土壤肥力及冬小麦产量与生物有机肥的效应研究

[目的]为生物有机肥的推广应用提供依据。[方法]对川农10号施有机肥和生物复合肥,以速效氮、速效磷、速效钾和有机质代表土壤肥力,研究生物有机肥对土壤肥力及冬小麦产量的影响。[结果]施用复合肥的土壤有机质较不施肥对照高8.62%,速效氮高9.81%,速效磷高11.35%,速效钾高3.45%。施用生物有机肥各处理的土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量和冬小麦产量较对照和复合肥处理均增加,且随着生物有机肥用量的增加而不同程度地增加。各施肥处理冬小麦的产量均高于对照,增加值范围为13.41%~86.35%,其中施用生物有机肥处理较复合肥处理增加更加突出。[结论]施用生物有机肥明显增加了土壤中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量,提高了土壤供肥能力和冬小麦产量。综合考虑,施用生物有机肥350 kg/hm2具有较好的经济效益。     

连作土壤连续施入生物炭对黄瓜品质及根区微生态的影响

为了探讨连续施入生物炭对连作土壤黄瓜品质及根区微生态的影响，以黄瓜连作14、22茬土壤为研究对象，设置不施用、单次施用、连续3次施用生物炭处理。结果表明，与单次施入生物炭相比，连续施入生物炭的连作14、22茬土壤的黄瓜单株产量分别增加24.06%、19.68%;与同一茬次相比，连续施入可以显著提高黄瓜果实的蛋白质、维生素C和可溶性糖含量，降低硝酸盐含量；土壤pH值、阳离子交换量、有机质含量、速效钾含量、细菌数量以及细菌/真菌的值得到显著提高，同时可以显著降低真菌和尖孢镰刀菌数量，并提高土壤微生物代谢活性和多样性。综上，生物炭连续施入较单次施入对连作土壤微生态环境的改善作用更显著，由此可以提高连作黄瓜的单株产量，改善果实品质，更有利于缓解温室连作障碍。     

生物炭改土对植烟土壤理化性状动态变化的影响

通过盆栽试验,研究了生物炭不同施用量对植烟土壤容重、pH值、有机质和速效养分含量及其在烤烟生长期内变化规律的影响。结果表明,每盆施用生物炭1~2 kg能显著降低土壤的容重,降幅在12%~20%,并且能提高土壤的pH值。土壤有机质含量与生物炭的施用量呈线性相关关系。施用生物炭能降低土壤碱解氮的含量,限制了土壤的氮素利用度;对土壤速效磷没有显著影响,能显著提高土壤速效钾的含量,并使土壤具备持续提供钾素的能力。     

生物炭对双季水稻产量和土壤性状的持续效应

[目的]大量研究表明,在酸性稻田上施用生物炭能够提高水稻产量和改良土壤酸化,但是施用生物炭的长期效应还不清楚.研究采用定位试验,旨在明确一次性施用生物炭对双季水稻产量和土壤性状的持续效应.[方法]采用单因素随机区组设计,于2015—2020年开展田间试验,设置不施生物炭和2015年早稻翻耕前一次性配施20 t/hm2生物炭2个处理,阐明一次性施用生物炭对双季水稻产量和土壤性状的持续效应.[结果]施用生物炭除在第1年(2015年)降低了早、晚稻产量外,其他年份产量均高于对照.其中,2016年早、晚稻,2018年早稻和2019年晚稻达到显著水平,增产率分别为14.1％、13.4％、5.9％和17.1％.施用生物炭显著提高了2016年和2018年土壤pH值,分别提升0.3和0.1个单位.施用生物炭显著提高了土壤有机质含量,但增幅从2016年的41.7％逐渐降低到2020年的26.0％.施用生物炭显著提高了2016年和2020年土壤速效钾含量,增幅分别为90.9％和41.4％,但对土壤碱解氮含量和土壤速效磷含量均无显著影响.[结论]在此酸性双季稻田上,一次性施用生物炭对水稻产量在5年内有显著影响,对土壤酸化有4年的改良效果,而对土壤有机质具有持续的提升效应.     

生物有机肥的特点及其在桃树上的施用效果试验(英文)

[目的]探讨生物有机肥的特点及在桃树上的应用效果。[方法]通过在辽宁省主要果产区开展生物有机肥施用示范试验,探讨生物有机肥对桃树生长及试验地土壤的影响。[结果]施用生物有机肥后桃树产量和果实品质都比常规施肥有所提高,其中产量与对照相比增加16.4%,果实的维生素C及总糖含量也明显提高;施用生物有机肥提高了土壤中全氮、速效磷、有效钾和有机质含量,降低了土壤的容重。[结论]生物有机肥可明显改善果实产量和品质,同时可改良果园土壤,保护环境,在绿色果品生产中具有广阔的应用前景。     

生物炭对土壤养分及烟叶各时期化学成分的动态影响

[目的]探究生物炭施用量对土壤改良及烟叶发育的影响。[方法]以云烟87为试验材料,生物炭施用量设4个水平:CK(0)、T1(2 250 kg/hm2)、T2(4 500 kg/hm2)、T3(6 750 kg/hm2),研究不同稻秆生物炭施用量对土壤养分及烟叶的作用效果。[结果]生物炭在前期增加烟叶还原糖、总糖、淀粉含量而后期则降低其含量。对于总氮及氯的影响较小,尼古丁则呈降低态势。使烟叶化学成分更加协调,从而提高吸食品质。土壤生物炭能增加有机质含量,提高p H值,增加速效钾含量,减少速效磷含量,碱解氮则呈现先增加后减少。综合土壤养分与烟叶品质结果,施用生物炭4 500 kg/hm2处理组效果最佳。[结论]该研究可为生物炭的合理施用提供参考。     

生物炭对连作设施土壤酶活性及黄瓜根系性状的影响

以连作(15年)设施土壤为研究对象,以黄瓜为供试作物,探讨不同生物炭用量(0,20,40t·hm-2)对土壤理化性质、酶活性及黄瓜根系性状的影响。结果表明,施用生物炭土壤脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性显著升高,BC2处理(40t·hm-2)效果好于BC1处理(20t·hm-2)。与对照处理(CK)相比,BC1和BC2处理土壤脲酶活性分别提高15.7%和23.8%,酸性磷酸酶活性提高82.5%和99.2%,过氧化氢酶提高53.0%和74.6%,对土壤转化酶活性影响差异不显著。施用生物炭对设施土壤理化性质有显著影响。BC1和BC2处理土壤碱解氮含量和EC值分别降低14.8%、15.1%和14.2%、20.6%,差异显著;有效磷、速效钾、有机碳和pH值均提高。施用生物炭有利于黄瓜根系发育,BC1和BC2处理根系条数、总根长、总表面积和根系活力均高于CK。结果表明,黄瓜根系性状与部分土壤理化性质显著相关,尤其与土壤pH值、速效钾和有机碳含量关系密切。综合分析表明,施用生物炭有利于改良连作设施土壤,促进黄瓜根系发育。     

连续施用生物有机肥提高设施黄瓜产量和品质的研究

[目的]评估田间连续施用生物有机肥对设施黄瓜的促生效果,以期为有效改善施肥模式和提高设施黄瓜产量提供新的途径。[方法]通过田间试验,研究了连续3季施用化肥、有机肥及生物有机肥对设施黄瓜产量、生物量、品质及病原菌数量的影响。[结果]相比于化肥(CF)处理、有机肥(OF)处理和空白对照(CK),连续施用生物有机肥(BIO,含解淀粉芽孢杆菌SQR9)的每一季均增加了植株株高、茎粗、叶绿素含量和产量;第1季增产幅度分别达11.06%、9.41%和18.60%,第2季分别达30.63%、3.67%和75.44%,第3季分别达9.63%、7.44%和69.95%,且第1季和第2季BIO处理产量显著高于CF处理和对照;同时生物有机肥的施用也明显提高了果实维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,提高了黄瓜品质;连续2季施用BIO后,根际土壤中病原菌数量最低且显著低于CF处理和对照;连续施用3季后,BIO处理根际土壤中病原菌数量显著低于其他处理和对照。[结论]连续施用含解淀粉芽孢杆菌SQR9的生物有机肥可以有效提高设施黄瓜产量和品质,并且可以降低土体和根际土壤中病原菌的数量。     

添加生物质炭不同组分对不结球白菜产量和品质的影响

[目的]本文旨在揭示生物质炭施用对作物产量和品质的影响机制。[方法]通过热水浸提法,将生物质炭中以有机碳为主的"炭骨架"(水洗生物质炭,washed biochar)和以小分子有机物为主的"类植物生长激素"(生物质炭浸提液,biochar extracts)分离,再通过燃烧法将以氮、磷、钾等营养元素为主的"速效养分"(生物质炭灰分,biochar ash)分离。将这些不同的组分添加到高、低2种肥力土壤中,研究其对不结球白菜(简称小白菜)产量、品质及土壤性质的影响。[结果]添加不同生物质炭组分对小白菜地上部生物量和根系生物量没有显著影响,但添加生物质炭浸提液和水洗生物质炭显著提高了高肥力土壤中小白菜的根冠比。添加生物质炭不同组分均显著降低了收获期小白菜地上部硝酸盐含量,不同处理硝酸盐含量降低41%～84%。添加水洗生物质炭提高了高肥力土壤中小白菜地上部维生素C含量;而添加生物质炭浸提液增加了低肥力土壤小白菜地上部维生素C含量。添加生物质炭不同组分均显著提高了收获期小白菜地上部钾含量,不同处理钾含量增加43%～88%。小白菜地上部硝酸盐含量与钾含量呈极显著负相关关系。[结论]添加秸秆生物质炭不同组分对小白菜产量没有显著影响,但降低了小白菜地上部硝酸盐含量,同时提高了钾含量。添加秸秆生物质炭后小白菜地上部钾吸收量的增加可能是硝酸盐含量降低的重要原因。     

不同有机物料对设施黄瓜生长及土壤性状的影响

为了减少设施菜田中由于超量施用有机肥导致的N、P累积,通过选取泥炭、腐植酸、菌渣、生物炭4种有机物料及其配施对传统鸡粪进行等C替代,开展了两茬田间试验,研究了有机物料等C替代鸡粪对土壤理化性质和黄瓜产量、品质的影响。连续两茬的试验结果表明,有机物料等C替代鸡粪对黄瓜产量无显著影响;但同鸡粪处理相比,泥炭、腐植酸和生物炭3种有机物料配施可显著提高黄瓜果实中维生素C的含量;除单施生物炭外,施用不同有机物料表层土壤(0~20cm)的pH值均显著高于施用鸡粪的处理,同时有机物料处理较鸡粪处理降低了表层土壤有效P含量51.6%~62.9%,提高了表层土壤C/N,其中,腐植酸处理土壤有效P的降低幅度最大,且其表层土壤C/N与鸡粪相比显著提高了92.2%,腐植酸处理土壤(0~60cm)的C储量也最大;各有机物料处理N盈余量均小于鸡粪处理,其中生物炭处理的养分盈余量最小,与鸡粪相比减少了73.1%,各有机物料处理的P盈余量与鸡粪处理相比显著降低了65.3%~92.3%,P削减效果腐植酸>泥炭+腐植酸>泥炭+腐植酸+生物炭>生物炭>泥炭>泥炭+菌渣>菌渣。因此,有机物料等C替代鸡粪后,在保证黄瓜产量的同时可以提升黄瓜果实营养品质,大幅度削减土壤中N、P盈余,其中,腐植酸对提高土壤有机质以及P盈余削减效果较好,泥炭+腐植酸+菌渣配施对改善黄瓜品质的效果较好。     

生物质炭施入对白浆土碳氮变化的影响

通过大田试验方法,研究分析生物质炭不同施入量(0、10、20、30 t·hm^-2)对旱作农田白浆土土壤碳、氮变化的影响。结果表明,生物质炭施入土壤可有效提高土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、微生物生物量碳(MB-C)、微生物生物量氮(MB-N)、硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量,且这些指标均随施入量的增加而提高。与对照(CK)处理相比,土壤SOM与TN含量分别提高了6.88%~43.77%、1.68%~15.91%,土壤MB-C与MB-N分别提高了9.76%~60.88%、6.72%~68.91%,且均在30 t·hm^-2的施用量下达到最大值。添加生物质炭可以显著提高各深度土层NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,总体表现为0—10 cm>10—20 cm>20—30 cm。建议以30 t·hm^-2生物质炭为白浆土旱作农田土壤的最佳施用量。     

生物黑炭还田对红壤旱地芝麻产量及土壤养分的影响

为探讨南方丘陵区芝麻种植过程中合理的有机培肥措施,通过不同用量的秸秆和生物黑炭还田试验,研究了其对芝麻产量以及土壤pH值、有机质和氮磷钾养分含量的影响。结果表明:与常规施肥相比,秸秆和生物黑炭处理的芝麻籽粒产量分别增加了42.7%~89.0%和75.6%~118.3%,秸秆产量分别增加了24.2%~39.3%和43.6%~61.9%;同时,施用秸秆或生物黑炭可以较好地改良土壤酸化情况,并提升土壤有机质和速效氮磷钾的含量,且生物黑炭的效果优于秸秆直接还田;在试验设置的用量范围内,生物黑炭施用量越大,作物增产幅度和土壤肥力提升幅度越高。     

生物黑炭输入对果园土壤性状及活性有机碳的影响

为了解生物黑炭施用对果园土壤质量的改良效果,采用田间试验研究了不同生物黑炭施入量对果园土壤性状及活性有机碳的影响。结果表明:施用生物黑炭提高了果园土壤含水量、总氮含量及pH值,降低了土壤容重,提高了土壤微生物生物量碳含量。与对照相比,生物黑炭处理的土壤含水量及总氮含量分别提高3.26%～25.61%和61.22%～87.76%,pH值提高0.03～0.30个单位,土壤容重降低13.13%～19.38%,土壤微生物生物量碳含量提高84.34%～107.55%。     

添加生物炭对不结球小白菜产量与品质的影响

为进一步提高不结球小白菜的产量与品质,通过连续3季盆栽试验,探讨不同生物炭投入量对小白菜产量与品质的影响。结果表明,5%~10%生物炭投入量能显著提高小白菜产量,3季平均产量为4821~4840 kg/hm_²。5%~10%生物炭投入处理小白菜维生素C含量也显著提高,3季平均含量为11.4~11.5 mg/kg;硝酸盐含量随着生物炭添加量提高而降低,其中15%生物炭投入后较不0%生物炭投入降低40.1%;可溶性糖含量在处理间不显著。总体而言,5%~10%生物炭投入能显著提高小白菜产量,提高维生素C含量,降低硝酸盐含量。     

生物炭对碱性砂质土壤小麦出苗及幼苗生长的影响

为探究生物炭还田对砂质土壤小麦出苗和幼苗生长的影响及原因。本研究设置2个盆栽试验。试验1比较0%、0.6%、1.8%、3.6%和5.4%(质量分数)5个生物炭梯度对小麦出苗率、小麦萎蔫时含水量和有效水含量的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加出苗率及有效水含量呈降低趋势,小麦萎蔫时含水量则与之相反。在此基础上,试验2进一步研究30%~50%(WL)、50%~70%(WF)、70%(WE)3个水分梯度下生物炭施用量与5个生物炭梯度的耦合效应试验,分析其对幼苗生长、土壤pH和EC的影响。结果表明,各水分梯度下施用过量生物炭(3.6%)抑制小麦幼苗生长,WF和WE水分条件下土壤pH和WL、WF和WE水分条件下土壤电导率均与小麦根系活力、植株含水量和地上部生物量显著负相关。综合表明,在碱性土壤中施用生物炭后会提高土壤pH和EC,从而抑制小麦出苗和幼苗生长。     

优化减氮与施用生物炭对双季稻土壤温室气体排放及产量的影响

为探究在不同优化减氮条件下施用生物炭对双季稻土壤温室气体排放和水稻产量的影响,采用静态箱-气相色谱法监测水稻生长期间土壤CH₄和N₂O排放通量,测定土壤理化指标及水稻产量。试验设置5个处理:常规施氮(CF)、优化减氮15%(OF15%)、优化减氮15%+生物炭(OF15%+B)、优化减氮30%(OF30%)、优化减氮30%+生物炭(OF30%+B)。结果表明:与CF相比,各处理均降低了双季稻土壤CH₄和N₂O的累积排放量,降幅分别为9.59%~39.60%和20.12%~41.61%;其中OF30%+B与OF15%+B处理CH₄的减排效果最佳,分别达39.60%与31.53%;OF30%+B处理N₂O的减排效果最佳,达到41.61%,其次为OF30%和OF15%+B处理,分别达34.56%与28.14%。各处理均降低双季稻系统土壤温室气体产生的全球增温潜势,降幅为9.54%~39.27%;OF15%+B产量最高,与CF相比增加了2.83%,而OF30%与OF30%+B存在一定的减产风险,分别减产了5.85%与4.20%;相对于CF,各处理的温室气体排放强度(GHGI)均有所降低,其中OF30%+B降低了整个双季稻系统GHGI的36.74%,效果最佳,其次为OF15%+B处理,降幅为33.09%,两者具有降低GHGI的巨大潜力;施用生物炭可增加土壤pH、有机质以及NO-3-N和NH+4-N含量,改善土壤肥力,这可能是生物炭调节温室气体排放的重要原因。研究表明,在各处理中OF15%+B处理水稻产量最高,温室气体减排潜力较大,有利于农业可持续发展。     

生物炭负载枯草芽孢杆菌缓解辣椒连作土壤障碍研究

为明确负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对辣椒连作障碍土壤的修复效果,试验以辣椒连作区连作10年土壤为主要研究对象,采用土壤盆栽试验,探索了负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对关键生育期辣椒生长、土壤有效氮磷养分、根际/非根际土壤微生物区系以及细菌/真菌的影响。结果表明：基施负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭与对照相比,在开花期显著促进了辣椒生长,地上部鲜、干重,地下部鲜、干重和根冠比增幅分别为152.16%、103.04%,244.20%、161.70%和41.18%;辣椒开花和结果分别提前5 d和7 d,且花朵数增加4.14倍;土壤硝态氮含量显著降低93.16%,土壤有效磷含量显著提高12.30%;根际真菌数量显著降低46.08%,而放线菌显著增加325.81%,这为花期促进辣椒生长和保持根际微生物群落稳定性奠定了基础。综上所述,基施负载枯草芽孢杆菌S16的生物炭对开花期辣椒有明显促生效应,且改善了根际土壤微生态环境,缓解了辣椒连作的土壤障碍。     

硝化/脲酶抑制剂和生物质炭联合施用对养殖肥液滴灌土壤氮淋失及油菜品质的影响

为探究硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合施用对养殖肥液滴灌后土壤不同形态氮素淋失及白菜型油菜品质的影响,采用土柱培养试验,设置不同硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合方式,共6组处理:单施养殖肥液(CK),养殖肥液+表面活性剂+生物质炭(YB),养殖肥液+双氰胺+氢醌(DH),养殖肥液+双氰胺+氢醌+表面活性剂(DHY),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭(DHB),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭+表面活性剂(DHBY)。结果表明,土壤硝态氮淋失量呈现CKYBDHDHYDHBYDHB,油菜的硝酸盐含量呈现CKYBDHYDHDHBYDHB,DHB处理下土壤硝态氮的淋失减少27.62%,油菜鲜重和株高分别增加1.42倍和1.29倍,油菜硝酸盐含量降低32.25%。可见硝化/脲酶抑制剂和生物质炭组合模式能更好地防控养殖肥液滴灌过程中土壤氮素的淋失,减少作物中硝酸盐的积累,显著提高作物品质。     

施用生物炭对华北平原冬小麦土壤水分和籽粒产量的影响

为探究施用生物炭对华北平原农田土壤水分和冬小麦籽粒产量的影响,于2014—2017年在中国农业大学吴桥实验站设置施用生物炭7 200(BH)、3 600(BM)、1 800(BL)和0kg/hm~2(CK)4个处理。结果表明:与CK处理相比,BH、BM和BL处理3年平均增产分别为1.84%、7.28%和5.03%,并且降低了耗水量,水分利用效率分别提高5.96%～14.86%、9.42%～19.18%和5.96%～13.50%。同时施用生物炭增加了土壤含水量,与CK处理相比,土壤上层0～60cm BM处理增幅最大;中层60～120cm和下层120～200cm均为BL处理增幅最大(P0.05)。综上所述,施用生物炭可以增加土壤含水量和籽粒产量。统计分析表明,当施炭量分别为3 389～3 882和3 500～4 357kg/hm~2,0～60cm土层土壤含水量和籽粒产量均最高,且0～60cm土层土壤含水量与籽粒产量间存在显著的正相关关系(P0.05)。因此,施用生物炭可以增加土壤含水量,降低水分消耗,提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,在本试验条件下以施用3 000～4 500kg/hm~2为宜。     

生物质炭特性及施用管理措施对作物产量影响的整合分析

【目的】大量研究表明农田施用具有特殊理化性质的生物质炭对作物产量具有显著影响,采用大样本统计方法量化生物质炭自身特性及施用管理措施对作物产量的影响程度。【方法】通过收集全球范围内公开发表的97篇生物质炭施用与土壤改良、作物生长有关的相对独立研究,共获得匹配数据819组。运用数据整合分析方法(Meta-analysis)量化生物质炭自身特性(原料、制备温度、C/N、pH)在人为施用管理(施用量与施用时长)、土壤属性(质地和酸碱度)等条件下对作物产量变化的影响。【结果】统计分析表明,与不施用生物质炭相比,施用生物质炭具有显著的增产效应,作物平均增产15.0%。生物质炭施用的增产效果在不同作物上存在显著差异,经济作物平均增产25.3%,显著高于粮食作物(10.0%)。生物质炭自身特性对作物产量影响显著,当制备温度600℃、pH7、C/N值介于20—300时,均具有显著的增产效果,增产范围为9.2%—26.6%,且增产幅度随着制备温度和其自身C/N值的增加而下降。对于不同质地和酸碱度的土壤而言,施用生物质炭的增产效果表现为黏质土壤砂质土壤壤质土壤;施用于酸性土壤可增产29.2%,分别是中性及碱性土壤的7.9和2.5倍。人为管理条件下,当生物质炭施用量10.0 t·hm~(-2)时,可显著提高作物产量,达到18.0%,施用量80.0 t·hm~(-2)后增产效果不显著。施用生物质炭的增产效果随着施用时间的增加而呈下降趋势,施用半年至两年内可增产13.4%—17.5%,超过两年,增产效应降至9.6%。【结论】生物质炭的增产效应随着生物质炭的属性、施用量和施用时长的不同有所差异。根据作物类型与土壤属性选择适宜特性的生物质炭,适时酌情间断性施用,不仅可以达到持续增产的目的,也降低成本,提高经济效益,可以作为现代可持续农业管理措施的选择。