生物炭对两种典型植烟土壤养分、碳库及烤烟产质量的影响

为探讨生物炭对江西植烟土壤肥力和烤烟致香物的影响,2015年在江西省信丰县西牛镇进行水稻土和紫色土田间试验,生物炭穴施增施量设置为T1(0 kg hm~(-2))、T2(450 kg hm~(-2))、T3(900 kg hm~(-2))、T4(1350 kg hm~(-2))、T5(1800 kg hm~(-2))五个水平。结果表明:(1)增施生物炭后,水稻土和紫色土速效养分含量,全碳、有机碳、水溶性碳、C/N都有所增加。(2)水稻土pH随着生物炭施用量的增加而增加,T2降低了紫色土pH。(3)增施生物炭提高了紫色土易氧化态碳含量和碳库管理指数,以T2处理效果最为显著,水稻土除T3处理外,其他处理易氧化态碳含量和碳库管理指数均低于T1处理。(4)增施生物炭提高了水稻土有机碳氧化稳定性,降低了紫色土有机碳有机碳氧化稳定性,生物炭在水稻土中更加稳定。(5)施用生物炭对两种土壤不同部位烟叶中性致香物影响不同。(6)施用生物炭后水稻土和紫色土烤烟分别最高增产52.94%和122.75%。综上所述,在水稻土和紫色土中增施生物炭可以提高土壤质量和烤烟产质量,分别以常规施肥增施900 kg hm~(-2)和450 kg hm~(-2)时效果最好。     

生物质炭对延安烤烟生长及经济性状的影响

采用大田试验,在当地习惯施肥基础上,添加不同比例的生物质炭,探讨生物质炭对烤烟生长的影响。试验设4个处理,包括不施生物炭对照(CK)、生物炭300 kg hm-2(T1)、生物炭600 kg hm-2(T2)和生物炭900 kg hm-2(T3),每个处理重复3次,随机区组排列。结果表明,施用生物质炭均增加了烤烟株高、叶片数和叶宽,但是,处理间没有达到显著差异水平,施用生物炭对叶长的影响较小。施用生物质炭处理均提高了土壤pH值。在本试验条件下,与不施生物炭相比,生物质炭在中等用量(600 kg hm-2)下可以提高产量,生物炭用量过低和过高均降低产量和产值。施用生物炭会降低上等烟比例,施用生物炭能提高中等烟比例。综合考虑,生物质炭用量控制在600 kg hm-2是比较适宜的。     

生物炭施用五年后对土壤生物化学特性及夏玉米产量的影响

生物炭施用可以提高作物产量和培肥土壤,但连年施用成本高,探讨一次性施用生物炭的后效对于降低成本投入和保障作物高产及培肥土壤具有重要意义。本研究通过设置不施生物炭(CK)、生物炭10 t·hm^-2(T1)、生物炭15 t·hm^-2(T2)、生物炭20 t·hm^-2(T3)和生物炭25 t·hm^-2(T4)的田间试验,探讨一次性施用后第5年夏玉米产量和土壤养分及微生物特性变化。结果表明：施用5年后,不同生物炭用量处理均不同程度增加了土壤有机碳、速效磷、速效钾、微生物量碳、氮含量及酶活性,并且随着生物炭用量的增加而增加,而土壤碱解氮含量变化不显著;T1、T2、T3和T4处理的玉米产量分别较CK显著增加了8.85%、14.5%、22.2%和30.1%。相关分析表明,产量的增加与土壤微生物碳氮、酶活性、土壤有机碳、速效磷、钾之间存在显著正相关关系。因此,生物炭一次性施用后5年仍呈现出显著的增产和培肥效果,且用量越高,后效越大。     

作物残体与其生物炭配施对土壤有机碳及其自身矿化率的提升

【目的】本研究通过探讨小麦和玉米残体与其生物炭配施对土壤各组分有机碳及其自身有机碳矿化的影响,揭示其在土壤固碳和培肥方面的效应,为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。【方法】采用室内恒温培养试验,共设置小麦或玉米残体(根茬、秸秆)和秸秆制成的生物炭单施(WS、WR、WB、MS、MR、MB),配施(WS+WB、WR+WB、MS+MB、MR+MB)以及对照(CK)构成的11个处理,培养期间测定土壤CO2释放量,培养结束后测定土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)以及粗细颗粒有机碳含量(CPOC、FPOC)。【结果】添加玉米有机物料对土壤TOC、MBC、POC、CPOC和FPOC含量的增加作用普遍高于添加小麦有机物料。添加小麦或玉米秸秆对土壤TOC、POC、CPOC、FPOC含量的增加作用均高于添加根茬。单独添加生物炭,作物残体与生物炭配施和单独添加作物残体处理分别在培养的第4、8、21 d有机碳矿化速率最大,为有机碳矿化快速期,之后矿化速率减缓并逐渐趋于稳定。单独添加作物残体其有机碳累积矿化率最大,达到30%~46%;与对照相比,添加有机物料的各处理均显著增加了土壤TOC含量,其中添加生物炭处理土壤TOC含量增幅最大;单独添加小麦和玉米生物炭处理,土壤TOC含量分别显著增加34.4%和36.5%,但其有机碳累积矿化率仅为3%左右,土壤FPOC含量及敏感性指数在单独添加生物炭处理最高;小麦和玉米残体与其生物炭配施处理,土壤MBC和CPOC含量分别显著增加80.2%~199.2%,且其有机碳累积矿化率为12%~19%,介于生物炭和残体单施之间,土壤CPOC含量及敏感性指数均表现为配施处理最高。【结论】单独添加作物残体能够较好地补充土壤养分,但CO2释放量显著高于单施生物炭及配施处理;单独添加生物炭其有机碳累积矿化率较低,短期内对土壤养分的补充作用较小。作物残体与其生物炭配施可以较好地克服各自单独施用的弊端,尤其是玉米秸秆与其生物炭配施,在保证作物养分供应的同时能增加土壤碳库储量,对土壤肥力提升效果更好。     

施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响

  【目的】  以2年田间定位试验为依托,研究小麦秸秆及其生物炭连续施用对植烟土壤理化性状和有机碳组分的影响,为烟区土壤质量提升提供依据。  【方法】  田间试验在山东省诸城市潮褐土烟田上进行。试验设4个处理,分别为:常规施肥且秸秆不还田(CK),常规施肥+小麦秸秆还田(FS),常规施肥+小麦秸秆生物炭2.25 t/hm2 (FB1)和4.50 t/hm2 (FB2)。在烟叶收获后,采集0—20 cm耕层土样,测定了土壤基础理化指标和总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、活性有机碳(LOC)及轻组有机碳(LFOC)含量,并计算土壤碳库管理指数(CPMI)。  【结果】  连续施用小麦秸秆或其生物炭2年后,FB1和FB2处理TOC含量显著高于CK,增幅分别为74.9%和116.0%,而FS与CK处理间差异不显著。LFOC含量的变化趋势与TOC类似,FB1和FB2处理LFOC含量分别较CK处理显著增加154%和326%。FS处理HWC含量显著高于CK和FB1处理,而与FB2处理差异不显著。与CK相比,FS处理HWC含量增加了107%。FS和FB2处理MBC含量较CK分别增加了252%和144%,而FB1处理与CK相比差异不显著。FS处理LOC含量较CK显著增加了68.9%,而FB1、FB2处理LOC含量与CK相比差异不显著。FS处理还能显著降低土壤容重、增加土壤含水量及有效磷含量,其对部分土壤理化特性的改良效果优于生物炭处理(FB1和FB2)。此外,CPMI也以FS处理最高,较CK显著增加了73.5%,而FB1、FB2处理与CK处理差异不显著。  【结论】  连续秸秆还田有利于提升烟田土壤活性有机碳(MBC、HWC和LOC)含量,降低土壤容重,提高有效磷含量,提高土壤CPMI。而同量秸秆转化为生物炭后连续还田能够提高土壤总有机碳和轻组有机碳含量,更有利于土壤有机碳的长期固存。     

矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征

研究外源碳输入对复垦土壤有机碳及组分的影响,对于深入探究矿区复垦土壤有机碳提升及培肥管理具有重要意义。本文依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验,研究了矿区复垦土壤碳组分对不同外源碳(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆)输入的响应特征。分别在2011年与2016年对矿区复垦土壤样品进行采集,测定0～20 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库Ⅰ、Ⅱ的含量。结果表明,生物炭处理的土壤有机碳增长率和年变化量较对照(CK,无外源碳添加)分别增加101.80%和0.56g·kg–1·a–1,且均显著高于其他有机物料处理;生物炭、牛粪处理土壤0～20 cm土层固碳量较CK分别提高100.52%和91.52%,二者间差异不显著,均显著高于其他有机物料处理,堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用不显著。添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量,均表现为堆肥处理最高,较CK分别增加12.37%和0.16 g·kg–1·a–1。复垦土壤活性碳库Ⅰ、Ⅱ的增长率和年变化量均为牛粪处理显著高于其他有机物料处理。有机物料添加均能提高土壤稳定性有机碳含量,与CK相比,生物炭和牛粪处理的提高幅度最大,显著高于其他有机物料,而牛粪与生物碳之间差异不显著。生物炭处理碳库管理指数最高,分别较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理提高36.30%、52.23%、41.50%、52.02%。施用生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆都能显著提升复垦土壤各碳组分含量和碳库管理指数,施用生物炭的效果最优,因此施用生物炭可作为矿区复垦土壤有机碳提升的有效管理措施。     

生物炭还田对植烟土壤活性有机碳及酶活性的影响

为探索不同来源的生物炭及其还田方式对连作植烟土壤的改良效果,以四川盐源红壤为研究对象,通过田间试验研究了不同生物炭类型(玉米秸秆生物炭YM、油菜秸秆生物炭YC)配合不同还田方式(条施、穴施、条施+穴施)下,土壤有机碳组分和土壤酶活性在烤烟不同生育期的变化特征。结果表明,生物炭类型和还田方式显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量,与CK(不添加生物炭)相比,生物炭处理的土壤TOC含量增加了6.9%~39.7%,其中油菜生物炭穴施还田的效果最佳。生物炭提高了土壤活性有机碳库和颗粒态有机碳含量,其中油菜生物炭处理的活性有机碳平均含量显著高于玉米生物炭,颗粒态有机碳含量则相反;与CK相比,玉米生物炭和油菜生物炭穴施还田提高了土壤可溶性有机碳含量,分别显著增加了25.3%~36.4%和33.3%~51.3%;油菜生物炭穴施还田的烤烟旺长期土壤微生物量碳、易氧化有机碳和颗粒态有机碳含量最高,较CK分别增加了34.6%、28.9%和38.3%。土壤蔗糖酶、蛋白酶活性总体受生物炭类型和还田方式的显著影响,与CK相比,油菜生物炭穴施还田的土壤蔗糖酶活性显著提高了24.1%~30.6%;玉米生物炭对烤烟现蕾期和成熟期土壤脲酶、蛋白酶活性提升效果总体优于油菜生物炭。综上,生物炭还田总体增加了植烟土壤有机碳库含量和酶活性,其中油菜生物炭穴施还田方式对土壤活性有机碳库、蔗糖酶活性的提升效果较佳。本研究结果为植烟土壤保育技术和生物炭在烟草生产的应用提供了科学依据和指导实践。     

长期施肥对南方红壤碳库管理指数的影响

了解田间施肥措施对南方红壤碳库管理指数的影响具有重要意义,以湖北贺胜桥镇建立19 a的长期施肥试验小区为研究对象,研究了不施肥(CK)、施用有机肥(T1)、施氮磷钾肥(T2)和氮磷钾肥与秸秆配施(T3)4种处理对南方红壤有机碳和碳库管理指数的影响及差异.结果表明:(1)长期施肥能显著降低土壤容重,显著增加毛管孔隙度、毛...     

高量水稻秸秆和油枯配施提高攀枝花地区植烟效益和土壤碳汇功能

  【目的】  通过研究不同有机肥不同施用方式对土壤碳平衡的当季效应及后效,探讨提升攀枝花地区植烟土壤碳汇功能的方法。  【方法】  2017—2019年在四川省攀枝花市开展了3个田间试验,供试作物为烤烟。在相同氮磷钾化肥投入量下,设置了5 个有机肥处理:不施有机肥对照(T1)、水稻秸秆 (T2)、羊粪 (T3)、油枯(油菜籽,T4)、羊粪+油枯 (T5)。2017年采用穴施,2008年采用穴施但加倍投入有机肥量,2019年有机肥与2018年同等用量但采用了穴施加条施的方法。在烤烟生育期,测定了土壤呼吸速率,烤烟收获后,测定了烤烟根系碳还田量。  【结果】  施肥和移栽会使土壤呼吸排放速率迅速提升,并在短期内迅速降低。排除施肥和移栽的影响,土壤呼吸强度在整个生育期有小幅度波动,于烤烟移栽后第70天达到峰值后逐渐降低。2017、2018、2019年各处理烤烟生长季土壤CO₂的平均排放速率分别在27.92～97.77、11.36～145.82和28.46～166.82 CO₂ mg/(h·m2),生长季土壤CO₂排放总量分别为1079～1775、1577～2037和1441～3285 kg/hm2。2017、2018、2019年有机肥处理较对照烤烟根系碳还田量均无显著差异;2017年4个有机肥处理的土壤碳损失量在2018年没有继续显示出差异。常规施用量下(2017年),T1、T2和T4处理的土壤碳平衡表现为亏缺,T3和T5处理的土壤碳由于烤烟根系碳还田量高,略有盈余。在提高有机肥用量情况下(2019年),除T1外,4个处理的土壤碳投入量相差较多,为T2>T5>T3>T4,但碳损失量T2、T3和T5处理相当,均显著大于T4处理;碳盈余量为T2>T3≈T5>T4。路径分析结果表明,有机肥碳投入量是影响土壤碳平衡和土壤呼吸的主要因素。与T1处理相比,T3、T4和T5处理显著提高了烤烟产量和产值,以T4处理产值最高,2017与2018年分别达12930和19598元/hm2。  【结论】  影响土壤碳平衡的主要因素是有机肥碳投入量。不施有机肥导致土壤碳净亏损,施用低量水稻秸秆和油枯也导致土壤碳亏损,土壤表现为碳源。施用高量有机肥可极大提高土壤碳盈余量,土壤表现为碳汇。相比羊粪和油枯,水稻秸秆提高土壤碳汇功能的效果最佳;施用油枯提高烤烟产量和产值的效果最佳。因此,在供试地区,可考虑提高现有有机肥的投入量,以水稻秸秆和油枯配施实现提升土壤碳汇功能和烤烟生产效益。     

不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物学特性的影响

为探讨长期不同施肥措施对茶园土壤微生物学特性的影响,通过定位施肥试验,于春茶、夏茶、秋茶和冬管期,采集施用菌渣、生物炭＋复合肥、有机肥、生物炭有机肥和复合肥(对照)为基肥,脲甲醛缓释肥为追肥的茶园土壤,研究不同施肥措施对重庆茶园土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量和β-葡萄糖苷酶(BG)、β-纤维二糖苷酶(CBH)、蔗糖酶(INV)和脲酶(URE)4种碳氮转化酶活性的影响。结果表明:土壤MBC、MBN含量和酶活性均随茶叶不同生长期表现出明显的动态变化,与对照相比,有机肥配施缓释肥显著提高了春茶期土壤MBC含量,提高幅度为50.34%;生物炭有机肥配施缓释肥处理显著提高了春茶期和夏茶期土壤MBN含量,提高幅度分别为61.16%和25.27%;菌渣配施缓释肥对春茶期BG、URE活性提升效果最佳,较对照提升幅度分别为45.56%、44.32%,而CBH活性受到抑制,不同施肥措施INV活性在茶叶不同生长期均受到抑制。通径分析表明,土壤有效磷、NO^3--N直接影响土壤MBC、MBN含量,同时土壤可溶性有机氮还直接影响土壤BG活性,土壤NO^3--N则直接影响土壤CBH、URE和INV活性。因此,重庆地区茶园追肥施用脲甲醛缓释肥时,基肥选用商品有机肥或菌渣有利于提升土壤MBC、MBN含量,并维持相关转化酶活性。