生物炭添加量对南疆沙化土壤理化性质和水分特征的影响

通过研究棉秆基生物炭添加量对南疆沙化土壤理化性能影响,结果表明随生物炭添加量的增大,电导增大,pH值减小;容重与饱和含水量变化趋势相反,而毛管孔隙度与田间持水量变化趋势相同;自然状态下12天内水分蒸发量基本持平,生物炭添加量越大,土壤保水性能越好。当生物炭添加量为2%时,pH值和容重最小,电导、饱和含水量和田间持水量均为最大,这对降低南疆沙化土壤盐碱性,提高土壤保水能力提供了理论数据。     

生物炭对植被混凝土饱和持水量的影响

通过盆栽试验研究植被混凝土掺入不同添加量的生物炭后饱和持水量的变化,以期为生物炭在植被混凝土中的应用提供参考。结果表明,随着生物炭添加量的增加,植被混凝土饱和持水量明显增大,是原植被混凝土的1.09～1.36倍。随着时间推移,饱和持水量逐渐增大,添加生物炭的植被混凝土饱和持水量增大效果更明显,最大增大幅度为35.91%。     

不同轮作模式对潮土土壤物理性状的影响

为探究不同轮作模式对土壤结构的改良效果,于2018—2019年在山西大同进行田间试验,以荞麦—荞麦连作(BB)为对照,探讨了油菜—荞麦(RB)、玉米—荞麦(CB)、马铃薯—荞麦(PB)、燕麦—荞麦(OB)4种轮作模式下土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量的变化。结果表明,土壤容重随土层加深呈现出增加趋势,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量随土层加深而降低;各轮作模式(PB、OB除外)不同程度降低了0～40 cm土层土壤容重,增加了0～40 cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量,以油菜—荞麦轮作模式最佳。整体而言,轮作有利于改善土壤结构,油菜—荞麦轮作效果最好,是该研究区较为理想的轮作模式。     

生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0~90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0%、0.5%、1%、2%和4%施入0~20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 t N·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验。结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3%和22.7%。添加生物炭增加了0~20 cm土层总氮含量,最高显著增加158%(P0.05)。淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5%~91.9%。添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8%。淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大。在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0~20 cm土层土壤持水量越高。相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系。生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险。     

城市绿地不同植被群落对表层土壤入渗的影响

为探索郑州市城市不同植被群落对绿地表层土壤入渗的影响,以郑州市城区13种不同绿地表层土壤为对象,通过测定土壤物理性质及土壤饱和导水率,探讨了土壤物理性质对土壤入渗的影响。结果表明:1）不同绿地表层土壤的物理性质差别较大,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地理化性质更好,且土壤的物理理化性质易受到人为踩踏等因素的影响。2）不同绿地表层土壤水分入渗性能与持水能力差异显著,乔灌草混合配置的绿地比单一种植的绿地入渗性能和持水能力好,表现为较高的饱和导水率和田间持水量,其中银杏-麦冬配置的绿地饱和导水率最高,西府海棠-沿阶草配置的绿地饱和导水率最小;大叶黄杨单作绿地的田间持水能力最强,西府海棠-沿阶草配置的绿地田间持水能力最弱。3）土壤饱和导水率与总孔隙度呈极显著正相关关系,其中非毛管孔隙度与毛管孔隙度呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与容重呈极显著负相关关系;田间持水量与土壤总孔隙度呈显著正相关。城市绿地建设采用乔灌草混合配置的形式,能有效提高绿地土壤的入渗能力和持水能力,降低城市内涝风险。     

施用生物质炭对不同类型土壤物理性状的影响

为探明施用生物质炭对土壤物理性状的影响,选择了质地与有机质相差较大的8种土壤,设置对照、施用1%生物质炭、施用2%生物质炭和1%商品有机肥4个处理,模拟研究了施用生物质炭对土壤容重、>025 mm水稳定性团聚体和土壤保水性的影响。结果表明,与对照相比,施用生物质炭可明显降低土壤容重,增加土壤的田间持水量,且作用效果随生物质炭用量的增加而增加。施用生物质炭对土壤>025 mm水稳定性团聚体的影响在不同土壤类型上有较大的差异：在壤质砂土中影响不明显;在壤土中具显著的促进作用;在粘土与粘壤土中,其效果因土壤有机质含量不同有所差异,对有机质较高的粘土与粘壤土,因其本身已具有较高含量的水稳定团聚体,施用后无明显效果,但对于有机质含量较低的粘土与粘壤土,施用后具有明显的促进作用。施用生物质炭对降低土壤容重和增加土壤田间持水量的作用比施用商品有机肥更明显,但在促进水稳定性团聚体形成上,生物质炭的作用不及商品有机肥。综合认为,施用生物质炭可明显改善无机胶体含量较高但有机胶体缺乏的土壤的结构。     

生物炭对宁南山区马铃薯土壤理化性状及水分运移的影响

为宁南地区马铃薯种植中高效利用有限降雨提供参考,通过使用生物炭改良土壤理化性状,比较不同用量生物炭对土壤水分保蓄能力的影响,明确生物炭在宁南地区的合理用量。结果表明:在宁南山区,生物炭对马铃薯土壤物理性状及水分运移有明显影响,可显著提高马铃薯耕层土壤田间持水量和含水量,降低土壤容重,增加毛管孔隙度,进而提高土壤水分利用效率,实现高产。马铃薯生产中生物炭的最佳施用量为20t/hm2,该条件下田间持水量为14.91%,比对照(空白)提高1.23~3.07百分点;容重1.24g/cm3,比对照增加0.01~0.18g/cm3;毛管孔隙度18.38%,较对照增加0.65~1.36百分点;提高马铃薯单株结薯个数、单株块茎重、单薯重、商品薯率;马铃薯平均产量2 480kg/667m2,水分利用效率85.92kg/(hm2·mm),产量和水分利用效率较对照分别增加49.04%和48.14%。     

马铃薯不同种植模式下生物炭对土壤水分动态影响的研究

通过对马铃薯露地平种、起垄覆膜两种栽培模式下生物炭对土壤水分动态影响的研究,通过测定耕层土壤田间持水量、土壤容重及毛管孔隙度、土壤贮水量及耗水量、产量等指标,明确不同栽培模式下使用生物炭对土壤水分含量的变化的影响。结果表明,不同栽培模式下,发现生物炭对马铃薯土壤物理性状及水分运移均有明显影响,随着生物炭使用量增加,土壤田间持水量均呈现递增趋势,土壤容重均呈现递减趋势,毛管孔隙度呈现递增趋势,耕层自然含水量都有小幅增加;起垄覆膜栽培模式条件下,生物炭蓄水能力优于露地平种栽培;露地平种栽培实现高产的最佳使用量为20 t/hm2,起垄覆膜栽培实现高产的最佳使用量为10 t/hm2。     

土壤含水率对长白落叶松幼苗生长的影响

为了研究长白落叶松幼苗生长与土壤含水率的关系,掌握长白落叶松苗木生长规律,为育苗管理和相关研究提供借鉴,通过5种田间持水量梯度对幼苗生长指标的影响试验,分析了不同土壤含水率条件下苗木生长指标的变化。结果表明:苗高、地径、主根长、生物量等指标在不同土壤含水率条件下差异显著,大于1 cm长侧根数受土壤含水率的变化差异不大;幼苗生长对土壤含水率需求较高,在田间持水量为90%时,幼苗生长各项指标较优,在田间持水量为80%以上时,增加灌溉量对促进苗木生长影响不大;土壤含水率保持田间持水量的80%左右,苗木生长指标较好,同时又能够达到灌溉节水的目的;在土壤含水率低于田间持水量60%时,苗木正常生长受到显著的影响。     

园林废弃物资源化处理对金叶榆人工林土壤理化性质和团聚体稳定性的影响

为研究园林废弃物不同资源化方式和不同施用量对人工林土壤理化性质和水稳性团聚体稳定性的影响,在北京市房山区金叶榆(Ulmus pumila cv.jinye.)人工林开展试验,设置粉碎物、堆肥、生物有机肥、生物炭4种园林废弃物资源化有机物料和1 m²样地含碳质量1、2、4 kg的施用量,培养15个月后,测定其土壤理化性质。结果表明：施用4种园林废弃物资源化有机物料均可促进土壤中小团聚体向大团聚体转化,提高土壤水稳性团聚体稳定性,降低土壤密度,增加土壤持水性和孔隙度,并提高土壤养分质量分数。其中粉碎物和生物有机肥处理显著增加全磷质量分数;堆肥处理显著增加全氮质量分数,提高毛管持水量、饱和持水量和毛管孔隙度;生物炭处理显著增加有机碳质量分数;生物有机肥和生物炭处理显著增加硝态氮质量分数;堆肥处理显著增加速效磷质量分数。不同园林废弃物有机物料对土壤pH、铵态氮、饱和孔隙度等指标作用效果不显著。因此,园林废弃物粉碎物、堆肥、生物有机肥及生物炭均能在一定程度上改善人工林土壤质量,其中,粉碎物、堆肥和生物有机肥处理对增加土壤肥力及改善土壤物理结构的效果优于生物炭。     

生物质材料与营养物配施对石油污染土壤的修复

为研究营养物质、玉米秸秆碎屑和生物炭材料对石油污染土壤修复效果的影响,对4个处理组修复后土壤理化性质、修复中和修复后土壤生物特征和石油烃类物质的去除率,以及上述指标的相关关系进行分析。结果表明:添加玉米秸秆碎屑和生物炭能够显著降低土壤容重,增加土壤孔隙度,并提高土壤田间持水量(P0.05)。在石油污染土壤中添加营养物和两种疏松材料均能提高土壤中微生物数量,其中生物炭与营养物联合处理组效果最佳,修复90 d微生物数量达到7.24×107CFU·g~(-1)。修复后玉米秸秆碎屑与营养物联合处理组和生物炭与营养物联合处理组总石油烃和不同组分烃类物质明显减少,尤其是生物炭联合处理组,明显高于单独营养物处理组和对照组。土壤理化性质、微生物数量、石油烃去除率三者之间多呈显著相关,其中土壤孔隙度和总氮对微生物影响较大,微生物对石油烃类的去除作用明显。因此,添加生物炭材料并配施营养物质既可以改善土壤物理性质又能够为微生物提供充足的养分,进而增强石油污染土壤的修复效果。     

生物炭对京郊沙化地土壤性质和苜蓿生长、养分吸收的影响

通过田间试验研究了施用生物炭(14 t·hm^-2)和种植苜蓿对京郊沙化地的改良作用。试验设裸地(BL)、裸地添加生物炭(BLB)、种植苜蓿不加生物炭(A)和种植苜蓿添加生物炭(AB)四个处理。结果表明:添加生物炭使土壤容重显着减小11.5%~11.6%,pH值显着增加0.1~0.2个单位,田间持水量和总孔隙度分别增加9.1%~10.3%和7.6%~11.3%,土壤总氮、有机碳含量和氮、磷、钾、锌的有效含量分别增加10.3%~25.8%、52.8%~71.7%、12.7%~23.5%、141.7%~233.3%、47.7%~81.1%、94.2%~95.2%,有效铁含量最高减小29.1%,阳离子代换量(CEC)和钙、镁、锰、硼的有效含量无显着变化;种植苜蓿没有显着影响土壤pH值、容重、总孔隙度、田间持水量、CEC和氮、钙、镁、锌、硼的有效性,总体上显着减小了土壤含水量和总氮、速效磷、速效钾的含量,增加了铁和锰的有效含量。BLB处理土壤含水量比BL显着增加13.9%(P<0.05);添加生物炭使苜蓿地上部生物量、含水量和氮、磷、钾、钙、镁、铁、锌、锰、硼的吸收累积量分别显着增加91.1%、3.6%、110.0%、130.9%、200.4%、82.6%、44.8%、89.5%、102.7%、99.5%、104.7%.生物炭与苜蓿种植相结合可在短期内改善京郊沙化地土壤的理化性质、提高养分有效性和恢复植被。     

保水剂对砂质土壤物理性质的影响

以山西农业大学苗圃试验田为研究对象,通过选取样地进行试验,测定了在土表施用保水剂(SAP)和SAP+PAM(土壤结构调理剂)2种处理方式后,喷灌和渠灌条件下不同层次(0~20,20~40,40~60 cm)土壤容重、田间持水量、土壤含水率的变化。结果表明,施用SAP,SAP+PAM后可以明显降低土壤容重、增加田间持水量、提高土壤含水率,并且沙壤土较砂性土作用效果明显;沙壤土的2种灌溉方式相比,容重降幅相差不大,渠灌的田间持水量增幅大于喷灌。研究结果可为半干旱区农区提高水分利用率及灌溉效率提供重要的理论依据。     

长期不同施肥对褐土持水性质的影响

为了评价长期不同施肥对褐土土壤物理性状和土壤持水性质的影响,依托山西省寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站长期进行氮磷肥与有机肥配合施用定点定位试验的褐土农田,设置不施肥（CK）、单施氮磷肥（NP）、氮磷肥与有机肥配施（NPM）和单施高量有机肥（M）等4个处理,并测定其土壤容重、孔隙度、紧实度、饱和导水率以及土壤水分特征曲线等指标。结果表明,与CK相比,NPM和M处理显著降低了土壤容重和紧实度,提高了土壤孔隙度和饱和导水率,同时水分累计入渗量也分别提高了20.00%和47.62%;土壤水分特征曲线表明,不同处理土壤持水能力从高到低为M>NPM>NP>CK;Van Genuchten模型拟合结果表明,M处理下田间饱和含水量（θs）和剩余含水量（θr）均最高,而CK最低。与CK相比,NPM和M处理田间持水率分别提高了11.97%和40.27%,土壤有效含水率分别提高了15.11%和21.35%。综上,长期施用高量有机肥（M）以及氮磷肥与有机肥配施（NPM）配合施用可以提高土壤持水能力,是褐土区较为适宜的施肥措施。     

不同水分条件下海南红壤N2O排放对不同碳源添加的响应

为探讨添加不同水分条件下土壤N₂O排放对碳源添加的响应,以无任何添加的土壤为空白处理（CK）,设置B1、B2两个生物炭处理（B1：生物炭添加量为土壤质量的1％;B2：生物炭添加量为土壤质量的2％）和秸秆处理S（水稻秸秆添加量为土壤质量的2.75％,秸秆用量与制备B1的秸秆用量相当）,同时设置45%持水量W1（模拟干旱）、75%持水量W2（适中）和100%持水量W3（淹水）3个水分条件,培养25 d。结果表明：不同水分条件下土壤NH₄⁺-N含量为W1>W2>W3,NO₃^--N含量为W3>W2>W1。土壤水分显著影响N₂O排放,相比W1,CK、S、B1、B2处理在W2和W3水分条件下的N₂O累积排放量分别增加806.2%、455.8%、713.2%、311.3%和798.6%、315.3%、801.6%、661.7%。W1和W2水分条件下,相比CK,秸秆添加显著增加土壤N₂O累积排放量,增幅分别为80.9%和10.9%。添加生物炭在各水分条件下均降低土壤N₂O累积排放量,水分含量越高,降幅越大,B1和B2降幅分别为25.7%~33.5%和22.9%~65.0%。研究表明,海南红壤中添加生物炭可以减少土壤N₂O排放,而秸秆还田在持水量小于75%时可增加土壤N₂O排放,在淹水条件下可降低土壤N₂O排放。     

种植黄花草木樨对盐碱地土壤水、盐状况的影响

在吉林省大安市试验样地,采集不同地段、不同时期的盐碱土样,分别进行了土壤容重、田间持水量及全盐量等的测定,并利用试验获得的数据,分析了黄花草木樨种植前后土壤含水量、田间持水量及土壤容重等方面的变化,通过比较10月份和6月份种植区和未种植区各项指标的变化,对比了种植黄花草木樨后盐碱地土壤改良的效果.结果表明:同一季节,种植区与未种植区比较土壤容重减小、含水量及田间持水量提高,土壤的保水持水能力增强;种植区10月份较6月份全盐量和pH均值分别减少了260.61 mg/100g和0.3,有机质含量增加了0.0028 g/kg,土壤的性质和结构得到改善;种植区10月份相对于6月份土壤全盐量、有机质含量的变化幅度明显高于未种植区,说明黄花草木樨具有明显的改良盐碱土结构的功能,这为盐碱土改良提供了一种较为有效的生物改良技术.     

不同轮耕方式与生物炭用量对潮土区玉米产量及土壤理化性质的影响

针对常年小麦旋耕玉米免耕造成土壤容重增加、透气性变差、土壤团聚体稳定性降低、有机碳含量降低等土壤质量恶化的问题,探讨通过生物炭与轮耕方式改善土壤理化性状的可行性。采用田间定位试验,以小麦旋耕玉米免耕+不施生物炭(CK)为对照,设置3种生物炭用量(2.5(B1)、5.0(B2)、7.5 t/hm²(B3))与2种轮耕耕作方式(小麦旋耕玉米免耕(R)、小麦深翻耕玉米免耕(D))的交互处理,分析不同处理对土壤容重、孔隙度、团聚体稳定性、有机碳及作物产量的影响。结果表明,在0～20 cm土层,与对照相比,小麦旋耕玉米免耕处理土壤容重显著降低,并且随生物炭施用量的增加而降低,土壤孔隙度显著增加,并且随生物炭施用量的增加而增加;在20～40 cm土层,小麦深翻耕玉米免耕处理显著降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度;不同处理均能显著提高>0.25 mm团聚体占比和土壤有机碳含量,并且2个指标均随生物炭施用量的增加而增加;在2020、2021年,不同处理玉米产量分别较对照显著增加5.07%～11.02%、6.53%～18.13%,其中,DB3处理产量最高,分别为8 946.83...     

不同培养条件下生物炭对磷吸附解吸能力的影响

将350℃和600℃2种不同裂解温度下的芦苇秸秆生物炭作洗涤和未洗涤处理后,与巢湖十五里河河口湿地土壤进行网隔培养,培养的水分处理分为:淹水、干湿交替和75%田间持水量,共得到12个样品。对培养后生物炭进行磷素吸附-解吸实验,采用Langmuir和Freundlich吸附模型分析处理3种水分培养后的生物质炭对磷的吸附-解吸差异。结果表明:吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量。Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12种不同处理的生物质炭对磷的等温吸附过程。淹水的各个拟合参数均高于干湿交替和75%田间持水量。解吸量均随添加磷浓度的增大而增大,解吸率随添加磷浓度的增加而减少。淹水的解吸量和解吸率均高于干湿交替和75%田间持水量。     

连续施用生物炭对土壤理化性质及氮肥利用率的影响

为探讨连续施用生物炭及生物炭不同用量对土壤肥力及氮肥利用率的影响,在沈阳农业大学后山棕壤新型肥料试验基地(始建于2013年)布置生物炭用量定位试验,设置4个生物炭用量梯度0,1.5,3,6 t·hm-2,研究不同用量生物炭对棕壤理化性质、玉米产量及氮肥利用率的影响。结果表明:生物炭对玉米苗期土壤含水量的影响不大,随着生育期的推进,逐渐表现出其保水性能;添加生物炭可以降低土壤容重,不同用量生物炭处理的土壤容重较NPK处理平均降低了6.04%,且容重随施炭量的增加而降低;施用生物炭可以提高土壤pH值、有机质和全氮含量,与NPK处理相比,C2NPK、C3NPK处理土壤有机质含量分别提高了31.20%、32.61%,全氮含量分别提高了6.73%、6.09%,差异显著;同时施用生物炭可以促进土壤矿质态氮的缓慢释放。连续添加生物炭可以促进玉米的生长发育,提高玉米产量,2013年,不同用量生物炭处理间差异未达显著水平。2014年,生物炭处理的玉米产量随施炭量的增加而升高,C3NPK、C2NPK处理的玉米产量分别较NPK、C1NPK处理提高了21.36%、10.99%与17.19%、7.18%。2015年,仍以C3NPK处理玉米产量最高,较NPK处理增产9.09%。无论是否将生物炭中氮含量计入施氮总量,生物炭处理均能提高氮肥利用率。     

不同植被恢复方式对马尾松林土壤及凋落物持水能力的影响

以南亚热带低效马尾松林下套种改造(马尾松改造模式Ⅰ和马尾松改造模式Ⅱ)和白然更新(马尾松自然更新Ⅲ)3种试验林为研究对象,探讨了不同植被恢复方式对马尾松林土壤及凋落物持水能力的影响.结果表明,3种试验林间土壤容重、孔隙度和土壤持水能力差异不显著,不同植被恢复对土壤容重、孔隙度和土壤持水能力影响不显著.土壤容重介于1.36～1.39 g/cm3,土壤最大持水量和非毛管持水量表现为马尾松改造模式Ⅰ＞马尾松改造模式Ⅱ＞马尾松自然更新Ⅲ,毛管持水量表现为马尾松改造模式Ⅱ＞马尾松自然更新Ⅲ＞马尾松改造模式Ⅰ,而田间持水量大小为马尾松自然更新Ⅲ＞马尾松改造模式Ⅱ＞马尾松改造模式Ⅰ.3种试验林间凋落物蓄积量差异不显著,其蓄积量介于13.74～18.56t/hm2之间.马尾松改造模式Ⅱ和马尾松自然更新模式Ⅲ凋落物最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量显著高于马尾松改造模式Ⅰ,凋落物拦蓄地表径流功能优于马尾松改造模式Ⅰ.马尾松改造模式Ⅰ、马尾松改造模式Ⅱ和马尾松自然更新模式Ⅲ凋落物最大持水量仅为其0～20 cm土壤最大持水量的2.26％、3.02％和3.28％.研究结果为低效马尾松人工林近自然改造、可持续经营及森林生态服务功能评估提供理论依据.