施用生物炭对白菜根际土壤中有机质含量及酶活性的影响

为研究生物炭土壤有机质及白菜叶片中糖含量的影响。试验采用盆栽方法共设4个处理:不施用生物炭为对照(CK);施用1%,3%,5%生物炭等4个处理。结果表明,随着生物炭施用量的增加,白菜根际土壤蔗糖酶活性和有机质含量显著增加。同时施用3%和5%生物炭提高了白菜叶片中糖含量,根际土壤中多酚氧化酶,纤维素酶以及EC值显著提高,而土壤pH的变化并不明显。综上,土壤中施用生物炭提高了白菜根际土壤有机质含量和土壤酶的活性,促进了白菜生长并提高叶片中可溶性糖含量,施用3%生物炭改善效果较为明显,相当于在每公顷农田施入10 t的生物炭,可以在白菜生产上试用推广。     

厌氧还原土壤灭菌对设施蔬菜地连作障碍土壤性质的影响

设施蔬菜地连作土壤,往往由于大量施用化肥、蒸发量大、受雨水淋滤少等原因,导致土壤退化,引发土传植物病害频发等连作障碍问题。厌氧还原土壤灭菌处理设施蔬菜地连作障碍土壤,降低土壤的氧化-还原电位,创造强还原环境,快速调节退化土壤理化性质和微生态结构,改良设施蔬菜地连作障碍土壤,提高设施蔬菜产量和品质,增加农民收入。对采集蚌埠市蔬菜基地设施蔬菜地连作障碍土壤,分设对照(不添加物料、不淹水)、处理1(少量稻草+淹水)、处理2(高量稻草+淹水)、处理3(少量稻草+少量猪粪+淹水)、处理4(高量稻草+高量猪粪+淹水)、处理5(高量稻草+饱和水)、处理6(高量稻草+高量猪粪+饱和水)共7组样品,每组样品分设3个平行样,实验室内30℃恒温箱密封培养15天,期间取样3次分析土壤理化性质及可培养微生物数量变化。结果表明,厌氧还原土壤灭菌处理可以降低土壤p H值和Ec值,去除SO42-和NO3-等水溶性盐分离子,调节土壤理化性质,尖孢镰刀菌由处理前104cfu g-1降低至103cfu g-1的致病临界浓度,起到抑制土传植物病原菌作用,防治设施农业连作障碍。不同有机物料的处理效果均较好,但处理间差异不显著,虽处理10天与处理15天相比,各处理样品的理化性质和微生物含量变化不显著,但与处理5天相比较,差异显著(P<0.05)。     

生物炭对设施退化土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响

设施栽培土壤在人工调控下进行生产,长期处在高温高湿、无降水淋洗、高复种指数、持续大量施肥等特殊环境条件下,它的物理结构和生化性状产生很大变化.菜农因传统施肥经验而形成的盲目大量施肥行为造成氮肥的过量摄入,从而愈发加重了土壤表层养分富集、酸化板结、养分失调等,继而导致蔬菜品质严重下降,在部分种植年限较长的大棚已不能进行蔬菜生产,严重制约了各地区设施农业的可持续发展[1].而长期过量的施用氮肥还会使设施土壤中硝态氮含量升高,减少土壤中的硝化微生物菌群的丰度,提高反硝化微生物的活性,促进N2O的排放通量[2].因此,为了保证设施栽培产业能够健康、可持续地发展,使蔬菜生产向高产、高效、优质的方向发展,对设施栽培土壤氮循环的研究已迫在眉睫.     

生物炭添加对旱作农田土壤溶解性有机质及其

为揭示生物炭添加对旱作农田土壤溶解性有机质（DOM）及其动态的影响,通过定位试验,探讨了不同生物炭施用量小区土壤在2012—2017年间溶解性有机碳、溶解性无机碳和DOM的荧光光谱组分及其紫外光谱特征的变化特征。结果表明：添加生物炭总体上能够提高土壤DOC和DIC含量,且随着添加量的增加而递增。相同生物炭添加量处理中,DOC含量随施用时间增加显著降低,而DIC含量呈逐渐升高的趋势。DOM芳香化程度随施用时间延长而显著增大,施用3年后3%和5%添加量处理的芳香化程度较CK显著降低,而1%添加量处理与CK无显著差异。DOM分子量在不同施用年限之间呈增大趋势。随着生物炭添加量的增加,分子量在不同施用年限间的差异逐渐减小。土壤DOM主要由UVC类腐殖酸（C1）、UVA类腐殖酸（C2）、土壤富里酸（C3）和类色氨酸（C4）4种物质组成,其中以C1和C2为主。整体而言,除添加1%生物炭时C2随施用年限增加而降低之外,不同处理中C1及C2均随着施用年限的增加而逐渐增加,而C3和C4则显著降低。不同处理下DOM的来源以外源输入为主,微生物内源输入为辅,添加生物炭在一定程度上增强了DOM的生物可利用性。生物炭的长期施入会引起旱作农田土壤DOM组分变化,总体趋势是大分子量腐殖酸类物质在增加,而小分子量蛋白类物质在减少。     

强还原土壤灭菌处理对连作病土改良效果的影响因素

以西瓜和草莓连作病土为研究对象，设置不同处理时间(3、4、5、7周)、处理温度(10、20、30、40℃)、含水量(80%和100%田间最大持水量、淹水)以及物料类型(稻草、稻草+牛粪、稻草+铁粉)的强还原土壤灭菌(reductive soil disinfestation,RSD)处理，通过冗余分析和随机森林分析探讨RSD处理对不同土壤类型的改良效果及其共性影响因子。结果表明：与对照相比，RSD处理能显著降低两种土壤的电导率和提高土壤p H，且能有效减少土壤真菌/细菌比、尖孢镰刀菌数量及其在真菌中的占比。然而，各因素RSD处理间的土壤性状也呈显著差异，其中pH、电导率以及杀菌效果的整体变化幅度分别为6.48～8.64、0.15～0.22 mS/cm及0.6%～99.9%。RSD在处理温度高于10℃且处理时长为3周时可显著提高土壤pH；在淹水处理时土壤盐渍化去除效果最佳；在处理温度40℃条件下，尖孢镰刀菌的杀灭效果于两种土壤中均达99.7%以上。相关性分析进一步表明，处理温度与RSD处理后的土壤pH和微生物性质相关性最高，且各因素对RSD处理杀菌效果的重要性排序为：温度>时间&g...     

土壤强还原处理对连作白菜根肿病的防治效果研究

探究强还原土壤处理(RSD)对设施白菜连作土壤障碍因子的消减作用,为丰富绿色有效、环境友好的十字花科作物根肿病防治策略提供理论依据。设置土壤不作任何处理(CK1),土壤仅淹水并覆膜(CK2),添加沼液的RSD处理(向土壤中添加沼液至最大田间持水量并覆膜,BS),添加豆糠的RSD处理(向土壤中均匀添加20 t/hm²的豆糠后灌溉至最大田间持水量并覆膜,SS_RSD),生物炭修复(向土壤中均匀添加5 t/hm²生物炭后灌溉至最大田间持水量并覆膜,BC),棉隆熏蒸(向土壤中均匀添加0.5 t/hm²棉隆,灌溉至最大田间持水量的60%～70%并覆膜,DZ),并比较各处理对白菜根肿病发病率、产量、连作土壤理化性质和酶活性的变化。连续两茬试验结果表明,与CK1处理相比,CK2和DZ处理后,产量分别提高1.71%～2.71%和18.74%～25.51%,发病率分别降低15.32%～18.33%和53.33%～73.65%;BS和BC处理后,发病率分别下降21.32%～45.00%和35.00%～35.99%,产量分别增加13.19%～15.07%和14.26%～19.90%;SS_RSD对白菜根肿病防治效果达76.89%～79.31%,使白菜根肿病发病率显著降低60.00%～66.99%,产量显著增加24.25%～27.96%,且提高了土壤有机质、全氮、有效磷含量和土壤脲酶、磷酸酶活性。因此,RSD是一种具有快速消减设施白菜连作障碍,实现设施土壤资源健康高效利用的有效措施。     

不同有机物料强还原处理对土壤性状影响与防控辣椒疫病效果

在室内试验条件下研究了土壤添加菜粕或秸秆后进行淹水处理对辣椒疫病发生率的影响,并从土壤理化和生物学性状及病原菌数量方面进行解析。结果表明:淹水结束时,菜粕处理和秸秆处理土壤Eh值比对照低267和228 m V,而有机酸、酚酸和铵态氮含量分别是对照的2.96和4.39倍、2.59和3.73倍、3.21和0.38倍。与对照相比,两种强还原处理更显著地减少放线菌数量和极显著增加细菌数量,且菜粕处理效果更为明显。秸秆处理真菌数量显著上升,菜粕处理却显著下降。两种强还原处理均显著提高土壤多酚氧化酶活和纤维素酶活,降低脲酶活,但秸秆处理纤维素酶活显著高于菜粕处理,而多酚氧化酶活和脲酶活显著低于菜粕处理。秸秆处理消除辣椒疫霉效果显著强于对照和菜粕处理,栽植后对照和菜粕处理的辣椒疫霉数量增至35.9和15.6个辣椒疫霉/g干土,而秸秆处理的辣椒疫霉数量为0。对照、菜粕处理和秸秆处理发病率分别为16.7%、3.3%和0。两种强还原处理可能通过改变土壤Eh值、铵态氮含量、有机酸和酚酸含量进而减少辣椒疫霉数量,并通过改变土壤微生物群落和土壤酶活抑制辣椒疫霉的生存和致病力。菜粕和秸秆强还原处理对土壤铵态氮、有机酸、酚酸、纤维素酶和真菌等方面的影响差异显著,这可能是两者防效差异的主要原因。     

玉米秸秆及其生物炭对东北黑土溶解有机质特性的影响

以典型东北黑土为研究对象,连续3年(2016—2018年)在吉林省长春市中国科学院东北地理与农业生态研究所长春综合农业实验站开展田间定位试验,研究生物炭(BR)、秸秆(SR)以及生物炭和秸秆联合施用(BS)对土壤理化性质和溶解有机质(DOM)特性的影响.结果表明:与对照(CK)相比,BR、SR和BS处理显著增加玉米产量...     

施用生物炭对黑土各组分有机质结构的影响

  【目的】  生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分有机质化学结构的影响,以深化认识施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理。  【方法】  选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验中施用化肥(?BC)和化肥配施生物炭(+BC) 的两个处理,采集土壤样品以常规方法分析了有机质总量,并将土壤样品分离为>2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量。将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fraction, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fraction, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fraction, MF) 3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构。  【结果】  与?BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72%,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50%和192.66%,团聚体>2 mm和2～0.25 mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了12.54%和21.35%。土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18%和21.95%以外,其他官能团均增加,?CH/C=C和?CH/C=O值分别增加66.67%和62.11%;在>2 mm团聚体中,脂肪族?CH的相对丰度增加了55.11%,芳香族C=C减少17.06%,致使>2 mm团聚体中的?CH/C=C和?CH/C=O值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63%～49.83%,脂肪族?CH减少了16.58%～20.80%,致使?CH/C=C和?CH/C=O值下降。在>2 mm的团聚体中—CH/C=C和CH/C=O值的增幅最大。此外,与?BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族?CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅分别达125.74%和29.06%,?CH/C=C值增加了74.19%。  【结论】  施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性。闭蓄态轻组中脂肪族?CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新。     

生物炭对淹水土壤中溶解性有机质含量及组成特征的影响

为了探究生物炭对土壤中溶解性有机质(DOM)的影响,采用向水稻土中添加生物炭的厌氧泥浆培养试验,分析添加生物炭后对不同培养阶段的厌氧泥浆中水溶性有机碳(DOC)含量、DOM组成、荧光光谱特性及土壤中Fe(III)还原特征的影响。结果表明:添加生物炭可增加水稻土中DOC含量及影响紫外光谱特征值(SUVA₂₅₄),引起DOM组分种类和相对含量变化,不同类型土壤间的变化存在差异,酸性水稻土中的作用更为明显。水稻土中Fe(III)的还原效率在添加生物炭下得到促进,同时对土壤的初始pH也产生一定影响。相关分析结果揭示添加生物炭可通过调节SUVA₂₅₄、DOM组成和体系pH,从而影响厌氧水稻土中的硝酸盐还原、铁还原及产甲烷过程。     

强还原土壤灭菌研究进展

随着经济和技术的快速发展,以高投入高产出、高频种植等为特点的集约化种植已成为我国重要的农业生产模式。伴随集约化种植程度不断提高,作物土传病害频发,且易发生酸化、次生盐渍化、土壤板结等土地退化现象,往往造成作物连作障碍。强还原土壤灭菌方法(reductive soil disinfestation,RSD)作为一种环境友好型方法,兼具杀灭土传病原菌和改善土壤理化性质、易操作和处理时间短等特点,已成功用于作物连作障碍的防治。本文根据不同作物类型及不同土传病原菌,归纳总结了RSD处理过程所采取的有机物质类型、施用量、温度条件、淹水覆膜状况及灭菌效果。     

生物质炭和有机肥配施对水稻土溶解性有机质光谱学特征的影响

为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应,通过5年连续定位试验,探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照(CK)、生物质炭 (BC)、化肥(F)、生物质炭+化肥(F+BC)、化肥+有机肥（25%氮替代, MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代, MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征,分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量,缓解土壤酸化,并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关(P＜0.05)。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量,并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化;而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述,在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。     

农艺措施对土壤可溶性有机质的影响研究进展

土壤可溶性有机质(DOM)是土壤有机物中的高活性组分，在土壤养分的生物地球化学循环、重金属和有机污染物的迁移转化、土壤矿物质的活化及土壤肥力的保持等过程中发挥着重要作用。农艺措施可通过内外源同步作用显著影响土壤DOM的含量、组分及性质，本文综述了近年来相关研究中不同农艺措施下土壤DOM的变化，总结了不同耕作管理、种植制度、施肥措施以及新型土壤改良剂等对土壤DOM的影响。分析表明，免耕加秸秆覆盖方式可显著提高土壤DOM含量，与单一耕作相比轮作可提升土壤DOM含量，绿肥配施有机肥较单一化肥施用可显著改善土壤DOM的组成和结构，合理调控热解炭和水热炭等土壤调理剂的施用时间、施用量、C/N等性质可优化土壤DOM结构和性能。本综述分析了农艺措施对土壤DOM的影响效果及作用途径，指出了当前的研究热点和难点，并对未来研究方向进行了展望，可为今后合理的农艺措施管理和土壤健康调控提供科学指导。     

不同有机物投入对新垦耕地红壤肥力及蔬菜生长的影响

[目的]比较不同有机物对新垦山地土壤的培肥效果,为开展新垦耕地后续培肥管护提供科学依据。[方法]在新垦山地红壤地,以3种不同有机物投入为因素,以空白为对照,在一年三熟蔬菜种植模式下,经连续3年小区试验,比较其对新垦耕地红壤肥力及蔬菜生长的影响。[结果]在3种有机物中,商品有机肥无论是在土壤培肥方面还是在蔬菜作物生产方面,均能体现出最佳效果。[结论]商品有机肥可作为新垦红壤地区施用的外源有机物之一予以推荐。而食用菌废渣的效果次之,可作为替代物品,水稻秸秆效果较差。     

水溶性有机质对南京城郊菜地土壤Pb吸附解吸行为的影响

通过批处理试验研究了不同来源的水溶性有机质（DOM）对南京城郊菜地土壤铅（Pb）吸附解吸行为的影响。研究结果表明,DOM抑制了土壤对Pb的吸附,随着DOM浓度的增加,土壤对Pb的吸附量减少,当DOM体积从0增加到21 mL时,土壤对Pb的吸附量分别减少5.34%（鸡粪）、24.12%（牛粪）和0.35%（有机肥）。不同来源的DOM也影响土壤对Pb的吸附程度。当添加低浓度的DOM（添加体积小于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为鸡粪DOM〈牛粪DOM≈有机肥DOM;当添加高浓度的DOM（添加体积大于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为牛粪DOM〈鸡粪DOM〈有机肥DOM。反之亦然,DOM促进了土壤Pb的解吸,解吸量随添加DOM浓度的增大而增加。不同来源的DOM对土壤Pb解吸程度的影响也有所差异。对于低污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉牛粪DOM〉有机肥DOM;对于高污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉有机肥DOM〉牛粪DOM。Pb吸附动力学曲线揭示,添加DOM延缓了土壤Pb吸附平衡到达的时间。本研究表明,DOM增加了土壤Pb的环境风险。     

土壤溶解性有机质分子特征对不同来源有机肥分解的响应

从有机肥料中提取的溶解性有机质（DOM）可为不同的商业有机肥料的潜在应用提供新的见解。选用四种不同来源有机肥（生物质炭肥,WSB;羊粪有机肥,SM;海藻有机肥,SW;虾肽有机肥,SP）与昌化矿区周边土壤为研究材料,进行为期三个月的培养试验,采用多元光谱分析研究土壤DOM分子特征对有机肥分解的响应。与对照组相比,在培养过程中添加四种有机肥均增加土壤DOM的含量,WSB处理增加量最低,SW处理增加最高。激发发射矩阵结合平行因子分析 (EEM-PARAFAC) 表明培养过程中添加WSB提高了土壤DOM中类胡敏酸组分,减少了类富里酸组分;添加SM、SW和SP在0~45 d内降低了土壤DOM中微生物转化的类胡敏酸组分的比例而提高类富里酸组分,在45~90 d内增加难降解的类胡敏酸组分的比例。二维红外相关分析 ( 2D-FTIR-COS) 表明CK和SP处理中土壤DOM的芳香性或羧酸碳优先对分解时间发生响应;而添加WSB、SW和SM处理组中土壤DOM的烯烃或多糖类碳优先对分解时间发生响应;添加WSB和SP处理土壤提取液中也出现了Si-O-Al等土壤纳米矿物类官能团响应信号。碳近边X射线吸收精细结构 (C 1s NEXAFS) 分析结果表明：培养结束后,与未添加有机肥处理相比,WSB处理提高土壤DOM中含氧脂肪族碳组分比例,而减少芳香与酚类碳比例;SW处理主要增加了芳香碳、羰基碳的比例,而减少了脂族碳和氧烷基碳含量;SM、SP处理增加了酚类碳、芳香碳以及脂族碳比例,减少了羧基碳、氧烷基碳和羰基碳比例。本研究结果可增强对不同来源有机肥分解影响土壤DOM分子特征的了解,对于评估土壤中施用商品有机肥料的生态环境效应至关重要。     

增温、施氮对中亚热带杉木林土壤可溶性有机质的影响

受人类活动的影响,1880—2012年,全球地表平均温度约提高0.85℃;同时,1980—2010年间我国大气氮沉降以0.41 kg·hm^–2的速率逐年增加。全球变暖和大气氮沉降将通过影响环境因子变化进而影响土壤可溶性有机质(DOM,Dissolved organicmatter)。为探究增温和施氮对DOM数量及其结构的影响,选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行增温以及施氮试验,试验设对照(CT,0 kg·hm^–2·a^–1)、增温(W,+5℃,0 kg·hm^–2·a^–1)、高氮(HN,80 kg·hm^–2·a^–1)、低氮(LN,40 kg·hm^–2·a^–1)、增温×高氮(WHN,+5℃,80 kg·hm^–2·a^–1)、增温×低氮(WLN,+5℃,40 kg·hm^–2·a^–1)6种处理。结果表明,与CT相比,...