养殖肥液不同灌溉强度下硝化-脲酶抑制剂-生物炭联合阻控氮淋溶的研究

为考察养殖肥液不同灌溉强度下,硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术（Nitrapyrin+NBPT+Biochar）对氮素淋失的抑制效果,本研究采用土柱模拟淋溶试验,测定淋溶液中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）的浓度以及土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N的含量,探究养殖肥液不同灌溉强度下Nitrapyrin+NBPT+Biochar技术对氮素淋失的影响。结果表明：硝化-脲酶抑制剂-生物炭阻控技术使淋溶液中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN浓度降低了25.3%、53.6%、38.2%,累积淋失量减少了34.5%、61.0%、38.6%。该技术在灌溉强度增加30.0%、60.0%和100.0%后,仍使NO₃^--N淋失量减少了59.3%、55.1%、46.6%,TN淋失量减少了31.7%、27.1%、15.4%,土壤NH₄⁺-N增加86.5%、60.0%、44.5%。该研究中养殖肥液灌溉强度越大土壤氮素淋失风险越大,但是硝化-脲酶抑制剂-生物炭技术明显抑制了氮素淋失,并且在增加一定灌水量范围内仍然有效果。     

双氰胺减少铵态氮肥施用后潮土N2O排放的机制

为探讨双氰胺（DCD）减少铵态氮肥施用后氧化亚氮（N₂O）的排放机制,通过开展好氧培养试验,研究DCD配施铵态氮（NH₄⁺-N）或亚硝态氮（NO₂^--N）对潮土土壤N₂O排放的影响,同时添加不同浓度NO₂^--N模拟NO₂^--N累积对N₂O和CO₂排放的影响。结果表明： DCD仅对NH₄⁺-N氧化过程中N₂O排放有抑制作用,对NO₂^--N还原过程中产生的N₂O没有影响;培养前7 d,DCD显著抑制NH₄⁺-N的氧化过程,降低净硝化速率,而在添加NO₂^--N土壤中加入DCD后净硝化速率显著增加,培养30 d后,DCD对NH₄⁺-N和NO₂^--N氧化过程均没有影响;添加外源NO₂^--N明显促进了N₂O排放,其排放通量显著高于不施肥的对照处理; N₂O累积排放量同NO₂^--N浓度呈正相关,CO₂累积排放量同NO₂^--N浓度呈显著负相关。研究表明,DCD可以避免NO₂^--N大量累积而产生的毒害作用,但仅对氨氧化过程N₂O减排有效果,因此亟待研发适于抑制NO₂^--N产生N₂O的新型抑制剂。     

生物炭用量对模拟土柱氮素淋失和田间土壤水分参数的影响

利用土柱模拟试验和田间试验,把由果树废枝干制备的生物炭以0,20,40,60 t·hm^-2和80 t·hm^-2的用量施入土壤,以探明不同用量的生物炭对土壤硝铵态氮素淋失和土壤水分的影响。结果表明,施用生物炭可降低土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N累积淋溶量,其中用量为80 t·hm^-2处理较对照分别降低了41%和18.6%（P＜0.05）;NO₃^--N淋溶主要集中在前三次,其淋溶量占总量的97.3%～98.8%,生物炭能增加NO₃^--N在土壤中的滞留时间,延缓淋失;在整个淋洗过程中,氮素主要以NO₃^--N的形式淋失,其累积淋溶量占NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶总量的97.3%～98.14%;施用生物炭种植春玉米后,土壤含水率和总孔隙度增加不显著。     

脲酶/硝化抑制剂减少农田土壤氮素损失的作用特征

氮肥过量施用加剧了农田土壤氮素损失,如增加NH₃挥发、N₂O排放及硝酸盐淋洗等,这将降低空气和水体质量并对全球气候产生负面影响。脲酶抑制剂和硝化抑制剂可延缓土壤氮素转化,降低土壤活性氮对环境的负面效应,因此在农业生产中被广泛应用,如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和双氰胺（DCD）。本文重点阐述了脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂DMPP、DCD在农田土壤中的作用机制及其对环境和农学效应的影响,并揭示影响其施用有效性的主要因素。大多数研究结果表明,NBPT与尿素或有机肥配合施用后能够减少土壤NH₃挥发、N₂O排放和NO₃^-淋洗,并提高作物产量、品质及氮肥利用率;与NBPT类似,两种典型硝化抑制剂DCD和DMPP均能降低土壤N₂O排放和NO₃^-淋洗并提高作物产量,但某些环境条件下也会增加土壤NH₃挥发损失。不同农田生态系统中脲酶/硝化抑制剂的作用效果与抑制剂种类、降雨或灌溉量、土壤pH值和黏粒含量等因素有关。在未来的生产实践中,应根据抑制剂在不同土壤环境下的作用特征来更加科学合理地施用抑制剂。     

施用生物炭对农田土壤N2O的减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,在农田土壤氮素转化和温室气体减排等方面发挥着重要作用。本实验对不同施氮量的农田土壤添加生物炭,研究了其对N₂O的减排潜力,为生物炭的固氮减排提供理论依据。于2015年6月18日至9月25日,利用盆栽实验研究了施用生物炭对农田土壤在不同氮肥用量下N₂O排放的影响,实验共设4个处理：对照（CK）为不施氮处理、N1（200 kg·hm^-2）、N2（400 kg·hm^-2）和N3（600 kg·hm^-2）,各处理均施用土壤质量15%（W/W）的等量生物炭。结果表明,随着施氮量的增加,土壤N₂O的累积排放量逐渐增加,N2和N3处理差异不显著,N₂O排放系数逐渐降低,N1、N2、N3的排放系数分别为1.33%、1.27%、0.90%。Pearson相关分析表明,土壤孔隙含水量（WFPS）、土壤pH、土壤NO₃^--N和土壤微生物量氮（MBN）含量是影响N₂O排放最主要的因素,其中土壤WFPS、土壤NO₃^--N和MBN含量与N₂O排放通量之间呈极显著的正相关关系,土壤pH与N₂O排放通量之间呈极显著负相关关系。生物炭的施用对农田土壤N₂O具有巨大的减排潜力,并且生物炭与氮肥配施对土壤氮素有很好的固持作用。     

添加改性生物炭对黑土氮素吸附及淋溶特性的影响

【目的】探究金属离子改性生物炭对黑土氮素吸附和迁移特性的影响。【方法】以玉米秸秆为原材料，在450 ℃煅烧1.5 h条件下制备生物炭(BC)，分别用KCl、ZnCl₂、FeCl₃溶液对其进行金属离子负载改性(分别命名为K-BC、Zn-BC和Fe-BC)，并进行表征分析和氮素吸附试验，筛选出最佳改性生物炭；然后在黑土中添加质量分数0.3%的最佳改性生物炭(TB)，以黑土作为对照(CK)，探究这2个吸附体系的氮素吸附和迁移特性。【结果】Fe-BC对NO^-₃N和NH⁺₄-N的吸附量分别为24 632.79和5 253.68 mg/kg，确定Fe-BC为最佳金属离子改性生物炭。Fe-BC的比表面积和平均孔径较BC提升了9.35和6.67倍。CK和TB在pH为3时对NO^-₃-N的吸附量最大，CK在pH为9时对NH⁺₄-N的吸附量最大，TB在pH为5时对NH⁺₄-N的吸附量最大。相较于准二级动力学方程，Elovich方程均能更好地描述CK、TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附动力学特征；相较于Freundlich方程，Langmuir方程均能更好地描述CK、TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附等温线；CK、TB对NO^-₃-N的吸附反应是自发、放热且无序的，对NH⁺₄-N的吸附反应是自发、吸热且无序的。在氮素迁移试验中，TB对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的累积淋失量分别比CK减少53.19%和30.54%。【结论】黑土中添加Fe-BC可以有效增加对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的吸附量，降低黑土中NO^-₃-N和NH⁺₄-N的淋失量，从而有效减少黑土中氮素的流失。     

两种典型温度下农村化粪池出水氮素在原地土壤中的迁移转化过程

为探究典型温度下（25℃和5℃）农村化粪池出水氮素在排污口原地土壤中的迁移转化过程,采集原地表层土壤及化粪池出水,构建室内模拟系统,分析化粪池出水经土壤渗滤前后氮素组成。结果表明,农村化粪池出水氮素以可溶性无机氮（DIN）为主,其中NH₄⁺-N占70%以上;两种温度条件下化粪池出水DIN差异不显著（P>0.05,n=12）,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度均具有极显著性差异（P<0.01,n=12）,25℃时硝化作用明显,导致出水NH₄⁺-N低于5℃,NO₂^--N、NO₃^--N高于5℃;两种温度条件下原地土壤对化粪池出水DIN均有削减作用,其中NH₄⁺-N削减量均占DIN削减量60%以上;25℃和5℃条件下,NH₄⁺-N削减率分别为23.11%~47.37%和25.37%~43.47%;25℃时NH₄⁺-N削减主要通过氨挥发、反硝化、厌氧氨氧化等作用完成,而5℃时NH₄⁺-N削减主要通过土壤NH₄⁺-N吸附作用完成;25℃时土壤对NO₃^--N还存在蓄积作用。研究表明,两种温度下化粪池出水NO₂^--N和NO₃^--N在原地土壤中可发生反硝化或异化还原作用进而得到削减。     

氮素形态对烤烟品质影响的研究

 1993～1997年在云南不同自然条件下进行不同比例的硝态氮、铵态氮试验。试验分5个处理:NO₃^--N100%,NO₃^--N75%+NH₄⁺-N25%,NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%,NO₃^--N25%+NH₄⁺-N75%,NH₄⁺-N100%.试验结果表明NO₃^--50%+NH₄⁺-N50%的配比适合云南的气候和土壤。此配比的烟叶香气质、香气量、烟叶含钾量均显着优于其它配比。本试验系统研究了K⁺,NH₄⁺,NO₃^-在土壤中的迁移与根系吸收和在叶片中变化积累的相关规律,揭示了NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%烟叶香气味最好和含钾量高的主要原因。     

几种硝化抑制剂和包硫尿素(SCU)对土壤N素形态和小麦产量的影响

采用土壤盆栽法,研究了双氰胺(DCD)、硫脲(THU)和硫脲甲醛树脂(TFR)以及包硫尿素(SCU)对土壤氮素形态和小麦产量的影响。试验共设不施氮(CK)、单施尿素、包硫尿素(SCU)、以及尿素分别与DCD、THA、TUF的3个浓度梯度(分别按尿素用量的0.5%、1%、2%)配合施用共12个处理。结果表明:随添加浓度的增加,硝化抑制作用逐渐增强,高剂量硝化抑制剂显著降低土壤NO₃^--N含量,在2%添加浓度下,DCD、THU、TFR的土壤NO₃^--N浓度分别比单施尿素降低29%、22%和14%,对土壤表观硝化率的抑制强度也是2%DCD> 2%THU> 2%TFR;SCU处理与2%DCD作用强度接近,且在施用早期就体现抑制效果,并在追肥后第74d土壤表观硝化率显著低于使用硝化抑制剂的处理(P<0.05);硝化抑制剂和SCU都可以使土壤NH₄⁺-N含量稳定在较高的水平,抑制剂用量越多,土壤NH₄⁺-N含量越高;与单施尿素相比,尿素+DCD模式,均可提高小麦产量,且在0.5%、1%、2%添加浓度,都达到显著水平(P<0.05);THU在1.0%和2.0%添加浓度,小麦产量显著高于单施尿素,但增产效果次于DCD。总体上,包硫尿素(SCU)比硝化抑制剂在控释氮素方面效果更持久,而3种硝化抑制剂中,在控制土壤NH₄⁺-N转化、土壤硝化抑制方面,DCD和THU优于TFR;作为外源添加物的抑制剂长期应用可能对土壤环境造成潜在的危害,不同硝化抑制在土壤中的形态归趋和长期作用还有待进一步研究。     

硝态氮源及碳源有效性对土壤N2O和CO2排放的影响

以华北平原农田土壤为对象,通过室内静态培养系统研究NO₃^--N与不同碳源组合对土壤N₂O和CO₂排放的影响。结果表明,NO₃^--N作为氮源和不同碳源施入土壤,除NO₃^-+纤维素,其余土壤N₂O排放通量均高于对照组和只添加氮源土壤;NO₃^--N和不同碳源组合的CO₂累积排放量均高于对照和只添加氮源土壤。NO₃^-+果胶的N₂O排放量在第1 d达到最大值1383.42μg N·kg^-1·d^-1;NO₃^-+葡萄糖的CO₂排放量在第1 d达到最大值370.13 mg C·kg^-1·d^-1,CO₂累积排放量顺序为:葡萄糖 >果胶 >秸秆 >纤维素 >淀粉 >木质素。土壤NO₃^--N含量与N₂O排放呈极显著正相关。总之,添加纤维素可以抑制N₂O的排放,促进CO₂排放,并增加土壤中NO₃^--N含量,添加其余碳源均会促进土壤N₂O和CO₂排放。     

硝化/脲酶抑制剂对石灰性潮土N2O减排效果及氮素转化的比较

以华北平原石灰性潮土为对象,采用室内静态培养方法,在土壤中添加不同类型的抑制剂(硝化抑制剂、脲酶抑制剂),监测N_2O和无机氮随时间变化的特征,对比分析何种添加剂减排N_2O效果明显,为其在农业生产中的应用提供科学依据。试验设置7个处理:不施肥(CK);只施尿素(U);尿素和2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由中化集团公司代理)同时施用(U+NP);尿素和推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+NPD);尿素和2倍推荐用量2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin,由陶氏化学公司代理)同时施用(U+2NPD);尿素和双氰胺同时施用(U+DCD);尿素和N-丁基硫代磷酰三胺同时施用(U+n BPT),共培养56 d。在培养第1、2、3、5、7、10、14、19 d采气测定N_2O和CO_2,气体监测到培养第19 d为止;在培养的第0、1、3、7、14、21、28、42、56 d进行破坏性取样,监测土壤氮素转化。结果表明:供试硝化抑制剂能够降低87.4%~99.6%的N_2O排放,脲酶抑制剂降低30.0%N_2O排放;氮素转化过程中,硝化抑制剂处理只有0.03%~0.84%的铵态氮转化为N_2O,脲酶抑制剂处理有4.69%的铵态氮转化为N_2O。DCD和陶氏公司Nitrapyrin产品在抑制N_2O排放的效果上无显著差异,与推荐用量陶氏公司Nitrapyrin相比,施用2倍推荐量并没有显著降低N_2O排放。综上,供试硝化抑制剂能够显著降低石灰性土壤N_2O的排放,减排效果最好的处理为U+NP,陶氏公司Nitrapyrin产品按推荐用量施用即可。     

硝化/脲酶抑制剂和生物质炭联合施用对养殖肥液滴灌土壤氮淋失及油菜品质的影响

为探究硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合施用对养殖肥液滴灌后土壤不同形态氮素淋失及白菜型油菜品质的影响,采用土柱培养试验,设置不同硝化/脲酶抑制剂、表面活性剂和生物质炭的组合方式,共6组处理:单施养殖肥液(CK),养殖肥液+表面活性剂+生物质炭(YB),养殖肥液+双氰胺+氢醌(DH),养殖肥液+双氰胺+氢醌+表面活性剂(DHY),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭(DHB),养殖肥液+双氰胺+氢醌+生物质炭+表面活性剂(DHBY)。结果表明,土壤硝态氮淋失量呈现CKYBDHDHYDHBYDHB,油菜的硝酸盐含量呈现CKYBDHYDHDHBYDHB,DHB处理下土壤硝态氮的淋失减少27.62%,油菜鲜重和株高分别增加1.42倍和1.29倍,油菜硝酸盐含量降低32.25%。可见硝化/脲酶抑制剂和生物质炭组合模式能更好地防控养殖肥液滴灌过程中土壤氮素的淋失,减少作物中硝酸盐的积累,显著提高作物品质。     

不同改良剂对旱地苹果园温室气体排放的影响

为探讨不同土壤改良剂对黄土丘陵区旱地苹果(Malus pumila Mill)园温室气体排放的影响,设置空白对照(CK)、胶质芽孢杆菌(JZ)、枯草芽孢杆菌(KC)及生物炭(BC)4个处理,采用静态暗箱-气相色谱法监测温室气体(CH4、CO2和N2O)排放情况,并综合分析和评价不同土壤改良剂在旱地果园的固碳减排效果。结果表明:试验期内,CK、JZ、KC和BC平均土壤(0~25 cm)温度分别为17.4、17.5、17.7℃和16.9℃;表层(0~20 cm)土壤平均孔隙含水率(WFPS)分别为38.23%、45.66%、38.93%和44.46%,JZ和BC较CK处理显著增加了表层土壤水分(P<0.05)。JZ、KC和BC处理CH4吸收总量较CK处理分别减少15.4%、13.4%和28.4%;3种处理的CO2排放总量较CK处理分别减少0.06%、4.0%和28.8%,N2O排放总量较CK处理分别增加了-6.3%、7.2%和103.1%。整体上,3种改良剂中,生物炭在增加土壤水分含量和N2O排放,并减少CH4吸收和CO2排放方面的综合效果最突出。综合分析土壤水分和温度等环境因子对温室气体排放的影响,土壤温度与3种温室气体排放呈正相关,土壤水分与CO2、N2O排放呈负相关。因此,推荐旱地果园施加生物炭,以达到保水固碳效果。     

猪粪炭对茶园土壤硝化过程及微生物酶活性的影响

为探讨猪粪炭对茶园土壤的改良作用,通过35 d的好气密闭培养实验,研究猪粪炭施加对茶园土壤的硝化过程、温室气体N₂O排放及土壤微生物酶活性的影响。结果表明：施加猪粪炭可以改善茶园土壤的酸性环境,显著提高土壤pH,使其更适宜茶树的生长;茶树是典型的喜铵厌硝植物,较高的硝铵比不利于茶树的生长,低、中量猪粪炭施加显著增加土壤pH,并未促进茶园土壤的硝化作用,且显著降低土壤N₂O累积排放量高达41.2%~58.7%;高量猪粪炭施加显著增加茶园土壤净硝化速率,降低N₂O累积排放量62.4%;猪粪炭施加显著提高土壤FDA水解酶、脲酶及脱氢酶活性。研究表明,适量猪粪炭的添加可以改善茶园土壤的酸碱环境和微生物活性,促进土壤的生物化学反应和土壤养分元素的循环,从而提高土壤养分的可利用性和土壤质量。     

甘蔗渣和甘蔗渣炭对土壤温室气体排放的影响

在室内模拟水田环境,比较研究水田下添加甘蔗渣及甘蔗渣炭对土壤性质及温室气体排放的影响。结果表明:添加甘蔗渣炭能显著提高土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量,而甘蔗渣只能提高土壤有机碳的含量。甘蔗渣和甘蔗渣炭都能减少N_2O排放,但由于二者对土壤Eh的影响程度差异导致N_2O减排的机制不同,甘蔗渣主要耗氧分解形成强还原不利于N_2O的产生,而甘蔗渣炭则通过增加通气性使土壤处于适宜于硝化发生的环境降低N_2O的排放。由于甘蔗渣和甘蔗渣炭都不能使土壤处于适宜CH_4产生的氧化还原电位(Eh)环境而没有导致CH_4排放。甘蔗渣和甘蔗渣炭的综合温室效应没有差异,但都显著低于CK。甘蔗渣转化成甘蔗渣炭后应用,既能改善土壤又能减排温室气体排放。     

添加玉米秸秆及其生物质炭对砖红壤N2O排放的影响

为比较秸秆和生物质炭对土壤氧化亚氮排放的影响,利用室内培养试验研究生物质炭、秸秆添加对土壤性质、硝化作用及N_2O排放的影响。试验设生物质炭、秸秆和空白3个处理,试验培养条件为30℃和75%田间持水量。结果表明,添加秸秆和生物质炭显著提高土壤pH、有机碳和速效K含量,其中秸秆对土壤pH的增加作用更为突出。与对照(1 604.82±168.93μgN_2O-N·kg~(-1))相比,添加秸秆和生物质炭减少N_2O排放量分别为58.0%和65.6%,但二者减排机理不同;秸秆对N_2O的减排因生物的氮固定,降低了硝化反应底物的有效性,生物质炭对N_2O减排可能源于硝化过程中较低的N_2O产生比例。由于生物质炭显著促进土壤硝化速率,而产生较多的NO_3~-,使得热带地区砖红壤硝态氮的淋失风险增大。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

硝化/脲酶抑制剂及生物质炭对养殖肥液灌溉土壤氮素转化的影响

化学氮肥添加硝化/脲酶抑制剂和生物质炭均可起到减少硝态氮淋溶损失或气态损失的作用。为研究以有机氮素和无机氮素复合系统的养殖肥液为主体的新型肥料对减少氮素损失的作用,在控制施氮量相同的前提下,通过设置不同种类的抑制剂和抑制剂组合方式：养殖肥液单施（CK）、尿素单施（U）、养殖肥液+双氰胺（DCD）、养殖肥液+氢醌（HQ）、养殖肥液+双氰胺+氢醌（DCD+HQ）、养殖肥液+生物质炭（B）,探究硝化抑制剂、脲酶抑制剂单施或配施及生物质炭的添加对养殖肥液施用后土壤氮素转化的影响。结果表明,土壤N₂O-N累积排放量抑制率呈现DCD+HQ > HQ > DCD > B,抑制率依次为21.97%、19.39%、18.55%和10.71%;土壤氮素矿化速率依次为DCD+HQ > DCD > HQ > B > CK > U;土壤氮素硝化速率由大到小依次为CK > HQ > B > DCD+HQ > DCD > U。研究表明,DCD+HQ抑制剂组合模式更加有利于防控养殖肥液灌溉过程土壤氮素的损失。     

Soil Organic Carbon,Black Carbon,and Enzyme Activity Under Long-Term Fertilization

The present study aims to understand the effects of long-term fertilization on soil organic carbon (SOC), black carbon (BC), enzyme activity, and the relationships among these parameters. Paddy field was continuously fertilized over 30 yr with nine different fertilizer treatments including N, P, K, NP, NK, NPK, 2NPK (two-fold NPK), NPK+manure (NPKM), and CK (no fertilization), N, 90 kg urea-N ha⁻¹ yr⁻¹; P, 45 kg triple superphosphate-P₂O₅ ha⁻¹ yr⁻¹; K, 75 kg potassium chloride-K₂O ha⁻¹ yr⁻¹; and pig manure, 22 500 kg ha⁻¹ yr⁻¹. Soil samples were collected and determined for SOC, BC content, and enzyme activity. The results showed that the SOC in the NPKM treatment was significantly higher than those in the K, P, and CK treatments. The lowest SOC content was found in the CK treatment. SOC content was similar in the N, NP, NK, NPK, 2NPK, and NPKM treatments. There was no significant difference in BC content among different treatments. The BC-to-SOC ratios (BC/SOC) ranged from 0.50 to 0.63, suggesting that BC might originate from the same source. Regarding enzyme activity, NPK treatment had higher urease activity than NPKM treatment. The urease activity of NPKM treatment was significantly higher than that of 2NPK, NP, N, P, K, CK, and NPKM treatment which produced higher activities of acid phosphatase, catalase, and invertase than all other treatments. Our results indicated that long-term fertilization did not significantly affect BC content. Concurrent application of manure and mineral fertilizers increased SOC content and significantly enhanced soil enzyme activities. Correlation analysis showed that catalase activity was significantly associated with invertase activity, but SOC, BC, and enzyme activity levels were not significantly correlated with one another. No significant correlations were observed between BC and soil enzymes. It is unknown whether soil enzymes play a role in the decomposition of BC.     

3种豆科植物生物质炭对海南砖红壤性质及N2O排放的影响

[目的]探讨不同豆科植物在不同温度条件下制备的生物质炭对砖红壤性质及N2O排放的影响,筛选出既有助于N2O减排又有益于土壤改良的豆科作物类型,为海南豆科植物材料的合理利用提供理论依据.[方法]采集海南3种常见豆科植物材料(花生、大豆和柱花草),在300、500和700℃不同热解温度下制备9种生物质炭,并设不加生物质炭为对照(CK),开展室内培养试验并进行气体采集,测定培养过程中土壤N2O排放、矿质氮含量变化及其基本理化性质.[结果]不同生物质炭处理可显著提高土壤pH和速效钾含量(P<0.05,下同),也可明显提高土壤有机碳和全氮含量,其中以大豆秸秆生物质炭处理的土壤pH及有机碳、全氮、速效磷和有效钾含量增幅较大.300℃下制备的生物质炭可明显促进N2O排放,500和700℃下制备的生物质炭对N2O排放的影响因制备材料不同而存在差异.随培养时间的延续,各处理的土壤铵态氮(NH4+-N)含量逐渐降低,硝态氮(NO3--N)含量逐渐增加;培养结束后,生物质炭处理的土壤NH4+-N含量基本接近0 mg/kg,而土壤NO3--N含量介于71.06~93.09 mg/kg.相同材料制备的生物质炭处理,温度越高其土壤硝化率上升越快,至培养结束时,各生物质炭处理的土壤硝化率均接近100.00%,CK的硝化率为90.57%(低于各生物质炭处理).[结论]综合考虑不同生物质炭对土壤性质及N2O排放的影响,建议选用大豆秸秆在500℃下制备的生物质炭进行热带砖红壤改良.