土壤改良剂对沙生灌木生理生态因子的影响研究

为了探讨自制土壤改良剂施用于沙质土壤后对沙生灌木生理生态因子的影响效果,通过正交设计、盆栽试验比较了不同改良剂及不同施用量下3种沙生灌木杨柴(Hedysarum mongolicum Turez)、柠条(Caragana Korshinskii Kom.)和沙柳(Salixpsammophila)生理生态因子的变化特征,在分析改良剂作用机理基础上,筛选出适宜的改良剂及其使用量。研究结果表明,自制土壤改良剂能显著提高植株叶片光合速率、降低高温胁迫下的蒸腾速率,提高叶水势。通过方差分析,添加自制改良剂300 g(占土壤基质的质量分数为6%)对提高柠条的光合速率效果最佳;添加自制改良剂150 g(占土壤基质的质量分数3%)对降低沙柳的蒸腾速率效果最明显;添加自制改良剂300 g(占土壤基质的质量分数6%)对提高沙柳叶水势的效果最显著。另外,应用最小隶属度偏差法进行综合评价得出:添加自制改良剂300 g(占土壤基质的质量分数6%)在改良柠条植物生理特性方面的效果最佳。     

石灰、硅钙镁改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响

为研究改良剂(石灰、硅钙镁肥)对典型稻田土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响,选取河沙泥(潮土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育)模拟制备成中度Cd污染土壤,施加不同用量的石灰和硅钙镁肥,进行水稻盆栽试验,分析土壤pH、土壤Cd形态以及水稻各部位Cd含量变化,探讨不同改良剂对不同土壤-水稻系统Cd吸收累积的影响.结果表明,施用石灰和硅钙镁肥能显著提高河沙泥土壤pH值,分别提高0.62—0.79个单位、0.35—0.46个单位,但对紫泥田pH值无显著影响.向河沙泥中施用石灰能降低其土壤酸提取态Cd含量,且在S3.0处理时降幅最大;而紫泥田施用硅钙镁肥能显著降低其酸提取态Cd.施用石灰和硅钙镁均能降低河沙泥水稻糙米Cd含量,分别降低23.5%—35.9%、9.5%—21.9%,且随着施用量的提高,糙米Cd含量降低幅度逐渐增大;施用硅钙镁肥能显著降低紫泥田糙米Cd含量,下降幅度为23.5%—34.1%.同种改良剂对水稻Cd吸收累积的影响因土壤类型不同而存在差异,向河沙泥中施用石灰和紫泥田中施用硅钙镁能最大程度抑制水稻对Cd的吸收累积,降低糙米Cd含量,提高稻米品质.     

Arkadolith土壤改良剂对内蒙沙区常见牧草生长状况的影响

通过盆栽试验,对土壤采用添加25%土壤改良剂、以及添加12.5%改良剂和12.5%腐殖质的2种处理方式,研究Arkadolith土壤改良剂对冰草（Agropyron desertorum）、沙打旺（Astragalus huangheensis）和准格尔苜蓿（Medicago sativa cv ＂Zhonggeer＂）3种沙生牧草的生长特性的影响。结果表明,3种牧草中,植株高度、生长力、发芽力以及产量都较土壤改良前有所增强,沙打旺和准格尔苜蓿的生长状况要明显好于冰草。含有多种矿物成分的Arkadolith土壤改良剂不仅可以改良贫瘠土壤,提高土壤肥力,促进牧草的增产,而且还可以减少化学肥料的施用,降低成本,做到绿色环保,因此其具有广泛的推广意义。     

红壤上直接施用磷矿粉的增产效果和改土作用

综述了红壤上施用磷矿粉对油菜产量、土壤铝毒和土壤化学性质的影响，认为磷矿粉直接施用于酸性土壤上，除增加土壤有效磷含量从而提高作物产量外，还能提高土壤ｐＨ值，增加交换性钙含量和降低交换态铝含量，增加土壤负电荷量，是一种低投入的土壤改良剂，在有条件的地区宜予推广。     

土壤改良剂的研究与应用进展

土壤退化问题日益严重,土壤改良剂的研究与应用对防治土壤退化具有重要意义.文章综合国内外的研究与应用进展,把土壤改良剂分为天然改良剂、合成改良剂、天然-合成共聚物改良剂、生物改良剂四大类,概述了不同类型改良剂在土壤改良中的应用效果和存在的问题.以天然材料(特别是工农业废弃物)为原料研制新型多功能土壤改良剂是目前土壤改良剂研究的热点.过去的研究主要是针对土壤板结或缺水,以后应加强针对土壤生物退化方面的改良研究和控制各种改良剂负面影响的研究.     

秸秆还田下改良剂对水稻生长和Cd吸收积累的影响

土壤中的镉（Cd）易在水稻中积累而威胁人体健康,秸秆还田下不同化学改良剂对水稻Cd 吸收累积特性的影响效应值得关注.选取成都平原德阳市旌阳区Cd 污染稻田为研究对象,开展小区试验,研究秸秆（油菜、小麦）直接还田下添加石灰、钙镁磷肥、海泡石3 种改良剂对水稻生长和Cd 吸收累积的影响.结果表明：与对照相比,油菜秸秆＋钙镁磷肥和小麦秸秆＋海泡石处理均能增加水稻株高、分蘖数和产量,其中产量提高了6.34%和12.64%,达显著水平（P〈0.05）.秸秆还田下,配施改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）均能显著降低（P〈0.05）水稻糙米Cd 含量,较对照降幅分别为21.65%-36.75%（油菜秸秆还田）和21.11%-33.87%（小麦秸秆还田）.油菜秸秆＋改良剂（石灰、钙镁磷肥、海泡石）促进了土壤Cd 向茎叶的累积,较对照增加1.31-2.41 倍,这对水稻秸秆（茎叶）还田利用有不利影响.小麦秸秆＋石灰或海泡石处理均显著降低了茎秆、谷壳Cd 积累,较对照降幅为6.28%-19.63%和70.16%-78.68%.综合水稻产量及其对土壤Cd 吸收累积效应,油菜秸秆配合改良剂（海泡石、石灰和钙镁磷肥）、小麦秸秆＋海泡石是较为理想的秸秆还田与改良剂配合处理技术.     

改良剂对矿区复垦土壤机械稳定性团聚体及有机碳的影响

为探究不同改良剂及施用时间对矿区复垦土壤结构和肥力的影响,在襄垣煤矿复垦区设置田间微区,研究施用改良剂6个月和1年时,泥炭和腐殖酸对复垦土壤机械稳定性团聚体分布与稳定性、土壤有机碳含量及土壤红外光谱特征的影响.结果显示,施用泥炭和腐殖酸6个月时大团聚体( 0.25 mm)含量增加,施用泥炭和腐殖酸1年时大团聚体含量减少,微团聚体(0.25 mm)含量增加.施用改良剂6个月时,泥炭和腐殖酸各处理土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于空白对照,均以5%腐殖酸处理最高,与空白对照相比分别增`加了10.95%和22.43%;施用泥炭和腐殖酸1年时,泥炭各处理土壤MWD和GMD仍高于空白对照,腐殖酸各处理土壤MWD和GMD则均低于空白对照.施用泥炭和腐殖酸能够增加土壤总有机碳及各粒级团聚体有机碳含量.施用改良剂6个月及1年时均以5%腐殖酸处理土壤总有机碳含量最高,分别较空白对照增加了566.35%和502.59%.施用泥炭6个月和1年时土壤 0.25 mm大团聚体有机碳增量最大,而施用腐殖酸6个月和1年时土壤0.25-0.053 mm团聚体有机碳增量最大.综上所述,泥炭和腐殖酸有利于大团聚的形成,能改善团聚体的稳定性,增加土壤有机碳、碳水化合物、含氧官能团、多糖及取代芳香类物质的含量,但施用改良剂1年大团聚体含量和有机碳含量会减少,施用腐殖酸1年会降低复垦土壤团聚体稳定性.(图4表1参33)     

不同处理方式的粪肥对水稻生长和温室气体排放的影响

通过水稻盆栽试验研究施用新型快腐粪肥、条垛堆肥和未经处理鲜粪对水稻产量和养分利用效率以及CH_4和N_2O等温室气体排放的影响,同时设置不施肥对照,评估不同处理方式粪肥的肥效和环境效应.结果表明:施用快腐粪肥可以明显促进水稻生长、增加水稻产量,且增产效果显著高于鲜粪和条垛堆肥(P0.05);等量和等氮施用快腐粪肥处理的水稻产量分别比鲜粪和条垛堆肥处理增加38.72%、35.80%和44.67%、41.63%.与鲜粪和条垛堆肥相比,等量和等氮条件下施用快腐粪肥其氮、磷、钾养分的农学利用效率和当季利用效率显著增加(P0.05).施用条垛堆肥处理的CH_4、N_2O排放以及单位产量全球增温潜势(GHGI)均为最低.施用鲜粪显著增加CH_4排放,而N_2O排放增加不显著(P0.05),其GHGI显著高于条垛堆肥和快腐粪肥(P0.05);鲜粪经快速物化促腐处理后施用可以显著减少CH_4排放(P0.05),虽然N_2O排放有增加趋势,但其GHGI显著降低(P0.05).因此,物化促腐技术处理快速、经济高效、环保低碳,可广泛应用于畜禽养殖场的粪便处理和有机肥生产.(图1表5参40)     

凤眼莲生物炭对稻田土壤肥力的影响

我国南方稻田土壤在长期酸雨淋溶条件下养分淋失严重,不但制约了水稻等农作物的可持续生产,而且造成化肥资源的大量无效施用与水体富营养化的环境威胁.近年来研究表明,生物炭在减少亚马逊流域贫瘠土壤养分淋失方面具有突出效果,然而,关于生物炭对我国南方红壤性稻田土壤的养分保持作用研究报道较少.本实验以近几年在我国南方水域频繁暴发引发严重生态危害的入侵植物凤眼莲为生物质前体,于低温慢热解条件下制备生物炭,通过静态共育与模拟酸雨土柱淋溶,系统解析了凤眼莲生物炭(WBC)对稻田土壤养分的持留效果.结果表明:WBC的施用在有效提高土壤pH和CEC的基础上,能够显著增加土壤全N和速效K含量,但却使有效P含量随共育时间的延长而明显降低.在酸雨淋溶条件下,与对照相比,WBC处理中NH_4~+-N、NO_3-N和有效P淋失总量分别减少8.2%—49.8%,14.3%—76.2%和16.6%—43.3%,而K淋失总量提高16.5%—20.8%,但淋溶后WBC处理土壤中速效K含量仍显著高于对照,这表明淋溶液K浓度的升高主要来源于生物炭中丰富的水溶性K.根据以上研究结果,凤眼莲生物炭的施用在短期(1年)内有助于红壤性稻田土壤中主要矿质元素的保蓄持留,对减控稻田面源N、P流失具有重要作用,但其长期效应仍需定位试验的持续跟踪检测.     

干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响

干湿交替是水稻生产过程中常用的生产管理技术,通过调控稻田水分含量和土壤通气性,提高水稻根系活力,同时影响土壤中铁氧化物的存在形态。过氧化钙和过氧化尿素施用于水田土壤中可缓慢释放氧气,可能影响水田土壤中铁的形态和水稻根系活力。为了探明干湿交替和过氧化物对水稻根表铁膜及养分吸收的影响,以广东特色水稻(Oryza sativa L.)品种增城丝苗为材料,采用土壤盆栽试验研究了这两种管理方式对水稻分蘖期至拔节期的根际土壤无定形铁、结晶铁、根系活力、根系抗氧化酶活性、根表铁膜、干物质累积和养分吸收的影响。结果表明:与长期淹水处理相比,干湿交替3次分别提高水稻根际土壤中无定形铁浓度35.2%、根系活力11.3%和根表铁膜浓度55.2%,但对水稻氮、磷、钾、铁的吸收和干物质累积无明显影响;与未施用过氧化物且长期淹水相比,过氧化钙和过氧化尿素增加水稻根际土壤中无定形铁23.9%~54.2%、根系活力32.7%~58.0%和根表铁膜58.1%~169.7%,同时增加了水稻对氮、磷、钾、铁的吸收量和干物质的累积;干湿交替和过氧化物都可以增加土壤中无定形铁浓度,同时提高根系活力,从而诱导水稻根表形成更多的铁膜,其中过氧化物处理更有利于促进水稻对养分的吸收和干物质的累积。该研究为田间条件下调控水稻根表铁膜浓度提供了技术支撑。     

秸秆生物质炭土地利用的环境效益研究

农田土壤有机碳矿化释放CO2是农业温室气体排放的重要途径,促进土壤碳截获对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物质炭具有改良土壤性质、促进土壤团聚体的形成、对土壤微生物生态具有调控作用等特性。因此,生物质炭对增强土壤碳截获能力及减少土壤CO2气体排放可能具有重要作用。采用实验室盆栽的方式,以黑麦草为目标植物,对农业秸秆生物质炭土地利用的环境效益进行了研究。实验结果表明：农业秸秆制生物质炭应用于农田土壤能产生多方面的环境效益。与对照相比,添加1%~4%生物质炭处理的土壤活性有机质质量分数均增加了25%以上,土壤呼吸度降低了23%~50%,同时,添加生物质炭对植物的生长也有促进作用。添加4%秸秆炭的处理的黑麦草生物量增加了68%。此外,秸秆生物质炭的添加对土壤中的养分具有较好的持留功能,与比照相比,添加生物质炭处理的土壤淋出液中氮和磷质量浓度显著降低,说明生物质炭能够有效减少水冲刷造成的氮磷流失,降低农业面源污染。     

杀虫剂对土壤温室气体排放的影响

在室内培养条件下,研究了在施用尿素的土壤（有效氮质量分数为200 mg·kg^-1）中分别添加不同剂量（在5、10和50 mg·kg^-1）的吡虫啉和毒死蜱2种杀虫剂时,杀虫剂对土壤温室气体CO2、N2O和CH4排放过程的影响。结果表明：和空白相比,施用尿素明显地增加了土壤中温室气体N2O和CO2的排放量,但对CH4的排放无明显影响。当施用5 mg·kg^-1吡虫啉时,土壤中N2O和CO2排放总量和尿素处理相比无明显差异,但吡虫啉用量上升至10和50 mg·kg^-1时则显著降低了温室气体N2O和CO2的排放量（P〈0.05）,N2O排放量分别降低了26.89%和53.10%,CO2排放量分别降低15.14%和13.79%。毒死蜱在5、10和50 mg·kg^-1三种用量时土壤的N2O排放量与尿素处理相比均无明显差异。毒死蜱在5和10 mg·kg^-1用量时则明显抑制了土壤CO2的排放（p〈0.05）,分别比尿素处理降低了19.88%和19.02%;用量上升到50 mg·kg^-1用量时,土壤的CO2排放量与尿素处理相比无差异。吡虫啉和毒死蜱对CH4排放量均没有明显影响。可见,杀虫剂施用明显影响到土壤温室气体的排放,但不同杀虫剂品种及其用量的效应也存在明显差异。     

污泥施用对林地土壤基本性质及酶活性的影响

以无锡卢村污水处理厂厌氧消化的脱水污泥为有机肥源,采用土培盆栽试验的方法,研究了不同用量污泥施用后土壤基本性质的变化及对土壤酶活性的影响。试验设计5种处理,污泥施用量和占土质量的比例分别为0（不施污泥的对照处理,CK）,30（3%）,60（6%）,120（12%）和240（24%）g·kg^-1。结果表明,污泥使用提高了土壤中养分元素和有机质的含量;黄棕壤中过氧化氢酶的活性平均比潮土中的高5.2%,随污泥用量的增加潮土中过氧化氢酶活性提高,而黄棕壤中的无明显变化;与对照相比,土壤脲酶活性在两种土壤上分别增加55.6%～122%（黄棕壤）和46.2%～67.5%（潮土）,且与土壤全氮、全磷、水解氮、速效磷和有机质（黄棕壤）和土壤全氮、水解氮和有机质（潮土）呈正相关;结果还显示污泥使用增加了土壤蔗糖酶活性,但不同污泥用量之间无明显差异。     

组合施肥技术对黑土肥力影响的研究

采取定位试验的方法研究了组合施肥技术对土壤有机质、氮、磷的影响。结果表明,组合施肥较单施化肥土壤有机质含量增加1.8～3.3g/kg;土壤全氮增加0.05g/kg,速效氮(除Ⅱ处理外)增加6.6～44.6mg/kg;土壤全磷增加0.15～0.29g/kg.速效磷增加15.68～37.21mg/kg。土壤有机质增量为0.6～23g/kg;土壤氮素增量全氮增加0.002～0.25g/kg,速效氮增加11.6～39.4mg/kg;土壤磷素增量全磷增加0.09～0.24g/kg,速效磷增加23.59～57.28mg/kg。在保持土壤肥力有所提高的情况下,玉米大豆两年平均产量提高7.7％～17.3％,净收入提高19.4％～37.3％,由此可见,组合施肥技术应用前景广阔。     

规模化牛场废水灌溉对土壤水分和冬小麦产量品质的影响

通过田间小区试验,设置不同的牛场废水灌溉次数,研究了冬小麦牛场废水灌溉过程中土壤水分和冬小麦产量品质的变化特征,结果表明,灌溉牛场废水土壤水分迁移和土壤贮水量与灌溉清水无显著差别,水质对土壤水分变化影响很小;冬小麦生育期内分别灌溉牛场废水2、3和4次与正常施肥灌溉施肥相比,冬小麦产量和灌溉水生产效率提高,分别提高了4.61%、6.48%、6.63%,4次牛场废水灌溉冬小麦产量略有下降,这说明灌溉牛场废水次数过多会对冬小麦造成一定的负面影响;牛场废水灌溉次数越多冬小麦籽粒中蛋白质质量分数越高,分别提高了2.50%、5.83%、8.03%,而全磷质量分数则有降低趋势。综合考虑,冬小麦生育期内牛场废水灌溉次数不应高于3次。     

Sewage sludge ditch for recovering heavy metals can improve crop yield and soil environmental quality

• Indirect use of sludge in ditches alongside plants was tested in field experiments. • The dried and stabilized sludge in ditches was recovered with heavy metals. • Cd, Pb, Cu and Zn in the planted soil were all in a safe range. • The indirect use of sludge increased plant yield, soil N content and C storage. The treatment and disposal of municipal sewage sludge (MSS) is an urgent problem to be resolved in many countries. Safely using the nutrients within MSS to increase crop yield and enhance the fertility of poor soil could contribute to achieving sustainable development. An indirect use of MSS in ditches alongside Pennisetum hybridum plants was studied in field plots for 30 months and the contents of heavy metals and macronutrients were monitored in soil, sludge and plant samples. We found that the yield of P. hybridum was significantly increased by 2.39 to 2.80 times and the treated plants had higher N content compared with no sludge. In addition, the organic matter (OM) and N contents in the planted soil increased significantly compared with the initial soil. The OM content in the planted soil of the MSS treatment was 2.9 to 5.2 times higher than that with no sludge, and N increased by 2.0 to 3.8 times. However, MSS had no significant effect on the N, P and K contents in the soil at the bottom of the MSS ditch, and the content of heavy metals (Cd, Pb, Cu and Zn) were also within the safe range. Moreover, the moisture content and phytotoxicity of MSS after this indirect use were reduced and the heavy metal contents changed little, which is favorable to the further disposal of recovered MSS. Therefore, this indirect use of MSS is beneficial to agricultural production, soil quality and environmental sustainability.     

施用城市污泥对杨树土壤化学特性及金属含量的影响

采用温室盆栽方法,研究城市污泥对杨树土壤化学特性、金属含量的影响。实验设置6个处理：4个不同用量的污泥处理：30（S1）、60（S2）、90（S3）和120 t.hm-2（S4）,以及对照（Control：不施加污泥和肥料）和无机复合肥处理（F：1.5 t.hm-2）。结果表明,施用污泥后,土壤有机质、全氮及全磷均提高,且随污泥施用量的增加而增加。S1~S4处理的土壤有机质、全氮及全磷较Control处理分别提高了32.50%~52.05%、32.00%~95.30%及75.43%~236.25%;较F处理分别提高了47.60%~69.37%、35.04%~99.70%及77.10%~239.46%。但污泥施用降低土壤pH和全钾质量分数,土壤pH较Control和F处理分别下降了0.11~0.42和0.01~0.32,但仍呈弱碱性;土壤全钾质量分数较Control和F处理分别降低了1.65%~21.51%和1.19%~21.14%。随污泥施用量的增加,土壤Cu、Zn、Ca和Na质量分数呈增加趋势,而Mn、Fe、Al、Mg质量分数呈降低趋势,其中Cu和Zn增加明显,并较Control处理分别增加了31.89%~104.36%和38.93%~358.02%,较F处理分别增加了23.10%~90.75%和37.88%~354.55%。总体而言,污泥施用于杨树后,可明显改善土壤的化学特性,但污泥施用量越大,土壤重金属Cu和Zn的质量分数残留越多。     

保护性耕作对土壤养分及有机碳库的影响

以稻草覆盖免耕方式稻田冬种马铃薯(Solanum tuberosum L.)为例,研究了保护性耕作对土壤养分以及有机碳库的影响.结果表明:保护性耕作能显著增加表层土层的养分含量,土壤氮素含量比传统耕作增加0.81%～7.24%,磷素含量增加14.95%～19.21%,钾素含量增加0.57%～15.40%,且全氮、全磷、全钾含量与传统耕作之间均达到了极显著差异水平,除碱解氮含量与传统耕作之间差异不显著外,速效磷与速效钾含量与传统耕作之间达到了显著差异水平与极显著差异水平;保护性耕作能增加土壤总有机碳与活性有机碳含量,提高土壤碳库管理指数,0～10 cm土层土壤的碳库管理指数分别比传统耕作高出9.10%、13.95%,10～20 cm土层则比传统耕作略低.因此保护性耕作能使土壤朝着有利于土壤质量提高的方向发展.两个保护性耕作处理:免耕稻草覆盖(8 cm)、免耕覆盖稻草(8 cm)后盖黑色地膜之间差异不大.     

不同氮肥与磷肥的互作效应

利用盆栽试验研究了潮土中不同氮肥与磷肥的互作效应，结果表明：不同氮肥与磷肥的配合施用对潮土中油菜的生长和养分吸收有显著的交互作用。生长初期，施氮并不能促进、甚至会抑制油菜的生长，氯化铵较其它氮肥作用突出。随着生长期的延长，氮肥对油荣生长的促进作用逐渐显现，但氯化铵的促进作刚仍低于其它氮肥。植株养分累积受不同氮肥影响的规律与植株干物质累积表现的规律基本一致。土壤有效磷含最受不同氮肥影响较小，而水溶性磷含量因施用不同氮肥表现出显著的差异，特别是在生长初期的土壤中。相关分析结果表明，油菜生长初期的干物质质量与土壤水溶性磷含量达到极显著相关（r=0．727^＊＊）。因此推测，不同氮肥对油菜生长的影响可能因氮肥降低土壤中磷的有效性所致，这些结果对今后的合理施肥提供了重要的参考依据。     

Cd胁迫下As污染土壤对农作物生长及农产品安全性的影响

采用盆栽实验的方法研究了在Cd胁迫下As污染物对水稻(Oryze sativa L.)、大豆(Glycine mdx L .)生长发育及重金属吸收积累的影响,As-Cd污染土壤采用不同改性剂对农产品安全性的影响研究.研究结果表明:单元素As处理与对照相比水稻株高降低了10.3锄、产量下降了9.8%,而大豆株高、产量分别增加了6 cm、36.9%,在实验设计污染物浓度范围内,As对大豆生长发育有刺激作用.As-Cd处理与对照相比水稻的株高、产量分别下降了2.3 cm、1.75%,而大豆株高、产量下降了12 cm、5.6%,As-Cd污染处理抑制了作物的生长发育;As-Cd处理比单元素As处理其水稻籽实、茎叶、根中As含量分别多4.2倍、1.14倍、1.7倍,As-Cd处理比单元素As处理大豆籽实、茎叶、根中As含量分别多4.63倍、2.82倍、1.85倍,Cd元素的存在对水稻、大豆吸收As具有协同作用;采用腐殖酸4%、pH4处理改性措施使土壤中有效态As含量降低,降低了As对农作物的健康风险.