有机物料对土壤中外源铜形态及土壤化学性质的影响

在室内培养条件下,运用连续提取法研究了稻草,紫云英,猪粪对红壤,潮土中外源铜的形态及土壤化学性质的影响。结果表明,经过１个月培养后,两种土壤中外源铜主要以有机结合态铜为主,交换态铜的消长主要取决于有机结合态铜。在潮土中添加稻草和紫云英经在红壤中添加稻草和紫云英更有效地降低交换态铜的含量。     

有机物料对土壤的外源铜和镉形态变化的不同影响

采用盆栽和连续提取法研究稻草和紫云英对土壤外源铜和镉形态分布的不同影响。研究结果表明，添加稻草和紫云英可促进潮土中外源铜逐步向生物有效性较低的紫有机质结合态铜和无定形铁结合态铜转化，降低铜的生物有效性，但添加有机物料对潮土中外源镉形态的影响完全不同，添加稻草和紫云英，在分蘖期可减少潮土交换态镉、提高紧有机质结合态和氧化锰结合态镉，但这种作用并不稳定。随着时间的推移，氧化锰和紧有机质吸附的镉将随着活性锰的还原和紧有机质的分解被释放出来，并向交换态镉转化，提高镉的生物有效性。铜和镉离子与土壤的固相不同的结合能力导致稳草和紫去英对潮土中外源铜、镉形态的再分配过程的影响不同。     

不同有机物料与石灰对小麦吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了在镉污染土壤上不同有机物料、石灰及有机物料与石灰配合施用对小麦生长和吸收重金属镉的影响。结果表明,施用猪粪能显著增加小麦产量,小麦产量随猪粪用量的增加而增加;石灰用量超过一定数值后则显著降低小麦产量;而其他处理对小麦产量的增、减作用不显著。施用高量猪粪(Z4)或石灰+低量猪粪(Z2)能显著降低小麦对镉的吸收,使籽粒的镉浓度降至国家食品镉污染限量标准(GB2762-2005)以下。所有石灰+机物料处理都比对照处理明显降低小麦籽粒和秸秆中的镉,但籽粒中的镉浓度都未达到国家食品镉污染限量标准。在受重金属Cd污染土壤上施用高量猪粪或猪粪配施石灰,表现为显著的负交互作用,对控制小麦对镉的吸收以及从秸秆向籽粒的转移,都有显著的效果。石灰与泥炭或活性炭配合施用表现为正的交互作用,会在一定程度上促进小麦对镉的吸收。     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。     

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

明确有机物料对土壤肥力及Cd有效性的影响,对南方中轻度Cd污染农田的安全利用具有重要意义。本研究以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料（猪粪、商品有机肥、水稻秸秆和生物炭）施肥处理来探究土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明,施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全N含量,施用猪粪处理土壤的全P和有效P含量显著升高,商品有机肥和生物炭明显提高了土壤全K和速效K含量。水稻秸秆和生物炭处理轻污染土壤SOM均达土壤肥力1级（> 40 g/kg）。与CK相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全N、全P和全K和有效P均成显著负相关关系。轻污染土壤施加猪粪和生物炭处理上海青地上部Cd含量均低于0.20 mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数（SNI）最高,是其他处理的1.50~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

不同有机物料对潮土微团粒分形特征和速效养分的影响

以河南省中低产区砂质潮土为对象,研究不同有机物料（豆秆、玉米秆、鸡粪和猪粪）还田处理对土壤微团粒结构分形和不同粒级有效养分质量分数的影响.结果表明：1）与不施有机物料处理相比,随有机物料添入量增加,0.1 ～0.053mm土壤粒级所占比例高于对照7％～13％,达到5％显著性差异水平;＜0.053 mm土壤粒级的质量分数相应小于对照处理.2）土壤分形维数在2.52～2.72之间,与0.1 ～0.053 mm土壤粒级质量分数存在极显著负相关,相关系数为-0.945;与＜0.053 mm土壤粒级存在极显著正相关,相关系数为0.981.随着从单施到混合配施的处理,有机物料改变微团粒结构的分配比例,分形维数变小.3）与对照相比,有机物料的加入均能使土壤以及各粒级的速效养分质量分数呈显著性增加.施入有机物料后,碱解氮、速效钾和速效磷的质量分数在0.1～0.053 mm土壤粒级中分别比对照提高了168％～528％、141％～1000％和16％ ～ 81％,在＜0.053 mm的粒级中分别比对照提高了13.4％ ～ 44％、17％ ～ 170％和21％ ～66％.土壤碱解氮质量分数表现为秸秆施用（73.1 mg/kg）＞秸秆与粪肥双倍混合施用（69.3 mg/kg）＞秸秆与粪肥单倍施用、猪粪施用（63.0 mg/kg）＞鸡粪施用（59 mg/kg）＞对照（49.9 mg/kg）;速效钾质量分数表现为豆秆施用（140 mg/kg）＞秸秆与粪肥双倍混合施用、玉米秆施（120 mg/kg）＞秸秆与粪肥单倍施用（86.5 mg/kg）＞粪肥施用（76.8 mg/kg）＞对照（56.5 mg/kg）;有效磷质量分数表现为玉米秸秆（40.9 mg/kg）＞粪肥处理、秸秆与粪肥混合处理（35.91 mg/kg）＞豆秆处理（30 mg/kg）＞对照（26.8 mg/kg）;土壤总养分质量分数表现为豆32和玉32处理（259 mg/kg）＞秸秆与粪肥倍量处理及豆16处理（225 mg/kg）＞玉16处理（210 mg/kg）＞秸秆与粪肥单倍量和猪8处理（191 mg/kg）＞鸡粪处理（173 mg/kg）＞猪4处理?     

有机物料对淹水土壤中施入的镉形态的影响

The effect of three organic materials(rice straw,Chinese milk vetch and pig manure)on the fractionation of cadmium added into two soils(a red soil and a fluvo-aquic soil) was studied using submerged incubation experiment.The organic materials increased soil soild organic carbon(SOC),pH value,the concentration of active Si in all the treatments and active Fe and Mn in some treatments.Accumulated SOC caused directly the increase of Cd bound to solid organic matter and consequently the decrease of exchangeable Cd.Higher active Si and pH,as well as lower Eh,were also responsible for the reduction of exchangeable Cd.Cd bound to mn oxide was positively correlated with pH values and rose significantly after one-month incubation,but decreased after three-month incubation.Cd bound to amporphous Fe oxide increased with the incubation time,but was not affected significantly by adding organic materials.     

有机物料对土壤中外源镉形态与生物有效性的影响研究

盆栽试验研究稻草与紫云英对土壤中外源Cd形态及其生物有效性的影响结果表明 ,添加稻草与紫云英可降低水稻分蘖期潮土和红壤交换态镉含量 ,且二者在不同土壤的影响不同。 2种有机物料在水稻分蘖期固定作用并不稳定 ,随时间的推移 ,氧化锰结合态和紧有机质结合态吸附的镉将随紧有机质的分解和活性锰的还原被释放出来 ,并向交换态镉转化 ,提高Cd的生物有效性。水稻对外源Cd吸收与Cd在土壤中形态密切相关 ,水稻分蘖期稻草与紫云英均可抑制水稻根和茎叶对外源Cd的吸收 ,至成熟期水稻根、茎叶和糙米中Cd含量迅速增加 ,其根本原因是由于土壤中交换态镉含量提高和紧有机质结合态镉含量降低所致     

化肥减量配施有机肥对盐碱地土壤性状及镉形态的影响

盐碱地盐分含量高,会对植物生长起抑制作用或直接造成危害,盐碱地的安全利用对保障粮食安全具有重大意义。为探讨化肥减量配施不同有机肥对盐碱地土壤性状及镉形态的影响变化特征,试验在化肥施用减量20%的基础上,设厩肥30000 kg/hm²(AM)、生物有机肥600 kg/hm²(BF)、厩肥30000 kg/hm²+生物有机肥600 kg/hm²(AM+BF)及化肥正常施用量(CK)4种施肥处理,研究不同有机肥配施对土壤性状、镉含量及形态的影响。结果表明:2020年,处理BF较CK土壤镉含量显著降低了16.99%;2021年,处理BF和AM与CK相比,土壤镉含量分别降低了14.06%和10.16%,且差异显著。2020年,与CK相比,处理BF、AM和AM+BF土壤有效态镉含量分别显著降低了67.44%、34.88%和60.47%;2021年,处理BF、AM和AM+BF与CK相比,有效态镉含量分别降低了66.67%、27.27%和51.52%,且差异显著。与CK相比,有机肥配施对土壤中镉形态的分配比例有明显影响,交换态镉降低19.34%～75.69%、有机结合态镉提高45.78%～135.22%、土壤pH提高1.06%～5.81%;阳离子交换量提高5.29%～29.11%、有机质含量提高4.35%～30.14%、土壤容重降低0.76%～9.09%、过氧化氢酶活性提高7.84%～56.02%、脲酶活性提高14.67%～29.07%、碱性磷酸酶活性提高16.54%～40.09%、微生物量碳提高8.02%～25.09%、微生物量氮提高12.28%～33.12%。综上,在盐碱土壤条件下,配施有机肥可改善土壤理化性状、生物学特性,促进土壤交换态镉向有机结合态镉的转化,达到降低土壤有效态镉的目的。     

有机无机外源磷素长期协同使用对潮土磷素有效性的影响

【目的】 施入外源磷素是提升土壤有效磷的重要途径,不同磷源在土壤中的化学行为和存在形态对土壤磷素有效性起决定作用。研究有机无机外源磷素长期配合使用的协同关系及其对潮土磷素有效性的影响,可为合理减少磷肥施用,提高磷肥利用率和科学管理土壤磷素资源提供理论依据。 【方法】 本研究基于25年肥料定位试验,选取不施磷肥 (P0)、单施化肥 (FP)、化肥与有机肥配施 (FP+M)、化肥与秸秆配施 (FP+S) 四个处理,分析了化肥、有机肥、秸秆作为主要外源磷素长期协同使用对作物可持续生产能力、磷肥利用效率、施肥后效及潮土磷素形态和有效性的影响。 【结果】 连续处理25年后,P0、FP、FP+M、FP+S处理小麦产量变异系数分别为 49.0%、14.8%、17.2%、15.4%,玉米产量变异系数分别为 28.7%、27.1%、24.4%、23.2%,产量的稳定性均比不施磷提升,尤其是小麦产量稳定性显著增加;P0、FP、FP+M、FP+S处理产量的可持续性指数小麦依次为 0.23、0.62、0.60、0.64,玉米依次为0.45、0.47、0.53、0.52,施磷对小麦产量的可持续指数影响比玉米更大。FP、FP+M、FP+S处理的磷素累积生理效率分别为188.3、163.2和177.6 kg/kg,平均后效分别为1.30%、0.71%和1.16%,单施化肥磷素的效果高于磷肥配施有机肥、秸秆。长期不施磷肥,土壤无机磷各组分含量均降低,且主要消耗了土壤中无效态的O-P,P0处理减少的O-P占无机磷减少量的41.3%。长期投入化学磷素,降低了无效态磷的比例,但土壤对化学磷素的固定作用仍较强,FP处理Ca₈-P含量由12.0%提升到21.1%,无效态的O-P和Ca₁₀-P由77.7%减少为62.9%(占比仍超过60%),土壤Olsen-P由6.4 mg/kg提升到20.7 mg/kg。化学磷素与有机肥磷素协同使用可促使无效态磷向有效态磷及缓效态磷转化,提升土壤磷素有效性,FP+M处理Ca₂-P占比由2.0%提升到5.4%,缓效态的Al-P、Ca₈-P、Fe-P占比增加25.6个百分点,无效态的O-P和Ca₁₀-P占比减少29.0个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到51.8 mg/kg。秸秆磷素增加了具有缓冲作用的Ca₈-P含量,降低了无效态磷含量,提升了土壤潜在供磷能力,与FP相比,FP+S处理Ca₈-P占比增加7.9个百分点,Ca₁₀-P占比减少6.5个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到21.7 mg/kg。 【结论】 投入外源磷素均可显著提高作物产量、提升产量稳定性和产量可持续性指数。在小麦玉米轮作体系下,磷肥加秸秆最有利于维持土地的可持续生产能力。单施磷肥,磷素的后效和累积生理效率最高,但在土壤中的固定也高;有机无机磷协同使用可快速提升土壤磷素的有效性,对维持磷素组分结构和土壤质量作用显著;无机磷素与秸秆磷素协同使用对土壤磷素具有较强的激发效应,可减弱土壤对磷素的固定作用,提升土壤潜在供磷能力。      

长期定位施肥对潮土有机氮组分和有机碳的影响

利用河南封丘潮土的13年长期施肥试验,采用Bremner法研究了潮土耕层有机氮组成的变化,分析了长期施肥对土壤有机氮组份和有机碳含量的影响。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥或有机肥与化肥配施显著提高了土壤全氮、酸解有机氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、非酸解有机氮和有机碳的含量。有机氮主要由酸解铵态氮和氨基酸态氮组成,其次为酸解未知态氮和非酸解有机氮,氨基糖态氮含量最小。施有机肥尤其利于氨基酸态氮和非酸解有机氮的形成。施肥处理的酸解有机氮占全氮的比例减小,主要是由氨基酸态氮、酸解铵态氮占全氮的比例减小所致。与1989年试验开始时的土壤初始值相比,施有机肥能提高土壤全氮含量和有机质含量。在供应等氮磷钾的情况下,有机无机配施增加了土壤供氮能力、有机质含量和作物产量,是维持土壤肥力和保护环境最优的施肥方式。     

外源有机物料对次生盐渍化大棚土壤的改良效果

大棚土壤次生盐渍化已成为制约大棚设施农业生产的突出问题。在云南采集典型次生盐渍化大棚土壤,选择土壤调理剂、生物炭、商品有机肥、猪粪4种有机物料进行盆栽试验,研究其对盐渍化土壤的改良效果,结果表明:(1)施用生物炭和商品有机肥能有效改善次生盐渍化大棚土壤结构,降低容重,提高总孔隙度。(2)外源有机物料对改良大棚次生盐渍化土壤有显著作用,不仅降低了土壤全盐和电导率,还提高了作物产量。(3)大棚次生盐渍化土壤的主导阳离子为Ca2+、阴离子为NO-3、SO2-4,商品有机肥、生物炭和猪粪3类外源有机物料对降低Ca2+、NO-3、SO2-4的效果较好。(4)生物炭改良次生盐渍化大棚土壤的效果优于其它3种有机物料。     

有机物料对马铃薯生长与土壤物理特性的影响

针对黑土土壤粘重、耕性差、薯块带土率高、不利于机械收获等问题,研究秸秆还田(N1PKS)、有机肥(N1PKM)、单施化肥(N1PK)和减氮(N2PK)处理对马铃薯生长、养分吸收及对土壤结构的影响.结果表明:秸秆还田的N1PKS处理与增施有机肥的N1PKM处理分别促进了马铃薯膨大期和淀粉积累期植株与根系的生长;与单施化肥...     

长期施用有机肥与化肥对潮土土壤化学及生物学性质的影响

研究长期施用有机肥与化肥对潮土土壤化学和生物学性质的影响结果表明,有机肥和化肥均使土壤有机质、全N、全P、速效磷、速度钾、阳离子交换性提高,增加土壤微生物数量和活性,但有机肥在培肥地力、创造有利于微生物生长繁育的土壤环境方面明显优于化学肥料。     

连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响

  【目的】   研究施用无机和有机土壤改良剂对团聚体形成和作物产量的影响,为新型土壤改良剂的应用提供理论依据。   【方法】   以河北廊坊砂质潮土为研究对象,以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂 (SC) 和以凹凸棒土为核心材料的无机土壤改良剂 (SA) 为试材,进行4年 (2015—2019) 定位试验。试验设4个处理:单施化肥 (CK)、化肥+无机改良剂 (SA)、化肥+有机改良剂 (SC)、化肥+无机改良剂+有机改良剂 (SCA)。种植方式为小麦–玉米轮作。2019年小麦和玉米收获后,测定作物产量并采集耕层土壤,测定土壤理化指标、微生物量碳氮含量、团聚体组成及其碳氮含量。   【结果】   在小麦季和玉米季,SCA处理均可显著提高作物产量,较CK处理分别提高了54.16%和24.26%;在小麦季,SC处理较CK处理显著提高土壤全氮 (TN)、有机碳 (SOC)、速效钾 (AK) 和有效磷 (AP) 含量,微生物量碳 (MBC) 显著提高8.82%,pH显著降低3.19%;在玉米季,SCA处理较CK显著提高了土壤TN、SOC、AK、AP含量,MBC显著提高了33.65%,土壤pH显著降低了5.92%;在小麦季和玉米季,土壤团聚体均以粒径0.053～0.25 mm为主;与CK处理相比,小麦季SC处理土壤粒径 > 0.25 mm的大团聚体含量、平均重量直径 (MWD) 和几何平均直径 (GMD) 分别显著提高42.51%、22.41%和20.35%,玉米季SCA处理3个指标分别显著提高68.71%、35.47%和29.65%;各粒级团聚体中SOC和TN含量都以粒径 > 0.25 mm大团聚体最高,且SCA处理显著增加土壤各级别团聚体SOC和TN含量;施用土壤改良剂增加粒径 > 0.25 mm大团聚体SOC和TN贡献率,小麦季SC处理较CK处理分别增加了29.06%和69.24%,玉米季SCA处理较CK处理分别增加了61.62%和114.20%;通过冗余分析和结构方程模型分析发现,粒径> 0.25 mm大团聚体与pH呈负相关关系,与AP、MBC、SOC以及各粒级团聚体中碳含量呈正相关关系;稳定的团聚体结构会影响SOC含量和pH,改善土壤C/N,进而影响作物产量。   【结论】   在砂质土壤上,单独施用以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂或与无机土壤改良剂配施均可改善土壤理化性质,促进大团聚体形成,提高团聚体稳定性,稳定的土壤团聚体可通过改善土壤碳氮比以提高作物产量。     

长期不同施肥模式对潮土有机碳组分的影响

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式条件下潮土有机碳组分变化及其分布规律。结果表明,与不施肥（CK）比较,长期氮、磷、钾平衡施用（NPK）、秸秆还田（NPKS）和有机无机肥配施（NPKM和1.5NPKM）均显著提高了潮土粗自由颗粒有机碳（cfPOC）、微团聚体内物理保护颗粒有机碳（iPOC）及矿物结合有机碳（mSOC）的含量,其中以粗自由颗粒有机碳增幅最高,达114.5%～278.9％,对施肥最敏感,能较好反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。矿物结合有机碳是潮土固存有机碳的主要形式,它占总有机碳的67.0%～80.4%。除偏施化肥（N和NP）外,其它施肥模式增加的总有机碳有49.1%～58.1%进入矿物结合有机碳组分;26.2%～31.7%进入粗、细自由颗粒有机碳组分;15.7%～20.9%进入物理保护有机碳组分。偏施化肥（N和NP）有利于自由颗粒有机碳的增加。综上分析,长期有机无机肥配施或秸秆还田是提升潮土不同组分有机碳库的较好施肥模式。     

免耕对潮土不同粒级团聚体有机碳含量及微生物碳代谢活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究不同耕作方式对潮土不同粒级团聚体的分布、有机碳含量及微生物群落碳代谢活性的影响。结果表明,与传统翻耕处理相比,免耕潮土中大于250μm粒级团聚体显著增加(p0.05),50～2μm粒级团聚体显著减少(p0.05),250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体没有明显变化;大于250μm和250～50μm两个粒级团聚体有机碳含量显著升高(p0.05),50～2μm和小于2μm两个粒级团聚体有机碳含量没有明显变化,250～50μm粒级取代50～2μm粒级成为对土壤有机碳总量贡献最大的团聚体。BIOLOG测试结果表明,免耕和翻耕两种措施下不同粒级团聚体微生物群落碳代谢特征存在明显差异,且免耕处理250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体微生物群落碳代谢活性显著低于翻耕处理(p0.05)。结果显示,免耕有利于小粒级团聚体向大粒级团聚体方向聚合,大于50μm粒级团聚体固持的有机碳增多,其中持碳最多的250～50μm粒级团聚体的微生物碳代谢活性下降,故土壤有机碳稳定性升高。