烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响

为探究烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响,以烟秆生物炭基肥为试验材料,通过大田试验,设置不施肥(CK)、常规施化肥(F)、施低量烟秆炭基肥(LBF)、施高量烟秆炭基肥(HBF) 4个处理,测定土壤pH、有机碳组分及土壤细菌群落结构和丰度,同时研究与土壤碳循环和微生物活性有关的4种酶活性变化特征,分析土壤pH、土壤有机碳组分、土壤酶和土壤细菌丰度之间关系。结果表明:1)施用烟秆炭基肥显著提高土壤pH及土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和微生物量碳(MBC)含量,其中MBC提升效果最明显,与常规施化肥相比提高41.09%～76.04%(P0.05)。2)施用烟秆炭基肥显著提高土壤淀粉酶、脱氢酶活性,与常规施化肥相比分别平均提高44.28%和57.54%(P0.05),而对土壤蔗糖酶影响不显著。3)施用烟秆炭基肥提高土壤细菌群落Chao1指数和Shannon指数,提高土壤细菌丰度及多样性。4)施用烟秆炭基肥影响土壤细菌群落组成结构,提高放线菌门和拟杆菌门相对丰度,降低变形菌门和绿弯菌门相对丰度;显著提高硝化螺旋菌属、布氏杆菌属等细菌属丰度(P0.05),降低酸土单胞菌属、泉发菌属丰度(P0.05)。5)通过RDA分析,土壤pH、碳组分、土壤酶活性和土壤细菌门群落丰度在烟秆炭基肥施用后存在一定相关关系,其中土壤pH、SOC、POC、DOC和MBC含量与土壤各种酶活性均呈显著正相关关系(P0.05),而与变形菌门呈显著负相关(P0.05)。综上,烟秆炭基肥可以提高土壤pH、增加土壤有机碳组分含量、提高土壤酶活性和土壤细菌丰度,进而改善土壤细菌群落结构,改良薏苡种植土壤,优化土壤生态。该研究可为烟秆废弃物资源化利用、土壤肥力提升提供参考依据。     

生物炭连续施用对旱地红壤细菌群落结构的影响

为揭示生物炭对于旱地红壤土壤改良的长期影响,通过连续 8 年的田间小区试验,设置 3 个试验处理:不施生物炭(CK)、750 kg·hm-2 生物炭(C1)和 1500 kg·hm-2 生物炭(C2)。研究了生物炭连续施用对旱地红壤土壤理化性质、细菌群落结构特征的影响,并分析了影响细菌群落结构特征的理化因子。结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)6 个门类是所有处理的优势菌群;与 CK 相比,施用生物炭可以显著提高土壤 pH 0.11 ～ 0.29 个单位、碳氮比 7.85% ～ 8.21% 和有机质 8.70% ～ 11.97%,而显著降低土壤硝态氮含量 10.57% ～ 38.63%。主成分分析表明施用生物炭显著改变了细菌群落结构组成(R=0.52,P=0.02);在门水平上,与 CK 处理相比,C1 处理放线菌门的相对丰度显著增加 24.73%,C2 处理拟杆菌门的相对丰度显著增加 39.03%,而 C1 处理的绿弯菌门显著低于 CK,降幅为 18.90%。冗余分析表明,土壤硝态氮(R2=0.77,P<0.01)和 pH(R2=0.54,P<0.05)是细菌群落结构变异的主导性环境因子;细菌群落与环境因素相关性表明,优势菌群受土壤 pH、有机质、溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮和碳氮比的影响。综上,生物炭施用 8 年后对土壤环境因子有显著的影响,其中某些关键环境因子的改变驱动了土壤细菌群落的生态演替。     

长期施肥对稻田土壤微生物群落结构及氮循环功能微生物数量的影响

  【目的】   稻田是陆生生态系统中重要的氮库之一，在氮素生物地球化学循环中具有重要地位。研究不同施肥处理对稻田土壤微生物群落结构及其功能的影响具有重要意义。   【方法】   田间试验位于江苏省金坛市，在取样时试验已进行了6年。施肥处理包括:不施肥对照 (CK)、施化肥 (CF)、化肥+猪粪混施 (CMF)、化肥+秸秆混施 (CSF)。采用高通量测序和定量PCR方法测定稻田土壤微生物群落结构及氮循环相关功能微生物数量。   【结果】   在施用肥料6年后，土壤全碳、可溶性有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮含量均不同程度地提高。与CF相比，CSF和CMF处理土壤pH升高，全碳、可溶性有机碳与养分含量升高。CK与施肥处理的土壤细菌群落结构差异明显，不同施肥处理的细菌群落结构之间有明显差别。聚类结果显示，CK与CMF处理细菌群落聚类更接近，CF处理和CSF处理细菌群落结构更为接近；与CK相比，CF、CMF、CSF处理土壤中氨氧化细菌 (AOB) 和铁氨氧化微生物Feammox A6的丰度显著提高，其中Feammox A6分别增长87.6%、158%和157%。冗余分析结果表明，施肥过程及其对土壤化学性质的改变显著影响土壤细菌群落的组成和分布。   【结论】   施肥导致的反应底物 (NH₄+、NO₃–含量) 及土壤理化性质的差异，是土壤微生物群落结构和功能微生物数量响应的主要决定因素。不施肥与化肥配施猪粪的土壤细菌群落聚类更接近，施化肥与化肥配施秸秆的细菌群落结构更为接近。施肥对氨氧化细菌AOA数量影响不明显，但显著提高氨氧化古菌AOB和厌氧铁氨氧化功能微生物Feammox A6的数量，特别是有机肥 (猪粪、秸秆) 提高Feammox A6数量的效果大于化肥。长期单施化肥土壤中厌氧氨氧化细菌丰度显著降低，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施猪粪土壤中的厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因narG、nirK、nosZ丰度显著增高；化肥配施秸秆处理厌氧氨氧化细菌丰度变化不明显，反硝化功能基因nirK、nosZ丰度显著增高。     

杉木凋落物及其生物炭对土壤微生物群落结构的影响

以福建建瓯万木林自然保护区内的杉木人工林土壤为研究对象,设置单独添加生物炭、单独添加凋落物以及混合添加凋落物和生物炭处理,进行一年的室内培养实验,研究不同添加物处理对土壤性质及微生物群落结构的影响。结果表明:与对照(S)相比,单独添加凋落物与混合添加凋落物和生物炭均使土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总量、真菌丰度以及真菌/细菌比值显著增加;单独添加生物炭与混合添加凋落物和生物炭均使革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌比值显著增加。混合添加凋落物和生物炭处理的放线菌丰度显著高于单独添加凋落物处理的。主成分分析表明,不同添加物处理的土壤微生物群落结构存在显著差异;典范对应分析表明,不同添加物处理通过改变土壤p H、全碳、全氮、C/N、可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)等性质,进而影响土壤微生物群落结构。     

添加生物炭改善菜地土壤氨氧化细菌群落并提高净硝化率

  【目的】  氨氧化过程是硝化作用的限速步骤，对氮循环有着重要影响。本研究通过分析生物炭输入下土壤氨氧化微生物群落的变化，揭示其影响土壤硝化作用的生物学机制。  【方法】  以华北潮土区设施菜地土壤为对象，设置生物炭梯度 (C₀、C_0.5、C_1.5、C_4.0) 土壤培养试验，结合PCR和T-RFLP等分析技术，观测生物炭输入下土壤氨氧化细菌群落变化动态，解析生物炭、土壤硝化作用与氨氧化细菌群落之间的关系。  【结果】  添加生物炭明显改变了土壤氨氧化微生物群落结构及氮素硝化过程。与未添加生物炭处理相比，生物炭添加处理培养前期土壤氨氧化细菌群落Shannon、Evenness指数分别升高5.4%～18.8%、26.2%～33.8%，后期Shannon指数降低20.7%～34.2%。生物炭输入对AOA群落没有明显影响，AOB群落256、58 bp代表物种丰度分别增加61.4%～56.0%、60.6%～78.6%，488 bp代表物种丰度降低22.8%～26.9%。21 bp代表物种丰度前期增加后期降低，与491 bp代表物种丰度变化相反。添加生物炭土壤AOB amoA基因丰度增加48.9%～53.2%。土壤NO₃–-N含量提高1.7%～25.6%，NH₄+-N含量下降13.4%～31.1%，土壤净硝化速率提高21.8%～70.2%。  【结论】  生物炭的输入可以改善以AOB为主的土壤氨氧化微生物群落结构，提高amoA酶活性，但是对氨氧化古菌微生物群落结构未产生明显影响。因此，生物炭提高土壤净硝化速率的作用与其对土壤氨氧化细菌群落和组成的影响密切相关。     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征，为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋，种植制度为冬小麦–夏休闲，无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2，NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪，MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样，测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA，根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数)，使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比，NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量，显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109，与CK相比，NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理，而Simpson指数显著低于CK和NPK处理，NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上，共获得35个细菌类群，其中，放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%)，占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比，MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845，P < 0.05) 的相对丰度，增加了拟杆菌门 (F = 4.461，P < 0.05) 的相对丰度，3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示，CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异，且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量，这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下，化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度，有机无机肥配施还改变了细菌群落结构，特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度，更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响

研究烟秆生物炭配施化肥条件下，对土壤有机碳组分及土壤微生物群落的影响，为解决植烟土壤碳库不足，质量下降等问题提供理论依据。采用盆栽试验，设置空白对照（CK）、化肥（F）、烟秆生物炭（B）、烟秆生物炭配施化肥（BF）四个施肥水平，配施化肥参考烟草专用肥养分配比N:P2O5:K2O=12:7:22与烟秆生物炭混合施用，探究烟秆生物炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响。结果发现与单施烟秆生物炭相比，烟秆生物炭与化肥配施土壤pH值显著降低6.59 %；同时，土壤有机碳（SOC）和易氧化有机碳（EOC）含量显著增加，但土壤可溶性有机碳（DOC）含量显著降低29.63 %，对土壤颗粒有机碳（POC）和微生物量碳（MBC）影响不显著；此外，与单施化肥相比，烟秆生物炭与化肥配施使得土壤脱氢酶活性大幅提高近2倍，而与单施烟秆生物炭相比，土壤蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性则显著降低；烟秆生物炭与化肥配施，能够提高土壤细菌群落丰富度及物种多样性，而与单施烟秆生物炭相比，配施化肥则使参与土壤有机质分解的土壤绿弯菌门相对丰度提高了16.79 %，但土壤细菌α、β多样性显著降低；RDA分析表明，土壤SOC、EOC、POC、MBC是影响土壤有机质分解和参与碳循环细菌分布的主要因素。综上所述，烟秆生物炭与化肥配施用能够提高土壤SOC、POC、EOC、MBC含量，降低土壤DOC含量，提高土壤酶活性和细菌多样性，增加一些主要参与碳循环相关细菌如绿弯菌门、芽单胞菌门的相对丰度，促进有机碳循环，提升土壤质量，优化土壤生态环境，为烟秆废弃利用及烟草种植施肥管理提供参考依据。     

石灰性旱地土壤施用生物质炭对土壤节肢动物群落的影响

为探讨玉米秸秆生物质炭不同施用量对土壤节肢动物群落结构的影响，于2019年5—10月分别对0、5、10、20和50 t/hm²生物质炭处理下的贵州石灰性旱地农田土壤小型土壤节肢动物群落进行调查，并探讨土壤节肢动物群落与土壤温度、湿度、pH、电导率和有机碳等环境因子的关系。本研究共捕获土壤节肢动物14 133头，隶属于6纲21类群。研究表明：适量生物质炭添加（10 t/hm²）有助于提高土壤节肢动物个体数和类群数，高量施用（50 t/hm²）则不利于土壤节肢动物生存；典范对应分析结果显示，生物质炭施用导致环境因子的变化显著影响了土壤节肢动物群落结构（共解释了24.81%的物种变异，P<0.01），其中温度的影响最大，单独解释了物种变异的16.1%。总体上，施用生物质炭影响土壤微环境，进而影响土壤节肢动物群落组成和多样性，施用适量生物质炭（10 t/hm²）有益于农田土壤节肢动物的生存，但这一结论还需要在其他土壤类型和生物质炭中进行验证。     

有机无机肥料配施对植烟土壤养分及细菌群落结构的影响

为研究有机无机肥料配施对植烟土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了连续3年施用化肥(CF)、烟草秸秆生物有机肥配施化肥(TBF)和高碳基土壤修复肥配施化肥(HCF)对土壤细菌多样性和群落结构的影响,同时结合土壤理化性质探究不同施肥条件下细菌群落变化的重要影响因素。与CF处理相比,HCF处理土壤碱解氮含量显著降低了34.09%。多样性指数分析显示有机无机肥料配施有提高土壤细菌多样性的趋势,HCF处理土壤细菌多样性最高。有机无机肥料配施提高了土壤放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)细菌丰度,降低了土壤绿湾菌门(Chloroflexi)、Saccharibacteria、厚壁菌门(Firmicutes)、WD272和蓝细菌门(Cyanobacteria)细菌丰度。有机无机肥料配施显著增加了土壤Patulibacter、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、农研丝杆菌属(Niastella)等有益细菌属丰度。Spearman相关性分析和典范对应分析(CCA)表明土壤pH值、碱解氮和速效钾是影响土壤细菌群落结构的重要因子。有机无机肥料配施对植烟土壤细菌多样性和群落结构产生了深刻影响,土壤pH值、碱解氮和速效钾是调控细菌群落结构的重要影响因素,在土壤培肥中应引起充分的重视。     

生物炭连续施用对油菜产量及旱地红壤溶解性有机碳光谱特征的影响

【目的】揭示生物炭连续添加对旱地红壤溶解性有机碳的影响。【方法】通过定位试验,探讨了低剂量(0.75～1.5 t hm^-2)生物炭连续施用7年后油菜产量、土壤理化性质和溶解性有机碳荧光光谱组分及参数变化特征。【结果】与对照(CK)相比,生物炭施用降低了土壤交换性Al3+含量(0.69～0.87 cmol kg^-1),提高了土壤pH(0.13～0.21个单位)、有机质含量(11.7%～18.1%)和可溶性碳含量(127.5%～127.8%);油菜单株角果数提高了39.8%～45.2%,油菜产量增加了3.5%～20.3%,其产量随着生物炭添加量呈递增趋势。连续施用生物炭有利于增加溶解性有机碳中类酪氨酸和类富里酸的比例,且显著降低了微生物代谢产物的比例。与CK相比,连续施用生物炭后土壤溶解性有机碳荧光指数降低了4.4%～10.6%,新鲜度指数降低了17.4%～18.4%,自生源指数降低了0.26(22.6%),而腐殖化指数增加了1.2%～5.1%。相关分析表明溶解性有机碳与pH呈显著正相关,而与交换性Al3+呈显著负相关;微生物代谢产物与pH呈显著...     

生物炭和有机肥施用提高了华北平原滨海盐土微生物量

【目的】研究施加不同量生物炭和有机肥对山东滨州滨海盐地土壤微生物量碳、氮 (MBC、MBN) 含量的影响,为改善盐地土壤环境质量和盐地的可持续利用提供科学依据。【方法】试验共设置6个处理:CK (无机肥)、C1[生物炭5 t/(hm2·a)]、C2[生物炭10 t/(hm2·a)]、C3[生物炭20 t/(hm2·a)]、M1[有机肥7.5 t/(hm2·a)]、M2[有机肥10 t/(hm2·a)]。各处理均施加等量的N[200 kg/(hm2·a)]和P₂O₅[120 kg/(hm2·a)],生物炭和有机肥处理不足部分由尿素和磷酸二铵补充。生物炭、有机肥和基肥均分为玉米、小麦两季人工施入,每个处理3次重复,小区随机排列。在玉米和小麦的不同生育期,取0—20 cm和20—40 cm土样,测定土壤MBC和MBN、土壤pH、土壤含水量、硝态氮和铵态氮含量。【结果】施加生物炭和有机肥均可增加土壤MBC和MBN。施用基肥5天后,生物炭和有机肥显著增加了土壤MBC和MBN含量,而追肥对土壤MBC和MBN的影响并不显著。生物炭处理土壤MBC变化范围在64.1～570.0 μg/g,有机肥处理变化范围在90.6～451.3 μg/g之间。C3、M1、M2处理均显著增加了0—40 cm土壤MBC (增幅在40.9%～118.4%之间) ,而C1、C2仅显著增加20—40 cm土层的MBC含量 (增幅分别为47.7%、60.0%) 。生物炭处理MBN含量在5.3～92.5 μg/g之间,与CK相比差异不显著;有机肥处理变化范围为4.2～163.9 μg/g,M1和M2显著增加了土壤MBN含量,增加幅度达56.4%～162.3%。生物炭和有机肥的施加对土壤pH影响显著,生物炭显著降低了20—40 cm的土壤pH,而有机肥显著降低了0—40 cm的土壤pH。相关分析表明,土壤pH与土壤MBC和MBN均呈极显著的负相关关系。土壤MBC和MBN均与土壤矿质氮表现出显著正相关关系。除M1处理玉米产量显著降低外,生物炭和有机肥的施加对玉米和小麦产量均没有产生显著影响。玉米季前期以细菌为主,后期则以真菌为主。小麦季MBC/MBN波动较大。【结论】施加生物炭和有机肥对土壤MBC和MBN含量影响显著,对盐地土壤MBC和MBN均具促进作用。土壤MBC和MBN与土壤pH具有显著的负相关关系,与土壤矿质氮呈显著正相关关系,说明生物炭和有机肥的施加能够降低盐地土壤pH,增加土壤矿质氮,有利于盐地土壤环境质量的改善。     

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。     

连续施用生物炭对棕壤磷素形态及有效性的影响

【目的】土壤磷有效性差、磷肥利用率低是农业发展的主要限制因素之一。生物炭作为新型土壤改良剂，其独特的理化性质会影响磷素形态及有效性。本研究通过分析连续施用不同用量生物炭对棕壤不同形态磷素含量及变化规律，探讨各形态磷对棕壤磷素有效性的贡献，以期明确生物炭对棕壤磷素有效性的作用，为其合理农用提供理论依据。【方法】本试验研究对象为连续5年增施生物炭的玉米连作棕壤，共设5个处理:不施肥(CK)、单施化肥氮磷钾(NPK )、1.5 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C1NPK)、3 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C2NPK) 和6 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C3NPK)，采用蒋柏藩、顾益初土壤无机磷分级、Bowman-Cole土壤有机磷分级方法测定不同形态磷含量，研究不同用量生物炭配施化肥对棕壤磷素形态及有效性的影响。【结果】连续5年施用生物炭可显著提高棕壤全磷、有效磷含量及磷活化系数；明显提高了棕壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、LOP(活性有机磷)、MLOP(中活性有机磷) 含量，降低了MROP(中稳性有机磷) 含量；在磷组分中，MLOP、O-P分别占棕壤有机磷、无机磷比例最大，为64.32%、28.43%。施用生物炭显著提高了Ca₂-P、Ca₈-P占无机磷比例；Al-P与有效磷含量相关系数最大为0.945，LOP、Al-P、MROP对有效磷的直接通径系数较大，分别为0.318、0.285、–0.261；Al-P、HROP(高稳性有机磷) 对有效磷的决策系数分别为0.295和–0.130，是棕壤有效磷的主要决策因子和主要限制因子。【结论】施用生物炭可以促进棕壤磷素积累并提高其活性；施用生物炭条件下，Al-P、LOP是棕壤磷素的活跃组分，提高Al-P含量、限制HROP含量是生物炭提高棕壤磷素有效性的主要途径。     

稻壳及稻壳生物炭对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】长期种植雷竹(Phyllostachys praecox)会导致土壤酸化加剧,土壤结构破坏。我们比较了施用不同量稻壳和稻壳生物炭对土壤理化性状和团聚体组成的影响,以寻求实现雷竹的可持续生产的有效措施。【方法】采用盆栽方法进行雷竹幼苗试验,供试土壤长期种植雷竹,pH为5.3。设置分别施用稻壳、稻壳生物炭10 t/hm² (10H、10B)和30 t/hm² (30H、30B)处理,以不施稻壳和稻壳生物炭的处理为对照(CK)。雷竹幼苗生长262天后,采集土样测定土壤基本理化性质,采用湿筛法筛分不同粒级土壤团聚体,测定各粒级团聚体中有机碳和全氮含量。【结果】30H和30B处理均显著降低了<0.053 mm粒级团聚体含量,显著提高了水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及>0.25 mm粒级团聚体(R0.25)含量;10H和10B处理对水稳性团聚体的MWD、GMD以及R0.25含量均无显著影响。30B处理显著增加了>2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25 mm粒级团聚体中有机碳含量,其中增...     

长期单施不同量化肥和有机肥后盐化潮土pH和EC的变化

【目的】研究长期单施不同量有机肥和化肥对华北平原盐化潮土区土壤pH和EC的影响,以期为本地区科学实施有机肥替代化肥提供数据支撑和理论依据。【方法】本研究以始于2006年的长期定位试验为研究平台,在冬小麦–夏玉米一年两熟种植制度下,有机肥和化肥处理均设置10个氮水平,N 0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2,共计19个处理,监测了连续施用不同量化肥和有机肥10年共20季作物后潮土的EC和pH值。【结果】单施化肥N 60、120、180、240 kg/hm2的土壤EC分别为232、280、220和258 μS/cm,与不施肥处理CK的243 μS/cm差异不显著 (P > 0.05);化肥氮量为N 300、360、420、500和600 kg/hm2处理,土壤EC分别为320、403、513、516和570 μS/cm,显著高于CK和N 60～240 kg/hm2处理 (P < 0.05)。10年20季播种作物后,不施肥处理土壤pH基本在7.97上下波动,化肥处理N从60增加到600 kg/hm2,土壤pH分别为7.96、7.89、7.88、7.85、7.83、7.72、7.53、7.51和7.42,随着肥料用量的增加呈显著降低趋势 (P < 0.05)。肥料类型对黄淮海地区盐化潮土土壤EC和pH存在显著影响。化肥氮量为N 60、120、180、240 kg/hm2处理与有机肥氮量N 60、120、180、240处理土壤EC和pH类似,分别相差为9.90、–15.9、26.4、1.76 μS/cm和 –0.04、0、0.03、0.02,差异均未达显著水平,但随着肥料投入量的增加,差距越来越明显,且与施肥量呈显著线性相关 (P < 0.05)。化肥N 300、360、420、500、600 kg/hm2处理比同量有机肥氮处理的土壤EC值分别高42.1、90.5、195、110、188 μS/cm,土壤pH分别低0.08、0.09、0.18、0.18、0.14个单位,差异达显著水平 (P < 0.05)。【结论】在华北盐化潮土上,化肥和有机肥氮投入量不超过240 kg/hm2范围内,连续施用10年20季作物后,均未发现对土壤EC值和pH有不利影响,施化肥和有机肥的土壤EC值和pH差异不显著。然而,氮投入量超过300 kg/hm2后,等养分化肥土壤EC值显著高于有机肥,pH显著低于有机肥。因此,要提高盐化潮土的养分投入,应控制化肥用量,依靠有机肥投入,维持土壤pH和土壤EC的稳定。     

小麦产量及土壤性状对施用生物质炭的量化响应

  【目的】  生物质炭作为一种新型的土壤改良材料，其增产效应已有很多报道。量化评估生物质炭对小麦产量和麦田土壤性状的影响，为生物质炭在小麦生产中应用推广奠定基础。  【方法】  本研究数据来源于知网、Web of Science和维普文献数据库，以“生物质炭”、“Biochar”和“小麦”为主要关键词检索文献，共获得国内外公开发表的59篇相关试验的文献和227组数据。采用整合分析方法 (meta-analysis)，定量分析生物质炭在不同田间管理措施、不同土壤条件、不同生物质炭特性下对小麦产量的影响及麦田土壤性状对施用生物质炭的响应。  【结果】  我国施用生物质炭能使小麦产量平均提高11.7%。施用生物质炭的增产效应在质地疏松的壤土 (16.0%) 和6.5 ≤ pH < 7.5 (17.1%) 的田块最显著；不同原料生物质炭的增产效果存在一定差异，木本材质 (29.3%) > 玉米秸秆 (10.7%) > 小麦秸秆 (8.1%) > 水稻秸秆 (5.9%)。不同管理措施下施用生物质炭的增产效应具有差异，雨养区 (15.7%) > 灌溉区 (4.9%)。随氮肥施用量的增加，生物质炭的增产效应逐渐降低，施氮量为0 ≤ N < 50 kg/hm2时，增产17.9%。施用生物质炭对前四季小麦增产效应显著，第四季之后，增产效应不明显，第一季 (17.2%) > 第三季 (13.4%) > 第四季 (9.4%) > 第二季 (7.3%)；生物质炭施用量为10～25 t/hm2时增产效应最大 (14.9%)。施用生物质炭对麦田土壤全氮、全磷、全钾、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、有机碳、pH、土壤含水量、C/N、微生物量碳含量均有显著提高，有机碳 (38.4%) 含量变化最大。  【结论】  在不同管理措施、土壤理化性状下，施用生物质炭能显著提高小麦产量，改善土壤理化性质，但对土壤微生物量氮 (SMBN) 影响不显著。生物质炭的增产效应随施用后时间的延长不断减弱，其产量效应持续时间为4季作物。小麦生产过程中，生物质炭最佳施用量为10～25 t/hm2。     

生物炭和氮肥配施提高土团聚体稳定性及作物产量

【目的】通过田间定位试验,探讨生物炭和氮肥配施对土耕层土壤水稳性团聚体组成、稳定性、有机碳土层分布及冬小麦–夏玉米轮作体系下产量的影响,为生物炭在关中地区农业生产中的应用提供科学依据。【方法】本试验设置4个生物炭水平和2个氮肥水平,生物炭水平分别为0、1000、5000、10000 kg/hm2,依次记为B0、B1、B2、B3;氮肥水平包括两季总氮量480 kg/hm2(NT) 和两季总氮量减半240 kg/hm2(NH),共组成8个处理。采集0—10 cm、10—20 cm土层土壤样品,利用TTF-100土壤团聚体分析仪湿筛获得5种粒级的团聚体 (> 2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、< 0.25 mm),用 > 0.25 mm团聚体含量 (R_0.25)、平均重量直径 (MWD)、几何重量直径 (GMD) 表示水稳性团聚体的的稳定性,并测定了不同粒级团聚体中有机碳的含量及小麦–玉米两季作物总产量。【结果】与不施生物炭 (B0NT、B0NH) 相比,施用生物炭的处理显著增加了 > 2 mm、1～2 mm粒级水稳性大团聚体的百分含量 (P < 0.05),两粒级增幅范围分别为3.5%～180.3%、9.4%～98.9%。施用生物炭10000 kg/hm2(B3NT、B3NH) 时,MWD、GMD和R_0.25增幅最高,分别增加了12.5%～112.5%、25.0%～65.7%、20.0%～65.0%。施用生物炭显著提高了土壤各粒级水稳性团聚体有机碳含量,与不施生物炭处理相比,> 2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm 和0.25～0.5 mm粒级团聚体有机碳含量增幅分别为6.3%～30.5%、0.2%～28.2%、0.2%～41.6%和4.6%～39.1%。与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层氮肥减量降低了土壤团聚体的稳定性,而施用生物炭10000 kg/hm2(B3NH) 可改善土壤团聚体的稳定性,改变有机碳分布。在10—20 cm土层,与B0NT处理相比,B0NH处理土壤水稳性团聚体的R_0.25、MWD、GMD显著下降,三者分别降低了79.2%、25.7%、30.0%,而B3NH与B3NT处理之间无显著差异。与B0NT相比,B0NH处理 < 0.25 mm粒级微团聚体对土壤有机碳分配比例显著增加了17.4%,而B3NH处理与B3NT相比,< 0.25 mm粒级微团聚体对土壤有机碳分配比例无显著差异。此外,施用生物炭显著提高作物总产量,B2NT、B3NT和B3NH处理下两季作物总产量较高,分别较B0NT提高了27.0%、23.6%、27.9%,且三个处理之间无显著差异。从各指标相关分析可知,水稳定大团聚体的GMD与土壤全土有机碳以及两季作物总产量之间有着显著的正相关关系。【结论】生物炭配施氮肥显著提高了土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性,且提高小麦—玉米两季作物总产量。减施氮肥有利于有机碳向大团聚体中分配,供试条件下,生物炭10000 kg/hm2配施氮肥240 kg/hm2对提高土耕层团聚体稳定性、土壤有机碳及两季作物总产量效果最佳。     

长期不同量秸秆炭化还田下水稻土孔隙结构特征

  【目的】  生物炭被认为是一种能够提高土壤固碳能力、改善土壤结构和减缓全球气候变化的土壤改良剂。土壤孔隙结构直接影响土壤中水、气、热的运动，因此，研究长期施用生物炭对土壤孔隙结构特征的影响，以期为秸秆炭化还田提供理论依据。  【方法】  研究基于2013年建立的水稻秸秆炭化还田长期定位试验，选取在等氮磷钾条件下不施用生物炭 (C0)、施用低量生物炭 (1.5 t/hm2，C1.5)、高量生物炭 (3.0 t/hm2，C3.0)的 3个处理。利用X射线CT扫描和图像处理技术，分析了土壤孔隙结构参数，包括土壤孔隙度、土壤孔隙大小分布、孔隙连通性指数 (欧拉特征值)、各向异性、分形维数、最紧实层孔隙度和最紧实层平均孔隙直径等参数。  【结果】  C1.5和C3.0处理均能显著增加土壤有机碳含量和土壤总孔隙度，降低土壤容重，平均增加或降低比例分别为15.5%、10.5%和7.4%。C1.5与C3.0处理之间的总孔隙度没有显著差异，但孔隙大小分布存在差异。C1.5处理显著增加了大孔隙中当量孔径为100～500 μm和 > 500 μm的孔隙度，增幅分别为81.6%和275.3%，而C3.0处理显著降低了大孔隙中当量孔径100～500 μm的孔隙度，降幅为32.9%。C3.0处理当量孔径 < 25 μm的孔隙度显著大于C0处理和C1.5处理，增幅分别为13.8%和16.3%。C1.5处理的欧拉特征值最低，分形维数、最紧实层孔隙度和平均孔隙直径最大。各处理土壤孔隙的各向异性没有显著差异。  【结论】  长期施用水稻秸秆生物炭能够显著增加稻田土壤有机碳含量和总孔隙度，降低土壤容重。施用适量生物炭会增加土壤大孔隙度和土壤孔隙的连通性，但是过量施用生物炭可能会降低土壤大孔隙度和土壤孔隙的通气导水能力。炭化秸秆还田量与孔隙结构之间的定量关系还需深入研究。     

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。