工程渣土配制喷播基质的配方筛选研究

工程渣土与日俱增,利用工程渣土配制喷播基质运用于坡面绿化,可以实现工程渣土的资源化利用。用工程渣土改良的绿化用土作为试验材料,以坡面岩性(A)、粘结剂用量(B)、保水剂用量(C)作为试验因子,采用3因素2水平进行正交试验,通过研究不同坡面性质、不同粘结剂及保水剂用量对基质保水性及抗剪强度的影响,筛选出最优基质配方。结果表明,保水剂及粘结剂的添加提升了基质的持水能力,提高了基质的抗剪强度;3因素对基质保水性的影响程度大小顺序为:保水剂(C)坡面岩性(A)粘合剂(B),最优水平为A1B2C2;3因素对基质抗剪切能力的影响程度大小顺序为:粘合剂(B)保水剂(C)坡面岩性(A),最优水平为A2B2C2。通过综合分析保水性及抗剪强度得出最优的基质组合为A2B2C2,即坡面岩性为岩质坡面,粘合剂用量为60 gm-2,保水剂用量为50 gm-2。     

煤矸石渣土改良及其效果研究

自燃煤矸石山渣土具有高盐强酸性,严重制约了植物的生长,因此在对自燃煤矸石山进行植被恢复时,首先要对煤矸石山渣土进行改良。以研究区内黄土作为改良剂,研究了其对自燃煤矸石渣土的改良方法和效果。选取高羊茅、刺槐、紫穗槐、侧柏、山皂角在改良后的渣土中进行种植实验,测试改良效果,筛选适宜在煤矸石山上种植的植物,并确定黄土作为改良剂的施用比例。改良实验结果表明,黄土作为改良剂对自燃煤矸石渣土的强酸性改良效果良好,在pH值为2.8的强酸性渣土中,加入25%的黄土,pH值可提高到6.8。对自燃煤矸石渣土的高盐性改良效果较差,在盐分为3.8%的煤矸石渣土中,加入62.5%的黄土,盐分可降低至0.97%。种植实验也表明,高羊茅、紫穗槐、山皂角对改良后煤矸石渣土的适应性较强,刺槐、侧柏的适应性则较弱。     

极端困难立地植被综合恢复技术研究

近年来．我国的森林覆盖率大幅度提高．生态环境明显改善。因此煤矸石山废弃地极端困难立地的植被恢复问题成了今后造林的主要任务。为了筛选出适合煤矸石山废弃地的造林树种和复垦措施，在辽宁省抚顺市,研究了不同植物在煤矸石山造林成活率、土壤化学性质随复垦年限的变化，以及复垦措施对土壤化学性质和植物胸径、树高年净生长量的影响。结果表明：（1）不同植物在煤矸石山废弃地的成活率在21％～85％之间，其中白榆和沙打旺的成活率分别为81％和85％，而小叶杨、刺槐、栾树的成活率均在70％左右，（2）植被能明显提高煤矸石山废弃地不同土层的有机质、全N、P2O5含量，但提高程度随土层深度、养分种类和复垦年限的不同而不同，（3）在同一土层，生物复合肥料、菌剂和保水剂均显著提高土壤有机质含量（P〈0．01），并显著降低土壤P2O5含量（P〈0．01）；只有保水剂可引起土壤全K含量的明显升高，（4）生物复合肥料、菌剂和保水剂均显著提高白榆、小叶杨、刺槐，栾树树高和胸径的年净生长量，但保水剂的提高程度最高。     

保水剂和微生物菌肥对半干旱区造林和土壤改良的影响

试验分别设置低、中、高浓度保水剂(20,40,60g/株)和微生物菌肥(150,300,450g/株)用于张北半干旱区风沙土樟子松造林。通过分析不同处理对土壤田间持水量、有效水分含量、水稳性团聚体含量、微生物菌落数量和微生物量碳、氮等指标的差异,研究保水剂与微生物菌肥对土壤物理性质、土壤微生物以及樟子松成活率的影响,探究适用于干旱、半干旱区樟子松造林的最佳配比。结果表明:保水剂和微生物菌肥能够显著改良土壤,提高造林成活率,但不同浓度配比对各项指标影响效果不同。高浓度保水剂单施对田间持水量,有效水分含量和水稳性团聚体含量提高最明显,分别较对照组提高了141%,150%,63.8%;中浓度保水剂和高、中浓度菌肥混施显著提高了土壤微生物活性和土壤微生物量,其中真菌,细菌和放线菌分别较对照组高77%,108%,93%,微生物碳、氮分别较对照组增加132%,178%。此外,施加保水剂和微生物菌肥对樟子松生长具有显著促进作用,株高、地径平均值分别较对照组提高6%,12%。保水剂提高樟子松成活率的效果优于其与微生物菌肥混施,且中浓度保水剂条件下造林成活率最高。在干旱、半干旱区造林时,采用中浓度保水剂和微生物菌肥配施可以改良土壤,提高造林成活率。     

煤矸石生态基质的制备配方及其肥力特征研究

煤矸石是煤炭开采过程中产生的废弃物,而制备生态基质是消纳煤矸石储量的重要途径。以煤矸石为原料,搭配不同有机原料,经过混合堆制后得到不同理化性质的生态基质。采用 3 因素 4 水平正交试验,研究煤矸石粉碎粒径(A)、煤矸石含量(B)及添加堆肥种类(C)对生态基质产品的肥力影响,并采用高羊茅盆栽试验进行验证。通过测定生态基质理化性质及植物生长的 12 个肥力相关特征指标,并对其进行极差分析与方差分析,检验各配方间的差异显著性。主要研究结果如下:(1)基质营养组成方面,煤矸石粒径、煤矸石含量以及堆肥种类均显著影响(P<0.05)其养分含量。综合考虑有机质、总氮、总磷指标以及经济原则,认为 C4A2B2(40% 污泥堆肥搭配 60% 大粒径煤矸石)方案,在3项指标上都达到了较优水平。煤矸石粒径越小,越利于养分释放;煤矸石含量越高,养分含量就越少;污泥堆肥营养物质丰富,加入基质中,能提高基质养分含量,但是添加污泥同时会增大基质中重金属总量。(2)基质粒径组成中,粘粒含量受煤矸石粒径、堆肥种类显著影响(P<0.01);砂粒和粉粒含量则只受堆肥种类显著影响(P<0.05)。粘粒含量最高的最优选方案为 C4A3B4(20% 污泥堆肥搭配 80%中粒径煤矸石),而砂粒含量最高的最优选配方为 C1A3B4(20% 植物堆肥搭配 80% 中粒径煤矸石)。煤矸石粒径越小,基质粘粒含量越高;污泥堆肥能显著提高基质粘粒百分比,有利于保水保肥;植物堆肥则能提高砂粒占比,有利于透水透气。(3)植物生长方面,高羊茅发芽率及地上生物量积累随基质中煤矸石占比的增加而下降,或与煤矸石重金属含量高但营养元素少有关。然而,地上、地下生物量都受添加堆肥种类显著影响(P<0.01)。根据各组生态基质栽培的高羊茅生长表现,认为使用配方 B1C1A1(50% 植物堆肥搭配 50% 极大粒径煤矸石)能达到最大的发芽率,而使用配方 B2C1A1(40% 植物堆肥搭配 60% 极大粒径堆肥)则在总生物量积累上能达到最优。添加植物堆肥的基质对高羊茅的总生物量积累最有利。     

不同抗旱措施配施菌肥对河西绿洲土壤改良和制种玉米产量的影响

为探讨地膜覆盖和施用保水剂配施菌肥后河西绿洲土壤微生物数量、酶活性变化及制种玉米产量和水分利用效率的影响,在河西走廊绿洲灌区设置单地膜覆盖(AF)、单施保水剂(AW)、单施菌肥(AB)、保水剂配施菌肥(WB)、地膜覆盖配施菌肥(FB)、露地不施保水剂和菌肥(CK)6个处理,分析制种玉米播种前和收获后0—20,20—40 cm土壤微生物数量及酶活性动态变化和产量变化。结果表明:(1)菌肥单施或配施均可提高土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性和增加真菌、细菌、放线菌数量及土壤微生物碳氮含量,改善土壤微生物环境,其中保水剂配施菌肥处理改善效果最佳,其次为地膜配施菌肥处理。(2)菌肥单施对制种玉米生长影响较小,但地膜配施菌肥可显著提高制种玉米叶面积指数和干物质积累量,并能调节产量构成因子。(3)不同抗旱措施及其配施菌肥能够不同程度促进制种玉米籽粒产量形成,其中地膜配施菌肥制种玉米籽粒产量最高(10 105.64 kg/hm~2),其次为单地膜覆盖(8 967.24 kg/hm~2)和保水剂配施菌肥(8 323.93 kg/hm~2),分别较CK显著增产61.99%,43.74%,33.43%。(4)地膜配施菌肥制种玉米水分利用效率最高(2.40 kg/m~3),其次为单地膜覆盖(2.15 kg/m~3)和保水剂配施菌肥(1.89 kg/m~3),分别较CK显著提高80.10%,61.84%,41.80%。因此,综合考虑产量、水分生产效率及土壤微环境等指标,抗旱措施配施菌肥最佳组合方式为地膜配施菌肥,既能促进制种玉米的生长发育,又能提高灌溉水利用效率和水分利用效率,在增产的同时,还能改善耕作层土壤微环境,对河西灌区制种玉米可持续发展具有重要的意义。     

矿区排土场不同植物对根区土壤物理性质的改良效果与评价

为揭示矿区排土场不同植物对根区土壤的改良效果,选取榆树、刺槐、火炬树、紫穗槐、荆条、杠柳等林地和荒草地7种典型植物的根区土壤为研究对象,采用主成分分析法对土壤物理性质进行综合评价。结果表明:7种植物根区土壤的田间持水量在0~50 cm土壤剖面上普遍存在先增加后减小的趋势,火炬树林地各层土壤的田间持水量显著(P0.05)大于其他植物根区土壤,其次为榆树根区土壤;火炬树根区土壤密度在各层中值最小,而在0~10cm、20~30 cm土壤中,紫穗槐根区土壤密度最大,研究发现乔木林根区土壤比灌木林密度小;7种植被根系周围土壤砂粒质量分数显著大于粉粒与黏粒质量分数,在0~10 cm土层中,杠柳根系附近土壤粉粒与黏粒质量分数最多,在10~20 cm,乔木林土壤粉粒与黏粒质量分数大于灌木林,在30~50 cm处不同植物根区土壤粉粒与黏粒质量分数随土层深度增加而减少;使用主成分分析综合得分得出不同植物对根区土壤物理性质改良效果依次为火炬树榆树刺槐杠柳荒草地荆条紫穗槐。研究结果可为露天煤矿排土场不同植物对根区土壤改良效益评价提供参考,为排土场植被恢复与重建提供依据。     

保水剂和微生物菌肥配施对旱作土壤理化性质和燕麦产量的影响

为探讨保水剂和微生物菌肥配施后旱作燕麦土壤理化性质和产量的影响,在内蒙古黄土高原旱作农田设置不施用保水剂和微生物菌肥(CK)、保水剂和微生物菌肥配施(A)、单施微生物菌肥(B)和单施保水剂(C)4个处理,分析土壤贮水量、容重、团聚体以及有机质和养分含量变化,为该区域旱作农业生产提供一种有效的培肥改土措施。结果表明,保水剂、微生物菌肥单施和其配施均能不同程度改善土壤理化性质,提高燕麦产量,其中配施与CK和两个单施处理相比,土壤贮水量提高2.0%～22.1%;土壤容重降低幅度2.2%～5.5%;土壤孔隙度提高幅度3.2%～9.0%;0.25 mm土壤团聚体含量提高5.9%～17.7%;土壤有机质提高3.1%～13.2%;土壤碱解氮提高3.2%～4.2%、土壤有效磷提高7.9%～19.6%、土壤速效钾提高5.4%～13.6%;籽粒产量提高8.4%～20.1%,生物产量提高11.7%～25.1%。综上所述,保水剂和微生物菌肥配施能够有效改善黄土高原旱作区土壤理化性质,提高燕麦产量,较两者单施具有明显优势。     

基于废弃物的潞安煤矿废弃地改良土壤基质配比研究

为解决潞安矿区煤矸石山、塌陷地生态修复缺土少肥问题,本研究将粉煤灰、污泥与垃圾堆肥以5%、10%、20%体积比例正交混合配制改良土壤基质进行盆栽试验,观测不同配比土壤的理化性质、养分及重金属含量、高羊茅与紫叶小檗生长状况,并用主成分–聚类分析法筛选最优配比。结果表明:添加垃圾堆肥可以提高土壤有效养分与有机质含量,对土壤理化性质改良有明显效果;添加污泥仅提升土壤有效磷含量;添加粉煤灰在降低土壤容重、增大总孔隙度与非毛管孔隙度上效果明显,但对土壤p H、阳离子交换量(CEC)与碱解氮的改良具有显著负效应。各废弃物改良基质的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质等含量均较高,土壤重金属含量也处在安全范围,而土壤容重、非毛管孔隙、pH、电导率(EC)与CEC等指标性质较优的处理组为粉煤灰∶污泥∶垃圾堆肥∶土=5%∶20%∶20%∶55%、10%∶10%∶20%∶60%、20%∶5%∶20%∶55%3个处理。经过综合筛选,本研究基质最优混合配比为粉煤灰∶污泥∶垃圾堆肥∶土=5%∶20%∶20%∶55%,可作为当地矿区废弃地生态修复客土材料推荐方案。     

煤矸石—磷石膏—菌渣混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能的差异性

[目的] 探究黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响,为煤矸石山植被快速恢复和防治水土流失提供科学依据。[方法] 针对煤矸石物理结构差和养分含量少等特点,通过在煤矸石中添加磷石膏和菌渣形成混合植生基质,在盆栽条件下种植黑麦草,探讨黑麦草生长对混合基质物理性质与抗剪性能的影响。[结果] ①添加不同比例的磷石膏、菌渣改良煤矸石均可以明显促进黑麦草生长,其中在添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质上黑麦草株高、地上部干生物量、根重密度和叶绿素含量指标改善效果最好,其次是添加10%磷石膏和10%菌渣的煤矸石。②添加磷石膏和菌渣可明显改善煤矸石混合基质的通气持水能力,其中添加20%磷石膏和10%菌渣处理组相对于只添加10%菌渣处理组煤矸石混合基质的自然含水率、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别提高了18.88%,14.18%,13.12%和18.08%,而容重降低了24.76%。③添加磷石膏和菌渣的煤矸石混合基质有利于黑麦草根系的发育生长,相对于只添加10%菌渣处理组,添加20%磷石膏和10%菌渣处理组的煤矸石混合基质各级垂直荷载下的抗剪强度平均提高了71.71%,黏聚力和内摩擦角分别提高了102.84%,45.05%。[结论] 添加20%磷石膏和10%菌渣的煤矸石混合基质与黑麦草根系复合体抗剪性能最好,有利于控制煤矸石山水土流失。     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

纳米碳增效剂对柑橘产量及土壤细菌种群结构的影响

为揭示新型纳米碳增效剂对柑橘产量的影响及其机理和研究对土壤微生物种群结构影响,本研究以三峡库区万州柑橘园为对象,以常规施肥为对照(ZJ1),采用正交优化实验确定柑橘产量的最佳施用量,同时基于Hiseq 2500高通量测序方法,分析不同施肥处理条件下的土壤细菌种群多样性。研究结果发现,柑橘产量的最佳施肥组合为ZJ5(A_2B_1C_2);微生物多样性受复合肥用量影响最大,纳米碳次之,腐植酸保水剂影响最小。最佳施肥组合(ZJ5)放线菌门(Actinbacteria)丰度最高,疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度最低;通过对环境因子的分析发现,影响微生物种群多样性变化的环境因素顺序为p H有机质水解性氮。     

复合缓释保水保肥材料对苗木生长的影响

[目的]分析复合缓释保水保肥材料对苗木生长的影响,探索适宜苗木生长的复合材料。[方法](1)选用4个实验组和1个对照组的皂角树进行盆栽试验,对苗木的生长和生理指标进行测量分析。[结果](1)复合缓释保水保肥材料能够显著提高苗木的地径,增加叶片数量和叶面积,增大新梢长度,增加苗木生物量;(2)能够显著提高苗木的叶水势以增强水分利用率,提高苗木对肥料的利用效率,维持苗木的叶片叶绿素含量(SPAD)长期处于较高的数值。[结论]复合缓释保水保肥材料能够显著促进苗木生长。     

保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响

[目的]探究保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响,为改善秦巴山区烟田的土壤环境以及促进保水剂在烤烟生产中的应用提供科学支持。[方法]以不施用保水剂为对照,以粉末状(粒径0.18mm)、细颗粒状(粒径0.18～2.25mm)和颗粒状(粒径2.25～3.25mm)的聚丙烯酸钾保水剂为研究材料,监测不同粒径的保水剂对秦巴山区黄棕壤烟田土壤水分、土壤容重及烤烟生长、烤烟品质及经济性状的影响。[结果]不同粒径的聚丙烯酸钾保水剂在烤烟不同生长期均可提高0—40cm土层土壤水分,降低0—40cm土层土壤容重,但对40cm以下土层的土壤水分无显著影响,其中细颗粒状保水剂对土壤水分、土壤容重影响较大。不同粒径的保水剂均可促进烤烟根系生长及茎叶生长,提高烟叶产量与产值,降低下等烟的比例,其中细颗粒状保水剂对烤烟最大叶片、根系生长量、产量及产值影响较大,但粉末状保水剂对上等烟比例影响较大。[结论]不同粒径的保水剂均可提高烤烟品质,其中细颗粒状保水剂对烟碱、总氮、钾及氯的影响较大,粉末状保水剂对总糖和还原糖影响较大。秦巴山区黄棕壤烟田应选用细颗粒状的聚丙烯酸钾保水剂。     

保水剂和微生物菌肥配施对旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响

为探讨保水剂和微生物菌肥配施后旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响,在内蒙古黄土高原旱作农田设置不施用保水剂和微生物菌肥(CK)、保水剂和微生物菌肥配施(A)、单施微生物菌肥(B)和单施保水剂(C)4个处理,分析燕麦全生育期内0—10,10—20,20—40 cm土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性时空动态变化和产量变化。结果表明:(1)全生育期,土壤微生物量碳含量呈"双峰"曲线变化,峰值均出现在孕穗期和灌浆期;氮含量呈先降低后升高再降低趋势,苗期含量最高;过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性均呈"单峰"曲线变化,过氧化氢酶、土壤蔗糖酶峰值在孕穗期,土壤脲酶则在抽穗期。(2)除CK外,土壤微生物量碳、氮含量及过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性表现为0—10 cm10—20 cm20—40 cm,其中配施(A)对0—10,10—20 cm影响均显著(p0.05),单施(B、C)仅对10—20 cm土层影响显著(p0.05)。(3)10—20 cm土层,配施(A)与其他3个处理间差异均显著(p0.05),提高微生物量碳含量4.82%～40.28%、微生物生物量氮含量8.44%～68.66%、过氧化氢酶活性13.32%～60.16%、蔗糖酶活性10.45%～39.14%、脲酶活性12.40%～55.62%。(4)配施(A)能同时显著(p0.05)提高燕麦籽粒产量和生物产量,提高幅度分别为8.40%～20.12%和10.80%～25.09%。因此,保水剂和微生物菌肥配施在黄土高原旱作区具有较好改善土壤微生物活性效果,提高旱作燕麦产量。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

The influence of different fertilization practices on concentrations of organic carbon and total nitrogen in particle-size fractions during 34 years of a soil formation experiment in loamy marl

Summary The concentrations of organic C and total N in five different particle-size fractions were studied under different mineral and organic fertilizer regimens by examining soil samples from the 34-year-old soil-formation pot experiment Hu 3 in Rostock. The C and N concentrations were generally highest in the clay fraction and decreased in the order medium silt >fine silt >coarse silt and sand. For nearly all years and size fractions the following order was obtained for C and N concentrations under the various fertilizer regimens: Compost >farmyard manure >straw + mineral fertilizer >mineral fertilizer. The various particle-size fractions and fertilizer regimens differed in the development of soil organic matter levels. Consequently, characteristic redistributions were found in the proportions of C and N in the various particle-size fractions, particularly after organic fertilizer was no longer applied (years 20–34). This experimental phase was characterized by decreased organic C and increased total N concentrations, and increased proportions of C and N in the clay-size at the expense of the sand fractions.     

长期定位施肥对土壤有机无机复合状况的影响

长期施用化肥、有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土和旱地红壤的原土复合量 ,有机无机肥配施还可以提高红壤性水稻土耕层的原土复合量 ,单施化肥对红壤性水稻土的原土复合量影响不大 ;长期施肥降低 3种土壤的原土复合度 ,但提高了土壤的增值复合量和增值复合度。施有机肥或有机无机肥配施土壤的增值复合量高于施化肥的土壤 ,但其增值复合度却低于施化肥的土壤。长期施肥还影响土壤有机无机复合体的粒径分级 ,施肥一般都可提高土壤中粘粒级和粉砂级复合体含量 ,降低细砂级复合体含量。长期施用有机肥或有机无机肥配施还可以提高 3种土壤中的G0、G1和G2等 3组复合体含量 ,并且有机无机肥配施可以促使G0和G1组复合体向水稳性强的G2组复合体转化。     

农业有机废弃物发酵后的有机肥对植烟土壤微生物数量及酶活性的影响

在大田条件下,研究了烤烟施用农业有机废物发酵后的有机肥(生物发酵有机肥)各生育期根际和非根际土壤细菌、真菌、放线菌数量和土壤酶活性的变化。结果表明,微生物数量和酶活性都呈现出随生育时期推进先增加后降低的趋势,其中在旺长期达最大。施入复混肥对根际土壤微生物数量的影响大于非根际土壤微生物。60%的生物发酵有机肥施入量是配施比例上的拐点,有机肥施入比例大于60%的处理,土壤酶活性提高幅度变缓,差异不显著。若再增加有机肥的投入比例效益不明显。从总体上看,施用生物发酵有机肥可以提高微生物数量和酶活性,从而提高土壤肥力。