Ash and biochar amendment of coarse sandy soil for growing crops under drought conditions

Appropriate soil amendments may increase plant available water and crop yields on coarse sandy soils under drought conditions. In this study, we applied straw ash or straw biochar from gasification to a Danish coarse sandy subsoil to assess the effects on soil water retention, evapotranspiration and crop yields. Spring barley (2016, 2017) and winter wheat (2018) were grown over three years in columns containing 25cm of organic matter-rich topsoil, 80 cm of amended coarse sandy soil (1.5%, 3%, 6% wt. ash or 1% wt. biochar or control soil) and 45 cm of un-amended subsoil. Precipitation, evaporative demands and soil moisture were recorded across the growth seasons, with 2018 having severe drought conditions. This year evapotranspiration levels increased with increasing ash and biochar content (by 54% and 33% for the 6% ash- and 1% biochar-amended soils, respectively), and plant dry matter increased by 18% in both the 1% biochar- and 6% ash-treated soils compared to the untreated control. A linear relationship was established between in situ field capacity and ash dosage (R² = .96), showing an increase of 2.2% per percentage (wt.) of ash added, while the 1% biochar treatment increased the capacity by 3.5%, indicating a higher efficiency than for ash. However, we did not find significant positive effects on grain yields. The results show that ash and biochar have the potential to significantly increase soil water retention, evapotranspiration and total dry matter yield in drought conditions, but that this may not correspond to an increase in grain yield.     

Effective alleviation of Cd stress to microbial communities in mining reclamation soils by thiourea-modified biochar amendment

Reclaimed soils in mining area usually display low fertility and present Cd stress. The amendment of modified biochar effectively fixes Cd in soils, enhances soil fertility, and reduces Cd stress in soil microorganisms. However, the effect of thiourea-modified biochar (TBC) on microbial adaptability to Cd stress in mining reclamation soils is still unclear. The present work studied the Cd immobilization and microbial community changes in a mining reclamation soil displaying extreme Cd contamination under TBC amendment. The results indicated that the amendment of TBC significantly enhanced (P < 0.05) soil pH, the content of available phosphorus (AP), and the activities of urease and polyphenol oxidase by 1.3%, 463.4%, 54.4%, and 84.0%, respectively, compared to the control without amendment. The amount of toxicity characteristic leaching procedure-extracable Cd decreased (P < 0.05) by 68.0% in the TBC-amended soil compared with the unamended soil. The structure of soil microbiota was reorganized and the alpha diversity index was increased in the TBC treatment. The TBC amendment increased the relative abundances of Proteobacteria, Bacteroidota, and Zoopagomycota, which were strongly associated (P < 0.01) with higher soil pH and AP. Structural equation model results demonstrated that Cd immobilization was directly influenced by soil pH, AP, and urease, and indirectly affected by bacterial structure in the TBC treatment. The TBC amendment can effectively improve the structural composition of soil bacteria under Cd stress and enhance the pathways of decreasing soil Cd availability as well. The results might facilitate the development of in-situ remediation programs in Cd-contaminated soils in the future.     

安宁河流域特色果蔬土壤的有效态锌测定

锌是植物必需的微量营养元素,为探寻安宁河流域特色果蔬土壤中有效态锌的含量,试验用原子吸收分光光度法对安宁河流域特色果蔬土壤中有效态锌的含量进行测定,试验结果表明,用100 mL HCl+H2SO4(3∶1)混酸在50℃下浸取6 h后用原子吸收分光光度计测定的有效态锌的含量最高,为5.892μg/g,加标回收率为97.3%~104.5%,测定方法精密度好、准确度较高,简便可行。     

烟草对镉的吸收及分布特征

为了解烤烟不同生育期土壤中外源重金属镉的有效性变化和镉在烟株各器官的积累及分配特征,用不同镉浓度处理石灰土土壤进行烤烟盆栽试验。结果表明：镉在烟株各器官的含量表现为下部叶＞中部叶＞上部叶＞茎、根;随着生育期的推进,下部叶的镉含量呈先升高后降低趋势,而其他器官镉的含量不同程度地降低,降幅为50％～80％。随着土壤镉处理浓度的升高,烟株各器官的镉含量呈显著上升,烟株对重金属镉的吸收量也呈增加趋势（p ＜0．05）。在现蕾期烟株对镉的积累量占总量的95％,吸收的镉90％以上储存在叶片中。外源镉进入土壤后,其有效性逐渐降低,降幅为30％左右,但仍能被烟株大量吸收。在烤烟生产过程中严禁外源重金属镉进入土壤-烟草系统。     

氮磷钾肥运筹对红麻养分利用的影响

【目的】研究氮磷钾肥运筹对红麻Hibiscus cannabinus L.不同器官养分含量和吸收以及土壤速效养分含量的影响,以探讨不同红麻品种养分利用特点,为红麻高产高效栽培提供合理施肥依据.【方法】通过盆栽试验,试验设2种红麻品种,即福红992与红优2号;3种施肥水平,即低肥(N、P2O5和K2O分别为0.10、0.05和0.10 g·kg-1),中肥(N、P2O5和K2O分别为0.15、0.75和0.15 g·kg-1)和高肥(N、P2O5和K2O分别为0.20、0.10和0.20g·kg-1);以及3种施肥方式,即全部NK肥作基肥(T1),60%的NK肥作基肥和40%的NK肥作追肥(T2)以及全部NK肥作追肥(T3).【结果和结论】随着肥料用量的增加,红麻各器官中NPK含量、植株NPK吸收总量以及土壤速效NPK含量均出现增加的趋势.随着NK肥追肥比例的上升,红麻各器官中NP含量,以及植株NP吸收总量均出现下降的趋势;麻皮中P含量、各器官K含量、土壤速效养分、红麻吸K量均出现上升的趋势.在本文试验条件下,高肥且全部做基肥施用时,有利于红麻对养分的吸收和土壤速效养分含量的提高.     

陕西省秸秆资源能源化潜力评价

农作物秸秆是一种重要的生物质能源。由于滞后的思维方式、传统的观念以及技术落后等问题而造成大量的农作物秸秆仍无法取得高效的利用,陕西省的农作物秸秆资源利用率仅不到30%,剩下的70%多仍为废弃、焚烧等方式粗犷利用,导致环境污染严重、能源大量流失。通过对陕西省2011年的农作物秸秆产量进行分析,利用统计数据,计算出可利用的秸秆资源量,并将可利用秸秆资源量转化成标准煤量,为陕西省秸秆资源利用提供基础数据及决策参考,得出假设:将所有的可收集利用秸秆资源完全用作能源使用,计算得2011年陕西省农作物秸秆可收集利用资源量1 196.82万t,折合标准煤663.56万t,约占当年陕西省总能源消耗的6.55%。     

生物炭对土壤肥力与环境的影响

生物炭是生物体在完全或部分缺氧环境中经高温裂解后形成的含碳率较高的产物。目前对生物炭的研 究仍属于起步阶段,不同学科领域采用不同研究方法和手段,研究结论也不尽一致。阐述了目前生物炭对土壤结构、 土壤污染、土壤碳氮转化过程以及生物炭施用对土壤微生物群落、酶活性等方面的国内外研究进展,并且提出目前 生物炭在改土培肥研究过程中存在的问题,以期为今后生物炭的研究工作提供理论指导。     

秸秆还田的土壤酶效应初探

【目的】研究不同秸秆还田模式对土壤有机碳含量及酶活性的影响,探讨秸秆还田适宜模式。【方法】试验地位于陕西关中平原的三原县,在小麦-夏玉米一年二熟轮作模式下,采用田间试验,进行2因素3水平试验设计,分别设置小麦、玉米秸秆还田2个因素,每个因素下设3个水平(小麦秸秆还田:小麦秸秆高留茬覆盖还田模式、小麦秸秆粉碎还田模式和小麦秸秆不还田模式;玉米秸秆还田:玉米秸秆粉碎还田模式、玉米秸秆粉碎深松还田模式和玉米秸秆不还田模式),共组成9种模式,分析不同秸秆还田模式下5~30和30~60cm土层土壤有机碳、易氧化碳含量及β-葡萄糖苷酶、FDA水解酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性和总体酶活性(TEI)的变化特征。【结果】与对照(玉米秸秆不还田+小麦秸秆不还田)相比,8种秸秆还田模式有机碳、易氧化碳含量均明显增加,其中小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式5~30cm土层土壤有机碳含量增幅最大,达到34.72%;小麦秸秆粉碎还田+玉米秸秆不还田模式5~30cm土层土壤易氧化碳含量增幅最大,达到27.02%。与对照相比,秸秆还田模式总体上提高了5~60cm土层β-葡萄糖苷酶、FDA水解酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶和脱氢酶6种酶的活性,除脱氢酶外差异均达到了显著水平;在5~60cm土层,所有秸秆还田模式TEI均高于对照,总体上差异达显著水平,其中小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式5~30cm土层TEI增幅最大,达到40.23%。土壤FDA水解酶、蔗糖酶和TEI可在一定程度上用于表征秸秆还田模式的优劣。【结论】综合考虑可知,小麦秸秆不还田+玉米秸秆粉碎还田模式是陕西关中地区适宜的秸秆还田模式。     

渭河平原县域农田土壤速效养分空间特征

土壤速效养分对评价土壤肥力水平具有很好的表征作用,对其充分了解是土壤养分管理和合理施肥的基础。本研究以兴平市为例,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合“3414”田间肥效方案,研究渭河平原农田土壤速效氮、磷和钾的空间特征及其变化规律,为区域平衡施肥、农田保养和农业生产提供科学指导和理论基础。结果表明,兴平市农田土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为38.38 mg·kg^-1,27.13 mg·kg^-1,202.07 mg·kg^-1,速效氮磷比值平均为1.99。在约400 m采样尺度下,3项土壤养分均表现出弱的空间相关性,主要受施肥管理、种植模式等人为活动影响。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷整体较丰富,7.43%的农田缺乏;速效氮普遍不高,67.98%农田缺乏;速效氮磷比值偏低,92.27%农田比值小于2。30 a来,农田土壤速效氮普遍下降,降幅西高东低、北高南低;速效磷普遍增加,增速北高南低;速效钾北增南减,整体在增加;土壤氮磷比值分布格局逆转,变化上南增北减,整体在下降。盲目施肥和肥料利用率低是兴平市农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注土壤氮素的有效补充,磷肥的控制及渭河阶地区土壤钾素的消耗,平衡土壤养分, 以提升区域经济和生态效益。     

设施菜地土壤中速效磷是镉生物有效性的关键调控因子

通过田间实地调查与取样分析,运用简单相关、回归方程拟合和主成分分析等方法,研究了关中设施蔬菜种植区土壤中镉(Cd)的生物有效性及其与土壤速效磷含量(AP)、有机质含量(OM)和pH值等土壤基本理化性质的相关性,并研究了各基本理化因子对其的调控作用。结果表明:(1)研究区内设施菜地土壤中镉的有效态含量(DTPA浸提,CdA)与设施菜地土壤中速效磷含量、有机质含量和pH值均存在显著相关关系(P0.05),与土壤阳离子交换量、电导率不相关。(2)通过对土壤有效镉含量和与其呈显著相关关系的土壤基本理化性质指标分别进行回归方程拟合得出:y1[CdA]=0.501 5x1[AP]+0.010 6(R2=0.345 2,P0.01)、y2[CdA]=0.370 7x2[OM]+0.028 6(R2=0.139 0,P0.01)、y3[CdA]=-0.055 2x3[pH]+0.564 1(R2=0.050 9,P0.05),土壤中有效镉含量主要受以上三个因子的影响;通过多元回归方程拟合,土壤有效态镉含量的表达式为y4[CdA]=0.174 8+0.435 2x1[AP]+0.049 0lgx2[OM]-0.013 2x3[pH](R2=0.368 6,P0.01);主成分分析发现,土壤速效磷含量是设施菜地土壤中镉的生物有效性的关键调控因子。(3)研究区蔬菜果实中镉含量与土壤镉有效态含量的相关系数为0.464,高于其与土壤镉全量(CdT)的相关系数(0.387),从食品安全和健康风险控制的角度考虑,在设施菜地土壤污染风险评价中,认为以土壤镉有效态含量替代土壤镉全量可以更准确地表征土壤镉的安全风险。因此,设施蔬菜生产过程中,应严格控制土壤速效磷含量,以降低土壤有效镉含量,从而保证设施蔬菜产品的食品安全。