The effect of biochar with biogas digestate or mineral fertilizer on fertility,aggregation and organic carbon content of a sandy soil: Results of a temperate field experiment

Substitution of mineral fertilizers with organic soil amendments is postulated to improve productivity‐relevant soil properties such as aggregation and organic matter (OM) content. However, there is a lack of studies analyzing the effects of biochar and biogas digestate versus mineral fertilizer on soil aggregation and OM dynamics under temperate field conditions. To address this research gap, a field experiment was sampled four years after establishment on a sandy Cambisol in Germany where mineral fertilizer or liquid biogas digestate was applied with or without 3 or 40 Mg biochar ha^?1 (produced at 650°C). Soil samples were analyzed for soil organic carbon (SOC) content, pH, cation exchange capacity, bulk density, water‐holding capacity, microbial biomass, aggregate size class distribution, and the SOC content associated with these size classes. 40 Mg biochar ha^?1 significantly increased SOC content in all fractions, especially free particulate OM and the 2–0.25 mm fraction. The yield of small macroaggregates (2–0.25 mm) was increased by biochar, but cation exchange capacity, water‐holding capacity, and pH were not consistently improved. Thus, high‐temperature biochar applied to a sandy soil under temperate conditions is primarily recommended to increase SOC content, which could contribute to climate change mitigation if this C remains sequestered over the long‐term. Fertilizer type did not significantly affect SOC content or other measured properties of the sandy Cambisol, suggesting that replacement of mineral fertilizer with digestate has a neutral effect on soil fertility. Co‐application of biochar with digestate provided no advantages for soil properties compared to co‐application with mineral fertilizer. Thus, independent utilization of these organic amendments is equally suitable.     

二灰碎石基层骨料外露的原因

二灰碎石的骨料外露问题是影响沥青路面不平整的重要因素,通过对二灰碎石中骨料振实空隙率确定“基体材料”的含量,在路面结构层间加大摩阻结合力,采取提高混合料组成设计、加强力学分析,以及加大路面结构层间摩阻结合力的具体措施,增大路面使用寿命。     

冬季不同种植模式对稻田土壤团聚体及其有机碳的影响

为探究冬季不同种植模式对稻田土壤结构和质量的影响,设置5种冬季种植模式:冬季休闲(冬闲)、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作(马铃薯、紫云英、油菜),通过测定稻田不同土层土壤团聚体组成和团聚体有机碳含量,分析稻田土壤团聚体的水稳性和团聚体有机碳分布。结果表明,在0~30 cm土层深度:>2 mm粒级的土壤团聚体含量最高,其次是<0.053 mm粒级的土壤团聚体,1~2、0.5~1、0.25~0.05、0.053~0.25 mm粒级的土壤团聚体含量相近;各冬季种植处理模式均提高了稻田水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和平均几何直径(GMD),其中冬种油菜、冬季轮作以及冬种紫云英处理的MWD较冬闲处理分别显著提高21.50%、21.16%、16.32%(P<0.05),冬种油菜和冬季轮作处理的GMD较冬闲处理分别显著提高83.31%、62.50%(P<0.05);冬季不同种植模式显著降低了土壤水稳性团聚体的分形维数(P<0.05),有利于维持土壤结构的稳定性;相对于冬闲处理,其余不同冬季种植模式处理的各粒径下土壤团聚体有机碳含量有增加的趋势。综上可知,冬季不同种植模式均有利于稻田土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累,其中冬季轮作模式的效果最佳。本研究结果为南方冬闲田优化种植模式提供了理论依据。     

纤维改性再生骨料透水混凝土力学性能透水性和耐磨性研究

再生骨料透水混凝土是利用再生骨料制备透水混凝土,具备再生混凝土和透水混凝土的功能优势,但导致强度、耐磨性变差,故该文进行再生骨料透水混凝土改性研究。将聚丙烯纤维和碳纤维以不同的体积分数(其中聚丙烯纤维掺量分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%,碳纤维掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)掺入再生透水混凝土中,采用WAW-1000电液伺服万能试验机测定力学强度,自制透水装置测定透水系数,洛杉矶磨耗试验机测定耐磨性,获取不同种类和掺量纤维对透水性、力学性能和耐磨性的影响。试验结果表明,聚丙烯纤维和碳纤维的掺入对混凝土的孔隙率和透水系数影响不大,但可提高强度和耐磨性。随着纤维掺量的增加,抗压强度和劈裂抗拉强度呈先增大后减少的趋势;质量损失率也先减少后增大趋势。经优化分析可知聚丙烯纤维最优掺量为0.6%,碳纤维最优掺量为0.4%。该成果可为纤维改性混凝土以及再生骨料透水混凝土的推广应用提供参考。     

Index of Factors Influencing the Shear Strength of Asphalt Mixtures

Asphalt mixtures with high shear strength have great capability to resist perpetual deformation under high temperatures. We used a single penetration test to analyze the material design indexes for high performance asphalt mixtures. The test results show that the performance of the asphalt binder and the performance of the coarse aggregate, especially the fine aggregate, greatly affect the shear strength of asphalt mixtures. We also suggest that the coarse aggregate with a high aggregate particle index, fine aggregate with high angularity, and asphalt with high viscosity can increase sharply the shear strength of an asphalt mixture. Furthermore, the degree of compaction of an asphalt mixture should be controlled to guarantee excellent long term performance of asphalt pavement.     

团粒结构对黄绵土溅蚀速率和结皮形成的影响研究

为弄清团粒结构在土壤结皮形成过程所起的作用,笔者通过人工模拟降雨溅蚀试验,测定土壤溅蚀速率,同时采样制作土壤切片,分析不同直径团粒对黄绵土溅蚀速率和结皮形成的影响。结果表明：0.15 mm≤D＜2.0 mm和D＜0.038 mm的团粒土壤较易形成结皮,在降雨历时5 min时,土壤表面有结皮形成,随着降雨的继续,土壤表面结皮形成趋于完善;而中度直径0.038 mm≤D＜0.15 mm的团粒土壤不易形成结皮,在降雨历时5 min时,土壤表面都没有结皮形成。在团粒直径范围是0.105 mm≤D＜0.22 mm,随着土壤团粒直径的减小,土壤的溅蚀速率逐渐增加,直径位于0.096~0.15 mm之间的团粒结构土壤的溅蚀速率达到最大,随后,随着土壤团粒直径的减小,土壤溅蚀速率逐渐降低。     

长期施肥对紫色水稻土团聚体中有机碳和微生物的影响

【目的】土壤微生物在维持土壤肥力、土壤健康和提高作物产量等方面都具有非常重要的作用,探讨长期不同施肥措施对紫色水稻土团聚体微生物量及活性的影响,明确不同施肥制度下土壤不同粒级团聚体中微生物特性,为系统了解施肥管理对土壤肥力演变的影响提供理论依据。【方法】依托重庆市北碚区中性紫色水稻土22年的长期定位试验,选取对照（CK,不施肥）、氮磷钾（NPK）、稻草还田（S）、氮磷钾+稻草还田（NPK+S）4个处理,采集0-20 cm耕层土壤样品,采用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,研究不同粒级土壤团聚体中的有机碳以及微生物量、呼吸代谢熵等微生物特性。【结果】连续22年定位试验表明,与CK相比,各施肥处理均显著增加了耕层土壤中水稳性大团聚体（＞0.25 mm）含量,以NPK+S的促进作用最为明显,表明化肥与稻草还田长期配施有利于紫色水稻土水稳性大团聚体的形成;施肥还显著提高了团聚体稳定性和土壤有机碳水平,以稻草还田（S和NPK+S处理）效果最佳。长期施肥改变了土壤养分及生物活性在不同粒径团聚体上的分布。土壤中有机碳、微生物量碳、呼吸代谢熵在不同粒级团聚体中呈异质分布,在2.00-1.00 mm和1.00-0.25 mm两个级别的水稳性大团聚体中土壤有机碳、呼吸速率和代谢熵显著高于0.25-0.053 mm和＜0.053 mm两个级别的水稳性小团聚体。【结论】＞0.25 mm的水稳性团聚体是土壤有机碳和微生物量碳的主要载体,2.00-1.00 mm团聚体的生物活性最强;长期氮磷钾配施结合稻草还田显著提高了紫色水稻土团聚体的水稳性及大团聚体中有机碳和微生物量碳的含量,是改善紫色水稻土团粒结构和生物功能的有效措施。     

黄土高原小叶杨人工林土壤碳氮分布特征

以黄土高原西部典型小叶杨人工林地土壤为研究对象,通过比较研究区内不同土层中的土壤及其团聚体有机碳氮的含量和储量,分析并探讨了土壤有机碳氮的分布及其随土壤团聚体的变化特征。结果表明:1）、黄土高原西部地区小叶杨林土壤团聚体的分布受土壤质地影响,壤土以<0.053 mm团聚体为主,而砂土以0.250~0.053 mm团聚体为主;2）、研究区内小叶杨人工林下表层土壤碳氮含量高于底层土壤,且壤土差异较砂土更为明显,且含量也高于砂土;3）、土壤质地影响土壤中碳氮元素随团聚体的分布:壤土有机碳氮的分布取决于各团聚体有机碳氮的分布特征,而砂土有机碳氮的含量取决于<0.053 mm团聚体的有机碳氮含量,有机碳氮的储量则取决于0.25~0.053 mm团聚体的有机碳氮储量。     

土壤团聚体稳定性及有机碳组分对苜蓿种植年限的响应

通过设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验,应用干筛法与湿筛法比较不同种植年限苜蓿地和农田土壤团聚体粒径分布、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)以及团聚体破坏率(percentage of aggregate destruction,PAD)的差异,分析探讨了土壤团聚体稳定性与土壤有机碳组分之间的关系。结果表明,土壤机械稳定性团聚体粒径分布呈中间低两边高的“V”型,其中>5 mm和<0.25 mm的团聚体为优势粒径;土壤水稳性团聚体以<0.25 mm的团聚体为主,平均含量达90%以上。湿筛MWD仅在0~10 cm表层土中表现为不同种植年限苜蓿显著高于农田;PAD在0~30 cm土层表现为农田显著高于不同种植年限苜蓿,且随苜蓿种植年限的延长呈降低趋势。0~50 cm剖面不同深度土壤有机碳组分在处理间存在差异,其中总有机碳(total organic carbon,TOC)、重组有机碳(heavy fraction organic carbon,HFOC)和易氧化有机碳(readily oxidized organic carbon,ROOC)在0~10 cm土层均表现为12 a>10 a>农田>3 a,说明苜蓿对土壤表层有机碳组分的提高只有达到一定种植年限之后才产生效应。相关性分析表明,与土壤TOC相比,土壤轻组有机碳(light fraction organic carbon,LFOC)和ROOC与土壤水稳性团聚体粒级分布及稳定性指标之间的相关性更为显著,说明土壤活性有机碳组分对陇中黄土高原地区土壤团聚体稳定性的贡献率比土壤总有机碳更大。     

苜蓿作物轮作模式对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

本研究以苜蓿?作物轮作试验为研究对象,探讨了苜蓿?苜蓿(L-L)、苜蓿?休闲(L-F)、苜蓿?小麦(L-W)、苜蓿?玉米(L-C)、苜蓿?马铃薯(L-P)和苜蓿?谷子(L-M)6种轮作模式对陇中黄土高原雨养农田苜蓿土壤团聚体稳定性以及土壤总有机碳含量的影响。结果表明:不同轮作模式下土壤机械稳定性团聚体以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占72.17%以上,而土壤水稳性团聚体以0.25 mm团聚体为优势团聚体,均占95.18%以上。随着土层深度的增加,各处理≥0.25 mm的团聚体数量及平均重量直径(MWD)均随之增加,而水稳性大团聚体数量及MWD值无明显规律性。与L-L处理相比,L-C和L-P处理0~30 cm耕层土壤≥0.25 mm的团聚体含量分别增加5.94%和1.12%,L-C处理的MWD表现为最高,而其他轮作处理则不同程度降低了≥0.25 mm团聚体含量及MWD;随着土层深度的增加,6种不同轮作模式的土壤有机碳含量均呈现逐渐降低的趋势,在0~30 cm的耕层土壤,较之L-L处理,L-W、L-C、L-P和L-M处理均从不同程度上降低了土壤有机碳含量,其中L-P处理有机碳含量最低,降低了18.68%。相关性分析表明,土壤总有机碳分别与2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm和0.25~0.5 mm粒径的水稳性团聚体比例以及MWD表现出极显著正相关,而与0.25 mm粒径的水稳性团聚体呈极显著负相关。综上所述,苜蓿?玉米轮作模式能明显增加土壤团聚体机械稳定性,而不同苜蓿?作物轮作模式对土壤团聚体的水稳性影响较小,土壤有机碳含量在很大程度上影响着土壤水稳性团粒结构的形成与稳定性,二者密切相关。