两种生物炭对烤烟生长、根际土壤性质和微生物群落结构的影响

为探明生物炭对烤烟生长影响的作用机理,选取小麦秸秆炭(WB)和烟杆炭(TB)为试验材料,以不添加生物炭处理CK为对照,采用盆栽试验,研究两种生物炭对团颗期烟草的农艺性状和根际土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明:与CK处理相比,WB和TB处理烟草的地上部干重分别增加4.4和4.7倍,土壤硝态氮含量分别降低64.7%和47.6%,脱氢酶活性降低56.4%和48.7%.WB和TB两处理土壤细菌和真菌的Shannon和Simpson多样性指数及Chao1丰富度指数均显著降低,细菌的OTUs数分别显著减小20.6%和18.0%,真菌的OTUs数分别显著减小53.8%和77.4%.细菌优势菌种中,WB处理放线菌门相对丰度提高69.5%,TB处理Saccharibacteria的丰度提高129.7%,WB和TB处理疣微菌门丰度分别降低37.6%和40.9%.真菌优势菌种中,TB处理子囊菌门丰度提高133.8%,WB和TB处理接合菌门的丰度分别降低87.5%和92.9%.通过β多样性分析可知,烟杆炭对烤烟根际土壤微生物群落结构的影响大于小麦秸秆炭.     

小白菜对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异及其机制研究

通过盆栽试验和室内分析,研究了小白菜对不同含量的外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异,并通过土壤有效硒及生物量的动态变化探究其产生的原因,旨在为富硒作物的生产和硒污染土壤的植物修复提供理论依据.结果表明,硒酸盐和亚硒酸盐处理小白菜地上部分生物量间无显著差异.在小白菜的整个生长期间(8周),硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐下降,而亚硒酸盐处理小白菜地上、地下部硒含量均随生长逐渐增大.硒酸盐处理地上部硒吸收量显著高于地下部,而亚硒酸盐处理地下部硒吸收量显著高于地上部;且在整个生长过程中硒酸盐处理小白菜硒吸收量是亚硒酸盐处理的2～60倍之多,导致硒酸盐处理土壤中有效硒含量随着小白菜的生长迅速下降,而亚硒酸盐处理土壤中有效硒含量随小白菜的生长略有下降.统计分析表明,硒酸盐处理小白菜体内硒含量与土壤有效硒含量呈显著正相关,地上、地下硒含量与土壤有效硒的相关系数分别为0.901和0.864,而亚硒酸盐处理两者相关性不显著.综合小白菜硒含量和土壤有效硒随生长变化的结果可以得出,小白菜对硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是小白菜对不同价态硒吸收能力和土壤供硒能力综合作用的结果.     

黄土丘陵区退耕还林还草对土壤细菌群落结构的影响

为了探究黄土丘陵区退耕还林还草工程对土壤细菌群落的影响,本文以宁南山区玉米农地为对照,人工柠条地和天然草地为退耕还林还草的处理,利用Illumina二代高通量测序技术MiSeq对土壤细菌的16S rRNA V3~V4可变区进行测序,研究3种植被下土壤细菌的α多样性、物种组成和丰富度,并结合土壤理化性质探讨影响细菌群落结构的环境因素.3种土壤样品中共检测到细菌29门,76纲,135目,250科,375属,682种,主要的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、厚壁菌门（Firmicutes）,主要的优势菌纲为α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、放线菌纲（Actinobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）、嗜热油菌纲（Thermoleophilia）、芽单胞菌纲（Gemmatimonadetes）、杆菌纲（Bacilli）、δ-变形菌纲（δ-Proteobacteria）.与耕地相比,林地的优势菌主要是变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）,草地的是放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）.柠条林地的土壤微生物多样性最高.通过RDA分析发现,影响本研究区域土壤细菌分布的最主要环境因子是全氮和有机质.研究表明通过退耕还林与还草工程明显地改善了土壤肥力和环境状况,改变了土壤细菌群落组成.     

有机肥施用量对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

为探明有机肥施用量对塿土有机碳组分和团聚体稳定性的影响,通过培养试验,在有机肥不同施用量(0%、1%、2%和4%,分别表示为T0、T1、T2和T4)和不同培养时间(120、180、240、300和360 d)下研究了土壤有机碳(SOC)组成如轻组有机碳(LFOC)、多糖、纤维素、水溶性有机碳(WSS)、富里酸碳(FAC)、胡敏酸碳(HAC)含量以及团聚体稳定性的动态变化.结果表明,施用有机肥增加了土壤有机碳及其组分,且随有机肥用量的增加而增加,与T0处理相比,培养至360 d时,T1～T4处理SOC、LFOC、多糖、纤维素、WSS、FAC、HAC含量和HAC/FAC比值分别增加了15. 3%～83. 2%、6. 8～15. 9倍、8. 5%～46. 4%、39. 3%～122. 6%、35. 7%～112. 9%、3. 3%～46. 9%、42. 5%～88. 3%和28. 5%～38. 6%;随着培养时间的延长,SOC和HAC含量呈降低趋势,LFOC先增加后降低,FAC和HAC/FAC比值呈现波动变化,多糖含量呈增加趋势.施用有机肥,降低了土壤中 2 mm力稳性团聚体的含量,增加了土壤中 0. 25 mm水稳性团聚体的含量,培养至360 d时,与T0处理相比,T4处理使水稳性团聚体平均重量直径(WMWD)增加了58. 6%,使团聚体的破坏率(PAD)降低了22. 2%.相关分析表明,有机碳及其组分间多数具有显著的相关关系,有机碳组分(除多糖外)与团聚体稳定性间也具有显著相关性.通径分析表明,土壤HAC含量和 2 mm力稳性团聚体的含量对力稳定性团聚体的平均重量直径(DMWD)具有显著的直接作用(P 0. 05); 2 mm和0. 25 mm水稳性团聚体的含量对WMWD具有极显著直接作用(P 0. 01);0. 25 mm水稳性团聚体的含量直接影响到团聚体PAD,SOC和WSS通过影响0. 25 mm水稳性团聚体的含量而间接影响到PAD.     

木醋液酸化生物炭与氮素配施对盐渍土壤活性氮及氨挥发的影响

以盐渍土壤为研究对象,通过吸附试验和室内土壤培养试验,分析生物炭及木醋液酸化生物炭与尿素配施后对盐渍土壤活性氮、脲酶活性和氨挥发的影响,为提高盐渍土壤氮素有效性提供理论和技术支撑.吸附试验表明,木醋液酸化生物炭提高了对铵态氮的吸附量,与生物炭相比,提高了2.28%～18.18%.土壤培养试验表明,与单施尿素处理相比,生物炭和木醋液酸化生物炭与尿素配施处理使土壤硝态氮、铵态氮分别减少了0.72%和25.26%、 1.11%和16.93%;提高了土壤可溶性有机氮和可溶性全氮含量.木醋液酸化生物炭与尿素配施提高了脲酶活性,而生物炭与尿素配施处理则降低了土壤脲酶活性.木醋液酸化生物炭与尿素配施处理氨挥发累积量在不同培养时期均低于单施尿素处理及生物炭与尿素配施处理,且能降低土壤的pH,而未改性的生物炭则提高了土壤pH.因此,在盐渍土区,采用木醋液对生物炭进行酸化后再与氮肥配合施用,不仅有效降低了土壤pH,提高土壤脲酶活性以及可溶性有机氮含量,还可以适当降低土壤铵态氮和硝态氮含量,减少氨挥发,有利于减少土壤无机氮素的损失和提高盐渍土壤氮素有效性.     

生物质炭和秸秆配合施用对土壤有机碳转化的影响

为探讨生物质炭和秸秆碳输入对土壤碳构成和转化的影响,通过室内培养试验,研究了单施生物质炭、秸秆及两者配合施入下土壤二氧化碳的释放特征以及土壤微生物碳和有机碳的变化.结果表明,秸秆有机碳在土壤中的矿化率为21.50%(2%添加水平),远大于等量生物质炭的矿化率(8.09%);施用等量(占4%土重)生物质炭和秸秆,培养200 d后土壤有机碳含量分别为24.40 g·kg~(-1)、17.40 g·kg~(-1),表明生物质炭对有机碳的提升作用大于秸秆的.施用生物质炭对土壤固有有机碳有一定的保护作用,生物质炭与秸秆配合施用促进了秸秆的矿化,对有机碳矿化影响的交互效应为正值.施用秸秆能大幅度增加土壤微生物碳,而生物质炭对土壤微生物碳影响小;秸秆和生物质炭配合也增加了土壤微生物碳,但其交互效应与培养时间、施用量等有关,可正可负.     

多孔SBA-15颗粒对Cd(Ⅱ)的吸附缝合及其对土壤Cd(Ⅱ)的修复潜力

为拓展多孔硅酸盐等矿物材料在钝化土壤重金属中的应用,以Na2Si O_3为硅源,制备了二氧化硅多孔材料SBA-15,用透射电镜、X射线衍射、氮气吸附-解吸和红外光谱等手段对其结构进行了表征,并在此基础上,以批试验法研究了SBA-15对Cd(Ⅱ)吸附特征和缝合性能,并通过小青菜盆栽试验法探讨了其对土壤Cd的钝化潜力.结果表明,合成的SBA-15具有规则中孔特征,比表面积507.3 m2·g-1,孔径7.38 nm;体系pH≥7.0时,在100 mg·L~(-1)的Cd(Ⅱ)溶液中SBA-15的最大吸附量可达76.43 mg·g-1,吸附过程可用Langmuir模型描述,增加介质离子强度对Cd(Ⅱ)的吸附具有抑制作用.吸附Cd(Ⅱ)后的SBA-15可以用0.1 mol·L~(-1)HNO_3进行再生,但当向吸附Cd(Ⅱ)的SBA-15中引入Na2Si O_3后,可以通过SBA-15的孔隙缝合有效地固定被吸附的Cd(Ⅱ),从而抑制Cd(Ⅱ)向环境中释放.小青菜盆栽试验表明,SBA-15对Cd(Ⅱ)污染土壤的改良效果明显,能有效地降低土壤有效态Cd(Ⅱ)的含量,促进土壤Cd水溶态和交换态向碳酸盐和铁锰氧化物结合态及残渣态的转化,抑制Cd(Ⅱ)在小青菜体内的积累,增加小青菜产量.研究表明,利用SBA-15的吸附缝合能力以SBA-15和Na2Si O_3配合使用,是进行土壤中Cd修复的有效方法.     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中活跃的化学组分,在全球碳循环中起着非常重要的作用.为了探究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响,以苹果枝条为原料,在300~600℃条件下制备生物质炭,在研究生物质炭基本理化性质的基础上,通过室内培养试验研究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响.结果表明:高温制备的生物质炭碳(C)的质量分数增加,而氢(H)和氧(O)质量分数下降,H/C及O/C比下降;生物质炭的脂肪族结构减弱,芳香性增强,稳定性升高;生物质炭输入可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量(P0.05),且随着添加比例的增加而增加,其中以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳库的提升效果最为明显;与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)以及易氧化有机碳(ROC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300处理平均分别增加了38.25%、82.09%和63.53%;BC400处理平均分别增加了26.07%、65.61%和48.09%,且差异均达到显著水平(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养初期(40~60 d)增加了土壤MBC、WSOC及ROC含量,且随着添加比例的增加而增加,而在培养后期则减少了土壤MBC、WSOC、ROC含量,且随着添加比例的增加而减少,培养360 d后,BC500处理平均分别减少了0.27%、13.48%和14.67%,BC600处理平均减少7.80%、14.66%和15.79%,且差异达到显著水平(BC500处理MBC含量除外)(P0.05);生物质炭输入降低了土壤有机碳中ROC的比例,并且随着热解温度的升高以及添加比例的增加而降低.从提升土壤有机碳库及生物活性等方面考虑,在黄土高原土地区,500℃条件下制备生物质炭,既能保证有机碳具有较高的稳定性,又不至于引起土壤活性碳库的过度降低,是生物质炭在农田土壤利用的最佳制备温度.     

BS-CTMAB复配修饰膨润土的稳定性

为了探究两性阳离子复配修饰膨润土的解吸稳定性,采用阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰后的膨润土进行复配修饰,批处理法研究Na Cl溶液解吸下的土样稳定性,并对比温度、p H和盐溶液浓度对解吸的影响.结果表明:在相同BS-12修饰比例下,BS-CTMAB复配修饰膨润土的稳定性随CTMAB复配修饰比例的增加而减小;在相同CTMAB的修饰比例下,100%BS复配的土样相比50%BS稳定性更佳.解吸液p H和Na Cl溶液浓度的升高、温度的降低均促进土样稳定性增强;Na Cl溶液浓度、温度和p H值对BS-CTMAB复配修饰膨润土稳定性影响呈现为Na Cl溶液浓度最大,温度次之,p H值最小;100%BS+CT复配土样的解吸稳定性最好.     

生物炭对土CH4、N2O排放的影响

为了探讨生物炭对土CH₄、N₂O排放的影响,采用田间小区试验,测定了生物炭不同添加量（0、20、40、60、80 t·hm^-2）下冬小麦田CH₄、N₂O的吸收/排放通量、小麦产量、土壤有机碳、土壤含水率及不同土层土壤温度.结果表明,CH₄、N₂O的吸收/排放通量随生育期不同变化明显.添加生物炭后,CH₄累积吸收量增加了12.88%~71.61%,当添加量≥ 40 t·hm^-2时,增"汇"作用达到显著水平,且添加量为40 t·hm^-2时CH₄累积吸收量最高;N₂O累积排放量和全球增温潜势与对照相比没有显著差异;温室气体强度降低了13.24%~22.14%.添加生物炭提高了冬小麦产量,增产幅度为1.72%~32.19%,当添加量 ≥ 40 t·hm^-2时,麦田增产效果达到显著水平,40 t·hm^-2生物炭为麦田增产的最适添加量.同时,添加生物炭显著提高了土壤有机碳和土壤含水率,与对照相比,分别增加了1.42~2.69倍、7.08%~11.96%.综合来看,试验土表现为CH₄汇和N₂O源的功能,40 t·hm^-2是其适宜的生物炭添加量.