生物炭和有机肥对华北农田盐碱土N2O排放的影响

基于山东滨州地区冬小麦-夏玉米轮作大田试验,探究了施用生物炭和有机肥对夏玉米季土壤氧化亚氮(N_2O)排放的影响,为盐碱土壤N_2O增汇减排提供理论依据.试验按照不同处理氮、磷、钾含量相同原则,设置对照CK[N:0.2t·(hm~2·a)~(-1),P_2O_5:0.12 t·(hm~2·a)~(-1),K_2O:0.2 t·(hm~2·a)~(-1)]、C1[5 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、C2[10 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、C3[20 t·(hm~2·a)~(-1)生物炭]、M1[7.5 t·(hm~2·a)~(-1)有机肥]、M2[10 t·(hm~2·a)~(-1)有机肥]这6个处理.结果表明,施加生物炭和有机肥对土壤N_2O排放影响趋势基本一致,排放高峰均出现在施肥(基肥和追肥)后,累积排放量占整个生育期排放量的近一半;与CK相比,C1、C2分别降低N_2O排放的45.3%、31.6%,而C3、M1、M2分别增加了17.3%、37.4%、27.6%.施加生物炭和有机肥均会对土壤N_2O排放产生影响,施加生物炭可以降低N_2O排放,而施加有机肥则促进了N_2O排放.因此,生物炭对减少农田N_2O排放具有巨大潜力.     

不同有机肥中磷在土壤剖面中累积迁移特征与有效性差异

为明确连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的分布规律和迁移特征,探讨不同有机肥磷投入下农田磷负荷.通过4 a连续田间定位试验,定量化研究连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的累积迁移特征与有效性差异.结果表明:(1)连续4 a施用不同有机肥后,肥料中磷主要积累在0~15 cm表层土壤,土壤全磷、速效磷含量均随土壤深度增加逐渐降低;连续4 a施用高量有机肥后,其带入的磷可明显迁移到15~30 cm土层,施用高量猪粪速效磷可迁移到60~90 cm土层.(2)连续4 a施用不同有机肥后,土壤表层中速效磷占全磷比例增加,且高用量与低用量之间差异显著.土壤剖面中速效磷占全磷比例的大小顺序为:猪粪处理鸡粪处理污泥处理磷肥处理.(3)施用鸡粪、猪粪、污泥和磷肥后土壤表层中速效磷含量随磷投入量增加呈先增加后平缓的规律.(4)本试验条件下,不同有机肥相同磷投入下对表层土壤速效磷贡献存在较大差异,表现为:猪粪鸡粪污泥.猪粪带入磷的生物有效性和移动性明显高于鸡粪、污泥和磷肥.     

覆膜和有机无机配施对夏玉米农田温室气体排放及水氮利用的影响

为探究地膜覆盖和有机无机肥等氮施用对夏玉米农田土壤温室气体(N₂O、 CO₂和CH₄)排放、作物产量和水氮利用的影响,在关中地区设计了以地膜覆盖(M)和传统不覆膜为主因素,施肥为副因素的试验,副因素以不施肥(CK)为对照,设置等氮条件下有机肥替代化肥0%(T0,有机肥0.00 kg·hm^-2,化肥225.00 kg·hm^-2)、 25%(T25,有机肥56.25 kg·hm^-2,化肥168.75 kg·hm^-2)、 50%(T50,有机肥112.50 kg·hm^-2,化肥112.50 kg·hm^-2)、 75%(T75,有机肥168.75 kg·hm^-2,化肥56.25 kg·hm^-2)和100%(T100,有机肥225.00 kg·hm^-2,化肥0.00 kg·hm^-2)这5个梯度,共计12个处理.结果...     

覆膜年限和有机肥施用对花生田耕层土壤微塑料赋存特征的影响

地膜和有机肥料的大量投入已导致我国农田土壤微塑料污染日趋严重.为研究调查山东德州花生农田微塑料污染状况,分析了该区域不同覆膜年限（0、3、5和8 a）和有机肥施用对农田土壤中微塑料的丰度、粒径、颜色和形状等赋存特征的影响.结果表明,覆膜0、3、5和8 a后花生耕层土壤微塑料丰度的平均值分别为65.33、316.00、1 098.67和1 346.34 n·kg^-1.随着土层深度的增加微塑料丰度降低,0～10、10～20和20～30 cm耕层中的土壤微塑料丰度分别为1 076.00、603.50和440.25 n·kg^-1,并且增加覆膜年限和施加有机肥都显著增加了微塑料的丰度（P<0.05）.粒径<1 mm微塑料占总量的77.30%,且随着覆膜年限的增加,小粒径（<1 mm）微塑料占比显著升高（P<0.05）,随着土层深度的增加,其占比亦逐渐增加,施加有机肥对微塑料粒径没有显著影响.微塑料颜色组成以透明（49.77%）为主,其次是黑色（16.35%）和白色（16.27%）,覆膜年限和有机肥施加对土壤中微塑料的颜色影响不显著（P>0.05）,但覆膜年限显著增加了透明微塑料的占比.微塑料类型主要包括纤维类、薄膜类、碎片类、泡沫类和颗粒类,其占比分别为： 49.77%、25.41%、19.15%、3.26%和2.41%.耕层土壤微塑料的主要聚合物类型包含聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）,分别占总量的21.37%、18.57%和19.77%.由此,山东德州花生田耕层土壤中普遍存在微塑料,且地膜和有机肥施用是其主要来源,这可为花生田耕层土壤微塑料污染物防控提供重要依据.     

玉米芯生物炭对污泥蚯蚓粪中微生物种群及ARGs的影响

较多的抗生素抗性基因（ARGs）积蓄于剩余污泥中降低了污泥蚯蚓粪的农用价值.为削减污泥蚯蚓粪中的ARGs,向污泥中分别添加1.25%和5%（质量比）的玉米芯生物炭（简称玉米芯炭）,以无添加为对照组,揭示玉米芯炭对污泥蚯蚓堆肥过程中微生物种群结构及ARGs的影响.结果表明：添加高含量玉米芯炭显著促进污泥有机质的矿化,提升蚯蚓堆肥产物的电导率和pH值（P<0.05）.同时,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度,且其丰度均与玉米芯炭添加量呈显著正相关性（P<0.05）.与对照组相比,高含量玉米芯炭污泥蚯蚓粪中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门与浮霉菌门的相对丰度分别降低了11.8%、7.1%、33.3%和20%,但厚壁菌门的丰度显著增加了40%（P<0.05）.此外,添加玉米芯炭蚯蚓粪中大环内酯类抗性基因（ermF）和四环素类抗性基因（tetX）的绝对丰度较对照组分别显著降低了32%~45%和13%~31%（P<0.05）,但同时整合子基因（intI1）和磺胺类抗性基因（sul2）的丰度分别显著增加了47%~135%和9%~42%（P<0.05）.研究结果显示,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中微生物数量和种群多样性,加速有机质矿化,但对ARGs的削减具有选择性.     

有机肥结构特征对污染土壤Cd形态的影响

研究了以污泥和鸡粪为主要来源的两种不同有机肥主要组分和结构特征差异,结合吸附和土壤平衡试验,探讨了各组分对Cd吸附反应特征和土壤Cd形态分布的影响。结果表明:供试污泥有机肥含有较多的羧基,其最大络合量大于鸡厩肥;同时能更有效降低NH4NO3提取态Cd,但因为结合形态相对不稳定,因此导致EDTA提取态Cd有明显增加。而鸡厩有机肥含有更多π键,芳香化和腐熟化程度较高,与Cd吸附更稳定,在降低NH4NO3提取态Cd的同时也能降低EDTA提取态Cd。研究表明有机肥腐殖化、芳香化程度是影响其对重金属污染土壤修复与改良效果的主要因素。     

污泥蚯蚓堆肥过程中胞外聚合物的结构变化

为揭示污泥胞外聚合物(EPS)特征与蚯蚓堆肥产物腐熟的关系,以无蚯蚓为对照组,探究蚯蚓堆肥对污泥EPS结构变化的影响。结果表明,蚯蚓堆肥显著加快了蚯蚓堆肥产物有机质的矿化速率,其电导率和硝酸盐氮含量比对照组产物分别显著提升了0.64和0.22倍(P<0.05)。蚯蚓堆肥产物EPS层中的蛋白质和多糖的总含量比对照组产物分别降低了32.77%和31.54%。三维荧光结果表明,蚯蚓堆肥过程中蛋白质的荧光强度下降速率比对照组更高,其腐殖质在堆肥后期一直处于较高水平。污泥蚯蚓堆肥产物的紧密结合层(TB-EPS)和松散结合层(LB-EPS)中的色氨酸含量比对照组分别减少7.69%和13.62%,而LB-EPS和粘液层(SEPS)中腐殖酸含量比对照组分别增加了25.1%和7.82%。蚯蚓堆肥期间的硝酸盐氮含量和电导率均同SEPS、LB-EPS结构中的DOC、蛋白质和多糖含量呈显著正相关(P<0.05),其总DOC含量与EPS各层中的DOC及多糖含量呈显著相关性(P<0.05)。实验过程中对照组仅有机质和DOC含量同EPS各层多糖含量呈显著相关(P<0.05)。研究表明,蚯蚓堆肥能够破坏污泥EPS结构以促进有机物的分解,加快污泥的腐殖化和稳定化进程,且污泥EPS结构的变化可作为反映污泥蚯蚓堆肥产物腐熟程度的关键指标。     

施用水溶性有机肥条件下水稻对稻田土壤砷镉的提取效能

为了对砷(As)、镉(Cd)复合污染稻田土壤进行清洁修复,开展了田间试验,在施用水溶性有机肥强化As、Cd溶出条件下利用水稻作为修复稻进行提取. 为了评估水溶性有机肥的作用以及水稻的提取效能,分别在水稻分蘖期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,利用扩散梯度薄膜技术(DGT)原位监测土壤剖面有效态As、Cd浓度的变化;收获时利用分级提取方法揭示土壤As、Cd赋存形态的变化,并分析植株各部位As、Cd的积累量;为了阐明去除根系的重要性,对比分析了保留和去除根系处理间土壤As、Cd浓度的差异. 结果表明,施用水溶性有机肥(OF)促进了土壤As、Cd的溶出释放,例如,OF处理39 d后土壤DGT-As (扩散梯度薄膜提取态As)和DGT-Cd (扩散梯度薄膜提取态Cd)平均浓度分别较空白对照升高了34.2%、54.9%. 水稻单株提取As、Cd总量分别为12.63、1.18 mg,其中根系As、Cd积累量占比分别为97.6%、81.3%. 与保留根系处理相比,移除根系使土壤As、Cd总量分别降低了5%、10%,土壤剖面DGT提取态的As、Cd平均浓度分别降低了41.9%、56.4%,作物易利用态As(F1+F2)和Cd(F1+F2)浓度分别降低了9.8%、6.1%. 研究显示,水溶性有机肥可促进土壤As、Cd的溶出,可作为利用水稻生长及根系移除来降低稻田土壤作物有效态As、Cd的强化策略,为As、Cd复合污染稻田土壤清洁与安全利用提供了一条有益路径.      

不同施肥处理对红壤丘陵区水稻土养分状况的影响

研究依托千烟洲生态站,利用1998年建立的红壤稻田长期定位施肥试验,研究不同施肥处理对水稻土土壤碳及养分的影响。结果表明:①施用有机肥有利于提高土壤碳、 氮、 磷含量,土壤总有机碳(SOC)含量达到16.8 g·kg^-1,全氮(TN)含量达到1.5 g·kg^-1,速效氮(AN)含量达到153.8 mg·kg^-1,速效磷(AP)含量达到43.3 mg·kg^-1,而土壤速效钾(AK)含量仅达到23.0 mg·kg^-1,低于施用化肥的各个处理;②施用氮、 磷、 钾肥减缓了红壤水稻土酸化趋势,显著增加土壤AP(12.3~47.1 mg·kg^-1)、 AK(22.3~54.5 mg·kg^-1)含量;③秸秆还田可以提高稻田红壤SOC(10.8 g·kg^-1)、 TN(1.1 g·kg^-1)含量。因此,建议在红壤稻田施入适量有机肥,提倡秸秆还田,提高土壤碳含量,同时配合施用钾肥,满足作物对养分的需求;化肥、 有机肥施用量需要考虑其对水体氮、 磷污染的潜在风险。     

生防枯草芽孢杆菌SQR9固体发酵生产生物有机肥的工艺优化

枯草芽孢杆菌SQR9是一株广谱性的拮抗菌,为促进农业废弃物的资源化利用以及植物土传病害的生物防治,分别以氨基酸有机肥、牛粪堆肥、猪粪堆肥、中药渣堆肥为原料,研究利用SQR9进行二次固体发酵生产微生物有机肥的最佳工艺条件及其原料最佳配比.结果表明,SQR9固体发酵的最佳参数为:发酵最佳原料为中药渣堆肥,接种量10%(φ/mL g-1),麸皮添加量15%,初始含水量65%,发酵温度37℃,翻抛次数1次/24 h,在此发酵条件下,SQR9菌株的活菌总量可达到1.20×1011CFU g-1.中药渣堆肥︰牛粪堆肥︰猪粪堆肥︰氨基酸有机肥的最佳配比为为40︰6︰0︰8,在此原料配比和最佳发酵条件下,SQR9活菌总量可达1.97×1010CFU g-1.因此,用农业废弃物采用合适的工艺条件可以生产出高质量的生物有机肥.