添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

两种油料作物秸秆生物炭对土壤中铅的钝化修复

随着经济的发展和工业化进程的加快,土壤重金属污染问题日益严重,而利用比表面积大、孔隙结构丰富的环境友好型材料生物炭对重金属污染土壤进行钝化修复具有重要的现实意义。采用人工模拟铅污染土壤进行培养试验,以3%的比例分别施加油菜(Brassica campestris L.)秸秆生物炭(BRS)和胡麻(Sesamum indicum)秸秆生物炭(BFS),研究了两种生物炭对铅污染土壤中Pb形态变化的影响。通过施加生物炭后土壤pH、阳离子交换量(CEC)、土壤有机质(SOM)的变化,结合扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积及孔径分析和X射线衍射(XRD)等表征手段对生物炭进行形貌和结构分析,探讨了两种生物炭对土壤铅的形态转化影响机制,为生物炭修复铅污染土壤提供科学依据。结果表明,与对照组相比,施加BRS和BFS后土壤pH值分别升高了0.79和0.98,CEC分别升高了13.97 cmol·kg~(-1)和15.92 cmol·kg~(-1),SOM分别升高了31.031 3 g·kg~(-1)和36.247 7 g·kg~(-1),但均未达到显著性差异;碳酸盐结合态铅含量降幅最为显著,分别为10.89%和9.7%,可交换态、铁锰氧化物结合态和有机态铅含量略有降低,而残渣态铅含量增幅较大,分别达到了18.01%和17.56%。铅形态变化是土壤pH升高、CEC及SOM含量增加共同作用的结果。可交换态、碳酸盐结合态铅含量与土壤pH、CEC、SOM达到极显著相关。综上,两种生物炭对铅污染土壤具有良好的钝化修复效果。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

秸秆生物质炭对淹水砖红壤中Cu~(2+)钝化效果的影响

秸秆生物质炭在旱作条件下可通过络合重金属阳离子、提高土壤pH值等途径降低重金属活性和有效性,但是淹水条件下生物质炭对重金属形态的影响研究较少。以30 g·kg~(-1)施用量将不同温度条件下制备的油菜和花生秸秆生物质炭及商品活性炭添加到广东徐闻砖红壤中,并添加5 mmol·kg~(-1)Cu(NO_3)_2和20 g·kg~(-1)葡萄糖,淹水培养49 d,采用连续提取法分级提取不同形态Cu~(2+)并研究其动态变化。结果表明,添加活性炭、400℃条件下制备的油菜秸秆炭和300、400、500℃条件下制备的花生秸秆炭后,淹水培养初期土壤溶液pH值比对照组明显增加,酸溶态Cu~(2+)含量显著降低,还原态和氧化态Cu~(2+)含量有所升高。随淹水时间增加,土壤pH值逐渐降低,导致生物质炭处理土壤中酸溶态Cu~(2+)含量显著升高,生物质炭对Cu~(2+)的钝化效果逐渐减弱并消失,还原态和氧化态Cu~(2+)含量降低。在49 d培养时间内残渣态Cu~(2+)含量变化不大。淹水条件下生物质炭对砖红壤中Cu~(2+)的钝化效果并不持久,甚至由于生物质炭中有机物质分解而产生更多有机酸,导致淹水后期生物质炭处理砖红壤pH值较对照低,反而提高了Cu~(2+)的活性和生物有效性。     

生物炭输入对碳酸钙调控油菜生长及重金属富集的影响

采用油菜盆栽试验,研究了1%和5%水稻秸秆生物炭投加量配施碳酸钙对重金属污染的郴州和龙岩土壤的pH值、有机质、油菜可食生物量、重金属累积和富集系数等的影响.结果表明,适量生物炭输入可以促进碳酸钙的调控效果.相比对照,单施碳酸钙可提高土壤pH值,但对有机质没有显著影响.而生物炭配施比单施碳酸钙处理最大可提高土壤pH值0.66个单位,增加有机质含量223.0%.碳酸钙单施可以显著提高油菜可食部分生物量,适量配施生物炭可强化增产作用,与对照相比,郴州土壤中配施5%生物炭的强化效果最好,可提高油菜可食部分生物量36.5%;而龙岩土壤配施1%生物炭效果最好,油菜生物量提高67.4倍.在郴州和龙岩土壤中,碳酸钙单施或与生物炭配施对重金属富集的影响不同.相对而言,碳酸钙在偏酸性的龙岩土壤中配施适量生物炭可更有效地降低土壤Cd、As、Pb在油菜可食部分的富集,降低重金属从土壤向油菜的迁移.总体来看,生物炭配施碳酸钙可以较好地改良土壤、促进植物生长和减少Cd、Pb的富集.     

生物炭对土壤外源镉形态及花生籽粒富集镉的影响

镉是存在于农田土壤中毒性较大且较普遍的一种重金属,而生物炭可以应用于重金属污染农田,对作物生长与污染土壤修复产生影响。通过盆栽试验,将生物炭作为镉污染条件下土壤的改良剂,研究不同用量生物炭、镉元素对土壤中镉形态及其含量的影响,进一步测定花生(Arachis hypogaea L.)籽粒镉含量,探明其吸收规律。试验镉施用质量分数(按纯镉计)分别为0、1、10 mg·kg-1,记为Cd0、Cd1、Cd10,在3种不同质量分数的镉污染土壤中分别添加生物炭质量分数0、3.3、6.6、10 g·kg-1,记为C0、C50、C100、C150,共12个处理。土壤镉形态参考Tessier连续提取法分离,镉含量采用原子吸收分光光度计(Z-5000 ASS)测定。样品相关测定分别于花生苗期、花针期、结荚期取土样,成熟期取籽粒样品进行。结果表明:当镉施用量一定时,土壤有效态镉含量与水溶态镉含量随生物炭用量增加而显著降低(P0.05),而其他各形态镉含量随生物炭用量增加而增加。苗期Cd1处理随生物炭施入量的增加,土壤有效态镉质量分数降低8.24%~20.24%;花针期,土壤有效态镉质量分数降低5.95%~38.46%;结荚期则降低6.23%~26.03%。Cd10处理下的3个生育时期,土壤有效态镉含量在C150取得最小值,镉质量分数分别下降12.56%、18.44%和15.52%。在土壤p H值方面,相同处理不同生育时期内出现先小幅降低再升高的趋势。成熟期花生籽粒镉含量随镉施用量的升高而增加;在镉施用量为1、10 mg·kg-1处理下,花生粒镉含量随生物炭施入量的增加而降低,C150Cd1处理的镉质量分数为0.29 mg·kg-1,为施加镉处理组含量最低,即当生物炭施加量为10g·kg-1时,土壤修复效果最佳,花生粒镉含量最低。     

农业废弃物生物炭理化性质的差异及对菜心产量的影响

为探明不同来源生物炭的理化性质差异及其对作物生长的影响,选取广东省8种具有代表性的农业废弃物制备生物炭,通过室内分析及盆栽试验,探讨其理化性质的差异及对菜心产量的影响。结果表明,8种生物炭理化性质的差异主要表现为速效钾、钠、钙、镁等盐基矿质元素含量的差异,特别在速效钾含量上存在的巨大差异是影响其施用效果的主要因素。当生物炭速效钾含量在0.66~7.47 g·kg~(-1)时,施加60 g·kg~(-1)生物炭可使土壤p H值由4.77升至5.26~6.15,菜心增产112%~168%;但当生物炭速效钾含量在18.0 g·kg~(-1)以上时,施加生物炭后土壤pH值可迅速升至7.2以上,对菜心无显著的增产效果,甚至导致菜心严重减产。生物炭的19项指标可以提取出4个公因子,代表生物炭中有效磷、速效钾、溶解性有机碳(DOC)、C、Cr含量的F3因子是影响菜心产量的主要因子。通过聚类分析进一步将8种生物炭分成两类:第一类包含甘蔗渣炭、花生壳炭和谷壳炭;第二类包含水葫芦炭、水稻秸秆炭、丝瓜藤炭、花生秸秆炭和玉米秸秆炭。研究表明,速效钾含量是否适中是生物炭能否改良酸性蔬菜种植土壤、提高菜心产量的关键。研究结果可为广东主要农业废弃物的合理利用提供依据。     

稻季磷锌处理对水稻和伴矿景天吸收镉的影响

超积累植物与农作物轮作或间套作是实现重金属污染土壤边生产边修复的重要方式。通过水稻和伴矿景天(Sedum plumbizincicola)轮作的盆栽试验来研究Cd污染酸性红壤上稻季增施P和Zn对水稻和后茬伴矿景天吸收Cd的影响。结果表明,稻季高P处理(400 mg·kg~(-1))土壤CaCl_2提取态Cd含量较对照(100 mg·kg~(-1))有所降低,水稻秸秆Cd含量无明显影响,但秸秆向籽粒的转运系数显著降低;稻季Zn处理降低了土壤CaCl_2提取态Cd含量,糙米Cd含量由0.21 mg·kg~(-1)(对照)降低至0.15 mg·kg~(-1);稻季增施P和Zn对后茬伴矿景天生长及地上部Cd含量未产生明显影响;Zn处理促进了稻米和伴矿景天对Zn的吸收。稻季适当增施P和Zn降低了水稻Cd积累风险,而对后茬伴矿景天Cd吸收修复无影响,可作为Cd污染土壤水稻与伴矿景天轮作边生产边修复的调控手段。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

不同钝化剂对土壤环境中重金属有效性和微生物群落的影响

以云南省澜沧拉祜族自治县铅矿区农田污染土壤为研究对象,采用土培实验的方法,研究生物炭、腐殖土和海泡石单施及配施条件下,土壤Pb、Zn和Cd有效态含量、重金属形态分布及微生物群落的变化.结果表明,腐殖土和生物炭改良剂均能有效地降低生物有效态Pb、Zn和Cd的含量,低剂量海泡石的添加修复效果不明显.其中,腐殖土的施入使土壤中有效态Pb、Zn和Cd含量降低了42.27% 、45.38%和21.99% ;腐殖土和生物炭复合修复使有效态Pb平均降低了60.30% .土壤重金属各赋存形态的分级提取结果表明,生物炭和腐殖土会使Pb和Zn向趋于较稳定的形态转化,果木生物炭的单施和与腐殖土混施均增加了Pb和Zn残渣态所占比例. 5%复合剂(秸秆生物炭与海泡石)、2%复合剂(秸秆生物炭与腐殖土)修复后土壤微生物总量分别增加了80.29%和68.52% ;丛枝菌根真菌数量分别增加了92.39%和59.78% .因此,对于酸性土壤而言,生物炭与腐殖土复合改良剂更有利于土壤环境的修复.     

凹凸棒粘土对镉污染农田的原位钝化修复效果研究

原位钝化修复在重金属污染土壤修复中有着不可替代的作用,而修复材料在污染农田中的长期应用效果一直是人们关注的焦点。通过野外大田钝化修复试验,研究了不同添加剂量(0、1.25、1.75、2.50、3.25 kg·m~(-2))凹凸棒粘土对镉(Cd)污染土壤理化性质及对水稻(Oryza sativa L.)和小麦(Triticum aestivum L.)吸收Cd的影响,采用梯度扩散薄膜技术(DGT)评价修复前后土壤中生物可利用态Cd含量的变化。结果表明,施用凹凸棒粘土显著抑制水稻和小麦籽粒中Cd富集量,第一季降幅分别为68.8%~83.3%与54.7%~75.5%,其中2.5 kg·m~(-2)施加剂量对Cd污染土壤的修复效果最佳。施加凹凸棒粘土同样抑制了作物对Zn、Ni等其他重金属的吸收,而对Se吸收影响并不显著。施加凹凸棒粘土显著提高了土壤p H、阳离子交换量(CEC)和土壤细颗粒含量,相关性分析表明,水稻和小麦籽粒中Cd含量与土壤p H呈极显著负相关性(相关系数分别为-0.72和-0.64),推测土壤p H的升高是导致水稻、小麦籽粒中重金属含量降低的一个重要原因。不同施用量凹凸棒粘土均在一定程度上降低了土壤DGT提取态Cd含量,分别下降了82.8%、85.1%、84.4%和67.1%。连续3年原位钝化修复效果跟踪观察结果表明,凹凸棒粘土可持续降低水稻和小麦籽粒中Cd含量,1.25 kg·m~(-2)和1.75 kg·m~(-2)处理组产出的水稻籽粒中Cd含量由2014年的0.140 mg·kg~(-1)与0.215 mg·kg~(-1)分别降低为2016年的0.094 mg·kg~(-1)和0.120 mg·kg~(-1)。综上,凹凸棒粘土在修复Cd污染农田土壤方面具有广阔的应用前景。     

秸秆生物炭对矿区污染土壤重金属形态转化的影响

以小麦秸秆制备的生物炭作为修复材料,通过室内培养试验研究不同生物炭施用量(w分别为0、1%、2%和5%)对矿区复合污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb赋存形态的影响。结果表明,经过150 d的培养,施用生物炭可明显提高土壤p H值和有机碳含量,比对照分别增加0.96%~2.62%和9.1%~38.6%。土壤中酸提取态Cu、Zn和Cd含量随生物炭施用量的增加而降低,与不施用生物炭相比下降幅度分别为7.0%~16.9%、6.7%~11.8%和5.3%~9.6%,酸提取态Pb含量无明显变化。生物炭可不同程度地减少可还原态Cd和可氧化态Cu、Zn、Pb含量。施用生物炭处理残渣态Cu、Zn、Cd和Pb含量明显提高,与不施用生物炭相比增加幅度分别为10.6%~46.8%、5.9%~15.7%、40.9%~191.9%和1.5%~2.6%。相关性分析表明,土壤p H值、有机碳含量与酸提取态和残渣态重金属含量显著相关。综合而言,生物炭能够促进供试污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb由酸提取态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。     

伴随阴离子对土壤Cd形态转化的影响

化学性质各异的伴随阴离子通过影响进入土壤的外源Cd2+后的形态转化,而影响其迁移特性和生物毒性。对此进行了解将有助于采取相应的防治镉污染的技术措施。通过室内连续培养试验(0~70 d),研究了伴随阴离子(NO3-、C1-、SO42-)对Cd2+在土壤中的吸附特性、形态分配与转化特性的影响。结果表明,伴随阴离子对添加外源Cd2+溶液后的土壤Cd吸附作用能力表现为:SO42-NO3-C1-;SO42-处理在20 d时吸附率达最大值(93.61%);NO3-与C1-处理在30 d时吸附率达最大值,分别为82.25%、67.97%。初始状态土壤中Cd主要以残渣态存在,可交换态Cd含量与比例最低,占总Cd含量不到10%。添加1.0 mmol·L-1外源Cd2+处理后,在培养期内(0~70 d),表现为可交换态Cd含量铁锰氧化物结合态Cd含量碳酸盐结合态Cd含量残渣态Cd含量有机结合态Cd含量。土壤可交换态Cd在0~70 d分配系数达到38%~61%,其中SO42-处理培养10 d达到最大值(61.09%),NO3-与C1-处理30 d时达到最大值(分别为43.74%和41.80%)。土壤碳酸盐结合态Cd含量在30 d时趋于饱和,其含量(0~70 d)表现为SO42-C1-NO3-。3种伴随阴离子处理的土壤铁锰氧化物结合态Cd含量在0~50d无显著性差异。有机结合态Cd和残渣态Cd含量随着培养周期延长而逐渐增加,但其吸收转化分配比例相对可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态低。从生物利用度系数来评价镉形态的危害程度,初始状态土壤中其危害程度表现为生物潜在可利用态生物难利用态生物易利用态。添加1.0 mmol·L-1的外源Cd2+溶液后,SO42-处理的表现为:生物易利用态生物潜在可利用态生物难利用态;C1-和NO3-处理的表现为生物潜在可利用态生物易利用态生物难利用态。这表明,镉形态在SO42-处理伴随下对土壤造成的危害程度相对C1-和NO3-处理严重。外源Cd2+溶液进入土壤主要转化为可交换态Cd(SO42-NO3-C1-),SO42-处理培养10 d达到最大值(转化系数为61.09%)。可交换态Cd在土壤中具有较强的迁移性,容易被生物吸收利用,对环境影响最大。     

生物质炭-沼液联合施用对调控氮循环功能基因促进氮素增效的影响

为探讨生物质炭-沼液配施条件下氮循环功能基因调控农田土壤氮素转化并影响农作物氮素吸收利用机制.本试验以浙江省杭州市红黄壤作为研究对象,设置生物质炭和沼液两个因素,探究生物质炭-沼液配施条件下土壤基本理化性质和氮循环功能基因丰度变化情况,刻画功能基因与农田氮素利用率间的耦合关系.结果表明,生物质炭-沼液配施可以显著降低土壤容重,提升土壤pH和土壤氮素含量,其中,高剂量生物质炭-沼液配施(C3B2)处理较单施化肥(COBO)处理铵态氮、硝态氮、全氮含量增幅均达到显著水平(P<0.05).与空白处理(CK)相比,生物质炭-沼液配施(C3B2)处理则显著提高了反硝化功能基因丰度,较单施化肥(C0B0)处理增幅30.98%和44.99%.冗余分析结果显示,铵态氮、硝态氮和有机碳含量对土壤氮循环功能基因影响较为显著,结构方程模型则表明硝化作用功能基因丰度的提升对包菜氮素农学利用率呈现负相关趋势.研究结果表明,在相同养分施用量的条件下,生物质炭-沼液配施可显著提高土壤肥力.氮素和有机碳含量是影响功能基因丰度的关键因素,硝化作用功能基因丰度的降低可以提高农田氮素利用率.本研究结果可以为促进农业废...     

钝化剂与有机肥配施对土壤有效态重金属及其在生菜中累积的影响

为降低农业土壤重金属污染风险,减少农产品重金属富集,通过温室盆栽生菜试验,开展生物质炭、磷矿粉、碳酸钙和凹凸棒4种钝化剂与有机肥配施对Cu、Cd污染土壤有效态重金属及生菜累积重金属影响的研究。结果表明:(1)尽管钝化剂能降低土壤有效态重金属含量,但由于有机肥的活化作用,钝化剂与有机肥配施处理时土壤有效态重金属含量与对照相比仍有所提高;(2)与对照相比,不同配施处理均能降低生菜地上部Cu和Cd含量,单施有机肥处理生菜地上部Cu和Cd含量分别降低13%和27%,4种钝化剂与有机肥配施处理则分别降低4%～28%和2%～35%,碳酸钙与有机肥配施处理下降效果最佳;(3)相关性分析表明单施有机肥以及钝化剂与有机肥配施处理能抑制植物对Cu和Cd的吸收转运,使生菜地上部对Cu和Cd的累积降低。     

秸秆对尿素氮在土壤中转化的影响

秸秆还田对提高土壤肥力具有重要意义,但是秸秆还田对氮素在土壤中的转化过程的影响还不清楚。通过室内培养研究了等量施氮条件下不同秸秆还田量对尿素态氮的水解、硝化及反硝化等氮素转化过程的影响。试验设5个处理,分别为CK,不加尿素氮不加秸秆;S0,尿素氮200 mg·kg~(-1)+秸秆量0 g·kg~(-1);S1,尿素氮200 mg·kg~(-1)+秸秆量4.44 g·kg~(-1);S2,尿素氮200 mg·kg~(-1)+秸秆量8.88 g·kg~(-1);S3,尿素氮200 mg·kg~(-1)+秸秆量13.33 g·kg~(-1)。结果表明,秸秆添加可促进尿素水解过程,24 h后,尿素的水解率从S0处理的71.9%增加至S3处理的98.0%。添加秸秆在前15天会减少土壤中铵态氮的含量,与S0相比,第3天时,S1、S2、S3的铵态氮含量分别减少了18.35%、27.09%、25.47%。S0处理和S1处理土壤中的硝态氮含量均随着培养时间的延长而升高,且在培养的第21天基本达到稳定;而S2和S3处理的硝态氮含量则呈先下降后上升的趋势。从培养3 d起添加秸秆的处理土壤中的硝态氮含量始终低于不添加秸秆的处理(P0.05),且随着秸秆用量的增加土壤中的硝态氮含量显著降低(P0.05)。添加秸秆增加了氮肥的反硝化损失,且随着秸秆用量的增加,反硝化损失率急剧增加,从S0处理的0.45%增加至S3处理的62.87%。添加秸秆处理土壤的微生物量碳(SMBC)含量和空白对照相比,均有明显的提升(P0.05),且随着秸秆用量的增加而增加。研究表明,秸秆的添加能提高SMBC的含量,进而增加了土壤氮素的同化,但同时也增加了氮素的反硝化损失,且随秸秆添加量的增大,影响效果越明显。     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。     

秸秆生物炭对菜地N_2O、CO_2与CH_4排放及土壤化学性质的影响

通过盆栽模拟试验,探究玉米秸秆生物炭施用对菜地温室气体N2O、CO2与CH4排放及土壤理化性质的影响。结果表明,生物炭施用抑制了菜地N2O排放,NB1(施N 400 kg·hm-2,生物炭20 t·hm-2)和NB2(施N 400kg·hm-2,生物炭40 t·hm-2)的N2O累积排放量分别比N处理(施N 400 kg·hm-2)低76.4%和70.7%,但抑制效应并未随生物炭用量的增加而加强。生物炭施用增强了CO2排放,但对CH4排放影响不显著。NB1和NB2累积CO2排放量分别为N处理的1.8和2.1倍,不容忽视的是,这2种处理同时增加了土壤中有机碳含量,分别比N处理高15.2%与21.3%。NB1和NB2在不降低甚至提高蔬菜产量的基础上,提高了土壤中NH4+-N含量与p H值,降低了NO3--N含量。p H值和NH4+-N含量分别平均比N处理高0.265和34.9%,NO3--N含量平均比N处理低12.7%,因此生物炭具有减排N2O与改良菜地土壤质量的巨大潜力。但生物炭引起的CO2排放以及对土壤有机碳增加的净影响效应尚需进一步研究。     

施用鸡粪对海泡石钝化修复镉污染菜地土壤的强化效应及土壤酶活性影响

采用盆栽与大田实验相结合的方法,研究了增施鸡粪对Cd污染菜地土壤海泡石钝化修复效应及土壤酶活性的影响.结果表明,海泡石钝化修复下,增施鸡粪比单施鸡粪和单一海泡石钝化修复对小白菜生物量具有更好的增产效果.单施鸡粪虽然可以降低小白菜体内Cd含量,但与对照相比不明显;而在海泡石钝化修复下,增施鸡粪可以显著降低小白菜可食部和根部对Cd的吸收积累(P0.05),与对照相比,盆栽试验中各处理降低幅度分别为26.9%—32.1%和7.7%—24.8%;大田条件下则分别降低7.5%和16.4%.随着单施鸡粪量的增加,菜地土壤p H值呈逐渐降低趋势,单一海泡石钝化处理下,菜地土壤p H与对照相比变化不明显,而在海泡石钝化修复下,增施鸡粪后土壤p H降低幅度要小于单施鸡粪处理.不同处理下菜地土壤有效态Cd含量均较对照处理有所降低.其中,海泡石钝化修复下,增施鸡粪效果最显著,盆栽实验和大田试验下最大降幅分别为17.7%和10.3%.海泡石钝化修复下,增施鸡粪可显著提高土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性(P0.05),与对照相比,盆栽实验中三种酶的含量分别增加6.4%—38.6%、14.0%—47.6%和2.0%—22.4%;田间实验下,三种酶的含量分别增加36.5%、22.2%和5.5%.Cd污染菜地土壤下,增施适量鸡粪不仅可以起到强化Cd钝化修复效应,而且可以进一步提高土壤酶活性,改善Cd污染土壤环境质量.