不同年龄木麻黄林地根际土壤养分含量和酶活性动态

在福建省东山县滨海沙地，开展了不同年龄木麻黄林地根际和非根际土壤养分和酶活性的测定，研究结果表明：（1）不同年龄木麻黄林地根际pH小于非根际土壤，随林龄增长根际土壤和非根际土壤pH值均表现为下降趋势；根际土壤有机质、全氮和水解氮含量高于非根际土壤，各土层有机质含量在中龄林时最大；从中龄林阶段至过熟林，水解氮含量下降；全磷和速效磷含量从幼林发育至中龄林、近熟林逐渐减少，至过熟林略有恢复；根际土壤全钾、速效钾含量呈增加趋势。（2）不同年龄木麻黄林地根际CEC值、水解性总酸度、交换性盐基总量、交换性Mg^2＋均大于非根际土壤；幼林龄根际交换性Ca^2＋低于非根际；土壤CEC值在中龄林时最高。（3）不同年龄木麻黄林地根际土壤磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性均大于非根际土壤；随着林木的生长，根际和非根际土壤磷酸酶活性逐渐升高，并且根际与非根际间的差异也呈增大趋势；根际过氧化物酶活性从幼龄林到中龄林下降，随着林木生长至过熟林有所升高；根际多酚氧化酶活性在过熟林阶段高于其它发育阶段。     

生物质炭和秸秆施用对黄褐土生化性质及小麦产量的影响

以位于河南省方城县的黄褐土田间定位试验为平台,监测生物质炭和秸秆连续施用4 a后小麦拔节期和成熟期土壤性质变化及其与成熟期籽粒产量的关系,明确影响小麦产量的主要土壤生化因子。试验包含6个处理,即分别在不施用生物质炭(–B)和施用生物质炭(+B)条件下各设置3个处理:(1)对照(CK),(2)单施化肥(NPK),(3)秸秆还田配施化肥(NPK+S)。结果表明:生物质炭和秸秆施用对土壤生化性质和籽粒产量的影响基本上不存在交互作用。连续4a施用生物质炭后,小麦产量平均降低了17.4%。尽管NPK+S与NPK处理间平均产量没有显著差异,但它们比CK处理产量分别增加了33.8%和37.4%。采用偏最小二乘法路径模型(PLS–PM)分别分析了拔节期和成熟期的土壤速效养分、活性有机质和酶活性对产量的影响,发现小麦拔节期的土壤速效养分含量,特别是氮素的供应是直接影响产量的最为重要因子;而成熟期土壤生化性质对作物产量的影响比较小。因此,为防止黄褐土上施用生物质炭和秸秆后小麦产量降低,需要特别注意小麦拔节期土壤氮素的补充。     

连续施用不同种类生物质炭对植烟土壤养分的影响

为了改良植烟土壤质量,探讨连续施用不同种类生物炭对植烟土壤养分含量的影响,通过3年大田定位试验研究了连续施用不同生物炭(CK：不添加生物质炭;T1：添加烟秆炭;T2：废弃烟叶炭;T3：玉米秸秆炭)下植烟土壤中的养分含量。结果表明：①连续施用不同种类生物质炭能够显著提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,但对全磷、全钾以及碱解氮的作用并不显著。②在2018年采收期,三种生物质炭处理分别提高有机质10.26%、9.12%和6.96%;提高全氮10.36%、18.29%和9.03%;提高速效磷6.96%、18.57%和9.82%;提高速效钾16.53%、33.84%和13.05%。③随着试验年限的延长,添加烟秆炭对土壤有机质含量提升效果最好,其次是废弃烟叶炭,玉米秸秆炭最次。废弃烟叶炭对提升土壤全氮、速效磷和速效钾含量效果最佳。综合分析来看,连续施用生物质炭能提高土壤养分含量,改良土壤肥力,以废弃烟叶炭效果最好,适宜大面积推广。     

生物质炭对花椒根际土壤真菌群落的影响

【目的】明确生物质炭施用量对花椒根际真菌群落结构的影响差异及其主控因子。【方法】对不施用生物质炭(CK)以及3个生物质炭施用量递增处理(T1,1.0 t hm^-2;T2,1.8 t hm^-2;T3,2.6 t hm^-2)的花椒根际土壤进行高通量测序、化学性质测定和花椒生长指标监测。【结果】花椒根区施用生物质炭提高了土壤pH、C/N和阳离子交换量,增加了全碳、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量。随生物质炭用量的增加,真菌群落Chao 1、ACE和Shannon指数降低,Simpson指数升高;子囊菌门、接合菌门和壶菌门的相对丰度减少,球囊菌门和担子菌门相对丰度增加。属水平分析表明：T2处理极大地增加了花椒根际土壤微生物球囊菌属、被孢霉属和拟青霉属的相对丰度,分别是CK的24.3、3.1和1.4倍。T3处理极大地增加了花椒树高、地径和新梢抽生数,分别是CK的1.7、2.4和2.0倍。因子分析及相关性分析显示：土壤p H、C/N、有效磷、全氮和全碳累计解释了81.2%的群落变化;花椒生长指标与土壤pH、C/N、有效磷、全碳及真菌S...     

氨基酸有机肥对棉花根际和非根际土壤酶活性和养分有效性的影响

在新疆石河子进行了2年不同氨基酸有机肥施用量的大田试验,测定棉花根际和非根际土壤酶活性和有效养分含量。结果表明,棉花根际土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性高于非根际,且脲酶、纤维素酶活性达到显著差异。新陆早8号根际过氧化氢酶活性高于新陆早12号,但蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、纤维素酶活性低于新陆早12号。根际碱解N呈显著降低,速效P呈增加趋势。膜下滴灌根际和非根际土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、土壤pH及非根际的碱解N、速效P、根际的速效K较淹灌高,而土壤蔗糖酶、纤维素酶、根际碱解N、速效P、非根际的速效K较淹灌低。氨基酸有机肥对棉花根际和非根际土壤酶活性都有增加作用。土壤pH随着有机肥施用量的增加呈下降趋势,根际低于非根际。氨基酸有机肥增加了土壤碱解N、速效P、速效K含量。     

木麻黄湿地松混交林的根际土壤养分和酶活性研究

对木麻黄湿地松混交林的根际土壤养分及酶活性进行测定,结果表明:混交林根际与非根际土壤pH值均呈下降,加剧了土壤酸化。速效钾除外,混交林中木麻黄根际各种矿质养分含量都小于对应的纯林;土壤阳离子交换总量减小,土壤营养贮量和养分供应能力有所下降。多酚氧化酶除外,根际土壤脲酶、磷酸酶、过氧化物酶活性混交林中小于纯林。混交后木麻黄在促进湿地松生长的同时可能对自身的生长不利,在沿海沙地营造木麻黄湿地松混交林,两树种均对土壤养分的过量索取可能会加剧地力的退化。     

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。     

不同秸秆混合生物炭对盐碱土壤养分及酶活性的影响

研究不同秸秆混合生物炭对盐碱土壤养分含量和酶活性的影响差异,为盐碱土壤改良和资源的合理利用提供理论参考。以玉米秸秆、玉米芯、芦苇分别和剩余活性污泥混合在450℃裂解得到的混合生物炭为添加材料,以内蒙古盐碱土壤为供试土壤,研究不同混合生物炭添加对盐碱土壤pH值、阳离子交换能力、养分含量及土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性的影响。结果表明:不同混合生物炭表面化学官能团种类一致,含量有差异;混合生物炭的添加能够小幅度降低土壤pH值;三种混合生物炭的加入大幅度提高了土壤阳离子交换能力,且随着混合生物炭添加量的增加而增强;混合生物炭的添加显著提高了盐碱土壤的养分含量,由玉米秸秆和污泥制备的混合生物炭主要增加总磷和速效磷含量,而添加芦苇和污泥制备的混合生物炭显著提高了土壤速效钾水平;添加混合生物炭对土壤蔗糖酶和脲酶活性有显著的促进作用,尤其是高添加量(25g/kg)对2种酶的促进作用显著高于低添加量(10g/kg,20g/kg);混合生物炭对土壤过氧化氢酶活性的影响表现为中、低添加量(20g/kg,10g/kg)的生物炭对过氧化氢酶的促进作用显著高于高添加量(25g/kg)。     

棉秆生物质炭添加对棉田土壤理化性质及根际微生物群落结构的影响

以新疆滴灌棉田为研究对象,研究生物质炭施用对棉田土壤理化性质和棉花根际土壤微生物群落特征的影响。试验采集了不施生物质炭(CK)、施生物质炭3 t/hm²(BC1)、施生物质炭6 t/hm²(BC2)和施生物质炭9 t/hm²(BC3)4种处理棉花根际土壤,分析土壤理化性质和根际土壤微生物群落结构和组成的变化。结果表明,生物质炭施用后土壤pH和电导率分别下降了5.58% ~ 9.18%和5.38% ~ 18.04%;与CK相比,生物质炭施用使土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量均显著增加,且BC3增加效果最好,但生物质炭施用导致土壤钾含量显著降低。生物质炭施用显著降低了浮霉菌门(Planctomycetota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、厚壁菌门(Firmicutes)和被孢霉门(Mortierellomycota)相对丰度,但增加了子囊菌门(Ascomycota)、斯克尔曼氏菌属(Skermanella)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、毛壳菌属(Chaetomium)、头束霉菌属(Cephalotrichum)、金孢属(Chrysosporium)和拟棘壳孢属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度。另外,生物质炭施用降低了根际土壤微生物多样性和细菌丰富度,但根际土壤真菌的丰富度提高。生物质炭施用显著影响根际土壤微生物特别是真菌的群落结构,电导率、速效钾和pH是根际土壤微生物群落的主要影响因子。研究表明,生物质炭施用可以改善棉田土壤理化性质进而影响根际土壤微生物群落组成和结构,9 t/hm²为本试验的推荐施用量。     

制炭温度对玉米和小麦生物质炭理化性质的影响

通过缓慢高温裂解方式生产不同温度的小麦和玉米生物质炭,并对其性质进行分析.结果显示,生物质炭性质受裂解温度和生物质种类的影响而表现出差异.当裂解温度从300℃升高到500℃时,小麦生物质炭产率从44.3％降低到38.4％,其生物质炭碳含量从617.9 g/kg升高到674.0 g/kg;玉米生物质炭产率从42.8％(300℃)降低到29.7％(500℃),其生物质炭碳含量从574.8 g/kg(300℃)升高到651.1 g/kg(500℃).生物质炭pH、灰分含量、全磷含量等也随制炭温度升高而升高,小麦生物质炭pH从7.59(300℃)上升到10.51(500℃),灰分含量从186.1 g/kg(300℃)升高到268.2 g/kg(500℃),全磷含量从0.70 g/kg(300℃)升高到1.10 g/kg(500℃);玉米生物质炭pH从9.35(300℃)升高到10.12(500℃),全磷含量从2.34 g/kg(300℃)升高到4.37 g/kg(500℃).说明制炭温度和生物质种类对生物质炭理化性质具有决定性作用.     

不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长和养分含量的影响

【目的】 研究不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长、养分含量以及土壤理化性质和养分含量的影响,以探明秸秆生物炭对高粱生长的作用效果。 【方法】 以高粱“晋杂34号”为供试作物,石灰性褐土为供试土壤进行盆栽试验。试验设3个水分处理,分别为正常供水,田间持水量的85% (W₁);轻度胁迫,田间持水量的65%(W₂);重度胁迫,田间持水量的45% (W₃)。设5个秸秆生物炭添加量,分别占土壤干重的0、0.5%、1%、3%和6%。高粱出苗后70天调查株高,采集地上部 (茎和叶),测定生物量、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的含量,同时采集土样测定pH值、EC、有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性Ca和Mg、有效Fe、Mn、Cu和Zn的含量。 【结果】 干旱胁迫显著降低了高粱生物量和株高;施用0.5%秸秆生物炭显著增加了重度干旱胁迫条件下高粱生物量,但是当施用量 > 1%时不同水分条件下高粱生物量和株高均显著降低。干旱胁迫降低了高粱P含量,增加了K、Ca、Mn和Zn的含量;秸秆生物炭提高了高粱K和Zn含量,降低了N、P和Mg的含量;随着水分含量的减少,作物收获后土壤有效Mn和有效Zn含量降低;添加生物炭显著提高了土壤速效K和有效Zn的含量,但是当施用量大于1%时,土壤交换性Mg、有效Fe和有效Mn的含量显著降低。 【结论】 供试条件下,施用0.5%秸秆生物炭能够提高高粱钾和锌的含量,促进干旱胁迫条件下 (45%田间持水量) 高粱的生长,但过量施用 (> 1%) 会对高粱生长产生抑制作用。      

Effect of wheat and rice straw biochar produced at different temperatures on maize growth and nutrient dynamics of a calcareous soil

The objective of this work was to study the effect of different biochar on alkaline calcareous soil, inherently low in soil organic carbon and fertility. Experiments were conducted in laboratory and greenhouse. Biochar was produced from wheat and rice straws at pyrolysis temperatures of 300°C, 400°C and 500°C (denoted as WSB300, WSB400, WSB500, RSB300, RSB400 and RSB500, respectively). In the first experiment, soil was incubated with biochar (1.0 % w/w) for up to 50 weeks. The results indicate that, WSB300 caused a significant decrease in soil pH and increased the CEC and nutrients (N, P and K) after 50 weeks of incubation. In the second experiment, maize plants were grown in pots containing calcareous soil amended with WSB and RSB for 60 days the results revealed that the application of WSB300 caused a significant increase in shoot (36%) and root (38%) dry matters over the respective control. Moreover, the highest nutrient concentrations (N and P) in shoot and root were observed with the WSB300 compared to other treatments. Therefore, it is concluded that application of wheat straw biochar produced at low temperature (WSB300) could be successfully used to improve soil properties and growth of plants in calcareous soils.     

秸秆颗粒不同量还田对设施土壤酶活性的影响

设施土壤长期存在碳输入不足的问题,秸秆颗粒是实现外源碳大量输入的重要途径之一。采用盆栽试验方式,设置粉碎秸秆、秸秆颗粒两种秸秆类型,4种秸秆还田量水平（干土重的1%、2%、3%、4%）,以无秸秆还田为对照（CK）,研究秸秆颗粒不同量还田对设施土壤碳氮循环相关酶活性的影响。结果表明：（1）秸秆颗粒与粉碎秸秆还田均对纤维素酶、β-葡糖苷酶、α-葡糖苷酶、脲酶、亮氨酸氨基肽酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、谷氨酰胺合成酶、酸性磷酸酶的活性有正效应,但对酚氧化酶活性具有负效应。对过氧化氢酶活性表现为少量秸秆还田时是正效应,高量秸秆还田时是负效应;（2）秸秆颗粒与粉碎秸秆处理的土壤酶活性均随还田量的增加呈先增加后降低变化,秸秆颗粒与粉碎秸秆处理的差异主要与还田量水平相关。还田量超过2%达到一定水平后,对酶活性的影响均出现正效应降低的效果。高量还田条件下在3%还田量水平以上时,秸秆颗粒更利于改善土壤碳氮循环相关酶活性;（3）秸秆颗粒大量还田可显著增加土壤养分含量;（4）土壤养分含量与土壤酶活性显著相关,是土壤酶活性变化的主控因子;（5）秸秆颗粒的适宜还田量为3%～4%,而粉碎秸秆的适宜还田量不宜超过2%。总...     

水分胁迫下施磷对潮土玉米苗期叶片光合速率、保护酶及植株养分含量的影响

水分胁迫是潮土区玉米苗期生长的主要限制性因素,本研究采用水磷二因素完全随机设计的盆栽试验,设水分胁迫(W_1,田间持水量的70%~75%)和充分供水(W_2,田间持水量的85%~90%)2个水分处理;磷素处理设对照不施磷(P1)、施磷0.05 g·kg~(-1)土(P2)、0.10 g·kg~(-1)土(P3)、0.15 g·kg~(-1)土(P_4)和0.20 g·kg~(-1)(P5)5个处理,研究水分胁迫下施磷对玉米苗期叶片光合特性、酶活性及养分吸收的影响,为潮土区农田水分和磷素合理施用提供科学依据。研究结果表明:水分胁迫(W1)降低了玉米苗期净光合速率(Pn),W_1较W_2叶片Pn平均降低了27.96%;显著提高了玉米苗期丙二醛(MDA)含量,平均提高41.93%,水分胁迫还降低了过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。在W1条件下施磷达到P_2水平叶片Pn即显著提高27.56%,而在W_2条件下施磷量只有达到P_4、P_5高水平时Pn才显著提高,在W_1条件下施磷对MDA的抑制效果明显弱于W_2。W_1条件下施磷量在P3水平POD和CAT活性最高,而在W_2条件下POD和CAT活性在P4达到最大值。W_1条件下适宜的施磷量(P_2至P_4)可以增加苗期玉米植株氮磷含量,但对钾含量影响较小;在W_2条件下增施磷有利于植株氮磷含量的增加,但钾素含量出现降低。综上,适宜的施磷量对潮土玉米苗期水分胁迫有一定的补偿作用,在本试验条件下,P_3处理在水分胁迫下更利于光合产物积累和玉米苗期抗逆性提高。     

长期平衡施肥对潮土微生物活性和玉米养分吸收的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站农田生态系统养分平衡长期定位试验地,研究氮磷钾平衡施肥(NPK)与缺素施肥(NK、PK、NP)对土壤微生物生物量、酶活性、呼吸强度以及玉米养分吸收的影响。结果发现,与不施肥对照(CK)相比,NPK处理玉米根系与茎叶生物量、籽粒产量以及植株氮磷钾吸收量均大幅提高,NP处理次之,PK与NK处理则无显著影响;同一处理玉米茎叶与根系养分含量接近,而籽粒的全氮和全磷含量较高、全钾含量偏低;与NPK处理相比,缺施氮、磷或钾肥均直接导致玉米植株相应养分的明显亏缺或其他养分的过量富集,但在根系、茎叶和籽粒部位的累积情况存在一定差异。与CK相比,所有施加磷肥的处理(NPK、NP、PK)土壤微生物生物量(碳、氮、磷)、脱氢酶、转化酶、脲酶与碱性磷酸酶活性以及土壤微生物代谢活性和土壤基础呼吸强度均显著升高(p<0.05),土壤微生物代谢熵则显著下降(p<0.05),而缺施磷肥的NK处理除显著提高脲酶活性外(p<0.05),对其他指标均无显著影响。结果表明,氮磷钾平衡施肥在促进土壤微生物繁育和保育微生物代谢活性以及促进作物生长和保证养分吸收等方面显得非常重要,而缺素施肥中以缺施磷肥的不利影响最为突出。     

生物炭对潮土磷有效性、小麦产量及吸磷量的影响

为探究玉米秸秆生物炭对潮土磷素有效性、小麦产量及吸磷量的影响,采用室内盆栽试验,在潮土中添加0、0.2%、1.0%和5.0%(即CK、MB_(0.2)、MB_(1.0)、MB_(5.0)处理)4个水平的生物炭,分析了不同生物炭用量下潮土磷素有效性、小麦产量及磷素吸收的变化特征。结果表明,随着时间的推移,同一处理下土壤有效磷(AP)含量均逐渐减少,但总体变化不大。在3个关键生育期,土壤AP含量均随生物炭用量的增加而增加;与CK处理相比,成熟期MB_(0.2)、MB_(1.0)和MB_(5.0)处理的土壤AP含量分别显著增加了11.3%、30.5%和167.1%。土壤AP含量与土壤pH、电导率(EC)及有机碳(SOC)含量呈极显著正相关,与土壤磷酸酶活性则呈显著负相关。研究还发现,MB_(1.0)和MB_(5.0)处理产量较CK均显著增加,其中MB_(1.0)处理产量增幅最大,达33.7%。小麦收获后,籽粒磷含量、吸磷量随生物炭用量的增加而增加,其中MB_(5.0)处理的籽粒磷含量和吸磷量均显著高于其它处理,增幅范围分别为21.4%～30.8%、23.0%～68.9%;而处理间植株磷含量和吸收量均无显著性差异(P0.05)。因此,施入中、高量(MB_(1.0)、MB_(5.0))生物炭有利于提高潮土磷素有效性、小麦产量及籽粒磷素吸收。     

Phosphorus adsorption and desorption characteristics of different textural fluvo-aquic soils under long-term fertilization

Journal of Soils and Sediments - Phosphorus (P) fertilizer has been widely applied to improve crop yields in the North China Plain; however, most of applied P fertilizer is disabled due to the...     

不同施氮量下潮土中小麦秸秆腐解特性及其养分释放和结构变化特征

  【目的】  秸秆腐解与元素转化涉及复杂的生物化学过程,提高土壤氮素水平是加速秸秆腐解和养分释放的关键措施。研究不同施氮水平下潮土中小麦秸秆腐解特性、养分释放特征及其结构组分变化规律,深入了解秸秆腐解过程与机制,为完善作物秸秆还田技术、实现秸秆资源的高效利用及农田可持续发展提供科学依据和技术支撑。  【方法】  本试验点位于河南省原阳县,土壤类型为潮土,种植制度为小麦–玉米轮作,以小麦秸秆为研究对象,设置0 (SN0)、180 (SN1) 和240 (SN2) kg/hm2 3个氮肥用量,进行187天的秸秆包填埋试验,利用超高分辨场发射扫描电镜 (SEM)、固态核磁共振 (13C-NMR) 等方法研究小麦秸秆腐解过程中的养分释放和结构组分动态变化规律。  【结果】  1) 小麦秸秆腐解呈现前期快后期慢的特征,前两周为快速腐解期,该阶段秸秆平均腐解率为46%,整个玉米季 (100天) 秸秆平均腐解率为71%;高氮营养环境对前两周的秸秆腐解率无显著影响;从第二周开始,施用氮肥处理加速了秸秆腐解,SN1和SN2处理秸秆腐解率平均高于SN0处理6个百分点,但SN1和SN2处理间无显著差异;秸秆碳释放率与秸秆腐解率变化趋势基本一致。2) 腐解187天后,秸秆氮磷钾养分最终释放率大小顺序为钾 (96%～97%) > 氮 (52%～86%) > 磷 (29%～45%),其中钾在前两周基本完全释放,而氮、磷释放率在后期有负增长现象。3) 纤维素、半纤维素腐解率与秸秆腐解规律基本一致,均表现出前期快后期慢的特点,而木质素则在中后期腐解较快;纤维素、半纤维素和木质素最终腐解率分别为78%～87%、86%～91%和66%～73%（187天后）。4) 扫描电镜结果显示,小麦秸秆结构逐渐遭到破坏,表面变得粗糙,断层增多,空洞增大,纤维束变得松散,形成近似网状结构;高氮处理下小麦秸秆表观结构受破坏程度大于不施氮处理。5) 核磁共振结果显示,不同有机碳官能团信号强度分布表现为:烷氧碳 (47.02%～60.13%) > 烷基碳 (11.41%～17.38%) > 双烷氧碳 (10.79%～13.31%) > 甲氧基碳/烷氮碳 (7.53%～12.02%) > 芳基碳 (2.70%～7.18%) > 羧基碳 (1.07%～2.60%) > 酚基碳 (0.75%～2.02%);腐解过程中烷基碳、甲氧基碳/烷氮碳、酚基碳和羧基碳相对含量显著增加,而烷氧碳相对含量显著降低。6) 相关分析表明,秸秆残余物所有有机碳官能团均与腐解率、碳释放率有显著或极显著相关性;有机碳官能团中只有烷氧碳、甲氧基碳/烷氮碳与氮释放率有显著相关性;烷氧碳、双烷氧碳与纤维素、半纤维素和木质素腐解率均呈极显著负相关,羧基碳和甲氧基碳/烷氮碳均与木质素腐解率呈现极高的正相关性。  【结论】  施用氮肥能够促进小麦秸秆腐解和碳释放,其效果在秸秆还田两周后才能显现出来;在腐解过程中,秸秆残余物中代表易分解碳水化合物的烷氧碳相对含量随腐解时间延长而不断降低,且占比均高于其它碳官能团,对指示秸秆腐解进程具有重要意义;固态核磁共振技术更有利于监测秸秆腐解过程中不同有机碳官能团结构变化,从而更深刻地认识秸秆腐解机制。     

Contrasting effects of wheat straw and its biochar on greenhouse gas emissions and enzyme activities in a Chernozemic soil

Biochar produced from plant biomass through pyrolysis has been shown to be much more resistant to biodegradation in the soil as compared with the raw biomass, such as cereal straw that is routinely shredded and discharged on to farm fields in large amounts. Biochar application to soil has also been reported to decrease greenhouse gas (GHG) emissions, although the mechanisms are not fully understood. In this study, the emissions of three main GHGs (CO₂, CH₄, and N₂O) and enzyme activities (urease, β-glycosidase, and dehydrogenase) were measured during a 100-day laboratory incubation of a Chernozemic soil amended with either straw or its biochar at rates of 0.67 and 1.68 % (based on the amount of C added) for the low and high rates, respectively. The biochar application dramatically reduced N₂O emissions, but CO₂ or CH₄ emissions were not different, as compared with the un-amended soil. At the same C equivalent application rate, CO₂ and N₂O emission rates were greater while CH₄ emission rates were lower in straw than in biochar application treatments. The activities of both the dehydrogenase and β-glycosidase significantly declined while that of urease significantly increased with the biochar as compared with the straw treatment. We conclude that pyrolysis of cereal straw prior to land application would significantly reduce CO₂ and N₂O emissions, in association with changed enzyme activities, while increasing the soil C pool through the addition of stable C in the form of biochar.     

不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响

为了给吉林省玉米田最适秸秆还田方式提供一定的科学依据,试验采用随机区组法,通过与传统耕作相比较,秸秆深翻还田和秸秆覆盖还田,研究在不同生育时期秸秆还田对土壤含水量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性及产量变化的影响。结果表明:随着玉米生长,秸秆深翻还田、秸秆覆盖还田、传统耕作在玉米生育期内土壤含水量和各土壤酶活性变化趋势相一致;在玉米抽雄期,深翻还田和覆盖还田较传统耕作土壤含水量分别增加33.57%、16.20%,过氧化氢酶活性分别增加14.91%、9.29%,蔗糖酶活性分别升高32.20%、20.26%,脲酶活性分别增加10.53%、5.84%,酸性磷酸酶活性分别升高19.79%、8.59%;产量分别增加5.59%和2.39%。因此秸秆深翻还田更有利于提高土壤酶活性和产量,可作为吉林省秸秆还田首选方式。