生物炭对棕壤团聚体空间分布及有机碳的影响

为研究一次性施入玉米秸秆生物炭对棕壤团聚体的空间分布和有机碳含量的影响,于2013年在辽宁沈阳棕壤区建立长期定位试验,试验共设置4个处理,分别为C0 （不施炭）,C1 （一次性施入玉米秸秆生物炭15.75 t·hm^-2）,C2 （一次性施入玉米秸秆生物炭31.50 t·hm^-2）,C3（一次性施入玉米秸秆生物炭47.25 t·hm^-2）,分析土壤团聚体的空间分布及有机碳含量变化情况。结果表明：与C0相比,生物炭显著提高了耕层（0~20 cm）土壤有机碳含量,随着生物炭施用量的增加,C1、C2和C3处理耕层有机碳含量分别提高了6.81%、11.06%和41.62%。耕层土壤团聚体稳定性随着生物炭施用量的增加,呈现出先增加后降低的趋势,但C3处理仍然显著高于C0处理。20~40 cm土层的土壤有机碳含量随生物炭施用的增加而显著提高,与C0相比较,C1、C2和C3处理分别提高了92.36%、111.63%和123.25%,该土层微团聚体含量随着生物炭施用量的增加而显著降低,C3处理的粉黏粒含量也显著降低,大团聚体含量随着生物炭施用量的增加而显著提高。C3处理平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）均显著高于其他处理。40~60 cm土层中仅C3处理显著提高了土壤有机碳含量,与C0相比较,其提高幅度为4.67%,C3处理也相应地提高了大团聚体含量和GMD。研究表明,一次性施用生物炭不仅提高了耕层土壤有机碳含量、大团聚体含量和团聚体稳定性,也会相应地提高耕层以下土层有机碳含量和团聚体稳定性。对土壤耕层而言,生物炭作为土壤改良剂有其最适宜施用量,在本研究中,最适宜的施用量为31.50 t·hm^-2（C2处理）。生物炭对耕层以下土壤有机碳含量和团聚体稳定性的提高受生物炭施用量的影响,生物炭施用量越高,其对耕层以下土层的影响越大。     

富硒有机肥对小麦体内硒积累的影响

为了探索富硒有机肥对小麦硒积累的影响,科学确定富硒有机肥应用技术,采用"苏州硒谷"富硒有机肥和"贝特"有机肥土壤基施,试验设5个处理,开展了富硒有机肥应用效果试验研究。试验结果表明,种植后土壤比种植前土壤硒含量呈增加趋势;富硒有机肥不同施用量对于小麦产量影响作用较小;富硒有机肥不同施用量各处理与对照相比面粉全硒含量都有增大的趋势。     

减肥条件下生物炭施用方式对土壤肥力及酶活性的影响

为研究生物炭逐年施加和一次性施入4年后对土壤肥力和酶活性的影响，采用定位试验设置100%（F1）、80%（F2）和60%（F3）推荐施肥量的三种施肥水平×四种施炭量（CK：0 t·hm^-2，B1：2.6 t·hm^-2·a^-1，B2：13 t·hm^-2，B3：26 t·hm^-2）共12个处理，分析土壤氮磷钾养分含量和酶活性指标的变化，其中B1处理逐年施加，B2和B3处理一次性施加。结果表明生物炭对土壤氮素提高效果显著，其中全氮含量较对照处理提高23.08%~52.25%，硝态氮含量是对照的1.80~2.46倍，并随施炭量提高而增加，提升效果优于铵态氮。60%推荐施肥条件下，施加13 t·hm^-2和26 t·hm^-2生物炭土壤速效磷含量分别高于不施炭对照84.99%和159.23%。土壤全钾含量未因生物炭加入发生显著变化，但是速效钾含量较对照提高了18.99%~61.24%。土壤酶活性主要受生物炭施加方式的影响：逐年施加生物炭（B1）显著提高了酸性磷酸酶活性，但降低了土壤脲酶和过氧化氢酶活性，而一次性施炭可提高土壤脲酶活性。研究表明，生物炭对土壤氮磷肥力和速效钾肥力均有一定的提升效果，其中对氮素的提高效果最理想，可弥补减肥40%引起的土壤氮素降低。逐年施炭对土壤酶活性影响显著，新鲜生物炭中所含物质是影响酶活性的主要因素。     

生物炭和秸秆还田对华北农田玉米生育期土壤微生物量的影响

基于华北农田长期定位试验,研究了长期施用生物炭和秸秆还田对整个玉米生育期内土壤微生物量的影响.试验共设4个处理:CK(单施氮磷钾肥)、C1(生物炭4.5 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)、C2(生物炭9.0 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)和SR(秸秆还田+氮磷钾肥).结果表明,各处理土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)动态变化趋势基本一致,均在玉米拔节期达到最高值,施用生物炭和秸秆还田均显著提高了土壤MBC、MBN含量(P <0.05),并且随着施炭量的增加而增加.与CK相比,C1、C2和SR处理的土壤MBC和MBN分别提高了105.2%、146.5%、96.4%和123.9%、183.6%、114.3%;与秸秆直接还田相比,施用高量生物炭更有利于增加土壤MBC、MBN含量.土壤MBC、MBN均与土壤温度呈现显著的正相关关系,而与土壤水分的相关性较差,说明在玉米生育期土壤温度是影响土壤微生物量变化的主要因素之一.施用生物炭显著降低了MBC、MBN的季节波动,而对土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)没有显著影响.综上所述,施用生物炭更有利于维持较高的微生物活性和较稳定的土壤环境.     

田间老化生物质炭对潮土氨挥发的影响

为了揭示不同用量生物质炭田间老化后对土壤氨挥发的影响,采用密闭通气法监测了小麦-玉米轮作下土壤氨挥发损失。试验设5个处理：不施肥（Control）、常规施氮（CN）以及常规施氮加3、6、12 t·hm^-2生物质炭（NB3、NB6、NB12）。结果表明： 6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭施用3 a后降低了小麦产量,但对玉米产量无影响;生物质炭显著降低了小麦籽粒氮吸收量,但3 t·hm^-2和6 t·hm^-2生物质炭增加了玉米籽粒氮吸收量。田间老化生物质炭显著降低了小麦季NH₃挥发,相反增加了玉米季NH₃挥发,但是6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭显著降低了年度NH₃挥发累积量。6 t·hm^-2生物质炭田间老化3 a后显著降低了单位小麦产量NH₃排放量,对单位玉米产量NH₃排放量无显著影响,总体降低了年度单位产量NH₃排放量。研究表明,田间老化3 a后,6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭处理显著降低了年度NH₃挥发量。     

外源硒对川党参生长的影响及其可能作用机制

为探索外源喷施硒肥对川党参生长和营养品质的影响及其可能作用机制,采用大田试验,设置0、25、50、100、200 g·hm^-2和400 g·hm^-2硒肥（以硒元素计）六个处理,观察不同硒肥处理下川党参根茎形态、产量、品质、硒形态和部分根际土壤养分的变化。结果表明,在一定浓度范围内,施用外源硒可增加川党参茎粗、产量、多糖和炔苷含量,其中200 g·hm^-2硒肥处理效果最佳,与对照处理相比差异显著。川党参中的硒主要以有机硒形态存在,有机硒占比超过70%,且有机硒比例随着喷硒浓度的升高呈现先增大后减小的变化趋势,并在硒肥喷施200 g·hm^-2时达到最大,为83.6%。外源喷施25~400 g·hm^-2硒肥对川党参生长总体表现为促进作用,但促进效果随着喷施硒肥浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。不同硒肥处理下川党参根际土壤养分存在差异,其中100 g·hm^-2和200 g·hm^-2硒肥处理显著增加了川党参根际土壤碱解氮和速效钾含量。相关性分析和冗余分析表明,改变根际土壤养分含量可能是外源硒影响川党参生长的重要因素之一。综上表明,川党参是硒生物强化的良好材料,在川党参蕾期和花期喷施适量硒肥可提高其产量及多糖、炔苷和硒含量,从而达到生产富硒川党参和提产增质的目的,且以喷施100~200 g·hm^-2硒肥效果最佳。     

施用鸡粪有机肥对种植小油菜土壤微生物群落结构多样性的影响

为探究施用不同剂量的鸡粪有机肥对种植小油菜土壤微生物群落结构多样性的影响，设置0（CK）、7.5 t·hm^-2（T0.5）、15 t·hm^-2（T1）、30 t·hm^-2（T2）和60 t·hm^-2（T4） 5个鸡粪有机肥施用水平，种植3茬油菜后采集土壤样品，分析其基础化学性质和微生物磷脂脂肪酸（Phospholipid fatty acid，PLFA）组成特征，并探究微生物与土壤化学性质之间的关联。结果表明：施用鸡粪有机肥后，土壤肥力整体趋于升高，其中T4处理土壤有机质、全氮、全磷、全钾、硝态氮和有效磷含量分别较CK增加了34.1%、48.2%、47.9%、35.5%、3.9%和14.7%；土壤总PLFA、各类群微生物PLFA含量和真菌PLFA/细菌PLFA在中、高量有机肥处理下显著高于不施肥处理，T4处理总PLFA、细菌总PLFA和真菌总PLFA含量分别较CK增加了53.4%、52.1%和108.3%；T2处理的Shannon、Simpson、Pielou指数最高。微生物群落结构在施用极低和低剂量鸡粪有机肥（≤15 t·hm^-2）时较为相似，且显著区别于中量和高量施肥处理（≥30 t·hm^-2）；冗余分析结果表明，土壤基础化学特性解释了群落结构多样性发生变化的87.2%，起主要作用的环境因子包括硝态氮、总磷和pH，其中微生物PLFA与有效磷、铵态氮、硝态氮、全氮、全磷含量呈正相关，与土壤CEC和pH呈负相关。研究表明：施用鸡粪有机肥可以提高土壤肥力，增加土壤微生物群落多样性，但土壤微生物群落结构及多样性对不同的施肥剂量的响应结果不同，施用量为30 t·hm^-2和60 t·hm^-2时明显提高了土壤肥力、微生物总量及各菌群生物量，效果优于其他处理。因此，在短期内可通过适当增加有机肥的施用量来提高土壤肥力和生物学质量。     

生物炭对施用沼液稻田土壤重金属生物有效性的影响

为探讨施用沼液条件下,添加生物炭对农田土壤重金属生物有效性的影响,以滨海盐土农区稻田为研究对象,设置0、250、500、750 m³·hm^-2四个沼液施用水平（折合施氮量分别为0、205、410、615 kg·hm^-2）以及0、15 t·hm^-2两个生物炭用量,对0~20cm土层土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）生物有效性进行研究。结果表明：低沼液用量（250 m³·hm^-2）下,无论是否添加生物炭,土壤中四种重金属的弱酸提取态质量分数均无显著变化。中、高沼液用量（500~750 m³·hm^-2）下,添加生物炭前,与不施用沼液相比,Cu、Zn、Pb和Cd弱酸提取态质量分数显著提升;添加生物炭后,Cu和Pb弱酸提取态质量分数较添加前显著下降（P<0.05）。添加生物炭前,施用沼液使水稻籽粒中Cu含量增加了44.0%~116.5%,Pb、Cd含量无显著变化。添加生物炭后,中、高沼液用量下籽粒中Zn、Pb和Cd含量无显著变化,但Cu含量降低了21.8%~37.5%（四种重金属含量均低于GB 2762—2017限值）。研究表明,对施用沼液稻田而言,添加生物炭能显著降低土壤中Cu和Pb的生物有效性,是降低水稻籽粒中Cu含量的有效措施。     

生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响

为研究生物炭输入对旱作农田土壤团聚体及其团聚体碳氮分布的影响,通过分层(0~10、10~20 cm和20~30 cm)采集设置0 t·hm^-2(CK)、10 t·hm^-2(C1)、20 t·hm^-2(C2)和30 t·hm^-2(C3)4个生物炭水平的田间定位试验的土样,利用湿筛法获得不同粒径(> 2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和< 0.053 mm)的团聚体,测定各级团聚体中有机碳及全氮含量,分析添加生物炭后旱作农田土壤团聚体及团聚体中有机碳和全氮的分布特征。结果表明:与未施生物炭对照相比,施用生物炭两年后,0~10 cm和 10~20 cm土层> 0.25 mm粒级水稳性大团聚体的含量均呈增加趋势;且高添加量(30 t·hm^-2)显著增加了10~20 cm和20~30 cm土层0.25~0.053 mm粒级微团聚体的含量。生物炭显著增加了各土层不同粒级团聚体中有机碳和全氮的含量,随施用量的增加0~10 cm和10~20 cm土层增加规律一致,均表现为C3> C2> C1> CK。0~10 cm土层不同粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮的贡献率表现为2~0.25 mm粒级最高,且随土层加深,< 0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮的贡献率增加。从0~30 cm土层团聚体有机碳和全氮的平均贡献率来看,随生物炭施用量的增加,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒级贡献率均增加。     

不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究

为探讨不同修复措施对硒镉高背景区水稻的降镉增硒效果，在田间试验条件下，设置不同土壤调理剂处理进行效果对比，分析其对水稻产量、不同部位镉硒吸收转运、土壤pH、有效态镉含量及镉的化学形态等的影响。结果表明：除单施钙镁磷肥外，其余处理产量均较对照显著增加，增产范围在11.95%~25.98%。不同调理剂均较对照降低籽粒中镉含量以及提升硒含量，各处理下籽粒硒含量均达到《富硒稻谷》标准，除石灰处理外其余各调理剂处理籽粒镉含量均在食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）以下，其中生物有机肥对水稻籽粒降镉增硒效果最好。相较对照，施用不同调理剂土壤pH值增加0.10~0.61个单位，从而降低了土壤有效态镉的含量，使土壤镉向残渣态转化。其中森美思处理下土壤镉的弱酸提取态降幅最大，达到17.59%；生物有机肥处理下土壤镉的可还原态降幅最大，为40.13%。钙镁磷肥＋硫酸钾、森美思和生物有机肥处理下投入产出比显著高于其余处理，分别为3.39、3.31和3.18。综合来看，在硒镉高背景土壤中安全生产富硒水稻时，施用生物有机肥可以有效降低土壤镉有效性，抑制水稻中镉的迁移转运并促进籽粒对硒的富集，且具有较高的经济效益和可操作性。     

农业废弃物还田对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响

【目的】研究牛粪、鸡粪、玉米秸秆与化肥配施还田,对黑土温室气体排放及全球增温潜势的影响。【方法】采用静态箱法,试验共设5个处理,分别为:空白对照,单施化肥,牛粪还田配施50%化肥氮(化肥中氮的质量分数为肥料中总氮量的50%),鸡粪还田配施50%化肥氮,秸秆还田配施90%化肥氮。除对照外各处理总施氮量为240kg·hm~(-2)。【结果】各处理中秸秆还田处理的CO_2平均排放通量及总排放量最高,分别达388.96 mg·m~(-2)·h-1和14 718.97 kg·hm~(-2),且追施氮肥明显增加CO_2的排放;单施化肥处理CH_4平均吸收通量及总吸收量最高,分别达0.042 mg·m~(-2)·h-1和1.36 kg·hm~(-2);单施化肥处理N_2O平均排放通量及总排放量最高,分别达0.153 mg·m~(-2)·h-1和5.75 kg·hm~(-2)。秸秆还田处理的全球增温潜势显著高于其他处理,牛粪还田处理较单施化肥处理全球增温潜势降低,但差异不显著。【结论】秸秆覆盖会增加黑土中的CO_2的排放,旱田土壤是大气中CH_4的重要吸收汇,有机无机肥配施对比单施化肥能减少土壤中N_2O的排放,各农业废弃物还田处理对大气变暖贡献程度不同。     

施用生物炭对重金属污染农田土壤改良及玉米生长的影响

为了解生物炭的农业环境效应,采用大田试验,研究了不同生物炭施用量(0、5、10、20、30 t·hm-2)对韶关仁化县矿区周边重金属污染农田土壤理化性质、玉米(粤甜9号)生长状况、产量及重金属累积等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,生物炭显著提高土壤pH值和有机质质量分数,其提升幅度随施用量的增加而升高,而土壤阳离子交换量随施用量的增加先升高后降低;生物炭施加量达到30 t·hm-2时,土壤速效钾含量是CK处理的3.1倍,但不同生物炭施用量对土壤碱解氮含量的影响没有显著性差异;不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量,降低幅度分别为11.3%和23.9%。各处理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米叶和玉米秆中的累积。当施用量为20 t·hm-2时,玉米粒中Pb的含量降低幅度达49.4%,Cd的降低幅度达45.4%;生物炭对玉米的增产效果随施用量的增加而增加,分别为CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。综上所述,生物炭通过提高土壤pH值和有机质含量,实现了对南方酸性土壤的改良,对玉米产量具有促进作用,可降低污染土壤重金属的生物有效性。     

逐年全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响

为探究逐年全量秸秆生物质炭化还田模式对水稻产量及土壤养分的影响,在浙北一处中产单季稻田连续开展4年(2013—2016)的田间试验。试验包含三个处理:CK:对照(无任何水稻秸秆或生物质炭还田);RS:水稻秸秆全量还田(8 t·hm~(-2)·a~(-1));RSB:全量水稻秸秆炭化还田(2.8 t·hm~(-2)·a~(-1))。收获期测定水稻株高、籽粒产量、土壤pH、阳离子交换量(CEC)、总碳(TC)、总氮(TN)、有效态营养元素P、K、Ca、Mg、Zn、Al、Fe和Mn含量,并在此基础上探究全量秸秆炭化还田对水稻产量和土壤养分的影响机制。结果表明:RSB能显著提高水稻株高和籽粒产量(P0.05),且增幅大于RS;RSB能明显提高土壤TC、TN、有效态P、K、Ca、Mg含量,降低过量有效态Al、Fe、Mn含量;RSB对土壤养分的提高更大程度上是由于秸秆生物质炭间接增强了土壤C、N元素及速效养分的累积;RSB增产的关键因素是土壤TC、TN、有效态K、Mg含量的提高以及有效态Al含量的降低。逐年全量秸秆生物质炭化还田持续增产增肥效果显著,是稻田生态系统极具潜力的秸秆资源利用模式。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LC> HC> CK> HS> LS,晚稻季依次为:HC> LC> CK> LS> HS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。     

小麦秸秆生物质炭对旱地土壤铅镉有效性及小麦、玉米吸收的影响

采用高(40 t·hm~(-2))、低(20 t·hm~(-2))两个不同施用量将小麦秸秆生物质炭施用到小麦-玉米轮作模式下的碱性旱地土壤,分析生物质炭对Pb、Cd污染土壤中小麦、玉米籽粒Pb、Cd的富集以及土壤Pb、Cd的生物有效性的影响。结果表明:旱地土壤中,小麦秸秆生物质炭在小麦、玉米两季均能有效提高土壤有机碳含量,两季最高增加量分别是对照的2.4倍和2.8倍;同时显著降低土壤Ca Cl2-Pb和Ca Cl2-Cd的含量,最大降幅分别达到53%和50%,进一步表现为小麦籽粒Pb、Cd含量的显著降低,降幅最高分别为43%和21%,但小麦籽粒Pb、Cd含量仍高于现行国家标准(Cd0.1 mg·kg~(-1),Pb0.2 mg·kg~(-1)),而对玉米籽粒Pb、Cd含量无显著影响。在对污染水平及施炭量的多因素方差分析中发现,20 t·hm~(-2)的施炭量可在短期内达到修复目的,而40 t·hm~(-2)施炭量的治理效果可至少维持两个生长季。因此,小麦秸秆生物质炭对碱性旱地土壤Pb、Cd污染的修复,主要是通过提高土壤有机碳含量以及生物质炭丰富的官能团对土壤Pb、Cd的吸附螯合及络合作用来降低土壤Pb、Cd的生物有效性,从而降低小麦籽粒的Pb、Cd富集,并且其持效性在一定生物质炭施用范围内随施用量的增加而延长。     

冬闲稻田养鸡结合生物炭施用对双季稻田产量及土壤有机碳、活性碳氮的影响

本研究利用冬闲田养鸡配施生物炭,研究其互补效应,并通过鸡粪田间原位腐解培肥,减少双季稻生长期间化肥用量,研究其对水稻产量、土壤有机碳和活性碳、氮的影响。试验于2015年对冬闲稻田设4个处理,分别为冬闲田(F)、冬闲田养鸡(C)、冬闲田添加生物炭(B)、冬闲田养鸡配施生物炭(BC)。2016年4月份于水稻种植前、生育期间和收获后采集土壤样品,测定水稻产量、土壤有机碳、活性碳和活性氮。试验结果表明:(1)BC处理能显著提高双季稻产量,早、晚稻实际产量分别达6.99 t·hm~(-2)和8.02t·hm~(-2),较B、C和F处理增产4.13%~19.25%;(2)在早稻种植前及早、晚稻收获后土壤有机碳均表现为BCBCF,处理间差异显著(P0.05);BC处理三次取样时期的有机碳平均值较B、C和F提高4.51%~28.14%;(3)活性碳、氮含量高低总体趋势表现为BCB、CF,与B或C处理相比,BC处理对活性碳、氮的提高效果更优;(4)添加生物炭能降低有机碳、活性碳和土壤微生物量碳的季节变异程度;(5)相关分析表明早、晚稻产量与土壤有机碳和活性碳、氮均呈极显著相关。冬闲田养鸡配施生物炭处理能够减少20%氮肥用量同时保证水稻产量,且该冬闲田利用模式能有效提高土壤有机碳和活性碳、氮含量,是一种高效节肥的培肥模式。     

有机物料输入对土壤及玉米籽粒重金属来源解析及风险评估

在黄泛冲积区添加不同有机物料可以提升土壤肥力,但是否对土壤环境及作物带来潜在的重金属污染风险尚未知。本研究开展了连续2 a的大田环境监测试验,在玉麦轮作条件下采用随机区组设计,分别为CK(对照,不施有机物料)、M1(有机肥用量6 t·hm~(-2))、M2(有机肥用量12 t·hm~(-2))、M3(有机肥用量18 t·hm~(-2))、S1(秸秆质菇渣用量6 t·hm~(-2))、S2(秸秆质菇渣用量12 t·hm~(-2))、S3(秸秆质菇渣用量18 t·hm~(-2))、B1(木质菇渣用量6 t·hm~(-2))、B2(木质菇渣用量12 t·hm~(-2))、B3(木质菇渣用量18 t·hm~(-2))。通过测定各处理0～20 cm土层土壤以及玉米籽粒重金属含量变化,运用Pearson相关分析和聚类分析探究土壤重金属来源和作物品质与不同有机物料的关系,应用潜在生态风险评价法以及污染负荷指数法对土壤进行污染评价。结果表明:以上不同有机物料投入的综合潜在生态风险危害程度均为中等风险,重金属Cd为主要生态危害贡献因子。等量不同有机物中,施用有机肥处理对玉米产量的影响最显著,但对土壤重金属含量的影响也最大;施用木质菇渣处理提升土壤有机质含量的效果最好,且对籽粒重金属含量影响效果最小。同种物料添加下,土壤及籽粒重金属的含量随着施用量的增加而增加,其中M2、M3、S3处理下玉米籽粒中重金属Pb含量超标(0.2～0.295 mg·kg-1),其超标率为35%。应用污染负荷指数法分析结果表明所有处理土壤单因子Cd污染等级属于重污染等级,但除Cd以外的其他重金属含量都远低于我国农用地土壤污染风险管控最低标准,因此土壤重金属含量整体而言仍属于安全等级。研究表明,目前所有处理的土壤重金属含量属于安全等级,但存在潜在的中等生态风险,部分处理玉米籽粒出现轻微Pb超标现象,从快速提高土壤肥力及最大限度减少土壤重金属和农产品污染风险角度,应减少商品有机肥及秸秆质菇渣的高量施入,提倡施用木质菇渣更有利于土壤环境和农产品健康的可持续发展。     

地埋式秸秆反应堆对南方越冬茄子生产及温室土壤微环境的影响

为分析不同秸秆生物反应堆技术对茄子生产及温室土壤微环境的影响,设置常规栽培的CK、T1(秸秆22 500 kg·hm~(-2))、T2(秸秆22 500 kg·hm~(-2)+菌剂60 kg·hm~(-2)+羊粪7800 kg·hm~(-2))和T3(秸秆22500 kg·hm~(-2)+菌剂60 kg·hm~(-2)+羊粪7800 kg·hm~(-2)+腐植酸750 kg·hm~(-2))4个处理。结果表明:使用秸秆生物反应堆技术,茄子产量可以提高29.2%～32.0%,但不同秸秆反应堆处理之间无显著差异;秸秆反应堆技术可增加茄子中可溶性总糖、维生素C和固形物含量,降低硝酸盐含量,明显改善品质。3种秸秆反应堆技术均有效提高了温室土壤CO_2排放通量,增加植株根系周边土壤有机质和总氮含量,其中有机肥和菌剂的添加促进了早期CO_2释放,有利于土壤有机质和养分累积,腐植酸的添加对温室CO_2的产生影响不大,但可以提高土壤微生物代谢能力。对土壤微生物数量的分析表明,秸秆生物反应堆提高了植株根系周边土壤中的真菌数量,降低土壤细菌数量。其中T3处理倾向于提高苗期土壤中真菌数量和花期土壤中细菌数量,而T2处理倾向于提高花期和盛果期栽培土壤中的真菌数量以及盛果期栽培土壤细菌数量。研究表明,秸秆生物反应堆可以显著提高茄子产量和品质,增加温室土壤CO_2排放通量,提高植株根系周边土壤中有机质和养分含量,影响土壤中微生物代谢活性,改变栽培过程中真菌和细菌的数量变化模式。     

施用玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

为探究不同施加量生物质炭对黑土中腐殖质组成和胡敏酸(Humic acid,HA)结构的影响,进行了盆栽试验研究,设置4个处理,分别为空白,生物质炭施加量为6、12、24 t·hm~(-2)。结果表明:施加生物质炭3年能明显提高土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量,SOC随施加生物质炭量增加而提高,不同处理SOC含量较空白分别上升3.61%、13.40%和30.64%;不同处理水溶性物质(Water-soluble substances,WSS)中有机碳含量较空白分别上升30.88%、86.29%和116.18%;不同处理胡敏素(Humin,Hu)中有机碳含量较空白分别上升5.44%、19.46%和51.16%;不同处理HA中有机碳含量较空白分别上升7.89%、13.60%和25%;不同处理富里酸(Fulvic acid,FA)中有机碳含量较空白降低13.11%、24.60%和45.90%。施加生物质炭3年,能使HA分子结构发生变化。相较于空白,不同处理H/C摩尔比值分别降低0.01%、0.03%和0.05%;相对于空白,不同处理O/C摩尔比值分别降低0.05%、0.11%和0.17%,不同处理在2920 cm~(-1)处相对强度分别提高0.38%、0.41%和0.49%,在1620 cm~(-1)处相对强度分别提高0.94%、0.24%和0.39%。施用生物质炭能提高HA缩合度,降低HA的氧化度,增加HA的脂族性和芳香性,使HA结构复杂化。