长期菌渣化肥配施对稻田土壤活性有机碳组分和有效养分的影响

设置3个菌渣（F）施用量（0,50%,100%）和3个化肥（C）施用量（0,50%,100%）共9个处理,采用长期定位试验方法（2010-2016年）,研究长期菌渣化肥配施对稻田土壤活性有机碳组分和土壤基本肥力要素变化的影响以及两者的相关性。结果表明:相比单施化肥,菌渣化肥配施显著提高土壤碳库管理指数（CPMI）,3种土壤活性有机碳（LOC₁,LOC₂,LOC₃,指分别以33,167,333 mmol·L-1高锰酸钾氧化有机碳）及其有效度,增幅分别为45.09%,41.77%~53.55%和11.69%~33.55%（P < 0.05）,其中C₁₀₀F₁₀₀的提高效果最好,CPMI值为204.95,3种土壤活性有机碳质量分数分别为1.73,3.41和4.37 g·kg-1,相应的有效度分别为14.53%,28.56%和43.03%;相比单施化肥,菌渣化肥配施处理还显著提高了土壤全氮、碱解氮和有效磷,增幅分别达21.11%,19.39%和31.83%。3种土壤活性有机碳都比土壤有机碳与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的相关性强,LOC₁和LOC₂比LOC₃在反映土壤肥力变化上更敏感（P < 0.01）。LOC₁的变化最为敏感,可以用于反映土壤肥力的微小变化;土壤活性有机碳组分主要决定于菌渣的施用,而化肥则是主要养分提供者,菌渣与化肥交互作用的结果影响土壤肥力的变化状况,适宜的菌渣-化配合施用量有利于土壤培肥和保障水稻Oryza sativa产量,以C₅₀F₅₀处理为最佳。     

不同原材料生物炭对土壤重金属Cd、Zn的钝化作用

以质量分数0.1％、1.0％不同原料的生物炭(砻糠炭、木炭、竹炭)作为化学钝化修复材料,以空白土壤(CK)和钙镁磷肥作为对照,通过为期90 d的土壤培养试验,研究不同钝化材料及施用量对降低农田土壤重金属镉(Cd)和锌(Zn)污染风险的效果.结果表明,相同施用量的钙镁磷肥比生物炭更有利于酸性土壤改良;各处理中1.0％木炭对土壤有机质含量提升效果最好(P<0.05);与空白对照相比,各处理对土壤Cd、Zn均表现出显著的钝化作用,相同施用量的木炭、砻糠炭比钙镁磷肥的效果更好,其中0.1％木炭钝化效果最佳.在相同施用量下,生物炭整体上更有利于降低土壤酸可提取态Cd、酸可提取态Zn含量,而钙镁磷肥更有利于增加残渣态Cd、残渣态Zn含量.     

活化剂联合柳树对重金属Cd污染土壤的修复效果研究

为有效提高植物提取污染土壤重金属的效率,以绿色安全的有机物料为活化剂代替存在安全隐患、不可降解的螯合剂及表面活性剂,探究不同活化剂对土壤重金属镉的活化效果及对植物镉积累的影响。通过室内培养试验与盆栽试验的方法,研究了紫云英、黄腐酸钾和柠檬酸3种活化剂在0.3%施用量下对污染土壤中镉的生物有效性、赋存形态的影响及活化剂强化柳树对镉的积累。结果表明:(1)添加活化剂会改变土壤的pH。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤pH的降低效果优于紫云英处理,显著低于对照0.50个单位(p<0.05),而酸性较强柠檬酸处理的土壤pH显著高于对照0.26个单位(p<0.05);添加活化剂均可提高土壤有机质含量。培养结束时,黄腐酸钾处理对土壤有机质含量提升效果优于其他2种活化剂,显著高于对照2.97 g/kg(p<0.05)。(2)添加活化剂均可提高土壤有效态镉含量,但不同活化剂的活化效果不同。培养20天时,紫云英与黄腐酸钾处理的土壤有效Cd含量均达到最高,优于柠檬酸处理,分别高于对照0.38 mg/kg(p<0.05),0.17 mg/kg。培养10~30天时,柠檬酸处理的土壤有效Cd含量逐渐增加,至30天时,柠檬酸处理对土壤有效Cd含量提升效果优于其他活化剂,显著高于对照处理0.39 mg/kg(p<0.05)。(3)添加活化剂影响了土壤镉形态分布,培养10~30天,3种活化剂可活化土壤残渣态Cd,提高酸可提取态Cd所占百分比。(4)3种活化剂处理对柳树的株高、生物量无显著影响,但均提高了根系的形态参数,其中柠檬酸处理的根系长度、表面积、根系体积均显著高于对照,分别提高了75.54%,80.05%,82.93%(p<0.05)。活化剂中黄腐酸钾处理明显提高了柳树叶片、枝条、根系镉含量,分别高于对照133.44%(p<0.05),75.21%,264.64%(p<0.05),并大大提高了柳树对土壤镉的富集与净化。以有机物料为活化剂,可有效提高土壤重金属生物有效性,提高植物对土壤镉的吸收,具有良好的应用前景。     

施用沼渣、黄腐酸钾、钙镁磷肥对退化山核桃林的改土和增产效果

为探讨退化山核桃(Carya cathayensis)林地酸性土壤改良优化技术措施,通过室内培养试验研究了沼渣、黄腐酸钾、钙镁磷肥及其组合对土壤有效养分和土壤酸性的影响及动态变化,通过大田试验研究了黄腐酸钾和钙镁磷肥配施对山核桃树木生长及产量的影响。结果表明:与对照相比,各肥料处理都能够提高土壤pH、有效氮含量、有效磷含量、速效钾含量,降低土壤交换性铝离子浓度,但在效果上以施用黄腐酸钾和钙镁磷肥组合处理最优。黄腐酸钾与钙镁磷肥配施对退化的山核桃酸性土壤的有效氮、有效磷、速效钾和pH较对照分别提高了112.4 mg/kg、21.8 mg/kg、192.6 mg/kg和1.05个单位(P0.05),交换性铝离子浓度从2.54 cmol/kg降至0.27 cmol/kg(P0.05)。大田试验结果表明,黄腐酸钾和钙镁磷肥单施及配合施用都能够显著改善山核桃生长,提高山核桃果实产量(P0.05),以黄腐酸钾与钙镁磷肥配合处理最佳,其效果也显著优于单施黄腐酸钾、钙镁磷肥(P0.05)。     

竹炭施用对土壤镉形态转化和小麦镉积累的影响

原位化学钝化技术是修复重金属污染土壤的重要方法,施用钝化剂可降低土壤重金属活性,减少其迁移及对作物的毒害。采用土壤室内培养和土壤盆栽试验的方法,研究在镉(Cd)污染土壤中施用竹炭(0、0.1%、1.0%和5.0%)对土壤镉活性及对籽粒Cd低积累型小麦Cd吸收与积累的影响。结果表明,施用适量竹炭提高了土壤pH值和有机质含量,降低了土壤有效态Cd含量,其中5.0%竹炭处理的效果最佳。培养120 d,与对照相比,5.0%竹炭处理的土壤pH提高了3.80%(P0.05),土壤有机质含量增加38.35 g/kg,土壤有效态Cd含量降低了0.32 mg/kg。施用竹炭后,土壤酸可提取态Cd先向可还原态Cd转化,最终向可氧化态Cd和残渣态Cd转化。施用竹炭对小麦生物量和籽粒干质量无显著影响,施用适量竹炭可有效降低小麦植株的镉含量,其中5.0%竹炭处理的效果最佳,其处理的小麦根系、地上部和籽粒的镉含量较对照降低34.06%(P0.05)、21.57%、23.33%。     

碱性肥料和生物质炭对土壤镉的钝化效果

采用室内土壤培养试验方法,以碱性肥料(钙镁磷肥、硅钙钾镁肥)和生物质炭(竹炭、木炭)为改良剂,按1%(质量分数)用量施加入Cd污染农田土壤,在不同培养时间(0、30、60、90、120 d)分别取样,测定土壤pH值、有机质含量、Cd有效性及其形态,研究不同改良剂对土壤Cd的钝化效果和机理。结果显示,施加硅钙钾镁肥和钙镁磷肥能够在较长时间(120 d)里提高土壤pH值,而生物质炭在这方面的作用微小;碱性肥料和生物质炭都可提高土壤有机质含量,以木炭的提高作用最大。施加碱性肥料或生物质炭均较对照显著降低了土壤中Cd的有效态含量,以硅钙钾镁肥和木炭的效果最佳,竹炭在对镉钝化作用的持续时间上表现欠佳。至120 d,各处理的Cd有效态含量较对照降低8.22%~50.68%。Cd形态分析表明,施加改良剂提高了Cd的稳定性,残渣态Cd比例提高。由此可见,利用土壤改良剂治理污染土壤,不仅需要关注改良剂本身对土壤改良和Cd有效性的影响,还需考虑其作用时间的持久性。     

有机物料对山核桃林地土壤的培肥改良效果

【目的】 山核桃低产区和高产区林地土壤理化性状、肥力水平差异大,比较不同有机物料改良其土壤酸性、提高土壤肥力的作用,为合理施用有机物料提供依据。 【方法】 选择山核桃低产 (红壤) 和高产 (石灰岩土) 林地土壤进行室内培养试验。选取生物有机肥、黄腐酸钾、竹炭和沼渣4种有机物料,按质量1%的比例添加到供试土壤中,在25℃恒温条件下,在培养开始的0、30、60、90、180天,分别测定了土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾及有效态铁、锰、铜、锌的含量。 【结果】 1) 红壤经180天培养后,发现有机物料对不同养分的作用不同。与对照相比,4种有机物料中仅沼渣处理的土壤碱解氮含量显著提高,高于对照52.85 mg/kg (P < 0.05);4种有机物料都提高了土壤有效磷含量,其中生物有机肥和黄腐酸钾的作用明显高于竹炭和沼渣处理,分别高于对照13.21 mg/kg、12.07 mg/kg ( P < 0.05);4种有机物料处理都显著提高了土壤速效钾含量 ( P < 0.05),黄腐酸钾的作用显著优于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照136.00 mg/kg ( P < 0.05);4种有机物料中,仅黄腐酸钾处理的土壤有效铁含量显著提高,高于对照71.59 mg/kg ( P < 0.05);仅竹炭处理的土壤有效锌含量显著提高,高于对照0.94 mg/kg ( P < 0.05);而对有效锰、铜均无显著提升作用。2) 石灰岩土培养180天后,4种有机物料对土壤碱解氮都无显著提升效果;但都显著提高了土壤有效磷水平,其中生物有机肥的作用显著高于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照4.67 mg/kg ( P < 0.05);黄腐酸钾提高土壤速效钾的作用显著高于其它3种有机物料 ( P < 0.05),高于对照94.00 mg/kg ( P < 0.05);仅生物有机肥和黄腐酸钾处理显著提高了土壤有效铁的含量,分别高于对照190.61 mg/kg、249.43 mg/kg ( P < 0.05);生物有机肥、黄腐酸钾、竹炭处理的土壤有效锰含量显著提高,分别高于对照135.74 mg/kg、155.96 mg/kg、51.51 mg/kg ( P < 0.05);仅生物有机肥和黄腐酸钾处理显著提高了土壤有效铜含量,分别高于对照1.79 mg/kg、2.99 mg/kg ( P < 0.05);但仅沼渣处理对土壤有效锌有显著提高作用,高于对照3.23 mg/kg ( P < 0.05)。3) 在红壤 (pH 4.46) 中施用4种有机物料均提高了土壤pH,但仅沼渣处理的提升作用达显著水平,高于对照0.86个单位 ( P < 0.05);同时,仅沼渣处理显著降低了红壤的土壤交换性Al 3+,较对照降低3.04 cmol/kg (P < 0.05)。在石灰岩土 (pH 6.13) 中,4种有机物料对土壤pH均有显著提高作用 ( P < 0.05),其中黄腐酸钾的作用高于其它3种有机物料,高于对照0.98个单位 ( P < 0.05);但4种有机物料对降低石灰岩土的土壤交换性Al 3+均无显著效果。 【结论】 有机物料对不同产量水平的山核桃林地土壤的培肥改良作用不同:有机物料在高产林地上具有养分供应的提升和协调的作用;有机物料在低产林地上具有显著提高土壤速效养分、提高土壤pH、降低酸性土壤中铝的生物毒害的作用。