秸秆和生物炭还田对稻田土壤有机碳矿化和水稻产质量的影响

本研究采用大田试验结合室内培养,以无还田为对照(CK),对比研究了秸秆(S1、S2和S3)和生物炭(B1、B2和B3)等碳量还田(施碳量依次为2.67、5.34和8.01 t/hm2)对黄壤稻田土壤有机碳矿化和水稻产量及品质的影响.结果 表明:与对照CK处理相比,秸秆和生物炭还田的土壤有机碳(SOC)分别显著提高39....     

生物炭与秸秆配施对设施土壤有机碳矿化及理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备生物炭与秸秆配施对设施菜地土壤有机碳矿化特征及土壤理化性质的影响.[方法]以北京郊区设施菜地土壤为研究对象,进行室内矿化培养试验.[结果]生物炭与秸秆配施显著提高土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,而单施生物炭对两者影响较小.添加300℃生物炭处理的土壤有机碳累积矿化量比添加600℃生物炭的处理高2.6％～17.6％,土壤有机碳累积矿化量随着秸秆添加量的增加而增大.生物炭的添加降低土壤有机碳的相对矿化潜力,额外添加等量秸秆也未能完全抵消生物炭对土壤有机碳相对矿化潜力的抑制作用.单施生物炭和生物炭与秸秆配施均显著提高土壤pH值和电导率.与单施生物炭相比,生物炭与秸秆配施对土壤有机质、碱解氮、有效磷含量的提升效果更为显著.[结论]施用生物炭对提高设施土壤有机质含量和碳库稳定性、促进固碳减排具有重要意义.而生物炭与秸秆配施不仅能够发挥生物炭的固碳功能,也能够提供更多的有效养分,更有利于改善设施土壤质量和促进土壤养分平衡.     

生物质炭施用对不同深度稻田土壤有机碳矿化的影响

本文旨在揭示生物质炭施用下不同深度稻田土壤有机碳矿化特征的变化,为提高稻田土壤生物质炭施用下的固碳效应提供参考。以太湖地区施用生物质炭2 a后的水稻土为研究对象,采集了7个不同土壤深度的土壤样品,通过室内培养试验,分析了生物质炭施用下不同深度土壤有机碳分布及矿化特征。结果表明,生物质炭仅显著增加了表层(0～10 cm)土壤总有机碳含量,而对深层土壤无显著影响。然而,与对照相比,施用生物质炭显著降低了土壤0～40 cm有机碳矿化强度,0～10、10～20、20～30、30～40 cm土层的降幅分别为23.74%、37.57%、37.62%和15.95%,并降低了10～40 cm土层的微生物生物量碳和0～40 cm土层微生物代谢熵,同时表层(0～10 cm)土壤微生物生物量碳显著增加11.3%,而以上各指标在40 cm以下土层未因生物质炭添加而产生显著变化。因此,生物质炭在2 a尺度上提高了稻田土壤0～40 cm有机碳的稳定性,有助于增加深层土壤固碳潜力。     

长期秸秆还田对双季稻土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

【目的】以我国南方典型红壤水稻土为研究对象,研究双季稻田土壤肥力和有机碳组分的变化特征。【方法】以2005年布置的定位试验为研究平台,设计3个处理：不施肥处理(CK)、化肥处理(NPK)和秸秆还田配施化肥处理(M)。于2020年晚稻收获后,采集耕作层土壤样本,测定土壤有机碳组分和微生物量碳氮等肥力指数。【结果】长期秸秆还田配施化肥处理显著改善了双季稻田土壤肥力。长期秸秆还田配施化肥改变了土壤有机碳组分,M处理较CK处理显著提高有机碳(SOC)、游离态颗粒碳(FPOC)、可溶性颗粒碳(DOC)含量(P<0.05)。同时,M处理有机碳各组分含量均高于NPK处理,其中颗粒态有机碳含量M处理(2.32 g·kg^-1)显著高于NPK处理(1.94 g·kg^-1)。NPK处理和M处理土壤微生物量碳(SMBC)较CK相比分别提高了21.94%和25.98%。此外,秸秆还田配施化肥提高了碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)等养分指标。【结论】秸秆还田配施化肥可以增加土壤碳库,提高碳库管理指数,调控土壤有机碳组分。土壤速效磷(AP)是影响有机碳...     

辣椒秸秆生物质炭对喀斯特石灰土有机碳矿化的影响

【目的】探索短时间尺度下辣椒秸秆生物质炭添加对喀斯特石灰土地区土壤有机碳（SOC）矿化和SOC库的直接影响,为评估西南喀斯特石灰土地区辣椒秸秆生物质炭还田利用的生态环境效应提供科学依据。【方法】采用广口瓶进行恒温、恒湿密封培养试验,以不添加生物质炭为对照（CK）,设置0.1%、0.5%、1.0%、2.0%和4.0%共5个辣椒秸秆生物质炭添加处理,用NaOH溶液吸收法测定63 d培养期内喀斯特石灰土有机质矿化过程释放的CO₂,培养结束后测试各形态SOC含量的变化情况。【结果】培养63 d后,0~4.0%添加处理石灰土SOC累积矿化量为473.05±78.60~673.74±102.66 mg C/kg,4.0%添加处理可明显提高累积矿化量。各添加处理SOC矿化过程均可用双库一级动力学模型进行拟合,0.1%~0.5%和1.0%~4.0%添加处理条件下易降解SOC矿化速率常数（k_a）分别为0.021±0.001~0.034±0.004/d和0.248±0.021~0.343±0.033/d,对易降解SOC的矿化分别起抑制和促进作用;所有添加处理对难降解SOC矿化起促进作用。1.0%~4.0%添加处理可显著提高易降解SOC库储量（C_a）和土壤微生物量碳（MBC）含量（P<0.05,下同）,其值范围分别为238.19±20.72~937.48±71.75 mg/kg和368.22±12.19~449.52±18.91 g/kg。2.0%和4.0%添加处理显著提高土壤易氧化有机碳（ROC）含量,其值分别为2849.97±184.21和3163.92±107.16 mg/kg。生物质炭添加对土壤水溶性有机碳（WSOC）含量无显著影响（P>0.05,下同）。添加辣椒秸秆生物质炭的处理中,MBC与C_a、k_a、难降解SOC矿化速率常数（k_s）和ROC呈极显著正相关（P<0.01,下同）,与难降解SOC库储量（C_s）呈极显著负相关,与WSOC无显著相关性。【结论】辣椒秸秆生物质炭对喀斯特石灰土SOC矿化速率的影响与添加量有关,1.0%~4.0%添加处理可提高矿化速率,同时增加C_a、MBC和ROC含量,但对WSOC含量无影响,4.0%添加处理在63 d培养期内可提高土壤累积矿化量。为减少土壤碳排放,建议辣椒秸秆生物质炭改良西南喀斯特石灰土的添加量应低于4.0%。     

生物质炭对农田土壤有机碳及其矿化影响的研究进展

土壤有机碳在生物圈物质循环中起着重要作用,有机碳矿化将显著影响大气CO2的浓度,关系到养分的释放。近年来,生物质炭农用的土壤生态系统固碳减排功能方面的研究受到广泛关注。但由于研究中所采取的具体方法和研究对象等差异,目前研究的结果仍然存在争议。本文主要从试验材料、试验条件和驱动因子等角度综述生物质炭对土壤有机碳含量及矿化影响,并阐述进一步研究值得探索的方向,以客观评价生物质炭的农田固碳减排效应。     

水稻秸秆还田下氮肥对土壤有机碳及碳库管理指数的影响

为完善黑龙江省水稻秸秆还田下施肥技术体系,采用随机区组设计,分析了不同处理下土壤不同层次有机碳及碳库管理指数。结果表明:同一施氮量下,与无秸秆还田比较,秸秆还田有利于提高表层土壤活性有机碳及碳库管理指数。秸秆还田条件下,0~10cm土层总有机碳、活性有机碳含量大于10~20cm土层含量,且各土层总有机碳、活性碳含量和碳库管理指数随着氮肥施入量的增加出现先增加后降低的趋势。处理Ⅴ(水稻秸秆还田配施氮肥用量为133kg·hm-2)的总有机碳、活性有机碳和碳库管理指数最高。     

添加蔗渣生物质炭对农田土壤有机碳矿化的影响

【目的】研究蔗渣生物质炭施用后农田土壤有机碳（SOC）矿化动态,为合理利用有机废弃物资源提供科学参考。【方法】在25℃、100%空气湿度条件下培养100 d,研究生物质炭不同添加量（0.1%、0.5%、1.0%和2.0%,以干土计）下水田和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系（P＜0.01）;土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响（P＜0.01）;与对照相比,添加低量（0.1%）的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭（0.1%和0.5%）对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭（1.0%和2.0%）则对水田土壤的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。【结论】添加生物质炭不改变SOC矿化趋势。添加低量（0.1%）的生物质炭可抑制SOC矿化、促进SOC的积累。     

施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化

通过2年4季的田间小区试验,研究了添加0~80 t·hm~(-2)果树枝条生物炭后,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、p H、土壤活性有机碳(AOC)、土壤中活性有机碳(MAOC)、土壤高活性有机碳(HAOC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、碳库管理指数(CPMI)的变化及各指标之间的相关性。结果表明:在第四季作物收获后,随生物炭施用量的增加,TOC增加59.80%~180.52%、TN增加13.22%~20.92%、p H增加0.76%~1.28%;HAOC和CPMI均在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,分别较对照增加70.36%和52.43%;AOC前两季在生物炭用量为40 t·hm~(-2)时达到最大,后两季在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,而整个试验期内各施炭处理分别比对照增加18.46%~73.42%;WSOC在前三季随生物炭用量的增加而降低,且各施炭处理分别比对照低8.00%~42.77%。相关性分析表明,除MAOC外,上述各指标均与生物炭用量呈显著相关关系(P0.05)。研究认为,施用生物炭能提高土壤总有机碳、全氮含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为农田土壤可持续利用和生物炭作为土壤改良剂的应用提供科学依据和参考价值。     

耕作方式与秸秆还田对表层土壤活性有机碳组分与产量的短期影响

为探明耕作方式和小麦秸秆还田对稻田表层(0～20cm)土壤活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)和作物产量的短期影响,于2011年在湖北省随州市均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000(SR3)、4000(SR2)、2000(SR1)、0kg·hm-2(SR0)4种还田量。结果表明:相对于翻耕,免耕显著提高水溶性有机碳(WSOC)23%～68%(P<0.0001)、微生物生物量碳(MBC)21%～40%和易氧化态碳(EOC)10%～63%(P<0.0001),但不影响颗粒态碳。相对于秸秆不还田处理(SR0),SR2和SR1显著提高WSOC37%～74%(P<0.0003);EOC含量随还田量增加而增加。对CPMI的影响,耕作处理表现为免耕>翻耕,秸秆还田处理为SR3>SR2>SR1>SR0。处理SR3、SR2和SR1比SR0分别使产量提高了7.7%～16%、17%～35%和23%～28%。线性相关分析表明,WSOC与产量有极显著相关性(P<0.01),表明土壤水溶性碳对短期土壤管理措施的改变反应敏感。     

秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响

为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响,为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考,通过4a(2007-2010年)秸秆还田定位试验,设置不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000 kg·hm-2(低L)、6000 kg·hm-2(中M)、9000 kg·hm-2(高H)粉碎还田,玉米秸秆按4 500 kg...     

生物炭输入对土壤有机碳和玉米生长的影响

[目的]研究生物炭输入对土壤有机碳和玉米生长的影响.[方法]以无外源碳输入处理为对照(CK),研究不同外源碳(秸秆及其生物炭)等碳量输入条件下(秸秆1％-Str1.0、秸秆3％-Str3.0、秸秆10％-Str10.0;生物炭0.8％-BC0.8、生物炭2.4％-BC2.4、生物炭8.0％-BC8.0),对土壤含水率、...     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。     

不同类型秸秆还田对土壤有机碳及酶活性的影响综述

土壤有机质的数量和质量关系着土壤肥力和粮食安全,有效提高土壤有机碳含量和稳定性已成为保证农业可持续发展的重要途径.植物残体经分解转化后成为土壤有机碳的重要组成部分,其中含有丰富的养分,还田腐解后可改善土壤结构、培肥地力、提高土壤有机碳总量;土壤中的微生物可利用秸秆还田提供的碳源,激发微生物活性,影响微生物分泌的土壤酶....     

猪粪水热炭对土壤有机碳矿化及土壤性质的影响

  目的  评价猪粪水热炭对土壤有机碳矿化、pH、电导率及营养成分的影响,为猪粪水热炭的实际应用提供理论依据。  方法  以猪粪为原料在180 ℃和1 h炭化条件下制备水热炭,将质量百分率为0(对照)、1%、2%和4%的水热炭与土壤混合进行培养试验。  结果  猪粪水热炭可提升土壤矿化速率、土壤矿化潜力及土壤有机碳周转速率。当添加量为4%时,土壤累积矿化量增加了1.52倍。培养过程中土壤的pH由7.17降至6.67~6.98,总体变化趋势为先降后升。碱解氮与速效磷含量分别在第10天和第15天降至最低后回升。土壤电导率及营养成分随水热炭添加量增加而增加,当添加量为4%时土壤电导率和总有机碳、水溶性有机碳、速效氮、有效磷、速效钾质量分数分别提升了58.9%、54.3%、146.4%、27.4%、591.2%和88.6%。  结论  猪粪水热炭在加速土壤有机碳矿化的同时能显著提升土壤养分含量,是一种较为合适的土壤改良剂。图6表3参40     

生物质炭输入对土壤有机碳库和CO_2排放的影响研究进展

由于生物质炭的碳化学结构主要以芳香碳为主,具有高度的生物化学和热稳定性,可长期保存于土壤中而不被土壤微生物所分解,因此其在增加土壤碳库容量、稳定土壤有机碳库以及维持土壤碳平衡方面发挥着重要作用。本研究综述了生物质炭输入对活性有机碳、腐殖质特性以及有机碳矿化特征的影响,较详细地分析了生物质炭输入对土壤CO_2通量的影响效果及其机制,最后展望了该方向今后的研究重点。     

稻田水旱轮作系统对土壤有机碳及产量的短期影响

[目的]探明不同水旱轮作系统对稻田不同土层土壤活性有机碳组分、碳库管理指数、土壤有机碳储量和作物产量的短期影响。[方法]2017年在荆州市江陵县三湖农场开展试验,采用随机区组设计,设置中稻-冬闲(RF)、中稻-油菜(RR)、中稻-小麦(RW)和春玉米-晚稻(MR)4种种植模式。[结果]与RF处理相比,MR处理显著降低了稻田不同层次的土壤总有机碳含量;且RW、RR和MR处理均降低了稻田土壤活性有机碳含量。MR处理有利于碳库活度和碳库活度指数的提高,RR处理则利于稳态碳和碳库指数的提高。不同土层各处理的土壤有机碳储量差异趋势一致,均为RR>RF>RW>MR,与RF处理相比,RR处理土壤有机碳储量增加了8.14%。与RF处理相比,RW、RR和MR处理产量分别增加了46.71%、35.77%和35.33%。[结论]RR模式更有利于稻田土壤有机碳的固持,是适宜在当地推广的水旱轮作模式。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。