土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,通气不良,土壤Eh值和有效养分低下,水稻产量偏低。本研究以单施化肥为对照,设置增施生物稻糠、脱硫灰、石膏、过氧化钙和硅钙肥处理,通过田间小区试验和定期观测,探究了不同土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响。结果表明:与CK处理比较,施用生物稻糠和石膏土壤活性还原物质含量分别降低了52%和30%,从而提高了土壤的氧化性能;土壤细菌数分别提高200%和96%,真菌数分别下降16%和10%,进而提高土壤供氮能力。而施用脱硫灰和石膏调节了土壤养分,土壤有效磷含量均增加83%,速效钾含量分别增加50%和13%,水稻叶绿素含量分别提高3%和5%。施用石膏、生物稻糠和脱硫灰水稻分别增产13.0%、10.1%和5.1%。研究认为,施用土壤调理剂能消减冷浸田还原物质毒害,提升土壤微生物活性,提高土壤养分供应,促进水稻增产,并以生物稻糠、石膏和脱硫灰效果最佳。     

Effects of Bentonite, Hydrogel and Biochar Amendments on Soil Hydraulic Properties from Saturation to Oven Dryness

Effects of hydrogel, bentonite, and biochar as soil amendments on soil hydraulic properties and improving water availability from saturation to oven dryness were investigated. Soils were mixed with hydrogel (0.10%, 0.25%, and 0.50%), bentonite (0.5%, 1.0%, and 2.5%), and biochar (1.0%, 2.5%, and 5.0%) as soil amendments (weight:weight). Three methods (extended multistep outflow (XMSO), evaporation (EVA), and WP4 dewpoint potentiometer) were used to measure soil hydraulic properties from saturation to oven dryness. The cumulative XMSO results were more uniform across all the applied pressure steps for the amended soils. The EVA exhibited a shorter linear decrease during the first evaporation stage and a lower evaporation rate during the second evaporation stage. The WP4 results also exhibited that soil amendments increased the soil water content of the amended soils at low matric potentials. The results of soil water retention curves revealed that the unamended soil retained less water at any matric potential compared to the amended soils. Soil hydraulic conductivity decreased with increasing amount of soil amendments. The saturated hydraulic conductivity was higher for the unamended soil than the soils amended with 2.5% bentonite, 0.50% hydrogel, and 5.0% biochar by 11, 3, and 18 times, respectively. These results suggested that soil amendments improved soil water retentivity, which confirmed the appropriateness of these soil amendments for potential use in sandy soil improvements. However, field experiments and economical perception studies should be considered for further investigation.     

土壤重金属—有机物复合污染环境效应与修复技术研究进展

重金属-有机物复合污染已是土壤污染的一种普遍形式,其环境危害和治理难度远大于单一污染土壤,因此,重金属-有机物复合污染土壤修复治理是我国环保领域亟需解决的现实难题。基于此,本文首先介绍了重金属与有机污染物在土壤中的复合污染现状；其次,分析了土壤中重金属与有机污染物的交互作用及其环境效应；然后从物化修复、生物修复和联合修复这3方面,综述了不同技术手段对重金属-有机物复合污染土壤修复的研究进展；最后提出了重金属-有机物复合污染土壤修复研究的发展方向。     

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。     

壳聚糖对土壤理化性状的影响

壳聚糖对土壤理化性状有较大的影响。当土壤中施入壳聚糖酸溶液后,土壤的团粒结构和渗透系数随壳聚糖施用量的增加而增加,而容重、CEC和pH则减小;在EC值上表现为先下降后上升的趋势。当壳聚糖施用量达到0.45‰[对干土平均质量(W/W)]后,土壤物理性状的变化趋于稳定。3种壳聚糖酸溶液处理的土壤物理性状的变化趋势一致,无明显差异。在壳聚糖酸溶液中,酸作为溶剂本身对土壤物理性状的影响不大。壳聚糖酸溶液对土壤化学性状的影响过程较复杂,表现出是由壳聚糖和酸对土壤共同作用的结果。溶剂酸是影响土壤pH主要因素,其酸性越强,壳聚糖酸溶液的酸性就越强,处理后土壤的pH就越小。土壤CEC、EC同时受壳聚糖用量和溶剂酸种类的影响。     

旱地土壤施用生物质炭的后效应——水分条件对土壤有机碳矿化的影响

农田施用生物质炭作为农田土壤固碳减排技术的重要措施已受到广泛关注。本研究选择一次性大量施入生物质炭3年后且长期种植玉米的旱地土壤为研究对象,通过室内培养试验,研究了不同水分条件下的有机碳稳定性的变化,结果表明:一级动力学方程较好地描述了土壤有机碳的矿化动态,总体看来旱地土壤有机碳的矿化强度随土壤含水量的增加而增大,在25%WHC(持水量,water holding capacity)、50%WHC和75%WHC水分条件下,与C0(无生物质炭)相比,C20(生物质炭20 t/hm2)、C40(生物质炭40 t/hm2)处理下,有机碳的矿化强度分别降低了28.57%~42.86%(25%WHC)、22.22%~33.33%(50%WHC)、15.00%~30.00%(75%WHC),不同处理下土壤的微生物商和微生物代谢熵对水分的响应存在明显差异,与对照相比,生物质炭施用下微生物量相对稳定,且稳定程度与生物质炭用量有关。因此,旱地土壤施用生物质炭具有保持微生物量稳定且降低土壤有机碳矿化与CO2释放的作用,这对于农田土壤有机碳的固持增汇具有重要意义。     

三种土壤改良剂对风沙土抗剪强度的影响

为探明不同土壤改良剂对风沙土力学特征的影响,采用羧甲基纤维素钠、磷石膏及生物炭三种改良剂添加到风沙土中,进行棉花盆栽实验,通过直剪法测定改良前后的土壤内聚力和内摩擦角,分析了两种土壤含水量条件下不同土壤改良剂添加风沙土的抗剪强度。结果表明:(1)无论含水量高低,经三种改良处理的风沙土内聚力均显著大于对照,三者大小关系呈羧甲基纤维素钠磷石膏生物炭,表明施用羧甲基纤维素钠对风沙土抗剪强度改良效果最佳;与对照相比,改良剂处理对内摩擦角影响未达到显著程度(P0.05)。(2)随土壤改良剂添加量的增加,土壤内聚力亦增大,且拟合效果较好,但内摩擦角变化不明显。(3)在同一添加量情况下,低水处理的风沙土内聚力和内摩擦角均大于高水处理,但处理间差异不显著(P0.05)。(4)土壤改良剂及含水量主要通过增大内聚力来提高土壤抗剪强度,但各因素间交互作用均对内聚力无显著影响。     

生物炭在土壤改良和重金属污染治理中的应用

作为重要的土壤改良剂、污染物质吸附剂的生物炭在农业和环境中具有巨大的应用价值和现实意义,因而受到国内外学者们的普遍关注。本文基于生物炭在农业增产和重金属污染治理方面的国内外研究文献,综述了生物炭的基本特性及对土壤的改良作用,分析了生物炭对土壤肥力及作物增产的影响,阐述了生物炭对土壤重金属污染修复机理,及该领域未来的发展动向,以期为生物炭大规模农用提供参考。     

生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响

[目的] 探讨生物炭对侵蚀黑土团聚体的修复效果,揭示生物炭对侵蚀黑土团聚体的影响机制,为修复侵蚀黑土提供科学依据。[方法] 以侵蚀黑土为研究对象,研究未剥离农田（CK）、未剥离农田施生物炭（CK+BC）、模拟侵蚀土壤（RS）、侵蚀土壤施生物炭（RS+BC）4个处理生物炭对黑土团聚体的影响。[结果] 与CK处理相比,CK+BC处理中0.25～2 mm粒级团聚体含量增加了14.01%,RS+BC处理中0.25～2 mm粒级团聚体含量比RS处理增加了12.11%,生物炭提高了团聚体的几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量,增加了CK+BC和RS+BC两个处理的原土和>0.25 mm粒级团聚体中的土壤有机碳含量（SOC）,GMD分别与SOC和交换性钠呈正相关和负相关,且SOC对团聚体的胶结作用大于交换性钠的分散作用,提高了侵蚀黑土团聚体稳定性。[结论] 生物炭改善黑土侵蚀后的结构,促进了土壤团聚化,对侵蚀土壤具有良好的修复作用,是修复侵蚀黑土的有效措施。     

改良剂对旱地红壤活性有机碳及土壤酶活性的影响

针对江西旱地红壤肥力低下、生产力不高等突出问题,基于长期野外旱地红壤定位试验,研究了改良剂(生物质炭和过氧化钙)对旱地红壤活性有机碳及与碳代谢相关酶活性的影响。试验设置生物质炭施用量0(C0)、758(C1)、1 515(C2)kg/hm2和过氧化钙施用量0(Ca0)、61(Ca1)、121(Ca2)kg/hm2,生物质炭和过氧化钙单施和配施共9个处理,即CK、C0Ca1、C0Ca2、C1Ca0、C1Ca1、C1Ca2、C2Ca0、C2Ca1、C2Ca2。结果表明,生物质炭单施和配施均在一定程度上提高了旱地红壤有机碳及活性碳组分,且效果优于单施过氧化钙。C2Ca0、C2Ca1和C2Ca2处理土壤有机碳增加较显著。生物质炭和过氧化钙显著提高土壤活性有机碳组分,与对照(CK)相比,其中C1Ca0处理的微生物生物量碳平均增加了45.22%,C1Ca2处理的可溶性有机碳平均增加了21.34%,C1Ca0处理的颗粒有机碳平均增加了20.72%,C2Ca2处理的易氧化有机碳平均增加了22.19%。生物质炭和过氧化钙对提高碳库管理指数均有较好的效果,0~10 cm和10~20 cm土层分别平均增加了11.09%、14.07%。添加生物质炭对旱地红壤酶活性均有促进作用,且对0~10 cm土层土壤酶的影响较10~20 cm土层明显;配施C2Ca2明显提高旱地红壤淀粉酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性,C1Ca1明显提高红壤蔗糖酶活性。因此,生物质炭和过氧化钙能有效改善旱地红壤活性有机碳组分以及与碳代谢相关酶活性,且生物质炭与过氧化钙配合施用对土壤改良的效果更好。     

Effects of Co-Application of Zeolites and Vermicompost on Speciation and Phytoavailability of Cadmium,Lead, and Zinc in a Contaminated Soil

In this study, we investigated, with pot experiments, whether combined application of zeolites and vermicompost is more effective than single application on plant growth and heavy metals’ uptake in a heavy metal contaminated soil. The results showed that co-application of these amendments decreased zinc (Zn) and cadmium (Cd) availability by their redistribution from plant available forms to organic matter and metal oxide associated fractions. While, the addition of vermicompost and zeolites increased the lead (Pb) concentration significantly in the soluble/exchangeable form as compared with the control. Applying vermicompost individually or in combination with zeolites markedly increased plant biomass. Single zeolites and vermicompost reduced Zn and Pb contents of corn roots and shoots compared to un-treated soil, but less compared to the combined zeolite and vermicompost treatments. The results obtained suggest that co-application of zeolites and vermicompost could be an option for immobilizing Cd, Pb, and Zn in heavy metal contaminated soils.     

固定剂及其在重金属污染土壤修复中的应用

由于人类的过度开发,部分地区土壤重金属污染日趋严重。采用向污染土壤中施加各类固定化试剂,通过其对重金属的吸附、沉淀(共沉淀)、离子交换及络合作用等将重金属固定在土壤中,降低其在环境中的迁移性和生物可利用性,最终达到减少重金属污染环境风险的目标,是修复重金属污染土壤的有效手段之一。本文概述了近年来国内外报道的各种土壤固定剂及其在重金属污染土壤修复中的应用和修复机理,并从构效关系等角度出发,展望了固定剂在土壤修复应用中的未来发展。     

土壤紧实度对伴矿景天生长及镉锌吸收性的影响研究

采集黏土、壤黏土和砂质壤土,分别设置无压实、低紧实度及高紧实度3种处理,通过盆栽试验研究了土壤紧实度对Cd、Zn超积累植物伴矿景天生长和Cd、Zn吸收性的影响。结果表明,与无压实处理比较,砂质壤土、壤黏土和黏土中伴矿景天地上部生物量在低紧实度下显著下降66.8%~83.5%、59.9%~60.4%和57.9%~71.4%;高紧实度处理却显著提高了伴矿景天的根系活力(142%~241%)。高紧实度处理显著降低了壤黏土上伴矿景天地上部Cd和Zn含量,但低紧实度对砂质壤土和黏土上伴矿景天地上部Cd和Zn含量无显著影响。与无压实处理比较,低紧实度显著降低了砂质壤土、壤黏土和黏土上伴矿景天的Cd吸取量,分别下降50.4%~73.8%、61.4%~74.9%和43.4%~63.3%,Zn吸取量下降48.7%~79.5%、73.6%~79.0%和46.1%~63.5%;土壤紧实度对壤黏土上伴矿景天的镉锌吸取效率影响最明显。     

生物炭对退化蔬菜地土壤及其修复过程中N_2O产排的影响

高氮投入的设施蔬菜地土壤易发生次生盐渍化、酸化、板结化等土壤退化现象,也会引起地下水污染、N_2O大量排放等环境后果,严重影响了蔬菜农业的可持续发展。强还原土壤灭菌(reductive soil disinfestation,RSD)作为新兴的退化设施蔬菜地土壤修复方法,能够有效缓解土壤退化,但也导致N_2O大量排放。本研究选用生物炭作为调节剂,评估不同生物炭施加量对退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中N_2O排放的影响,并测定反硝化功能基因(一氧化氮还原酶基因nor B和氧化亚氮还原酶基因nos Z)丰度来反映反硝化微生物活性。结果显示:RSD法显著降低了土壤硝酸盐含量、提高了土壤p H,缓解了土壤退化,但其N_2O累计排放量是非修复土壤的950倍以上;施加生物炭具有减排效果,其中施加5%的生物炭显著降低了退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放,其减排量分别为68.7%和16.0%;Pearson相关分析显示,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放速率均与p H显著负相关,而在强还原修复过程中土壤N_2O排放速率还与NO_3~--N含量显著正相关;施加生物炭显著改变了土壤nor B和nos Z基因,线性回归分析表明,非强还原修复过程和强还原修复过程中土壤N_2O排放的微生物机理不同,前者显著受nos Z基因丰度影响,而后者显著受nor B基因丰度影响。在退化设施蔬菜地土壤中施加5%生物炭可有效减低退化设施蔬菜地土壤及其强还原修复过程中的N_2O排放。     

土壤改良剂对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响

采用聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配5种土壤改良剂,研究其对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%,7.60%～19.29%,5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;各土壤改良剂处理0-60cm各土层土壤容重均有不同程度的降低,其中,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾均降低幅度最大,各处理间差异不显著;各土壤改良剂均能显著提高0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层>0.25mm团聚体含量,其中>2mm和2～1mm土壤团粒结构增幅较大,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配处理显著高于单施处理;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层的土壤微生物量碳含量显著提高,复配较单施效果显著,随着土壤深度增加土壤微生物量碳逐层递减;各土壤改良剂处理籽粒产量和生物产量均显著高于对照,其中聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾籽粒产量较其他处理高,分别为4 694.2kg/hm2和4 566.9kg/hm2,较对照增产21.66%和18.36%,两处理生物产量也表现较佳。     

生物质炭对土壤理化性状及氮素转化的研究进展

生物质炭因其具有的特殊理化性质施入到农田中能够改良土壤、提高土壤肥力及促进作物生长,已经成为农业减排和土壤微生态系统生物氮素地球化学循环领域的研究热点。生物质炭作为土壤的外来物质,直接或间接地参与到土壤氮素的周转过程中,进而对土壤中氮素的存在状态和供应能力等产生长远的影响。本文综述了土壤中施入生物质炭后,氮素循环的变化及响应机制,重点分析了生物质炭施入农田引起土壤理化性质变化后由土壤微生物驱动的固氮反应、氨化反应、硝化反应及反硝化反应等生物化学反应过程的响应及相关机理。在此基础上,对今后生物质炭的研究方向进行展望。     

施用改良剂对皖南旱坡地土壤性状及烤烟产量和品质的综合效应

通过田间小区试验研究了无机矿石类及生物炭改良剂不同组合对皖南旱坡地土壤性状以及烤烟产量和烟叶品质的影响。结果表明:与对照相比,3种无机矿石材料(T20、G20、硅藻土)和2种生物炭(竹炭和砻糠炭)的改良剂的不同组合,可使土壤体积质量下降0.27~0.34 g/cm3,田间持水量提高11.6%~55.6%,pH提高了0.45~0.93个单位;烤烟产量增加26~397 kg/hm~2,烤烟烟碱与全氮含量有所下降,还原糖含量有所增加,糖碱比优化,品质进一步提升。本研究结果可以为皖南旱坡地烟区土壤改良、提高特色烟产量和品质、促进农民增产增收提供有效的指导。     

沙质土壤改良剂对科尔沁地区风沙土物理性质及玉米产量的影响

一次性在沙地施加沙质土壤改良剂,研究了其在不同年份对科尔沁沙地风沙土土壤团聚体含量、土壤贮水量以及玉米产量影响的长效机制。结果表明,各处理均能显著提高0—40cm土层间粒径大于0.25mm的团聚体含量,能促进粒径0.1~0.25mm小团聚体逐渐向粒径为0.25~0.5mm和粒径大于2mm的大团粒结构转变,其中以第4a的0—10cm土层处理表现最为明显,粒径0.1~0.25mm小团聚体较CK减少了34.55%,粒径0.25~0.5和大于2mm的大团粒结构分别较CK增加了1.63和12.31倍;在贮水量方面,施入土壤改良剂第3a,第4a,第2a以及第1a分别较CK提高了42.21%~48.48%,32.48%~38.11%,28.35%~34.3%和19.15%~29.47%;在产量方面,各处理间差异均显著,各处理较CK增产幅度在15.1%~59.62%。施加沙质土壤改良剂在前3a可逐年改善土壤团粒结构、贮水能力和提高产量,说明其具有显著的改土和增产效果。     

腐植酸共聚物土壤改良剂对土壤化学性能的影响

研究了以腐植酸共聚物作为土壤结构改良剂改良赤红壤后对该土壤化学性能的影响。实验结果表明,改良后的土壤比表面积、电荷量、阳离子交换量随共聚物在土壤中施入量的增加而增大,土壤的酸性减弱,pH提高。共聚体系中丙烯酸组分投料比的增加对土壤比表面积的影响不同于对电荷量及阳离子交换量的影响。     

Ameliorating Effects of Fungus Chaff and Its Biochar on Soil Acidity

A biochar was generated from fungus chaff at 300 °C, and the ameliorating effects of fungus chaff and its biochar on an acidic Ultisol were compared using incubation experiments. Incorporation of fungus chaff and its biochar significantly increased soil pH and soil exchangeable base cations but decreased soil exchangeable acidity. The ameliorating effect was greater for the biochar than the fungus chaff, and thus the biochar was a better amendment for acidic soil than its feedstock of fungus chaff. The biochar ameliorated soil acidity mainly through the release of its contained alkaline substances, while fungus chaff increased pH of acidic soils through two mechanisms: release of alkaline substances and inhibition of soil nitrification. The incorporation of fungus chaff increased soil-available organic carbon and thus accelerated the microbial assimilation of inorganic nitrogen, while incorporation of fungus chaff biochar enhanced nitrification due to increased soil pH.