生物炭连续施用对油菜产量及旱地红壤溶解性有机碳光谱特征的影响

【目的】揭示生物炭连续添加对旱地红壤溶解性有机碳的影响。【方法】通过定位试验,探讨了低剂量(0.75～1.5 t hm^-2)生物炭连续施用7年后油菜产量、土壤理化性质和溶解性有机碳荧光光谱组分及参数变化特征。【结果】与对照(CK)相比,生物炭施用降低了土壤交换性Al3+含量(0.69～0.87 cmol kg^-1),提高了土壤pH(0.13～0.21个单位)、有机质含量(11.7%～18.1%)和可溶性碳含量(127.5%～127.8%);油菜单株角果数提高了39.8%～45.2%,油菜产量增加了3.5%～20.3%,其产量随着生物炭添加量呈递增趋势。连续施用生物炭有利于增加溶解性有机碳中类酪氨酸和类富里酸的比例,且显著降低了微生物代谢产物的比例。与CK相比,连续施用生物炭后土壤溶解性有机碳荧光指数降低了4.4%～10.6%,新鲜度指数降低了17.4%～18.4%,自生源指数降低了0.26(22.6%),而腐殖化指数增加了1.2%～5.1%。相关分析表明溶解性有机碳与pH呈显著正相关,而与交换性Al3+呈显著负相关;微生物代谢产物与pH呈显著...     

餐厨垃圾生物炭、炭基肥对种植芥菜土壤细菌群落结构的影响

餐厨垃圾的炭化、肥料化利用是解决餐厨垃圾环境污染问题的有效途径之一.目前有关餐厨垃圾生物炭、炭基肥等肥效以及对土壤环境的影响还缺乏研究.餐厨垃圾生物炭分别与复合肥和农业废弃物制备炭基复混肥和炭基有机肥.利用盆栽试验比较研究等氮量输入下餐厨垃圾生物炭制肥对种植芥菜土壤理化性质和细菌群落结构的影响.与不施肥处理(对照组)相...     

生物炭基肥施用对棉田土壤线虫群落结构的影响

为比较生物炭基肥、生物质炭施用以及常规施肥对棉田土壤线虫群落结构的影响设置棉花田间试验。试验处理为常规施肥(CK)、生物炭基肥+常规追肥(T+C)、生物炭基肥+木醋液追肥(T+M)、生物质炭+常规追肥(SWT)。采用浅盘法分离土壤线虫,用显微镜进行数量统计和种类鉴定,计算多样性生态指数。棉田各施肥处理土壤线虫密度范围为175～334 ind/100 g,表现为T+CT+MCKSWT。CK处理主要线虫优势属为螺旋属Helicotylenchus;T+C处理的线虫优势属为原杆属Protorhabditis、螺旋属Helicotylenchus和针属Paratylenchus,T+M处理的线虫优势属为原杆属Protorhabditis和螺旋属Helicotylenchus,SWT处理的线虫优势属为原杆属Protorhabditis和真头叶属Eucephalobus。所获得的土壤线虫隶属于35个属,添加生物炭基肥提高了土壤线虫总数量、食细菌性线虫数量、食真菌性线虫数量和杂食-捕食性线虫数量,抑制了植食性线虫数量,并且提高了线虫的多样性指数(H)、均匀度指数(J)和瓦斯乐斯卡指数(WI);T+C和T+M处理的植物寄生线虫成熟指数(PPI)高于CK处理;SWT的植物寄生线虫成熟指数(PPI)低于CK处理。添加生物炭基肥增加了线虫数量,提高了食细菌线虫和食真菌线虫丰度。     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌多样性及群落结构的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤细菌群落结构变化特征，以南方典型旱地红壤为研究对象，基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站玉米单作系统不同秸秆还田方式的长期试验，利用高通量测序明确了不同秸秆还田方式对土壤细菌多样性及群落结构的影响。结果表明：1）秸秆还田对土壤肥力提升显著，以秸秆猪粪配施（NPKSM）提升效果最佳；2）常规化肥处理（NPK）对细菌多样性无显著影响，但秸秆还田（NPKS）、秸秆猪粪配施（NPKSM）以及生物质炭（NPKB）处理均显著提升土壤细菌多样性；3）速效磷（AP）和土壤有机碳（SOC）变化是影响细菌多样性指数的主要因素，而速效钾（AK）、pH、总磷（TP）以及总氮（TN）均显著驱动细菌群落结构变异。研究结果从培育红壤肥力与微生物多样性的角度，为农业生态系统生物功能和土壤健康的协同提升提供了科学依据。     

生物质炭及过氧化钙对旱地红壤酶活性和微生物群落结构的影响

明确生物质炭等改良剂对土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响,对南方红壤旱地改良剂的合理施用及评价不同改良剂对旱地红壤肥力的影响具有重要意义。针对江西旱地红壤进行室内培养试验,试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72 g/kg)、C(生物质炭,21.46 g/kg)、C+Ca(过氧化钙,1.72 g/kg;生物质炭,21.46 g/kg),利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究改良剂对土壤微生物量和组成以及土壤酶活性、土壤活性有机碳的影响。结果表明:旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙土壤提高可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量;增加蔗糖酶(INV)、淀粉酶(AMY)及脲酶(URE)活性,特别是配施(C+Ca)显著提高土壤活性碳含量及酶活性。PLFA分析表明,土壤微生物总PLFAs量的大小顺序为:C+CaCCaCK;各处理土壤细菌的相对丰度最大,大约占微生物总含量的80%,放线菌次之,大约占微生物总含量的13%～15%,而真菌和丛枝菌根真菌的相对丰度较低。生物质炭和过氧化钙增加了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)值,尤以C+Ca处理增加幅度最大。主成分分析(PCA)表明,添加生物质炭和过氧化钙能够改善土壤微生物群落结构;计算主成分的综合得分,配施(C+Ca)处理的综合得分最高,对土壤微生物群落结构的影响最大。冗余分析(RDA)表明,土壤MBC、DOC和土壤INV酶活性是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。因此,施用生物质炭和过氧化钙能够明显提高旱地红壤微生物生物量,改变红壤微生物群落结构以及激发红壤酶活性,且配施效果最显著。     

生物炭对酸化茶园土壤性状和细菌群落结构的影响

  【目的】   生物炭作为一种高效、绿色、多功能的土壤调理剂受到了广泛关注,但生物炭对酸化茶园土壤改良的长期效应还缺乏了解。研究施用生物炭5年后对茶园土壤性状和细菌群落结构的影响,为生物炭在酸化土壤改良上的合理应用提供科学依据。   【方法】   茶园生物炭田间试验在福建安溪县进行,茶园种植年限超过7年,茶树品种为铁观音,土壤为黄壤 。试验设生物炭施用量0、2.5、5、10、20和40 t/hm2共6个水平,一次施入土壤,5年后调查了茶园土壤pH、电导率 (EC)、可溶性有机碳含量、细菌群落结构变化及它们间的相关关系。   【结果】   施用生物炭5年后,茶园土壤pH提高了0.16～1.11个单位,可溶性有机碳含量提高了52.6%～92.3%,EC值降低了1.85%～47.77%,其中施用10～40 t/hm2生物炭处理的pH值均显著高于0～5 t/hm2处理。施用生物炭5年对土壤性质的改变,进一步影响了细菌群落结构,细菌群落Chao指数、ACE指数表现为随生物炭施用量增加而增加得趋势,Shannon指数呈现先增加后降低的趋势。施用生物炭促进了适宜酸中性或弱碱性环境的节杆菌属、硝化螺旋菌属、黄色杆菌科细菌相对丰度的增加,降低了嗜酸性细菌如酸杆菌属细菌的相对丰度。细菌群落结构与环境因子的关联分析表明,施用0～10 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受pH、EC环境因子的影响较大;施用20～40 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受土壤可溶性有机碳等环境因子的影响较大;其中硝化螺旋菌属、α-变形菌门、酸杆菌属、康奈斯氏杆菌属等的相对丰度与土壤pH、EC值间具有显著相关性。   【结论】   在酸化茶园施用生物炭5年后,土壤pH、EC和可溶性有机碳含量发生了显著变化,增加了细菌群落多样性指数,且适宜酸中性或弱碱性环境的细菌丰度增加,嗜酸性细菌丰度降低;其中施用0～10 t/hm2生物炭的处理土壤pH、EC是显著影响细菌群落结构的环境因子,施用20～40 t/hm2生物炭的处理土壤可溶性有机碳含量是显著影响细菌群落结构的环境因子。     

生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm²时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm²时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。     

长期施肥对旱地红壤细菌群落的影响

为探讨长期不同施肥对旱地红壤细菌群落的影响,以中国农业科学院祁阳红壤实验站的冬小麦—夏玉米定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施化学氮磷钾肥(NPK)和化学氮磷钾+有机肥配施(NPKM)4个处理,于试验开展25年(2015年)小麦收获后采集各处理0～20 cm的土壤样品,利用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤细菌群落进行测定,并深入揭示影响旱地红壤细菌群落的关键因素。结果表明:(1)长期不同施肥显著改变了旱地红壤的化学性质,N和NPK处理的土壤pH显著降低至4.02和4.15,而NPKM处理的土壤pH显著上升至5.99。NPK和NPKM处理均显著改善土壤肥力,但后者效果明显优于前者,而N处理对土壤肥力的提升效果微弱。(2)长期不同施肥改变了旱地红壤优势菌的相对丰度,非度量多维度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)表明不同处理的土壤细菌群落发生显著变化。(3)与CK相比,N处理的4种多样性指数(物种丰富度、Chao1指数、系统发育多样性和香农指数)显著降低了21.4%～49.4%,而NPKM处理显著增加了7.0%～66.9%,NPK处理也会使系统...     

杉木凋落物及其生物炭对土壤微生物群落结构的影响

以福建建瓯万木林自然保护区内的杉木人工林土壤为研究对象,设置单独添加生物炭、单独添加凋落物以及混合添加凋落物和生物炭处理,进行一年的室内培养实验,研究不同添加物处理对土壤性质及微生物群落结构的影响。结果表明:与对照(S)相比,单独添加凋落物与混合添加凋落物和生物炭均使土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总量、真菌丰度以及真菌/细菌比值显著增加;单独添加生物炭与混合添加凋落物和生物炭均使革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌比值显著增加。混合添加凋落物和生物炭处理的放线菌丰度显著高于单独添加凋落物处理的。主成分分析表明,不同添加物处理的土壤微生物群落结构存在显著差异;典范对应分析表明,不同添加物处理通过改变土壤p H、全碳、全氮、C/N、可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)等性质,进而影响土壤微生物群落结构。     

施用菌糠对侵蚀劣地土壤理化性质和细菌群落结构的影响

为了探明侵蚀地施加菌糠后土壤理化性质及细菌群落结构的变化情况,采用细菌16S rRNA基因V3-V4区高通量测序技术等方法分析施加菌糠的大豆、太子参和玉米种植地与对照地土壤中细菌群落组成和多样性的差异,并分析土壤理化性质与细菌群落的关系。结果表明:施加菌糠能够一定程度地提高土壤的理化性质,并对土壤质量有所改善。施用菌糠的土壤样品中共检测到676属细菌,其中德沃斯氏菌属(Devosia,0.02%～3.81%)和Sideroxydans(0.01%～6.02%)为优势属;相较于对照地土壤,施加菌糠后土壤中18个属的群落结构发生显著变化。冗余分析表明,土壤中17个细菌属的丰度与毛管孔隙度、非毛管孔隙度、pH、有机质、全磷、全钾、碱解氮以及有效磷的含量呈显著相关关系。菌糠的施用改善了土壤的理化性质,增加了土壤中促进物质代谢和养分吸收的菌群丰度,为菌糠用作有机肥料的进一步开发研究提供了理论基础。     

长期施用有机肥对红壤旱地土壤线虫群落的影响

基于红壤旱地(玉米)的长期施肥试验,研究长期施用有机肥对土壤线虫分布特征及群落结构的影响。田间试验处理包括:CK(对照)、ON1(低量有机肥)、ON2(高量有机肥)和ON2L(高量改良有机肥)。结果表明,施肥8a后,红壤旱地中共鉴定出15科、29属土壤线虫,包括8属植物寄生线虫、9属食细菌线虫、3属食真菌性线虫和9属捕食杂食性线虫,短体属(Pratylenchus)、小杆属(Rhabditis)和原杆属(Pro-torhabditis)为优势属。不同施肥处理中,土壤线虫总数的大小顺序为ON2>ON1>ON2L>CK。线虫群落生态指数对于施用有机肥有不同的响应:除SI外,其他虫群落生态指数均有显著差异,通过线虫群落结构的变化很好地反映了土壤的肥力变化状况,土壤线虫可以作为施有机肥过程中指示土壤健康质量的一个重要的生物学指标。     

红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响

利用中国科学院桃源农业生态试验站坡地不同利用方式长期定位观测试验场农田、自然恢复和茶园土壤为研究对象,直接从土壤中抽提总DNA,应用T-RFLP和RT-PCR技术研究红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,红壤坡地三种土地利用方式土壤细菌多样性指数农田>茶园>自然恢复(p<0.05),但土壤细菌数量茶园>自然恢复>农田(p<0.05),茶园土壤细菌数量是农田的8.76倍。基于T-RFLP图谱的样品间相似性指数和主要限制性片段(T-RFs)定性分析均表明,农田与茶园和自然恢复土壤均存在显著的差异(p<0.05),而茶园和自然恢复土壤细菌群落比较相似。不同土地利用方式土壤有机质、有效磷和速效钾均对土壤细菌群落结构产生显著影响(p<0.05)。综合考虑经济效益和保持红壤坡地的可持续利用,茶园将成为中国南方红壤丘陵坡地可持续利用的一种有效方式。     

施氮和间作花生对木薯根际土壤细菌群落结构的影响

在等量施肥条件下,木薯间作一季花生,是否具有间作优势,间作模式中木薯根际土壤细菌群落结构如何变化,相关研究报道较少。以木薯品种"华南205"、花生品种"粤油200"为试验材料,设计施氮、不施氮2个处理和等量施肥条件下的3种种植模式(木薯单作、花生单作、木薯间作花生),采用高通量测序技术,研究施氮和间作花生对木薯根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明,在等量施肥条件下,木薯-花生间作的土地当量比大于1,表现出间作优势。施氮和间作花生对木薯根际土壤细菌的多样性无显著影响。4个优势细菌门类依次为绿弯菌门、变形菌门、放线菌门和酸杆菌门。不同处理间的菌门Saccharibacteria的差异极显著,施氮显著降低了疣微菌门的相对丰度。木薯根际土壤细菌的属数量共464个。相对丰度排名前30的菌属中,不同处理间菌属Acidobacteriaceae__Subgroup_1_和Sphingomonas的差异达显著或极显著水平,施氮显著降低了菌属Subgroup_7的相对丰度,显著提高了菌属Acidothermus的相对丰度。主成分分析表明,施氮对细菌群落组成的影响大于种植模式;冗余分析得出,有机质、pH值显著影响细菌属水平群落组成。     

生物炭对红壤和褐土中镉形态的影响

【目的】重金属对环境危害的大小主要取决于其形态分布,尤其是生物有效态镉 (Cd) 的含量和存在比例。添加生物炭可以降低Cd超标土壤中生物有效态Cd的含量,本文研究了施用生物炭后红壤和褐土中Cd形态的变化及其与生物炭施用量的关系,以加深对生物炭修复Cd污染土壤机理的认识。【方法】选择红壤 (pH 5.21) 和褐土 (pH 7.75) 两类土壤进行了室内培养试验。将两个过2 mm筛的自然风干土壤各40 kg,分别装于20 L塑料盒中,加Cd(NO₃)₂溶液使土壤外源Cd含量达到5 mg/kg,保持70%田间最大持水量,于25℃条件下平衡两周;之后,在每1000 g土内,分别添加生物炭0、5、10、20 g,均匀混合后,室温培养50 d;在培养1、4、7、14、21、35、49 d时分别取样,测定土壤pH和有机碳含量,利用Tessier分级法测定土壤Cd形态。【结果】红壤pH随生物炭施用量的增加显著升高,培养14天后,生物炭施加量为2%时,土壤由酸性变为弱碱性,生物炭对褐土pH的提高作用不显著。红壤和褐土有机碳含量均随生物炭施用量的增加而升高。培养49天后,红壤可交换态Cd含量的降幅较大,降幅为0.31～0.82 mg/kg,且处理2%的可交换态Cd含量最低,为1.24 mg/kg,生物炭施用量2%的红壤碳酸盐结合态Cd含量最高,为1.06 mg/kg,施用生物炭的红壤碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd所占比例增加了3.14%～14.21%、8.20%～23.96%,施用生物炭的褐土碳酸盐结合态Cd和Fe、Mn氧化物结合态Cd升高了0.94%～2.61%、0.80%～7.90%。褐土的土壤有机碳含量和生物炭施用量与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤碳酸盐结合态Cd,土壤Fe、Mn氧化物结合态Cd和土壤有机结合态Cd呈极显著正相关关系;红壤pH、有机碳含量和生物炭施用量均与土壤可交换态Cd呈极显著负相关关系,与土壤其他四种形态Cd呈极显著正相关关系。但在红壤中土壤有机碳和生物炭施用量与各形态Cd的相关系数均大于在褐土中的相关系数。【结论】综合分析两种类型土壤中Cd形态的变化,发现生物炭对红壤的修复效果优于对褐土的修复效果,因此生物炭可以作为Cd污染的酸性土壤的一种修复改良材料。     

连续施用炭基肥对花生土壤性质和产量的影响

通过田间微区定位试验,研究施用炭基缓释花生专用肥及不同有机肥配施化肥对连作花生土壤理化性质及产量的影响。结果表明,采用炭基缓释肥可以明显提高土壤氮磷钾养分含量和花生产量。连续施用3年后,炭基缓释花生专用肥处理产量达到最高,为6 488 kg/hm2,且显著高于其他处理方式。施用炭基肥在提高土壤有机质、全钾、速效钾含量方面效果优于其他处理方式;在提高土壤全氮、碱解氮含量方面效果与其它处理方式相差不大。而在提高土壤全磷方面炭基肥效果不如其它处理。同时,施用炭基肥在维持土壤p H值效果上略差于其他处理,随着种植年限的增加p H值有所下降;而猪粪配施化肥和玉米秸秆配施化肥处理在防止土壤酸化方面效果较好。     

长期施用有机肥对旱地红壤团聚体结构与稳定性的影响

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团聚体百分含量为:厩肥稻草绿肥还田对照。各有机肥处理中土壤中有机质、无定形氧化铁和无定形氧化铝含量较单施化肥处理分别增加了9%～54%、8.5%～21.7%和10.9%～26.8%。统计结果显示,0.25mm水稳性团聚体含量与土壤有机质含量成极显著正相关(p0.01);土壤团聚体破坏率与土壤有机质含量成极显著负相关(p0.01)。在单施化肥的基础上有机肥的施入不仅有利于红壤旱地土壤大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。