秸秆生物反应堆与菌肥对温室番茄土壤微环境的影响

为研究秸秆生物反应堆、微生物菌肥及两者配套措施对土壤理化性质和微生物功能多样性,以及作物生长的长期影响,试验以传统种植方式为对照(CK,常规栽培),研究了菌肥(T1,微生物菌肥4 kg/667 m2)、内置式秸秆生物反应堆(T2,秸秆(4 t/667 m2)+发酵沟菌剂(8 kg/667 m2)+腐熟猪粪(600 kg/667 m2))及2种措施配套处理(T3,秸秆(4 t/667 m2)+发酵沟菌剂(8 kg/667 m2)+微生物菌肥(4 kg/667 m2)+腐熟猪粪(600 kg/667 m2))对土壤理化性质和微生物功能多样性的影响。结果表明:1)与CK相比,秸秆生物反应堆能够在一定时期内提高土壤含水率;而菌肥能够在一定时期内降低土壤含水率,秸秆生物反应堆能够显著降低土壤酸性和电导率(EC,electrical conductivity)值,缓冲土壤酸化和次生盐渍化;而单施菌肥对土壤酸碱性和EC值没有显著影响。2)秸秆生物反应堆(T2)增加了土壤中有机质的含量和土壤微生物量,降低土壤中速效磷、钾的含量;微生物菌肥(T1)降低了土壤中有机质含量和微生物量,而显著提升了土壤的速效磷、速效钾含量,两种措施配套处理效果则更明显。3)菌肥能够改善土壤微生物对多聚物、碳水化合物和氨基酸的利用效率,而秸秆生物反应堆能够促进土壤微生物对于一部分氨基酸、羧酸类、酚酸类和胺类物质的利用。而2种措施同时使用时,其促进和改善微生物碳代谢能力的作用则更加显著。4)各处理均能够在一定程度上增加各年度番茄产量。综合考虑,认为内置式秸秆生物反应堆和菌肥配套处理(T3)能够更好的改善和修复日光温室连作土壤,增加作物产量,是一种较为有效的农艺措施。     

设施温室秸秆还田生物反应堆技术的应用

在设施农业温室中应用秸秆还田生物反应堆技术研究了对土壤理化性质、棚内地温和室温、CO2浓度及植物生物量等方面的影响。结果表明:与对照试验相比,施用秸秆还田生物反应堆技术的温室棚温比对照试验高近5℃,地温比对照试验高5.4℃左右;试验期间,棚内CO2浓度峰值呈曲线状,在2010年3月5日施用秸秆还田生物反应堆技术的温室中CO2浓度达到极大值2 200 mg.kg-1;应用秸秆生物反应堆技术后,土壤有机质含量显著增高,速效磷、碱解氮、速效钾、土壤容重数值也呈现升高趋势,与对照试验相比呈现极显著性差异;施用秸秆还田生物反应堆技术的温室农作物株高、茎粗、叶面积,根、茎叶、果实的干物质重、产量等均高于对照试验。     

生物炭对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

以一年生“弗雷”葡萄幼苗为试验材料,采用盆栽试验,根据生物炭施用方式与炭土质量比,设置 5个处理,研究了生物炭不同施用方式及施用量对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:与不施生物炭(CK)相比,生物炭混施(HA、HB)和穴施(JA、JB)增加了土壤有机质、有效磷、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性,但小幅度降低土壤容重和 pH。同一施用方式下,生物炭施用量越高土壤碱解氮、速效钾含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性越高;同一施用量下,混施处理土壤有机质和速效养分(碱解氮、有效磷、速效钾)含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性优于穴施处理,其中 HB(混施 5%生物炭)处理土壤有机质和速效养分含量及蔗糖酶、过氧化氢酶活性增加幅度最大,分别比 CK高73.7%、19.2%、42.3%、20.8%、10.5%、8.6%。土壤细菌 Alpha多样性分析表明 HB处理可以提高细菌丰度,但对细菌群落多样性影响甚微。穴施处理下硝化螺旋菌属菌群数量高于混施处理,而混施处理下节细菌属和假单胞菌属菌群数量高于穴施处理。UPGMA聚类分析及RDA冗余分析表明混施处理引起根际土壤微生物群落组成和结构发生较大变化,土壤碱解氮、有机质、速效钾及pH对细菌群落结构影响较大。综上,生物炭混施对葡萄幼苗根际土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响优于穴施,其中 HB处理效果较优。     

秸秆还田对土壤质量与作物生长的影响研究进展

在提倡低碳、高效和生态农业的需求下,秸秆还田作为一项有效的生态农业措施得以大力推广。本文在介绍了秸秆还田的基本方式后,结合近年来国内外秸秆还田的研究成果,综合阐述了秸秆还田对土壤理化性质、土壤肥力质量、土壤微生物与酶活性、土壤碳平衡、土壤温室气体排放、土壤与作物重金属含量、作物产量及其构成等影响,进一步揭示了秸秆还田在农业生态系统中及其重要的现实意义,可为当前我国新的农业生产模式下,秸秆还田技术的进一步深入发展提供参考依据。     

农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳(CO     

施用秸秆和接种蚯蚓对土壤温室气体排放的影响

通过施用秸秆并接种蚯蚓于微系统实验研究发现,在 21 天的培养期内,蚯蚓活动显著增加土壤C02和N20的排放速率,与对照处理相比,单接种蚯蚓处理与单施加秸秆的处理导致CO2排放量分别增加了60%和1.35倍,相应的N2O .排放量增加了1.06倍和3.94倍.另一方面,与单施加秸秆的处理相比,接种蚯蚓配合施加秸秆的处理导致C02和N20排放分别增加了41%和45%.施用秸秆显著提高了土壤微生物生物量C含量,而单接种蚯蚓处理的土壤相比对照处理反而降低.接种蚯蚓显著提高了土壤N03--N和NH4 -N含量,秸秆处理土壤并不显著增加土壤中的NH4 -N含量.     

农业微环境对土壤温室气体排放的影响

二氧化碳（ＣＯ２）、氧化氮（Ｎ２Ｏ）、甲烷（ＣＨ４）等气体排放量的增加所引进的温室效应是全球变暖的主要促动因素。同时各种温室气体的产生和排放量也同样受其所处环境状况的影响与反馈作用研究各环境要素对土壤温室气体排放的主要影响机制是调节气候变化与温室气体排放循环反馈过程的关键环节,对减少温室气体排放、减缓全球变暖真挚具有较强的现实意义。阐述了土壤排放Ｎ２０、ＣＨ４对环境因素的影响,并提出温室气体减排措     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。     

秸秆腐熟剂对土壤微生物及养分的影响

为了解本研究室于常温下筛选研制的秸秆腐熟剂在土壤中的施用效果,通过盆钵模拟培养试验,设置腐熟剂的不同施用方式（单独施用腐熟剂、配施葡萄糖、配施尿素、配施尿素与葡萄糖）,研究小麦秸秆还田施用秸秆腐熟剂后土壤微生物群落特征及养分含量变化,为该秸秆腐熟剂的产品化及合理施用提供理论依据。结果表明,秸秆腐熟剂以不同施用方式进入土壤后,土壤的微生物群落组成与活性相应发生显著变化,AWCD、Shannon多样性指数（H）、物种丰富度（S）均增大,早期土壤中细菌和真菌数量增加,腐熟剂与尿素的配合施用使土壤的基础呼吸和微生物代谢熵显著下降（P〈0.05）;腐熟剂施用加快了小麦秸秆的腐解速度,腐熟剂施用90d后,土壤中全磷、速效磷及速效钾的含量均有不同程度的增加,腐熟剂与尿素的配合施用增幅显著（P〈0.05）。在秸秆还田时,施用腐熟剂有助于土壤微生物群落活性与多样性的提高,同时也有利于改善土壤养分状况,腐熟剂与尿素配合施用的效果最佳。     

苯醚甲环唑对温室土壤微生物及土壤酶活性的影响

为了解温室环境下杀菌剂苯醚甲环唑对土壤微生物生态环境的影响,在温室大棚中研究了0.5,2.5,5.0mg/kg 3个浓度苯醚甲环唑对土壤微生物数量和土壤酶的毒性效应。结果表明,温室环境中苯醚甲环唑对土壤细菌和放线菌数量影响较小,仅2.5,5.0mg/kg苯醚甲环唑对土壤细菌和放线菌数量有短暂的抑制或刺激作用,苯醚甲环唑对土壤真菌数量表现为显著的抑制作用,且持续较长,呈现出毒害效应;苯醚甲环唑对温室土壤中性磷酸酶活性表现出低浓度刺激、高浓度抑制的作用,对土壤脲酶活性表现出强烈的抑制作用,对蔗糖酶活性表现出刺激作用,对土壤纤维素酶活性表现出刺激-抑制-恢复对照水平的效应。随着时间的延长,4种土壤酶活性逐渐恢复,到第28d时都趋于对照组水平。该研究结果可为棚室环境下苯醚甲环唑对土壤微生物的安全性评价及科学使用提供科学依据。     

不同剂量外源纤维素酶对设施土壤生物活性与番茄生长的影响

【目的】土壤纤维素酶活性在一定程度上反映土壤生物化学过程的强度及土壤肥力水平。本研究主要探讨了添加外源纤维素酶对设施土壤环境及栽培作物的积极影响,以期为设施土壤改良和质量提升提供参考。 【方法】以番茄‘芬达’为试材进行了盆栽试验。在设施土壤上设置添加外源纤维素酶:0、3、6、9、12、15 kg/hm2,分别用CK、T1、T2、T3、T4和T5表示,共6个处理。结果初期测定了番茄叶片光合指标,结果初期、结果盛期、采收盛期分别取土样测定了土壤脲酶、蔗糖酶、SOD、碱性磷酸酶活性,以及土壤细菌、真菌、放线菌数量,果实成熟期分批测产。 【结果】同一生育期,随酶制剂用量的增加,土壤微生物数量及酶活性均先增加后降低。与CK相比,细菌、真菌、放线菌最高分别增加了996.8% (结果盛期的T4)、801.4% (采收盛期的T3) 和314.6% (坐果初期的T3);坐果初期T3的土壤脲酶、蔗糖酶、SOD及采收初期T3的碱性磷酸酶活性提高较多,分别较CK增加了214.3%、424.3%、254.0%和44.0%;同时添加外源纤维素酶对番茄株高、茎粗以及Pn、Tr、Gs、Ci等光合指标的提高有促进作用,增加了番茄产量,T3的番茄产量最高,达到55188 kg/hm2。 【结论】适当添加外源纤维素酶,在提高土壤本身纤维素酶活性的同时也增强了其他土壤酶活性,促进了土壤中微生物的积累和繁殖,从而改善了土壤环境,并促进蔬菜作物健康生长,提高了作物产量。9 kg/hm2为本试验推荐的应用于设施土壤的纤维素酶最佳使用量。     

Application of mixed straw and biochar meets plant demand of carbon dioxide and increases soil carbon storage in sunken solar greenhouse vegetable production

Solar vegetable greenhouse soils show low soil organic carbon content and thus also low rates of soil respiration. Processing vegetable residues to biochar and mixing biochar with maize straw might improve soil respiration and increase soil organic carbon stocks, while preventing the spread of soil-borne diseases carried by vegetable residues. In an incubation experiment, we tested how additions of maize straw (S) and biochar (B) added in varying ratios (100S, 75S25B, 50S50B, 25S75B, 100B and 0S0B (control)) affect soil respiration and fraction of added C remaining in soil. Daily CO₂ emissions were measured over 60 days incubation, the natural abundance of ¹³C in soil and in the added biochar and maize straw were analysed. Our result shows that (a) soil CO₂ emissions were significantly increased compared to soil without the straw additions, while addition of biochar only decreased soil respiration; (b) cumulative CO₂ emissions decreased with increasing ratio of added biochar to maize straw; (c) the abundance of soil ¹³C was significant positively correlated with cumulative CO₂ emissions, and thus with the ratio of straw addition. Our results indicate that incorporation of maize straw in greenhouse soils is a meaningful measure to increase soil respiration and to facilitate greenhouse atmosphere CO₂ limitation while producing vegetables. On the other hand, additions of biochar from vegetable residues will increase soil organic carbon concentration. Therefore, the simultaneous application of maize straw and biochar obtained from vegetable residues is an effective option to maintain essential soil functions for vegetable production in sunken solar greenhouses.     

土壤耕作及秸秆还田对冬小麦生长状况及产量的影响

该文研究了土壤耕作、秸秆还田两项技术措施及其交互效应对冬小麦群体发育动态、冬小麦产量形成及其构成要素的影响。常规耕作、免耕、耙耕、深松4种土壤耕作技术与无秸秆还田、秸秆全量粉碎还田两种秸秆还田量构成8个处理,并对不同处理中冬小麦生长发育动态及产量形成进行调查、分析。结果表明不同耕作处理对冬小麦出苗率、群体动态、产量构成有显著影响,免耕小麦出苗率仅60.2%,群体过小,产量显著低于常规耕作;耙耕、深松在与常规耕作相同播量下能形成适宜的群体,且穗粒数、千粒重均高于常规耕作,分别比常规耕作增产8.15%和6.91%;经作用力分析,耕作措施是影响冬小麦群体结构与产量构成的最重要因素,作用力大于秸秆及秸秆×耕作交互效应。     

转Bt基因“克螟稻”秸秆还田对稻田厌氧微生物种群和酶活性的影响

采用改良亨盖特技术,通过最大或然数法(mostprobablenumber,MPN法)及固体滚管法,系统研究了转Bt基因克螟稻秸秆对淹水条件下稻田土壤厌氧微生物种群的影响;同时采用比色法,研究其对土壤酶活性的影响。结果表明,克螟稻秸秆对水田土壤反硝化细菌和产甲烷细菌种群有显著的抑制作用(p0.05);对厌氧发酵细菌种群有显著的刺激作用(P0.05);而对厌氧固氮细菌种群有刺激作用但差异未达到显著水平(p0.05)。克螟稻秸秆还田在短期内可显著提高土壤纤维素酶、磷酸酶活性(p0.05),但对脱氢酶活性有明显抑制作用(p0.05)。     

不同施肥水平对日光温室番茄生长发育的影响

根据目前设施蔬菜生产中的施肥状况设计了不施肥(CK)、只施有机肥(SOF)、理论施肥(TF)、习惯施肥(CF)和超量施肥(OF) 5个施肥水平,研究不同施肥水平对日光温室番茄生长发育的影响,结果表明随着施肥水平的提高,番茄的株高、茎粗、叶片数、叶面积都逐渐增加;但对番茄比叶面积、叶面积比、平均节间距和单果重却没有明显的影响.番茄第一花序花数和生物学产量依次为不施肥＜只施有机肥＜理论施肥＜经验施肥＜超量施肥,其中理论施肥和超量施肥的经济系数较高.随着施肥量的增加,番茄果实中抗坏血酸、有机酸、游离氨基酸、硝酸盐含量增加,可溶性糖含量减小,糖酸比降低,果实的风味变差.目前温室生产中大量施用氮肥可以暂时提高番茄产量,但有悖于设施蔬菜土壤可持续利用.     

不同施肥水平对日光温室番茄生长发育的影响

根据目前设施蔬菜生产中的施肥状况设计了不施肥(CK)、只施有机肥(SOF)、理论施肥(TF)、习惯施肥(CF)和超量施肥(OF) 5个施肥水平，研究不同施肥水平对日光温室番茄生长发育的影响，结果表明：随着施肥水平的提高，番茄的株高、茎粗、叶片数、叶面积都逐渐增加；但对番茄比叶面积、叶面积比、平均节间距和单果重却没有明显的影响。番茄第一花序花数和生物学产量依次为不施肥＜只施有机肥＜理论施肥＜经验施肥＜超量施肥,其中理论施肥和超量施肥的经济系数较高。随着施肥量的增加，番茄果实中抗坏血酸、有机酸、游离氨基酸、硝酸盐含量增加，可溶性糖含量减小，糖酸比降低，果实的风味变差。目前温室生产中大量施用氮肥可以暂时提高番茄产量，但有悖于设施蔬菜土壤可持续利用。     

灌溉方式和秸秆还田对设施番茄田CO2排放的影响

中国北方下沉式设施菜田表层土壤缺失,以及高温高湿的环境条件,导致耕层土壤有机质含量低、矿化快。如何减缓土壤有机质矿化,是该文所关注的焦点问题。该研究采用二因素试验设计,主因素为灌溉方式（传统畦灌施肥、滴灌施肥）,副因素为秸秆（含C量为0、3 500 kg/hm2）。测定了48 h内每3 h的CO2排放通量,以及全生育期CO2日排放通量、土壤温度。结果表明：1）08:00−09:00测定的土壤CO2排放通量与CO2日均排放通量不存在显著差异,二者呈极显著线性正相关关系,其决定系数为0.987;而其他时段测定值与日均值均存在显著差异。2）与传统畦灌相比,无论是否添加秸秆,滴灌处理均显著降低了CO2累积排放量。3）CO2排放高峰出现在定植后8～15 d,随后逐渐降低并趋于平稳;定植后40 d内能检测到处理间CO2日排放通量的差异,此后处理间差异不显著。4）CO2累积排放通量和土壤积温呈显著正相关关系。综上所述,滴灌施肥栽培体系可显著降低土壤CO2排放量,有利于设施菜田土壤有机质的积累。     

稻草还田对春玉米生长发育与产量的影响

连续4年进行晚稻稻草异茬还田,以提供春玉米生长所需钾肥的定位试验,结果表明:(1)第1年由于稻草未能完全腐解而影响玉米的生长发育,玉米的生物学产量和经济产量均有所下降;从第2年开始,化肥 稻草处理(NPS)的生物学产量和经济产量均明显高于化肥处理(NPK),4年平均增产7.3%和7.6%。(2)在玉米生长的拔节期前,NPS处理的生长发育往往不如NPK处理,但拔节期之后,NPS处理能明显促进玉米的生长发育,其出叶速度、叶面积指数、株高等指标均明显高于NPK处理,抗旱能力增强,穗长、穗行数、百粒重等产量构成指标亦明显提高,空秆率和秃顶度等显著降低。     

添加秸秆对水稻产量和土壤碳氮及微生物群落的影响

为探究添加秸秆对黄筋泥田水稻产量和土壤碳、氮含量和微生物学特性的影响,设计了5个处理,即不添加秸秆和生物炭（CK）、添加秸秆（ST）、添加秸秆和腐熟剂1号（SB1）、添加秸秆和腐熟剂2号（SB2）和添加秸秆生物炭（SC）的水稻盆栽试验,分析水稻产量和土壤全碳、全氮、腐殖质含量和磷脂脂肪酸含量。结果表明：与CK相比,ST、SB1、SB2和SC均能提高水稻产量（P<0.05）,其中SB2增产55.73%;ST、SB1、SB2和SC也提高土壤全碳、全氮、腐殖质含量、细菌磷脂脂肪酸含量、真菌磷脂脂肪酸含量和总磷脂脂肪酸含量（P<0.05）,其中SC土壤全碳提高31.36%,SB2土壤全氮提高40%,SB1腐殖质含量增加50.01%,而SB1和SB2的细菌磷脂脂肪酸含量、真菌磷脂脂肪酸含量和总磷脂脂肪酸含量增加86.49%～401.59%。因此,添加秸秆可以增加水稻产量,提高土壤全碳、全氮和腐殖质的含量,改善土壤微生物群落结构。