生物质炭配施有机肥对旱地红壤酶活性及其微生物群落组成的影响

研究生物质炭配施有机肥对旱地的土壤养分的影响,可为旱地农作物的土壤改良提供理论依据。针对中亚热带第四纪红黏土发育的旱地红壤,本研究通过室内培养试验,向土壤中施用生物质炭配施有机肥,探索土壤微生物生物量碳和氮(MBC、MBN)、酶活性（脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶）和微生物群落组成的变化。试验共设置5种处理,分别为对照(CK,0 g/kg)、水稻生物质炭配施有机肥(RM,50 g/kg)、玉米生物质炭配施有机肥(CM,50 g/kg)、小麦生物质炭配施有机肥(WM,50 g/kg)和单施有机肥(M,40 g/kg)。为尽量消除误差,试验数据采用归一化处理,即实测值减CK值后除以各处理所添加的C、N量。结果表明：生物质炭配施有机肥(RM、CM、WM)处理均显著降低了旱地红壤MBC、MBN含量、脲酶活性和总PLFAs量,以WM处理的降幅最大,降幅分别是单施有机肥（M处理）的33.89%、69.03%、47.62%和23.30%;RM处理显著提高了蔗糖酶和过氧化氢酶活性,升幅分别是M处理的91.49%和28.94%。相比单施有机肥,生物质炭配施有机肥降低了土壤总PLFAs含量（平均为-16.89%）、真菌PLFA (-38.17%)、土壤真菌PLFA/细菌PLFA比值(F/B)(-40.63%)和土壤革兰氏阴性菌PLFA/革兰氏阳性菌PLFA比值(G^-/G⁺)(-4.3%),而提高了土壤细菌PLFA (+5.18%)、Shannon-Wiener多样性指数(+0.38%)和土壤细菌压力指数(BSI,+11%)。主成分分析表明RM处理与其他处理之间差异较大。综之,不同物料生物质炭配施有机肥引起土壤微生物量、酶活性和微生物群落组成的变化差异较大,其中影响最大的是水稻生物质炭配施有机肥处理,可为温室气体减排提供参考。     

稻田土壤微生物数量和酶活性对水碳调控的响应

为探究水碳调控稻田土壤微生物数量和酶活性变化,基于田间与室内试验,研究不同水碳处理稻田土壤微生物数量、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性随土层深度的变化规律。结果表明,土壤过氧化氢酶活性随土层深度的增加呈现先增后减的趋势,土壤微生物数量和蔗糖酶活性随土层的加深而逐渐减小。与常规肥管理相比,有机肥施用和秸秆还田对稻田土壤过氧化氢酶活性无显著影响,而对土壤微生物数量和蔗糖酶活性影响较大。与淹水灌溉相比,控制灌溉提高了土壤过氧化氢酶活性,不同施肥管理条件下,控制灌溉对稻田土壤微生物数量和蔗糖酶活性的影响不一致。控制灌溉和有机肥施用、秸秆还田联合调控总体提高了稻田土壤微生物数量、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,且控制灌溉与有机肥施用结合效果更加明显。控制灌溉和有机肥施用、秸秆还田联合调控稻田0~40 cm土层土壤菌落数均值分别增加了1.73×10⁵~3.83×10⁵和2.33×10⁴~2.43×10⁵,土壤过氧化氢酶活性分别增加了1.82%~4.14%和2.95%~5.66%,土壤蔗糖酶活性分别增加了30.47%~64.25%和-25.04%~20.98%。     

不同用量生物质炭对小白菜和大蒜产量与品质的影响

研究不同用量生物质炭对土壤性质、蔬菜产量和品质的影响,探索生物质炭对小白菜和大蒜种植的最佳用量,为生物质炭在蔬菜上的应用提供科学依据。盆栽试验共设4个生物质炭用量处理,包括CK、C1、C2、C3,分别以0、1%、2%、3%的添加量施入,每个处理5次重复,监测小白菜和大蒜生长季数据。结果表明,生物质炭能够显著增加土壤有机碳,增幅为23.86%~93.54%;施用3%的生物质炭处理显著增加了小白菜和大蒜生长季土壤全氮11.33%和23.09%;生物质炭能够显著增加土壤有效磷和速效钾含量,增幅分别为18.77%~80.04%和80.19%~396.18%;生物质炭显著增加土壤pH值,增幅为6.03%~17.19%。生物质炭能够显著增加小白菜地上部鲜重和干重,增幅分别为60.11%~86.11%和57.89%~76.32%;施用3%的生物质炭显著增加了大蒜地上部鲜重、地上部干重和地下部干重,增幅分别为36.89%、32.00%和61.56%。施用2%和3%的生物质炭显著增加了小白菜可溶性蛋白含量9.07%和9.37%,同时,生物质炭能够显著降低小白菜可溶性糖和硝酸盐含量,降低幅度分别为6.72%~7.00%和38.62%~93.20%;施用2%和3%的生物质炭显著增加了大蒜可溶性蛋白含量9.83%和9.56%,而施用3%的生物质炭显著降低了大蒜可溶性糖和硝酸盐含量,降低幅度分别为17.98%和39.27%。综上所述,生物质炭能够显著改善土壤化学性质,对小白菜和大蒜起到稳产增产效果,同时还能显著提高蔬菜品质。同时,小白菜和大蒜最佳的生物质炭用量为1%和3%。     

生物炭投入对稻田土壤微生物量碳氮及水稻品质的影响

为探讨贵州黄壤稻田中生物炭还田效应，通过田间定位试验，设置5个处理：ck(NPK)、B 1(NPK+4.0 t/hm²生物炭)、B 2(NPK+8.0 t/hm²生物炭)、B 3(NPK+12.0 t/hm²生物炭)、B 4(NPK+16.0 t/hm²生物炭),分析添加生物炭对土壤微生物量碳氮及水稻产量和品质的影响。结果表明，施用生物炭显著提高了土壤有机碳含量，对全氮含量影响不显著，降低了土壤微生物熵(qMB);SMBC、SMBN含量及SMBC/SMBN值随生物炭用量增加呈先增后减趋势，SMBC、SMBN含量以B 2处理最高。各处理的qMB、SMBC、SMBN及SMBC/SMBN和SMBN/TN相互间存在显著或极显著正相关关系。添加生物炭显著提高了水稻产量和品质，以B 2处理稻米产量和品质最高，较ck增产15.21%。本试验条件下，8.0 t/hm²生物炭与化肥配施对提高黄壤稻田土壤微生物量碳氮和水稻产量及改善水稻品质效果最好。     

生物炭与有机肥施用对黄褐土土壤酶活性及微生物碳氮的影响

研究了生物炭与有机肥配施对土壤酶及其微生物生物量碳氮的影响,为黄褐土障碍因子改良及合理施肥提供参考。在等氮条件下设置了6 个施肥处理：不施肥(CK)、单施生物炭(B)、氮磷钾配合施用(NPK)、氮磷钾+生物炭(NPK+B)、氮磷钾+有机肥(NPK+M)、氮磷钾+有机肥+生物炭(NPK+B+M)。采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法和化学分析法分别对土壤微生物量碳氮、酶活性和土壤化学性质和作物产量进行测定分析。结果表明：在黄褐土条件下,生物炭与有机肥处理均能显著提高土壤脲酶活性和土壤微生物生物量碳、氮含量,其中以NPK+M+B处理效果最好。有机肥能够促进β-葡萄糖苷酶酶活性,而生物炭与其作用相反。土壤微生物量碳氮、脲酶和β-葡萄糖苷酶与产量之间存在显著或极显著正相关关系。本试验条件下,生物炭与有机肥的添加能够提高土壤酶活性,提高土壤有机碳和全氮含量,以NPK+B+M处理对酶活性提升效果最好。     

不同土壤处理对设施土壤中微生物生物量的影响

以抗TY病毒的番茄(Lycopersicon esculentum)品种“粉宴1号” 为试验材料,研究了不同外源有机物料对设施土壤微生物特性的影响,采用随机区组设计,设置了 4 个处理,0-20cm土层增施鸡粪作为对照(CK)、0-20cm土层增施蚓粪(V)、0-20cm土层增施生物碳(BC)与20-40cm土层应用秸秆生物反应堆(SBR),研究不同处理对土壤酶活性、微生物量及碳源利用率的影响。结果表明,与CK相比,V处理增加0-20cm土层磷酸酶和脲酶活性,增幅为40.74%、53.33%,BC处理增加0-20cm土层蔗糖酶和过氧化氢酶活性,增幅为35.59%、63.93%,SBR处理可增加20-40cm土层磷酸酶、脲酶与过氧化氢酶活性,增幅为73.68%、43.75%、73.41%;与CK相比,V处理与BC处理提高0-20cm土层可培养细菌数量25.16%、27.50%,SBR处理提高20-40cm土层可培养细菌数量39.505%,V处理提高0-20cm土层可培养放线菌数量14.13%,SBR处理提高20-40cm土层可培养放线菌数量15.66%~43.13%,BC处理提高高0-20cm土层可培养真菌数量40.78%;与CK相比,SBR处理提高20-40cm土层微生物量碳、氮60.11%、44.13%,V处理提高0-20cm土层微生物量氮36.84%;与CK相比,BC处理显著提高碳水化合物、多聚类和羧酸类碳源的利用,V处理显著提高氨基酸类、胺类和酚类碳源的利用,SBR处理提高提高碳水化合物、多聚类、羧酸类和羧酸类碳源的利用。增施蚓粪、生物碳及秸秆可显著改善土壤微生物、酶活性及碳源利用率,增强土壤肥力,利于设施农业的可持续发展。     

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。     

油菜秸秆还田对水稻产量、经济效益与土壤理化性状的影响

为探索油菜秸秆还田的土壤改良效果和对后季作物的产量影响,客观评价秸秆还田的综合效益,2016年在习水县开展油菜秸秆还田同田对比试验。结果表明,秸秆还田可改善产量构成因子,增加有效穗,穗大粒多粒重,促进水稻增产;油菜秸秆还田比CK增产14.29%,新增纯收益135.5元/667m~2;油菜秸秆还田+腐熟剂比CK增产21.16%,新增纯收益213.8元/667m~2;油菜秸秆还田+腐熟剂比油菜秸秆还田增产6.02%,新增纯收益78.3元/667m~2,秸秆还田+腐熟剂增产效果最明显。稻田施用油菜秸秆,能提升土壤有机质,增加全氮、有效磷,促进钾的释放,降低土壤pH、容重,改善土壤结构。     

生物质炭对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

针对山西省土壤Pb2 +污染问题，为了选择一种环保及可循环利用的生物质材料。以农业废弃物小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭为材料，通过平衡吸附法确定影响吸附的最佳条件。结果表明，当Pb2+初始浓度为200 mg/L时，生物质炭添加量为8 g/L，pH值3~7，25℃条件下震荡360 min，为最适吸附条件，吸附效果最好，吸附量达24.85 mg/g，去除率达99.38%。该种生物质炭对Pb2 +的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，R2分别达0.9994和0.9985。本研究表明，用小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭在一定条件范围内对Pb2+具有良好的去除作用。     

生物炭腐植酸对盆栽油菜铬污染土壤化学性状及铬含量的影响

为揭示生物炭、腐植酸对Cr污染土壤的修复作用,以太原市流涧村污灌区表层土壤为研究对象,用3种施加量(0.3%,0.6%,0.9%)、不同生物炭(玉米秸秆炭MBC、稻壳炭RBC、小麦秸秆炭WBC)处理铬污染土壤,以不施生物炭腐植酸为对照,通过油菜盆栽试验研究不同处理对污灌区土壤的影响,分别测定了土壤的基本化学性质、土壤酶活性、土壤中铬总量。结果表明,不同处理显著提高重金属铬污染土壤养分含量以及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性;土壤有机质、全氮、全钾、速效钾、土壤蔗糖酶活性均呈现MSB(玉米秸秆炭)WSB(小麦秸秆炭)RSB(稻壳炭)的趋势;随着WSB、RSB、MSB施加量的增加,土壤养分含量、蔗糖酶、脲酶含量均显著提高,其中,有机质、速效钾、蔗糖酶随着施加量增加变化显著,全氮、碱解氮、全磷、全钾可能由于施加梯度小,处理间差异不显著;不同处理下土壤有效磷含量、磷酸酶、过氧化氢酶活性均呈现RSBMSBWSB的趋势;随着施加量增加,土壤有效磷含量及磷酸酶活性先增加后降低,仅在RSB 0.3%处理下土壤过氧化氢酶活性显著提高,相同施加量下,随着施加量增加到0.9%,过氧化氢酶活性较0.3%显著降低;不同处理下土壤中铬的固定作用明显,但各生物炭以及各施加量之间铬含量无显著差异,生物炭施加量较低施加量梯度差异小,没有达到吸附固定的最低界限。因此,在接下来的试验将对施用试验效果最好的玉米秸秆炭,增加生物炭的施加量进行进一步研究。研究结果可为用生物炭和腐植酸对铬污染土壤的修复提供理论依据。     

免耕和稻草还田对稻田土壤肥力和水稻产量的影响

为了明确稻草还田和免耕等保护性耕作措施对土壤肥力和水稻产量的影响,自2008年于广西大学农学院科研基地进行长期定位试验,设置免耕（NT）、免耕+稻草覆盖还田（NT-SMR）、常规耕作+稻草覆盖还田（CT-SMR）、常规耕作（CT）和常规耕作+稻草翻压还田（CT-SR）5个处理,于2018年水稻成熟期测定产量,水稻收获后分层（0~5、5~10和10~20cm）测定土壤肥力。结果表明,稻田不同土层肥力指标均存在显著性差异,总体上表现为0~5、5~10和10~20cm土层的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量依次下降。NT-SMR处理显著提高了0~5cm土层的有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量,但降低了土壤速效钾含量。在5~10和10~20cm土层,稻草还田处理的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均优于无稻草还田处理。水稻产量与土壤肥力呈显著正相关。2016年CT-SR处理水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了8.52%和7.99%,在晚季分别显著提高了12.12%和7.55%;2018年NT-SMR处理的水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了17.78%和10.30%,在晚季分别显著提高了13.88%和19.39%。因此,免耕和稻草还田能明显提高稻田耕作层土壤肥力,增加稻谷产量。     

长期免耕秸秆还田对寒地土壤有机碳及大豆产量的影响

为了优化寒地免耕覆盖栽培技术,利用长期定位试验,研究免耕条件下0%、30%、60%和100%秸秆覆盖还田量对土壤有机碳及微生物生物量碳含量的影响。结果表明,免耕秸秆还田具有显著的固碳效应,有助于提高土壤总有机碳（4.1%~22.3%）、土壤活性有机碳（52.5%~75.5%）及土壤微生物生物量碳含量（14.6%~44.7%）;随秸秆覆盖还田量增加,表层土壤有机碳、土壤活性有机碳和土壤微生物生物量碳含量呈上升趋势,60%秸秆覆盖还田量处理的亚表层土壤总有机碳含量最高,60%和100%处理的亚表层土壤微生物生物量碳含量较高;30%处理的大豆产量最高,60%处理次之。在本试验寒地免耕9年条件下,60%秸秆覆盖还田量对土壤整体有机碳固持及大豆产量提升作用显著。     

不同地力条件下栽培密度对超级稻产量及养分吸收影响

为研究合适的栽培密度对优化水稻群体结构和水稻高产栽培模式的影响，选择高肥力和中低肥力稻田，设置5 种栽培密度，对水稻产量及其构成要素，水稻秸秆籽粒氮磷钾养分含量进行分析测定。结果表明，栽培密度显著影响水稻产量。在高肥力稻田，宽窄行栽培分别比常规增产19.5% (MD5，13.41 t/hm2)，10.7% (MD4，12.42 t/hm2)，7.7% (MD3，12.09 t/hm2)和0.6% (MD2，11.29 t/hm2)。中低肥力稻田分别增产8.2% (MD3，9.41 t/hm2)，6.3% (MD4，9.24 t/hm2)，5.7% (MD5，9.19 t/hm2)和5.0% (MD2，9.12 t/hm2)。超级稻“大宽行窄株”栽培(40-15 cm)，在高肥力稻田上显著增加株高和穗粒数。增强籽粒吸收氮、钾能力。超级稻生产要依据肥力水平适当调整移栽密度。在稻田肥力水平高时，超级稻宜采用“大宽行窄株”栽培模式，主攻大穗优势。肥力水平中低时，以“宽窄行”栽培(30-20 cm)产量表现更佳。     

不同利用方式对紫色水稻土微生物量碳的影响

通过研究西南大学试验农场包括不同的耕作、轮作和施肥的综合利用方式对经14年28茬的中性紫色水稻土壤微生物量碳的差异，探究利用方式对紫色水稻土生物活性的影响。结果表明：耕层土壤微生物量碳主要介于200~600mg/kg，除垄作耕翻（稻油）处理外，基本随深度增加而降低。长期垄作免耕并实行稻油轮作的利用方式使其土壤微生物量碳在0~10cm土层与其他利用方式相比明显增加，并且差异显著；而水旱轮作（稻油）的利用方式不利于增加微生物量碳，说明微生物量碳可用作利用方式影响紫色水稻土土壤质量变化的生物学评价指标。从提高土壤生物活性与有机碳含量的角度来看，垄作免耕（稻油）的利用方式最适合于紫色水稻土。     

接种丛枝菌根真菌对麦秆分解和旱稻生长的影响

为探究丛枝菌根真菌对还田秸秆分解和作物生长的作用,以旱稻和麦秆为试验材料,利用盆栽试验研究接种AM真菌对麦秆分解率、氮素释放率、土壤酶活性以及旱稻叶绿素含量、根系活力、生物量的影响。结果显示：AM真菌的菌根定殖率为27.17%~28.53%。与秸秆还田不接菌处理相比,还田同时接种AM真菌处理显著促进了麦秆的分解率和氮素释放率,而且土壤蛋白酶、脲酶和纤维素酶的活性显著增加;秸秆还田同时接种AM真菌显著提高了旱稻第60天的根系活力和第90天叶片的总叶绿素含量,显著促进了地上部分和根系生物量的累积。在旱稻田接种AM真菌能有效促进麦秆的分解和土壤酶的分泌、增加旱稻的根系活力,有利于旱稻生物量的积累。     

土壤改良剂对冷浸田水稻根系活力及产量的影响

为了解决冷浸田水稻根系生长缓慢及早衰的问题,在明沟排水措施的基础上,研究施用不同土壤改良剂（自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭,市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸）对水稻根系活力、生物量、根冠比、伤流液中氮、磷、钾输出强度及产量的影响。结果表明：除石灰处理外,其余各土壤改良剂处理均能提高水稻伤流强度、根冠比和生物量,增加伤流液中氮、磷、钾的输出强度,并达到显著性差异水平(P<0.05)。其中脱硫灰改良剂和生物活性炭处理对伤流强度促进作用最为显著,在灌浆期分别较CK处理磷输出强度升高29.60%和19.70%,在分蘖中期脱硫灰改良剂处理根冠比较CK提高31.6%。不同土壤改良剂的施用有利于提升冷浸田水稻的产量,且随着改良剂施用时间的推进,其增产效果有逐年增加的趋势。就冷浸田改良而言,生物活性炭和脱硫灰改良剂的改良效果最佳。