生物黑炭对玉米苗期根际土壤氮素形态及相关微生物的影响

生物黑炭被作为土壤改良剂应用逐渐被认可,但其应用机制特别是生物黑炭对氮素形态和根际微生物的影响机理尚不明确,影响其推广。本文采用盆栽试验,研究了玉米和水稻秸秆烧制的生物黑炭按不同量施入土壤后,对玉米苗期株高、生物量和根际土壤氮素形态及相关微生物的影响。结果表明,施入60 g·kg-1玉米黑炭和40~60 g·kg-1水稻黑炭均对玉米苗期株高有显著(P0.05)降低作用,其中水稻黑炭的降低效果更为明显;分别施入60 g·kg-1玉米黑炭和20~60 g·kg-1水稻黑炭后,玉米植株地上部生物量均显著降低。施入60 g·kg-1玉米黑炭后根际土壤含水量和微生物量氮显著提高。随两种生物黑炭施入量的不断增加,玉米苗期根际土壤全氮、硝态氮含量以及固氮作用强度也显著增加,且均在60 g·kg-1施用量下达最大值。施用40 g·kg-1玉米黑炭可显著提高玉米苗期根际土壤氨态氮含量。同时,施用两种生物黑炭后,均不同程度地抑制了玉米根际土壤中细菌总体数量,促进了固氮菌和纤维素降解菌的生长,其中施入60 g·kg-1玉米黑炭的效果最为明显。综上,玉米和水稻秸秆生物黑炭的适量施用,可以促进玉米根际土壤氮素的循环转化,影响相关微生物的群落结构,且与水稻秸秆相比,玉米秸秆生物黑炭的施用效果更加明显。本文针对作物生长、土壤氮素形态及相关微生物数量3个方面研究生物黑炭施入土壤对氮有效性的影响,能够更全面、更准确地将生物黑炭如何影响土壤氮素转化展现出来,促进生物黑炭的深入开发利用,对黑土肥力保护具有一定意义。     

膨润土-腐植酸与氮肥配施对科尔沁沙地土壤无机氮淋溶和生物有效性的影响

利用改进提取方法(温度由25℃升至60℃,振荡时间由1 h提高至2 h)和离子交换膜法,设置3种改良剂水平和3种氮肥水平,研究了膨润土-腐植酸改良剂与氮肥配施对西辽河平原沙质土壤氮素淋溶和养分有效性的影响。结果表明,不施氮肥只施膨润土-腐植酸改良剂对春玉米产量和土壤无机氮残留量无显著影响。20t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施效果最好,玉米籽粒产量和地上生物量分别提高了19.1%和18.5%,土壤NO3--N残留量减少14.5%;施用240 kg·hm-2氮肥不仅对玉米产量无显著影响,还增加了氮素淋溶的风险。在同一处理下,与标准提取方法相比,改进方法对土壤NH4+-N含量影响较小,还提高了土壤NO3--N提取量。施用膨润土-腐植酸改良剂可吸附滞留在土壤中的NO3--N,这不仅降低淋溶风险,同时也降低生物有效性。20 t·hm-2膨润土-腐植酸改良剂与120 kg·hm-2氮肥配施是一种既能提高土壤氮素有效性又能减少氮素淋溶的最佳组合。     

生物黑炭对日光温室土壤硝态氮动态变化的影响

采用田间小区试验,研究了生物黑炭对设施土壤硝态氮动态变化的影响,以期利用生物黑炭解决设施土壤硝态氮累积和淋溶问题。结果表明,生物黑炭能显著降低设施土壤表层及剖面硝态氮含量,且使用量越大,效果越明显。以番茄生长后期为例,7.5 t/hm2黑炭(T2),15 t/hm2黑炭(T3),30 t/hm2黑炭(T4)处理与习惯处理(T1)相比,表层土壤硝态氮含量分别降低11.71%、16.08%、24.83%,剖面硝态氮含量也分别降低11.63%、17.51%、25.38%。设施土壤硝态氮含量季节性变化明显,施用生物黑炭能降低设施土壤硝态氮周年变化幅度,使用量越大,效果越明显。生物黑炭也可降低蔬菜硝酸盐含量,且使用量越大,蔬菜硝酸盐含量越低。低量生物黑炭对蔬菜产量影响不大或有提高作用,但随使用量的增大,产量有下降趋势,因此,设施土壤生物黑炭使用量不宜过高。     

脱硫废弃物和专用改良剂在碱化土壤改良中的效果

通过大田试验,研究了添加燃煤脱硫废弃物和几种专用改良剂对碱化土壤性质的变化及其对油葵(Helianthusannuus)生长的影响。结果表明:二者配合施用提高了土壤有机质和养分含量,一定程度上降低了碱化度、pH和全盐含量,使油葵出苗率、株高和产量分别提高了116.7%、19.2%和140.7%以上;3种专用改良剂间,改良剂Ⅲ在提高土壤养分含量和降低碱化度和全盐含量等方面的效果最佳,其增产幅度也最高;改良剂Ⅰ的两个施用时期间,秋施显著提高了有机质、全N和碱解N含量,降低了全盐含量,提高了油葵出苗率和产量;改良剂Ⅰ的3个施用水平间,7.50 t hm-2和11.25 t hm-2的施用量下具有较高的全N和碱解N含量、较低的全盐含量和碱化度以及较高的出苗率、株高和产量。以上结果表明脱硫废弃物和改良剂及其配合施用改善了土壤物理化学性质,且有利于油葵的生长和发育。其中,改良剂Ⅲ的改良效果最佳,但其施用技术有待于进一步的研究。     

污泥农用对痕量元素在小麦-玉米轮作体系中的积累及转运的影响

利用田间试验初步研究了污泥农用对小麦、玉米大田作物及土壤环境影响以及污泥中痕量元素在土壤与植物可食部分之间转移规律。结果表明,施用污泥后,尤其是36t·hm^-2施用量时,土壤中Zn、Cu、Cd、Pb、As和№的含量均显著增加,但是施用污泥4．5至36t·hm^-2后,除小麦籽粒中Zn、Cu含量和玉米籽粒中Zn、Cr含量显著增加外,其他痕量元素在小麦和玉米籽粒中的含量没有显著增加。作物籽粒中Zn含量与土壤中污泥施加量之间存在着显著的线性回归关系,土壤中增施1t·hm^-2之污泥,小麦和玉米籽粒中Zn的含量分别增加0．570和0．118mg·kg^-1。小麦和玉米籽粒除M和Pb的富集系数相近外,对其他痕量元素而言,小麦籽粒的富集系数显著高于玉米籽粒。从痕量元素的累积速率和现行土壤环境质量标准考虑,北京污泥中Hg是优先考虑控制的元素,但是污泥中№对食品安全的影响还需要进行长期的大田实验研究。     

生物有机肥对作物生长、土壤肥力及产量的效应研究

通过7年的生物有机肥试验表明：施用生物有机肥可以使作物保持良好的生长发展态势，促进干物质的积累；长期施用生物有机肥可以显著提高土壤有机质含量与土壤全氮、碱解氮的含量，提高土壤肥力，其中施用生物有机肥15000kg／hm^2的处理有机质含量上升的最快，从1996年的1．26％升高到2001年的1．96％。施用生物有机肥可以持续稳定的提高作物产量。施用生物有机肥15000kg／hm^2的处理冬小麦年平均产量比常规施肥和对照分别增产1808．14kg／hm^2和3652．39kg／hm^2；夏玉米产量分别增产2668kg／hm^2和5062kg／hm^2。     

钙基型土壤改良剂对盐碱土壤改良和向日葵产量的影响

为了实现内蒙古河套灌区盐碱土壤快速改良和构建淡化和肥沃的耕层,将脱硫石膏分别与腐植酸(改良剂GF)、糠醛渣(改良剂GH)按2∶3的质量比配制两种钙基型土壤改良剂。采用田间小区试验,以不施用改良剂为对照(CK),研究了两种改良剂不同施用量处理(15、30和45 t/hm²)对收获期土壤盐分离子、养分含量和向日葵产量的影响。结果表明:与CK相比,两种改良剂处理显著降低了0～40 cm土层的pH值和0～20 cm土层的钠吸附比,但20～40 cm土层全盐量有所增加,尤其是改良剂施用量为45 t/hm²的处理。两种改良剂处理均可显著提高0～20 cm土层有机质含量,改良剂GF可提高土壤有效磷和铵态氮含量,改良剂GH可提高土壤速效钾含量。向日葵产量也得到显著提高,主要与土壤pH值、有效磷及铵态氮含量显著相关,在同等施用量条件下,改良剂GF消减土壤盐碱障碍,提高土壤养分含量的效果明显优于改良剂GH,进而获得了较高的向日葵产量。综上所述,改良剂GF施用量为15 t/hm²的处理在短期内能够实现土壤盐碱土壤改良、培肥和增产的效果,可在内蒙古河套灌区及同类地区进行推广应用。     

不同改良剂对河套灌区盐渍化土壤性状和葵花生长特性的影响

为了评价不同改良剂对盐渍化土壤的改良效果,以葵花为研究对象,采用大田裂区试验方法,设置生物炭(DC,22.5 t/hm~2)、脱硫石膏(DS,37.5 t/hm~2)、脱硫石膏加有机肥(DSF,各37.5 t/hm~2)、对照(DCK)4种处理。结果表明:施加改良剂均降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,生物炭效果最明显,在耕层(0—20 cm)收获后较播种前土壤容重降低6.11%,是DCK的4倍,孔隙度增加12.89%,是DCK的5倍;脱硫石膏降低土壤pH和电导率效果最优,最大降幅分别为10.09%和28.51%;3种改良剂对盐渍化土壤的肥力效应不同,与对照相比,在收获后生物炭处理显著提高土壤耕层有机质、碱解氮、速效磷含量,脱硫石膏显著提高速效钾含量;各改良剂处理能显著增加葵花株高、茎粗、干物质积累量和百粒重,且生物炭处理的葵花产量最高,为4 539.60 kg/hm~2,较对照增产32.28%。综上所述,在河套灌区盐渍化土壤中施入不同改良剂后,土壤性状得到明显改善,促进葵花的正常生长,提高了产量。其中施入生物炭22.5 t/hm~2对盐渍土壤改良效果最佳,其次是施入脱硫石膏37.5 t/hm~2,能有效地提高土壤肥力和葵花产量。     

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

以典型东北黑土为研究对象,连续3年（2016—2018）开展田间定点试验,研究生物炭施用量0、10、30和50 t hm?2（分别简称为B0、B10、B30和B50）对黑土理化性质和溶解有机质（DOM）含量及其光谱特性的影响。结果表明:与B0处理相比,施用生物炭显著提高玉米产量、土壤饱和导水率和DOM的生物利用度,显著降低土壤DOM的腐殖化指数;B10处理显著降低激发波长为355 nm时,发射波长为440 ~ 470 nm范围内最大荧光强度（Fn（355））和有色溶解有机质,降幅分别达18.7%和33.1%;而B30处理显著增加活性有机碳含量、碳库管理指数以及速效磷含量,增幅分别达35.6%、36.5%和39.9%。此外,B50处理显著提高土壤电导率、亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性以及（LAP + N-1,4-乙酰葡糖胺糖苷酶）/碱性磷酸酶比值,增幅分别为21.7%、22.7%和27.3%。总之,适当施用生物炭（即在本研究区域施用10 ~ 30 t hm?2）可以通过改善土壤透水性和碳有效性,提高作物产量和土壤质量,并且降低DOM芳香度和腐殖化程度,提高DOM活性;而过量施用生物炭（即在本研究区域施用50 t hm?2）则可能增加土壤盐分含量,促进氮素转化和限制土壤磷矿化。     

生物炭的10年土壤培肥效应

大量短期的室内试验和田间试验研究表明,施用生物炭可以增加土壤碳固定,提升土壤肥力和作物产量,然而关于生物炭的长期土壤肥力效应尚不明确。为此,依托持续10年的生物炭的田间定位试验[4个处理:对照(CK)、生物炭4. 5 t·hm-2·年-1(B4. 5)、生物炭9 t·hm-2·年-1(B9. 0)、秸秆还田(SR)],研究了长期施用生物炭对土壤肥力状况的影响。结果显示,与对照相比,长期施用生物炭和秸秆还田对土壤p H值没有显著影响,但容重降低了2. 2%～8. 2%,施用生物炭的土壤电导率降低了1. 5%～7. 8%,而秸秆还田处理土壤电导率提高了4. 7%～13. 4%。施炭和秸秆还田使土壤有机质(SOM)含量增加57. 7%～123. 1%,总氮含量提高11. 3%～21. 9%,总磷没有显著性变化。不同处理土壤NH+4-N含量的差异不显著,而施用生物炭和秸秆还田土壤NO-3-N含量增加3. 8%～67. 1%,且高炭处理的效果显著。土壤有效磷含量显著降低了23. 1%～42. 0%,速效钾含量上升了2. 0%～23. 1%。总体而言,长期施用生物炭提升了土壤肥力,尤其是对土壤有机质的提升有显著的效果。     

Rice straw biochar amended soil improves wheat productivity and accumulated phosphorus in grain

Abstract

Biochar is a pyrolyzed biomass produced under limited oxygen or oxygen absent conditions. Few investigations have been conducted to determine the combined effect of biochar with chemical fertilizer on growth, yield and nutrient distribution pattern in root, shoot and grain in wheat as well as changes in soil physiochemical properties. This research was designed to study the combined effect of chemical fertilizer and rice straw-derived biochar on soil physio-chemical properties, growth, yield and nutrient distribution pattern within wheat plant tissue and grain. Results showed that rice straw biochar caused a significant decrease in soil pH and increase in soil organic matter as well as nutrients like total nitrogen (TN), potassium (K), magnesium (Mg) and boron (B) due to incubation. Result also showed that root biomass and straw did not differ between Bangladesh Agricultural Research Council (BARC) and ½ BARC?+?rice straw biochar treatment. Similarly, thousand grain weight and grain yield did not differ between the same treatments. The phosphorus concentration in wheat grain was highest in ½ BARC?+?rice straw biochar as compared to other treatments. The use of rice straw biochar in addition to the chemical fertilizers in wheat production systems is an economically feasible and practical nutrient management practice. Our findings urged that reduction of chemical fertilizer application is possible with supplementation of rice straw biochar.     

生物质炭与有机物料配施的土壤培肥效果及对玉米生长的影响

生物质炭作为一种多功能的土壤培肥材料被广泛应用,但其与传统有机物料的对比及配施研究还比较少。通过盆栽试验,研究了生物质炭与秸秆、发酵鸡粪单施及配施对壤质潮土和砂土养分含量、酶活性及玉米生长的影响,并采用主成分分析方法对3种有机物料的培肥效果进行综合评价。试验设6个处理,分别为不添加有机物料(CK)、添加生物质炭(BC)、小麦秸秆(WS)、发酵鸡粪(CM)、秸秆和生物质炭(WS+BC)、鸡粪和生物质炭(CM+BC)。研究结果表明,各处理均增加了砂土玉米生物量和株高,3种有机物料的提升幅度排序为:鸡粪生物质炭秸秆,鸡粪还可增加壤质潮土玉米生物量和株高。添加生物质炭和有机物料还可提高土壤有机质含量,其中生物质炭的提升幅度最大。此外,3种有机物料对土壤养分和酶活性的影响各异,单施鸡粪分别增加壤质潮土和砂土的碱解氮22.08%和26.67%,速效磷91.92%和53.65%,脲酶活性40.54%和36.94%;单施生物质炭分别增加壤质潮土和砂土速效磷83.52%和89.91%,速效钾79.38%和127.02%,过氧化氢酶活性3.41%和11.22%,却降低了土壤碱解氮含量,且与鸡粪配施后会抑制鸡粪中氮的有效性;单施秸秆分别增加壤质潮土和砂土速效钾49.48%和63.02%,β-葡糖苷酶活性51.86%和59.09%;生物质炭与鸡粪或秸秆配施可以更均衡地提升土壤肥力。通过主成分分析和相关分析发现,玉米生物量和株高与土壤氮、磷供应正变化的第2主成分(PC2)得分呈极显著正相关关系。因此,3种有机物料中,鸡粪对土壤氮、磷含量及相关酶活性影响最大;秸秆对土壤钾以及纤维素分解相关酶影响较大,而生物质炭对土壤肥力的提升作用更均衡,且土壤肥力综合得分最高。秸秆或鸡粪配施生物质炭可以更全面地提高土壤肥力。     

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。     

秸秆还田施氮调节碳氮比对土壤无机氮、 酶活性及作物产量的影响

秸秆的质量,特别是C/N是影响秸秆分解速率和养分释放的重要因素。在秸秆还田条件下,如何科学合理地施用氮肥是秸秆利用和优化施肥研究的关键问题。本研究以秸秆还田施入碳氮的C/N为切入点,于2012—2013年通过田间试验(设秸秆不还田不施肥、秸秆还田不施氮、秸秆还田施用无机氮肥调节C/N为10∶1、16∶1和25∶1以及秸秆还田施用有机氮肥调节C/N为25∶1处理),研究秸秆还田不同氮输入对小麦-玉米轮作田土壤无机氮、土壤微生物量氮、酶活性以及作物产量的影响。结果表明:1)在C/N为25∶1下,施用有机氮肥和无机氮肥对土壤无机氮含量无显著影响;在施用无机氮肥的情况下,C/N越低土壤无机氮含量越高。2)秸秆还田施氮提高了土壤微生物量氮含量,但是各秸秆还田施氮处理之间差异不显著;秸秆还田不同施氮处理对脲酶活性无显著影响;秸秆还田施氮提高了FDA水解酶活性,并随C/N降低呈升高趋势,施用无机氮肥的效果强于施用有机氮肥的。3)秸秆还田施用无机氮肥显著提高了小麦和玉米地上部生物量,施用无机氮肥调节C/N为10∶1和16∶1相比于C/N为25∶1提高了小麦和玉米的苗期和成熟期地上部生物量;施用有机氮肥调节C/N为25∶1相比秸秆还田不施氮对地上部生物量无显著影响。秸秆还田施用无机氮肥提高了作物产量,施用无机氮肥调节C/N为16∶1产量最高,而施用有机氮肥调节C/N为25∶1有降低作物产量的趋势。综合以上结果来看,施用无机氮肥调节C/N为16∶1较为合理。     

Biochar application to sandy soil: effects of different biochars and N fertilization on crop yields in a 3-year field experiment

During the past years, most biochar studies were carried out on tropical soils whereas perennial field experiments on temperate soils are rare. This study presents a 3-year field experiment regarding the effects of differently produced biochars (pyrolyzed wood, pyrolyzed maize silage, hydrothermal carbonized maize silage) in interaction with digestate incorporation and mineral N fertilizer application on soil C and N, crop yields of winter wheat, winter rye and maize and the quality of winter wheat. Soil C and plant available potassium were found to be significantly positive affected by pyrolyzed wood biochar whereas the latter only in combination with N fertilization. Crop yields of winter wheat, winter rye and maize were not affected by biochar and showed no interaction effects with N fertilizer supply. Wheat grain quality and nutrition contents were significantly affected by biochar application, for example, highest amounts of phosphorus, potassium and magnesium were determined in treatments amended with pyrolyzed maize silage biochar. Biochar induced an improved availability of plant nutrients, which apparently were not yield limiting in our case. These results limit the potentials of biochar for sustainable intensification in agriculture by increasing crop yields for the temperate zones. However, detection of other environmental benefits requires further investigations.     

鄱阳湖地区长期施肥双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥处理作物产量及土壤有机质含量等测定数据结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理（不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）、单施钾肥（K）、氮磷肥配施（NP）、氮钾肥配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）、两倍氮磷钾配施（2NPK）、有机肥与氮磷钾肥配施（NPKM））双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益。结果表明,有机肥和化肥配施（NPKM）既提高了系统的作物固碳量又显著增加了土壤的固碳量,使得其净碳汇效应最大,为8．78tC·hm^-2·a^-1;两倍氮磷钾配施（2NPK）系统的净碳汇效应为8．11tC·hm^-2·a^-1,二者均高于氮磷钾配施（NPK）处理的7．03tC·hm^-2·a^-1,不施肥及单施一种或两种无机肥配施系统的净碳汇效应均明显减弱,其中不施肥处理（CK）最小为4．52tC·hm^-2·a^-1,单施N肥比单施P、K肥在提高系统净碳汇效应上作用明显。配施有机肥（NPKM）稻田的作物产量和经济效益也高于无机肥配施处理（NPK和2NPK）,不施肥、单施一种或两种无机肥配施稻田的作物产量和经济效益明显偏低。因此,稻田施用一定量的无机肥是提高稻田生态系统碳汇效应和经济效益的保证,而配施有机肥可以明显提高稻田生态系统的碳汇效应和经济效益。     

生物质炭对土壤有机质活性的影响

为了解施用生物质炭对土壤碳组分的潜在影响,通过室内2年盆栽培养试验研究施用不同用量生物质炭对土壤有机碳积累、有机碳稳定性、微生物量碳和水溶性有机碳的影响,并与施用等碳量的小麦秸秆、酸洗生物质炭(去除生物质炭中的速效养分)及同时施用小麦秸秆与生物质炭的处理进行比较。结果表明,施用生物质炭可显著提高土壤有机碳的积累,增加土壤有机碳的氧化稳定性,降低土壤水溶性有机碳。施用生物质可在短时间内增加微生物量碳,但随着培养时间的增加,其微生物量碳逐渐下降,最终明显低于对照土壤(不施有机物料的处理)。土壤水溶性有机碳的下降可能与生物质炭对其吸附固定有关,而短时间内激发微生物量碳增加可能与施入生物质炭增加了土壤有效养分、改善土壤微生物生长环境有关。研究结果认为,长期单一施用生物质炭可能会引起土壤有机质生物活性的下降,但生物质炭与一般生物质有机肥配合施用可减免这些负影响。     

秸秆不同还田方式对紫色土微生物量碳、氮、磷及可溶性有机质的影响

以广泛分布于西南丘陵区的紫色土为研究对象,通过田间微区试验,研究了油菜/玉米轮作下秸秆不同还田方式对紫色土微生物量碳、氮、磷和可溶性有机质的影响,以期为秸秆在农业生产上的综合利用提供理论依据。结果表明:秸秆直接还田(CS)、生物质炭还田(BC)、秸秆+促腐剂还田(CSD)和秸秆1∶1配施生物质炭还田(CSB)均有效提高土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)、磷(SMBP)含量,其中以CSD处理的微生物量碳、磷最高,分别比CK(单施化肥)增加了46.32%,94.09%;CSB处理的微生物量氮最高,其次为CSD处理,分别达到了104.47,104.14mg/kg。对土壤可溶性有机质而言,除BC处理外,其他秸秆还田处理下土壤可溶性有机碳(DOC)提高了63.26%~189.46%,其中CSD处理最高,达72.74mg/kg;与CK处理相比,秸秆不同还田方式显著降低了土壤可溶性有机氮(DON)含量,但4种处理的土壤可溶性有机磷(DOP)均有提高,特别是CSD处理对土壤可溶性有机磷的提高效果最佳。与CK处理相比,秸秆不同还田方式降低了土壤DON/TN,但有效提高了SMBC/SOC(除BC处理),其中CS和CSD处理的提高效果显著,同时CSD处理的DOC/SOC和SMBN/TN值最高,分别达到了0.49%和7.66%。秸秆不同还田方式能有效提高作物产量,与CK处理相比,各处理的油菜和玉米产量分别提高了3.37%~7.01%和1.49%~3.92%,其中以CSD处理的增产效果最佳。因此,油菜/玉米轮作下西南丘陵山区紫色土最优的秸秆还田方式为秸秆+促腐剂还田,该还田方式下活性有机质含量最高,有利于提高土壤生产力。     

生物炭配施氮肥改善表层土壤生物化学性状研究

【目的】 探讨生物炭配施氮肥对土壤碳氮、生物学性质及春玉米产量的影响，阐明生物炭配施氮肥后，土壤碳氮含量及生化性质变化规律，旨在为合理培肥、改善土壤环境、增加春玉米产量提供科学依据。 【方法】 在内蒙古西部 (包头) 和东部 (通辽) 2个试验点进行大田试验，设生物炭用量0、8、16、24 t/hm2 4个水平 (分别记作C₀、C₈、C₁₆、C₂₄) ，设施氮量 0、150、300 kg/hm2 3个水平 (分别记作N₀、N₁₅₀、N₃₀₀) ，于成熟期测产，并于收获后分3个土层 (0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm) 测定土壤碳氮含量、微生物量及酶活性。 【结果】 生物炭和氮肥对2个试验点0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土层有机碳、碳氮比、微生物量及酶活性均有极显著影响 (P < 0.01) ，且两者交互作用极显著。3个土层有机碳含量以及0—10 cm和10—20 cm土层全氮含量在各施氮水平随生物炭施用量的增加而增加。施加生物炭和氮肥均能显著提高3个土层的微生物量碳、微生物量氮、蔗糖酶活性、脲酶活性以及总体酶活参数，且随炭、氮施入量的增加呈先增后减的趋势；施用生物炭后0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量碳、微生物量氮以及蔗糖酶、脲酶活性均显著高于20—40 cm土层。生物炭配施氮肥可显著提高春玉米穗粒数、百粒重及产量，2试验点产量均以C ₈N₁₅₀最大，包头和通辽分别为15.51 t/hm2和16.43 t/hm2。通过相关分析可知，春玉米产量主要与0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量及酶活性有关。 【结论】 适量生物炭配施氮肥能够增加土壤碳氮储量、微生物量和酶活性，改善土壤微生态环境。炭氮配施能够提高土壤肥力，减少氮肥用量，本试验中以8 t/hm2生物炭配施150 kg/hm2氮肥为最佳施肥量。      

Short-term effects of biochar amendment on soil microbial community in humid tropics

Biochar is known to ameliorate soil fertility and improve crop production but information regarding soil microbiota responses on biochar amendment remains limited. The experiment was conducted to study the effect of biochars from palm kernel (pyrolysed at 400°C) and rice husk (gasified at 800°C) in a sandy loam Acrisol from Peninsular Malaysia. The soil was amended with palm kernel shell biochar (PK), rice husk biochar (RH), palm kernel biochar with fertilizer (FPK), rice husk biochar with fertilizer (FRH), fertilizer and control soil. Soil samples were taken during maize harvesting and were analysed for physico-chemical properties, microbial biomass, microbial abundance and microbial diversity. Increase in pH, moisture content, CEC, organic C, and labile C were recorded in all biochar amended soils. Microbial biomass C was 65% and 36% higher in RH and FRH, respectively, than control. Microbial biomass N was greatest in FPK and FRH with respective increment of 359% and 341% than control. β-glucosidase and xylanase activities were significantly increased in all biochar treated soils than control. A shift in microbial diversity was not detected. The biochar affects the microbial community by altering the soil environment and increasing labile active carbon sources in the short-term amendment.