秸秆还田与生物炭施用影响黑土有机质并缓解土壤酸化

针对黑土“变瘦”、土壤有机质(SOM)下降和酸化问题,通过2年田间原位模拟试验,采用¹³C-核磁共振及差热与热重分析技术,研究了模拟秸秆还田与生物炭施用对SOM量、质以及缓解酸化的影响。基于连续2年秸秆全量还田,设8个处理：无秸秆和生物炭添加为对照(ck);0～15 cm土层土壤与秸秆混合(SI15,模拟秸秆浅旋还田);0～35 cm土层土壤与秸秆混合(SI35,模拟秸秆深混还田);25～35 cm土层4倍量秸秆埋置(SEDI,模拟秸秆富集深还);5～15 cm土层秸秆埋置(SE15,模拟秸秆浅翻压还田局部区域与土壤不混合);25～35 cm土层秸秆埋置(SE35,模拟秸秆深翻压还田局部区域与土壤不混合);0～15 cm土层土壤与4 t/hm²生物炭混合(BC4)以及与12 t/hm²生物炭混合(BC12,模拟生物炭还田)。结果表明：与ck相比,SI15、BC4和BC12处理显著提高SOM含量16.26%～30.35%。SI15、SI35、SEDI、BC4和BC12处理显著增加土壤pH 0.12～0.28,施用生物炭对缓...     

长期微区试验模拟不同土地利用方式对黑土有机碳与腐殖质组成的影响

为了研究裸地（BS）、植被自然生长地（NG）、秸秆还田裸地（BS+CS）和秸秆还田玉米用地（CS）土壤有机碳和腐殖质组分的变化,以吉林农业大学试验田黑土区12年长期微区试验处理下的土壤为研究对象,研究不同土地利用方式对黑土有机碳及腐殖质组分的影响。结果表明：土壤有机碳含量为NG>CS>BS>BS+CS,植被自然生长地和秸秆还田玉米用地有利于提高土壤有机碳含量。NG土壤可提取腐殖质（HE）、胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）含量较高,CS土壤HA次之。不同土地利用方式土壤中各腐殖质组分占有机碳的比例为富里酸碳（FAC）<胡敏酸碳（HAC）<胡敏素碳（HMC）。CS土壤腐殖化程度在表层最大,BS在亚表层土壤腐殖化程度明显加快。NG有利于表层土壤HA在土壤有机碳比例的增加,NG不利于表层土壤FA相对含量的增加,CS处理较BS高。植被自然生长地（NG）亚表层土壤FA相对含量降低,秸秆还田玉米用地（CS）提高了土壤HM的相对含量。总的来说,植被自然生长地和秸秆还田用地有利于土壤有机碳和腐殖质组分碳含量的增加,土壤腐殖质化进程加快,但不利于增加土壤腐殖质在...     

秸秆还田模式对土壤有机碳及腐植酸含量的影响

通过9年水稻-小麦轮作田间定位试验,探讨南方稻麦两熟制农田秸秆还田模式对土壤有机碳(SOC)和腐植酸(HE)的影响。试验设置仅麦秆稻季还田(W)、仅稻秆麦季还田(R)、秸秆稻麦季均还田(RW)和秸秆均不还田(CK)共4个处理。结果表明,秸秆还田显著(P0.05)提高了0~10 cm土层SOC,对土壤总氮(TN)无明显影响;不同秸秆还田模式处理下,0~10 cm土层SOC及TN大小为WRWRCK;10~20 cm SOC及TN大小均为WCKRWR,但各处理之间的差异均不显著。秸秆还田处理中,0~10 cm土层土壤HE、富里酸(FA)和胡敏酸(HA)均低于CK,而在10~20 cm土层则高于CK。不同秸秆还田方式间,0~10 cm土层的HE、FA和HA以W处理为最高,其土壤腐殖化程度最大;而10~20 cm土层则以RW处理为最高,W处理的土壤腐殖化程度最小。相比其他秸秆还田模式,麦秸稻季还田能更好地提高土壤表层有机碳含量和腐殖质品质。     

玉米秸秆与木本泥炭对土壤改良的效应

玉米秸秆与木本泥炭施加到土壤中不仅能稳定土壤有机碳库,保持土壤养分,还可以改善土壤理化性质。但玉米秸秆与木本泥炭性质不同,其对土壤改良的效果不同。通过大田试验研究了还田量在12 000 kg/hm²条件下,玉米秸秆与木本泥炭对黑土的改良效果,共设置3个处理,分别为不施加任何有机物料的对照组（ck）,0～20 cm土层混施木本泥炭组（D）、0～20 cm土层混施秸秆组（CS）。结果表明：土壤施用木本泥炭与秸秆改善了土壤紧实度,提高了土壤有机质、速效养分含量,增加了腐殖质各组分的含碳量,使土壤腐殖化程度增加,胡敏酸（HA）分子趋于简单化;施加秸秆能显著提高土壤中水溶性有机碳活性组分的含量,HA分子结构更简单;土壤施用木本泥炭能显著增加玉米产量,土壤腐殖化程度更高。以上结果表明,黑土施用木本泥炭和玉米秸秆对玉米产量、土壤腐殖化程度影响不同,结合田间实际情况,木本泥炭对增加玉米产量及提高土壤腐殖化程度效果显著,但玉米秸秆可以显著提高土壤水溶性有机碳活性组分含量,使HA分子结构更简单。     

秸秆腐解及其热转化产物对黑土的培肥效果

为研究秸秆腐解及其热转化产物对黑土的培肥效果，解决黑土肥力下降和秸秆热转化产物未能合理利用的问题。通过连续2年的盆栽试验，设置对照（ck）、玉米秸秆（CS）、腐熟秸秆（HCS）、生物炭（BC）、玉米秸秆灰（ASH）、玉米秸秆粗灰渣（CHZ）和玉米秸秆细灰渣（XHZ）与黑土混合7个处理，研究秸秆腐解及其热转化产物对土壤养分、土壤有机碳（SOC）、腐殖质组成以及玉米产量的影响。结果表明：与ck相比，BC处理显著降低了土壤紧实度，提高了土壤养分含量和作物产量，碱解氮、有效磷和速效钾分别比ck增加了12.99%～16.49%、32.80%～38.37%和26.04%～34.78%，盆栽试验第2年，与其他处理相比，BC和ASH处理土壤养分增加幅度最大，且BC处理提升作物产量作用最大；BC处理也显著增加了土壤SOC及其腐殖质组分胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）含量，提高了PQ值（HA在可提取腐殖质中所占的比例），BC处理增加SOC幅度最大，2019年和2020年分别比ck处理增加了22.08%和22.51%，其次是ASH处理，分别比ck增加了17.10%和18.18%。综合来看，BC处理是短期内提高...     

春玉米秸秆还田对土壤碳组分及碳库管理指数的影响

为研究冀西北寒旱区不同秸秆还田方式对土壤碳素组分及碳库管理指数(CPMI)的影响,采用秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、大垄轮播秸秆还田3种春玉米秸秆还田方式,利用连续烧失法测定0～100 cm土层土壤各种碳组分,计算碳库管理指数.结果表明,土壤总碳(TC)含量为60.89～111.27 g/kg,土壤有机碳(SOC)含量为33.04～56.16 g/kg,秸秆还田能显著提高0～40 cm土层土壤碳素含量,其中秸秆还田旋耕下SOC含量增幅最大;土壤活性有机碳(ASOC)含量为1.60～10.09 g/kg,秸秆还田可以显著提高0～40 cm土层ASOC含量,其中大垄轮播秸秆还田方式下ASOC含量的增幅最大.土壤CPMI为44.35～610.92,土壤碳库活性指数(LI)为0.55～4.71,秸秆还田可显著提高0～40 cm土层的CPMI和LI,秸秆还田翻耕处理的20～40 cm土层增幅最大,秸秆还田旋耕对0～20 cm土层土壤的CPMI和LI提高幅度最大.可见,秸秆还田主要影响0～40 cm土层土壤碳素含量及CPMI,对深层的影响相对较小,秸秆还田后旋耕、翻耕和大垄轮播秸秆还田可以提高土壤有机碳活性,对于冀西北寒旱区采用大垄轮播秸秆还田方式更能够发挥春玉米秸秆还田的固碳能力,促进春玉米农田可持续利用.     

不同秸秆利用方式对黑土团聚体及其腐殖物质的影响

为探讨秸秆的不同利用方式还田对黑土肥力的影响,通过5年田间试验,研究了黑土连续施用玉米秸秆、生物质炭和牛粪配施化肥对土壤团聚体及其腐殖物质组成的影响。结果表明：与无化肥和有机物料添加对照处理相比,单施化肥（NPK）、NPK+生物质炭（BC）、NPK+牛粪（CM）和NPK+秸秆（CS）处理显著促进了>0.25 mm大团聚体的形成;与NPK相比,NPK+BC、NPK+CM和NPK+CS处理均显著提高了土壤总有机碳、胡敏酸与胡敏素含量,也显著增加了大团聚体与微团聚体中有机碳以及胡敏酸与胡敏素含量。不同秸秆利用方式之间相比,施用生物质炭更有利于提高土壤总有机碳和胡敏素的积累,而秸秆直接还田处理更有利于土壤胡敏酸的形成。连续5年施用秸秆、秸秆生物质炭和牛粪的田间试验促进了黑土良好结构的重建,从而提升土壤物理保护有机碳的潜力及有机碳的稳定性,同时也促进了土壤胡敏酸和胡敏素的积累,改善了土壤有机质品质,提高了土壤肥力,实现了提升黑土肥力与固碳的协同效应。     

耕作方式与秸秆还田对麦田土壤有机碳积累的影响

通过大田定位试验,研究了稻麦两熟制下耕作方式与秸秆还田对麦田土壤总有机碳积累的影响。结果表明:秸秆还田可以显著提高土壤总有机碳和土壤微生物生物量碳的含量,其中旋耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤总有机碳含量提高了37.19%,翻耕+连续3季稻麦秸秆还田处理使土壤微生物生物量碳含量提高了62.88%;翻耕处理的15～25 cm土层土壤总有机碳和微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理;在相同秸秆还田方式下,旋耕处理的0～7 cm和7～15 cm土层的微生物熵显著大于翻耕处理,而15～25 cm土层的则相反。     

玉米秸秆颗粒还田对土壤有机碳含量和作物产量的影响

为改进麦玉轮作区秸秆还田方式,推进秸秆资源高效利用,快速提升土壤质量,以秸秆不还田为对照（CK）,通过连续3年田间微区试验,研究了等量玉米秸秆粉碎还田（CCSI）和颗粒化还田（GSI）对0~20 cm和20~40 cm土层土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）和作物产量的影响。结果表明：与CK相比,GSI和CCSI两种秸秆还田方式均能提高SOC和DOC含量,但主要集中在还田后1.5年内,还田后1.5~3年处理间无显著差异。在秸秆还田处理中,GSI处理能快速提高SOC和DOC含量。在还田当年,GSI处理0~20 cm土层SOC和DOC的平均含量较CCSI处理提高6.59%和3.00%,20~40 cm土层分别提高17.36%和12.65%,且两土层DOC/SOC也显著高于CCSI处理,但随着还田后时间延长,CCSI和GSI处理间差异逐渐缩小,还田后1.5年两者无显著差异。此外,GSI处理利于提高作物产量,且在还田当年增产效应更加突出。与CK和CCSI处理相比,GSI处理还田当年小麦产量分别提高9.80%和10.82%,玉米产量分别提高9.54%和3.45%。进一步分析发现,2013—2016年GSI处理虽然增加了经济投入,但由于具有更高的籽粒产量,最终获得较高的年均净利润,分别比CK和CCSI处理提高10.09%和3.24%。研究表明,秸秆颗粒还田较常规粉碎还田能快速提高SOC和DOC含量,促进当季作物增产,获得较高的经济效益。     

不同秸秆还田方式对土壤腐殖质组成的影响

针对东北黑土肥力下降和秸秆未能合理利用问题,研究了玉米秸秆不同还田方式对黑土土壤有机碳和腐殖质组成的影响.试验共设置未施用秸秆(ck)、秸秆浅施(CS2)、秸秆深还(CS3)、秸秆与土壤混合浅施(CS4)、秸秆与土壤混合深还(CS5)5种处理.使用腐殖质组成修改法提取水溶性物质(WSS)、富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM).结果表明:秸秆还田后,各处理SOC、HAC、PQ值以及HA的△lgK值均提高.与ck相比,玉米秸秆与0～20cm 土壤均匀混合后浅施(CS4)显著提高了表层土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量增加了 14.21 mg/kg,有效磷含量增加了 14.99 mg/kg,速效钾含量增加了 42.91 mg/kg;玉米秸秆与20～40 cm 土壤均匀混合后深还(CS5)显著提高了亚表层土壤速效养分(N、P、K)含量,其中碱解氮含量增加了 21.51 mg/kg,有效磷含量增加了 13.30 mg/kg,速效钾含量增加了39.09 mg/kg.与ck相比,各处理各层土壤腐殖质组成碳的含量均有不同程度上升,其中CS4处理HA、FA、HM有机碳含量与ck相比分别上升33.82％、9.38％、31.15％;CS5处理HA、FA、HM有机碳含量与ck相比分别上升35.48％、17.51％、19.80％.秸秆还田后各处理PQ值均有不同程度上升,与ck相比,表层土壤中CS4处理PQ值显著上升,从63.91％上升到68.42％.与ck相比,全量秸秆深还(CS)处理显著提高了胡敏酸和富里酸色调系数△lgK的值,表层和亚表层胡敏酸的△lgK分别提高了 7.19％和12.48％,富里酸的△lgK分别提高了 4.19％和10.18％.说明秸秆还田可以提高黑土土壤腐殖化程度,使土壤HA结构变得简单.     

黑土水溶性有机碳对有机物料还田的响应

【目的】探究不同有机物料还田措施下黑土水溶性有机碳含量及组成的变化特征,为黑土区土壤肥力提升提供科学依据。【方法】以黑龙江省克山县定位7年的有机物料还田小区为研究对象,采用常规测定及荧光分析方法,以单施化肥处理为对照,对配施有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料处理下土壤水溶性有机碳含量及结构进行分析。【结果】与单施化肥相比,配施有机物料使土壤水溶性有机碳含量提升9.65%—20.30%,土壤总有机碳含量提升6.63%—14.86%。各有机物料还田处理下土壤水溶性有机碳中类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质减少。有机肥施入使水溶性有机碳中溶解性微生物代谢产物增加,使富里酸类物质、腐殖酸类物质增加并使二者结构简化;秸秆、生物炭使土壤水溶性有机碳中富里酸类物质结构简化;生物炭的添加使土壤水溶性有机碳中腐殖酸类物质复杂化。【结论】有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料不同程度上提升了土壤水溶性有机碳中各组分含量、增强土壤微生物分解代谢、使水溶性有机碳中结构相对简单的富里酸组分含量增加、结构简化,其中以有机肥效果最佳。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土有机碳组成和结构特征的影响

为研究玉米秸秆不同还田方式对黑土有机碳组成和结构特征的影响,以吉林农业大学微区试验田黑土为研究对象,设置CK(未施用秸秆)、C1(秸秆浅施)和C2(秸秆深还)共3种处理,通过腐殖质组成修改法提取富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM),IHSS方法提取HA样品,并测定其元素组成、红外光谱和差热性质等结构性质。结果表明:秸秆还田有利于土壤和各腐殖质组分有机碳含量提高,土壤腐殖质PQ值(HA在可提取腐殖质中所占的比例)显著增加;与CK相比,C1处理表层(0~20 cm)的SOC、HA、FA和HM有机碳含量明显增加,分别增加了21.8%、27.3%、11.5%和30%;C2处理亚表层(20~40cm)的SOC、HA、FA和HM有机碳含量显著增加,分别增加了26.3%、32%、13.4%和31.9%。C1和C2处理均使HA的氧化度、缩合度和热稳定性降低,脂族链烃和芳香碳含量增加,结构趋于简单化。这些变化在C1处理中主要体现在表层,与CK相比,C1处理表层HA的(O+S)/C比值降低了11.3%,I2920/I1620的比值增加了23.4%;C2处理主要为亚表层HA结构的变化,与CK相比,C2处理亚表层HA的(O+S)/C比值降低了9.1%,I2920/I1620的比值增加了23%。这一研究结果对阐明土壤培肥机理和指导秸秆还田实践有重要意义。     

玉米秸秆与土壤不同混合方式对腐殖质组成及结构的影响

为了优选不同秸秆还田方式,通过室内模拟试验,采用元素组成、红外光谱和差热分析等方法,研究了玉米秸秆与土壤不同混合方式对土壤腐殖质组成及其分子结构特征差异的影响.设置4个处理,分别为不添加秸秆的对照(ck)、秸秆与土壤充分混合(SI)、秸秆覆盖(SM)、秸秆埋置于土层中间(SE).结果表明:与ck相比,SI、SE和SM处理土壤有机碳含量分别增加12.41％、4.23％和3.05％,其中SI和SE处理与ck处理相比差异显著(P＜0.05),SM处理与ck之间差异不显著;各处理中腐殖质各组分的有机碳含量均有不同程度增加,其中SI处理的胡敏酸和胡敏素含量与ck处理相比差异显著(P＜0.05).秸秆与土壤不同混合方式均使得胡敏酸脂肪链烃的比例增强,热稳定性下降.添加玉米秸秆处理之间相比,秸秆覆盖处理的胡敏酸芳香性和热稳定性最高.     

黑土水溶性有机碳对有机物料还田的响应

【目的】探究不同有机物料还田措施下黑土水溶性有机碳含量及组成的变化特征,为黑土区土壤肥力提升提供科学依据。【方法】以黑龙江省克山县定位7年的有机物料还田小区为研究对象,采用常规测定及荧光分析方法,以单施化肥处理为对照,对配施有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料处理下土壤水溶性有机碳含量及结构进行分析。【结果】与单施化肥相比,配施有机物料使土壤水溶性有机碳含量提升9.65%—20.30%,土壤总有机碳含量提升6.63%—14.86%。各有机物料还田处理下土壤水溶性有机碳中类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质减少。有机肥施入使水溶性有机碳中溶解性微生物代谢产物增加,使富里酸类物质、腐殖酸类物质增加并使二者结构简化;秸秆、生物炭使土壤水溶性有机碳中富里酸类物质结构简化;生物炭的添加使土壤水溶性有机碳中腐殖酸类物质复杂化。【结论】有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料不同程度上提升了土壤水溶性有机碳中各组分含量、增强土壤微生物分解代谢、使水溶性有机碳中结构相对简单的富里酸组分含量增加、结构简化,其中以有机肥效果最佳。     

秸秆生物炭对烟区土壤剖面团聚体组成及有机碳分布的影响

为了探究秸秆生物炭还田对改良植烟土壤品质的影响,在保山烟区研究了不同施用量秸秆生物炭对土壤剖面团聚体组成及有机碳分布的影响。结果表明,与常规施肥对照相比,在常规施肥基础上增施生物炭4 500、9 000 kg/hm2提高了0～20 cm和20～40 cm土层中碱解氮、有机质、有效磷和速效钾的含量,其中增施生物炭4 500 kg/hm2处理显著增加了0～20 cm土层中有效磷、速效钾含量及20～40 cm土层中碱解氮、有机质、有效磷含量,增施生物炭9 000 kg/hm2处理显著增加了0～20 cm土层中有机质、有效磷、速效钾含量及20～40 cm土层中有效磷、速效钾的含量;与常规施肥对照相比,在常规施肥基础上增施生物炭4 500、9 000 kg/hm2处理增加了2～5、1～2、0.5～1.0、0.25～0.50 mm粒级团聚体含量,其中增施生物炭9 000 kg/hm2处理显著增加了2～5 mm粒级团聚体含量,增幅为78.31%;与常规施肥对照相比,在常规施肥基础上增施生物炭4 500、9 000 kg/hm2处理各粒级有机碳的含量均显著增加,其中增施生物炭9 000 kg/hm2处理对各粒级有机碳含量的增加量均大于增施生物炭4 500 kg/hm2处理,增幅分别为17.78%、17.86%、18.08%、27.64%、54.28%和61.19%。由此说明,秸秆生物炭还田不同程度提高了耕层土壤中土壤养分含量、各粒级土壤团聚体以及有机碳的含量。     

生物炭施用下土壤微生物量碳氮的动态变化

为了研究生物炭施用量对整个玉米生育期内土壤微生物量及玉米产量的影响,采用田间定位试验,生物炭施用量设置0（BC0）、10（BC1）、20（BC2）和30（BC3） t·hm^-2共4个处理,测定不同处理下土壤微生物量碳、氮及其动态变化和收获后玉米的籽粒产量。结果表明,玉米生育期内各土层土壤微生物量碳随生物炭施用量的增加而增加;与BC0相比,施用生物炭对播种前土壤微生物量碳的影响最为显著,其中,BC3处理在0—10、10—20和20—30 cm土层的微生物量碳较对照分别增加103.2%、91.8%和158.5%。土壤微生物量氮和微生物量碳氮比的变化则与玉米生育期有关。从整个生育期来看,土壤微生物量碳、氮含量在播种前最低,在拔节期达到峰值,之后缓慢降低并保持相对稳定。在播种前,BC3处理土壤微生物商增幅最大,较BC0增加了59.5%,其他生育期土壤微生物商无显著变化。玉米籽粒产量随生物炭施用量的增加而增加,BC2和BC3分别较BC0显著增产11.2%和14.1%。因此,在土壤中施用生物炭可在一定程度上增加土壤微生物量,提高土壤肥力,增加作物产量,为该地区生物炭的合理施用提供理论依据。     

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。     

生物质炭和秸秆对土壤团聚体腐殖物质组成的影响

添加生物质炭和秸秆都是增加土壤有机碳含量的有效方式,但二者在增加土壤腐殖物质组分的差异鲜有报道。为了解生物质炭和秸秆对土壤团聚体腐殖质组分及腐殖化程度的影响,通过180 d的室内培养试验研究施入秸秆及生物质炭后土壤团聚体腐殖质不同组分含量的变化。试验结果表明,施用秸秆及生物质炭均显著提高土壤大团聚体(2～0.25 mm)内腐殖物质的有机碳含量,随着培养时间的延长,大团聚体腐殖物质含量逐渐降低。整个培养期施用秸秆或生物质炭均以胡敏素增加为主,施用生物质炭胡敏素含量更高。表明施用生物质炭和秸秆首先增加土壤大团聚体腐殖物质含量,随着时间延长腐殖物质向微团聚体转移,并且胡敏素是增加的主要组分,施加生物质炭效果较施加秸秆更为明显。随着培养时间延长,添加生物质炭后大团聚体土壤HE和HA的E4/E6值增高,而添加秸秆土壤HE和HA的E4/E6值降低。研究结果认为,在短期内,施加生物质炭及秸秆可提高土壤腐殖化程度,可以提高土壤不同粒级团聚体腐殖质有机碳含量,且施加生物质碳和秸秆对增加大团聚体(2～0.25 mm)腐殖物质有机碳含量效果较微团聚体(<0.25 mm)更为明显。添加生物质炭后大团聚体土壤HE和HA逐渐简单化,而添加秸秆土壤HE和HA逐渐复杂化。     

秸秆炭化物长期还田下农田镉风险研究

以中国科学院常熟农业生态试验站宜兴基地秸秆及生物质炭连续还田试验作为研究对象,研究该农艺措施进行7年后对麦季土壤及小麦不同器官中镉(Cd)含量的影响。结果表明,与不添加秸秆源的BC0处理相比,秸秆和生物质炭还田增加了土壤中总Cd浓度(均低于国家土壤环境质量二级标准),但与7年前相比无显著性差异。相较于对照处理(BC0处理),添加2.25 t·hm-2的秸秆(Straw2.25处理,1/3秸秆全量还田量)与11.25 t·hm-2的生物质炭(BC11.25处理,5倍秸秆全量还田量制备生物质炭)对小麦中Cd吸收量无显著影响;但添加22.5 t·hm-2的生物质炭(BC22.5处理,10倍秸秆全量还田量制备生物质炭)的小麦籽粒、秸秆和根部中Cd含量比BC0处理分别显著降低了88.7%、75.3%和52.8%(P0.05)。Straw2.25处理、BC11.25处理和BC22.5处理中土壤DGT-Cd含量与不添加秸秆源的BC0处理相比分别降低了71.2%、74.6%和83.4%(P0.05);且DGT-Cd含量与小麦Cd吸收量呈显著正相关性(P0.01)。该研究结果表明在清洁农田中秸秆资源还田下土壤总Cd短期内环境风险较小,土壤Cd的生物有效性显著降低。     

秸秆还田下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征

研究长期秸秆还田对褐土土壤有机碳(TOC)含量、有机碳储量(TOCs)与固碳速率(DTOC)、易氧化有机碳(ROOC)含量和碳库管理指数(CPMI)的影响,为评价土壤质量、固碳减排、培肥土壤提供理论依据。基于北方旱地连续24 a不同秸秆还田方式下春玉米长期定位试验,选择4个处理(秸秆不还田(CK)、长期秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎还田(SC)和秸秆过腹还田(CM))进行分析,通过测定土壤TOC与ROOC含量来确定碳库变化特征。结果表明,秸秆还田处理对0~20 cm土层TOC含量与ROOC含量影响显著,且先降低然后向一个新的平衡移动;CM处理对TOCs的维持最有利,SM,SC处理也对TOCs有显著的积极影响;DTOC表现为净释放,但CK处理的有机碳释放速率为秸秆处理的180.99%~135.57%;CM处理的CPMI值显著高于其他处理,且比CK高62.33%;碳库管理指数与易氧化有机碳含量呈显著正相关。可见,秸秆还田处理可极显著影响土壤有机碳固存,减少有机碳的释放,使土壤性质向良性发展,有利于培肥土壤、保护环境。