等碳量玉米秸秆及其腐解、炭化材料还田对黑土腐殖质的影响

本文通过在高型塑料桶施加等碳量的玉米秸秆、腐熟秸秆和生物质炭的盆栽试验,以不施加有机物料作对照,研究不同还田材料对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构性质的影响,为施用不同秸秆产品提供科学支持。试验共设4个处理,分别是不施加有机物料的对照(CK)、施加玉米秸秆(CS)、施加腐熟玉米秸秆(HCS)和施加玉米秸秆生物质炭(Bc),每个处理3次重复。结果表明:3种有机物料处理有利于增加土壤有机碳含量,改善腐殖质组成。Bc、HCS和CS处理SOC分别增加了18.20%、17.36%和1.45%,Bc和HCS处理差异显著;水溶性物质(WSS)含碳量分别增加36.36%、36.36%和18.18%,差异显著;胡敏素(HM)含碳量分别增加28.91%、24.69%和1.25%,Bc和HCS处理差异显著;胡敏酸(HA)含碳量分别增加21.64%、19.65%、8.46%,差异显著;富里酸(FA)含碳量显著减少;PQ值显著增加,从CK的62.86%分别增加到74.16%、69.86%和67.47%。不同材料对HA分子结构的影响不同,CS和HCS 2种秸秆处理的HA分子H/C和2920/1620比值增大(分别从1.056增加到1.075和1.107;从0.262增加到0.333和0.380),高温/中温放热比和失重比显著降低(分别从1.95降低到1.75和1.57;从1.56降低到1.50和1.41),说明施加玉米秸秆和腐熟秸秆使得HA分子缩合度和芳香性下降,脂族性增强,有利于HA分子向简单化方向发展;而Bc与秸秆处理相反,HA分子H/C和2920/1620比值减小(分别从1.056减少到1.025;从0.262减少到0.223),高温/中温放热比和失重比增加(分别从1.95增加到2.19;从1.56增加到1.65),说明施加生物质炭使得HA分子脂族与芳香碳比例下降,缩合度和芳香性增强,更有利于HA分子的稳定。秸秆和腐熟秸秆还田有利于增强HA的活性,而生物质炭还田更有利于土壤有机碳的固定。     

一株氧化木糖无色杆菌对Pb的生物矿化作用及其应用效果研究

为了筛选可用于Pb污染土壤生物修复的优良菌种,研究了一株氧化木糖无色杆菌LAX2利用含尿素培养基生长的发酵液对Pb的生物矿化作用,及其对土壤中Pb的固定效果,结果表明当培养基中Pb的浓度低于105 mg·L~(-1)时,菌株LAX2的生长不受明显影响,扫描电子显微镜、X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析和能谱分析结果表明,菌株LAX2在含有尿素的培养体系中生长产生的发酵液可通过生物矿化作用形成一种球形的Pb CO_3晶体,其最大直径可达2μm。生物矿化、菌体细胞吸附和化学沉淀对Pb~(2+)的去除率分别为86.3%、91.6%和67.4%,表明三者存在不同的作用机制。菌株LAX2发酵液添加到土壤中培养,2 d后有效态Pb的浓度开始迅速下降,第5 d开始变缓,但在30 d的培养周期内有效态Pb的浓度一直呈现下降的趋势,培养5、10、30 d后,土壤中有效态Pb的含量分别下降了56.1%、76.5%和86.8%。向Pb污染土壤中加入发酵液、无菌发酵液、菌体细胞后进行小白菜盆栽试验,与对照相比,小白菜的株高分别增加了49.4%、21.6%和9.6%;土壤中有效态Pb含量分别降低78.1%、64.2%和52.4%,小白菜中Pb的含量分别下降了56.5%、27.4%和14.5%。以上研究结果表明菌株LAX2可通过生物矿化作用形成晶体结构的Pb CO_3,进而固定土壤中的有效态Pb,降低Pb对植物的毒害及其在植物体内的积累,因此在Pb污染土壤的生物修复当中具有重要的应用价值。     

秸秆和硫酸铝对淡黑钙土有机矿质复合体及有机碳分布的影响

以吉林省典型土壤淡黑钙土为研究对象,采用室内恒温培养法研究在不同秸秆和硫酸铝添加量下,淡黑钙土中有机矿质复合体的含量及有机碳在其中的分布,探讨有机矿质复合体对淡黑钙土固碳的贡献。结果表明:对于秸秆和硫酸铝添加的所有处理,复合体含量均表现为G_1(钠分散组)G_0(水分散组)G_2(钠质研磨分散组);与对照相比,秸秆和硫酸铝添加使得淡黑钙土中G_0组复合体的含量降低,G_2组复合体的含量明显上升,而对G_1组复合体的含量影响不大。单位质量复合体中有机碳的含量大小表现为G_2G_0G_1,G_2组复合体中的有机碳含量最高(平均含量为95.92 g·kg~(-1)),约为单位质量G_0组和G_1组复合体中有机碳含量的3倍,G_0组(平均含量为33.89 g·kg~(-1))略高于G_1组(平均含量为32.25 g·kg~(-1))。秸秆和硫酸铝添加均有助于提高G_0组复合体中有机碳的含量;而G_1组复合体有机碳含量的变化主要受秸秆添加量的影响,随着秸秆添加量的增加,G_1组复合体有机碳含量增加;秸秆对G_2组复合体中有机碳含量的提高具有促进作用,而硫酸铝的影响则相反。各组复合体对淡黑钙土固碳的贡献率取决于土壤中复合体的含量及单位质量复合体中有机碳的含量,其对固碳贡献的大小顺序为G_1G_0G_2;有机矿质复合体(G_0+G_1+G_2)质量仅占淡黑钙土质量的约四分之一,但其对于淡黑钙土固碳的贡献却为61.96%~73.56%。     

吉林省西部氟病区苏打盐碱土氟的赋存形态及分布特征

为了研究吉林省西部氟病流行区农田土壤的氟形态及其分布特征,采用连续浸提法,对该区域内45个表层土壤和6个剖面土壤的氟含量进行了测定,并与土壤理化性质进行相关分析。结果表明,表层土壤全氟含量变化范围为200~450 mg/kg,平均值为266.17 mg/kg,低于全国土壤氟背景值和对照黑土,但是其生物有效性强,水溶态氟和交换态氟平均含量分别为13.73、8.49 mg/kg,均高于对照黑土。土壤剖面中,残余态氟和全氟含量呈40~60 cm0~20 cm20~40 cm;铁锰结合态氟分布较均匀;其他形态氟则随着土层加深呈降低趋势。交换态氟与其他形态氟间呈显著或极显著的正相关关系,为各形态氟相互转换的过渡形式。pH与水溶态氟、有机束缚态氟、铁锰结合态氟呈极显著或显著正相关,与交换态氟呈极显著负相关;碳酸钙、CEC分别与水溶态氟和交换态氟呈极显著正相关;另外,有效磷与交换态氟呈显著正相关;有机质与水溶态氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟呈显著或极显著正相关;游离氧化铁和游离氧化铝分别与交换态氟和铁锰结合态氟呈显著或极显著正相关。降低苏打盐碱土pH是降低氟生物有效性的首选方法。通过对以上土壤参数进行分析,为今后降低该区域土壤中氟的生物有效性提供技术支持。     

降雨强度和坡度对黑土区土质道路路面侵蚀特征的影响

选取3种东北黑土区有代表性的侵蚀性降雨(60,90,120mm/h)和3个典型坡度(3°,5°和7°),采用模拟降雨试验方法,研究不同降雨强度和坡度下黑土区土质道路路面径流量、侵蚀量以及产流产沙过程的变化特征。结果表明:不同降雨强度和坡度试验处理的径流量主要变化于56.3~61.8mm;而路面侵蚀速率随降雨强度和坡度的增加分别增大1.8~11.0倍和1.2~10.0倍,且二者相互促进,共同影响土质道路路面土壤侵蚀。此外,降雨强度对黑土区土质道路路面产流率变化过程的影响明显,而坡度的影响较小。随着降雨强度和坡度的增加,含沙量均明显增大,且波动幅度逐渐增强。可见,降雨强度和坡度对黑土区土质道路路面侵蚀影响显著,可以通过消减雨滴动能以及改变路面性质防治道路水土流失。     

吉林省农田土壤肥力现状及变化特征

【目的】距离中国第二次土壤普查已有近30年的时间,受种植活动、作物品种、耕作方式等变化的影响,农田土壤肥力已发生了巨大的变化。为实现土地资源的有效利用和种植业的可持续发展,必须明确农田土壤养分的现状与变化特征。【方法】通过对2005-2010年吉林省测土配方施肥项目中大量的土壤养分数据进行分析,研究吉林省农田土壤肥力现状,并与第二次普查数据对比以了解农田土壤养分的变化特征。【结果】目前,吉林省农田土壤的pH平均为6.6,有机质含量平均为26.1 g·kg^-1,碱解氮含量平均为146.8 mg·kg^-1, 有效磷含量平均为26.7 mg·kg^-1,速效钾含量平均为121.9 mg·kg^-1。吉林省不同区域土壤养分存在显著差异,pH自东向西逐渐升高,而有机质、碱解氮和有效磷含量从东到西逐渐降低,速效钾含量东部地区显著低于其他地区。与第二次土壤普查结果相比,目前吉林省农田土壤有机质含量明显下降,碱解氮和有效磷含量大幅提高,速效钾含量略有降低。【结论】在长期耕作和较高施肥量条件下,吉林省农田土壤养分变化明显。建议今后在作物种植过程中大力推广科学施肥技术,重视有机肥与化肥配施,适当控制氮、磷肥施用,推进秸秆还田,以实现吉林省农田土壤肥力的提高和养分的平衡供应。     

温度及水分对黑钙土锌有效性及赋存形态的影响

采用室内模拟方式,探究温度、水分及冻融交替对锌施入黑钙土后有效锌含量及锌形态转化的影响。结果表明:210 d时,30℃时土壤有效锌含量比-10℃时有效锌含量分别高16. 4%(20%含水量)和8. 3%(10%含水量)。冻融作用会加剧土壤有效锌含量的降低,经20个冻融周期处理后的土壤有效锌含量比未经冻融土壤降低1. 6%。温度及水分会对土壤锌形态转化产生影响,210 d时,30℃时交换态锌含量比-10℃时高出25. 2%(20%含水量)和6. 6%(10%含水量);碳酸盐结合态锌含量随温度的升高逐渐降低,10%含水量时降幅更为明显;温度和含水量的升高会在一定程度上增加有机结合态锌及残渣态锌的含量。冻融作用会促进土壤锌趋于稳定化。这说明,黑钙土缺锌易发生于低温、湿度大的土壤环境中;冻融交替作用会降低土壤有效锌含量,促使锌的稳定化。     

我国马铃薯产量和化肥利用率区域特征研究

【目的】本研究汇总马铃薯(Solanum tuberosum L.)田间试验数据,分析中国马铃薯产区施用氮、磷和钾肥的马铃薯产量(可获得产量、产量反应和相对产量)及肥料利用率特征,以期为优化马铃薯养分管理奠定理论基础。【方法】本试验数据来源于:1)国际植物营养研究所(International Plant Nutrition Institute, IPNI)1992—2012年间在我国马铃薯主产区开展的117个田间试验;2)采用字段或字段组合(马铃薯,马铃薯+产量,马铃薯+利用率,等)在中国知网数据库(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)检索的2000—2016年间407篇马铃薯田间试验中文文献。将我国马铃薯种植区分为东北(NE)、西北(NW)、华北(NC)、长江中下游(MLYR)、东南(SE)和西南(SW)产区。试验处理包括氮磷钾肥优化处理(OPT)、不施氮(OPT-N)处理、不施磷(OPT-P)处理和不施钾(OPT-K)处理,研究我国马铃薯不同种植区优化施肥下马铃薯可获得产量,氮、磷和钾肥产量反应,相对产量,农学效率,偏生产力和养分回收率特征。【结果】我国马铃薯施用氮、磷和钾产量反应平均分别为8.6、5.9和6.6 t/hm^2,氮素是马铃薯产量的首要限制因子,东北地区产量及施氮产量反应平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯施氮、磷、钾相对产量平均值分别为71.0%、79.4%、77.2%,其中,华北地区施氮相对产量平均值最高,东南地区施磷相对产量平均值最高,西北地区施钾相对产量平均值最高。马铃薯氮、磷和钾肥用量平均分别为N 164.2 kg/hm^2、P_2O_5 100.3 kg/hm^2和K_2O 188.0 kg/hm2,东南地区氮和钾肥用量平均值显著高于其他地区(P <0.05),东北地区施氮量和施钾量较低,东北、西南和西北施磷量高于其他地区,长江中下游施磷量最低。马铃薯氮、磷和钾素农学效率平均值分别为52.2 kg/kg N、58.5 kg/kg P_2O_5和42.3 kg/kgK_2O,东北地区氮和钾素农学效率平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯氮、磷和钾素偏生产力平均值分别为205.7 kg/kg N、339.0 kg/kg P_2O_5和209.2 kg/kg K_2O,东北地区氮和钾素偏生产力平均值分别显著(P <0.05)高于其他地区。马铃薯氮、磷和钾素养分回收率平均值分别为36.4%、18.5%和27.6%,东南地区磷素回收率平均值显著高于其它地区(P <0.05)。【结论】我国马铃薯不同产区产量、施肥量和肥料利用率差异较大,氮素是马铃薯产量的第一限制因子,华北地区氮素、东南地区磷素和西北地区钾素土壤基础养分供应能力相对较高,不同地区马铃薯需要因地制宜,制定有针对性的马铃薯优化施肥方案。     

土壤腐殖物质组分结合态磷素有效性的研究

以棕色针叶林土、暗棕壤和黄棕壤为供试土壤,采用常规的碱(0.1 mol L-1 NaOH+ 0.1 mol L-1Na4P2O7)提取液酸化法分离出胡敏酸(HA),碱不溶性的粗胡敏素(CHU)再经10％HF-HC1处理得到去除矿质灰分后纯化的胡敏素(PHU);利用酶水解和紫外照射方法,分析了上述各腐殖物质组分结合态磷素...     

溶磷黑曲霉An510筛选鉴定及其溶磷机理

为了活化土壤磷库资源,解决磷肥大量使用所产生的面源污染问题,以鉴别培养基从玉米根际土壤中分离到1株溶磷真菌An510,结合形态特征和ITS序列比对的方法对其进行分类鉴定,从不同碳源和氮源的角度探究其对溶磷量和pH的影响,采用高效液相色谱法分析了其发酵液中有机酸含量的变化。结果表明:溶磷真菌An510为黑曲霉(Aspergillus niger)。优先利用葡萄糖和硫酸铵进行溶磷,最高可达1 366.50μg/mL,其发酵液中有机酸的种类和含量随培养时间的变化和营养基质的不同而不同;菌株An510可能通过产有机酸螯合发酵液中Ca²⁺,降低发酵液pH的方式溶磷。菌株An510具有较好的溶磷能力,在微生物肥料的开发方面具有潜在的应用价值。