花生壳及其生物炭施用对旱地红壤微生物活性及红薯产量的影响

  目的  明确旱地红壤微生物活性及作物产量对花生壳及其生物炭的响应规律。  方法  本研究在江西旱地红壤区进行田间定位试验,根据“等碳量还田”原则设置7个处理。包括常规管理（CK）,施用花生壳3000 kg hm?2（S1）、4500 kg hm?2（S2）、6000 kg hm?2（S3）,施用花生壳生物炭1000 kg hm?2（BC1）、1500 kg hm?2（BC2）、2000 kg hm?2（BC3）,各处理均种植红薯。通对红薯生育期内土壤基础呼吸强度、土壤微生物量碳、土壤酶活性的测定探讨花生壳及其生物炭对旱地红壤微生物活性及红薯产量的影响。  结果  施用花生壳及其生物炭均能提高土壤基础呼吸强度、土壤微生物量碳含量,花生壳及其生物炭的施用提高了土壤FDA水解酶和土壤脱氢酶活性,且均以苗期S2比CK增加最显著,增幅分别达54.78%和47.79%。花生壳及其生物炭的施用对土壤过氧化氢酶活性有促进作用,在块根形成初期S3增加最显著,达31.33%,土壤蔗糖酶活性以苗期S3增加最显著,达69.42%;施用花生壳及其等碳量生物炭均能提高红薯产量,红薯产量与土壤微生物量碳呈极显著正相关,与土壤基础呼吸强度呈显著正相关。  结论  适量的花生壳及其生物炭还田可以改善土壤肥力状况,增加红薯的产量。     

深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

生物炭施用对麦田土壤团聚体机械稳定性及春小麦产量的影响

  目的  研究生物炭添加对灌区麦田土壤团聚体分布、稳定性及作物产量的影响,阐明土壤及作物对生物炭培肥效果的响应,为灌区麦田土壤结构改良和合理培肥制度建立提供理论依据。  方法  试验采用裂区设计,氮肥（纯氮）用量设0、150 kg hm?2两个水平,每一氮肥用量下设生物炭用量0,10,20,30 t hm?2 4个水平,通过2年（2018 ~ 2020年）田间定位试验,利用干筛法得到了不同粒级土壤团聚体含量,对土壤团聚体稳定性指标和春小麦产量进行对比分析。  结果  与不添加生物炭相比,添加生物炭显著提高了 > 5 mm、2 ~ 5 mm粒级土壤团聚体含量（P < 0.05）,增幅范围为10.2% ~ 29.2%、8.3% ~ 10.2%;施用生物炭20 t hm?2时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P < 0.05),较不施生物炭处理相比分别增加了21.4%和32.3%;生物炭配施氮肥春小麦增产效果优于单施生物炭处理;土壤团聚体几何重量直径与春小麦产量之间呈显著的正相关关系。  结论  生物炭施用对灌区麦田土壤大团聚体形成及其稳定性提升效果显著,有利于改良土壤,提升春小麦产量。在本试验条件下,单施生物炭20 t hm?2时土壤团聚体稳定性最强,生物炭20 t hm?2与纯氮150 kg hm?2配施时产量最高,与对照相比春小麦增产达42.7%。     

黄土高原新造耕地施用羧甲基纤维素钾的土壤效应

  目的  基于黄土高原新造耕地土壤质量改良需求,开展以羧甲基纤维素钾（CMC-K）为土壤改良剂的田间定位试验研究,为新造耕地土壤水分保持与养分改良提供依据。  方法  设置CK（0 kg hm?2）、T1（100 kg hm?2）、T2（500 kg hm?2）、T3（1000 kg hm?2）和T4（2000 kg hm?2）5个处理,对不同处理的新造耕地土壤水分、电导率与养分进行了测定与分析。  结果  新造耕地施用CMC-K土壤含水量提高14.6%～121.7%,在谷子生长季前期（6月和7月）和后期（10月）土壤保水功效较大。在CMC-K较高施用量（1000 ~ 2000 kg hm?2）情况下,谷子生长季前期（6月）土壤电导率提高了37.3% ~ 73.4%;全部处理在谷子生长季后期（10月）的土壤电导率显著降低,降低幅度达19.2% ~ 21.8%;谷子生长季的土壤电导率呈现降低趋势。施用CMC-K能够提高土壤硝态氮9.6% ~ 46.5%、速效磷21.9% ~ 207.9%和速效钾13.2% ~ 95.9%,对土壤pH基本没有影响。施用CMC-K谷子产量提高了6.2% ~ 19.2%。  结论  施用CMC-K能够保持土壤水分,促进养分吸收利用,提高谷子产量,可以作为黄土高原新造耕地土壤改良剂使用,推荐施用量约100 kg hm?2。     

生物质炭对黄瓜连作土壤理化性状、酶活性及土壤质量的持续效应

【目的】 探讨不同生物质炭施用量对连作黄瓜根区土壤环境的作用效果,为用生物质炭修复黄瓜连作土壤以及在农业中的推广应用提供科学依据。 【方法】 以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,一次性向设施农田土壤中添加0 (CK)、5 (C1)、10 (C2)、20 (C3)、30 (C4)、40 (C5) t/hm2的生物质炭,通过连续两年温室定位试验,测定生物质炭施用后黄瓜连作根区土壤的物理性状、养分含量及酶活性的变化状况,采用土壤质量指数 (SQI) 评价不同生物质炭施用量对黄瓜连作两季后土壤质量的影响。 【结果】 随着生物质炭施用量的增加,第一季与第二季黄瓜根区土壤的理化性状变化趋势一致,具体表现为容重不断降低,土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有效磷及有机质含量不断升高,且当生物质炭施用量为30 t/hm2(C4处理) 时,土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量最高。与CK相比,生物质炭的施用可以减少黄瓜根区土壤 < 0.25 mm粒径的微团聚体含量,而增加 > 0.25 mm粒径的大团聚体含量,土壤中0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒径的团聚体含量都在高施用量 (40 t/hm 2) 处理中达到最大值。生物质炭施用后的连续两季,黄瓜根区土壤中脲酶与过氧化氢酶活性均随生物质炭施用量的增加呈先增加后降低的趋势,其活性分别在生物质炭施用量为30 t/hm2和20 t/hm2时最大。当生物质炭施用量为30 t/hm2时,两季黄瓜产量都达到最高,分别为3.24 × 104 kg/hm2和6.18 × 104 kg/hm2。通过土壤质量指数 (SQI) 对生物质炭施用后两季黄瓜土壤质量进行评价可知,不同生物质炭施用水平下土壤质量指数依次为C4 > C5 > C3 > C2 > C1 > CK,相应的土壤质量指数分别为0.774、0.740、0.728、0.650、0.635、0.583。 【结论】 施用生物质炭对黄瓜连作田土壤的理化性状和酶活性均有显著影响,高施用量 (40 t/hm2) 条件下对土壤物理性状改善效果最好,当生物质炭施用量为30 t/hm2 (C4处理) 时对黄瓜连作根区土壤的养分含量提升效果最佳。SQI可以客观定量地评价生物质炭施用对连作黄瓜根区土壤质量的影响,其分析结果表明改善黄瓜连作土壤环境的最佳生物质炭施用量为30 t/hm2。      

生物炭对酸化茶园土壤性状和细菌群落结构的影响

  【目的】   生物炭作为一种高效、绿色、多功能的土壤调理剂受到了广泛关注,但生物炭对酸化茶园土壤改良的长期效应还缺乏了解。研究施用生物炭5年后对茶园土壤性状和细菌群落结构的影响,为生物炭在酸化土壤改良上的合理应用提供科学依据。   【方法】   茶园生物炭田间试验在福建安溪县进行,茶园种植年限超过7年,茶树品种为铁观音,土壤为黄壤 。试验设生物炭施用量0、2.5、5、10、20和40 t/hm2共6个水平,一次施入土壤,5年后调查了茶园土壤pH、电导率 (EC)、可溶性有机碳含量、细菌群落结构变化及它们间的相关关系。   【结果】   施用生物炭5年后,茶园土壤pH提高了0.16～1.11个单位,可溶性有机碳含量提高了52.6%～92.3%,EC值降低了1.85%～47.77%,其中施用10～40 t/hm2生物炭处理的pH值均显著高于0～5 t/hm2处理。施用生物炭5年对土壤性质的改变,进一步影响了细菌群落结构,细菌群落Chao指数、ACE指数表现为随生物炭施用量增加而增加得趋势,Shannon指数呈现先增加后降低的趋势。施用生物炭促进了适宜酸中性或弱碱性环境的节杆菌属、硝化螺旋菌属、黄色杆菌科细菌相对丰度的增加,降低了嗜酸性细菌如酸杆菌属细菌的相对丰度。细菌群落结构与环境因子的关联分析表明,施用0～10 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受pH、EC环境因子的影响较大;施用20～40 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受土壤可溶性有机碳等环境因子的影响较大;其中硝化螺旋菌属、α-变形菌门、酸杆菌属、康奈斯氏杆菌属等的相对丰度与土壤pH、EC值间具有显著相关性。   【结论】   在酸化茶园施用生物炭5年后,土壤pH、EC和可溶性有机碳含量发生了显著变化,增加了细菌群落多样性指数,且适宜酸中性或弱碱性环境的细菌丰度增加,嗜酸性细菌丰度降低;其中施用0～10 t/hm2生物炭的处理土壤pH、EC是显著影响细菌群落结构的环境因子,施用20～40 t/hm2生物炭的处理土壤可溶性有机碳含量是显著影响细菌群落结构的环境因子。     

生物炭配施氮肥改善表层土壤生物化学性状研究

【目的】 探讨生物炭配施氮肥对土壤碳氮、生物学性质及春玉米产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后,土壤碳氮含量及生化性质变化规律,旨在为合理培肥、改善土壤环境、增加春玉米产量提供科学依据。 【方法】 在内蒙古西部 (包头) 和东部 (通辽) 2个试验点进行大田试验,设生物炭用量0、8、16、24 t/hm2 4个水平 (分别记作C₀、C₈、C₁₆、C₂₄) ,设施氮量 0、150、300 kg/hm2 3个水平 (分别记作N₀、N₁₅₀、N₃₀₀) ,于成熟期测产,并于收获后分3个土层 (0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm) 测定土壤碳氮含量、微生物量及酶活性。 【结果】 生物炭和氮肥对2个试验点0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土层有机碳、碳氮比、微生物量及酶活性均有极显著影响 (P < 0.01) ,且两者交互作用极显著。3个土层有机碳含量以及0—10 cm和10—20 cm土层全氮含量在各施氮水平随生物炭施用量的增加而增加。施加生物炭和氮肥均能显著提高3个土层的微生物量碳、微生物量氮、蔗糖酶活性、脲酶活性以及总体酶活参数,且随炭、氮施入量的增加呈先增后减的趋势;施用生物炭后0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量碳、微生物量氮以及蔗糖酶、脲酶活性均显著高于20—40 cm土层。生物炭配施氮肥可显著提高春玉米穗粒数、百粒重及产量,2试验点产量均以C ₈N₁₅₀最大,包头和通辽分别为15.51 t/hm2和16.43 t/hm2。通过相关分析可知,春玉米产量主要与0—10 cm和10—20 cm土层的微生物量及酶活性有关。 【结论】 适量生物炭配施氮肥能够增加土壤碳氮储量、微生物量和酶活性,改善土壤微生态环境。炭氮配施能够提高土壤肥力,减少氮肥用量,本试验中以8 t/hm2生物炭配施150 kg/hm2氮肥为最佳施肥量。      

生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响

分析生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响,为生物质炭在农业中的推广应用提供科学依据。以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,通过田间小区试验,研究了不同生物质炭施用量(0,5,10,20,30,40t/hm~2)条件下土壤理化性状、酶活性及黄瓜产量变化。结果表明:生物质炭施用对土壤理化性状及土壤酶活性有显著的影响。高施用量(40t/hm~2)处理对土壤物理性状的改良效果最好,当生物质炭施用量为30t/hm~2时对土壤养分含量提升效果最好。与对照相比,施用生物质炭各处理土壤容重降幅为0.88%~10.52%,而土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量的增幅分别为3.68%~7.53%,27.96%~119.25%,30.73~55.05%,1.89%~224.61%,10.39%~54.56%,6.06%~22.58%,2.33%~45.63%,235.71%~414.29%和19.37%~77.76%。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性及黄瓜产量随着生物质炭施用量的增加均呈先增加后降低的趋势,两种酶的活性分别在生物质炭施用量为30t/hm~2和20t/hm~2时最大,较对照分别提高了104.57%和15.38%;生物质炭施用量为30t/hm~2时对黄瓜增产效果最好,该处理下黄瓜产量较对照提高了21.80%。主成分分析结果表明,不同生物质炭施用量处理下的土壤质量次序为C4C5C3C2C1CK。在土壤中施用生物质炭不仅可以促进黄瓜增产,改善土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,提升土壤酶活性。     

改善土壤理化性质和作物出苗率的最佳生物炭施用量

确定改善土壤理化性质和作物出苗率的最佳生物炭施用量，可为田间管理提供依据。以新疆盐碱土为研究对象，在生物炭施用量分别为0、10、50及100 t?hm-2条件下，开展了膜下滴灌田间小区试验，对比了生物炭施用量对土壤容重、温度、有机碳等理化性质和作物出苗率的影响，并进一步分析了作物出苗率与土壤理化性质的关系。结果表明，生物炭施用量增加显著降低了0~30 cm土层的容重，棉花和甜菜的土壤容重分别降低0~0.32和0.04~0.25 g?cm-3。与不施用处理比较，100 t?hm-2的生物炭施用量显著增加了棉花和甜菜不同生育期的5 cm地温，但10和50 t?hm-2的施用量只显著增加了棉花蕾期和铃期的5 cm地温。施用生物炭增加了棉花和甜菜的土壤有机碳含量，不区分年份和生育期增幅相应为0.98~13.2和0.66~12.1 g?kg-1；苗期和收获期（不区分年份和作物）增幅分别为1.20~7.43和0.66~13.2 g?kg-1，苗期各施用量下有机碳均显著增加，部分施用量下收获期的有机碳显著增加。随生物炭施用量增加，棉花和甜菜的出苗率先增加后减小。出苗率大致随容重增加而增加，随土壤温度增加先增加后减小，最适宜作物出苗的温度为22~26℃；出苗率随土壤有机碳增加先增加后减小，但高生物炭施用量导致的土壤有机碳增加过高抑制了作物出苗。当生物炭施用量为10 t?hm-2时，棉花和甜菜的出苗率大于0.7，高于其他3种生物炭处理，因此推荐10 t?hm-2作为最优生物炭施用量。     

连续施用鸡粪对露地黄瓜产量、品质和土壤性质的影响

  【目的】  在连续4年施用不同量鸡粪条件下,探究露地黄瓜产量和品质的提升效果以及土壤性质的变化,以明确露地黄瓜生产中鸡粪的适宜用量。  【方法】  以黄瓜品种‘津优35号’为试材,2015—2018年在甘肃张掖进行了连续4年的田间定位试验,试验设两个土壤类型 (灌漠土和潮土)和5个鸡粪施用水平:不施用鸡粪 (对照,CK),15 t/hm2 (CM15)、30 t/hm2 (CM30)、45 t/hm2 (CM45) 和60 t/hm2 (CM60) ,采用随机区组试验设计。于2018年黄瓜结果盛期,采集黄瓜整株和0—20 cm耕层土壤样品,分析黄瓜产量、品质以及土壤容重、pH、有机质含量和酶 (脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶) 活性。  【结果】  与不施用鸡粪 (CK) 相比,CM15处理增产效果不显著,CM30、CM45和CM60处理黄瓜产量显著提高26.4%～33.0% (灌漠土) 和48.7%～50.1% (潮土),这3个处理之间无显著差异;施用鸡粪不同程度地提高了黄瓜可溶性固形物、可溶性蛋白质、可溶性糖和Vc含量,降低硝酸盐含量,效果以CM15、CM30处理较好。土壤容重和pH降幅随鸡粪施用量的增加而加大,有机质含量增幅随鸡粪施用量的增加而增加,持续施用鸡粪30～60 t/hm2可显著提高土壤有机质含量、降低土壤容重和pH。土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶以及过氧化氢酶活性以CM30、CM45处理较高。黄瓜产量与土壤容重和pH呈显著或极显著负相关,与有机质含量、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性呈显著或极显著正相关;黄瓜可溶性固形物含量与容重呈显著负相关,可溶性糖含量与土壤pH呈显著负相关,硝酸盐含量与土壤pH呈显著正相关,与有机质含量呈显著负相关,可溶性固形物和Vc含量与土壤碱性磷酸酶活性呈显著正相关,可溶性蛋白质和可溶性糖含量与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关。  【结论】  鸡粪施用处理降低土壤容重和pH,增加有机质含量和酶活性。鸡粪施用对土壤容重、pH、有机质和酶活性的改良效果与黄瓜产量效应值呈显著或极显著相关关系。黄瓜可溶性固形物与土壤容重,可溶性糖与土壤pH,硝酸盐与土壤pH和有机质密切相关。综合考虑鸡粪施用量在黄瓜产量、品质、改良土壤理化性状上的效果以及肥料效益,灌漠土和潮土均推荐施用30 t/hm2鸡粪。     

有机物料和氧化钙对连作花生土壤微生物与酶活性及产量的影响

  目的  研究复合肥分别配施商品有机肥、含腐殖酸有机水溶肥、氧化钙等对连作花生土壤可培养微生物数量、土壤酶活性、土壤养分含量及花生植株生长、荚果产量的影响,为连作花生合理施肥提供理论依据。  方法  在连作3年的花生田块,以施用复合肥600 kg hm?2（T0）为对照,分别在此基础上设置增施600 kg hm?2商品有机肥（T1）、75 L hm?2含腐殖酸有机水溶肥（T2）、600 kg hm?2氧化钙（T3）等3个施肥处理,测定不同施肥方式下连作花生土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤养分含量、花生植株长势及荚果产量。  结果  与单施复合肥相比,增施有机物料（T1,T2）能够显著提升全生育期下连作花生田块可培养微生物总数量,并使得成熟期土壤可培养细菌数量与可培养真菌数量比值由48.59（T0）分别提升至58.93（T1）和59.94（T2）,缓解土壤向“真菌性”转变,显著提高土壤酶活性及土壤养分含量,促进花生植株生长,提高荚果产量。两种有机物料间比较,含腐殖酸有机水溶肥（T2）效果更佳,荚果增产达11.17%。増施氧化钙后,花生全生育期下土壤各项指标对照差异基本不显著,但花生植株仍表现出百果重、出仁率显著增加,荚果产量提升了5.12%。  结论  以复合肥配施含腐殖酸有机水溶肥（T2）对花生连作障碍缓解效果最佳,该施肥条件下,连作花生土壤微生物活力、土壤酶活性、土壤养分含量及花生荚果产量提高最为显著。     

生物炭和菌肥对土壤镉形态和棉花镉吸收的影响

【目的】为了明确生物炭和菌肥修复石灰性土壤镉(Cd)污染的效果,探寻适宜石灰性土壤重金属Cd修复技术。【方法】采用盆栽的试验方法,研究施用3%的生物炭(B3)和1.5%的菌肥(M1.5)对不同外源Cd浓度(0、1、2、4 mg kg^-1)石灰性土壤的pH值、Cd形态分布、酶活性以及棉花各器官Cd含量的影响。【结果】结果表明,生物炭和菌肥均能显著提高土壤的p H,但随着培养时间的延续添加改良剂处理的土壤的pH值呈现出下降的趋势：生物炭和菌肥的施用均能降低土壤可交换态Cd比例,提高土壤残渣态Cd比例,与对照相比,生物炭和菌肥处理下可交换态Cd的含量分别下降了18.42%～48.46%和15.21%～50.19%。生物炭和菌肥的添加显著提高土壤酶活性,其中蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的最大增幅分别为89.1%、140.1%、39.7%和38.1%,菌肥处理总体优于生物炭处理。生物炭和菌肥的施用降低了植株各器官Cd含量,其中生物炭处理各器官中Cd含量最大降幅为34.0%,菌肥处理下最大降幅为39.5%。相关性和主成分结果表明,可交换态Cd与土壤酶活性呈显著负相关(...     

酸化棕壤施用生物炭对油菜生长及土壤性状的影响

  目的  探明不同原材料、炭化温度生物炭对酸化棕壤的改良效果,明确生物炭对油菜生长和土壤有机碳矿化的影响,获得可用于酸化棕壤改良的高效材料。  方法  以胶东半岛酸化棕壤为研究对象,选用果树枝、花生壳、牛粪3种有机物料在不同炭化温度（300 ℃、450 ℃和600 ℃）下制备生物炭,采用盆栽试验与培养试验相结合方法,研究施加不同种类生物炭对酸化棕壤的改良、油菜生长以及土壤有机碳矿化的影响。  结果  生物炭施用显著提高了土壤pH值（8.10% ~ 40.99%）,降低了交换性酸（61.57% ~ 88.43%）、交换性铝（42.71% ~ 85.83%）和交换性氢（78.03% ~ 94.02%）含量,降低了油菜叶片的丙二醛（MDA）和谷胱甘肽（GSH）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性,促进油菜生长,油菜株高、叶面积和产量分别提高了18.09% ~ 44.61%、7.87% ~ 77.13%和37.50% ~ 159.68%。生物炭施用降低了土壤有机碳累积矿化率,提高了矿物结合有机碳所占比例,炭化温度450 ℃和600 ℃生物炭对土壤有机碳累积矿化率的降低作用大于300 ℃生物炭的降低作用。  结论  果树枝生物炭和牛粪生物炭对油菜土壤酸度的缓解作用和有机碳矿化作用要强于花生壳生物炭,且受到炭化温度的影响,450 ℃和600 ℃生物炭强于300 ℃生物炭。总体来看,以450 ℃牛粪生物炭对酸化棕壤的改良效果最佳,促进了土壤有机碳矿化。     

红壤旱地早熟型马铃薯高产与氮素高效的最优施氮量研究

  【目的】  研究不同施氮量下马铃薯的干物质积累、产量、氮肥吸收利用,结合土壤中无机氮在不同土层含量的变化,确定马铃薯产量和氮效率最优、环境风险最低的氮肥施用水平。  【方法】  试验于2018—2019年在南方典型红壤区旱地进行,供试品种荷兰15号为特早熟型马铃薯。设置N 0、60、120、150、180、210、240 kg/hm2,共7个氮肥水平。于成熟期,调查块茎产量和总干物质积累量测定氮素含量,同时取0—20、20—40、40—60 cm土层样品,分析铵态氮与硝态氮含量。  【结果】  施氮量显著影响红壤旱地马铃薯产量、干物质积累与氮肥吸收利用。马铃薯块茎产量随施氮量增加先增加后降低,均以施N 180 kg/hm2处理最高,达26250 kg/hm2 (2018年) 和27915 kg/hm2 (2019年);秸秆氮素积累量随施氮量的增加显著增加,而块茎氮素积累量随施氮量增加先增加后降低,以施N 180 kg/hm2处理最高,为97.65 kg/hm2 (2018年) 和101.09 kg/hm2 (2019年)。氮素收获指数以N150 kg/hm2处理最高,而氮肥农学利用率和氮素回收率均以N180 kg/hm2处理最高,氮肥偏生产力则随施氮量的增加而显著降低。施氮显著提高土壤中的无机氮含量,不同施氮量对无机氮的含量和分布影响不同。施N 150 kg/hm2和N 180 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在0—20 cm土层,且施N 180 kg/hm2处理的铵态氮含量显著高于施N150 kg/hm2处理,施N 150 kg/hm2处理又显著高于其他处理;而N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在20—60 cm 土层,其铵态氮含量显著高于其他处理;在施N 0—180 kg/hm2范围内对土层中的硝态氮含量影响较小,施N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理显著增加了20—60 cm土层硝态氮含量。从无机氮总量看,施N 180 kg/hm2处理可显著增加0—20 cm土层的无机氮总量,而施N 210 kg/hm2处理和N 240 kg/hm2处理则显著提高了20—60 cm土层的无机氮含量。  【结论】  极早熟型马铃薯适宜的氮肥用量范围较窄,过低或者过高施氮都会显著降低其经济产量、氮素收获指数和农学效率。在红壤条件下,施N 180 kg/hm2可以显著增加0—20 cm土层中的铵态氮和无机氮含量,而不会增加20 cm以下土层的无机氮含量,超过此用氮量,则会显著增加土壤无机氮的向下迁移。因此,红壤旱地极早熟型马铃薯品种的适宜施氮水平为N 180 kg/hm2。     

生物炭连续施用对油菜产量及旱地红壤溶解性有机碳光谱特征的影响

【目的】揭示生物炭连续添加对旱地红壤溶解性有机碳的影响。【方法】通过定位试验,探讨了低剂量(0.75～1.5 t hm^-2)生物炭连续施用7年后油菜产量、土壤理化性质和溶解性有机碳荧光光谱组分及参数变化特征。【结果】与对照(CK)相比,生物炭施用降低了土壤交换性Al3+含量(0.69～0.87 cmol kg^-1),提高了土壤pH(0.13～0.21个单位)、有机质含量(11.7%～18.1%)和可溶性碳含量(127.5%～127.8%);油菜单株角果数提高了39.8%～45.2%,油菜产量增加了3.5%～20.3%,其产量随着生物炭添加量呈递增趋势。连续施用生物炭有利于增加溶解性有机碳中类酪氨酸和类富里酸的比例,且显著降低了微生物代谢产物的比例。与CK相比,连续施用生物炭后土壤溶解性有机碳荧光指数降低了4.4%～10.6%,新鲜度指数降低了17.4%～18.4%,自生源指数降低了0.26(22.6%),而腐殖化指数增加了1.2%～5.1%。相关分析表明溶解性有机碳与pH呈显著正相关,而与交换性Al3+呈显著负相关;微生物代谢产物与pH呈显著...     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

长期不同量秸秆炭化还田下水稻土孔隙结构特征

  【目的】  生物炭被认为是一种能够提高土壤固碳能力、改善土壤结构和减缓全球气候变化的土壤改良剂。土壤孔隙结构直接影响土壤中水、气、热的运动,因此,研究长期施用生物炭对土壤孔隙结构特征的影响,以期为秸秆炭化还田提供理论依据。  【方法】  研究基于2013年建立的水稻秸秆炭化还田长期定位试验,选取在等氮磷钾条件下不施用生物炭 (C0)、施用低量生物炭 (1.5 t/hm2,C1.5)、高量生物炭 (3.0 t/hm2,C3.0)的 3个处理。利用X射线CT扫描和图像处理技术,分析了土壤孔隙结构参数,包括土壤孔隙度、土壤孔隙大小分布、孔隙连通性指数 (欧拉特征值)、各向异性、分形维数、最紧实层孔隙度和最紧实层平均孔隙直径等参数。  【结果】  C1.5和C3.0处理均能显著增加土壤有机碳含量和土壤总孔隙度,降低土壤容重,平均增加或降低比例分别为15.5%、10.5%和7.4%。C1.5与C3.0处理之间的总孔隙度没有显著差异,但孔隙大小分布存在差异。C1.5处理显著增加了大孔隙中当量孔径为100～500 μm和 > 500 μm的孔隙度,增幅分别为81.6%和275.3%,而C3.0处理显著降低了大孔隙中当量孔径100～500 μm的孔隙度,降幅为32.9%。C3.0处理当量孔径 < 25 μm的孔隙度显著大于C0处理和C1.5处理,增幅分别为13.8%和16.3%。C1.5处理的欧拉特征值最低,分形维数、最紧实层孔隙度和平均孔隙直径最大。各处理土壤孔隙的各向异性没有显著差异。  【结论】  长期施用水稻秸秆生物炭能够显著增加稻田土壤有机碳含量和总孔隙度,降低土壤容重。施用适量生物炭会增加土壤大孔隙度和土壤孔隙的连通性,但是过量施用生物炭可能会降低土壤大孔隙度和土壤孔隙的通气导水能力。炭化秸秆还田量与孔隙结构之间的定量关系还需深入研究。