生物炭添加对皖南旱地土壤物理性质及水分特征的影响

为明确生物炭添加对皖南旱地典型土壤供水能力的影响,采用室内模拟实验,研究了3种生物炭(竹炭、稻炭和烟炭)及3种添加比例(2%,5%,10%)对皖南旱地土壤物理性质及水分特征的影响。结果显示:土壤容重随生物炭添加量的增加而减小,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、吸湿系数、凋萎湿度、饱和持水量及田间持水量随生物炭的添加而呈增加的趋势,竹炭2%、5%和10%添加处理及稻炭与烟炭5%和10%添加处理在降低土壤容重、增加孔隙度、吸湿系数、凋萎湿度、饱和持水量和田间持水量较对照有差异显著(P0.05)。随着生物炭添加量的增加,土壤有效水分范围进一步增大,速效水与中效水含量增加,提高了土壤对作物的供水能力;同时,生物炭在一定程度上减少了水分蒸发,提高了土壤的保水保湿能力。因此,合理施用生物炭对改善土壤供水能力有着重要作用,在我国南方红壤旱地中有很强的适用性。     

无机改良剂对皖南植烟红壤氮矿化的影响

以皖南植烟旱地红壤为研究对象,通过模拟试验分析了无机改良剂(T20、G20、硅藻土)对土壤氮矿化及硝化作用的影响。试验采用室内恒温间歇淋洗好气培养法(Stanford法),研究无机改良剂添加量处理(1%,2%,5%和10%)对皖南植烟红壤氮矿化的影响。结果表明,3种改良剂均可提高土壤淋洗液pH,pH增加幅度与改良剂添加量显著相关,T20、G20与硅藻土的土壤淋洗液pH增加幅度最大可提高0.30,0.50,0.43个单位;利用一级动力学方程N_t=N_0(1-e~(-kt))拟合土壤氮矿化过程,不同处理的相关系数R~2为0.970 9~0.998 0,相关性均达到极显著水平;39个供试土壤样品的有机氮矿化势N0为14.86~177.1mg/kg,平均50.53mg/kg。不同处理的N0均与改良剂添加量显著正相关,对照N0为14.86mg/kg,添加10%硅藻土、T20与G20处理的N0分别为104.1,177.1,26.01 mg/kg,是对照处理的7,11.9,1.75倍。39个土壤样品的供氮指数N0×k为0.66~6.39mg/(kg·d),平均为2.19mg/(kg·d);添加1%,2%的硅藻土处理及添加1%,5%,10%的G20处理的综合指数N0×k均显著高于对照处理。不同处理的土壤硝化累积量随时间变化符合Logistic的"S"形生长曲线,其决定系数R2为0.953 3~0.996 2,达到极显著水平。硅藻土、G20与T20处理的最大氮矿化促进率分别可达27.46%,94.76%,0.63%,而最大硝化促进率分别可达82.83%,136.4%,40.44%;氮矿化促进作用与无机改良剂添加量呈显著正相关。通过对3种改良剂的氮矿化与硝化作用比较,G20较硅藻土与T20在促进氮矿化与硝化方面具有比较优势。可见,合理增加无机改良剂,可以促进土壤有机氮的矿化以及硝化作用的进行,增强皖南旱地植烟土壤氮素的有效利用。     

施用改良剂对皖南旱坡地土壤性状及烤烟产量和品质的综合效应

通过田间小区试验研究了无机矿石类及生物炭改良剂不同组合对皖南旱坡地土壤性状以及烤烟产量和烟叶品质的影响。结果表明:与对照相比,3种无机矿石材料(T20、G20、硅藻土)和2种生物炭(竹炭和砻糠炭)的改良剂的不同组合,可使土壤体积质量下降0.27~0.34 g/cm3,田间持水量提高11.6%~55.6%,pH提高了0.45~0.93个单位;烤烟产量增加26~397 kg/hm~2,烤烟烟碱与全氮含量有所下降,还原糖含量有所增加,糖碱比优化,品质进一步提升。本研究结果可以为皖南旱坡地烟区土壤改良、提高特色烟产量和品质、促进农民增产增收提供有效的指导。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

功能性盐土改良肥对河西走廊草甸盐土的改土效应

[目的]解决河西走廊盐土存在的"旱、涝、盐、瘦"等疑难问题,为改良河西走廊盐土提供理论依据。[方法]采用酸碱中和原理、离子交换原理、土壤结构改良方法,将自主研发的盐碱调控剂、有机活性肥和甘草专用肥按比例合成功能性盐土改良肥,进行田间验证试验,以便对功能性盐土改良肥的改土效应作出科学的评价。[结果]功能性盐土改良肥最佳配方组合为:盐碱调控剂∶有机活性肥∶甘草专用肥为0.072 4∶0.905 1∶0.022 5。功能性盐土改良肥施用量与草甸盐土总孔隙度、团聚体、持水量、阳离子交换能力(CEC)、有机质、速效氮磷钾、甘草农艺性状和根鲜重呈显著正相关关系,与容重、pH值和全盐含量呈显著的负相关关系。功能性盐土改良肥最佳施用量为24.95t/hm2,甘草鲜根理论产量(y)为13.45t/hm2。不同种类盐碱土改良剂对草甸盐土容重、pH值、全盐和真菌由大到小的变化顺序依次为:对照沃丰隆盐碱土改良剂抗盐丰盐碱土改良剂功能性盐土改良肥;总孔隙度、团聚体、细菌、放线菌和酶活性由大到小的变化顺序依次为:功能性盐土改良肥抗盐丰盐碱土改良剂沃丰隆盐碱土改良剂对照。施用功能性盐土改良肥与对照比较,容重、pH值、全盐和真菌分别降低13.38%,7.91%,39.82%和55.56%;总孔隙度、团聚体和甘草根鲜重增加15.42%,56.36%和21.62%;细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分别增加60.26%,84.62%,65.23%,79.52%,68.42%和69.35%。[结论]在甘肃省河西走廊草甸盐土上施用功能性盐土改良肥,可以有效改善草甸盐土理化性质和生物学性质,提高土壤酶活性和持水量。     

高聚物对土壤结构改良的研究 Ⅲ.聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究

研究了不同离子类型 (中性、阴离子和两性 )聚丙烯酰胺对赤红壤的改良作用。实验结果显示 ,聚丙烯酰胺能够提高赤红壤 >0 .2 5mm水稳性团粒结构数量 ,降低土壤容重 ,增大土壤的毛管持水量和渗透系数 ,提高土壤的含水量 ;在施用量为 0 .0 0 5 %— 0 .2 0 0 %的范围内 ,改良剂对赤红壤的改良效果随其施用量的增大而增强 ;聚丙烯酰胺的离子类型和分子量及其施用方式和添加剂对土壤的改良效果有显著影响     

生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响

为确定添加生物质炭对旱作农田土壤持水特性的影响,在隆中黄土高原典型旱作农田区设置相关定位试验,对不同生物质炭输入水平的土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分常数及土壤水分特征曲线进行测定。结果表明,生物质炭的添加能够减小土壤容重,增加土壤孔隙度。随着生物质炭输入水平的增加,土壤容重的减小及土壤孔隙度的增加幅度加大。生物质炭达到50t/hm~2时土壤结构变化最为明显,0—5,5—10,10—30cm土层中土壤容重相比对照分别减小7.01%,9.91%,16.60%,土壤毛管孔隙度分别增加19.47%,21.02%,29.94%;并且生物质炭的施入可以增加土壤饱和含水量、土壤田间持水量、土壤有效水分含量。随着生物质炭输入水平的不断加大,各水分常数呈现出上升趋势,但当生物质炭输入水平达到40t/hm~2后涨幅空间开始减小。说明生物质炭的添加能够提高旱作农田的持水性能,但输入水平达到40t/hm~2后,土壤持水性能趋于稳定。     

不同耕法及秸秆还田对土壤水分运移变化的影响

[目的]探讨不同耕法与秸秆还田方式下,旱地草甸土土壤水分随深度运移的变化,为今后生产中因地制宜制定科学合理的耕作与培肥技术提供理论依据。[方法]采用田间定位试验,研究3种耕法免耕、浅翻、深翻与3种秸秆还田方式覆盖还田、浅翻还田、深翻还田条件下,作物生长不同时期、不同深度土层土壤含水量、田间持水量和容重的变化。[结果]土壤水分的年际间变化与降水量和降水变率有一定的关系。秸秆不还田条件下,连续2 a免耕,年际间土壤含水量随深度变化的特征曲线基本一致,0—20 cm耕层田间持水量降低13.62%,而浅翻与深翻分别增加11.32%和27.98%;耕翻深度对20—30 cm土层水分的影响较大,随作物生长和地表覆盖度增加,40 cm以下土层含水量的变化减弱。秸秆还田条件下,0—20 cm耕层浅翻还田与深翻还田田间持水量分别增加16.24%,5.08%,而土壤容重降低0.12,0.09 g/cm~3。[结论]同一耕法有秸秆还田处理土壤水分含量高于无秸秆还田,降水量越少,差异越明显。与免耕和免耕覆盖比较,翻耕与翻耕还田均增加了作物生长期间土壤含水量,提高了作物抗旱能力,产量有增加趋势。     

脱硫石膏与结构改良剂配合施用对龟裂碱土理化性状和水稻生长的影响

[目的]筛选出最适宜宁夏回族自治区银北灌区盐碱地水稻生长的土壤结构改良剂施用量,为中国同类型地区盐碱地的改良应用提供科学依据。[方法]设置田间定位试验,研究银北灌区龟裂碱土在施用不同剂量土壤结构改良剂(0,150,270,375kg/hm~2)与统一施用定量脱硫石膏(22.5t/hm~2)对土壤基本理化性质及水稻生长的影响。[结果]在施用不同剂量结构改良剂后,0—20cm土层的土层容重、全盐量和pH值呈降低趋势,总孔隙度和水稳性团聚体则呈增加趋势。在0—20cm土层,各处理改良效果均较显著,当深度大于40cm时,所有处理的改良效果不明显。施加改良剂增加了水稻的成活率、株高和产量,且各处理间均差异显著(p0.05)。[结论]脱硫石膏与结构改良剂配合施用能显著改善龟裂碱土理化性状,促进水稻成长。综合考虑经济因素,脱硫石膏(22.5t/hm~2)+土壤结构改良剂(270kg/hm~2)的施用量效果最佳。     

喀斯特地区不同年限退耕草地的持水性能

[目的] 研究不同年限退耕草地持水性能,为喀斯特地区退耕草地持水性能和水土保持提供科学依据。[方法] 选取贵州省安顺市喀斯特地区不同年限退耕草地(5,10,15,20 a)和耕地(对照CK)为研究对象,采用“时空替代法”研究凋落物蓄积量、持水量和拦蓄量以及土壤剖面容重、孔隙度、颗粒组成、含水率及持水量随退耕年限的变化特征。[结果] ①凋落物层蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量均表现为:15 a＞20 a＞10 a＞5 a,且凋落物层持水量、吸水速率与浸水时间的关系分别符合对数函数和幂函数。②退耕草地砂粒含量和容重随着退耕年限的延长均呈现出先下降再上升的趋势;粉粒、黏粒、总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量和毛管持水量的变化规律与土壤容重相反。③凋落物层和土壤层的持水总量表现为:10 a＞20 a＞15 a＞5 a＞CK,其中土壤层最大持水量贡献率达到99%以上。[结论] 退耕草地不仅增加了凋落物层的生物积累、拦截降雨作用和持水性能,还在改善土壤结构和孔隙状况的同时,提高了土壤持水性能。退耕草地均在退耕10 a以后逐渐趋于稳定。因此,建议在退耕10 a以后种植落叶树种。     

土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响

[目的] 研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法] 开展玉米-小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m²(T₁),4孔/m²(T₂),8孔/m²(T₃)4个处理。[结果] 秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T₂,T₃处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60-80 cm)含水量较CK分别提高了29.19 %和28.18 %。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T₂,T₃处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论] 秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m²(T₂)作为优选处理。     

不同改良剂对融雪剂盐害土壤的修复效果

[目的]探究不同改良剂对融雪剂盐害土壤的修复效果及其对矮牵牛生长的影响,为改良剂的大田推广提供理论依据。[方法]采用香菇菌糠、平菇菌糠和脱硫石膏3种改良剂,通过土柱室内模拟试验,对改良后土壤的pH值,土壤电导率(EC),K+,Na+,Cl-、容重和孔隙度进行测定。[结果]改良处理后,pH值均有不同程度的降低;香菇菌糠施用量为24g/kg时,降低土壤EC值效果最显著;平菇菌糠改良可以有效提高土壤中K+离子含量;对于降低土壤中Na+离子含量而言,表现为:平菇菌糠香菇菌糠脱硫石膏;香菇菌糠处理(24g/kg)对于降低土壤中Cl-离子含量、土壤容重和提高孔隙度等方面效果最显著,土壤容重比CK减少了57.3%,孔隙度增加了24.6%,使矮牵牛单株鲜重较CK增加了244.64%。[结论]当香菇菌糠施用量达到24g/kg时,改良融雪剂盐害土壤的效果最显著。     

稻麦轮作条件下菌渣还田对土壤剖面养分分布的影响

[目的]揭示菌渣还田提升耕地土壤质量的机理,以期为种植业固体废弃物的资源化利用提供理论依据。[方法]以成都平原稻麦轮作区为研究对象,进行为期1a的田间小区试验。共设置常规化肥(CF)、等氮量还田(T_1)、1.5倍氮量还田(T2)、2倍氮量还田(T3)和2.5倍氮量还田(T_4)5个处理;分别在水稻种植期和小麦种植期采集0—15cm,15—30cm,30—50cm土层土样,对土壤样品的全量养分进行测定。[结果](1)化肥施用或菌渣还田后,0—15cm土层养分含量显著高于15—50cm土层(p0.05);(2)不同处理下土壤养分的变化与常规施肥(CF)相比,在水稻季土壤中,T_4处理下的土壤含有较高的全氮和全钾养分含量水平,T2,T3和T4能有效提高全磷养分含量;在小麦季土壤中,T4能有效提高土壤全氮、全磷含量,全钾在不同菌渣处理条件下的含量与常规施肥相比差异不显著(p0.05);(3)T_1、T_2、T_3和T_4处理下的土壤养分含量均大致呈现出随着还田量的增加而增加的变化趋势。[结论]高量菌渣还田能有效提高土壤全氮、全钾、全磷养分含量,中量菌渣还田能有效提高全磷含量。     

晋西黄土区不同退耕年限刺槐林对土壤水分和养分的影响

[目的]探讨人工刺槐林植被恢复对土壤水分和养分的影响,为半干旱黄土丘陵区植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]选择山西省黄河中游典型黄土丘陵沟壑区的人工刺槐林为研究对象,评估不同退耕年限刺槐林地土壤水分和养分特征。[结果]刺槐林地能够有效改善土壤水分条件,尤其在造林初期,土壤有机质和全氮平均含量显著提高,且具有明显的表聚性;刺槐林地对浅层土壤水分和养分的改善作用较大,土壤水分在40cm以上土层坑内平均水分比坑外提高了3.97%,在40cm以下土层仅提高了2.74%;土壤养分在20cm以上土层,坑内土壤有机质、全氮、全磷和全钾平均含量分别比坑外提高了6.61%,6.14%,1.55%和1.98%;在20cm以下土层,对土壤全磷和全钾无明显改善作用。[结论]刺槐林地不同程度地改善和提高了于浅层坑内土壤水分和养分状况。     

黑龙江省西部防护林地土壤水分动态及其预报

[目的]研究黑龙江省西部地区"三北"工程区不同类型土壤的水分动态特征及其与气象因子的相关性,为该地区土壤墒情预测提供科学参考。[方法]通过建立小型基准气象观测站定点观测土壤水分含量及气象因子,并利用回归分析建立了无降雨条件下土壤水分的预测模型。[结果](1)生长季土壤水分变化均呈现消退期的现象,其中以黑土和黑钙土表现最为显著。3种土壤类型水分含量的变异系数都随土壤深度增大呈递减趋势。(2)相关分析结果表明,土壤水分含量与光照强度和大气温度均表现为负相关,与空气湿度表现为正相关,与降雨量和风速相关系数较小。(3)黑土和黑钙土的土壤水分日消耗量可由光照强度(X1)、湿度(X2)、风速(X3)和大气温度(X4)的变化来解释。[结论]土壤水分受气象因子综合调控,根据气象因子建立的模型可以用来预测无降雨条件下土壤水分的变化。     

有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应的影响

[目的]合成有机碳土壤改良剂,为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供技术支撑。[方法]选择甘肃省张掖市甘州区的风沙土,采用田间试验方法,进行有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应研究。[结果]有机碳土壤改良剂施用量与风沙土孔隙度、团聚体、持水量、有机质、速效养分、微生物数量、酶活性和玉米产量呈正相关关系;与体积质量、pH值呈负相关关系。施用有机碳土壤改良剂与传统化肥比较,风沙土体积质量、pH值、Hg,Cd,Cr和Pb分别降低8.46%,4.87%,17.95%,27.78%,15.75%和18.03%;总孔隙度、团聚体、持水量、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾分别增加8.15%,23.98%,8.15%,3.16%,0.10%,2.13%和1.18%;真菌、细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和玉米施肥利润分别增加59.18%,41.75%,23.28%,57.09%,13.54%,10.71%和2 180.40元/hm2。[结论]施用有机碳土壤改良剂,能有效地改善风沙土理化性质和生物学性质,提高玉米产量。     

干湿交替对新疆绿洲农田土壤CO2排放的影响

[目的]分析不同土壤水分变化及干湿交替对土壤CO_2排放的影响,为绿洲农田土壤碳循环提供科学依据。[方法]选取新疆绿洲棉田土壤,通过室内控制模拟试验,以及用气相色谱仪分析CO_2浓度。[结果](1)与60%WFPS(土壤充水孔隙度)相比,40%WFPS对土壤CO_2排放起到了显著的抑制作用(p0.05),而80%WFPS对土壤CO_2排放无显著性影响(p0.05)。培养结束时,与60%WFPS的土壤CO_2累积排放量相比,40%WFPS的土壤CO_2累积排放量降低26%(p0.05),而80%WFPS的土壤CO_2累积排放量仅增加0.04%(p0.05)。(2)多次干湿交替循环后,干湿交替处理下的土壤CO_2累积排放量显著低于恒湿处理。在不同干旱强度处理中,重度干旱(SD)处理对土壤CO_2排放速率响应程度大于适度干旱(MD)处理,但多次干湿交替循环后,SD处理下的土壤CO_2累积排放量却显著小于MD处理。随干湿交替循环次数的增加,干湿交替对土壤CO_2排放速率的影响显著降低,特别是对土壤CO_2排放速率最高值的影响最大。[结论]在新疆绿洲棉田土壤中,干湿交替能降低土壤CO_2排放量,降低量随干旱强度的增大而增大。     

不同种植年限山银花根区土壤生物特性

[目的]探索喀斯特山区不同种植年限对山银花产地土壤生物学特性的影响,为促进贵州省山银花的高产优质栽培提供基础数据。[方法]采用野外采集和室内分析的方法,以贵州省绥阳县不同种植年限山银花根区土壤为研究对象,对比研究了不同年限土壤生物特征。[结果]随着种植年限的增加,山银花土壤微生物总数和细菌数量(B)在数值上表现为先增加后减少的趋势,放线菌数量(S)和真菌数量(F)呈不断增加的变化趋势;土壤微生物生物量碳、生物量氮和微生物量磷都表现为先增加,后持续减少的趋势;土壤过氧化氢酶和脲酶的活性均有先增加后减少的趋势,土壤磷酸酶有先减少后缓慢增加的趋势;土壤细菌和真菌数比值(B/F)呈先增加后减少趋势,放线菌数量(S)和真菌数量比(S/F)随着种植年限的增加而增加;土壤微生物的Shannon—Wiener指数随着种植年限先增大后减小,Simpson指数和Shannon均匀度指数均随着种植年限呈减少趋势。[结论]随着种植年限的增加,土壤肥力下降,根区病毒害发病率增大。