深圳城市绿地土壤孔隙状况与水分特征研究

为了了解深受人为活动强烈影响的城市绿地的土壤物理特性,为充分发挥其增进植物生长、涵养水源和保护城市生态环境等功能提供管理依据,以深圳城市绿地土壤为研究对象,调查分析了土壤容重、孔隙状况、土壤水分常数和水分入渗特征等物理特性。结果表明：深圳城市绿地土壤的容重较高,平均值为1.56 g/cm3。土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度较小,平均值分别为41.06%、39.78%、1.27%。土壤水分入渗率变幅很大,土壤初始入渗率为0~8.47 mm/min,稳定入渗率为0~5.90 mm/min。城市公园绿地、道路绿地土壤的容重显著高于城郊菜地土壤,而土壤孔隙度、最大持水量、毛管持水量和田间持水量显著低于城郊菜地土壤;表层0~10 cm的土壤容重、最大持水量、毛管持水量和田间持水量显著低于10~20 cm土壤,土壤孔隙度显著高于10~20 cm土壤。城市绿地土壤容重与孔隙度、田间持水量、最大持水量、初始入渗率及稳定入渗率均呈显著的负相关。     

基于灰色关联法土壤水分垂直入渗影响因素研究

土壤水分入渗过程中主要受压力水头、土壤初始含水率、土壤容重、颗粒级配影响。基于一维垂直土柱积水入渗试验研究这些因素对入渗能力影响的主次关系,利用Green-Ampt与Philip入渗模型得到相应土壤入渗特性参数,采用灰色关联分析法研究四个因素对累积入渗量、饱和导水率、稳定入渗率、湿润锋面吸力、吸渗率的影响程度。结果表明,压力水头、土壤初始含水率、土壤容重、颗粒级配对累积入渗量、入渗率及Green-Ampt与Philip模型中物理参数有显著影响,各处理中饱和导水率与稳定入渗率间误差较小,吸渗率拟合值与利用湿润锋面吸力所得吸渗率计算值间相似程度较高,决定系数R2大于0.85;灰色关联分析结果表明,颗粒级配关联度均值r4最高为0.946 3,土壤容重、初始含水率其次,压力水头影响程度最小（r1=0.562 9）。总而言之,颗粒级配对土壤入渗特性影响起主导作用,该研究成果可为农业灌溉及水资源管理提供理论支撑。     

生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果,2015-2017年通过大田试验设置0(B0,CK),20(B20),40(B40),60(B60) t/hm~2共4个生物炭施用量和不浇水(W0)、浇越冬水(W1)2个浇水处理,研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,不浇水条件下,小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少,当生物炭施用量为40 t/hm~2时产量和水分利用效率均最高,比B0(CK)处理分别增加8.0%和8.2%;浇水条件下,小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加,B40和B60处理比B0(CK)分别增加7.4%,12.2%和8.0%,16.3%。不浇水条件下,当土壤含水量低于15%时,B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理;浇水条件下,施用生物炭可增加土壤水分含量,施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重,浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下,生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度,浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后,不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大,浇水条件下表现为日均地温较低时高,较高时低的现象。综合而言,适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量,提高小麦产量和水分利用效率。     

六道沟流域不同坡位不同土地利用方式下 的土壤持水特征研究

为了恢复黄土高原典型水蚀风蚀交错带六道沟流域的脆弱的生态环境,本文对六道沟流域不同坡位不同土地利用方式的土壤进行采样调查,利用高速离心机测定土样的水分特征曲线,评价了该流域土壤的持水特征和水分有效性。结果表明：A值、S(C(θ)=10^-2)值及A*B值适合用于评价六道沟流域内的风沙土的土壤持水性能;在坡上位,土壤持水性能及水分有效性顺序为：农地＞柠条、沙蒿地＞杨树林地;在坡中位,农地的土壤持水性能与土壤水分有效性最高,杨树林地的最差;在坡下位,柠条地的持水性能及土壤水分有效性高于荒草地、杨树地和柠条、沙蒿地。本区域应选择土壤持水性能和水分有效性高的柠条、沙蒿灌木植物进行生态恢复。     

的土壤持水特征研究

 为了恢复黄土高原典型水蚀风蚀交错带六道沟流域的脆弱的生态环境,本文对六道沟流域不同坡位不同土地利用方式的土壤进行采样调查,利用高速离心机测定土样的水分特征曲线,评价了该流域土壤的持水特征和水分有效性。结果表明：A值、S(C(θ)=10^-2)值及A*B值适合用于评价六道沟流域内的风沙土的土壤持水性能;在坡上位,土壤持水性能及水分有效性顺序为：农地＞柠条、沙蒿地＞杨树林地;在坡中位,农地的土壤持水性能与土壤水分有效性最高,杨树林地的最差;在坡下位,柠条地的持水性能及土壤水分有效性高于荒草地、杨树地和柠条、沙蒿地。本区域应选择土壤持水性能和水分有效性高的柠条、沙蒿灌木植物进行生态恢复。     

不同氮肥水平下生物炭对高粱苗期生长及有关生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同生物炭用量(0,1%,5%,10%(w/w)和不同氮肥水平(0,400,800 kg/hm2)及其交互效应对高粱( Sorghum bicolor( L.) Moench)苗期生长及有关生理特性的影响。结果表明,EC值低的土壤植株生长状况整体要优于EC值高的土壤;1%生物炭对作物生长略优于0处理,而5%和10%生物炭对高粱苗期生长具有抑制作用;不施氮肥与施400 kg/hm2氮肥间无显著差异,800 kg/hm2氮肥水平对植株生长产生抑制效应;生物炭用量、施氮量及其交互效应对2种土壤植株干质量均有显著影响;叶绿素的表现与其生长状况表现基本一致;还原糖含量受生物炭和氮肥影响表现不一;硝酸盐含量与氮肥水平呈显著正相关,与生物炭用量呈负相关。研究表明,低量生物炭(1%)有利于高粱种子发芽和幼苗生长,高量生物炭(5%和10%)和高氮水平(800 kg/hm2)在一定程度上抑制了高粱幼苗的生长;植株硝酸盐含量随生物炭施用量增加而相应减少,随氮肥水平提高而相应增加。     

4种炭基复合改良剂可不同程度地降低糙米Cd富集

为了实现水稻的安全生产，降低土壤Cd生物有效性及糙米Cd含量，以4种炭基复合改良剂为材料，开展田间小区试验，研究其对土壤Cd生物有效性以及水稻植株吸收、累积及转运Cd的影响。结果表明，施用4种炭基复合改良剂（生物炭+沸石BZ、生物炭+沸石+有机肥BZM、生物炭+铁粉BFe、生物炭+钙镁磷肥BP）后，早稻和晚稻产量提高了4.41%～21.18%，其中BZM和BP表现较好，早稻增产更为显著。晚稻中Cd富集系数(BCF)总和大大超过早稻（1.07～3.75倍）。施用4种复合改良剂可使糙米Cd含量降低到0.03～0.23 mg/kg，除了施用BZ的晚稻糙米超标外，其余均符合国家食品安全标准，其中BP的效果最好。该研究表明炭基复合改良剂在Cd污染土壤修复中具有一定的应用价值，其中BP在中性或弱碱性土壤中的潜力更大一些。     

生物质炭与氮肥配施对植烟土壤微生物量碳、氮和碳氮比的影响

旨在深入研究和开发利用生物质炭对植烟土壤改良及对提高烟叶品质的影响。以牡丹江地区暗棕土为研究对象,设置了生物质炭与氮肥配施不同梯度水平的试验,测定了生物质炭施加到植烟土壤3个关键时期的土壤微生物量碳、氮和C/N。结果表明:和对照相比,生物质炭和氮肥配施在烟株生长的3个关键期显著提高了土壤微生物量碳,最大提高幅度分别为63.25%、58.00%、69.81%,3个时期最大土壤微生物量氮分别是对照的2.29倍、2.79倍、2.01倍。生物质炭和氮肥配施土壤微生物C/N有不同程度的降低,3个时期降低幅度分别为24.06%~28.90%、29.37%~43.47%、20.64%~34.44%,其中1200 kg/hm~2生物质炭和5.5 kg/hm~2氮肥配施对土壤碳氮比降低效果比较明显。由此可知,通过生物质炭和氮肥配施可以有效地提高植烟土壤中土壤微生物量碳、微生物量氮及土壤中氮素生物活性。     

炭基复混肥料对水稻氮磷钾吸收及产量的影响

为了研究炭基复混肥料(炭基肥)对水稻氮磷钾吸收及产量影响,以杂交水稻‘株两优819’为试验材料,于2014年和2015年采用大田随机区组试验。结果表明:2014年氮肥、磷肥、钾肥利用率分别比普通肥提高了5.6%,4.3%和7.6%。2015年氮肥、磷肥、钾肥利用率分别比普通肥提高了6.3%,6%和8.5%。炭基肥处理在2014年和2015年的水稻产量都分别高于普通肥处理1.75%和1.41%。炭基肥对氮磷钾肥利用率的提高顺序为磷肥钾肥氮肥。总之,炭基肥能提高土壤中的氮磷钾的生物有效性,提高肥料的利用率,从而提高产量。     

生物炭对山坡地烟叶产量和氮肥利用效率的影响效果评价

山坡地土壤有机质含量低和保水保肥能力差是导致烤烟产量普遍低于山间平地的重要原因之一。生物炭可以改善土壤物理化学性质,提升土壤保水保肥能力,本试验研究其对烤烟产量和氮肥利用效率的影响。通过二因素两种地形（山坡地、山间平地）和6个生物炭施用量处理（0、4.5、9.0、13.5、18.0、22.5t/hm ²）的大田试验,评价生物炭对烟叶产量和产值、烟株农艺性状、氮肥利用效率和氮素表观损失量的影响。结果表明,山坡地烤烟产量和产值显著低于山间平地。同一生物炭施用量条件下,山坡地烟叶产量和产值相对增幅显著高于山间平地。当生物炭施用量介于0~13.5t/hm ²时,山坡地烟叶产量和产值均随生物炭施用量增加而显著增加;而进一步提高生物炭施用量,烟叶产量和产值增加不显著。山间平地烟株氮素吸收量、氮肥农学利用率和氮肥回收利用率均显著高于山坡地烟株。与不施生物炭的对照相比,山坡地烟株氮肥农学利用率和氮肥回收利用率相对增幅均显著高于山间平地烟株。随着生物炭施用量增加,氮素表观损失量显著降低。相对于山间平地而言,山坡地植烟区应用生物炭的增产增收和提高氮肥利用效率的效果更加显著,其适宜生物炭施用量为13.5t/hm ²。     

连续6年施用生物炭和炭基肥对棕壤生物活性的影响

为了明确生物炭与传统土壤培肥方式对土壤中生物活性的影响,通过连续6年微区定位试验,以传统的土壤培肥方式作为对照,探究较长时间施用生物炭和炭基肥对土壤酶活性的影响,以更好地揭示施用生物炭对农业土壤微生态环境的影响,为生物炭农用提供理论参考。定位试验于2009年开始,连续6年进行了花生微区田间试验(2 m2)。试验设4个处理,分别为秸秆还田+NPK(CS)、施用猪厩肥+NPK(PMC)、生物炭+NPK(BIO)和炭基肥(BF)处理。测定了2014年播前以及花生各生育时期土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶以及微生物量碳和可溶性有机碳含量等指标。结果表明,连续施用6年后,BIO处理中土壤过氧化氢酶活性除播前和成熟期与CS及PMC处理相近外,其他生育时期均显著(P0.05)低于这2个处理;土壤蔗糖酶活性除成熟期外其他时期均高于CS和PMC处理。BF处理中土壤过氧化氢酶活性除播前处于较高水平,其他生育时期与CS和PMC相比均处于较低水平;土壤蔗糖酶活性除结荚期外其他生育时期均接近或者低于CS和PMC处理。与CS和PMC处理相比,BIO和BF处理对脲酶活性的影响没有表现出明显的规律性。BIO和BF处理除成熟期外,其他生育期中土壤微生物量碳含量均低于PMC处理。在花针期相对于CS和PMC处理,BIO处理中可溶性有机碳含量提高,BF中处理可溶性有机碳含量降低。与CS和PMC相比,施用生物炭会抑制土壤过氧化氢酶活性,提高蔗糖酶活性,提高了土壤可溶性有机碳含量;施用炭基肥抑制了过氧化氢酶、蔗糖酶活性,降低了可溶性有机碳含量,生物炭和炭基肥对脲酶活性的影响没有表现出明显规律性,对微生物活性提高的作用在秸秆还田和施用猪厩肥之间。     

不同粒径生物质炭对石林石漠化农地土壤氮磷流失的影响

研究旨在探究生物质炭粒径变化及施用比例对石林石漠化农地土壤氮磷流失的影响,为筛选制备适宜石林石漠化地区的土壤调理剂和缓释肥料载体提供理论依据。选取粒径为0~1 mm（粉末炭）的稻壳炭、橡胶木炭、竹炭和粒径1~3 mm（颗粒炭）的竹炭,每种生物质炭设置3个处理梯度（按炭土比1%、3%、5%添加）,外加无生物质炭添加对照CK,共13个处理,进行盆栽和淋溶试验。研究表明：不同原材料的生物质炭都能减少土壤下渗水量和氮磷流失,生物质炭的总氮减排效果优于总磷;粉末炭的保水效果和氮磷减排效果均优于颗粒炭,粉末竹炭的总氮总磷减排率分别为15.9%~26.1%和8.9%~19.9%,颗粒竹炭的分别为5.1%~21.3%和5.3%~14.3%;除颗粒竹炭以3%最优,其余生物质炭对总氮、总磷的减排率均以5%为最优;5%的橡胶木炭无论是在提高人参果植株干重方面,还是保水和氮磷减排方面效果均最佳,橡胶木炭是最适宜石林石漠化农地的土壤调理剂和缓释肥料载体。     

生物炭对东北黑土理化性质影响研究

为探明生物炭对我国黑土理化性质的影响,本研究通过大田试验,设置了设计5个处理,1个空白对照,每个处理0.06 hm2,共3个重复,分别为600 kg/hm2,1200 kg/hm2,1800 kg/hm2,2400 kg/hm2,3000 kg/hm2其依次定为T1、T2、T3、T4、T5,空白对照为CK。研究表明：在土壤物理性状方面,生物炭能够提高土壤空隙度、电导率以及持水量,同时降低土壤容重;在化学养分方面,生物炭能够有效提高土壤有机碳、破解氮、有效磷、有效钾的含量;在供试作物方面,生物炭能够有效提高根系活力以及总根尖数。总之,改善土壤物理结构以及其他物理性状,同时提高土壤养分含量,促进作物根系活力以及根尖数的提高,但对于生物炭对不同土壤作用的特点、施用量以及作用程度还有待进一步研究。     

生物质炭的土壤效应研究综述

研究旨在探讨生物质炭添加到土壤中后对土壤理化性质、土壤菌根真菌以及植物的影响,为改善土壤性质提供有效途径。基于国内外对生物质炭的研究成果,本文主要对生物质炭的土壤效应进行研究,系统阐述了生物质炭的作用及添加到土壤后存在的问题,并分析了土壤理化性质、土壤菌根真菌、植物对添加生物质炭的反应,研究结果表明：生物质炭含碳量高,呈碱性,具多微孔结构,比表面积大,表面具丰富官能团,阳离子交换能力强,添加到土壤之后可以增加土壤容重和土壤持水量,提高土壤孔隙度,改变土壤团聚体分布,提高土壤的pH值,增加土壤有机质的含量并减少土壤养分的淋溶,使得土壤理化性质得到改变同时对土壤菌根真菌的生长和定殖有促进作用,并间接影响植物生长发育。生物质炭作为一种古老而新型的生物质材料,在改善土壤结构,促进植物生长等方面均有优越表现,充分了解和认识生物质炭的特性,使生物质炭在营造绿色可持续发展生态环境任务中大显身手。     

灌溉水温对土壤水分入渗及分布的影响

为了解灌溉水温度对土壤水分入渗参数的影响,通过土柱试验研究了盐碱砂质壤土在三种水温(5℃、20℃和40℃)时的入渗特征,分析了不同温度下,土壤水分入渗及湿润锋的变化,结果表明:湿润锋运移距离与时间平方根为直线关系,当土壤温度增加时,参数a呈幂函数形式增大,随温度升高,直线变得越来越陡,在相同时段内,湿润锋运移距离随温度升高而增大。累积入渗量与时间平方根具有较好线性函数关系,随温度升高,直线斜率增大,相同时段内,累积入渗量随温度升高而增大。温度对盐碱砂质壤土湿润锋运移速率和水分入渗速率的影响因温度的变化而变化,且较高温度区对其的影响小于较低温区。     

Biochar amendment of fluvio‐glacial temperate sandy subsoil: Effects on maize water uptake,growth and physiology

Coarse sandy soils have poor water retention capacity, which may constrain crop growth during drought. We investigated the effect of biochar amendment to subsoil on crop physiological processes and maize yield, comparing irrigated and drought conditions. A two‐year greenhouse experiment was conducted with one‐time application of straw biochar at concentrations of 0%, 1%, 2% and 3% (B0, B1, B2 and B3). Maize was planted twice in the same large pots one week and again 12 months after biochar application. Plants were fully irrigated until flowering; thereafter, half of them were subjected to drought. Our results indicate B2 and B3 increased soil water content at field capacity. Leaf water potential, stomatal conductance, photosynthesis and transpiration were maintained in B2 and B3 during the drying cycle in year one and in all biochar levels in year two. In the first year, B3 induced negative root geotropism and significantly reduced vegetative biomass under both irrigation schemes. Cob biomass was significantly reduced by B1 under full irrigation. In year two, B3 significantly increased cob biomass under drought. Nitrogen uptake was significantly reduced by B2 in year one, but increased significantly in B3 in year two. In both years, P uptake was significantly increased by B2 and B3. Furthermore, K uptake was significantly increased in B2 in year one and in all biochar treatments in year two. Overall, biochar improved water content of coarse sandy soil due to decreased bulk density and increased porosity after biochar amendment, consequently, improving crop physiological processes including transpiration and photosynthesis. Significant effects on yields tended to be more negative in the first year, and neutral to positive in the second year suggesting the enhancement of biochar effects with ageing. The positive effect in the second year shows biochar's potential for improving agriculture productivity in drought‐prone regions.     

炭基土壤调理剂配施专用肥对玉米土壤微生物及酶活性的影响

通过大田试验,研究了炭基土壤调理剂与玉米专用肥(T1)、玉米生物专用肥(T2)配施后对玉米微生物数量、群落结构及土壤酶活性的影响。结果表明：与对照农户施肥(CK)相比,炭基土壤调理剂配施2种专用肥均能够明显提高玉米根际细菌、放线菌数量,土壤真菌数量下降;土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶的活性得到不同程度的提高,过氧化物酶活性没有明显差异;土壤微生物的代谢活性与功能多样性均高于对照;通过PCA分析也表明,T1、T2处理和CK处理在主成分坐标系中差异十分明显,即玉米根际微生物群落功能多样性差异显著;T1、T2处理更有利于玉米的增产。总体而言,与农户施肥相比,炭基土壤调理剂配施2种专用肥处理均有较好的效果,以炭基土壤调理剂与生物专用肥配施的效果最好。     

有机肥配施生物质炭对土壤肥力性状与蔬菜生长的影响

为探讨科学施用生物质炭的方法，该研究采用盆栽方法比较了施用等质量生物质炭、有机肥和生物质炭与有机肥配合对土壤肥力性状和蔬菜生长的影响,试验设对照(不施有机肥和生物质炭)、单施生物质炭、生物质炭与有机肥配合施用及单施有机肥等4个处理。结果表明,与对照相比,单施生物质炭对增加土壤有机碳的固定和降低土壤酸度的作用大于生物质炭与有机肥配合施用,生物质炭与有机肥配合施用对增加土壤水稳定性团聚体、CEC、总氮、矿物氮、有效铁、有效锰、有效钼、易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳含量,及改善土壤微生物区系与土壤酶活性要优于单施生物质炭的处理；在影响土壤容重、有效钾、有效磷、有效钙、有效硅、有效镁、有效锌和有效铜等肥力性状方面二者基本相似。生物质炭与有机肥配合施用的蔬菜产量略高于单施生物质炭的处理。总体上,生物质炭与有机肥配合施用对改善土壤肥力性状与促进蔬菜生长的效果好于单施生物质炭。     

生物炭对酸化土壤锰毒害的缓解效应研究

生长在酸性土壤上的植物受一系列障碍因素的影响,其中锰毒是继铝毒之后限制植物生长的第二重要因素。本研究旨在利用生物炭改良酸化土壤的同时进一步缓解土壤锰的毒害效应。通过1个月的室内培养试验,研究在酸化土壤中和在酸化土壤施加外源锰(2、4 mmol/kg)两种情况下,分别添加3%的两种不同生物炭──稻壳炭和苹果枝条炭,对空心菜生长和锰毒害的影响。结果表明：（1）在酸化土壤中,添加两种不同生物炭均可显著增加空心菜的株高和生物量;在酸化土壤施加外源锰条件下,空心菜的株高和生物量显著受到抑制,添加稻壳炭能够显著缓解锰对空心菜生长的抑制作用,但苹果枝条炭不能有效缓解锰对空心菜的生长抑制;在高锰(4 mmol/kg)抑制条件下,空心菜植株出现生理缺水,两种生物炭的添加均能显著缓解空心菜植株的缺水现象。（2）生物炭的添加显著提高了土壤pH值,土壤pH值的变化与空心菜株高和生物量变化呈显著或极显著性相关。（3）添加稻壳炭和苹果枝条炭使空心菜对锰的累积浓度分别减少了48.5%和26.6%;外源锰施加情况下,空心菜对锰元素的富集浓度达到1502.1~2185.9 mg/kg,稻壳炭的添加使空心菜对锰的累积显著降低到516.4~975.5 mg/kg,但苹果枝条炭无法有效缓解外源锰对空心菜的毒害。（4）两种生物炭尤其稻壳炭可有效或显著降低土壤交换性锰含量,增加土壤易还原性锰含量,但未对土壤活性锰总量产生显著性影响。稻壳炭和苹果枝条炭能够显著促进空心菜生长、改善外源锰毒对植株造成的缺水现象;两种生物炭均能显著降低空心菜对锰的累积,提升土壤pH值、减少土壤交换性锰含量,不同程度缓解锰的毒害并促进植物生长。