施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

不同施肥条件下微生物对棕壤团聚体和碳分布的影响

以北京市延庆县绿富隆有机肥蔬菜研究基地长期定位肥料试验地为试验平台,利用湿筛法获得不同粒级的团聚体,通过16SrDNA-PCR-DGGE技术进行测序分析,研究不同施肥条件下微生物群落对棕壤土团聚体和碳分布的影响。结果表明,有机肥(OF)处理的0.25～2 mm水稳性团聚体增加,增加幅度为109.0%;0.053～0.25 mm和小于0.053 mm粒级团聚体的含量均下降,与CK(不施肥)相比分别下降了31.9%和142.1%。OF处理对土壤各粒级团聚体中碳含量均有显著提高,与CK相比,提高15.2%～46.9%,其中大于2 mm团聚体中碳含量提高了46.9%。棕壤碳含量与大于2 mm粒级团聚体含量呈正相关;与0.25～2 mm粒级团聚体呈极显著正相关;与0.053～0.25 mm粒级团聚体含量呈极显著负相关;与小于0.053 mm粒级团聚体呈显著负相关。     

施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮素形态影响研究

为揭示生物炭和猪场沼液节水、保肥的性能机理,以黄淮海平原高产农田定位试验为基础,研究了施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮库形态的影响。结果表明,生物炭和猪场沼液改善了土壤团聚体及密度状况,总孔隙度分别比对照提高了13.63%和6.14%。生物质炭处理下,土壤pH值、全氮及有机质均有所提高;沼液处理下pH值下降,而全氮和有机质显著增加。全氮和有机氮均与粒径5mm以上团聚体正相关,而矿质氮与粒径5mm以上团聚体负相关。     

长期施肥对紫色土旱坡地团聚体与有机碳组分的影响

以紫色土旱坡地长期肥料试验地为平台,采用钢珠与湿筛的方法对团聚体有机碳进行分组,研究长期不同施肥对耕作层土壤水稳性团聚体及其有机碳组分的影响。结果表明,有机、无机肥配施显著提高大于2 mm和0.25~2 mm大团聚体的质量百分数、有机碳含量和有机碳贡献率,促进土壤有机碳向大团聚体富集;有机、无机配施可显著提高大团聚体中颗粒态有机碳(POM)、微团聚体有机碳(mM)和粉黏结合态有机碳(SC)的含量和储量,并提高POM组分的贡献率,促进大团聚体中有机碳向颗粒态富集,这说明增施有机肥更利于大团聚体对土壤颗粒态有机碳库的保护和储存;紫色土旱坡地土壤有机碳及大团聚体中有机碳的储量绝大部分以SC形式存在,大团聚体中SC组分储量的提高有利于紫色土旱坡地土壤有机碳的固定和累积,且在有机、无机肥配施中使用秸秆的效果优于猪厩肥。     

不同培肥措施对矿区复垦土壤活性有机碳的影响

【目的】了解矿区复垦土壤活性有机碳随培肥年限的变化规律。【方法】依托山西省襄垣县采煤塌陷区复垦土壤长期定位试验基地,研究了不同复垦年限(1、3、7 a)下不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MCF)4种配施措施对土壤水溶性有机碳(WSOC)、可溶性有机碳(DSOC)、易氧化态有机碳(ROOC)和轻组有机碳(LSOC)4种活性有机碳量的影响。【结果】随着复垦年限的增加,采煤塌陷区复垦土壤各活性有机碳量显著提高,4种活性有机碳量之间的大小顺序总体表现为DSOCLSOCROOCWSOC。经7 a复垦,水溶有机碳、可溶性有机碳、易氧化态有机碳和轻组有机碳较复垦1 a土壤分别提高20%~100%、10.31%~68.29%、60%~186.83%和15.29%~141.28%。不同处理间,单施有机肥对WSOC、DSOC、ROOC和LSOC量的增加作用优于有机无机配施和单施化肥,与不施肥相比,增加幅度分别为8.33%~166.67%、19.78%~48.74%、23.7%~121.76%和38.24%~189.29%。4种活性有机碳之间均具有显著相关性,其中DSOC与ROOC和LSOC之间的相关系数分别达0.952 4和0.901 8。【结论】总体上,采煤塌陷区表土剥离覆土型复垦土壤,在等养分量投入的情况下,单施有机肥有利于土壤活性有机碳的增加和土壤养分循环。     

不同煤基复混肥对复垦土壤有机碳及碳库管理指数的影响

【目的】揭示不同煤基复混肥对复垦土壤有机碳库的作用机制。【方法】采用田间试验方法,以长治市襄垣县采煤塌陷区复垦4 a的土壤为研究对象,研究了煤基复混肥Ⅰ、煤基复混肥Ⅱ分别在90、135、180、225 kg/hm~2施氮量下对复垦土壤各形态有机碳量及碳库管理指数的影响。【结果】随着煤基复混肥Ⅰ、煤基复混肥Ⅱ施肥量的增加,复垦土壤总有机碳和各活性有机碳量显著增加(P0.05),其中活性有机碳组分质量分数表现为中活性有机碳高活性有机碳,而且煤基复混肥Ⅱ的效果要明显高于煤基复混肥Ⅰ。煤基复混肥Ⅱ处理与不施肥处理相比,土壤总有机碳量、水溶性有机碳量、微生物量碳量、总活性有机碳量分别提高13.94%～40.84%、76.44%～266.12%、77.98%～185.37%、 31.45%～97.53%;与普通复混肥处理相比分别提高2.10%～22.96%、 73.27%～101.22%、17.54%～88.46%、30.65%～45.19%。施氮量为135kg/hm~2的煤基复混肥Ⅱ处理最有利于复垦土壤碳库管理指数的提高,与不施肥处理和普通复混肥处理分别提高306.12%和125.31%。【结论】施氮量为135kg/hm~2的煤基复混肥Ⅱ对复垦土壤有机碳及碳库管理指数提升效果最好。     

生物炭和氮肥互作对盐渍化土壤氨挥发的影响

【目的】探明生物炭和氮肥互作对盐渍化土壤氨挥发的影响。【方法】基于室内土壤培养试验,研究了仅施用生物炭、仅施用氮肥、同时施用生物炭和氮肥对不同盐渍化程度土壤的氨挥发速率与矿质态氮量的影响。【结果】添加生物炭可提升非盐渍化和中度渍化土壤pH值,但对重度盐渍化土壤pH值的影响不显著。施氮条件下,添加生物炭对非盐渍化土壤和中度盐渍化土壤的氨挥发速率产生了明显的抑制作用,氨挥发总量分别相比仅施氮处理降低了18.06%和50.88%,氨挥发速率分别降低了14.57%和43.68%。【结论】添加生物炭可显著降低非盐渍化土壤与中度盐渍化土壤的氨挥发损失。     

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤养分的影响

【目的】探究施用生物炭对节水灌溉条件下稻田土壤养分的影响,为提升稻田土壤肥力、制定稻田水碳调控策略提供技术指导。【方法】在控制灌溉条件下,设置0、10、20、40t/hm²共4个生物炭施用水平,分别记为CK、CL、CM、CH处理,分析不同生物炭施用水平对节水灌溉条件下稻田土壤养分特征的影响。【结果】施用生物炭后,各处理稻田土壤有机质、有机碳量由大到小依次为：CH处理>CM处理>CL处理>CK。2018年,CH、CM、CL处理下的水稻生育期土壤平均铵态氮量分别比CK增加1.52、0.61、0.39 g/kg,2019年分别比CK处理减少2.01、1.71、0.99g/kg;施用分蘖肥后,CK条件下的稻田土壤铵态氮量上升速率最高,CH、CM、CL处理下的稻田土壤铵态氮量变化速率差异较小;施用穗肥后,2018年各处理土壤铵态氮量上升速率较为接近,2019年上升速率为CK>CL处理>CM处理>CH处理。综合2 a试验结果,CH、CM、CL处理下的稻田土壤硝态氮量的平均值比CK降低了32.34%、19.45%、9.21%。【结论】施用生物...     

稻菜轮作下不同施肥处理对土壤团聚体的影响

通过田间定位试验,研究稻菜轮作制下不同施肥处理对土壤团聚体的影响。结果表明,单施化肥土壤有机质降低;而有机肥与化肥配施可增加土壤有机质,高碳有机肥、油菜秸秆有机肥与无机肥配施可以显著增加土壤有机质,土壤分形维数最小。稻菜轮作下各施肥处理土壤微团聚体(<0.25mm)增加,大团聚体(2～0.25mm)减少,土壤分形维数减小,土壤结构有较好改善。可见,施用有机含碳量高的有机肥可显著增加土壤有机质,较好的改善土壤结构。     

改良材料对微咸水滴灌农田土壤盐分分布与离子组成的影响

【目的】探究微咸水滴灌及改良材料配施对节水灌溉农田土壤盐分的影响规律。【方法】以内蒙古河套灌区典型重度盐碱地为对象,分别开展了常规黄溉、微咸水滴灌、微咸水滴灌配施生物炭和微咸水滴灌配施石膏4个处理的田间小区试验,对比分析不同处理对于土壤盐分及其离子组成的效应?【结果】微咸水滴灌的平均脱盐率(13.46%)大于常规黄河水灌溉(7.14%),不会造成显著的盐分积累,但土壤盐分中Na~+、Cl~-量分别增加了91.12%和47.21%,全盐占比也随之增加,从而引起土壤钠质化,并导致土壤盐分在20～40 cm土层积累;微咸水滴灌配施生物炭或石膏可提高土壤脱盐率并消减土壤钠质化危害,且以微咸水滴灌配施石膏处理脱盐率最高,可达到46.30%;相比其他处理,微咸水滴灌配施生物炭表现出更为强烈的生育期土壤返盐现象,且土壤K~+、Mg~(2+)?SO_4~(2-)的全盐占比有所提高,而微咸水滴灌配施石膏处理则会降低Na~+、Cl~-、Mg~(2+)的全盐占比,提高Ca~(2+)和SO_4~(2-)的全盐占比?【结论】微咸水滴灌配施生物炭或石膏具有调控盐分运动与离子组成的双重效应,这为河套灌区盐碱地节水改良利用提供了一定理论基础?     

沼液灌施对潮土土壤团聚体组成及稳定性的影响

[目的]探究沼液灌施对黄淮海平原土壤团聚体结构的影响.[方法]以黄淮海平原潮土为研究对象,根据等氮量原则,采用干湿筛法对连续4a进行沼液灌施(BS)、化肥施用(CF)、沼液与化肥灌施(BS+CF)以及空白对照(CK)共4种处理的农田表层土壤(0～20cm)进行团聚体筛分并计算稳定性指标.[结果]沼液灌施影响黄淮海平原表...     

生育期沼液调控对番茄生长、产量、品质及土壤全氮的影响

【目的】提高番茄产量,探究番茄对生育期沼液调控的响应规律。【方法】于2017年秋季和2018年春季开展了温室种植试验,通过在开花结果期和果实膨大期分别施用1∶8、1∶6、1∶4(沼液和水体积配比)沼液,研究了番茄2个生育期不同配比沼液调控对番茄生长、产量、品质和根区土壤全氮量的影响。【结果】番茄生长变化与沼液配比显著(P<0.05)正相关;开花结果期和果实膨大期分别施用1∶6、1∶4沼液干物质量最高;较不施沼液处理,开花结果期施用1∶6沼液产量最高,增幅为12.93%(秋)、12.31%(春);果实膨大期施用1∶4沼液产量最高,增幅为26.59%(秋)、27.71%(春),且春茬相比化肥高4.29%;T5、T6处理可以获得较高的可溶性糖量、可溶性固形物量和糖酸比,T2、T3处理可以获得较高的可滴定酸、维生素C量。【结论】在开花结果期和果实膨大期分别施用1∶6和1∶4沼液番茄产量和品质维持在相对较高的水平。     

土地利用方式对喀斯特峡谷区土壤水稳性团聚体的影响

【目的】全面评价土地利用方式对喀斯特峡谷区土壤结构退化的影响。【方法】采用空间代替时间的方法,开展了不同土地利用方式对土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性的研究。【结果】①不同土地利用方式均以>0.25 mm粒径水稳性团聚体为主,其量变化、MWD、GMD均表现为林草间作地>荒草地>退耕还草地>耕地;②在不同土层中,不同土地利用方式土壤水稳性团聚体量总体上随粒径的减小呈先增加后减少再增加的变化趋势,其中0~20 cm土层,土壤各粒级水稳性团聚体量分布及稳定性差异具有一定显著相关性,20 cm至母质层差异不显著;③5 mm粒径团聚体成为土壤团聚体从微团聚体向大粒径团聚体团聚化过程中关键的临界点;④GMD可以作为喀斯特峡谷区整个剖面土壤水稳性团聚体稳定性评价指标。【结论】林草间作模式能够增强喀斯特峡谷区土壤结构的稳定性,对防止土壤结构退化具有重要作用。     

杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响

为探究杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响,明晰其吸附机理,选取杨木炭和壤质、砂质两种黑土,以活性炭作为标准比较炭,系统研究活性炭、杨木炭的粒径及添加比例、初始质量浓度、振荡时间、温度对黑土吸附、解吸猪粪沼液中氨态氮、硝态氮特性的影响规律,并拟合等温吸附模型和吸附动力学模型。结果表明:黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力随着活性炭和杨木炭粒径的减小、添加比例的增加而显著增加;当粒径为0. 25 mm、添加比例10%时,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土的氨态氮、硝态氮的吸附量为224. 8、107 mg/kg和212. 4、104 mg/kg,比空白纯黑壤土和黑砂土提高388. 7%、296. 3%和453. 13%、333. 33%,比添加活性炭的黑壤土和黑砂土降低19. 71%、10. 08%和12. 38%、7. 14%,但添加杨木炭比添加活性炭对吸附平衡后沼液中氨态氮、硝态氮浓度变化影响的差异均不超过2. 5%;添加活性炭黑土、杨木炭黑土、空白纯黑土和纯炭对猪粪沼液中氨态氮的吸附过程为吸热反应,而对硝态氮的吸附过程为放热反应,且所有吸附过程均经历快速、缓慢、趋于平衡3个阶段,硝态氮快速吸附的时间更短; Freundlich、Langmuir模型和准二级模型均能较好描述其等温吸附过程和吸附动力学过程,Freundlich模型比Langmuir模型相对更优,吸附反应过程同时存在不均匀的多分子层表面物理吸附和均匀的单分子层化学吸附;添加活性炭、杨木炭黑土对沼液中氨态氮、硝态氮的吸附量越大,解吸率也越大,但解吸量远小于有效吸附量,添加杨木炭的黑壤土和黑砂土对氨态氮、硝态氮的有效吸附量比添加活性炭的黑壤土和黑砂土减少14. 57%、9. 19%和5. 34%、5. 74%。杨木炭在提高黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力、减少猪粪沼液氮素损失方面的效果优良,可为杨木炭和猪粪沼液在东北黑土改良方面的深入研究提供理论依据。     

沼液和菇渣多年施用对日光温室番茄生长发育及根际土壤环境的影响

为验证沼液和菇渣多年混合施用对日光温室番茄产量品质和土壤环境的影响提供依据，以“普罗旺斯”番茄为试材，采用单一变量的方法，研究常规施肥栽培（CK）、沼液还田（BS组）、平菇菇渣还田（MR 组）和沼液、菇渣配合施用（BM 组）4个处理在多年栽培下番茄产量、品质与土壤理化性质的变化差异。对比CK，BS、MR、BM 组处理提高了番茄的产量和可溶性糖含量，产量分别增加了19.33%、14.32%和31.49%，增加土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量，改善了番茄种植的土壤环境；BS、MR 和 BM 三组处理提高了真菌群落的多样性，降低了古菌群落的多样性，且BS组和BM组较CK和MR组差异更加显著。沼液或者菇渣和沼液配合施用，不仅能提高番茄的产量，而且在一定程度上可以改良土壤基本理化性质，改变番茄根际土壤中微生物群落结构，促进作物对养分的吸收和利用。     

生物炭对苏打盐碱稻田土壤养分及产量的影响

【目的】探明生物炭对苏打盐碱稻田土壤养分和水稻产量的影响。【方法】于2017—2018年在吉林省白城市舍力镇设置连续2 a的定位试验。以长白9水稻品种为供试材料,采用随机区组设计,设0 t/hm^2(C0)、33.75 t/hm^2(C1)、67.5 t/hm^2(C2)、101.25 t/hm^2(C3)4个生物炭处理,分析了施用生物炭后苏打盐碱地稻田土壤养分、稻谷产量及其构成因子的变化。【结果】苏打盐碱稻田土壤全氮、速效磷、速效钾、有机质的量均随着生物炭的增加而显著增加(P<0.05),但显著降低了土壤碱解氮、铵态氮的量(P<0.05)。施用生物炭显著提高了水稻生物产量和收获指数,生物炭处理(C1、C2、C3处理)水稻生物产量2个试验年度的均值平均增加48.35%、52.09%、57.47%,收获指数表现为C2处理>C1处理>C3处理>C0处理。添加生物炭显著提高了稻谷产量,其中穗数、千粒质量、结实率的增加是主要原因。【结论】施用生物炭可显著提高苏打盐碱稻田土壤养分,改善土壤养分状况,提高水稻产量。     

生物炭添加量对冬小麦花后干物质积累及转运的影响

【目的】提高微咸水灌溉效率并降低土壤盐渍化风险。【方法】以冬小麦为研究对象,设计避雨条件下不同微咸水-生物炭处理(CK,淡水;B0,5 g/L微咸水;B15,5 g/L微咸水及15 t/hm²生物炭;B30,5 g/L微咸水及30 t/hm²生物炭;B45,5 g/L微咸水及45 t/hm²生物炭)的田间试验,探讨了微咸水灌溉下生物炭添加量对土壤特性和冬小麦花后干物质积累及转运的影响机制。【结果】生物炭添加后土壤表层(0~20 cm)体积质量降低了2.27%~8.33%,总孔隙度增加了4.52%~13.47%,有机质量增加了30.02%~111.12%,土壤表层(0~20 cm)及主根区(0~40 cm)钠吸附比降低了23.88%~33.27%和22.34%~30.80%;15 t/hm²能够促进盐分淋洗,降低了微咸水灌溉下土壤含盐量,然而高剂量时将加剧盐分累积。单独微咸水灌溉下冬小麦生长受抑,最终产量下降了12.04%。生物炭能够缓解盐胁迫下叶片早衰,促进光合作用能力,并增加花前干物质转运量及花后干物质积累量,进而获取了更高的籽粒质量和收获指数。B15、B30、B45处理的最终产量较B0处理分别增加9.18%、7.73%、2.74%。【结论】15 t/hm²添加量的生物炭效果最佳,可促进微咸水资源的农业利用。     

添加生物炭对降低冬小麦幼苗盐害并促进其生长的效果研究

黄河三角洲盐碱农田具有"盐、板、瘦"的特点,以NaCl为主要成分的盐渍危害直接影响着滨海土壤质量。生物炭添加可改善土壤性质,促进作物生长。【目的】明晰炭添加对盐渍土盐分离子和冬小麦幼苗生长的影响。【方法】研究依托田间试验探究了低剂量(0～4 g/kg)的芦苇炭添加对盐渍土盐离子、麦苗体内钾钠比、钾素利用率及幼苗生物量的影响。【结果】施用生物炭可降低土壤溶液中的盐离子、增加冬小麦幼苗体内钾钠比和麦苗钾素利用率,有助于提升幼苗生物量;以4 g/kg炭添加量下的降盐、增量效果最为明显。土壤溶液中的Na+较CK降低了9.43%,幼苗K/Na和钾素利用率分别提升了56.80%和25.48%,麦苗生物量增加了15.72%。【结论】炭添加可通过固持土壤溶液中的Na+、提升麦苗K/Na和钾素利用率来促进其生物量的增加。研究可为生物炭用于盐渍土改良的降盐培肥和增效增产的过程机理提供理论依据,为生物炭用于盐渍化土壤改良的可行性提供初步指导。     

不同水氮条件下生物炭对夏玉米水氮耦合效应的影响

【目的】提高水氮亏缺下夏玉米籽粒产量并促进水氮耦合效应,实现夏玉米节水增产。【方法】采用田间小区试验,设定4个生物炭施用水平(0、5、10、15t/hm²,分别记为C0、C1、C2、C3)、2种灌溉方式(正常灌溉I1、亏缺灌溉I2)和2个施氮水平(常规施氮N1、亏缺施氮N2),正常、亏缺灌溉灌水量分别为100%和50%作物需水量,常规、亏缺施氮量分别为200 kg/hm²和100 kg/hm²,探究了不同水氮条件下生物炭对砂壤土持水保肥效果以及夏玉米水氮耦合效应的影响。【结果】添加5 t/hm²和10 t/hm²生物炭处理明显提高了土壤总孔隙度和持水能力,并减少了土壤铵态氮和硝态氮的淋洗,10 t/hm²下效果最佳。同时,5 t/hm²和10 t/hm²生物炭可促进夏玉米根系生长,提高籽粒产量及水氮利用效率,在10 t/hm²下产量,水分利用效率和氮素偏生产力显著增加(P<0.05),...