生物有机肥对土壤-水稻系统中Cd形态及迁移特征的影响

[目的]探究稻田土壤中Cd形态转化与生物有机肥施用量之间的关系,及水稻植株体内各器官Cd的累积分配特征,以期为研究区提供经济安全的水稻生产指导方案。[方法]在湖南省长沙市红壤稻田进行了2 a的田间定位试验,期间设置了0,10,20,30与40 t/hm~2共5个生物有机肥施用量处理,在水稻成熟期采集土壤和水稻样品,分析了生物有机肥对Cd在土壤中形态变化、水稻器官中的分配以及持续效应的影响。[结果]①生物有机肥施用后可将土壤中酸溶态Cd钝化为可还原态Cd,降低了水稻体内Cd的累积、土壤—根系间富集系数和茎秆—籽粒间转运系数。②高施用量生物有机肥处理下2017和2018年土壤酸溶态Cd较CK均显著降低,最大减少幅度分别为22.42%和7.05%,Cd在水稻不同器官含量的分布为:根系茎秆叶片籽粒。③水稻籽粒Cd含量受土壤酸溶态Cd的直接影响,且酸溶态Cd受pH值、土壤有机质和阳离子交换量的调控。[结论]施用生物有机肥可以提高Cd污染稻田土壤肥力和稻谷产量,降低土壤酸溶态Cd的生物有效性。综合总体表现,当施用量为30 t/hm~2时,有机质含量为255.32 mg/kg的秸秆生物有机肥可以发挥出较好的修复作用。     

施用生物有机肥对红壤水稻土中重金属及微生物量的影响

研究了施用生物有机肥对红壤性水稻土中重金属含量、养分含量以及微生物量碳、氮的影响,以期为改善红壤性水稻土重金属污染状况提供科学依据。通过田间小区定位试验,一次性施入不同量的生物有机肥为:0、10、20、30和40 t·hm-2,于2017年9月水稻成熟期采集各处理表层土壤,研究土壤养分和重金属含量及微生物生物量的变化。施用生物有机肥可以提高土壤养分含量和微生物量碳、氮含量,降低土壤中全量Cd、DTPA-Cd和DTPA-Pb含量,而对土壤全量Pb则没有显著的影响。相关分析表明,在红壤性水稻土中施用生物有机肥后,土壤中的CEC、pH和全氮以及有效磷含量这4种养分显著影响土壤全量Cd、DTPA-Cd以及DTPA-Pb的含量;而通径分析则表明,土壤DTPA-Cd与土壤全氮关系最为密切,土壤有效磷对土壤DTPA-Pb含量的影响为最大。施用生物有机肥可以改善土壤重金属污染的状况,提升土壤肥力。     

优化施氮条件下添加生物炭对宁夏灌区土壤条件和水稻生长的影响

以水稻品种宁粳43号为材料,在宁夏灌区就施用氮肥和添加生物炭进行田间裂区试验,设计不施氮（N0,0kg·hm-2）、优化施氮（N1,240kg·hm-2）和常规施氮（N2,300kg·hm-2）3个氮肥水平以及4个生物炭水平（C0,0kg·hm-2;C1,4500kg·hm-2;C2,9000kg·hm-2;C3,13500kg·hm-2）,共12个处理。在水稻收获期利用土钻取样,测定土壤基本性质;在分蘖期、拔节期、灌浆期随机取植株样,分别对水稻总根长、根系表面积、根尖数等根系生长指标和根冠比、植株地上生物量等水稻生长指标进行测定;成熟期采用五点取样法对各处理水稻产量进行测定,以探究不同施氮水平下添加生物炭对土壤条件和水稻生长的影响。结果表明,（1）施加氮肥无法改善土壤养分状况,而生物炭的添加可以增加土壤养分含量;（2）施用氮肥和添加生物炭均能促进水稻根系生长,且优化施氮水平与常规施氮处理间不存在显著差异;（3）优化施氮与常规施氮处理间水稻产量无显著性差异,而生物炭添加可以增加水稻产量,其中优化施氮处理中,9000kg·hm-2的生物炭添加水平增加了15.5%的理论产量。因此,生物炭的添加可改善土壤养分状况,促进水稻生长,进而增加水稻产量,可配合施用生物炭对宁夏稻田进行氮肥减量。     

添加生物质炭对红壤性水稻土Cd2+吸附解吸特性的影响

为探讨生物质炭对红壤性水稻土中镉(Cd)元素吸附解吸特性的影响,采用一次平衡法研究添加生物质炭后Cd2+在红壤性水稻土中的吸附动力学、等温吸附和解吸过程。结果表明:施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/hm^2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭后,红壤性水稻土对Cd2+的吸附过程是以化学吸附为主、非均匀的多表面吸附。施用CK(0t/hm^2)、A10(10t/h2)、A20(20t/hm^2)、A30(30t/hm^2)和A40(40t/hm^2)生物质炭处理的最大吸附量和最大解吸量分别为2933~3346mg/kg和171~192mg/kg。添加生物质炭可以提高红壤性水稻土对Cd2+的吸附固持能力,同时增强土壤对外源Cd2+的缓冲能力。生物质炭添加量对红壤性水稻土的吸附解吸能力的改良效果具体表现为:A30>A40>A20>A10。高剂量的生物质炭处理使土壤吸附点位饱和,生物质炭吸附能力相对降低。因此,添加30t/hm^2生物质炭是一种有效预防和治理红壤性水稻土镉污染的措施。     

植物对土壤养分空间异质性分布响应的荟萃分析

为了描述植物响应养分异质性的普遍规律,解析造成不同研究间的结论存在差异可能原因,本研究收集了55篇已发表的文章进行荟萃分析(meta-analysis),用以评估植物功能群分类、驯化水平和研究周期对7个有关植物地上部分和根系生长变量(地上部生物量、根系生物量、根冠比、地上部氮累积量、地上部磷累积量、根长密度和根系觅食精度)响应养分异质性环境的影响。分析结果表明,除了根冠比,养分异质性分布对其他6个植物响应变量均有正效应。根系形态的改变比率(26.5%～44.1%)显著高于植物生物量分配(7.3%～13.8%)和地上部养分含量(14.8%～18.0%)。非豆科类双子叶植物和禾本科植物相比,养分异质性分布对豆科根系形态的改变比率显著高于禾本科植物,而对植物生物量分配和地上部养分含量没有显著的影响。农作物与野生植物的生物量和养分累积量对养分异质性的响应程度相同,但农作物具有更高的根系觅食精度。养分异质性分布对植物生长响应的正效应表现出随研究周期的延长而呈下降的趋势。