化肥减施下有机物料对砂姜黑土有机碳组分和养分含量的影响

为探明氮、磷、钾化肥减施下有机物料对砂姜黑土固碳培肥的影响,于2018—2020年开展大田试验,设置常规单施化肥(F)、常规施肥+生物炭(F+B)、化肥减量20%+生物炭(80%F+B)、常规施肥+秸秆还田(F+S)、化肥减量20%+秸秆还田(80%F+S)5个处理,分析水稻季化肥减量配施生物炭或秸秆还田对土壤总有机碳和活性有机碳含量、所占比例,碳库管理指数及养分含量的影响。结果表明,相较于单施化肥,常规施肥下增施生物炭土壤总有机碳含量显著提高19.6%。化肥减量配施有机物料显著提高了土壤水溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,较F处理分别增加21.6%~28.6%、46.2%~61.1%和16.2%~36.3%,其中80%F+S处理土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量、所占比例及土壤碳库管理指数均最高。F+B处理土壤有效磷和速效钾含量最高,较F处理分别提高11.1%和30.8%,其他处理有效磷含量则降低6.5%~15.7%。主成分分析表明,活性有机碳组分和碳库管理指数在80%F+S处理中具有较高载荷,而F+B处理土壤有效磷、pH和速效钾因子得分较高。化肥减施下秸秆还田有利于提高砂姜黑土活性有机碳含量、所占比例及碳库管理指数,而常规施肥下配施生物炭能够促进土壤总有机碳积累和磷、钾有效性。本研究结果可为沿淮平原稻麦轮作区化肥减量增效、农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

不同施氮水平下秸秆还田对农田黑土养分及活性有机碳的影响

为揭示不同施氮水平下秸秆深埋还田配施菌剂对农田黑土养分与活性有机碳的影响及调控机制,以农田黑土为研究对象,采用裂区试验设计,设置无秸秆还田、秸秆深埋还田配施菌剂为主因素,4个施氮水平(N):0、135、180、225 kg/hm²为副因素,测定农田黑土有机碳、全氮、全磷及可溶性有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳、颗粒有机碳含量的变化。研究表明,在不同施氮水平下,秸秆深埋还田配施菌剂增加了土壤有机碳、全磷、轻组有机碳、易氧化有机碳和可溶性有机碳含量,增幅分别为0.61%～1.55%、2.39%～4.55%、2.85%～45.31%、2.23%～4.08%和46.42%～88.63%,降低了全氮含量,降幅为3.74%～9.55%。在无秸秆还田中,施氮处理与不施氮处理相比,土壤有机碳、全氮、全磷、可溶性有机碳含量增幅分别为2.26%～8.77%、1.65%～3.30%、14.09%～25.00%、4.84%～21.88%;土壤易氧化有机碳含量降低幅度为5.26%～8.83%。在秸秆深埋还田配施菌剂条件下,施氮处理与不施氮处理相比土壤总碳和全磷含量幅度分别为1.32%～3....     

不同稳定性有机物料对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响

针对黄淮海平原广泛分布的砂姜黑土结构性差、有机质含量偏低的特征,通过中国科学院封丘农田生态系统国家试验站2年砂姜黑土不同外源有机物料施用处理盆栽试验[共设8个处理,分别为空白(CK)、施秸秆(S)、施有机肥(M)、施1/2秸秆+1/2有机肥(SM)、施生物炭(C)、施1/2生物炭+1/2秸秆(CS)、施1/2生物炭+1/2有机肥(CM)和施1/3生物炭+1/3有机肥+1/3秸秆(CSM)],研究了等C、N输入下不同稳定性有机物料(生物炭、秸秆、有机肥)对砂姜黑土理化性质及玉米产量的影响。结果表明,与CK处理相比,施用外源有机物料能显著降低土壤容重19.60%~32.23%,增加饱和含水量7.91%~28.99%、田间持水量10.47%~30.76%,提高耕层土壤总孔隙度10.36%~28.21%,提升全量有机质11.00%~37.00%;并对活性有机质组分(低活性有机质、中活性有机质、高活性有机质)产生显著影响,其中高活性有机质增加幅度高达39.22%~83.83%。从有机物料的配比效果来看,CSM处理土壤容重最低,为1.28 g?cm?1,C、S处理土壤容重分别为1.30 g?cm?1、1.36 g?cm?1。CSM处理土壤总孔隙度最大,为58.53%;S、CS、SM处理次之,分别为55.62%、56.90%、54.38%;C、M处理最小,分别为53.18%、50.38%。CS、CM、CSM处理土壤总有机质含量较高,分别为30.76 g?kg?1、32.99 g?kg?1、31.45 g?kg?1;C、S处理相对较低,分别为25.36 g?kg?1、26.16 g?kg?1。CS、SM、CSM处理玉米产量最高,分别为463.67 g?盆?1、376.31 g?盆?1、471.77 g?盆?1,且差异性显著。可见不同稳定性有机物料施入能够改善土壤理化性质,提高玉米产量,生物炭配合秸秆、有机肥还田处理改良土壤及增产效果最佳。     

粉碎与颗粒秸秆高量还田对黑土亚耕层土壤有机碳的提升效应

针对东北黑土亚耕层有机碳匮乏,且秸秆体量大、利用困难的问题,于2015—2018年开展田间定位实验,以秸秆不还田为对照(CK),探究粉碎秸秆(FS)与秸秆颗粒(KL)处理下1倍量(15 t·hm^–2)、3倍量(45 t·hm^–2)、5倍量(75 t·hm^–2)的深埋还田对土壤有机碳含量、有机碳结构以及土壤养分比例的影响,旨在通过"变废为宝"促进黑土地可持续发展。结果表明:1)秸秆还田对20～40 cm土壤亚耕层有机碳提升效果显著,随着秸秆倍量的增加,亚耕层土壤有机碳在2%～20%(1 a)、5%～27%(2 a)、1%～18%(3 a)之间变化,高倍量还田优势显著;秸秆还田2 a土壤有机碳增长率最高,表明还田第2年是有机碳的主要积累时期,且秸秆倍量是影响有机碳变化更重要的因素。2)秸秆还田3 a后,FS5处理的脂化度较高而KL5处理的芳香度较高,粉碎秸秆高量还田更易促进烷基碳链型有机碳合成,而KL5处理易促进芳香烃类有机碳合成。3)高量还田后亚耕层土壤碳氮比与碳磷比增幅大于10%,碳钾比增幅大于20%,且秸秆颗粒还田对养...     

玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响

秸秆还田是实现东北黑土肥力提升与保障区域生态环境安全的有效措施。明确玉米秸秆覆盖与深翻还田下土壤有机碳（SOC, Soil Organic Carbon）的变化及其在团聚体中的固持特征,对于揭示秸秆还田后黑土有机碳的稳定机制与固碳潜力具有重要意义。该研究基于黑土区中部6 a定位试验,选择常规种植（CK）、秸秆覆盖还田（SM, Stovers Mulching)和秸秆深翻还田（SI, Stovers Incorporation）3个处理,对0～10、>10～20、>20～30及>30～40 cm土层SOC含量、容重、水稳性团聚体分布及团聚体中有机碳（OC, Organic Carbon）含量进行了分析与测定,并对各处理年均碳投入量、SOC储量与土壤固碳速率等进行了估算。与CK相比,SM处理显著增加了0～10 cm土层SOC含量,增幅为22.4%,但对10～40 cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0～40 cm土层SOC含量,增幅为18.1%～41.5%,以>20～30 cm的增幅最突出。与SM处理相比,SI处理0～10 cm土层SOC储量显著低于前者,而>20～30 cm土层SOC储量反之。6 a间,SM处理耕层（0～20 cm）与亚耕层（>20～40 cm）土壤固碳速率分别为1.34和0.77 Mg/(hm2•a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm2•a)。秸秆不同还田方式显著改变了0～40 cm土层团聚体分布及其中OC含量。与CK相比,SM显著增加了耕层大团聚体（>0.25 mm）比例与平均质量直径（MWD, Mean Weight Diameter）,SI显著提高了0～40 cm土层团聚体MWD,且对10～40 cm土层团聚结构的改善作用优于SM;SM处理显著增加了0～10 cm土层>2和<0.053 mm粒级团聚体OC含量,SI处理不仅增加了0～10 cm土层>2 mm粒级团聚体OC含量,也显著提高了10～40 cm土层各粒级团聚体OC含量。在黑土区,秸秆覆盖还田对SOC的提升主要集中于表层,秸秆深翻还田促进了0~40 cm 土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。     

施用秸秆堆腐肥对黑土农田养分及玉米产量的影响研究

试验研究表明应用秸秆腐解剂可快速堆腐秸秆 ,黑土农田施用充分腐熟的秸秆肥配施NPK化肥 ,耕层土壤平均年提高有机质 0 .4g/kg ,全N 0 .18g/kg ,速效氮 9.93mg/kg ,速效磷 1.8mg/kg ,速效钾 4mg/kg ,土壤容重年降低0 .0 2g/cm3 ,玉米增产 15 .7%。     

有机培肥对旱地土壤养分有效性和酶活性的影响

为了探明有机培肥对旱地土壤肥力的影响,为建立旱地土壤改良技术体系提供依据,在渭北旱塬进行了4年有机培肥定位试验,设置3个秸秆还田量水平9 000 kg/hm2 （SH）、6 000 kg/hm2 （SM）、3 000 kg/hm2 （SL）和3个有机肥施用量水平22 500 kg/hm2（MH）、11 250 kg/hm2（MM）、5 250 kg/hm2（ML）处理,不施有机肥作为对照（CK）。结果表明,连续进行有机培肥第4年冬小麦收获后,各处理060 cm土层土壤有效养分和活性碳含量大小顺序均为:MM, SM＞SH, MH＞ML, SL＞CK,各培肥处理速效磷、速效钾、碱解氮和活性碳含量较对照提高幅度分别为13.27%～161.77%（P0.05）、7.51%～25.01%（P0.05）、10.52%～41.87%（P0.05）和64.15%～92.42%（P0.05）,两种培肥措施间无显著差异;土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均显著高于CK（P0.05）,提高程度因还田量和施肥量的多少而异,以SM 和MM处理效果最显著,过氧化氢酶活性较CK变化不明显。说明旱地秸秆还田和施有机肥对提高土壤养分有效性、土壤活性有机碳和酶活性有显著效果。     

秸秆还田对砂姜黑土理化性质与锰、锌、铜有效性的影响

采用田间试验与实验室培育试验研究作物秸秆还田对砂姜黑土理化性质及Cu、Zn、Mn有效性的影响,结果表明,秸秆还田可降低土壤容重,增大土壤总孔隙度,特别是毛管孔隙度显著增加。土壤中胡敏酸和富里酸含量显著增加,胡敏酸含量的增加对提高土壤有机质活性和改善土壤肥力具有良好效应。与单施化肥比较,秸秆配施化肥土壤中交换态锰、锌、铜含量分别增加11%、21%和41%,有机结合态锰、铜分别增加19%和103%。培育试验表明,加入粉碎的作物秸秆培育90d后,土壤中有效锰、有效铜含量分别增加21%和27%。     

黄土旱塬长期秸秆还田对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

研究黄土旱塬区玉米生产中长期秸秆还田对土壤性质及玉米产量的影响,可为农田土壤可持续利用及质量提升提供科学依据。本研究基于连续24年(1992—2016年)秸秆还田长期定位试验,设置秸秆过腹还田、秸秆直接还田、秸秆覆盖还田以及不还田处理,研究长期不同秸秆还田方式对土壤化学性质、酶活性以及玉米产量的影响。研究表明,秸秆不还田处理累积玉米产量为1.695×105 kg·hm?2,覆盖还田、直接还田和过腹还田处理累积玉米产量分别为1.885×105 kg·hm?2、1.854×105 kg·hm?2、2.001×105 kg·hm?2,其增产率分别为10.1%、8.6%、15.3%。3种秸秆还田均可以显著提高0～20 cm土层土壤有机碳含量6%～14%,对20～40 cm土层土壤有机碳含量无显著影响。与秸秆不还田相比,长期过腹还田可显著增加土壤全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾含量,秸秆直接还田可显著增加土壤全氮、全钾、有效氮和有效钾含量,长期覆盖还田仅提高土壤有效氮和有效钾含量。土壤蔗糖酶活性表现为过腹还田最高,直接还田和覆盖还田次之,不还田处理最低。秸秆直接还田0～20 cm纤维素酶活性最高,是不还田处理的2.2倍。过腹还田使土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性分别显著提高13.0%和20.5%,直接还田和秸秆覆盖对脲酶和碱性磷酸酶活性无显著影响。玉米生产中长期连续秸秆过腹还田和直接还田对土壤养分含量及酶活性产生了深远的影响,尤其是土壤蔗糖酶活性的提高与玉米产量稳定和提升有非常紧密联系。     

秸秆还田深度对黑土腐殖质和酶活性的影响

在田间条件下对耕地黑土3个土层(0~15、15~30、0~30 cm)进行玉米秸秆还田试验,研究不同秸秆还田深度土壤腐殖质各组分含量、土壤酶活性的变化及其相关性。结果表明:还田深度0~15、15~30、0~30cm土壤总有机碳含量与初始相应层次土壤分别增加9.5%、9.9%、10.7%,与0~15 cm相比,秸秆还田深度为15~30 cm时,有利于土壤有机碳的积累。与初始相应层次土壤比,未秸秆还田的土壤总有机碳含量降低了5.8%。土壤各组分有机碳含量与土壤蔗糖酶活性之间显著(或极显著)相关,土壤胡敏素碳含量与土壤过氧化氢酶活性之间显著相关,土壤富里酸碳含量与土壤脲酶活性之间显著相关。     

有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。     

转 Bt 玉米对土壤酶活性及速效养分的影响

采用三室根箱法研究了转Bt玉米对播种后40、50、60天不同根区(S1、S2、S3)土壤速效养分及酶活性的影响。结果表明,与对照亲本玉米相比,种植Bt玉米对土壤过氧化氢酶活性无显著影响,土壤脲酶活性在播种后50天时S1根区显著增高6.91%,碱性磷酸酶活性在60天时S1根区显著降低8.12%;土壤硝态氮含量无显著变化,土壤铵态氮、速效磷含量不同种植天数各根区表现不同,无明显变化规律。主成分分析结果表明转Bt玉米与非转基因亲本根区土壤速效养分含量和酶活性相似性高,仅3个采样时期之间存在微小差异。     

有机物质种类对污染土壤铜形态及活性的影响

本文试验研究了几种有机物质对冶炼厂附近污染土壤中铜形态及其活性的影响 .结果表明 ,有机物质添加后对土壤铜化学形态与活性的影响进程较为迅速 ,半个月内就有明显的表现 :不同类型有机物质都对土壤铜的化学活性有控制作用 ,但控制效果因有机物质种类而异 ,且与有机物质在土壤中腐解转化有关 .     

不同施肥措施对黑土区玉米氮效率及碳排放的影响

[目的]以东北黑土区玉米生产体系为研究对象,探究不同施肥措施对玉米籽粒产量、氮肥利用效率及碳排放的影响,以实现该地区粮食平稳增产的同时降低农业生产碳排放.[方法]在黑龙江典型黑土区进行了两年玉米田间试验,试验设5个处理:不施氮肥(CK);推荐施肥处理(RF);推荐施肥+有机氮替代20％化肥氮(MRF);推荐施肥+秸秆还...     

生物炭和其他有机土壤改良剂对Ustoxic Quartzipsamment土壤上植物养分有效性的影响

A sandy soil, Nampong soil(classified as Ustoxic Quartzipsamment), was incubated under controlled condition i) to compare the mineralization of major plant nutrients derived from different types of biochars and other organic soil amendments; ii) to examine their effects on soil properties and plant nutrient availability; and iii) to evaluate the plant nutrient losses in leachate from the rooting zone of soil incorporated with the different amendments. The experiment was arranged in a completely randomized design with 3 replications.Five treatments of soil amendments used were cassava stem base biochar(CSB), rice husk biochar(RHB), chicken manure(CM),compost(CP), and no amendment application(control). The RHB treatment released the highest amounts of mineralized NO-3-N,available P and K(2.30–17.26, 5.50–42.90 and 43.00–187.63 mg kg-1, respectively) while the CM treatment releasing the highest NH+4-N in the range of 1.86–53.67 mg kg-1. The CSB and RHB treatments showed better continuity of mineralization of nutrients than the treatments of CM and CP, particularly in the case of the CSB treatment. In the soil column incubation experiment, the amounts of NH+4-N and NO-3-N in all treatments barely changed on Day 1 to Day 30 of incubation and then the amounts increased markedly on Day 60. On Day 60, the RHB treatment contained a very high amount of NO-3-N( 250 mg kg-1). This suggests that N would become more available 30 d after the incorporation. The CM treatment gave the highest amounts of organic matter and available P in the ranges of 4.64–8.94 g kg-1and 14.41–36.33 mg kg-1, respectively, during the 60-d column incubation. The CSB treatment tended to have higher available K throughout the measuring period. The NO-3-N was leached from the soil column quite quickly on Day 1 of incubation while the loss of NH+4-N decreased slightly from Day 1 until the end of the measurement. The amounts of P and K losses varied with the type of soil amendments, and the pattern of the loss was irregular.     

Effect of acid modification of biochar on nutrient availability and maize growth in a calcareous soil

The nutritional quality of acid‐modified poultry manure biochar is unclear, so a better understanding of its properties and agronomic potential is needed. The biochar was modified with phosphoric acid (H₃PO₄) and nitric acid (HNO₃) and a combination of the two, before and after pyrolysis. After characterization of biochar samples and determination of total and water‐soluble mineral element concentrations, biochars were applied to a calcareous soil at a rate of 0.5% (w/w) to find out their effects on the mineral nutrition and growth of maize. Treatment with H₃PO₄+ HNO₃ enriches the biochar with phosphate, nitro groups and nitrate. The experimental results suggested that biochar modified with HNO₃ and/or HNO₃+H₃PO₄ after pyrolysis increased the water‐soluble phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), zinc (Zn), copper (Cu) and manganese (Mn) concentrations and increased plant‐available nutrients and plant growth by positively affecting the absorption of plant nutrients. The highest plant dry weight was obtained from biochar post‐treated with HNO₃+H₃PO_4, and this was followed by HNO₃‐ and H₃PO₄‐modified biochars. Premodification with HNO₃+H₃PO4 also significantly increased plant dry weights. The results of this study revealed that poultry manure biochar modified with HNO₃ and H₃PO₄ can be used effectively in calcareous soil for the improvement of plant mineral nutrition.     

玉米根鞘改变土壤粒径及养分有效性

Root exudates,microorganism colonization and soil aggregates together form the rhizosheath,a special cylinder of micro-ecosystem adhering to the root surface.To study how the rhizosheath affects soil structure and nutrient distribution,we analyzed the impact of maize rhizosheath on soil particle size and nutrient availability in pot and field experiments.The results showed that there was a significant size decrease of soil particles in the rhizosheath.Meanwhile,the soil mineral nitrogen in the rhizosheath was significantly higher than that in the rhizosphere or bulk soil at tasseling and maturity stages of maize.The contents of Fe and Mn were also differentially altered in the rhizosheath.Rhizosheath development,indicated by a dry weight ratio of rhizosheath soil to the root,was relatively independent of root development during the whole experimental period.The formation of maize rhizosheath contributed to the modulation of soil particle size and nutrient availability.The subtle local changes of soil physical and chemical properties may have profound influence on soil formation,rhizospheric ecosystem initiation,and mineral nutrient mobilization over the long history of plant evolution and domestication.     

长期施肥对红壤旱地土壤活性有机碳和酶活性的影响

以江西进贤长期肥料定位试验为平台,研究了红壤旱地不同施肥措施对土壤微生物生物量、活性有机C、C库管理指数以及土壤酶活性的影响。研究结果表明:与不施肥和单施化肥土壤相比,施有机肥处理土壤的pH、CEC、有机C、全N、全P、无机N、速效P、速效K及土壤微生物生物量均显著增加,土壤活性有机C和C库管理指数也较试前土壤和其他处理土壤明显提高,此外,土壤的转化酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性也较其他处理显著增加。土壤微生物生物量、活性有机C以及4种土壤酶活性之间的相关关系显著,且它们均与土壤有机C、全N、全P、无机N、速效P等土壤养分呈显著正相关。因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤微生物生物量和酶活性,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力。