不同生物炭对南疆盐渍土盐分离子淋洗效果的影响

为探究不同生物炭添加对盐渍化土壤盐分及离子淋洗效果的影响。采用室内土柱模拟试验,在土壤表层(0-10 cm)添加比例为0.5%的猪粪(PMB)、棉秆(CSB)和玉米秸秆(MSB)生物炭,淋洗过程分为急降(P1)、缓降(P2)和稳定(P3)3个阶段,通过测定淋洗速率、流量、累积浸出阴阳离子浓度、土壤剖面含水率和土壤剩余可溶性离子的含量来探究不同生物炭对南疆盐渍土盐分离子的淋洗效果。结果表明:与未添加生物炭处理(CK)相比,生物炭的施用能提高各阶段淋洗液的流量和淋洗速率,在电导率快速下降阶段CSB处理流量提高20%,PMB处理淋洗速率提高29%,MSB处理最先使EC值降低到5 mS/cm,但对离子的去除能力提升较小。生物炭的施用对各阶段离子淋出先后顺序有一定影响,即促进Ca²⁺、Na⁺、SO₄^2-和Cl^-淋出,抑制K⁺淋出。淋洗结束时,生物炭均能显著降低土壤残余含盐量。CSB处理可提高表层土壤保水能力,使得钠吸附比(SAR)始终保持较低水平且对土壤中残余阴离子洗脱效果最好。表明CSB处理是一种非常有潜力的土壤改良剂。研究结果可为南疆盐渍化土壤改良提供理论参考。     

土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈研究进展

生物炭作为一种土壤改良剂,近年来在提升土壤质量和作物产量方面效应良好。在全面梳理生物炭施用效果方面的最新研究基础上,总结了土壤理化性质、作物生长和产量对生物炭施用的响应和反馈规律。结果表明：(1)生物炭的来源、是否酸化、施用年限及施用量决定了施用后的土壤属性及作物产量变化幅度。一般来说,施用量增加、土壤容重降低,土壤孔隙度增加、土壤水力性质及入渗性能改善,土壤温度也增加。(2)由于土壤物理性质改变,施用生物炭最终降低了土壤表层的盐分表聚。生物炭对土壤pH的调节效果取决于两者pH的差异。此外,随着生物炭施用量增加,有机质含量呈线性增加趋势,而有效氮、有效钾和有效磷呈先增加后减小的趋势。(3)适宜施用生物炭使作物长势更好、产量更高;而过高的施量既不经济、增加成本,又对作物产量提升无益,适宜生物炭施用量为10～40 t/hm²。(4)总体上,虽然土壤属性和作物生长对生物炭施用的响应和反馈因试验条件、土壤质地和作物类型、气候条件差异而表现出响应幅度不同,但大部分结果证实,土壤属性和作物生长对生物炭施用具有正面响应。今后在生物炭施用的科学认识和生产实践中需因地制宜制定施用策...     

生物炭对不同类型土壤中Olsen-P和CaCl_2-P的影响

为了解生物炭施入不同类型土壤后对Olsen-P和CaCl2-P的影响,通过室内土壤培养试验,研究施用2%(20 t hm-2)、4%(40 t hm-2)、8%(80 t hm-2)比例的生物炭条件下土壤中Olsen-P、CaCl2-P含量变化,以探讨不同类型土壤中施入生物炭后Olsen-P和CaCl2-P含量变化的差异。结果表明:(1)红壤、水稻土、潮褐土、潮土中施用生物炭后,土壤中Olsen-P含量显著增加(P<0.05),并随着生物炭施用比例增加而增大。(2)培养42天后,施用生物炭对红壤中CaCl2-P含量无显著的影响,水稻土、潮褐土、潮土中CaCl2-P含量则随着生物炭施用比例增加而显著增大。(3)在同一生物炭施用量条件下,潮褐土和潮土中Olsen-P和CaCl2-P的增加量均显著(P<0.05)高于红壤和水稻土。     

菌渣生物炭对镉污染土壤性质及小白菜吸收镉的影响

为探讨以菌渣为原料制备的生物炭修复重金属镉污染土壤的可行性。采用盆栽试验,以香菇菌渣生物炭(SC)和平菇菌渣生物炭(PC)为研究对象,设置0.5%,1%,2%的生物炭施用量(w/w,%),研究其对镉污染土壤理化性质、土壤各形态镉分布、小白菜生长及镉吸收的影响。结果表明:施用SC和PC均能显著提高土壤pH和有机质(SOM)含量。与对照相比,2%的生物炭处理,土壤pH分别提高1.05和1.10个单位,SOM含量分别提高80.6%和61.2%。施用SC和PC使土壤可交换态镉降低,而提高残渣态镉含量。相关分析表明,土壤可交换态镉与pH、SOM和蔗糖酶呈显著负相关。与对照相比,2%处理下SC和PC显著降低小白菜镉含量,分别降低57.5%和54.1%;1%用量下小白菜产量分别提高53.4%和41.6%,表明高投加量菌渣生物炭对小白菜生长有不利影响。总体看来,SC和PC均有利于改善土壤性质,减轻镉对植物的毒害,促进小白菜生长。     

生物质炭对设施连作土壤性质及黄瓜生长和产量的影响

以设施黄瓜连作土壤为研究对象,采用盆栽试验分别研究了低量施用花生壳炭和小麦秸秆炭处理对土壤理化性状和黄瓜生长的影响。试验采用完全随机区组设计,分别设0.25%(w/w)(PB1)、0.50%(PB2)和1.00%(PB3)的花生壳炭以及0.25%(WB1)、0.50%(WB2)和1.00%(WB3)的小麦秸秆炭6个施炭处理,以不添加生物质炭处理(B0)为对照。春秋两季栽培试验结果表明:与对照相比,施用生物质炭处理可提高土壤肥力,改善土壤酶活性,增加黄瓜产量。生物质炭处理后连作土壤中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量显著高于对照;土壤脲酶和过氧化氢酶活性显著升高,而蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与对照相比差异不显著。生物质炭处理可显著增加黄瓜主茎最大叶叶面积、茎粗、地上部生物量和产量。其中WB1处理条件下黄瓜增产效果最好,春季商品瓜前期产量和总产量分别比对照增加26.11%和14.87%,秋季商品瓜前期产量和总产量分别比对照增加20.62%和25.38%,显著高于其它处理。此外,生物质炭处理还可以显著提高盛瓜期黄瓜的粗蛋白、可溶性糖和维生素C含量。因此,适量施用生物质炭可改善设施土壤微生态环境,增加土壤肥力和酶活性,提高黄瓜产量。实验中以0.25%小麦秸秆炭(折合5.63 t hm~(-2))处理条件下黄瓜增产效果最好。     

棉秆生物质炭添加对棉田土壤理化性质及根际微生物群落结构的影响

以新疆滴灌棉田为研究对象,研究生物质炭施用对棉田土壤理化性质和棉花根际土壤微生物群落特征的影响。试验采集了不施生物质炭(CK)、施生物质炭3 t/hm²(BC1)、施生物质炭6 t/hm²(BC2)和施生物质炭9 t/hm²(BC3)4种处理棉花根际土壤,分析土壤理化性质和根际土壤微生物群落结构和组成的变化。结果表明,生物质炭施用后土壤pH和电导率分别下降了5.58% ~ 9.18%和5.38% ~ 18.04%;与CK相比,生物质炭施用使土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量均显著增加,且BC3增加效果最好,但生物质炭施用导致土壤钾含量显著降低。生物质炭施用显著降低了浮霉菌门(Planctomycetota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、厚壁菌门(Firmicutes)和被孢霉门(Mortierellomycota)相对丰度,但增加了子囊菌门(Ascomycota)、斯克尔曼氏菌属(Skermanella)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、毛壳菌属(Chaetomium)、头束霉菌属(Cephalotrichum)、金孢属(Chrysosporium)和拟棘壳孢属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度。另外,生物质炭施用降低了根际土壤微生物多样性和细菌丰富度,但根际土壤真菌的丰富度提高。生物质炭施用显著影响根际土壤微生物特别是真菌的群落结构,电导率、速效钾和pH是根际土壤微生物群落的主要影响因子。研究表明,生物质炭施用可以改善棉田土壤理化性质进而影响根际土壤微生物群落组成和结构,9 t/hm²为本试验的推荐施用量。     

植烟土壤物理特性及碳库对不同粒径生物质炭的动态响应

为探究不同粒径生物炭对土壤物理化学特性以及土壤碳库的影响,在盆栽条件下,设置5个生物炭粒径施用水平:CK(不施生物炭)、T1(500～2 000μm)、T2(250～500μm)、T3(20～250μm)、T4(20μm)。结果表明:(1)不同粒径生物炭均能显著降低土壤容重,以T4降幅最大(4.13%)。(2)不同粒径生物炭均能显著提高田间持水量(WHC),提高幅度表现为T4T3T2T1,但施生物炭处理间差异不显著。(3)施生物炭均能显著提升水稳性团聚体平均重量直径,以T4处理最高,但T4、T3、T2处理间差异不显著。(4)施用生物炭处理的土壤全碳、水溶性有机碳、易氧化态碳均显著高于CK,常规粒径生物炭在烤烟生育初期较不施生物炭显著增加了土壤微生物量碳(MBC)含量,后期则降低土壤MBC含量。小粒径生物炭较常规粒径生物炭T1在烤烟移栽45d后显著降低了土壤微生物量碳含量。(5)生物炭粒径越小,对土壤碳库管理指数的提升效果越好,T4对土壤碳库管理指数提升显著。综上所述,生物炭粒径越小对土壤容重、田间持水量及团粒结构的改良效果越优,同时,小粒径生物炭施用下土壤有机碳活性和碳库管理指数均优于常规粒径生物炭,更有利于提升地力和改善土壤质量。     

生物质炭对黄瓜连作土壤理化性状、酶活性及土壤质量的持续效应

【目的】 探讨不同生物质炭施用量对连作黄瓜根区土壤环境的作用效果,为用生物质炭修复黄瓜连作土壤以及在农业中的推广应用提供科学依据。 【方法】 以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,一次性向设施农田土壤中添加0 (CK)、5 (C1)、10 (C2)、20 (C3)、30 (C4)、40 (C5) t/hm2的生物质炭,通过连续两年温室定位试验,测定生物质炭施用后黄瓜连作根区土壤的物理性状、养分含量及酶活性的变化状况,采用土壤质量指数 (SQI) 评价不同生物质炭施用量对黄瓜连作两季后土壤质量的影响。 【结果】 随着生物质炭施用量的增加,第一季与第二季黄瓜根区土壤的理化性状变化趋势一致,具体表现为容重不断降低,土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有效磷及有机质含量不断升高,且当生物质炭施用量为30 t/hm2(C4处理) 时,土壤中全氮、硝态氮和铵态氮含量最高。与CK相比,生物质炭的施用可以减少黄瓜根区土壤 < 0.25 mm粒径的微团聚体含量,而增加 > 0.25 mm粒径的大团聚体含量,土壤中0.25～0.5 mm和0.5～1 mm粒径的团聚体含量都在高施用量 (40 t/hm 2) 处理中达到最大值。生物质炭施用后的连续两季,黄瓜根区土壤中脲酶与过氧化氢酶活性均随生物质炭施用量的增加呈先增加后降低的趋势,其活性分别在生物质炭施用量为30 t/hm2和20 t/hm2时最大。当生物质炭施用量为30 t/hm2时,两季黄瓜产量都达到最高,分别为3.24 × 104 kg/hm2和6.18 × 104 kg/hm2。通过土壤质量指数 (SQI) 对生物质炭施用后两季黄瓜土壤质量进行评价可知,不同生物质炭施用水平下土壤质量指数依次为C4 > C5 > C3 > C2 > C1 > CK,相应的土壤质量指数分别为0.774、0.740、0.728、0.650、0.635、0.583。 【结论】 施用生物质炭对黄瓜连作田土壤的理化性状和酶活性均有显著影响,高施用量 (40 t/hm2) 条件下对土壤物理性状改善效果最好,当生物质炭施用量为30 t/hm2 (C4处理) 时对黄瓜连作根区土壤的养分含量提升效果最佳。SQI可以客观定量地评价生物质炭施用对连作黄瓜根区土壤质量的影响,其分析结果表明改善黄瓜连作土壤环境的最佳生物质炭施用量为30 t/hm2。      

施用生物质炭对葡萄生长及土壤肥力的影响

酿酒葡萄的品质对酿造高品质的葡萄酒具有举足轻重的作用。以酿酒葡萄"赤霞珠"为试材,研究了小麦秸秆生物质炭及竹炭有机肥的施用对土壤性质、酿酒葡萄植株生长及果实品质的影响。结果表明:(1)无论小麦秸秆生物质炭还是竹炭有机肥均显著增加土壤有机碳及土壤养分含量,而施用小麦秸秆生物质炭还可显著降低土壤表层容重、提高土壤p H;(2)小麦秸秆生物质炭与竹炭有机肥可不同程度促进葡萄植株的叶片生长,但两者对"赤霞珠"酿酒葡萄的品质影响不同,竹炭有机肥施用可显著促进葡萄的糖分积累并提高糖酸比,而小麦秸秆生物质炭施用短期内对酿酒葡萄品质无显著作用。因此,本研究表明短期内可通过施用竹炭有机肥改善酿酒葡萄"赤霞珠"的品质,但小麦秸秆生物质炭对其品质的长期效应还有待于进一步研究。     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。     

土壤动物与土壤健康

土壤动物与土壤健康息息相关,土壤动物多样性和功能能够灵敏反映人类活动和气候变化引起的土壤扰动。同时,土壤动物还通过与生物和非生物组分间的相互作用对地上生态系统产生反馈作用。当前土壤动物在土壤健康评价体系中的应用相对较少,主要集中在土壤线虫、节肢动物和蚯蚓等类群,仍缺乏基于土壤动物的系统性评价指标。因此,本文围绕土壤动物在指示土壤健康方面的潜力,系统总结了现有基于土壤动物的土壤健康评价指标,强调未来应建立和完善土壤动物基因组信息数据库,挖掘土壤动物的功能性状,加强土壤食物网结构和生态功能的研究,建立集成土壤动物物种多样性、功能性状和土壤食物网的指标体系,从而促进土壤健康和生态系统的可持续发展。     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

土壤质量与土壤可持续管理

土壤是农业生存之本,土壤质量是联系土壤管理与可持续农业的桥梁与纽带。介绍了土壤质量的概念及其发展,在客观地分析我国土壤质量现状的基础上,提出土壤管理必须建立在土壤质量的基础上并兼顾土壤的生产性、稳定性、持续性、生存性及社会的可接受性,才能实现农业的可持续发展。     

红壤和紫色土抗侵蚀性指标的计算方法研究

以长江流域主要侵蚀性土壤——红壤和紫色土为研究对象,以土壤可蚀性K值作为土壤抗侵蚀性指标,采用通用土壤流失方程计算得到人工模拟降雨试验下红壤和紫色土的抗侵蚀性指标,分别为0.325 2和0.276 3。应用侵蚀—生产力评价模型（EPIC）,根据上述两种土壤的理化性质计算其土壤抗侵蚀性指标,分别为0.313 8和0.266 8。分析比较这两种方法得到的土壤抗侵蚀性指标,最终得到侵蚀—生产力评价模型（EPIC）的修正系数（1.04）。     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。     

旱地红壤与红壤性水稻土水分特性分析

对低丘红壤地区红壤性水稻土(黄筋泥田)和旱地红壤(黄筋泥)及不同利用方式下土壤的持水和供水特征进行了研究.结果表明,与红壤性水稻土相比,旱地红壤持水供水能力弱;红壤性水稻土各样品之间持水和释水能力的差异与有机质的变化相似,在红壤地区,培肥土壤有利于提高土壤抗旱能力,土壤利用方式不同改变了土壤孔隙的分布状况,使旱地红壤在低吸力段土壤的水分特征存在明显差异.     

土壤干密度和含水率对2种紫色土抗剪强度的影响

选择广泛分布于重庆丘陵山区的钙质紫色土和中性紫色土2种土壤,通过室内三轴剪切试验测定含水率和干密度交互作用对土壤抗剪强度指标的影响。结果表明:(1)在相同干密度情况下,2种土壤粘聚力(c)随着含水率增加呈现出先增加后减小的趋势,在相同土壤含水率水平下,土壤粘聚力(c)随干密度增大而增大;2种土壤内摩擦角(φ)在各干密度条件下均随着含水率增加呈明显减小的趋势。(2)含水率和干密度的交互作用对粘聚力(c)有显著影响,粘聚力(c)随着干密度的增大而增大,且每一个干密度都有一个含水率与之对应,并在此交互条件下c达到最大。钙质紫色土粘聚力(c)在干密度为1.7g/cm3,含水率为11%时达到极大值,此时粘聚力(c)为154.59kPa,中性紫色土粘聚力(c)在干密度为1.6g/cm3,含水率为8%时达到极大值,此时粘聚力(c)为126.38kPa。(3)含水率和干密度的交互作用对内摩擦角(φ)影响相对较小,同一干密度下,其φ值差异不大,随干密度的增大缓慢增大,相对而言,含水率对内摩擦角(φ)的影响更明显。钙质紫色土内摩擦角(φ)随含水率的增大呈曲线下降,中性紫色土内摩擦角(φ)随含水率增大有一个短暂的增大过程,而后随之迅速减小。     

土层置换对土壤物理性质及养分有效性的影响

以辽宁半干旱区旱田为研究对象,将0~20 cm土壤与20~40 cm土壤进行位置转换,探讨土层置换对土壤物理性质及土壤养分含量的影响。研究结果表明:土层置换后,10~30 cm土壤容重较常规耕作分别降低3.62%和5.11%;0~10cm与20~30 cm土壤含水量比常规耕作处理增大2.06%和6.82%;10~30 cm土壤导水率较常规耕作处理增加62.6%和219.2%;10~30 cm土壤碱解氮、速效钾、速效磷含量均高于常规耕作处理;玉米穗数、玉米出籽率、籽粒含水量以及玉米产量比常规耕作处理增加9.76%、4.67%、4.89%和8.56%。综上,应用土层置换技术,能够显著改善旱田土壤物理性状,提高养分有效性,为作物生长提供良好的土壤环境。     

作物植被的保土作用及作用系数

坡耕地种植作物能形成地表覆盖,具有一定的促土功能、其保土原理是作物密度大,地表微起伏和极系的固土作用。保土作用受覆盖度、地形、降雨等影响;用保土作用系数（Ｃ）衡量,仅与覆盖度有关。在黄土高原南部,Ｃ变化在０．１１－０．８６间,因而,提高坡耕地作物植被的保土功能,还需加其它管理措施．     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。