玉米秸秆在土壤中的分解速率及其对腐殖质组成的影响

为研究秸秆还田后玉米秸秆在土壤中的分解速率及其对土壤腐殖质组成的影响,采用室内培养试验,以黑土和暗棕壤为研究对象,每种类型土壤分别模拟设置:ck(未施用秸秆)、I2(2倍量秸秆与土混合)、I(全量秸秆与土混合)、I1/2(1/2量秸秆与土混合)、C(全量秸秆覆盖)和D(全量秸秆埋置)共6种处理。利用碱液吸收法测定秸秆分解过程中CO_2-C释放量,腐殖质组成修改法提取土壤腐殖质,富里酸(Fulvic acid,FA)、胡敏酸(Humic acid,HA)和胡敏素(Humin,HM)。研究结果表明:玉米秸秆分解过程中其分解速率迅速增加,在第4天各处理秸秆分解速率达到顶峰为194~1 103 mg/(kg·d),随后迅速下降;在第24天到第260天各处理秸秆分解速率缓慢下降趋于稳定,平均在40~160 mg/(kg·d)。不同秸秆用量下,秸秆分解速率表现为I2II1/2;等量秸秆不同处理方式下,秸秆分解速率表现为IDC;黑土中秸秆分解速率高于暗棕壤中相对应处理。培养260 d后,各处理秸秆分解率为43%~78%;黑土中全量秸秆与混合处理的秸秆分解率最高(78%);不同土壤类型下,黑土各处理的秸秆分解率高于暗棕壤相对应处理4%~13%。相对于ck,各处理下土壤有机碳及腐殖质含量显著增加,2倍量秸秆与土壤混合后累积效果更显著,黑土中秸秆还田的培肥效果优于暗棕壤。各处理下土壤PQ值略有增加,无显著差异。     

油水淹地土壤的性质和污染机理研究

为了研究油水淹地土壤的性质和污染机理,对吉林油田的油水淹地土壤及邻近作物生长良好的正常土壤进行了土样采集和对比分析,研究了油水淹地土壤的石油含量、离子组成和微生物群落等性质,最终得出关于污染机理的结论。结果表明,油水淹地土壤的有机质含量、p H值、电导率、钠离子吸附比、总碱度和全盐量均比正常土壤高,污染土壤盐碱性特征显著。与正常土壤相比,污染土壤的石油含量显著升高,超过了清洁土壤的标准;污染土壤盐分组成中Na2CO3和Na HCO3的比例升高,土壤中Na+、K+、Ca2+、Mg2+的含量显著不同;污染土壤的微生物数量也明显减少。     

秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响

中国每年农作物秸秆总量巨大,大部分农民选择焚烧,焚烧秸秆会减少表层土壤有机质,损害土壤墒情,引起环境污染,进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层(20~40 cm之间),即"秸秆深还"(Corn stover deep incorporation,CSDI),可以有效解决秸秆利用问题,以及由于焚烧秸秆造成的诸多问题,继而达到固碳、蓄水、培肥、稳产的目的。以吉林农业大学试验站玉米连作耕地0~20 cm和20~40 cm土层土壤为研究对象,设CK(未施用秸秆)、CS(秸秆深还)、NPK(单施化肥)、CS+NPK(秸秆深还配施化肥)4种处理,主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸(HA)结构的影响。腐殖质组成采用腐殖质组成修改法测定,胡敏酸样品采用IHSS方法提取纯化,其结构经元素组成、红外光谱进行研究。结果表明:秸秆深还及秸秆配施化肥对不同土层土壤有机碳(SOC)含量以及腐殖质各组分含碳量均有显著积累作用,PQ值(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)无显著变化。秸秆深还及秸秆配施化肥均能使HA分子的芳香结构比例增加,但CS处理还能同时增加脂族链烃的比例;而CS+NPK处理则使HA的缩合度提高,氧化度下降。说明CS和CS+NPK使HA变稳定的机制有所不同,除了分子结构芳香性提高的作用以外,前者还体现在疏水性的提高上;而后者则体现在分子结构变复杂上。     

秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

秸秆深还(Corn stover deep incorporation,CSDI)指将作物秸秆深埋于土壤亚表层20~40 cm深处,用以解决秸秆焚烧和土壤肥力退化的可持续利用模式。本文以吉林农业大学玉米连作耕地试验田未施用秸秆和秸秆深还不同年限的土壤为研究对象,设置CK、CSDI(2014)、CSDI(2013)和CSDI(2012)共4种处理,分别代表未施入秸秆、2014年秸秆深还(深还第1年)、2013年秸秆深还(深还第2年)、2012年秸秆深还(深还第3年),研究秸秆深还不同年限对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响。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),国际腐殖质协会(International Humic Substances Society,IHSS)推荐的方法提取HA样品,通过元素组成、红外光谱和差热分析测定HA结构。结果表明:与CK相比,秸秆深还1年后显著提高了土壤和腐殖质各组分有机碳含量,亚表层累积效果更明显,其土壤有机碳(SOC)、HA、FA和HM有机碳含量分别增加了23.7%、30.5%、27.3%和46.1%,但PQ值(HA在可提取腐殖物质的比例)没有显著变化;HA氧化度和缩合度降低明显,表层和亚表层(O+S)/C比值分别降低14.31%和14.68%,H/C比值分别增加27.74%和28.86%,脂族链烃和芳香碳含量增加,热稳定性降低,HA结构趋于简单化。随着年限增加,深还3年后SOC、FA和HM有机碳含量呈下降趋势,HA有机碳含量呈上升趋势,PQ值变化显著,HA缩合度、氧化度呈上升趋势,脂族性减弱,芳香性增强,HA结构趋于复杂化。说明随着年限增加,秸秆不断矿化分解,秸秆深还对土壤腐殖质组成和结构特征的影响效果减弱。     

施用生物菌剂对油水淹地污染土壤的修复研究

从油水淹地污染土壤中获得石油降解菌,筛选出产表面活性剂降解菌1株(H-6)和优势菌6株(H-1、H-17、H-18、H-19、H-20、H-23),以H-6为中心,再任选3株优势菌株构建菌群,最终得到高效石油降解菌群C5(H-1、H-6、H-18、H-19),以秸秆为载体将C5菌群制备成固体生物菌剂(MA),通过室内培养试验和田间试验测定油水淹地污染土壤的石油含量、盐碱性指标及微生物性质,探究MA菌剂对油水淹地污染土壤的修复情况。室内培养试验和田间试验结果表明,污染土壤中石油的降解效果都很显著,MA菌剂中的细菌具有嗜盐菌的特征,使污染土壤的p H、电导率、全盐量、钠吸附比(SAR)和总碱度(TA)显著低于未添加菌剂处理,添加菌剂后污染土壤的微生物数量、微生物量碳、可溶性盐离子组成也都优于未添加菌剂处理。因此,MA菌剂对油水淹地这种油盐复合污染土壤具有较好的生物修复效果,为油水淹地污染土壤的大规模修复提供了技术支持。     

油水淹地石油降解菌群的筛选和鉴定及高效菌群的构建

从油水淹地污染土壤中获得26株石油降解菌,筛选出表面活性剂产生菌1株(H-6)和优势菌6株(H-1、H-17、H-18、H-19、H-20、H-23),结合菌株形态观察、革兰氏染色和16S r DNA序列同源性分析,鉴定表面活性剂产生菌H-6为堀越氏芽孢杆菌(Bacillus horikoshii)。以表面活性剂产生菌H-6为中心,再任选3株优势菌株构建石油降解菌群,得到高效石油降解菌群C5(H-1、H-6、H-18、H-19),通过正交试验得到菌群C5各菌种的最佳接种量。结果表明:接种量15%(H-1)、15%(H-6)、20%(H-18)、10%(H-19),温度25℃,石油含量2 000 mg/L条件下,7 d时石油降解率达到78.87%。这说明高效降解菌群C5对石油具有较好的降解效果,可应用于油水淹地污染土壤的修复。     

土壤调理剂配施配方肥对土壤有机质及交换性能的影响

土壤有机质和盐基饱和度是评价土壤肥力的重要指标。为了探究土壤调理剂与配施化肥对热带地区酸化土壤有机质和土壤交换性能的影响,明确土壤调理剂配施配方肥改良酸性土壤和提升土壤肥力的最佳方案,本研究在海南省儋州市木薯园开展田间试验,采用有机无机复合型土壤调理剂并配施不同梯度配方肥的改良方式,对比分析不施肥、常规施肥和土壤调理剂与化肥配施对木薯地土壤有机质和土壤交换性能的影响,从而为改良酸性土壤、减肥增效、缓解土壤环境等问题提供理论依据和科学参考。结果表明：与CK（不施肥）相比,土壤调理剂配施配方肥（100%、75%、50%）处理的pH分别提高了0.29、0.24和0.44（P<0.05）,土壤有机质分别提高了20.82%、22.04%和20.49%（P<0.05）,交换性盐基总量分别提高了20.62%、21.25%和48.75%（P<0.05）,土壤交换性酸含量分别降低了17.65%、15.38%和30.43%（P<0.05）,在所有处理中以Tr50（土壤调理剂+50%配方肥）处理的改良效果最好。因此,在土壤改良中推荐施用土壤调理剂+50%配方肥的改良方案。