生物质炭对茂兰喀斯特森林土壤呼吸与有机碳的影响

以贵州茂兰喀斯特国家自然保护区原始森林中的优势种青冈(Cyclobalanopsis glauca)凋落物(L)和对应的森林土壤(S)为研究对象,在两种不同温度(400℃、600℃)下将凋落物制成生物质炭(BC400、BC600),设置土壤(S)、土壤+凋落物(S+L)、土壤+BC400(S+BC400)、土壤+BC600(S+BC600)4个处理进行室内培养(1 kg土中加12.5 g生物质炭),在培养过程中动态监测土壤呼吸、土壤有机碳、碳氮比和pH,分析青冈凋落物与其生物质炭对森林土壤呼吸和有机碳含量等变化的影响。结果表明:在添加量为12.5 g/kg的条件下,25℃培养180 d后,与对照组相比,3组添加不同物质的处理S+L、S+BC400、S+BC600中碳的净释放量分别增加了34.98%、42.45%、9.83%,青冈凋落物与其生物质炭的添加均对土壤呼吸起到了明显的促进作用(P0.05);对培养前后土壤有机碳含量对比发现,低温生物质炭(BC400)的添加促进了微生物对土壤有机碳的转化,而高温生物质炭(BC600)作用相反,从短期来看,具有一定的固碳作用,为生物质炭在喀斯特森林土壤碳固定应用方面提供了参考依据。     

竹生物质炭和竹凋落物对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响

以广西壮族自治区桂林市华江乡内广泛分布的毛竹林土壤为研究对象,以竹生物质炭和竹凋落物作为外源碳,设置对照（CK）、低添加量生物质炭（1% BC）、高添加量生物质炭（2% BC）、低添加量凋落物（1% L）、高添加量凋落物（2% L）5个处理,进行为期两个月的室内培养试验,研究不同外源碳添加对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响。结果表明：与对照相比,竹生物质炭和竹凋落物添加均显著提高了土壤pH;竹生物质炭添加显著降低了而竹凋落物添加显著提高了土壤铵态氮（NH₄⁺-N）含量（P<0.05）,且高添加量（2% BC和2% L）的降低或提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤硝态氮（NO₃^–-N）含量,且凋落物添加的提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤有效磷（AP）含量,且高添加量的提高作用更明显;竹生物质炭添加对土壤可溶性有机碳（DOC）含量没有显著影响,但降低了土壤可溶性氮（DN）含量,而竹凋落物添加显著提高了土壤DOC和DN含量;不同外源碳添加对土壤微生物生物量碳（MBC）和氮含量（MBN）均没有显著影响,但降低了土壤蔗糖酶和脲酶活性。相关性分析表明,土壤pH、NH₄⁺-N、NO₃^–-N、DOC和DN是影响竹林土壤酶活性的关键性因子。     

杉木凋落物及其生物质炭对土壤原有有机碳矿化的影响

利用~(13)C同位素技术和培养实验,研究不同添加量(0、10、20、30、40、50 g·kg~(-1))杉木凋落物和生物质炭(Biochar,BC,350℃热解)对土壤原有有机碳(原SOC)矿化及外源碳自身分解的影响。实验进行28 d,培养温度为25℃,水分保持为60%土壤持水量(Water holding capacity,WHC)。结果表明:凋落物及BC添加显著提高了土壤总CO_2累积排放量(P0.05),且凋落物的影响更为明显;来源于外源碳及原SOC的CO_2累积排放量均随添加量的增加而增加。培养结束时,凋落物碳(LR-C)分解率为5.71%～13.68%,生物质炭碳(BC-C)分解率仅0.34%～0.50%,凋落物和BC处理下原SOC分解率分别为对照土壤的6.42倍～13.58倍与2.06倍～3.94倍。回归分析发现,2种外源碳处理下原SOC分解率与添加量均呈极显著的线性关系(P0.01);LR-C分解率亦随添加量的增加而增加;但BC-C分解率则与添加量呈显著的开口向上的抛物线关系(P0.05),并在10 g·kg~(-1)添加量时达到最大。相关分析表明,短期内BC分解受微生物活动的影响较小,在土壤中更加稳定。因此,将凋落物制备为BC后施入更有利于杉木人工林土壤有机碳固存。     

有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳的影响

通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭（BC）添加、羊粪（GM）添加,对照（CK）3个处理,对比和分析不同有机物料添加后土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、土壤理化性质的变化。结果表明：（1）与CK相比,轻度碱化土壤BC、GM处理土壤DOC含量分别增加3.28%,20.66%,SOC含量增加5.40%,10.30%,中度碱化土壤BC和GM处理下可溶性碳增加41.32%,74.10%,土壤SOC含量增加60.24%,79.16%;（2）轻度碱化土壤BC和GM处理土壤DOC含量与SOC含量呈负相关,中度碱化土壤BC和GM处理下呈正相关;（3）盐碱土壤SOC、DOC含量主要与土壤pH、电导率的变化有关;BC处理较GM处理相比土壤电导率低约1.93%~29.15%,而GM处理土壤pH、碱化度比BC处理低0.31%~1.53%,7.10%~24.63%。总体来看,有机物料添加后均能使土壤中SOC、DOC含量提高,不同程度地降低土壤碱化程度,且羊粪添加较生物炭略好,因此羊粪添加对河套灌区碱化土壤碳含量的提高比生物炭添加更有效,土壤改良效果更好,土壤理化性质改善更明显。     

杉木凋落物及其生物炭对土壤微生物群落结构的影响

以福建建瓯万木林自然保护区内的杉木人工林土壤为研究对象,设置单独添加生物炭、单独添加凋落物以及混合添加凋落物和生物炭处理,进行一年的室内培养实验,研究不同添加物处理对土壤性质及微生物群落结构的影响。结果表明:与对照(S)相比,单独添加凋落物与混合添加凋落物和生物炭均使土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总量、真菌丰度以及真菌/细菌比值显著增加;单独添加生物炭与混合添加凋落物和生物炭均使革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌比值显著增加。混合添加凋落物和生物炭处理的放线菌丰度显著高于单独添加凋落物处理的。主成分分析表明,不同添加物处理的土壤微生物群落结构存在显著差异;典范对应分析表明,不同添加物处理通过改变土壤p H、全碳、全氮、C/N、可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)等性质,进而影响土壤微生物群落结构。     

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。     

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。     

麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响

为探明不同热解温度生物炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,以400、500、600℃热解制成的麦秸生物炭（BC400、BC500、BC600）为研究对象,采用批次发酵试验,探讨了生物炭添加对猪粪中温（37±1）℃厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明：麦秸热解生物炭可显著（P<0.05）提高猪粪发酵系统的产气潜力和甲烷含量,其影响从大到小依次为BC600>BC500>BC400。厌氧发酵49 d期间,添加生物炭处理的产气量和产甲烷量分别为260.7~288.7 mL·g-1 VS和163.7~185.5 mL·g-1 VS,较纯猪粪处理提高了77.1%~96.1%和78.1%~101.8%。同时,添加生物炭可明显提高猪粪厌氧发酵系统的消化效率（T90）,缩短厌氧发酵的延滞期。不同热解温度麦秸生物炭对猪粪厌氧消化产气特征的影响明显不同,对畜禽养殖场沼气工程运行中的物料选择和条件优化有实际的指导意义。     

外源有机碳和温度对土壤有机碳分解的影响

研究凋落物等外源有机碳输入和温度变化对土壤有机碳分解的影响对我们深入理解森林土壤碳动态具有非常重要的意义。以亚热带天然次生林和杉木人工林土壤为研究对象,向土壤中添加13C标记的杉木凋落物和葡萄糖,研究不同温度下外源有机碳添加对原有土壤有机碳(SOC)分解的影响。结果显示:外源有机碳添加使原有SOC分解速率显著提高,表现出显著的正激发效应。葡萄糖引发的激发效应强度显著高于杉木凋落物,并且杉木人工林土壤的激发效应强度显著高于天然次生林。激发效应强度随着培养温度升高呈下降趋势。此外,由于外源有机碳的加入,SOC分解的温度敏感性显著降低。研究表明:凋落物输入及温度在亚热带森林SOC周转过程中发挥重要作用。     

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从"固碳减排"角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

红壤和紫色土抗侵蚀性指标的计算方法研究

以长江流域主要侵蚀性土壤——红壤和紫色土为研究对象,以土壤可蚀性K值作为土壤抗侵蚀性指标,采用通用土壤流失方程计算得到人工模拟降雨试验下红壤和紫色土的抗侵蚀性指标,分别为0.325 2和0.276 3。应用侵蚀—生产力评价模型（EPIC）,根据上述两种土壤的理化性质计算其土壤抗侵蚀性指标,分别为0.313 8和0.266 8。分析比较这两种方法得到的土壤抗侵蚀性指标,最终得到侵蚀—生产力评价模型（EPIC）的修正系数（1.04）。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

土壤干密度和含水率对2种紫色土抗剪强度的影响

选择广泛分布于重庆丘陵山区的钙质紫色土和中性紫色土2种土壤,通过室内三轴剪切试验测定含水率和干密度交互作用对土壤抗剪强度指标的影响。结果表明:(1)在相同干密度情况下,2种土壤粘聚力(c)随着含水率增加呈现出先增加后减小的趋势,在相同土壤含水率水平下,土壤粘聚力(c)随干密度增大而增大;2种土壤内摩擦角(φ)在各干密度条件下均随着含水率增加呈明显减小的趋势。(2)含水率和干密度的交互作用对粘聚力(c)有显著影响,粘聚力(c)随着干密度的增大而增大,且每一个干密度都有一个含水率与之对应,并在此交互条件下c达到最大。钙质紫色土粘聚力(c)在干密度为1.7g/cm3,含水率为11%时达到极大值,此时粘聚力(c)为154.59kPa,中性紫色土粘聚力(c)在干密度为1.6g/cm3,含水率为8%时达到极大值,此时粘聚力(c)为126.38kPa。(3)含水率和干密度的交互作用对内摩擦角(φ)影响相对较小,同一干密度下,其φ值差异不大,随干密度的增大缓慢增大,相对而言,含水率对内摩擦角(φ)的影响更明显。钙质紫色土内摩擦角(φ)随含水率的增大呈曲线下降,中性紫色土内摩擦角(φ)随含水率增大有一个短暂的增大过程,而后随之迅速减小。     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

土壤质量与土壤可持续管理

土壤是农业生存之本,土壤质量是联系土壤管理与可持续农业的桥梁与纽带。介绍了土壤质量的概念及其发展,在客观地分析我国土壤质量现状的基础上,提出土壤管理必须建立在土壤质量的基础上并兼顾土壤的生产性、稳定性、持续性、生存性及社会的可接受性,才能实现农业的可持续发展。     

有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应的影响

[目的]合成有机碳土壤改良剂,为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供技术支撑。[方法]选择甘肃省张掖市甘州区的风沙土,采用田间试验方法,进行有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应研究。[结果]有机碳土壤改良剂施用量与风沙土孔隙度、团聚体、持水量、有机质、速效养分、微生物数量、酶活性和玉米产量呈正相关关系;与体积质量、pH值呈负相关关系。施用有机碳土壤改良剂与传统化肥比较,风沙土体积质量、pH值、Hg,Cd,Cr和Pb分别降低8.46%,4.87%,17.95%,27.78%,15.75%和18.03%;总孔隙度、团聚体、持水量、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾分别增加8.15%,23.98%,8.15%,3.16%,0.10%,2.13%和1.18%;真菌、细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和玉米施肥利润分别增加59.18%,41.75%,23.28%,57.09%,13.54%,10.71%和2 180.40元/hm2。[结论]施用有机碳土壤改良剂,能有效地改善风沙土理化性质和生物学性质,提高玉米产量。     

长期秸秆还田改土培肥效应的研究

以山东省黄河冲积平原低肥力潮土为供试土壤。14年缸栽定位试验结果表明,长期秸秆还田改善了土壤的理化性状。土壤有机质、孔隙度、速效氮、锌、铁、锰、酶活性等理化指标与秸秆还田量呈显著正相关;与土壤容重呈负相关;并与气候、作物生长季节、土壤质地等因素有关。秸秆还田与化肥配施改土培肥效果更佳     

土壤盐分对土壤水分扩散率的影响

土壤水分扩散率是土壤水盐运动的重要参数之一。利用水平土柱吸渗法对不同含盐量土壤的水分扩散率与含水量之间的关系进行了测定,并建立了土壤水分扩散率、土壤含水量与Boltzmann参数间的定量关系。结果表明,不同含盐量土壤之间的水分扩散率存在明显差异,表现在相同土壤含水量情况下,土壤水分扩散率随土壤含盐量的增大而增大;土壤水分扩散率随土壤含水量增大而单调增大,且当含水量接近饱和时,土壤水分扩散率接近无穷,通过建立含水量与土壤水分扩散率的经验函数关系能较好地反映了土壤含水率与土壤水分扩散率间的关系。     

土壤微藻对土壤质量影响的研究

研究了土壤微藻对于土壤理化及生物学性质的影响 ,并作定量及定性分析。以土壤和水为两种不同基质 ,在基质中接种 5种土壤微藻藻液 (立方色球藻、土生绿球藻、舟形藻、沙角衣藻以及由 4种藻种形成的混合藻液 ) ,进行见光和黑暗培养 ,分别在 0 ,2 0 ,4 0 ,60 d时 ,测定环境 p H值、微生物量 (不包括藻类 )、有机质含量 ,作极差分析和图形比较。研究结果表明 ,环境 p H值变化、微生物量变化和有机质含量变化在不同藻种相同培养条件下 ,存在一定的相似性。藻种变化对 p H值和微生物增加的影响大于因基质变化和光照变化所产生的影响 ;基质变化对于环境有机质含量的影响大于因藻种变化和光照变化而产生的影响 ;微藻在土壤中培养时的 3种数据变化均大于在水中培养时的 3种数据变化。