川中丘陵区农村生活污水资源化利用后的土壤养分特征

[目的] 探究川中丘陵地区施用经无害化处理的生活污水后，不同类型土壤在不同深度土层中各养分指标的变化特征，为农村生活污水的无害化处理和资源化利用提供科学支撑。 [方法] 对三格化粪池处理后的农村生活污水进行资源化利用。在耕地中设置G₀(37.5 L/m²)，G₂(75 L/m²)，G₀(空白)3种施用处理；在林地中设置L₁(37.5 L/m²)，L₂(75 L/m²)，L₃(112.5 L/m²)，L₀(空白)4种施用处理。结合层次分析法(AHP)与主成分分析法(PCA)对各养分指标权重进行计算，对各处理在不同深度土层中的施用效果进行综合评分。 [结果] 在生活污水不同的资源化利用处理除L₃土壤养分评价等级为“良”外，其余处理皆为“优”。各处理下，耕地中各深度土层养分评价得分排序一致表现为：G₁＞G₀＞G₂；林地中0-20 cm土层表现为：L₀＞L₂＞L₁＞L₃；20-40 cm土层表现为：L₁＞L₀＞L₂＞L₃。耕地施用对提升土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾有明显的效果；林地少量施用对提升20-40 cm除速效钾外其余土壤养分的效果较好。 [结论] 短期来看，在农村生活污水资源化利用时，适量的施用可改善耕地土壤的养分，对于林地无需施用土壤养分就可较好保持。     

秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济 环境效益的影响

基于2009-2011年田间试验, 研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化, 计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO₂的释放量, 并以此比较了处理间的经济 环境效益值。试验包括4个处理: 无覆盖对照(CK)、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₉₀₀₀)、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₄₅₀₀)和夏闲期秸秆覆盖(SF)。结果表明: 冬小麦生育期内土壤CO₂累积释放量在处理间无显著差异, 但第1年生育期为14.92~17.43 t(CO₂)·hm^-2, 显著高于第2年[12.95~13.69 t(CO₂)·hm ^-2](P<0.05), 处理和年份的交互作用不显著。与CK(产量5.03 t·hm^-2)相比, 秸秆覆盖降低了作物产量, 其中M₉₀₀₀ (4.71 t·hm^-2)与CK差异显著。经济 环境效益值计算结果显示, 冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96~3.16 kg CO₂, 处理间无显著差异。从各处理平均值看, 小麦产量以及经济 环境效益值均存在显著的年际差异, 降水偏少的第1年度作物产量(4.60~4.98 t·hm^-2)显著低于降水相对丰富的第2年度(4.50~5.47 t·hm^-2), 但经济 环境效益值(3.03~3.69 kg·kg 1、2.45~2.88 kg·kg^-1)结果相反。处理和年份对作物产量和经济 环境效益值具有显著的交互影响, 在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量, M₉₀₀₀处理具有最优的经济 环境效益; 而在丰水年份, 秸秆覆盖导致产量显著下降, CK具有更好的经济 环境效益。     

耕作措施对温带半干旱地区土壤温室气体(CO2、CH4、N2O)通量的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的不同耕作措施试验, 利用CO₂分析仪、静态箱-气相色谱法对双序列轮作次序下春小麦地、豌豆地生育期内CO₂、CH₄和N₂O通量进行了测定。试验结果表明: 4种耕作措施下春小麦地和豌豆地在生育期内均表现为CO₂源、N₂O源和CH₄汇的功能。传统耕作不覆盖、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田下, 春小麦生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.203 6、0.221 2、0.241 8、0.224 9, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.041 6、-0.078 0、-0.081 8、-0.053 7, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.089 1、0.069 2、0.046 1、0.065 6; 豌豆生育期内平均土壤CO₂通量(μmol·m^-2·s^-1)分别为0.273 6、0.261 6、0.218 1、0.236 0, CH₄通量(mg·m^-2·h^-1)分别为-0.055 0、-0.073 7、-0.066 2、-0.054 5, N₂O通量(mg·m^-2·h^-1)分别为0.123 4、0.084 7、0.080 6、0.035 0。少免耕及小麦秸秆覆盖有利于减少土壤CO₂排放通量, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖及传统耕作结合秸秆还田均能不同程度地增加CH₄吸收通量、减少N₂O排放通量。综合来看, 免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田3种保护性耕作措施有助于减少土壤温室气体的排放量。春小麦地CO₂通量随着土壤温度、土壤含水量的逐渐升高而增大; CH₄吸收通量随着土壤含水量的逐渐升高而增大, 而随着土壤温度的逐渐升高而减小。豌豆地CO₂通量的变化与土壤含水量存在极显著正相关关系; 而春小麦地N₂O通量则与平均土壤温度呈显著正相关, 豌豆地则为极显著正相关。     

稀盐溶性氮表征石灰性土壤供氮能力的研究

本文对稀盐(0.01mol·L^-1NaHCO₃,0.01mol·L^-1CaCl₂(100℃,25℃))溶性氮表征石灰性土壤的供氮能力做了探讨。研究结果表明,土壤浸出液中的全氮(TN)、有机态氮(Org.N),NO₃-N分别与浸出液的总吸光量(Q_T)、有机质的吸光量(Q_OM)、NO₃-N的吸光量(Q_NO3)高度相关。除Q_OM和Q₂₆₀外,Q_T,Q_NO3,TN,NO₃-N,Org.N与盆栽冬小麦相对吸氮量高度相关。稀盐溶液浸提法,特别是0.01mol·L^-1NaHCO₃和0.01mol·L^-1CaCl₂(25℃)浸提法,具有操作简便、快速、经济等优越性。     

不同溶岩微生物菌剂与保水剂配比对土壤养分和酶活性的影响

[目的] 探究保水剂和微生物菌剂混合添加对土壤特性的影响,为促进矿山植被恢复提供理论依据。[方法] 在刺槐(Robinia pseudoacacia)盆栽土壤中加入保水剂和溶岩微生物菌剂,保水剂浓度分别为B₀(0%),B₁(0.3%),B₂(0.5%)。微生物处理为J₀(不添加微生物),J₁〔添加NL₁₁(苏云金芽孢杆菌,细菌〕,J₂〔添加NL₁₁+NL₁(嗜热一氧化碳链霉菌,放线菌)〕,J₃〔添加NL₁₁+NL₁+NL₁₅(卵形孢球托霉,真菌)〕。通过分析刺槐生长、土壤养分、有机碳和土壤酶活性等,探究保水剂和微生物混合添加对刺槐土壤养分和酶活性的影响。[结果] ①溶岩微生物添加提高了土壤速效养分含量和土壤酶活性,其中以J₂微生物处理效果最好。②土壤速效养分随着保水剂浓度增加呈现先增加后降低的趋势,以0.3%保水剂浓度对土壤养分和酶活性促进效果最好。③以J₂B₁,J₃B₀,J₂B₂组合效果对土壤养分和酶活性促进作用较好。[结论] 土壤菌剂和保水剂添加提高了土壤养分和酶活性,其中以J₂B₁,J₃B₀,J₂B₂的组合效果较好。     

施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性

为了给玉米磷高效利用提供理论依据, 在低磷土壤(Olsen-P 4.9 mg·kg^-1)上, 通过田间试验, 研究了施磷0(T₀)、50 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₁)、100 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₂)、200 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₃)、1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₄)对两个玉米品种"鲁单9002" (LD9002)、"先玉335"(XY335)的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响。结果表明: 两玉米品种根际土、非根际土速效磷含量在不同生育时期都表现为T12O₅)·hm^-2的T₃处理非根际土转化为根际土土壤磷的量最大, 同时玉米生物量、产量、磷转移量也达到最高, 而施磷1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理玉米生物量、产量与中磷水平相比没有显著增加, 但植株吸磷量较高。XY335的花后磷转移量小于LD9002。相关分析表明, LD9002根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶吸磷量之间显著相关, 以播种后79 d与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关系数最高; 而XY335根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶磷浓度之间显著相关, 在播种后47 d期间与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关性最好。因此, 在低磷土壤上, LD9002和XY335分别在播种后79 d和47 d时是植株对磷的敏感期, 可以通过测试根际土、非根际土速效磷含量来反映土壤的供磷状况; LD9002在79 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为54.95 mg·kg^-1、32.99 mg·kg^-1, XY335品种在47 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为51.24 mg·kg^-1、35.35 mg·kg^-1; 施磷量1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理两品种玉米产量、生物量、磷积累量与施磷量100~200 kg(P₂O₅)·hm^-2处理没有显著差异。     

三氯异氰尿酸对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响

采用盆栽试验，选择三氯异氰尿酸(TCCA)为土壤消毒剂，研究不同施用量TCCA对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响。TCCA施用量设置分别为：0(CK)，30 kg/hm²(S₃₀)，60 kg/hm²(S₆₀)和120 kg/hm²(S₁₂₀)。结果表明：与CK处理相比，S₆₀和S₁₂₀处理显著提高土壤pH(P<0.05)，分别提高0.15个和0.26个单位；显著增加土壤可溶性有机碳含量 (P<0.05)，增幅分别为30.4% 和83.5%；显著提高土壤铵态氮含量(P<0.05)，分别提高3.3倍和9.7倍。同时，S₆₀和S₁₂₀处理显著影响了土壤微生物优势菌属的相对丰度(P<0.05)。与CK处理相比，在门水平上，S₆₀和S₁₂₀处理下土壤变形菌门(Proteobacteria)的增幅达55.3% 和85.9%，子囊菌门(Ascomycota)的增幅达16.7% 和35.1%；在属水平上，S₆₀和S₁₂₀处理下显著降低马铃薯致病菌链霉菌属(Streptomyces)的相对丰度(P<0.05)，降幅达35.7% 和57.1%。主坐标(PCoA)分析表明，S₆₀和S₁₂₀处理与CK处理的细菌和真菌的群落结构截然不同。除了TCCA直接杀菌的影响，冗余分析(RDA)显示，土壤pH和铵态氮含量亦是影响微生物群落组成变化的关键因子。     

保水型专用肥对制种玉米田土壤蓄水量的影响及最佳施肥量研究

在甘肃省河西内陆灌区的制种玉米田,采用田间试验方法,研究了保水型专用肥对土壤物理性质和蓄水量的影响及制种玉米田最佳施肥量。结果表明,影响玉米产量的因素由大到小依次为:CO(NH₂)₂>(NH₄)₂HPO₄>糠醛渣>保水剂>ZnSO₄·7H₂O;因素间最佳组合为:CO(NH₂)₂600kg/hm²,(NH₄)₂HPO₄350kg/hm²,ZnSO₄·7H₂O 30kg/hm²,保水剂19.98kg/hm²,糠醛渣15 000kg/hm²。保水型专用肥施肥量与玉米制种田容重呈负相关关系,与孔隙度、蓄水量、玉米植物学性质和经济性状呈正相关关系。随着保水型专用肥施用量梯度的增加,玉米穗粒数、穗粒重、百粒重、产量在增加,但边际产量、边际利润表现为递减,保水型专用肥施用量在10.00t/hm²的基础上再增加2.50t/hm²,收益出现负值。经回归统计分析,保水型专用肥施用量与玉米产量可用一元二次方程拟合,经济效益最佳施肥量为9.99t/hm²,玉米的理论产量为6 715.33kg/hm²。     

氮肥施用量对灵武长枣果实品质及土壤氮含量的影响

以灵武长枣为试验材料,设置5个氮肥处理:0 kg/hm²(CK)、150 kg/hm²(T1)、300 kg/hm²(T2)、450 kg/hm²(T3)、600 kg/hm²(T4),同时配施相同量的钾肥(150 kg/hm²)和磷肥(60 kg/hm²),用以探明不同氮肥施用对灵武长枣果实品质的影响以及土壤氮含量随施氮量增加的变化趋势。结果表明,灵武长枣果实维生素C含量、单果重和糖酸比随施氮水平的增加呈先升高后降低的趋势,且均在T2处理达到最大值。与CK相比,T2处理的灵武长枣果实维生素C含量、单果重和糖酸比对照分别提高了17.27%、15.94%和10.90%。当施氮量在150 kg/hm²以上时,成熟期土壤氮含量随着施肥量的增加而增加,其中T2处理的土壤氮含量相较于初始氮含量增加最少,表明T2处理在满足灵武长枣植株需求的同时最大程度降低了对土壤氮含量的影响。利用主成分分析提取出的4个主成分涵盖了原始信息的92.687%,其中T2处理的得分最高。综上所述,灵武长枣最佳氮肥施用量为300 kg/hm²,此施肥量既能改善灵武长枣果实品质,又能对灵武长枣科学施肥提供理论依据。     

非灌溉季节施加生物炭对滴灌棉田土壤结构及水热特性的影响

为探究在非灌溉季节施加生物炭对滴灌棉田耕层土壤水热特性和三相结构的调控效应。设置生物炭15(B₁),30(B₂),45(B₃),60(B₄),0(B₀) t/hm²5个施加量,分析其对新疆滴灌棉田非灌溉季节耕层土壤(0—40 cm)三相结构、总孔隙度、土壤温度和土壤含水率的影响。结果表明:与对照处理相比,施炭处理使土壤固相体积降低2.58%~10.74%,总孔隙度增加3.38%~12.05%;同时,施炭处理的融后土壤质量含水率较对照处理提高1.07%~2.65%;施炭处理的土壤导热系数降低,土壤耕层最低温度增加0.34~2.15℃,最大温差缩小0.47~2.14℃。基于以上土壤结构和水热特性指标进行主成分分析得出,综合得分最高的处理为B₃,其次为B₂。非灌溉季节施加生物炭有利于改善土壤三相结构,增加土壤总孔隙度,增强土壤保墒保温能力。新疆滴灌棉田非灌溉季节生物炭最佳施用量为30~45 t/hm²。     

不同覆盖方式对小麦产量和土壤水热状况的影响

[目的]研究不同覆盖方式对土壤水热变化特征及春小麦产量的影响,为该地区选择蓄水保墒的覆盖材料及方法提供理论依据。[方法]试验以传统无覆盖平作为对照(CK),设置秸秆覆盖量SW1(1 500kg/hm2),SW2(3 000kg/hm2),SW3(4 500kg/hm2),全膜覆土穴播(FT),全膜垄作(RT),共6个处理。[结果]与CK相比,RT能提早小麦出苗时间,缩短生育期时间(103d),而SW3推迟小麦出苗,延缓了生殖生长(生育期124d);小麦苗期FT,RT处理对0—5cm土层增温效果显著,以RT处理增温显著,较CK增温3.97℃,拔节至成熟期FT,RT处理增温效果逐渐减弱,SW1,SW2及SW3处理在小麦苗期对0—5cm土层具有降温作用,拔节至成熟期表现为增温效应,SW3增温效果最好;小麦苗期FT,RT处理0—100cm土层土壤水分含量显著高于CK,SW1,SW2及SW3处理,小麦拔节至成熟期SW1,SW2及SW3处理0—100cm土层土壤含水分量高于其他处理,以SW3处理最高;FT,SW3处理增产效果最佳(FT,SW3SW2SW1RTCK),比CK增产46.23%,且SW3可以显著降低小麦生育期耗水量(18.53%),改善水分利用效率(67.67%)。[结论]秸秆覆盖SW3(4 500kg/hm2)可以改善土壤水热状况,减少小麦耗水量,增加水分利用效率,提高小麦产量,与全膜覆土穴播可能造成的白色污染相比,适宜在旱作小麦生产中应用和推广。     

极端干旱区土壤呼吸对储水灌溉和冻融循环的响应

[目的] 揭示中国极端干旱区甘肃省石羊河流域储水灌溉与季节性冻融叠加作用下对土壤呼吸的影响,为进一步提高极端干旱区灌溉水资源利用效率和节约灌溉水源提供理论基础和技术支撑。[方法] 按照1 199.4 m³/hm²低灌溉定额分为灌水和非灌水处理,将冻融循环分为冻结期、冻融期和解冻期3个时间段,采用LI-8100土壤碳通量全自动测量系统对各处理地块的土壤呼吸速率进行观测与分析。[结果] 极端干旱区储水灌溉在季节性冻融作用下农田生态系统土壤呼吸速率增强,土壤碳排放量增加,农田生态系统碳循环被改变,有利于作物的生长和提高粮食产量。不同土地利用方式下土壤呼吸速率对水分和温度的响应程度不同。整个冻融过程中土壤呼吸速率呈现出：解冻期>冻结期>冻融期的规律。冻结期、冻融期和解冻期3个时期的土壤CO₂都表现为源,但在夜间极低温度时土壤CO₂由源转化为汇。[结论] 储水灌溉调控了整个冻融期土壤呼吸的过程,改变了极端干旱区农田生态系统的碳循环。在水分与季节性冻融叠加作用下,储水灌溉地块土壤呼吸速率相对未储水地块随温度的波动更为剧烈,但与温度的变化趋势一致,水分加剧了其随温度的波动。     

玉米秸秆不同构件混合分解的非加和效应及其对土壤有机碳矿化的影响

[目的]研究玉米秸秆不同构件混合分解的非加和效应及其对黄绵土土壤有机碳矿化的影响,为秸秆还田背景下坡地土壤CO2排放提供理论支撑。[方法]采用室内模拟试验,试验设置无玉米秸秆土壤对照(CK)及4种玉米秸秆添加处理:茎+土壤(CKS)、叶+土壤(CKL)、鞘+土壤(CKLS)、混合玉米秸秆+土壤(CKM)。[结果]培养结束土壤有机碳矿化累积排放量实测值显著高于预测值,且促进作用主要是由培养初期快速分解阶段(1~28d)导致的。培养结束后混合玉米秸秆剩余质量预测值明显高于实测值,且元素含量发生明显改变,其中全氮含量预测值明显低于实测值,C/N预测值明显高于实测值。培养结束后CKS处理土壤微生物碳含量明显高于其他几种处理,其他几种处理差异不显著;添加玉米秸秆处理土壤微生物量氮明显降低,相应的土壤微生物量C/N增大,CKS,CKL和CKM处理与CK处理差异达到显著水平。土壤可溶性有机碳(DOC)含量CKLS和CKM处理明显高于其他3种处理,CKS与CKL处理与对照差异不显著。[结论]玉米秸秆不同构件按比例混合对玉米秸秆分解产生协同促进作用,混合分解过程促进氮累积。     

不同有机材料覆盖对土壤保水效果的影响

[目的]研究不同有机材料覆盖对土壤水分蒸发量、土壤含水量的影响,并筛选出保水效果最佳的材料。[方法]以木片、树皮及经过堆腐的园林废弃物为研究对象,进行模拟蒸发及桶装控制试验。[结果]不同粒径的园林废弃物覆盖均能降低土壤水分日蒸发量,日蒸发量从大到小依次为CK,3～5 cm粒径(M_3)、0～1 cm粒径(M_1)、1～3 cm粒径(M_2)。在连续蒸发14 d后,M_2,M_1,M_3和CK的土壤水分累积蒸发量分别为193.0,269.5,304.0和1 037.0 g,与CK相比,分别减少了81.4%,74.0%,70.7%;不同有机材料覆盖均能提高土壤含水量。除了雨季之外,不同土层土壤含水量从高到低依次表现为:木片覆盖(M_4)树皮覆盖(M_5)1～3 cm粒径园林废弃物覆盖(M_2)CK。土壤含水量的年变化整体呈现出双峰趋势,一年中4—5月含水量较低,6—8月含水量较高,不同土层土壤含水量的年变化趋势基本一致。M_4,M_5,M_2和CK的0—40 cm土层土壤年平均含水量分别为32.9%,30.3%,27.4%,26.8%。[结论]木片为保水效果最好的有机材料,其次是树皮和园林废弃物。     

沙穴种植对盐碱土壤水盐运移和番茄生长特性的影响

为了探讨在滴灌条件下沙土及复配生物炭对盐碱土水盐运移和番茄生长特性的影响规律。通过田间小区试验,设计对照组(CK)、沙穴(T1)和沙穴复配生物炭(T2)3个处理,分析在滴灌条件下沙穴对盐碱土壤水分、盐分分布及番茄生长特性等方面的影响。结果表明:不同处理土壤剖面水分、盐分分布极不均匀,在沙区内各处理平均含水率和EC值均表现为CK>T2>T1,土壤盐分主要向植株与植株之间的地表裸露区定向迁移,呈现出EC的高值区,且高值区位置不同。在滴灌带下方的剖面内,T1、T2处理在0-80 cm土壤内均脱盐,CK处理在0-40 cm土壤内积盐,在40-80 cm土层脱盐。T2处理下的根系体积是CK处理的3.00倍,且各处理表现为T2>T1>CK。T2处理下的产量最高,为57.37 t/hm^2,比CK处理增加80.78%,各处理产量表现为T2>T1>CK,且沙穴对番茄的品质有显著影响。综上所述,T2处理使得土壤入渗性能得到显著改善,抑制土壤返盐,改善土壤水盐状况,促进作物生长,为盐碱地的农业开发利用提供理论依据。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤水分及作物生产力的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤水分及作物生产力的影响,为该区土壤扩蓄增容及作物水分利用效率的提高提供理论依据。在3年秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理（谷子秸秆按3000、6000、9000kg·hm-2粉碎还田;玉米秸秆按4500、9000、13500kg·hm-2粉碎还田,对照为秸秆不还田）,对不同处理条件下的土壤含水量、作物水分利用效率和作物产量等指标进行了分析。结果表明,随秸秆还田量由高到低,在试验第3年（2009年）玉米播种期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高8.8%、9.9%和6.8%;成熟期0～200cm土层的土壤贮水量分别较CK提高14.8%、13.9%和12.8%;产量分别较CK显著提高30.7%、29.2%和12.5%（P〈0.05）;作物水分利用效率分别较CK显著提高41.1%、35.9%和21.3%（P〈0.01）。在宁南半干旱区采用秸秆还田能较好地保蓄土壤水分,利于土壤水库的扩蓄增容,且对提高作物产量和作物水分利用效率有显著效果。     

土壤结构改良剂对皖南旱地红壤水分特征的影响

[目的]研究土壤结构改良剂对皖南旱地红壤孔隙、容重及水分特征的影响,为皖南旱地红壤改良、提高土壤持水保水与抗旱保墒性能提供依据。[方法]采用硅藻土(通气性Si改良剂)、泡沫沙类改良剂(T20)和无机矿石类改良剂(G20)等3种土壤结构改良剂,设置1%,2%,5%与10%的4个添加比例,进行土壤物理性状与水分特征测试。[结果]硅藻土与T20均可显著降低土壤容重,而G20在添加5%与10%时才显著降低;硅藻土处理土壤毛管孔隙度由52.1%增加到91.3%,优于T20和G20;硅藻土与T20的吸湿系数与凋萎湿度随用量呈先增加而后下降,而G20则随添加量增加而增加;土壤的饱和持水量与田间持水量均随土壤结构改良剂添加量的增加而增加,以硅藻土增加最多,T20次之,G20最少。随改良剂用量增加,土壤有效水及难效水均呈增加趋势,其中,硅藻土处理的难效水增加量显著高于T20与G20处理。[结论]改良皖南旱地土壤水分需要根据改良剂材料的种类与用量来进行合理施加,必要时可以组合搭配使用,从而达到最优效果。     

Responses of Soil Microbial Community Structure and Activity to Incorporation of Straws and Straw Biochars and Their Effects on Soil Respiration and Soil Organic Carbon Turnover

Like straw, biochar incorporation can influence soil microorganisms and enzyme activities and soil carbon(C) responses; however,few studies have compared the various effects of straw and biochar and the underlying mechanisms. An experiment was performed to study the changes in soil respiration(SR) and soil organic C(SOC) fluxes in response to the incorporation of three kinds of straw(reed, smooth cordgrass, and rice) and their pyrolyzed products(biochars) at Chongming Island, China. In addition, the microbial activity and community structure of some amended soils were also analyzed to clarify the mechanisms of these responses. The results showed that all biochar incorporation(BC) induced lower SR than the corresponding unpyrolyzed straw incorporation(ST), and the average SR in the soils following BC and ST during the experimental periods was 21.69 and 65.32 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1), respectively.Furthermore, the average SOC content was 16.97 g kg~(-1) following BC, which was higher than that(13.71 g kg~(-1)) following ST,indicating that compared to ST, BC was a low-C strategy, even after accounting for the C loss during biochar production. Among the BC treatments, reed-BC induced the lowest SR(17.04 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)), whereas smooth cordgrass-BC induced the highest SR(27.02 μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)). Furthermore, in contrast with ST, BC significantly increased the abundance of some bacteria with poorer mineralization or better humification ability, which led to lower SR. The lower easily oxidizable C(EOC) and higher total C contents of biochars induced lower SR and higher SOC in the soil following BC compared to that following ST. Among the BC treatments,the higher total nitrogen content of rice biochar led to significantly higher soil microbial biomass, and the lower EOC content of reed biochar led to lower soil microbial activity and SR.     

Shrinkage Characteristics of Lime Concretion Black Soil as Affected by Biochar Amendment

Studies have reported that biochar is a sustainable amendment that improves the chemical and physical properties of soil.In this study,an incubation experiment was conducted to investigate the effects of different application rates of biochar on the cracking pattern and shrinkage characteristics of lime concretion black soil after three wetting and drying cycles.Biochar derived from the corn straw and peanut shell mixture was applied to the soil at rates of 0,50,100,and 150 g kg~(-1)dry weight,representing the treatments T_(0),T_(50),T_(100),and T_(150),respectively.During the wetting and drying cycles,the cracking pattern and shrinkage characteristics of the unamended and amended soil samples were recorded.Application of biochar significantly increased soil organic carbon content in the samples.During soil desiccation,biochar significantly reduced the rate of water loss.Cracks propagated slowly and stopped due to the relatively higher water content in the soil applied with biochar.The cracking area density(ρ_c),equivalent width,fractal dimension,and cracking connectivity index decreased during the drying process with increasing application rate of biochar.Theρ_(c )value of the T_(50),T_(100),and T_(150) treatments decreased by 33.6%,52.1%,and 56.9%,respectively,after three wetting and drying cycles,whereas the T_(0) treatment exhibited a marginal change.The coefficient of linear extensibility,an index used to describe onedimentional shrinkage,of the unamended soil sample(T_(0))was approximately 0.23.Application of 100 and 150 g kg~(-1)biochar to the soil significantly reduced the shrinkage capacity by 41.45%and 45.54%,respectively.The slope of the shrinkage characteristics curve,which indicates the ralationship between soil void ratio and moisture ratio,decreased with increase in the application rate of biochar.Furthermore,compared with the T_(0) treatment,the proportional shrinkage zone of the shrinkage characteristic curve of the T_(50),T_(100),and T_(150) treatments decreased by 5.8%,13.1%,and 12.1%,respectively.Differences were not observed in the moisture ratio at the maximum curvature of the shrinkage characteristic curve among the treatments.The results indicate that biochar can alter the cracking pattern and shrinkage characteristics of lime concretion black soil.However,the effects of biochar on the shrinkage of lime concretion black soil are dependent on the number of wetting and drying cycles.     

持续秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷流失的影响

[目的] 探究持续性秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷随径流流失的影响,为当地农业资源循环再利用和防控农业面源污染提供科学依据。[方法] 在四川省广汉市开展连续3 a (2018—2020年)的田间小区试验,设置常规施肥处理(T₁)和秸秆还田+常规施肥减氮28.57%,减磷25.11%(T₂)2种施肥方式,分别测定了地表径流中氮磷浓度、流失量,水稻秸秆、籽粒的产量和氮磷吸收量、水稻收获时土壤养分。[结果] 随着秸秆还田年限的增加,T₂可达到显著的增产效果,其中2020年T₂比T₁增产16.93%。与T₁相比,T₂的总氮和硝态氮流失量分别增加6.25%～14.97%,6.99%～15.03%,可溶性总氮、总磷和可溶性总磷流失量分别降低0.94%～6.03%,4.66%～10.32%和5.77%～21.15%。土壤中全磷、速效磷、硝态氮和铵态氮含量的年际变化显著(p<0.05)。与T₁相比,T₂处理显著降低了土壤8.79%的全磷和30.56%的速效磷。[结论] 持续秸秆还田与减施化肥在保证作物产量的同时,减少了化肥投入量,降低了磷素的径流流失量,但增加了氮素径流流失的风险,在实际农业生产中应进一步优化处理。