根系分区交替灌溉与生物质炭对土壤养分动态及设施甜椒产量和品质的影响

土壤水分和养分是决定温室栽培中作物产量和品质的关键因素,对于提高资源利用效率具有重要影响。研究了根系分区交替灌溉与生物质炭对土壤速效养分和甜椒产量及品质的影响。在日光温室地表覆膜条件下,试验设置4个处理,分别为常规滴灌(D)、根系分区交替灌溉(PRD)、2%生物质炭+常规滴灌(BD)和2%生物质炭+根系分区交替灌溉(BPRD)。试验结果表明:(1)与不施炭处理(D与PRD)相比,施用2%生物质炭处理(BD与BPRD)能够显著提高土壤速效钾含量(P0.05),在甜椒初花期和盛花期能够显著提高土壤速效磷含量(P0.05),但对土壤碱解氮无显著影响;(2)与其他三个处理相比较,BPRD处理能够在不降低产量的情况下增加甜椒果实维生素C含量,减少甜椒果实可滴定酸浓度;(3)与普通灌溉相比,PRD处理能够提高灌溉水分利用效率,但BPRD处理节水效果并不显著。因此,在日光温室地表覆膜条件下,根系分区交替灌溉(PRD)技术可以实现节水并维持产量,而生物质炭与根系分区交替灌溉联合技术(BPRD)是否可作为一种新型农业技术进行推广应用还有待进一步验证。     

城市园林废弃物生物质炭对小白菜生长、 硝酸盐含量及氮素利用率的影响

【目的】我国温室种植蔬菜迅速发展,温室种植中肥料利用率低及蔬菜硝酸盐积累等问题日益突出。同时,我国城市化快速发展,城市园林废弃物日益增多,这些木质废弃物的处理也成为城市可持续发展的挑战。本文采用城市园林废弃物制成的生物质炭用于温室栽培生产,分析其对温室蔬菜产量和品质以及养分保持的影响,从而探索一种为绿色环保的现代城市农业服务的技术。【方法】本研究采用温室盆栽试验方法,以小白菜为研究对象,设置5个生物质炭添加水平。 C0 (0 g/kg, CK)、 C1(20 g/kg)、 C2(40 g/kg)、 C3(60 g/kg)和C4(80 g/kg)。研究生物质炭对小白菜产量、 植株硝酸盐含量、 土壤氮素含量与形态以及氮素保持效应的影响。【结果】与对照相比,添加不同比例的生物质炭均显著提高小白菜产量,其中,C3和C4处理下增产幅度达到75%,生物质炭添加量与产量呈显著正相关关系;生物质炭对小白菜植株地上部和地下部的影响并不一致,其中收获指数显著增加,提高幅度在2.5%～9.5%之间,有随着生物质炭用量增加而增加的趋势;对照处理小白菜地上部硝酸盐含量达504 mg/kg,各处理植株硝酸盐含量介于161～256 mg/kg之间,显著降低50%以上,特别是C1处理降低硝酸盐含量的幅度达到68%,而不同生物质炭添加量之间植株硝酸盐含量差异不显著;生物质炭的添加增加了土壤中总氮素的含量,氮素损失率由不施炭处理的5.6%降低到了3.3%以下,显著降低了42%,同时土壤氮素生产率较对照提高幅度大于35%;与C0相比较,生物质炭添加显著降低了土壤NO-3-N的积累,降低幅度在60%以上,生物质炭用量在4%左右时降低作用最大,达到80%,同时土壤NH+4-N在生物质炭添加下降低了77%,生物质炭对降低土壤中铵态氮和硝态氮的累积作用并不与其用量呈正相关,铵硝比随着生物质炭添加量而呈下降的趋势;同时从研究结果看,产量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量呈负相关关系,与土壤全氮呈正相关关系,而蔬菜植株硝酸盐含量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量具有相关性,但与土壤全氮含量相关性不显著。【结论】温室大棚栽培小白菜的土壤中, 加入不同量的生物质炭能显著提高小白菜产量,同时降低小白菜植株的硝酸盐含量,添加量在2%时效果最好;土壤硝态氮和铵态氮积累随生物质炭施入而降低;生物质炭显著降低氮素损失率而提高氮素生产率。本研究得出生物质炭通过降低损失、 吸持更多氮素而提高了氮素的持续供应,在增产的同时降低了蔬菜硝酸盐积累,提高了品质。因此,在温室大棚蔬菜生产的土壤中添加一定量生物质炭(本试验下添加2%～4%)可以达到高产和优质。     

竹生物质炭和竹凋落物对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响

以广西壮族自治区桂林市华江乡内广泛分布的毛竹林土壤为研究对象,以竹生物质炭和竹凋落物作为外源碳,设置对照（CK）、低添加量生物质炭（1% BC）、高添加量生物质炭（2% BC）、低添加量凋落物（1% L）、高添加量凋落物（2% L）5个处理,进行为期两个月的室内培养试验,研究不同外源碳添加对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响。结果表明：与对照相比,竹生物质炭和竹凋落物添加均显著提高了土壤pH;竹生物质炭添加显著降低了而竹凋落物添加显著提高了土壤铵态氮（NH₄⁺-N）含量（P<0.05）,且高添加量（2% BC和2% L）的降低或提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤硝态氮（NO₃^–-N）含量,且凋落物添加的提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤有效磷（AP）含量,且高添加量的提高作用更明显;竹生物质炭添加对土壤可溶性有机碳（DOC）含量没有显著影响,但降低了土壤可溶性氮（DN）含量,而竹凋落物添加显著提高了土壤DOC和DN含量;不同外源碳添加对土壤微生物生物量碳（MBC）和氮含量（MBN）均没有显著影响,但降低了土壤蔗糖酶和脲酶活性。相关性分析表明,土壤pH、NH₄⁺-N、NO₃^–-N、DOC和DN是影响竹林土壤酶活性的关键性因子。     

生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐分及作物氮素吸收利用的影响

为研究生物质炭及硝化/脲酶抑制剂对滨海盐渍土土壤盐碱、氮素有效性、作物氮素吸收利用以及土壤氮平衡的影响,通过盆栽试验,共设9个处理:不施氮肥、常规化肥、生物质炭+常规化肥、常规化肥+硝化抑制剂DCD、常规化肥+脲酶抑制剂NBPT、常规化肥+DCD+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD、生物质炭+常规化肥+NBPT、生物质炭+常规化肥+DCD+NBPT,以典型耐盐作物大麦为研究对象开展研究。结果表明:(1)各施氮肥处理均增加了盐分的淋洗,各生物质炭处理显著增加了10～20 cm土层的土壤电导率。土壤电导率高的土壤p H较低,生物质炭处理对土壤p H略有降低的作用。(2)NBPT和DCD添加增加了大麦籽粒产量,配合生物质炭的施用增产更多,但是却降低了秸秆的产量。NBPT和DCD添加均增加了大麦植株的吸氮量,其中NBPT添加增加了大麦秸秆和籽粒的全氮含量,但是配合生物质炭施用又有降低作用,其余抑制剂处理均降低了大麦籽粒和秸秆的全氮含量。(3)DCD和NBPT添加均提高了氮肥利用效率,配合生物质炭施用对各指标的增加更明显。(4)对作物收获后土壤残留无机氮含量,添加DCD处理相比常规化肥处理有所降低,添加NBPT处理相比常规化肥处理有所增加。添加DCD和NBPT处理均降低了氮的表观损失。因此,在滨海盐渍土中,通过在尿素中添加DCD和NBPT,可以提高作物产量和氮肥利用率,其中同时添加生物质炭、DCD和NBPT处理在产量提升、氮素高效利用及减少氮损失等方面表现更好。     

不同炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响

将生物质炭与化肥混合制得生物质炭基肥进行田间试验,比较炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响及不同原料生物质炭基的肥效差异。选取小麦秸秆炭、稻壳炭和花生壳炭为炭基制得炭基肥(养分为37%,N-P2O5-K2O:18-9-10),以普通复合肥(养分为45%,N-P2O5-K2O:15-15-15)为对照。结果表明,与普通复合肥相比,小麦秸秆炭基肥处理使青椒氮素农学利用率显著提高24.98 kg kg-1,根长提高10.9%,地上部生物量提高32.8%,VC含量提高51.3%;稻壳炭基肥和花生壳炭基肥处理使青椒VC含量提高69.5%和62.4%,使可溶性蛋白质含量均提高64.7%。此外,施用小麦秸秆炭基肥在总养分含量较普通复合肥减少8%的情况下,青椒产量显著提高13.3%,单果鲜重显著提高33.7%。而稻壳炭肥和花生壳炭肥对青椒产量影响不显著。因此,以小麦秸秆炭肥增产效果最好,而花生壳炭肥和稻壳炭肥在提升品质方面更佳。     

生物质炭施用对马铃薯产量和品质的影响

通过田间试验,观测分析不同生物质炭用量(0、20和40 t/hm~2)下马铃薯产量、品质和土壤肥力的变化及其年际效应,为生物质炭在马铃薯生产过程中的应用提供理论依据。结果表明,低剂量生物质炭施用(20 t/hm~2)显著提高了马铃薯总产量和商品率,生物质炭施用后第一年马铃薯总产量比对照提高了41.08%。当生物质炭用量为40 t/hm~2时,马铃薯产量与对照没有显著差异但降低了一些品质指标,其中2016年干物质和淀粉含量比对照降低了18.47%和24.03%。生物质炭施用显著提高了土壤有机碳、有效磷和速效钾含量,并增加了土壤C/N和电导率;而对土壤p H和全氮含量的影响与生物质炭施用年限有关。生物质炭施用量和施用年限显著影响马铃薯产量和品质。低剂量生物质炭施用能显著提高马铃薯产量,但第二年无增产效果;随着生物质炭用量增加马铃薯增产效果消失,还可能会降低马铃薯品质。生物质炭施用后马铃薯产量变化与土壤紧实度改善无必然联系。     

不同施肥条件和滴灌方式对青椒生长的影响

该文通过大田试验,比较了地下滴灌与地表滴灌及其不同施肥量对青椒生长的响应。试验设置地下滴灌和地表滴灌2个灌水处理和0、75、150、300 kg/hm2 4个施肥水平,灌水周期为4 d。另外设1个畦灌对照处理。结果表明,2 a中地下滴灌产量均高于地表滴灌,2007年平均高4%,2008年平均高13%。而地下滴灌耗水量低于地表滴灌,2007年平均低6.7%,2008年平均低7.3%。地下滴灌和地表滴灌0～40 cm土层的根系总根长分别是畦灌的2.44和1.46倍,且地下滴灌10 cm以下各层的根长占总根长的百分比,比地表滴灌高7%,这说明地下滴灌不仅促进作物根系的生长,而且使根系更多的扎入较深土层。地下滴灌150 kg/hm2施氮量为青椒的最优灌溉施肥策略。     

不同来源有机物料对菜用蚕豆生长和品质及根际土壤性状的影响

通过盆栽试验，分析了不同来源有机物料(鸡粪、牛粪、菇渣)对菜用蚕豆生长和品质、根际土化学和生物学性状的影响。结果表明：①3种有机物料对蚕豆分枝数、荚干重、籽粒干重、大粒重、大粒蚕豆占比、籽粒淀粉含量均有积极作用，其中牛粪和菇渣能显著(P<0.05)提高大粒蚕豆占比，鸡粪能显著(P<0.05)提高二粒荚和三粒荚的占比，并且对籽粒淀粉含量的提升效果最为明显(比对照增加69.1%)；②3种有机物料增加了根际土中细菌、真菌数量，显著(P<0.05)提高了根际土中性转化酶、脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶活性(除牛粪使中性转化酶活性提高不显著外)，其中鸡粪对细菌数量、中性转化酶活性、脲酶活性的提高程度均最大；③鸡粪能显著(P<0.05)增加根际土有机碳、全氮、NH₄⁺-N含量，牛粪、鸡粪能显著(P<0.05)提高土壤pH。大粒蚕豆占比与土壤酸性磷酸酶活性、有效磷含量呈显著正相关。蚕豆淀粉含量与细菌数量、中性转化酶活性、有机碳、全氮、NH₄⁺-N含量呈显著正相关，这说明有机物料的施用可能为细菌生长提供了更多的碳源和能源，导致细菌数量增加。细菌是酶的重要产生者，细菌数量的增加可能提高了碳氮循环相关酶(中性转化酶、脲酶)的产生量和活性，从而使更多的有机氮转变为无机氮(NH₄⁺-N)，提高了土壤养分(NH₄⁺-N、全氮)水平，进而提高了蚕豆营养品质。     

生物质炭对土壤养分及设施蔬菜产量与品质的影响

【目的】 我国是世界最大的温室蔬菜生产国,但随着种植年限的增长,温室设施栽培中土壤次生盐渍化、蔬菜品质降低及作物减产等问题日益突出。本文以生物质炭为土壤改良剂施用于温室大棚蔬菜栽培中,分析其对蔬菜生长和土壤养分供应的影响,从而探索一种绿色可持续发展的设施农业生产方式。同时,也为生物质炭在大棚蔬菜栽培中的合理施用提供依据。 【方法】 采用田间试验方法,以温室大棚西芹和茄子为研究对象,试验共设5个生物质炭施用水平,分别为0、20、40、80和160 t/hm2,依次记为B0、B20、B40、B80和B160处理。分析了蔬菜产量、西芹植株硝酸盐含量、茄子维生素C含量及过氧化氢酶活性和土壤养分含量。 【结果】 与B0相比,B20和B160处理能够提高西芹产量,增产幅度分别达31.6%和30.3%,B40和B80处理对西芹产量无显著影响;B20处理对西芹硝酸盐含量无显著影响,B40、B80和B160处理显著降低了西芹植株硝酸盐含量,降低幅度分别达37.0%、37.2%和49.1%,但处理间差异不显著。施用生物质炭对茄子产量、茄子维生素C含量与过氧化氢酶活性影响不显著,当施用量达160 t/hm2时,反而抑制了茄子果实氮、磷养分积累。与B0相比,施用生物质炭有效增加了西芹收获后土壤速效钾含量,其中,B80和B160处理增加幅度分别为95.8%和196.2%;茄子收获后,B160处理土壤速效钾增加幅度达165.5%。施用生物质炭对土壤有效磷含量无显著影响,对土壤碱解氮含量的影响较为复杂,即对西芹收获后土壤碱解氮含量影响不显著,却降低了茄子收获后土壤碱解氮含量,其中,B40、B80和B160处理降低幅度分别达11.7%、10.0%和20.3%。经济效益分析表明,B20处理温室大棚经济收益最高,与B0相比纯收入增加9.4%;随着生物质炭施用量增多,肥料投入成本加大,B160处理收益最低。 【结论】 在本试验条件下,生物质炭用量为20 t/hm2时增产效果最好,且温室大棚收益最高,而对蔬菜品质无显著影响;当其施用量为40 t/hm2时能显著降低西芹硝酸盐含量。因此,需要继续研究生物质炭施用量在20～40 t/hm2之间的最适量,达到既能提高蔬菜产量又能改善品质的目的。      

减氮条件下生物质炭施用对珠三角地区生菜产量、品质及土壤性质的影响

生物质炭(biochar,BC)施用具有改良土壤、提高作物产量等效应。本文探究了生菜产量、品质和土壤性质等对化肥氮(N)减施和生物质炭施用1年后的响应，以期为珠三角地区露地蔬菜生产中化肥合理减量和生物质炭科学施用提供依据。通过在佛山市三水区开展田间小区试验，观测了常规施氮(N100%)、减氮20%(N80%)、减氮40%(N60%)、减氮40%+生物质炭10 t/hm²(N60%+BC10)和减氮40%+生物质炭20 t/hm²(N60%+BC20)处理下生菜产量、品质、叶片SPAD值及土壤养分等指标的变化。结果表明：(1)较N100%处理，N60%处理生菜产量显著降低13.5%。减氮40%条件下，配施10～20 t/hm²生物质炭可提高生菜产量9.5%～22.7%，与N100%处理产量相当，说明生物质炭施用对生菜产量具有显著提升效果。(2)氮肥减量和生物质炭施用对生菜单株鲜重、直径和水分含量等均无显著影响，而对叶片SPAD值在不同生育期有不同影响。减氮条件下施用生物质炭处理生菜的氮和磷吸收量提高，是其增产机理之一。(3...     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。     

生物质炭输入减少稻田痕量温室气体排放

为揭示不同水平生物质炭输入对稻田土壤理化性质、水稻产量及温室气体排放的影响,采用自制竹炭在4种不同施用水平下(0、10、20、40 t/hm2)输入稻田土壤,开展了水稻一个生长周期的田间试验。结果表明,生物质炭输入可显著提高土壤p H值和有机碳含量(P0.05),且有机碳含量增幅与生物质炭施用水平呈正比(相关系数为0.78,P0.01)。生物质炭施用可显著降低土壤容重(P0.05),最大降幅为0.25 g/cm3,土壤容重随着生物质炭施用量的增加而降低。不同处理水稻产量无显著性差异(P0.05)。CH4累积排放量与生物质炭施用量呈负相关性(相关系数为-0.24,P0.01),投加生物质炭可显著降低稻田CH4排放通量和累积排放量(P0.05),但过量施用生物质炭(超过20 t/hm2)并不能显著降低CH4累积排放量(P0.05)。相比对照处理(不输入生物质炭),生物质炭输入后一周内可显著性降低N2O排放通量(P0.05),并在排水烤田时升高,最终稳定于9.80 mg/(m2·h)。生物质炭输入可显著性降低N2O累积排放量(P0.05),但不同水平生物质炭输入处理之间差异不显著(P0.05)。该试验条件下,生物质炭施用量为20 t/hm2时可实现稻田稳产和固碳减排目标,该研究可为太湖地区苕溪流域稻田增汇和温室气体减排提供参考。     

生物质炭对黄瓜连作土壤理化性状、酶活性及土壤质量的持续效应

【目的】 探讨不同生物质炭施用量对连作黄瓜根区土壤环境的作用效果,为用生物质炭修复黄瓜连作土壤以及在农业中的推广应用提供科学依据。 【方法】 以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,一次性向设施农田土壤中添加0 (CK)、5 (C1)、10 (C2)、20 (C3)、30 (C4)、40 (C5) t/hm2的生物质炭,通过连续两年温室定位试验,测定生物质炭施用后黄瓜连作根区土壤的物理性状、养分含量及酶活性的变化状况,采用土壤质量指数 (SQI) 评价不同生物质炭施用量对黄瓜连作两季后土壤质量的影响。 【结果】 随着生物质炭施用量的增加,第一季与第二季黄瓜根区土壤的理化性状变化趋势一致,具体表现为容重不断降低,土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有效磷及有机质含量不断升高,且当生物质炭施用量为30 t/hm2(C4处理) 时,土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量最高。与CK相比,生物质炭的施用可以减少黄瓜根区土壤 < 0.25 mm粒径的微团聚体含量,而增加 > 0.25 mm粒径的大团聚体含量,土壤中0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒径的团聚体含量都在高施用量 (40 t/hm 2) 处理中达到最大值。生物质炭施用后的连续两季,黄瓜根区土壤中脲酶与过氧化氢酶活性均随生物质炭施用量的增加呈先增加后降低的趋势,其活性分别在生物质炭施用量为30 t/hm2和20 t/hm2时最大。当生物质炭施用量为30 t/hm2时,两季黄瓜产量都达到最高,分别为3.24 × 104 kg/hm2和6.18 × 104 kg/hm2。通过土壤质量指数 (SQI) 对生物质炭施用后两季黄瓜土壤质量进行评价可知,不同生物质炭施用水平下土壤质量指数依次为C4 > C5 > C3 > C2 > C1 > CK,相应的土壤质量指数分别为0.774、0.740、0.728、0.650、0.635、0.583。 【结论】 施用生物质炭对黄瓜连作田土壤的理化性状和酶活性均有显著影响,高施用量 (40 t/hm2) 条件下对土壤物理性状改善效果最好,当生物质炭施用量为30 t/hm2 (C4处理) 时对黄瓜连作根区土壤的养分含量提升效果最佳。SQI可以客观定量地评价生物质炭施用对连作黄瓜根区土壤质量的影响,其分析结果表明改善黄瓜连作土壤环境的最佳生物质炭施用量为30 t/hm2。      

生物炭对砂壤土团聚体及其碳、氮分布的影响

试验研究了添加生物炭对砂壤土团聚体分布、稳定性及其碳、氮分布的影响,为生物炭的农业利用和土壤培肥提供理论依据。设置生物炭用量4个水平(0、10、20、30 t/hm²)、氮肥用量2个水平(0、150 kg/hm²),通过2年的田间定位试验,对土壤团聚体及其碳、氮含量进行分析。结果表明:不同处理团聚体分布均以>5、2～5 mm粒级团聚体为主,其中单施生物炭20 t/hm²时,>5、2～5 mm粒级团聚体占比最大,总占比为58%,与不添加生物炭相比,增幅为20%;施用生物炭20 t/hm²时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P<0.05),与不施生物炭处理相比分别增加了17.6%和24.3%;有机碳和全氮变化趋势一致,添加生物炭后,土壤有机碳、氮含量均增加,不同粒级团聚体有机碳、氮含量均不同程度地升高,分别较对照显著提升27.9%和28.9%,<0.25 mm粒级团聚体有机碳、氮含量较高。添加生物炭显著增加土壤大团聚体含量,并提高了土壤团聚体稳定性;土壤碳、氮含量及各粒级土壤团聚体碳、氮含量均显著提升,提高了>5 mm粒级团聚体有机碳、氮的贡献率。在本试验条件下,当生物炭添加量为20 t/hm²时有利于北疆灌区麦田土壤培肥改良。     

添加生物质炭对红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量的影响

通过室内培育试验,研究了添加生物质炭对江西红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量碳、氮含量的影响。结果表明:红壤有机碳矿化速率在培育第2天达最大值后迅速降低,培养7天后下降缓慢并趋于平稳;添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量,培养结束时,不加生物质炭的对照处理中有机碳的累积矿化量分别比添加0.5%和1.0%生物质炭的处理高10.0%和10.8%。此外,生物质炭的加入显著提高了土壤微生物生物量,添加0.5%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高111.5%～250.6%和11.6%～97.6%,添加1.0%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高58.9%～243.6%和55.9%～110.4%。相同处理中,干旱的水分条件下(40%田间持水量)微生物生物量要高于湿润的水分条件(70%田间持水量)。同时,添加0.5%和1.0%的生物质炭使土壤代谢熵分别降低2.4%和26.8%,微生物商减少了43.7%和31.7%。     

生物质炭添加对华南双季稻田碳排放强度的影响

中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应,探讨华南双季稻田碳排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)对生物质炭添加的响应,开展了基于静态箱-气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处理,即当地农民习惯(CK,化肥,无稻草还田),3个不同用量生物质炭添加处理,即BC1(5 t/hm2)、BC2(10 t/hm2)和BC3(20 t/hm2),和2个稻草还田处理(直接还田和稻草+腐熟剂还田)。结果表明,相比当地农民习惯和稻草还田处理生物质炭添加有效抑制了双季稻田温室气体排放(平均降低温室气体排放当量49.87%),显著降低了土壤容重,增强作物的碳氮养分吸收能力,稳定了水稻产量(平均增产3.54%),降低了稻田碳排放强度(平均降低52.13%)。4个生长季平均而言,相比CK、RS和RI,生物质炭3个处理分别降低稻田100a尺度上温室气体排放当量27.53%,58.65%和63.43%(P0.05),分别增产3.21%,5.11%和2.29%(P0.05),进而分别降低100a尺度上GHGI 30.57%,61.00%和64.82%(P0.05),综合而言,BC3具有较好的减排增产潜力。相关矩阵和主成分分析可视化表达了在生物炭添加影响下,稻田碳排放强度与水稻生长参数及土壤理化特性的关系。生物质炭添加影响着水稻产量、收获指数、土壤有机质、总碳和植株吸氮量等环境变量的分布。通过多元决策回归树分析,发现可通过水稻收获指数(0.5)定量判别其碳排放强度。该研究结果表明,通过优化田间管理,适量生物质炭回田(20 t/hm2)利用是增强土壤固碳、稳定水稻产量、降低稻田碳排放强度和应对气候变化不利影响的可行途径。该研究可为中国秸秆资源科学利用提供基础研究案例。     

两种生物质炭对酸性紫色土腐殖质组成的影响

生物质炭的性状与原料中木质纤维含量密切相关，为探明不同原料生物质炭对土壤腐殖质组成的影响，选取玉米秸秆和紫茎泽兰分别作为纤维类和木质类原材料制备生物质炭，向酸性紫色土分别添加5%玉米秸秆生物质炭（MB）和5%紫茎泽兰生物质炭（EB），测定90 d室内培养期间土壤胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素（HM）含量以及HA光学性质和元素组成变化。结果表明：MB和EB的比表面积分别为2.32 m²·g^-1和0.72 m²·g^-1，总孔体积分别为42.71 mm³·g^-1和12.59 mm³·g^-1，碳与氢元素摩尔比（C/H）分别为1.91和1.46，氧、硫之和与碳元素摩尔比[（O+S）/C]分别为0.09和0.16，玉米秸秆生物质炭的吸附能力更强、有机质成分的缩合度更大且氧化度更小。与对照（不添加生物质炭，CK）相比，培养结束后，施入生物质炭的土壤HA、FA和HM含量分别显著增加（P<0.05）65.59%~102.82%、85.87%~118.54%和137.25%~161.23%，MB处理对这3种腐殖质含量的增加效应较EB处理更明显。培养结束时添加生物质炭的土壤HA/土壤有机碳（SOC）降低13.53%~27.06%，FA/SOC降低6.81%~18.03%，其中EB处理的降低效应达显著水平；HM/SOC则增加4.58%~11.40%，其中MB处理的增加效应达显著水平。添加生物质炭的土壤HA色调系数（ΔlgK）增加2.40%~5.60%，HA的缩合度（C/H）降低3.51%~11.81%，（O+S）/C增加1.51%~8.74%。总体来看，施入生物质炭均能相对增加腐殖质各组分含量，降低C/H，提高HA的氧化度[（O+S）/C]，且纤维类原料（玉米秸秆）生物质炭的效果更明显。纤维类原料（玉米秸秆）生物质炭显著提高了稳定性较高的土壤胡敏素碳比例（HM/SOC），但降低了土壤HA的稳定性[HA的C/H降低，（O+S）/C增加]；木质类原料（紫茎泽兰）生物质炭显著降低土壤胡敏酸碳比例（HA/SOC）和富里酸碳比例（FA/SOC），对HM/SOC增加效益不显著，反之提高了土壤易分解有机碳比例。     

生物质炭添加对重金属污染稻田土壤理化性状及微生物量的影响

分析了生物质炭添加对红壤性水稻土理化性状、重金属含量及微生物生物量的影响。通过田间小区长期定位试验,一次性施入不同量生物质炭(0,10,20,30,40t/hm2),于2017年9月采集各处理表层土样(0—15cm),研究土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量的变化。结果表明:生物质炭添加对土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量均有显著影响。与对照相比,供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物质炭添加量的增加而增大,增幅分别为5.11%~18.43%,37.62%~104.31%和1.72%~22.41%,而有效磷和铵态氮含量随生物质炭添加量的增加呈先增大后减小趋势,分别在生物质炭添加量为10t/hm2和30t/hm2时达到最大值。随生物质炭添加量的增加,土壤有效态Cd和有效态Pb含量均呈降低趋势,而土壤有效态As含量呈先增加后减少的趋势,三者均在生物质炭添加量为40t/hm2时达到最小值。土壤微生物生物量碳、氮和微生物商随生物质炭添加量的增加均呈先升高后降低的趋势,均在生物质炭添加量为20t/hm2时达到最大值。相关分析表明,生物质炭添加量分别与土壤有效态Cd和Pb含量之间呈极显著负相关(P0.01);通径分析表明,生物质炭主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量,而土壤pH、EC、有机质、微生物生物量碳、氮和有效磷主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此,添加适量生物质炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,增加土壤微生物量。研究结果可为提高稻田土壤肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。     

生物质炭对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响

以南京林业大学下蜀林场黄棕壤为试验对象,采用室外盆栽试验,研究生物质炭不同施用量(炭土质量比0、1%、2%、4%)对黄棕壤理化性质及龙脑樟幼苗生长的影响。结果表明:生物质炭可有效改良黄棕壤物理性质,4%施用量改良效果最好,与仅施化肥处理相比,土壤总孔隙度、饱和持水量、毛管持水量和田间持水量显著提高,土壤容重显著降低(P0.05);施用生物质炭可显著提高土壤pH(P0.05),改善土壤酸碱性;生物质炭施用对土壤氮磷有效性影响显著(P0.05),低施用量下土壤碱解氮含量最高,高施用量下土壤有效磷含量最高。生物质炭1%施用量下,龙脑樟叶片产量最高(41.54 g),分别比对照和仅施化肥处理提高141.53%和11.16%;而苗高相对生长速率较仅施化肥处理显著降低6.79%,有利于矮化苗木。可见生物质炭改良土壤理化性质和促进苗木生长的最佳施用量并不相同。考虑到经济效益,1%的生物质炭施用量对龙脑樟叶片产量的提高较为适宜。     

不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物学特性的影响

为探讨长期不同施肥措施对茶园土壤微生物学特性的影响,通过定位施肥试验,于春茶、夏茶、秋茶和冬管期,采集施用菌渣、生物炭＋复合肥、有机肥、生物炭有机肥和复合肥(对照)为基肥,脲甲醛缓释肥为追肥的茶园土壤,研究不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量和β-葡萄糖苷酶(BG)、β-纤维二糖苷酶(CBH)、蔗糖酶(INV)和脲酶(URE)4种碳氮转化酶活性的影响。结果表明:土壤MBC、MBN含量和酶活性均随茶叶不同生长期表现出明显的动态变化,与对照相比,有机肥配施缓释肥显著提高了春茶期土壤MBC含量,提高幅度为50.34%;生物炭有机肥配施缓释肥处理显著提高了春茶期和夏茶期土壤MBN含量,提高幅度分别为61.16%和25.27%;菌渣配施缓释肥对春茶期BG、URE活性提升效果最佳,较对照提升幅度分别为45.56%、44.32%,而CBH活性受到抑制,不同施肥措施INV活性在茶叶不同生长期均受到抑制。通径分析表明,土壤有效磷、NO^3--N直接影响土壤MBC、MBN含量,同时土壤可溶性有机氮还直接影响土壤BG活性,土壤NO^3--N则直接影响土壤CBH、URE和INV活性。因此,重庆地区茶园追肥施用脲甲醛缓释肥时,基肥选用商品有机肥或菌渣有利于提升土壤MBC、MBN含量,并维持相关转化酶活性。