不同来源腐殖质的化学组成与结构特征研究

分析了木本泥炭与水稻土和黑土两种土壤、混合物料发酵肥和鸡粪发酵肥两种有机肥共5种样品在腐殖质含量、表面特征、元素组成和官能团结构等方面的差异,以研究木本泥炭对提升土壤有机质(SOM)和改良土壤的潜在作用。结果表明,木本泥炭腐殖质含量最高,可达862.7 g·kg-1,但其腐殖质富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)组分的相对比例与2种有机肥和2种土壤的腐殖质组分存在显著差异,其腐殖质以HA为主,腐殖化程度更高,颗粒更为细小致密。木本泥炭碳含量较高,但氮含量相对较低,导致其腐殖质碳/氮(C/N)比可达100以上,远大于有机肥和土壤。同时,木本泥炭腐殖质缩合度、芳香化度和聚亚甲基化程度更高,分子结构更复杂,难以被微生物分解。然而,木本泥炭腐殖质FA和HA组分仍具有较高的氧化度和羧基含量,表明其含氧官能团还未充分降解。本研究揭示,木本泥炭对提升SOM具有较大的潜力,但在实际施用过程中,应当调节其腐殖质组分至适宜比例,适度降低其颗粒大小和聚亚甲基链,同时添加生物激发剂和保持秸秆还田,以激发微生物快速转化,平衡木本泥炭的分解。     

腐植酸和氮肥用量及其互作对植烟土壤质量的影响

以中烟100为材料,采用腐植酸和氮肥双因子盆栽试验,研究了腐植酸和氮肥用量及其互作对植烟土壤团聚体组成、养分及酶活性的影响。结果表明:干、湿筛法测定的土壤团聚体的平均重量直径均以T3处理(腐植酸900 mg/kg+氮肥40 mg/kg)最高,与其他处理相比提高幅度分别为15.3%~23.2%和6.5%~20.0%;方差分析显示,腐植酸与氮肥互作对土壤pH、有机质影响不显著,但对土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量的影响达到极显著水平(P0.01);二者互作对烤烟各生育期土壤脲酶、蔗糖酶活性影响不同。由此,腐植酸和氮肥用量及其互作对提高土壤团聚体稳定性、土壤主要养分含量及酶活性具有显著效果。     

有机物料施用对潮土活性有机碳及微生物群落组成的影响

土壤活性有机碳是土壤中周转较快,对管理措施反应较为敏感的碳组分,但不同有机物料的影响效应及其微生物机制尚不清楚。比较小麦-玉米轮作条件下,麦季秸秆还田（R）和木本泥炭（MT）连续施用2年对玉米收获期潮土可矿化有机碳（PCM）、微生物生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（ROC）、颗粒有机碳（POC）的影响,评估其与细菌和真菌群落组成之间的关系。结果表明：与不施用任何有机物料的CK相比,R处理及秸秆和木本泥炭联合施用（RMT）的DOC含量分别显著增加30.33%和31.46%;MT和RMT处理的POC含量分别显著增加104.86%和64.78%;而PCM、MBC、ROC在处理之间无显著变化。高通量测序发现,4个处理之间的细菌群落组成无显著变化,而真菌发生显著变化,并主要受制于POC、DOC、NH4+-N变化。相关性分析发现,DOC和POC均与转化酶活性显著正相关。DOC和转化酶均在R处理中显著增加,与Trichoderma peltatum和Trichoderma aerugineum丰度显著正相关;DOC同时与能促进根系分泌物生成的Pyrenochaeta unidentified丰度显著正相关,它在RMT处理中显著增加。POC和转化酶均与Cladorrhinum flexuosum和Basidiobolus ranarum显著负相关,该俩微生物在MT处理中显著降低,而在RMT中只有Cladorrhinum flexuosum显著降低;POC和转化酶同时均与Chaetothyriales unidentified显著正相关,它们在RMT处理中显著升高。施用秸秆或木本泥炭分别改变了潮土不同活性有机碳的含量,可能是因为两种有机物料施用分别产生了不同的真菌群落组成,进而改变了功能微生物丰度及相关酶活性。     

木本泥炭促进设施番茄生长和改良土壤的效果

针对设施菜田土壤连作障碍、蔬菜品质降低等问题,以北京郊区春大棚番茄为研究对象,通过基施木本泥炭及其他添加物料作土壤调理剂,研究其对番茄产量、品质以及设施土壤改良效果的影响。结果表明:木本泥炭+苛性钾处理较常规施肥处理番茄产量显著增加16.73%,果实VC含量显著增加55.77%,同时明显增加了耕层土壤速效磷、钾养分含量,提高了p H值,而单施木本泥炭、木本泥炭+米糠菌剂处理与常规施肥处理均无显著差异。施用木本泥炭及其他添加物料均有降低土壤表层盐分累积的趋势。综上,施用木本泥炭及其他配合物料对设施番茄生长以及土壤改良有良好的促进作用,其中木本泥炭+苛性钾处理效果最佳。     

木本泥炭对红黄壤性水田土壤有机质提升和细菌群落组成的影响

通过工程措施开发新垦耕地是增加耕地面积的重要方法,这些新垦耕地的主要问题为土壤有机质(SOM)低下,而农田SOM培育是一个漫长的过程。本研究以新垦红黄壤性水田为研究对象,通过施用腐熟秸秆及与土壤腐殖质结构类似的木本泥炭,明确其快速提升SOM效应。此外,为了促进秸秆养分的快速转化,本研究进一步比较分析了3种商用激发剂的激发秸秆分解潜力,并采用16s高通量测序技术阐明其微生物机制。试验包含6个处理:对照(CK)、施用腐熟秸秆(S)、施用腐熟秸秆+木本泥炭(SP)、以及在SP基础上添加激发剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(SPJ1、SPJ2、SPJ3)。结果表明,SP、SPJ1、SPJ2、SPJ3中的土壤有机质(SOM)、易氧化碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)分别比S或CK处理高12.1%～20.6%、29.9%～48.9%、50.8%～75.5%,微生物生物量碳(MBC)则为它们的10.5倍～16.1倍,导致MBC/MBN增加了5.1倍～12.4倍;土壤有效磷(Ava P)和团聚度在SPJ1、SPJ2、SPJ3间类似,并比SP、S、CK处理显著提高44.7%～63.6%、26.4%～43.6%,表明木本泥炭以及本试验所选择的3种激发剂均能显著改善土壤理化性状。细菌多样性和系统发育多样性指数在激发剂施用土壤中均处于较高水平,并分别与DOC和EOC显著正相关。PcoA与Anosim分析发现3种激发剂施用土壤的细菌群落结构类似并与其他处理差异显著,该差异主要与Ava P、DOC、EOC、MBN有关。上述结果表明,通过在新垦水田土壤上施用腐熟秸秆和木本泥炭,可快速提升SOM含量,而在此基础上添加商用激发剂具有激发养分转化功能的微生物的潜力,从而改善土壤理化性质和提升作物产量,并且本研究选择的3种激发剂均有类似效应。     

黄土丘陵沟壑区治沟造地土壤快速培肥效应

湖南省安化县是国家扶贫开发工作重点县,境内地域类型可分为高山区、库区和低山丘陵区,将不同地域类型与建档立卡贫困户综合考虑,分析不同地形区域的贫困特征及贫困程度影响因素有利于脱贫攻坚工作的精准实施。该文以578份建档立卡贫困户实地问卷调查结果为数据源,结合3种不同地形区域的实际情况,运用空间自相关、地理探测器等方法对安化县不同地形区域的贫困特征、贫困程度主要影响因素及因素间的交互作用进行分析。结果表明：1）不同地形区域贫困程度不同：库区贫困程度综合值的绝对值均值为0.236、高山区为0.192、低山丘陵区为0.127,库区贫困程度最高、高山区次之、低山丘陵区最低;2）不同地形区域贫困程度影响因素不同,库区主要受基础设施建设、政策落实情况和地形坡度因素影响,高山区主要受地形坡度、劳动力数量和经营收入因素影响,低山丘陵区主要受劳动力数量、政策落实情况和工资收入因素影响;3）不同地形区域双因素交互作用强度主要表现为经济要素及自然要素的交互作用强度高于政策要素与其他要素的交互作用强度。不同地形区域贫困程度的显著影响因素存在差异,对不同地形区域需实施差异化扶贫政策,提高扶贫措施的针对性和有效性。     

天然腐殖质材料对低品位磷矿粉水溶性磷的促释效果

低品位磷矿开发应用困难的关键问题在于其活化释放困难以及磷素在土壤中易被固定。将不同添加量的天然腐殖质材料及其衍生物作为促释材料,采用连续水浸提法、X-射线衍射以及红外光谱分析了促释材料对低品位磷矿粉的水溶性磷释放特性以及磷矿粉的结构与成键变化的影响,并通过盆栽试验进一步验证磷矿粉与促释材料在最优配比下的生物肥效。结果表明：随着促释材料添加量的提高,水溶性磷的释放也呈现增加趋势,当天然腐殖质材料和HNO3处理天然腐殖质材料分别与低品位磷矿粉混合的质量比为20:80时,5次水溶性磷释放总量分别为对照处理的1.54倍和1.72倍。X-射线衍射分析结果表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后,P2O5和Ca(PO3)2对应的特征衍射峰出现显著下降。红外光谱分析结果表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料混合低品位磷矿粉经过5次浸提后,可明显看到位于966 cm-1处PO43-对称伸缩振动v1吸收峰消失,同时位于1 127、673和612 cm-1处PO43-非对称伸缩振动v3吸收峰、H2PO4-相关吸收峰和HPO42-相关吸收峰强度均显著下降。盆栽试验进一步表明,天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料作为一种优质有机物料按照6 g?kg-1或9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按照20:80的质量比混合后可显著提升土壤的有效磷含量,同时可快速提升土壤有机质含量。天然腐殖质材料按9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20:80的质量比混合,在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较对照处理增加了29.86%、29.47%、36.48%,土壤有机质分别较CK增加34.16%、8.05%、47.40%。HNO3处理天然腐殖质材料按9 g?kg-1的施用量同时与低品位磷矿粉按20:80的质量比混合,在播种后第14、30、60天土壤有效磷分别较CK增加了36.97%、94.44%、34.51%,土壤有机质分别较CK增加27.29%、14.57%、45.41%。天然腐殖质材料或HNO3处理天然腐殖质材料呈酸性、高比表面积、腐殖质含量高、活性官能团数量多等特性是提升低品位磷矿粉的水溶性磷和土壤有效磷含量的主要原因。     

种子发芽试验在低碳氮比堆肥腐熟度评价方面的适用性

为了研究种子发芽率和根长与种子发芽率指数(GI)评价指标的关系、取值及其在低碳氮比堆肥腐熟度评价方面的适用性,以猪粪为堆肥原料,进行了两组堆肥试验。其中一组添加初始物料湿重15%的木本泥炭作为调理剂和固氮剂,另一组在添加相同比例木本泥炭的基础上再添加过磷酸钙进行优化,过磷酸钙的添加比例约为初始物料干重的16%。通过两种种子(萝卜种子和白菜种子)的发芽试验,结合概率统计原理对堆肥的腐熟度进行了评价。研究结果表明,两个处理在整个堆肥过程中均维持了较高的NH+4-N含量(1.77~3.40 g·kg~(-1)DM),而较高的NH+4-N含量是抑制种子根长伸长的主要原因。因此,将种子发芽率(SG)和相对种子根长(RRG)这两个指标相结合比种子发芽率指数(GI)这单一指标更能准确地评价低碳氮比堆肥的腐熟度,当SG≥70%且RRG≥50%时,表明堆肥已达到腐熟且对作物无盐害。     

施用木本泥炭对香蕉产量、品质及蕉园土壤养分的影响

针对香蕉生产中大量施用化肥和偏施氮肥导致蕉园土壤养分有效性低、土壤质量退化等问题。以"巴西蕉"为试材,在投入养分量相同的条件下,研究添加不同用量木本泥炭及其衍生品腐植酸钾肥对香蕉产量、品质及土壤养分的影响。结果表明:添加木本泥炭(7 500 kg/hm2)和腐殖酸钾肥(3 750 kg/hm2)处理较推荐施肥处理分别增产12.62%和15.39%,差异达显著水平,且蕉果可溶性总糖和可溶性固形物含量提高,品质改善。与推荐施肥处理相比,添加木本泥炭及腐殖酸钾肥处理收获期土壤60~90 cm土层硝态氮含量显著降低,其中木本泥炭用量3 750、7 500 kg/hm2处理分别降低44%和45%,腐殖酸钾肥处理为53%,减少了硝态氮向环境中迁移的风险;添加木本泥炭或腐殖酸钾肥处理土壤30~90 cm土层速效钾含量显著提高。建议在香蕉施肥过程中添加木本泥炭及腐植酸钾肥与化肥配施。     

施用木本泥炭及添加物对芒果产量与品质的影响

为提升芒果产量及品质,以"金煌芒"为试验材料,设置常规施肥以及在常规施肥基础上施用木本泥炭+不同添加物共4个处理开展田间试验,研究不同处理对芒果生长、产量和品质的影响。结果表明:相比不施用木本泥炭处理,施用添加微生物菌剂的木本泥炭处理和添加腐植酸钾的木本泥炭处理可以增加芒果树叶面积,增大花横茎,同时有利于增加芒果大果单果重和单株大果个数,从而提高产量。3个施用木本泥炭肥的处理均可以提高芒果雌花占比,提高芒果的维生素C含量和总糖含量,降低总酸度,对于改善口感、提升品质具有良好的效果。因此,建议施用添加菌剂或添加腐植酸钾的木本泥炭,不仅能提高芒果产量,还能不同程度提高芒果品质。