；虽各组含盐量结果之间存在一定差异，但改良组两个不同土层(0～10 cm、10～20 cm)的含盐量都分别显著低于对照组，当秸秆、膨化鸡粪、腐熟牛粪、功能有机肥、调理剂I和调理剂II的施入量分别为3.0、1.12、4.5、0.45、0.045和0.060 kg/m²时，0～10 cm深度的土壤中含盐量相较于对照组分别降低91.1%、93.0%、94.3%、88.8%、81.8%、78.5%，而10～20 cm深度土壤中含盐量分别降低75.3%、73.8%、69.3%、79.02%、68.2%、61.5%。研究结果说明施加上述改良物料均对降低土壤含盐量、消减盐碱障碍起到了较为显著的作用，其中在秸秆施入量为3.0 kg/m²时对南通海滨沙性盐碱地改良效果最好。     

Wheat straw and its biochar had contrasting effects on soil C and N cycling two growing seasons after addition to a Black Chernozemic soil planted to barley

Application of crop residues and its biochar produced through slow pyrolysis can potentially increase carbon (C) sequestration in agricultural production systems. The impact of crop residue and its biochar addition on greenhouse gas emission rates and the associated changes of soil gross N transformation rates in agricultural soils are poorly understood. We evaluated the effect of wheat straw and its biochar applied to a Black Chernozemic soil planted to barley, two growing seasons or 15 months (at the full-bloom stage of barley in the second growing season) after their field application, on CO₂ and N₂O emission rates, soil inorganic N and soil gross N transformation rates in a laboratory incubation experiment. Gross N transformation rates were studied using the ¹⁵N isotope pool dilution method. The field experiment included four treatments: control, addition of wheat straw (30 t ha^?1), addition of biochar pyrolyzed from wheat straw (20 t ha^?1), and addition of wheat straw plus its biochar (30 t ha^?1 wheat straw + 20 t ha^?1 biochar). Fifteen months after their application, wheat straw and its biochar addition increased soil total organic C concentrations (p?=?0.039 and <0.001, respectively) but did not affect soil dissolved organic C, total N and NH₄ ⁺-N concentrations, and soil pH. Biochar addition increased soil NO₃ ^?-N concentrations (p?=?0.004). Soil CO₂ and N₂O emission rates were increased by 40 (p?p?=?0.03), respectively, after wheat straw addition, but were not affected by biochar application. Straw and its biochar addition did not affect gross and net N mineralization rates or net nitrification rates. However, biochar addition doubled gross nitrification rates relative to the control (p?2 and N₂O emissions and enhance soil C sequestration. However, the implications of the increased soil gross nitrification rate and NO₃ ^?-N in the biochar addition treatment for long-term NO₃ ^?-N dynamics and N₂O emissions need to be further studied.     

中国小麦田土壤线虫对生物炭添加的响应

While studies have focused on the use of biochar as soil amendment, little attention has been paid to its effect on soil fauna. The biochar was produced from slow pyrolysis of wheat straw in the present study. Four treatments, no addition (CK) and three rates of biochar addition at 2 400 (B1), 12 000 (B5) and 48 000 kg ha-1 (B20), were investigated to assess the effect of biochar addition to soil on nematode abundance and diversity in a microcosm trial in China. The B5 and B20 application significantly increased the total organic carbon and the C/N ratio. No significant difference in total nematode abundance was found among the treatments. The biochar addition to the soil significantly increased the abundance of fungivores, and decreased that of plant parasites. The diversity of soil nematodes was significantly increased by B1 compared to CK. Nematode trophic groups were more effectively indicative to biochar addition than total abundance.     

基于木本泥炭快速构建红壤新垦耕地优质耕作层技术与效果

为了探究木本泥炭对红壤岗地新垦耕地优质耕作层构建的机理以及木本泥炭相对于其他有机物料对红壤新垦耕地的改良效果,采用田间小区试验的方法,研究添加不同有机物料对红壤新垦耕地0—20cm耕作层土壤理化性质和微生物生物量以及水稻产量的影响。试验共设6个不同处理:CK(不添加改良材料)、M30FS(木本泥炭30t/hm2+腐熟秸秆3t/hm2+石灰石粉3.75t/hm2)、M15FS(木本泥炭15t/hm2+腐熟秸秆3t/hm2+石灰石粉3.75t/hm2)、CFS(生物炭15t/hm2+腐熟秸秆3t/hm2+石灰石粉3.75t/hm2)、OFS(有机肥15t/hm2+腐熟秸秆3t/hm2+石灰石粉3.75t/hm2)和FS(腐熟秸秆3t/hm2+石灰石粉3.75t/hm2)。结果表明:(1)与对照相比,添加木本泥炭与有机物料处理显著降低了耕作层土壤容重,提高了土壤总孔隙度和pH,且添加木本泥炭与有机物料处理中土壤肥力均有不同程度提高,其中土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量分别提高了36.41%～88.53%,2.22%～37.78%,6.25%～93.75%和27.57%～85.60%,土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和有效钾含量分别提高了17.21%～134.85%,1.42%～72.76%,8.71%～156.79%和12.99%～332.39%。(2)添加木本泥炭与有机物料处理对耕作层土壤微生物生物量影响比较明显,与对照相比,各处理中土壤微生物量碳和氮含量分别显著增加了52.95%～219.00%和121.45%～548.73%。(3)添加木本泥炭与有机物料处理中水稻产量均明显提高,其中M30FS增产效果最明显,增幅为39.53%。(4)利用聚类分析方法将添加不同有机物料处理下新垦耕地耕作层土壤质量等级划分为3级,分别为:一级(M30FS)、二级(M15FS,OFS,CFS)、三级(FS,CK),其中经M30FS处理后土壤质量水平等级最高。添加木本泥炭与有机物料可显著降低新垦耕地耕作层土壤容重,提高土壤总孔隙度和pH,解决了红壤黏重和酸化的特征,且土壤养分和微生物量碳、氮含量均得到了提高,改善了土壤理化性状和生物学特征,提高了水稻产量,其中添加30t/hm2木本泥炭对红壤新垦耕地优质耕作层构建效果最明显。     

不同有机物料投入下黄河故道土壤有机碳积累特征的研究

【目的】黄河故道潮土区土壤有机质含量低、结构差是限制当地作物优质高产的重要问题,通过连续施用不同有机物料,探究不同有机物料投入下,黄河故道区典型土壤的有机质积累特征,为该区土壤的快速固碳提供理论依据和参考方案。【方法】试验共设置7个处理：单施NPK肥作为对照(CK),其他处理在单施NPK肥的基础上增施有机肥6000 kg/hm_² (M1)、有机肥12000 kg/hm_² (M2)、树枝菌渣6000 kg/hm_² (B1)、树枝菌渣12000 kg/hm_² (B2)、秸秆菌渣6000 kg/hm_² (S1)、秸秆菌渣12000 kg/hm_² (S2), 采用随机区组设计。【结果】与CK相比,外源有机物料施入会显著增加玉米产量和有机质含量,增幅范围分别为21.7%～58.3%和37.4%～70.1%,产量的增加直接导致进入土壤的秸秆残渣及根茬碳相应增加38.9 kg/hm_²～76.9 kg/hm_²,致使 B2处理增产保肥效果最佳。就有机物料种类而言,用量为12000 kg/hm_²的树枝菌渣对土壤活性有机质的提升幅度最大,比相同用量的有机肥和秸秆菌渣高26.2%和57.0%,秸秆菌渣的碳库管理指数最高,但与树枝菌渣相比无显著差异。树枝菌渣由于碳氮比高,在土壤中分解慢,相同用量下,矿化消耗的碳量低于秸秆菌渣和有机肥,单位碳投入下的呼吸量比秸秆菌渣和有机肥低42.3%和29.3%。【结论】用量为12000 kg/hm_²的树枝菌渣由于碳投入量大,矿化消耗少,对黄河故道潮土有机质提升效果最好,玉米增产最明显。