不同有机肥对采煤塌陷区土壤氮素矿化动态特征研究

为揭示不同有机肥对煤矿复垦土壤氮素矿化特性的影响,以山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤为研究对象,采用室内好气培养法,研究在40%含水量和30℃培养条件下,施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)后在0~161天的氮素矿化动态特征,以明确不同有机肥对该矿区复垦土壤氮素矿化特征,从而预估不同有机肥的供氮特性,为合理施用有机肥进行低产农田的培肥改造提供科学依据。结果表明:(1)各处理0~14天铵态氮含量均随培养时间的延长迅速下降,与培养时间呈极显著负相关关系(P<0.01),14~161天土壤铵态氮含量维持在较低水平,培养结束时,各处理铵态氮含量均低于1.31mg/kg。(2)各处理土壤硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量变化均呈近似的“S”形曲线递增,表现为0~56天缓慢增加,56~84天迅速增加,84天至培养结束(161天)其含量基本不变。培养结束时不同处理间硝态氮含量、累积量及矿质氮累积量整体上均表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白,且鸡粪较猪粪和牛粪处理间存在显著差异,猪粪和牛粪较空白处理间存在显著差异(P<0.05)。(3)不同施肥处理出现氮素净矿化的时间点不同,其中鸡粪处理在第14天时最早出现净矿化现象,而猪粪和牛粪在培养28天后才出现明显的氮素净矿化。(4)不同施肥处理在培养的不同阶段硝态氮和矿质氮累积速率不同,但整体趋势一致,表现为培养0~84天各处理土壤累积矿化波动较大,56~84天达到峰值,培养84~161天各处理矿化速率平稳下降。总体来看,有机肥的施入能有效促进煤矿复垦土壤氮素矿化,从而提高土壤氮素有效性。其中,施鸡粪较猪粪和牛粪对提高矿区复垦土壤有效氮效果更好。4种处理的氮素矿化效果总体表现为鸡粪>猪粪>牛粪>空白。     

不同有机肥对矿区复垦土壤磷素矿化特征研究

【目的】探究不同有机肥对采煤塌陷复垦土壤磷素的矿化特征。【方法】采用室内培养试验,以不施肥处理为空白处理(CK),研究了施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)对矿区复垦土壤速效磷的动态变化,并综合其矿化过程中的磷酸酶活性及磷转化强度,分析了不同有机肥对矿区复垦土壤磷生物有效性的影响。【结果】①在整个室内恒温培养过程中,各施肥处理的速效磷量均随培养时间延长呈下降趋势,不同培养时期速效磷量大致呈现出:鸡粪>猪粪≥牛粪>化肥>CK。培养结束时(105d),鸡粪、猪粪和牛粪处理较化肥处理显著提高了土壤速效磷量(18.56%~37.09%);鸡粪处理较猪粪和牛粪处理速效磷量显著提高了11.93%~15.62%,而猪粪和牛粪处理间差异不显著;②在整个室内恒温培养过程中,拟二阶动力学模型能较好地反映各施肥处理速效磷释放过程,其次为Elovich模型和幂函数模型,而粒内扩散模型拟合效果较差。③在整个培养时期施有机肥处理的磷酸酶活性显著高于化肥处理,提高幅度为39.14%~120.70%。④培养前期(0~14 d),猪粪处理与化肥处理对土壤有机磷转化强度影响较大,二者间差异不显著,且猪粪处理较牛粪、鸡粪处理能显著提高有机磷转化强度,分别提高了41.51%和86.52%;在培养中后期(42~105d)各施肥处理的有机磷转化强度差异均不显著。【结论】施用有机肥能促进矿区复垦土壤磷素矿化,其中鸡粪较猪粪和牛粪对提高土壤有效磷量作用更为明显。     

复垦土壤净氮矿化、硝化速率及氮相关酶活性对不同有机肥的响应

为研究相同氮素水平下,不同有机肥对复垦土壤氮素矿化及相关酶活性的影响,试验以煤矿复垦土壤为研究对象,采用室内好气培养法,在300 mg/kg氮水平下设置5个处理：不施肥（CK）、化肥、鸡粪、猪粪、牛粪,分析0～126 d不同处理土壤净氮矿化、硝化速率及相关酶活性的变化情况。结果表明,各施肥处理土壤铵态氮含量随着培养时间的延长呈先下降后平稳的趋势,而硝态氮含量随培养时间延长呈先上升后平稳的趋势;不施肥处理土壤的净氮硝化和矿化速率在整个培养期间变化不大,而化肥、鸡粪、猪粪处理土壤的净氮硝化和矿化速率随培养时间延长呈下降趋势,牛粪则呈相反的变化趋势。各处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、氮素净矿化、硝化速率从大到小排序均为：化肥>鸡粪>猪粪>牛粪>不施肥,且各处理间差异显著。与化肥相比,施用有机肥显著提高了土壤脲酶、蛋白酶、天冬酰胺酶活性,对谷氨酰胺酶活性影响不大,但化肥处理抑制了谷氨酰胺酶活性。综上所述,施用化肥和有机肥均能促进土壤中氮素的矿化,有机肥与化肥相比还可以提高土壤中与氮素转化相关酶的活性。     

有机无机不同用量配施对煤矿复垦土壤氮素利用及矿质氮含量的影响

采煤塌陷新复垦土壤有效氮含量低而有机无机培肥过程中氮有效性变化尚不明确,依托定位培肥试验基地(山西省孝义市水峪煤矿采煤塌陷复垦土壤),设置8个不同处理包括3个有机无机不同用量配施处理(鸡粪与化肥1∶1氮量在100,150,200 kg/hm~2配施,表示为MF100、MF150、MF200),与单施不同用量化肥氮(0,100,150,200 kg/hm~2,表示为IF0、IF100、IF150、IF200)相比较,以不施肥为对照(CK)。通过测定玉米产量、植株吸氮量、氮肥利用率及作物收获后土壤剖面矿质氮含量,确定适合该矿区复垦土壤施肥处理和最佳氮肥用量,从而为高产高效培肥矿区复垦土壤提供科学理论依据。结果表明:(1)施氮量为150 kg/hm~2的等养分条件下,MF150比IF150玉米籽粒产量提高了12.45%,差异显著(P0.05);同时MF150处理与IF200、MF200处理间差异均不显著(P0.05)。(2)玉米地上部吸氮量随施氮量的增加而增加,且等氮量条件下,鸡粪和化肥配施能显著提高玉米吸氮量(P0.05),增幅为39.45%～41.46%。(3)等氮量条件下,鸡粪和化肥配施较单施化肥处理能显著提高氮肥回收率;不同施肥模式的氮肥偏生产力均随施氮量的增加呈现下降趋势;IF100处理氮肥农学利用率最高为24.08 kg/kg,并且该处理与MF150无显著差异,而等氮量下MF150较IF150处理的氮肥农学效率显著增加(提高了49.56%)。(4)作物收获后0—40 cm土壤剖面矿质氮含量随土层深度而增加,但是等氮量各施肥处理间无显著差异,40—60 cm剖面中单施化肥氮各处理矿质氮残留量较配施各处理提高了约18%。总之,MF150施肥处理不仅提高作物产量、吸氮量和氮肥利用率,而且土壤剖面矿质氮残留较少,可作为培肥该矿区复垦土壤或与本试验土壤类型相似的低产农田的推荐施肥量。