施用沼液对土壤和玉米重金属累积的影响

为研究沼液不同施用量对土壤和植物重金属累积的影响,以玉米为供试材料,设计小区试验,通过施用不同量的沼液,分析不同沼液施用量对玉米产量的影响、土壤和玉米籽粒中的Cd、Cr、Pb、As、Hg等重金属含量的影响。结果表明:(1)施用沼液及常规化肥处理均能显著增加玉米的产量,增幅为5.56%～13.19%,当沼液施用量控制在5 000～7 000kg/(667m2)的范围内时,玉米能获得较高的产量;(2)玉米种植后,土壤中Cd、Cr、Hg含量与清水对照相比略有增加,而Pb和As变化不大,但均符合GB 15618-1995《国家土壤环境质量二级标准》;(3)随着沼液施用量的增加,玉米籽粒中Cd、Cr、Pb的含量略有增加,而As含量变化不大,Hg未检测出,但均符合食品限量标准(GB 2762-2005)。表明适量沼液的添加能有效实现沼液的资源化利用,同时不会对土壤和植物造成重金属污染风险。     

沼液施用量对毛竹林地土壤理化性质及碳储量的影响

为了解决沼液资源化利用,化肥减施的问题,该文以沼液替代化肥来研究相同氮磷钾含量肥料施用的前提下,不同沼液用量与化肥配合施用(N_1P_1K_1Z_1—沼液全氮替代化肥施氮总量的25%,N_2P_2K_2Z_2—沼液全氮替代化肥施氮总量的50%,N_3P_3K_3Z_3—沼液全氮替代化肥施氮总量的75%)对毛竹林地土壤理化性质及竹林固碳增汇效应的影响。结果表明,单独施用化肥或者化肥与沼液配合施用对毛竹林地土壤pH值、有机质、全氮、磷、钾含量的影响不明显(P0.05),而沼液与化肥配合施用(特别是N_3P_3K_3Z_3—高量沼液)对土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量提高的幅度较为显著(单施化肥处理除外)(P0.05)。单独施用化肥或化肥与沼液配施显著降低了放线菌的比例(单施化肥处理除外),却显著增加了细菌和真菌的比例(P0.05)。与不施肥对照CK处理相比,单施化肥处理显著增加了细菌与真菌数量的比值,增幅为24.51%;而沼液与化肥配施则与CK处理之间的差异不显著(P0.05)。化肥与沼液配施均能显著提高毛竹林地土壤微生物量碳和氮的含量,而且能够显著提高土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶的活性(P0.05),各施肥处理均以N_3P_3K_3Z_3提高的幅度最大。此外,单独施用化肥或者化肥与沼液配施均能显著提高I度竹、II度竹和林分的平均胸径以及I度竹和林分的碳储量(P0.05),各施肥处理仍以N_3P_3K_3Z_3处理增加的幅度最大。可见,施用沼液替代化肥能够提升土壤肥力水平,促进毛竹生长,尤其是新竹的生长和固碳增汇。     

蓝藻沼肥对土壤的影响

采用不结球小白菜四季青盆栽实验,设置新鲜蓝藻(T1)、当年蓝藻发酵沼渣沼液(T2)、前一年蓝藻发酵沼渣沼液(T3)、化学肥料(T4)、空白对照(CK)5个施肥处理,研究了施用蓝藻发酵沼渣沼液对土壤的影响。实验结果表明T2和T3处理土壤全N含量相对处理前土壤(CK0)增加了49.1%和12.3%;土壤有效P含量相对CK0增加了52.3%和11.7%;土壤有机质含量相对CK0增加了33.3%和14.1%;土壤pH分别减少了0.16和0.23个单位,均有显著差异,同时植株产量和株高相对空白对照(CK)有显著提高。     

不同沼液施用年限土壤养分含量和微生物群落结构差异

【目的】研究连续施用沼液替代全部化肥对耕层土壤物理、化学以及生物性质的影响,为沼液安全施用提供依据。【方法】沼液全量替代化肥田间试验在浙江湖州进行,以推荐化肥施用量为对照,并设置施用等氮量的沼液1年、2年和3年处理,共4个处理。每季水稻施用沼液2次,分别在6月和9月,每次施用量约300t/hm²。水稻收获后采集植株和土壤样品,分析水稻产量、氮磷钾含量和蛋白质含量,以及0—20 cm土层土壤理化性状,采用Miseq高通量测序技术分析了土壤微生物群落结构。【结果】施用沼液1年、2年和3年的稻米平均产量分别为9669、9765、9823 kg/hm²,均显著高于化肥对照(7800 kg/hm²),年度之间产量差异不显著。施用沼液显著增加了稻米中的蛋白质和氮、磷、钾含量,对直连淀粉含量无显著影响。施用沼液改善了土壤养分状况,与CK相比,沼液施用2年后降低了土壤pH,但施用3年后,对pH无明显影响;速效磷含量增加显著,但施用年限间无显著差异;有效钾逐年显著提高;沼液施用2年和3年后显著降低了铵态氮含量而硝态氮含量则显著增加;全氮和...     

模拟淋溶条件下沼液对菜田土壤磷素淋洗及其形态的影响

以不同磷水平菜田土壤为研究对象,通过土柱淋溶模拟试验,探讨施用沼液对土壤磷素形态及其移动性的影响。结果表明:与单施去离子水的对照相比,施用沼液通过减少淋洗溶液体积降低淋洗液中总磷含量722.3μg·柱~(-1),中、高磷土壤淋洗液总无机磷(TIP)分别减少507.2μg·柱~(-1)和1 319μg·柱~(-1)。低、中磷土壤淋洗液中水溶性无机磷(DIP)减少158.1μg·柱~(-1)和474.3μg·柱~(-1)。在低磷土壤中,施用沼液对剖面土壤全磷、有机磷和速效磷含量影响显著,上层(0~7 cm)土壤增加的比例分别为34.8%、37.7%和148%,土壤p H值显著降低0.39个单位,下层(7~14 cm)土壤增加的比例分别为18.5%、29.3%和32.9%,土壤p H值显著降低0.28个单位。在中磷土壤中,施用沼液对上层土壤全磷含量影响未达到显著水平,速效磷增加比例20.1%,下层土壤p H值降低0.33个单位。在高磷土壤中,施用沼液对剖面土壤全磷、有机磷和速效磷含量影响未达到显著水平,下层土壤p H值降低0.34个单位。因此,施用沼液降低土壤磷素淋洗,增加低磷土壤磷素有效性含量,但对中磷和高磷水平土壤的磷素影响未达到显著水平。     

污泥施用对土壤及小麦生理特性的影响

以兰州市安宁区污水处理厂污泥为研究对象,采用盆栽方法研究污泥施用后对土壤pH值的影响,对土壤中重金属Cu、Zn、Pb含量的影响以及对小麦叶片叶绿素含量和脯氨酸含量特性的影响。结果表明,污泥施用后土壤的pH值显著下降,并呈递减趋势。不同污泥施加量土壤中3种重金属元素的含量均远低于我国土壤环境质量二级标准（GB15618—1995）中碱性土壤的限制性标准值。3种小麦叶片的叶绿素总含量随污泥浓度的增加而增加,污泥在混配土壤中的干重比为15%时3种小麦均达到最大值,随着污泥施加量的进一步加大出现下降。污泥施用后3种小麦叶绿素a/b值与对照相比无显著变化,小麦叶片中脯氨酸含量比对照有大幅的增加。低污泥施加量时（5%、10%和15%）,3种小麦叶片中脯氨酸含量随施加量增加而增加,但高污泥施加量时（25%和35%）的脯氨酸含量无显著增加,污泥中污染物胁迫超过小麦耐受限值后,小麦生理代谢出现反常。土壤中3种重金属元素的含量与3种小麦体内脯氨酸含量均呈极显著正相关关系,土壤的pH值与3种小麦的叶绿素总含量和脯氨酸含量均呈负相关关系。综合考虑污泥施用对小麦生理特性的影响,对小麦的耕种土壤中一次性施用污泥时,污泥在混配土壤中的干重比应限量在15%以下。     

沼液连续浇灌对旱作和水田土壤养分及重金属含量的影响

为研究沼液长期浇灌对土壤养分和重金属含量的影响,以旱作和水田土壤为研究对象,采用土壤静态培养法,在不同浓度沼液浇灌下,对旱作和水田土壤的pH值、总氮(TN)、总磷(TP)、有机质以及重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量进行为期2个月的连续检测。结果表明,沼液浇灌后旱作和水田土壤pH值均有所增加,长期浇灌能够有效防治土壤酸化;土壤TN、TP和有机质含量在沼液灌溉后均有一定程度的增加,但随着浇灌时间的增加,土壤TN和有机质含量呈下降趋势,土壤TP缓慢增加,长期浇灌会导致土壤营养不均衡;土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量变化不大,均未超过国家土壤环境二级标准,但土壤中Pb和Cd的含量随沼液浇灌时间的增加呈上升趋势,长期浇灌会导致Pb、Cd的富集。     

基于稻田土壤肥力及生物学活性的沼液适宜用量研究

【目的】沼液为养殖业废弃物,含有多种作物生长所需的有机和无机养分,其循环利用具有重要的生态和经济意义。本文通过研究施用沼液对稻田土壤肥力及土壤生物学特性的影响,提出稻田的适宜沼液用量。【方法】以“黄秀软占”为试验材料,2013年在广东省博罗县连续开展了2茬大田试验,以不施肥(CK)和施常规化学肥料(CF)为对照,设施用沼液200、 400、 600、 800和1000 m3/hm2 5个水平,依次记为BS200、 BS400、 BS600、 BS800和BS1000。分析了施用不同量沼液稻田土壤主要养分和酶活性,并采用PCR-DGGE 方法研究了土壤微生物区系的变化。【结果】稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾的含量随沼液用量的增加而提高,连续施用沼液存在累积叠加效应; 第一茬试验土壤pH随沼液用量的增加而下降,连续施用2茬土壤pH随沼液用量的增加而升高。施用沼液与不施肥和施用化肥相比,能够提高土壤蔗糖酶、 脲酶和酸性磷酸酶活性。微生物群落多样性指数早稻以800 m3/hm2处理、 晚稻以600 m3/hm2处理最优,土壤微生物群落相似系数随沼液用量的增加而降低,且晚稻各处理间差异程度大于早稻。主成分分析表明,早稻第一主成分反映了土壤理化指标和微生物丰度,晚稻第一主成分反映了除脲酶以外的所有理化因子、 酶活性和微生物群落指标信息,说明连续施用2茬沼液对土壤理化因子、 尤其是对生物活性产生了重要影响。【结论】施用沼液能够提高稻田土壤有机质、 碱解氮、 有效磷和速效钾,在水稻生产上具有较好的应用价值。施用沼液为400~800 m3/hm2时能够提高土壤酶活性,并改善土壤微生物群落结构,综合沼液对土壤肥力和生物学特性的影响,且连续施用沼液具有一定的累积效应,建议稻田生态系统沼液的适宜用量为600~800 m3/hm2。     

添加凋落物对杨树人工林土壤氮、磷矿化的影响初探

采用室内培养方法,在30℃和土壤含水量为田间持水量的70％的条件下研究杨树人工林的枯叶或枯枝、枯地被植物、杨树根系以及混合凋落物的添加对土壤氮和磷矿化的影响.结果表明:(1)培养42 d后,不同处理间的土壤有效磷含量存在一定差异,呈现枯叶+土＞枯地被植物+土＞混合凋落物+土＞根+土＞枯枝+土＞对照的趋势;(2)不同处理间的土壤铵态氮含量差异比较小;(3)各种处理的硝态氮含量占总无机氮的78％以上;(4)在培养初期,除添加枯枝处理外,添加其他凋落物处理的土壤硝态氮和总无机氮含量明显下降,后期逐渐升高;(5)土壤无机氮、磷含量及其矿化速率与土壤和凋落物的性质密切相关.     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

Codigested dairy slurry as a phosphorus and nitrogen source for Zea mays L. and Amaranthus cruentus L.

Residues from biogas production contain essential plant nutrients such as nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) but also organic matter, and should be recycled in crop production. For efficient re‐use as fertilizers, the availability of nutrients for crops and the effect of the residues on soil fertility need to be evaluated. Focusing on the element P, we compared effects of codigested slurry with dairy slurry, highly soluble mineral NPK fertilizer, and a control without any P supply (NK). Codigested slurry used in this experiment was based on anaerobic digestion of dairy slurry, maize silage, and wheat grain. The fertilizing effects were tested in an 8‐week pot experiment on a sandy and a loamy soil using two crop species (Zea mays L., Amaranthus cruentus L.). The plant P uptake was up to 64% greater in the slurry treatments than in the treatment without P. The effect of codigested slurry on P uptake was comparable to that of dairy slurry and mineral P. Plant N uptake from codigested slurry was lower than that from mineral N (NK, NPK), but tended to be higher than from dairy slurry. The water‐soluble and double lactate–soluble P content of the soil was lower in the slurry treatments than in the mineral‐P treatments and accompanied by higher contents of microbial‐bound P. Differences between both organic fertilizers were detected for dehydrogenase activity which was up to 32% lower in soils fertilized with codigested slurry than it was in soils fertilized with dairy slurry. Our results indicate that codigestion of slurries in biogas plants does not substantially alter their fertilizer value as P and N sources for crops.     

单季稻不同用量沼液的肥效试验

在单季稻中施用不同用量的沼液和化肥,使总N控制在210 kg/hm2,基肥P2O5控制在45 kg/hm2,追肥K2O控制在60 kg/hm2,研究单季稻施用沼液后对水稻的生长情况和产量的影响,进而研究沼液的施用对地力的影响。试验结果表明,在沼液的施用量为187.5、225、262.5、300 t/hm2中,水稻产量都比单施化肥有所提高,尤其是施用沼液262.5 t/hm2增产效果达到极显著水平。对施用沼液后的土壤进行了养分测定,检测结果表明:随着沼液用量的增加,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、易氧化有机碳、腐殖酸碳、胡敏酸碳等营养元素的含量都有不同程度的提高,对地力提升效果明显。     

The effects of biochar and hoggery biogas slurry on fluvo-aquic soil physical and hydraulic properties: a field study of four consecutive wheat–maize rotations

Purpose

The degeneration of fluvo-aquic soils due to long-term excessive fertilization is increasing in the Huang-Huai-Hai Plain, China. Products from crop straw and livestock breeding wastewater, biochar, and biogas slurry provide safe and efficient biomass resources for soil quality improvement. We assumed that biochar and biogas slurry could improve soil structure and soil water retention capacity for their special characteristics. The present study aimed to compare the effects of biochar and hoggery biogas slurry treatments on improvements to soil physical properties and water-holding capacity, and their different driving mechanisms.

Materials and methods

This study was based on a field experiment of four consecutive winter wheat–summer maize rotations on the Huang-Huai-Hai Plain, China. Using the principle of equal nitrogen inputs, three treatments were conducted: conventional farming fertilizers, biochar, and hoggery biogas slurry. The differences in indicators such as soil bulk density, total porosity, aggregate structure, saturated hydraulic conductivity, and hydraulic property parameters between different treatments were compared and analyzed. The driving factors generating these differences were also discussed.

Results and discussion

Compared to conventional fertilization, soil bulk density decreased under biochar and hoggery biogas slurry treatments, whereas soil total porosity increased after hoggery biogas slurry treatment. In the 0–20-cm soil layer, biochar treatment increased the content of >2-mm macrosoil aggregates and hoggery biogas slurry treatment increased the content of 0.25–0.5 or 1–2-mm soil aggregates. The soil saturated hydraulic conductivity in the 0–20-cm soil layer did not change significantly with biochar application, but increased with hoggery biogas slurry treatment. The application of biochar and hoggery biogas slurry improved the water-holding capacity, increasing the field capacity by 15.34 and 13.83 %, and the available water content by 16.20 and 25.87 %, respectively, in the 0–20-cm soil layer.

Conclusions

Both biochar and hoggery biogas slurry treatments significantly improved soil structure and water-holding capacity. Biogas slurry treatment significantly increased soil saturated hydraulic conductivity, soil aggregate content, while biochar treatment significantly decreased bulk density and increased total porosity of the soil.

     

连续施用沼液对土壤性质的影响及重金属污染风险评价

为实现沼液资源化利用,采用3年田间定位试验研究施用猪粪沼液对土壤理化性质的影响,并评估其对土壤潜在的重金属污染风险。田间试验种植方式为水稻—油菜轮作,施肥方式分别以清水和常规化肥为对照,另设10个猪粪沼液施用量梯度。通过单因子污染、内梅罗综合污染和Hakanson潜在生态风险指数法,评价连续施用猪粪沼液对土壤潜在的重金属污染风险。结果表明:当3年沼液施用总量为(546.25～626.00)×103 kg/hm2时,能显著提高土壤肥力,改善土壤结构,防止土壤生态功能遭破坏,保障农业安全生产,但需合理配施氮肥,防止土壤养分失衡;单因子污染指数显示土壤重金属Cd、As、Cr、Hg为轻度污染,Pb较安全;内梅罗综合污染指数显示Cd、As、Pb、Cr、Hg总体为轻度污染;Hakanson潜在生态风险指数显示Pb、Cd、Cr、As存在轻微潜在生态污染风险,Hg存在中等潜在生态污染风险,综合潜在生态污染风险程度属轻度;沼液还田引起土壤环境重金属污染的风险较小,需合理管控Hg和As可能引起的土壤环境污染问题。     

沼液处理对土壤微生物性状及西瓜枯萎病发生的影响

采用室内盆栽模拟的方法,研究了沼液保湿和淹水处理对马肝土和潮土微生物性状的影响以及对西瓜枯萎病的防效。结果表明,沼液处理土壤21 d对西瓜枯萎病的防效和病原菌的消减效果较好。两种土壤中,铵强化沼液淹水处理西瓜枯萎病发病率均最低。沼液保湿处理发病率平均比对照降低15%。马肝土中,铵强化沼液淹水处理尖孢镰刀菌数量最少;潮土中秸秆沼液淹水处理对病原菌数量的消减效果最好。沼液处理提高了土壤可溶性有机碳、氮含量以及荧光素二乙酸酯酶活性,其中沼液淹水处理提高幅度更大。对各处理Biolog-ECO板孔平均颜色变化的主成分分析表明,沼液淹水处理、沼液保湿处理的微生物群落结构与水保湿对照处理有明显差异。沼液淹水和铵强化沼液淹水处理能提高土壤微生物功能多样性指数,秸秆沼液淹水处理则显著降低土壤微生物功能多样性指数。     

沼液与化肥配合基施对大棚番茄产量和品质的影响

采用不同比例沼液与化肥配合做基肥施用来研究沼液施用对番茄产量和品质的影响,以期为沼液的资源化合理利用提供理论参考。基于N平衡原理,本研究采用完全随机区组设计,共设计了7个基肥处理,分别为CK(空白)、CF(常规施肥)、HF(化肥)、ZF(沼液)、ZF80%+HF20%(80%沼液+20%化肥)、ZF50%+HF50%(50%沼液+50%化肥)、ZF20%+HF80%(20%沼液+80%化肥)。研究结果表明,与化肥处理相比,在番茄定植后的40和80 d沼液配施所占的比例越大,其对土壤有效养分和有机质含量抑制作用越强,但在番茄定植后160 d沼液对土壤有效养分和有机质含量却有明显的促进作用。沼液与化肥配施提高了番茄叶片叶绿素含量,其中以ZF80%+HF20%处理最高,且在番茄定植后的40、80、160 d分别比CF和HF处理提高了19.60%、11.91%、2.92%和184.25%、23.08%、35.03%。沼液与化肥配施还提高了土壤阳离子交换量和重金属含量,且含量的高低与沼液施用量呈正相关关系。沼液与化肥配施提高了番茄果实中Vc和可溶性糖含量,降低了可滴定酸含量,虽然ZF处理中检测到重金属,但均未超过国家标准,可以忽略不计。番茄产量以ZF80%+HF20%处理最高,分别是CK、CF、HF、ZF、ZF50%+HF50%和ZF20%+HF80%处理的2.58、1.05、1.02、1.05、1.01和1.01倍。综合分析认为,ZF80%+HF20%能明显提高土壤养分含量,改善土壤生态环境,促进番茄产量提高和品质改善。     

沼液处理对连作西瓜枯萎病发生、产量及品质的影响

利用沼液防治土传病害是实现沼液高值利用重要途径。以西瓜优佳018为材料,采用田间试验方式,研究等氮磷钾养分下,沼液结合覆膜、闷棚等综合防治措施,对西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌数量的削减效果以及对西瓜产量及品质的影响。结果表明:水或沼液结合覆膜、闷棚等处理连作土壤20天,能有效降低土壤中尖孢镰刀菌的数量,其中沼液处理降低幅度更大。处理期间,沼液和水处理土壤温度、湿度显著高于对照。沼液处理减缓了西瓜枯萎病大面积发生的时间,前期(西瓜移栽后的45天内)西瓜枯萎病发病率和病情指数均显著低于水处理和对照,开花期之后发病率大幅提高,因而西瓜收获时沼液处理与对照发病率无显著差异,但病情指数显著低于对照。与对照和水处理相比,沼液处理西瓜产量、商品果产量、维生素C含量均显著提高,而硝酸盐含量降低,但沼液处理西瓜含糖量低于对照。以上表明,利用沼液处理西瓜连作土壤能有效增加西瓜产量,提升品质,并对枯萎病的发生有一定的延缓作用。