不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

不同改良剂对苏打碱土磷有效性影响的研究

通过室内培养及玉米盆栽土培模拟试验,采用完全随机区组设计,研究了在山西省大同市山阴县西盐池的苏打碱土上,施用DS-1997、脱硫石膏、风化煤对土壤速效磷含量的影响。研究结果表明:(1)3种改良剂均可降低苏打碱土的pH值;(2)脱硫石膏改良苏打碱土的作用最明显地反映于土壤水溶性盐分的急剧上升,同时伴随着土壤中速效磷含量的急剧下降,因此,脱硫石膏抑制土壤中磷的有效化作用;(3)DS-1997与其他两种改良剂相比,可以更好地增强土壤解磷细菌和碱性磷酸酶活性,增强土壤中磷的释放作用。     

风化煤对苏打盐化土盐分运移的影响

针对山西省大同盆地中度苏打盐化土,利用山西灵石风化煤作为改良材料,进行室内培养试验和原状土柱模拟试验,研究风化煤不同施用量对苏打盐化土的pH、电导率(EC)、水溶性全盐量、水溶性Na~+的影响,以及风化煤对水溶性全盐量、水溶性Na~+在土壤中运移规律的影响。研究表明:通过培养试验发现15g/kg的风化煤处理的效果最佳,pH和碱化度(ESP)分别降低4.1%和34.6%。通过风化煤和纯水淋洗的共同作用下,试验中5个处理土壤0—10cm的pH值分别降低3.0%,7.2%,9.6%,10.6%和9.1%。风化煤15g/kg的处理,使0—10cm土壤中盐分占总盐分的比例从39.0%下降到11.8%。15g/kg的处理,能降低土壤中28.4%水溶性Na~+。结果表明,在大同盆地苏打盐化土改良,风化煤能有效降低土壤表层pH、水溶性盐分和水溶性Na~+,最佳用量是15g/kg。     

施用改良剂对苏打盐化草甸土土壤性状及水稻产量的影响

为改良苏打盐碱土定向开发了土壤改良剂,探讨土壤改良剂的改良机制。本文用水稻栽培田间试验的方法,研究改良剂改良苏打盐化草甸土的效果及机制,并用16S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术探讨了改良剂对土壤细菌群落组成及功能多样性的影响。田间试验设常规施肥（CK）和常规施肥加改良剂（T）两个处理。与CK相比,T处理水稻产量提高124.4%（P < 0.01）,土壤不同粒级水稳性团聚体数量增加、代换性钠离子含量下降,但土壤电导率上升;测序共获得286528条有效序列读数,T处理土壤OTUs6343个,较CK的7539个显著降低;T处理Chao和ACE指数显著低于CK处理,而Shannon指数高于CK对照;T处理的变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、不动杆菌属（Acinetobacter）、沙壤土杆菌（Ramlibacter）、新鞘脂菌属（Novosphingobium）、假单胞菌属（Pseudomonas）、粉色科工委属（Cesiribacter）、贪铜菌属（Cupriavidus）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）相对丰度增加,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）、藤黄单胞菌（Luteimonas）和溶杆菌属（Lysobacter）相对丰度降低;冗余分析结果为施用改良剂后盐化草甸土的物理性状改善,Pseudomonas、Cupriavidus、Bradyrhizobium 3个属水平显著提高。挖掘和利用微生物资源有助于改良苏打盐化草甸土。     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。     

改良剂作用下滨海盐化潮土团聚体分布、稳定性及有机碳分布特征

通过对滨海盐化潮土小麦—玉米轮作2年田间定位试验,研究不同改良剂施用对土壤团聚体分布、稳定性及土壤团聚体中有机碳含量、各级团聚体有机碳对总有机碳贡献率的影响。试验共设置3个处理:对照(CK)、有机土壤改良剂(OSA)和有机—无机土壤改良剂(CSA),分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R_(0.25))、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、分形维数(D)、有机碳储量(soil organic carbon storage,SOCS)和有机碳贡献率(contribution rate of organic carbon)。结果表明,滨海盐化潮土水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,改良剂施用后土壤R_(0.25)显著提高,其影响主要集中在5 mm和2～5 mm粒径级,OSA处理2个粒级团聚体含量较CK分别显著增加167.38%和59.00%,CSA处理分别显著增加89.17%和100.66%。施用OSA与CSA同时显著提高了土壤团聚体MWD和GMD值,说明2种改良剂的施用均有利于提高大团聚体数量及稳定性。施用改良剂2年处理土壤各粒级团聚体中有机碳含量均有所提高,OSA处理以1～2 mm粒级提高最多,CSA以2～5 mm粒级提高最多,且前者达显著水平。与CK相比,改良剂可促使土壤有机碳向大团聚体富集,显著提高1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率93.62%～109.76%,降低或显著降低1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率20.55%～24.92%。在小麦—玉米轮作模式下,改良剂施用不仅可以显著提高滨海盐化潮土水稳性大团聚体含量和稳定性,还可显著增加水稳性大团聚体有机碳含量与储量,是加强盐碱土壤有机碳库积累的有效措施。     

大同盆地金沙滩盐碱地综合治理技术开发研究

大同盆地苏打型盐碱地,治理难度较大,通过4年来的综合治理试验研究表明水利措施采用井灌井排、井渠结合,明沟、暗沟、深沟、浅沟密集相结合,地下水位可由改良前的1.63 m下降到2.05 m;化学改良剂(SN-01)连续施用3年后耕作层土壤pH由原来的9.76下降到8.16,EC值由原来的0.54下降到0.22 ms/cm,CO2-3消失,HCO-3下降89.7%,Na+下降76.4%.国产材料石膏、风化煤、黑矾、糠醛渣施用后表层土pH、碱化度都有明显的下降趋势;农业措施采取平整土地,耕作层脱盐率可达55%,深翻后耕作层土壤密度降低11.6%～13.7%;孔隙度提高12.2%～13.7%.增施有机肥后耕作层土壤碱化度可下降69.7%～76%;合理的耕作技术和耕作管理方法具有保墒、抑盐、躲盐的作用,为作物生长创造了良好的环境条件.     

风沙土改良剂对白菜生理特性和生长状况的影响

通过盆栽试验,选用泥炭和风化煤作为风沙土改良剂,分析其在不同土壤水分条件下对土壤的改良效果以及对白菜生理特性和生长状况的影响。结果表明,施入8%泥炭明显有利于改良风沙土理化性质,表现为土壤容重、总孔隙度、pH值、全N、碱解N、速效P、速效K明显改善;促进了白菜的生长,表现为白菜的蒸腾速率、水分利用效率、高生长和生物量明显优于对照。尽管施入8%风化煤对风沙土的大部分理化性质得到了明显改善,但白菜的生理和生长指标与对照差异不显著。在8%泥炭处理中,土壤水分充足的条件下同微干旱相比,表现为有利于白菜生理和生长的改善和提高,但8%风化煤处理却表现为土壤微干旱优于水分充足。因此,认为泥炭是风沙土的优良改良剂,施用泥炭有利于提高作物的产量,维持较高的土地生产力。     

不同改良剂对滨海盐渍土土壤理化性质和小麦生长的影响

【目的】盐分胁迫是滨海盐渍土上粮食产量提高的主要障碍因子之一。研究不同功能性改良物料对消除和减轻这一障碍因子的作用,为改良盐渍化土壤和提高作物产量提供理论依据。【方法】以小麦品种‘青麦 6 号’为供试材料,在滨海盐渍土上进行田间试验,设置 7 个处理为空白对照（CK）、含钙物料的磷石膏（PG）和脱硫石膏（FGD）、调酸物料的硫酸亚铁（FS）、含碳材料的牛粪（M）以及含碳和调酸物料的腐植酸（HA）和糠醛渣（FRs）,分析比较不同改良剂对滨海盐渍化土壤理化性质以及对小麦生长发育的影响。【结果】施加改良剂降低了土壤表层 (0—20 cm) 的 pH 值,作为酸性材料的腐植酸、糠醛渣和硫酸亚铁效果明显,土壤的 pH 值较对照分别降低了 0.10、0.11 和 0.11;施改良剂降低了土壤的交换性钠离子含量和钠的吸附比 (sodium adsorption ratio, 简称 SAR),磷石膏和脱硫石膏提供充足的钙离子用于置换土壤中交换性钠离子,明显降低了不同土层中的交换性钠离子含量和 SAR 值,0—20 cm、20—40 cm 和 40—60 cm 土层中,磷石膏和脱硫石膏对土壤交换性钠离子含量和 SAR 值的降低效果明显,其中施加磷石膏分别较对照降低了 15.5% 和 18.3% (0—20 cm)、28.2% 和 28.6% (20—40 cm)、36.5% 和 36.5% (40—60 cm),施加脱硫石膏分别较对照降低了 24.9% 和 27.9% (0—20 cm)、27.6% 和 26.3% (20—40 cm)、24.5% 和 25.0% (40—60 cm);施加改良剂增加了小麦成熟期的穗数,其中磷石膏、脱硫石膏和糠醛渣改良效果显著,分别较对照增加 27.6%、24.5% 和 18.6%,并分别提高小麦的产量 26.7%、17.8% 和 17.8%。【结论】 酸性物料的糠醛渣、腐植酸和硫酸亚铁,可以明显降低土壤 pH 值和增加小麦苗期的茎蘖数量,综合考虑改良剂对土壤 pH、Na+ 含量、SAR 值和小麦群体数量的影响,含碳的调酸物料的糠醛渣效果较好;含钙物料的磷石膏和脱硫石膏,可以显著降低土壤 Na+ 含量以及 SAR 值,增加小麦成熟期穗数,提高小麦产量均具有显著的效果,磷石膏效果最佳。     

石灰石粉提高酸性土壤紫云英产量及养分截获

南方耕作土壤酸化问题普遍,探明酸性土壤施用石灰石粉对紫云英产量与养分截获的影响,为紫云英轻简化高产高效栽培提供依据。盆栽试验条件下,在强酸性水稻土和酸性红壤上分别设7个水平的石灰石粉改良剂施用量。每盆装土2 kg,石灰石粉用量分别为0(CK)、0.267 g/盆(T1)、0.534 g/盆(T2)、0.801 g/盆(T3)、1.068 g/盆(T4)、1.335 g/盆(T5)、1.602 g/盆(T6)(折算为0、600、1200、1800、2400、3000、3600 kg/hm²)。盛花期测定紫云英产量、养分截获、土壤pH值及交换性酸。结果表明,与CK相比,水稻土施用石灰石粉的紫云英鲜草产量增幅为41.5%～122.8%,产量随施用量的增加呈先增加后降低的趋势,红壤增幅为175.2%～989.1%,增产效果随施用量的提高呈递增趋势,两种土壤分别以T4与T6处理鲜草产量最高,与CK差异显著;水稻土施用石灰石粉氮素截获量增幅为147.5%～614.7%,红壤氮素截获量增幅为285.7%～1316.8%。水稻土施用石灰石粉后土壤pH值较CK增长1.5%～5.1%,交换性铝含量降幅为7.3%～55.9%,红壤施用石灰石粉pH值比CK增长3.4%～18.8%,交换性铝含量降幅为32.3%～95.4%;红壤施用石灰石粉后鲜草及干草产量与土壤pH值呈极显著正相关关系。酸化土壤是限制紫云英产量与养分截获提升的重要的因素。在红壤和水稻土上施用石灰石粉能提高紫云英的产量、养分截获、土壤pH值,降低土壤交换性铝含量。相同用量下,在酸性红壤上的改良效果优于强酸性水稻土。强酸性水稻土与酸性红壤施用石灰石粉后土壤pH值分别为4.66和7.05时,紫云英鲜草和干草产量最高。