植物–微生物联合对土壤不同粒径组分中 PAHs 的修复作用

采用温室盆栽试验,在种植紫花苜蓿的同时,分别施加木霉菌剂、根瘤菌菌剂以及木霉与根瘤菌复合菌剂,并采用离心分级法将处理后土壤分为4个粒径团聚体,即细黏粒(0.1~1μm)、粗黏粒(1~5μm)、粉粒(5~50μm)以及细砂粒(50~250μm),分析了植物–微生物联合作用对不同粒径土壤中PAHs的去除效应。研究结果表明:紫花苜蓿–根瘤菌联合作用对PAHs污染土壤的修复效果最优,其降解率达60%以上。不同粒径组分中PAHs含量的分布表现为细砂粒粉粒粗黏粒细黏粒,且PAHs在不同粒径团聚体中去除率差异性较大。低环(2、3环)PAHs在各粒径组分中去除率较低(20%以下),并在不同粒径组分间呈非均衡分配状态;4环PAHs的去除主要集中在粉粒和细砂粒中,而5环PAHs的去除主要发生在细黏粒上。可见,PAHs在土壤不同粒径组分中分布特征及降解效应为进一步阐明PAHs污染土壤的生物修复机制提供了科学依据。     

咸水冻融灌溉对重度盐渍土壤水盐分布的影响

室内咸水冰融化试验设置2个处理:7.5 g L-1咸水冰(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冰(SIW(15)),探究了咸水冰融化过程中的水量、水质以及离子组成的变化;土柱模拟试验设置同一灌水量(150mm),4个处理:淡水直接灌溉(FW)、7.5 g L-1咸水直接灌溉(SW)、7.5 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(15)),对比分析两种灌溉水质(淡水、咸水)和两种灌水方式(直接灌溉、结冰灌溉)对土壤(粉砂壤土)水盐动态的影响。结果表明:咸水冰融化过程中,初期融出水量较大,但含盐量和钠吸附比(SAR)较高,后期融出水量较小,含盐量和SAR很低;融出水的离子含量变化与电导率(EC)变化表现相同的趋势;小于3 g L-1的水的融出率分别是SIW(7.5)=25.46%和SIW(15)=32.78%。FW处理下,土壤中水盐运动持续时间较其他3个处理长,土壤导水率降低最快,灌溉水入渗完成时表层土壤含水量达到33.88%,显著高于其他处理。四种处理下,0~15 cm土层土壤的含盐量平均值分别为FW=2.32 g kg-1、SIW(7.5)=2.80 g kg-1、SIW(15)=3.87 g kg-1、SW=4.31 g kg-1。同等灌水量下,SIW(15)处理下土壤脱盐深度最浅。离子分析表明:FW和SIW(7.5)处理下,0~25 cm土壤的钠吸附比(SAR)下降明显,显著小于SW、SIW(15);然而FW处理下,土壤碱化特征最为明显。综合而言,在淡水资源缺乏而咸水资源相对丰富的地区,中度矿化度咸水结冰融水灌溉可以有效降低根层土壤盐分,满足农业生产的要求。     

轮作模式对滩涂土壤有机碳及团聚体的影响

通过3年的田间试验,对比研究了在不施肥及施等量氮肥处理下,水旱轮作、旱旱轮作方式对苏北滩涂轻度盐渍化农田土壤脱盐、土壤有机碳、土壤团聚体的影响。结果表明:相同盐分背景条件下,水旱轮作、旱旱轮作两种利用方式下土壤盐分平均分别下降30%和10%,p H分别下降3%和0,水旱轮作更有利于滨海滩涂轻度盐渍化土壤的快速脱盐及降碱。两种轮作模式下土壤有机碳及大团聚体(2.0 mm)含量均随耕作年限而增长,且在不施肥和施肥的情况下,水旱轮作0~10 cm土层的土壤有机碳增长分别高于旱旱轮作约83%和75%;而大团聚体含量相比旱旱轮作分别高出11%和26%。水旱轮作模式对滨海滩涂盐渍化土壤的脱盐、增碳以及结构改良上均显著好于旱旱轮作模式。     

不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响

根据供试土壤的养分状况,通过2年不同施氮水平的田间小区试验,2007年设施N 0、135、270、405 kg/hm2四个水平,2008年设施N0、150、300、450 kg/hm2四个水平,在加工番茄的主要生育期,测定植株生物量和不同器官氮、磷、钾含量,并结合成熟期产量,研究不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响。结果表明,加工番茄对氮、钾需求量远大于磷;加工番茄干物质及氮、磷、钾养分的积累动态均呈"S"型增长;施氮可以极大地促进加工番茄植株对氮、磷、钾的吸收,各施氮处理比不施氮处理多吸收氮75.8%～189.2%,多吸收磷49.4%～162.7%,多吸收钾60.7%～176.8%;在一定的施氮范围内,吸收氮、磷、钾的量随施氮量增加而增加;植株吸收的养分最终50%以上都聚集在果实中;在施用磷、钾肥的基础上合理施用氮肥可以显著提高加工番茄的经济产量,2007和2008年增产分别达43.8%和114.3%;过量施氮可造成加工番茄贪青晚熟,但可以通过后期合理增施氮肥,作为解决加工番茄采收期短、加工紧张问题的一个辅助措施。     

养殖场鸡粪在蔬菜上的合理安全施用技术研究

研究以不同方式施用生物有机肥、腐植酸和集约化养殖禽畜粪肥等对菜心产量和品质的影响,探讨适用于集约化菜地的禽畜粪合理施用技术。设无机肥、生物有机肥、腐植酸、鸡粪和复合芽孢杆菌等不同组合处理,进行连续六茬菜心田间试验,研究比较不同处理对菜心产量、品质、大肠杆菌群数量和重金属累积的影响。结果表明,连续六茬3000 kg/hm2鸡粪+复合芽孢杆菌处理菜心产量均为最高且均显著高于单施无机肥处理,复合芽孢杆菌堆沤鸡粪处理产量次之。所有处理间可溶性糖与维生素C含量变化均未表现出明显规律,鸡粪+芽孢杆菌处理除第一茬外的其它五茬菜心亚硝酸盐含量和大肠杆菌群数量均较低。六茬菜心Cu、Zn和As含量均没有明显差别且未超过国家食品卫生标准。在施用无机肥基础上配施适量重金属含量低于我国肥料重金属限值的鸡粪,并在菜心生长过程中淋施复合芽孢杆菌,不但提高菜心产量,而且保障菜心品质安全,是集约化养殖禽畜粪肥在集约化菜地的合理安全施用方式。     

Monte Carlo 法在多元肥效模型参数估计和推荐施肥中的应用

针对多元肥效模型大量存在非典型式的事实,本文应用“3414”田间试验结果,详细介绍Monte Carlo法的原理以及在多元肥效模型参数估计、非典型肥效模型推荐施肥等方面的应用方法和步骤。结果表明,采用最小二乘法回归建模,67个二元和59个三元肥效模型的典型式出现机率分别为23.1%和16.9%;而改用Monte Carlo法参数寻优,典型式出现机率分别提高到56.7%和37.3%,是最小二乘法的2.5倍和2.2倍。与最小二乘法相比,Monte Carlo法是在参数寻优时牺牲数学上偏差平方和最小的最优性,使待估参数达到专业上最优而数学上较优,从而提高典型肥效模型的出现机率。对Monte Carlo法也不能得到典型式的晚稻磷钾非典型肥效模型,用产量频率分析法计算推荐施肥量,表明只有一组磷钾肥用量组合入选,导致磷肥推荐用量偏高而钾肥偏低。在相同目标产量下,改用Monte Carlo法,平均推荐用量介于相同试验地所建立的氮磷、氮钾和氮磷钾典型肥效模型的推荐用量之间,结果明显优于产量频率分析法。因此,Monte Carlo法为多元肥效模型参数估计和非典型肥效模型推荐施肥提供了一种新方法,提高了当前测土配方施肥田间试验的成功率。     

黄河下游三角洲盐渍区表层土壤积盐影响因子及其强度分析

采用通径分析方法研究了黄河下游三角洲盐渍区表层土壤(0～10cm)积盐的影响因子及其强度的主次关系,结果表明:表土积盐过程受到盐源分布、盐分离子化学特征、土壤理化性质、地下水状况以及区域性气候条件的综合影响;旱季条件下研究区土壤盐渍化程度较高且盐分表聚性明显;土壤盐源分布对表土层积盐的影响强度最大,其次是盐分离子组成化学特征,表土层理化属性和地下水状况主要通过其它因素对表土层积盐产生间接影响;反映盐源分布的亚表土层(10～20cm)盐分和反映土壤盐分离子化学组成特征的钠吸附比SAR、氯硫比Cl-/SO42-是表土层积盐的主要控制因素。该研究结果为黄河三角洲地区盐渍土地的科学管理与改良利用提供参考依据。     

生物炭和无机肥对盐碱滩涂围垦农田土壤性状的影响

在重度盐碱滩涂围垦的土地上,添加不同量的生物炭(0、3、6、9 hm~(-2)),在玉米不同生育期施加无机肥,对照CK不施肥,研究土壤在不进行作物种植下的性状变化。结果表明:自然条件下重度盐碱土地土壤物理性状变差,施用无机肥加剧了土壤的退化程度;在未种植作物条件下,生物炭添加没有对降低土壤容重起到促进作用,同时也没有提高土壤饱和含水量及田间持水量;团聚体组成分析显示生物炭用量在3 t hm~(-2)时土壤中2 mm团聚体增加最多;雨季时雨水淋洗显著降低土壤0~20 cm土层盐分,生物炭用量越大土壤盐分淋洗效果越明显;八月份和九月份时随着雨季结束,地下水位升高、太阳辐射增强加速了盐分在表层土壤的积聚,生物炭添加能有效抑制盐分在表层的积累,但无机肥添加又阻碍了这种抑制作用。     

不同利用方式红壤磷素有效性的深度变化——以江西省余江县孙家小流域为例

在江西省鹰潭市余江县孙家红壤小流域的典型红壤区随机选取了具有代表性的林地(F)、花生旱地(PU)、新稻田(NP,<30 a)和老稻田(OP,> 200 a),在0~40 cm深度每隔5 cm采集分层土样,分析了土壤全磷(TP)、有效磷(Bray P)、磷素活化系数(PAC)及有机磷(Po)、无机磷(Pi)与各组分磷的深度变化,探讨了土壤pH与土壤有机质(SOM)对红壤磷素有效性的影响。研究结果表明:孙家小流域不同利用方式红壤TP含量大小依次为:老稻田>新稻田>林地>花生旱地;除林地外,花生旱地与稻田土壤TP、Bray P、Pi和Po含量随着土壤深度的增加呈显著降低趋势,且稻田土壤Po含量及其占全磷的比例显著高于林地和花生旱地。花生旱地与稻田0~20 cm土壤中极有效磷(EAP)、中等有效磷(MAP)及EAP、MAP中的无机磷与有机磷的比值均显著高于林地土壤。林地转为旱地和稻田,尤其是长期植稻可以促进土壤非有效磷(NAP)向利于作物吸收的EAP与MAP转化,因而提高土壤磷素有效性。相关分析表明,随着SOM累积量的增加,四种利用方式红壤中EAP、MAP含量均显著提高。     

二元非结构肥效模型构建及其田间试验验证

二次多项式肥效模型假设单位养分增产量与施肥量之间为线性模型,结果导致最高施肥量之前和最高施肥量之后的施肥效应是对称关系。这种模型设定偏误以及模型存在的强烈多重共线性和异方差是建模成功率明显偏低的重要原因。本研究研发二元非结构肥效模型,旨在提高二元肥效模型的适用性。在一元非结构肥效模型基础上,根据植物营养元素功能不可相互替代原理,构建二元非结构肥效模型,并通过氮、磷、钾二元组合的田间肥效试验结果检验新模型的拟合效果和推荐施肥量的可靠性。结果表明,在水稻、花生、马铃薯、毛豆、冬小麦和夏玉米的17个氮磷、氮钾、磷钾二因素肥效田间试验结果中,二元二次多项式肥效模型均能通过统计显著性检验,但典型肥效模型仅占试验点总数的58.8%,模型一次项系数或二次项系数代数符号不合理以及推荐施肥量属于外推的非典型式占41.2%。基于二元非结构肥效模型拟合上述试验结果,同样均能通过统计显著性检验,典型肥效模型的比例占试验点总数的88.2%,非典型式模型(均属于推荐施肥量外推)比例仅占11.8%,建模成功率较二元二次多项式肥效模型提高了29.4个百分点。两种模型的最高产量施肥量之间、经济产量施肥量之间存在显著的线性正相关,但线性回归方程的一次项系数分别仅有0.9153和0.9161,表明当二元二次多项式模型推荐的最高施肥量或经济施肥量每增加1 kg时,二元非结构肥效模型的相应推荐施肥分别仅增加0.915 3 kg和0.916 1 kg,较好地克服了二次多项式模型推荐施肥量偏高的问题。分析表明,二元二次多项式肥效模型是二元非结构肥效模型的简化式和特例,新模型具有更广的适用范围。