无害化污泥堆肥施用量对沙质潮土土壤活性有机碳组分的影响

无害化污泥堆肥是指城市生活污水处理过程中产生并经无害化处理最终符合《城镇污水处理厂污泥处理土地改良用泥质》(GB/T 24600—2009)土地利用标准的堆肥产品(以下简称为污泥堆肥)。以河南省小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2013—2016年田间连续定位试验,研究了污泥堆肥不同施用梯度对土壤活性有机碳组分含量和活性有机碳组分在土壤有机碳(SOC)中分配比例的影响,试验处理设置为不施污泥堆肥(CK)、15 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW1)、30 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW2)和45 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW3)。结果表明,较CK处理,施用污泥堆肥处理土壤SOC、全氮(TN)含量和土壤综合肥力指数(IFI)均显著升高,尤其是施用量为45 t·hm~(-2)时效果最显著(P0.05),分别增加了265.83%、284.31%和55.51%。施用污泥堆肥处理各活性碳组分含量均显著提高,且与其施用量呈正比,施用污泥堆肥处理中活性碳库各组分含量呈现:颗粒态有机碳(POC)轻组有机碳(LFOC)溶解性有机碳(DOC)微生物量碳(SMBC)。施用污泥堆肥处理促进微生物量碳分配比例(SMBC/SOC),其中SW3处理促进效果最为显著,较CK增加了256.84%(P0.05)。主成分分析结果与以上结果基本一致,表明污泥堆肥主要是通过施入量的不同影响土壤中活性碳组分及其分配比例。冗余分析结果进一步发现,土壤肥力水平、速效养分、pH和土壤水分对土壤活性碳组分含量及其分配产生影响,其中土壤综合肥力IFI指数显著影响土壤活性有机碳组分含量及其分配率(P0.05),解释率达64.3%。综上可知,连续施用4年污泥堆肥能提高沙质潮土土壤肥力,改善土壤质量,施入量为45 t·hm~(-2)时效果最为显著。     

无害化污泥施用对土壤有机质、微生物量碳和氮含量的影响

合理施用无害化处理后的城市污泥是废弃物资源化利用的重要途径之一。本文采用小麦、玉米轮作的田间连续定位试验,研究了不同施用量的无害化污泥对华北沙化潮土土壤中有机质、微生物量碳和氮含量的影响。结果表明:施用无害化污泥0 t·hm-2(CK)、15 t·hm-2(A1)、30 t·hm-2(A2)和45 t·hm-2(A3)4种处理下,与CK相比,A3处理在小麦季和玉米季土壤有机质含量均得到显著提高(p0.05),其中小麦季土壤中有机质含量为17.45 g·kg-1,增加了30.91%;玉米季土壤有机质含量为26.52 g·kg-1,增加了80.53%。A2和A3处理对土壤微生物量碳和氮的提升也分别达到显著水平(p0.05),小麦季A2和A3处理土壤微生物量碳含量分别达到225.91 mg·kg-1和321.18 mg·kg-1,比CK处理分别增加144.20%和247.18%;玉米季A2和A3处理土壤微生物量碳含量分别达到154.41 mg·kg-1和190.75 mg·kg-1,分别增加29.19%和59.60%;小麦季A2和A3处理土壤微生物量氮含量分别达13.53 mg·kg-1和23.92 mg·kg-1,比CK处理分别增加95.52%和245.66%;玉米季A2和A3处理土壤微生物量氮含量分别达29.50 mg·kg-1和30.71 mg·kg-1,比CK处理分别增加40.08%和45.82%。在小麦和玉米轮作周期,随无害化污泥施用量的增加,土壤有机质含量、土壤微生物量碳和氮的含量均得到有效提高;土壤有机质、微生物量碳和氮的含量分别与无害化污泥的不同施用量呈正相关关系。     

污泥农用对痕量元素在小麦－玉米轮作体系中的积累及转运的影响

利用田间试验初步研究了污泥农用对小麦、玉米大田作物及土壤环境影响以及污泥中痕量元素在土壤与植物可食部分之间转移规律.结果表明,施用污泥后,尤其是36t·hm~(-2)施用量时,土壤中Zn、Cu、Cd、Pb、As和Hg的含量均显著增加,但是施用污泥4.5至36 t·hm~(-2)后,除小麦籽粒中Zn、Cu含量和玉米籽粒中Zn、Cr含量显著增加外,其他痕量元素在小麦和玉米籽粒中的含量没有显著增加.作物籽粒中Zn含量与土壤中污泥施加量之间存在着显著的线性回归关系,土壤中增施1t·hm~(-2)污泥,小麦和玉米籽粒中Zn的含量分别增加0.570和0.118 mg·kg~(-1).小麦和玉米籽粒除Ni和Pb的富集系数相近外,对其他痕量元素而言,小麦籽粒的富集系数显著高于玉米籽粒.从痕量元素的累积速率和现行土壤环境质量标准考虑,北京污泥中Hg是优先考虑控制的元素,但是污泥中Hg对食品安全的影响还需要进行长期的大田实验研究.     

渭北旱地麦田配施有机肥减量施氮的作用效果

为了探讨陕西渭北旱地冬小麦有机无机配施的减氮效应及机理,于2011年10月至2014年6月在陕西省渭南市白水县进行了连续三年的田间小区定位试验,探究不同氮肥用量(0、75、150、225、300 kg N·hm~(-2))与有机肥(猪粪30 t·hm~(-2))配施对冬小麦产量、氮肥利用率(NUE)、土壤硝态氮残留及土壤养分的影响,明确当地最适宜的有机无机配施比例。结果表明:有机无机配施处理的产量、地上部吸氮量和NUE较单施化肥处理分别提高6.9%、29.3%和34.3%,且以有机肥与150 kg N·hm~(-2)氮肥配施处理效果最佳;有机无机配施显著改善0~20 cm土壤养分状况,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别较单施化肥处理提高6.1%、8.2%、90.4%和94.8%,但当施氮量大于150 kg N·hm~(-2)时,配施有机肥显著增加0~200 cm硝态氮残留量(43.7~188.8 kg·hm~(-2)),加大硝态氮淋溶风险;有机肥分别与75、150 kg N·hm~(-2)氮肥配施相比单独施用150、225 kg N·hm~(-2)氮肥处理在产量上无显著差异,却显著提高了NUE(27.4%和45.3%),并降低60 cm土层以下硝态氮含量。综合上述研究结果,在渭北旱地冬小麦生产中,在有机肥(猪粪)30 t·hm~(-2)的基础上配施75~150 kg N·hm~(-2)的氮肥(有机氮∶无机氮=1∶0.46~0.91),可以保证小麦高产优质,并降低氮素淋溶风险。     

长期施肥下华北潮土生产力演变及影响因素分析

【目的】华北潮土区是我国小麦和玉米的主产区。明确潮土生产力的变化规律,探明影响潮土生产力的主要因素,为潮土的作物增产和可持续发展提供理论依据。【方法】以国家级潮土长期定位监测点位为平台,利用时间趋势分析和中值分析方法分别总结其生产力和土壤肥力因素在不同监测时期变化趋势;并运用逐步回归和通径分析方法分析作物产量的影响因素。【结果】近31年来常规施肥下华北潮土生产力监测结果显示,整个监测期间小麦产量呈上升的趋势,小麦产量均值为6 443 kg·hm~(-2)。1988—1993年小麦平均产量为2 814 kg·hm~(-2),2014—2018年小麦平均产量为6 902 kg·hm~(-2),较监测初期(1988—1993)提高145%,年均增长132 kg·hm~(-2)。常规施肥区玉米产量随时间显著升高,1988—1993年玉米平均产量为2 667 kg·hm~(-2),2014—2018年玉米平均产量为8 267 kg·hm~(-2),较监测初期(1988—1993年)提高210%,年均增长180 kg·hm~(-2)。玉米产量及增产效果明显高于小麦。华北潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为48%和51%。施肥量与作物增产量呈显著正相关的关系。随着施肥年限的增加,作物产量的可持续性也在增加。逐步回归和通径分析的结果表明,土壤有效磷为影响整体作物产量的主要因子。对小麦产量具有直接作用的因素顺序依次为有机质、施氮量、施钾量,玉米产量直接作用的因素是全氮、有效磷、施氮量、施磷量。【结论】从整个监测时期来看,潮土生产力在监测后期得到了明显的改善,土壤生产力主要受氮肥、有机质、有效磷等因素影响较大。因此潮土区生产力的提高需要地力的提升和肥料的科学施用。     

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。     

深松蓄水和施磷对旱地小麦产量和水分利用效率的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦干旱缺水、肥料不合理施用的问题,探索旱地小麦休闲期深松蓄水和播前配施磷肥的最佳技术途径。【方法】于2012—2016年连续4年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验基地开展试验,主区为休闲期深松与对照2个耕作方式,副区为施磷(P_2O_5)0、75、150、225、300、375 kg·hm~(-2) 6个施磷量处理,以明确年际间休闲期深松和播前配施磷肥对旱地小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】夏季休闲利于旱地麦田土壤水分恢复,可提高土壤蓄水效率20%—86%;休闲期深松较对照显著提高播种期3 m内土壤蓄水量24—90 mm;提高穗数1%—18%,提高产量3%—25%,提高2012—2013年水分利用效率4%—20%。施磷肥对土壤水分有一定影响,施磷量在0—225 kg·hm~(-2)范围内,旱地小麦生育期内0—300 cm土壤蓄水量以施磷量150 kg·hm~(-2)最低;施磷(4年定位试验)降低了生育期内0—300 cm土壤蓄水量,各处理间差异以第4年最显著。本试验中施磷肥的第3年和第4年的土壤水分未达平衡,施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥间的周年耗水量差异显著,说明长期施磷肥增加了作物对水分的消耗和利用,0—300 cm土壤蓄水量会降低。随施磷量(0—225 kg·hm~(-2))增加,旱地小麦4年平均产量和水分利用效率表现为先增加后降低的变化趋势,并且均以施磷量150 kg·hm~(-2)最高,产量各处理间差异显著,水分利用效率施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥处理间差异显著。此外,F测验显示年份对产量和水分利用效率影响最大,增产效果显示休闲期深松的增产效果高于磷肥的增产效果,最终4年定位试验形成的播前0—300 cm底墒414—546 mm配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒556—607 mm配施磷量75 kg·hm~(-2),穗数、产量、水分利用效率均较高。【结论】旱地麦田休闲期深松有利于蓄积休闲期降水,改善底墒;施磷增加了旱地小麦对土壤水分的消耗和利用,降低了生育期土壤水分,增加了周年耗水;休闲期深松每多蓄1 mm水分可增产2—31 kg·hm~(-2),在施磷量0—150 kg·hm~(-2)范围内每多施1 kg·hm~(-2)磷肥可增产2—13 kg·hm~(-2);播前0—300 cm底墒550 mm以下配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒550 mm以上配施磷量75 kg·hm~(-2)均可实现较高的产量和水分利用效率。     

不同土壤改良剂对整治烟田土壤团聚体组成的影响

[目的]探究不同土壤改良剂对整治烟田土壤(黄壤)团聚体组成的影响,旨在为快速改善烟田土壤物理性质提供依据。[方法]设计常规施肥基础上分别配施石灰、玉米秸秆、玉米秸秆炭、石灰+玉米秸秆、石灰+玉米秸秆炭的田间试验,测定土壤水稳定性团聚体粒径分布、土壤团聚体质量、水稳定性土壤团聚体的贡献率等指标。[结果]常规施肥条件下施用石灰或再配施玉米秸秆有利于减少水稳定性团聚体中较小粒径组分的质量分数,玉米秸秆较玉米秸秆炭更适于配施石灰以降低水稳定性大团聚体中小粒径组分的质量分数。在常规施肥条件下,玉米秸秆较玉米秸秆炭更适于配施石灰以提高土壤团聚体阻碍水的破坏作用的能力。与常规施肥(对照)相比,石灰+玉米秸秆处理水稳定性团聚体的平均质量直径和几何平均直径分别显著提高37%~57%和33%~111%,团聚体分形维数分别降低1.1%和0.8%,显著改善了烟田土壤水稳定性团聚体的粒径分布及其稳定性。石灰、玉米秸秆和玉米秸秆炭等对土壤水稳定性团聚体指标的贡献率表明,石灰在玉米秸秆还田快速整治烟田土壤团聚体组成中起主要作用。[结论]常规施肥条件下配施22.5 t·hm~(-2)石灰和15 t·hm~(-2)玉米秸秆能够在短期内促进烟田土壤形成较大粒径团聚体,协调土壤团聚体粒径组分并提高团聚体稳定性,达到改良整治烟田土壤物理性质的效果。     

测墒灌溉条件下不同养分配置对小麦-玉米产量及水分利用效率的影响

为寻求节水节肥增产增效的水肥配置模式,在河南省通许县进行测墒灌溉[亏缺灌溉(田间持水量的50%~60%)、限量灌溉(田间持水量的65%~75%)、充分灌溉(田间持水量的75%~85%)]条件下不同养分配置[底施专用肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2、底施控释肥600 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2]对小麦-玉米产量及水分利用的影响研究。结果表明,限量灌溉处理可促进作物生长发育,与亏缺灌溉处理相比,小麦株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量总体均增加,不孕穗数下降,玉米有效穗长和千粒质量增加;与充分灌溉处理相比,小麦小穗数、穗粒数、千粒质量和玉米双行粒数、千粒质量总体均增加。对于小麦来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产6.73%~11.61%,较充分灌溉处理增产0.71%~4.11%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高0.51~1.29 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.63~1.12 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2处理效果最好,其次为底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理。对于玉米来说,限量灌溉处理较亏缺灌溉处理增产17.44%~21.45%,较充分灌溉处理增产1.20%~9.04%;水分利用效率较亏缺灌溉处理提高2.06~3.42 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高1.28~3.09 kg/(mm·hm~2),以控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。对于小麦-玉米来说,限量灌溉处理周年产量较亏缺灌溉处理增产11.99%~15.33%,较充分灌溉处理增产0.96%~4.99%;周年水分利用效率较亏缺灌溉处理提高1.51~1.81 kg/(mm·hm~2),较充分灌溉处理提高0.88~1.67 kg/(mm·hm~2),以底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理效果最好。根据作物产量和水分利用效率的分析结果,在该降水年型条件下,采用限量灌溉、底施控释肥750 kg/hm~2+追施N 75 kg/hm~2处理,既能提高小麦-玉米产量和水分利用效率,同时实现了节水增效的目的。     

水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响

研究不同水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响,以期探索提高温室辣椒高效生产的水氮管理模式。利用温室小区灌溉试验,以‘陇椒2号’为供试品种,设置3个灌水水平:低水W60(60%ETc)、中水W75(75%ETc)和高水W90(90%ETc),全生育期灌水量分别为132、156和180 mm;3个施氮水平:低氮N150(150kg·hm~(-2))、中氮N225(225kg·hm~(-2))和高氮N300(300kg·hm~(-2)),共9个处理。在生育期内对辣椒的各生长指标进行观测,并统计产量、产量构成及测定品质等指标。结果表明:灌水量、施氮量及水氮交互作用对温室辣椒生长指标、干物质积累、水氮利用效率、产量及品质都有显著影响;辣椒产量以W75N225处理最高,为52.87t·hm~(-2),较其他处理增产4.31%~88.63%,且水分利用效率(WUE)提高11.74%~59.91%;辣椒干物质积累量以W90N300处理最高,为6 986.57kg·hm~(-2),与W75N225处理差异不显著;果实的干物质积累量以W75N225处理最高,为4 221.58kg·hm~(-2),较其他处理增加7.35%~109.38%;施氮量对辣椒株高影响显著,W90处理下N300和N225处理与N150处理相比,株高增幅分别为16.09%和10.57%,但茎粗之间无显著差异。W75N225处理辣椒果实品质较高,与其他处理相比,维生素C、可溶性蛋白质和可溶性糖质量分数分别增加3.95%~12.88%、-3.09%~14.12%和-0.66%~15.33%,硝酸盐质量分数较W75N300处理降低24.49%。综合分析产量、品质及水氮利用效率可知,W75N225处理为关中地区温室辣椒最适的水氮组合。     

生物炭和园林废弃堆腐物对设施蔬菜的影响:Ⅰ土壤理化性质及产量

以生物炭(BIC)和园林废弃堆腐物(GWC)为研究对象,设置快菜田间小区试验,比较了不同添加量对设施蔬菜土壤理化性质及产量的影响。结果表明:BIC和GWC都显着降低了土壤容重(4.29%~10.71%),增加了CEC、交换性Ca²⁺和土壤硝态氮含量,增幅分别为13.40%~19.62%、30.22%~56.89%和154.95%~628.76%;BIC显着增加了表层土壤的质量含水量和贮水量(3.36%~9.52%),降低了交换性Na⁺、ESP和SAR的含量,降幅分别为4.53%~12.48%、18.24%~23.58%和18.82%~27.56%;GWC对Mg²⁺升高起主要作用,升幅为7.94%~17.06%;两种材料的添加均显着增加了设施蔬菜产量,GWC 5 t·hm^-2+BIC 15 t·hm^-2的处理和单施BIC 10 t·hm^-2的处理,分别比对照增产23.05%和19.78%,且对土壤理化性状改良效果显着,适宜在京郊设施菜地应用。     

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。     

3种改良剂对滨海盐碱地土壤理化性状及玉米生长的影响

为探讨不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果及其对玉米生长的影响,采用盆栽试验研究了钙制剂（GZJ）、糠醛渣（KQZ）和风化煤（FHM）对中度滨海盐碱土理化性质及对玉米株高、叶绿素和产量的影响,试验处理（用量）分别为GZJ1（15 t·hm^-2）、GZJ2（22.5 t·hm^-2）、KQZ1（30 t·hm^-2）、KQZ2（45 t·hm^-2）、FHM1（30 t·hm^-2）和FHM2（45 t·hm^-2）。结果表明,与不添加改良剂（CK）相比较,3种改良剂均能提高盐碱土阳离子交换量（CEC）,增幅为17.53%~49.45%,3种改良剂均能降低土壤容重和含盐量,两个用量的糠醛渣和较高量的风化煤均能降低土壤容重,降幅为7.80%~12.06%,降低土壤含盐量效果显著的是两个用量的风化煤和较低量的钙制剂,降幅为13.19%~19.33%;钙制剂和糠醛渣能显著提高水稳性团聚体（0.25~0.5 mm和0.5~1 mm）数量的百分比,分别提高了5.36~6.59个百分点和1.92~2.81个百分点,降低微团聚体（<0.25 mm）数量的百分比,降低了9.93~11.52个百分点。施用30 t· hm^-2糠醛渣改善盐碱地土壤理化性质的综合效果最好。糠醛渣和风化煤明显增加玉米不同时期的株高和叶绿素含量（SPAD值）,玉米成熟期株高增加了9.71%~13.09%,拔节期SPAD值提高了10.13%~16.44%。3种改良剂明显增加玉米穗粒数和单株产量,分别增加了15.97%~37.43%和25.86%~49.65%,30 t·hm^-2糠醛渣增产效果最好。研究表明,钙制剂、糠醛渣和风化煤对中度滨海盐碱地均具有改良作用,均能提高玉米穗粒数和产量,3种改良剂不同用量间的改良效果无显著差异。糠醛渣的综合改良效果优于风化煤和钙制剂,30 t·hm^-2糠醛渣综合改良效果最佳。     

生物炭调节盐化水稻土磷素形态及释放风险研究

为探明生物炭施用对盐化水稻土磷素形态及释放风险的影响,以滨海草甸盐化水稻土为基础,结合室内分析,研究了不同用量生物炭还田方式(CK:0 t·hm~(-2);B1:20 t·hm~(-2);B2:40 t·hm~(-2))条件下土壤磷含量、组分特征及磷素释放风险。结果表明:生物炭能提高土壤全磷、有效磷、总有机磷和总无机磷含量,提高幅度分别为:11.40%～35.70%、28.96%～46.63%、11.30%～29.19%和10.54%～25.98%。生物炭提高了土壤NaHCO_3浸提态磷(Ca_2-P)、NH_4AC浸提态磷(Ca_8-P)和NH_4F浸提态磷(Al-P)含量,随着施炭量的增加而增大,且各处理间差异显著;当施炭量为20 t·hm~(-2)时,土壤NaOH-Na_2CO_3浸提态磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P)含量显著高于其他处理;施用生物炭对H_2SO_4浸提态磷(Ca_(10)-P)无显著影响。生物炭显著提高了土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,但显著降低了土壤中等稳定性有机磷(MROP)含量,当施炭量为40 t·hm~(-2)时,土壤高等稳定性有机磷(HROP)含量最小,且显著低于其他处理。本试验中土壤的活性Al[Al(ox)]和活性Fe[Fe(ox)]均处于较高水平;施用生物炭显著提高了土壤磷吸持指数(PSI),增加了土壤固磷能力;土壤磷吸持饱和度(DPSS)为6.81%～8.34%,土壤磷释放风险指数(ERI)为54.55%～61.67%。综上所述,在本文试验条件下,施用生物炭可以改善盐化水稻土磷素状况,且不会增大土壤磷素释放的风险。     

土壤活性氮动态变化及氮素可利用性对紫云英翻压量的响应

通过田间定位试验,研究了减量化肥紫云英不同翻压量下土壤活性氮的含量、动态变化及氮素可利用性,探讨了紫云英鲜草的适宜翻压量和土壤氮素利用效率,为双季稻合理施用氮肥提供理论依据。在稻-稻-紫云英轮作体系典型时期紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期分别采集土壤样品,监测稻田土壤微生物量氮（MBN）、可溶性有机氮（DON）含量动态变化及氮素可利用性,并分析晚稻成熟期土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照（CK）处理相比,各施肥处理均提高了土壤全氮（TN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,增幅分别为10.4%~21.2%、10.3%~44.1%和14.7%~52.9%。在翻压紫云英15.0~22.5 t·hm^-2时,土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均随紫云英还田量增多而提高,之后则随还田量的增多而降低。与常规施肥处理相比,化肥减施下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBN、DON及活性氮含量,增幅分别为7.0%~28.7%、8.5%~22.5%和5.8%~26.6%,且随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的变化趋势,MBN和活性氮含量均在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON含量在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。MBN/TN在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON/TN在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。各处理不同时期土壤MBN、DON含量及MBN/TN、DON/TN有明显波动,总体来看,土壤MBN含量及MBN/TN在早稻分蘖盛期明显降低,早稻成熟期有所回升,至晚稻成熟期又逐渐降低;土壤DON含量及DON/TN在早稻成熟期降至最低,至晚稻成熟期再次上升。研究表明,减施40%化肥条件下长期翻压紫云英不仅能增加土壤活性氮含量,同时有利于提高土壤氮素可利用性,紫云英翻压量22.5~30.0 t·hm^-2时效果最好。     

施用粪肥和沼液对设施菜田土壤磷素累积与迁移的影响

针对有机蔬菜生产普遍施用粪肥和沼液的现状,利用多年田间定位试验,研究基施不同数量粪肥(CM1:30 t·hm-2;CM2:60t·hm-2;CM3:90 t·hm-2)和追施相同量沼液对有机设施蔬菜产量、土壤磷素累积及其移动性的影响。结果表明,2011—2014年不施粪肥单施沼液处理中(CK:0 t·hm-2粪肥)累积磷素盈余量为290 kg P·hm-2,0~30 cm土层土壤中Olsen-P和磷饱和度(DPS)均超过了磷素淋失的环境阈值。粪肥配施沼液处理显著增加了磷素盈余和磷素在土壤中的累积,试验期间2011—2014年累积磷素盈余量为不施粪肥单施沼液处理的6~22倍。随着粪肥施用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、Ca Cl2-P、Mehlich3-P和DPS均迅速增加,当粪肥用量达到60 t·hm-2时,显著增加了0~60 cm土层土壤全磷、Olsen-P、Ca Cl2-P、Mehlich3-P含量和DPS,大量粪肥施用并配施沼液处理使表层土壤DPS接近或达到100%。有机蔬菜生产中盲目大量施用粪肥和沼液,显著增加了土壤磷素累积和淋失风险,4年连续每茬90 t·hm-2粪肥施用并配施沼液处理导致磷素在土壤剖面的迁移到达90 cm土层。与不施粪肥单施沼液处理相比,粪肥配施沼液显著提高了作物产量,但是较多量粪肥投入并没有继续增加作物产量,而显著增加了磷素淋失风险。因此,在有机蔬菜生产中推荐施用不超过30 t·hm-2粪肥并配施沼液模式。     

施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化

通过2年4季的田间小区试验,研究了添加0~80 t·hm~(-2)果树枝条生物炭后,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、p H、土壤活性有机碳(AOC)、土壤中活性有机碳(MAOC)、土壤高活性有机碳(HAOC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、碳库管理指数(CPMI)的变化及各指标之间的相关性。结果表明:在第四季作物收获后,随生物炭施用量的增加,TOC增加59.80%~180.52%、TN增加13.22%~20.92%、p H增加0.76%~1.28%;HAOC和CPMI均在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,分别较对照增加70.36%和52.43%;AOC前两季在生物炭用量为40 t·hm~(-2)时达到最大,后两季在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,而整个试验期内各施炭处理分别比对照增加18.46%~73.42%;WSOC在前三季随生物炭用量的增加而降低,且各施炭处理分别比对照低8.00%~42.77%。相关性分析表明,除MAOC外,上述各指标均与生物炭用量呈显著相关关系(P0.05)。研究认为,施用生物炭能提高土壤总有机碳、全氮含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为农田土壤可持续利用和生物炭作为土壤改良剂的应用提供科学依据和参考价值。     

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。