不同土地利用方式及栽培措施对土壤有机碳及δ~(13)C值的影响

以河北曲周县原状草地土壤和农田土壤为研究对象,结合稳定性碳同位素方法,分析不同秸秆还田方式、耕作方式和施肥水平对土壤有机碳特性的影响.研究表明,华北原状草地改变为农田后(34 a),土壤有机碳显著降低,且因农田栽培方式不同而异,1 m土层降低幅度在13.3%～35%之间,但降低显著发生在0～40 cm.经过8 a施加底肥,可以提高土壤有机碳0.83g.kg-1.免耕方式可以显著提高土壤有机碳,且主要发生在0～10 cm土层.翻耕操作会引起10～15 cm和15～20 cm土层的土壤有机碳高于免耕处理的现象.土壤有机碳的δ13C值的比变化主要发生在0～20 cm土层,玉米种植输入的有机碳主要集中在土壤0～20 cm层次.在土壤0～5 cm表层,源于农作物的土壤有机碳所占的最高比例为18%,到15～20 cm已经降到了5%左右.     

长期秸秆还田对水稻根系碳矿化与激发效应的影响

长期秸秆还田改变水稻土环境条件,从而会影响水稻残留根系碳在土壤中的矿化和激发效应,其影响的方向和强度尚不明确.因此,基于长期定位施肥试验,采用¹³C-CO₂同位素标记技术,结合室内模拟培养试验,研究不施肥（CK）、单施化肥（CF）和秸秆还田配施化肥（CFS）这3种长期处理下,水稻根系和土壤本身有机碳的矿化特征,分析根系的激发效应的强度与方向,以及各处理CO₂释放量的来源组成.结果表明,经过120 d的室内淹水培养,根系残留（R）将CO₂累积释放量增加了617.41~726.27 mg·kg^-1.CFS+R和CF+R处理根系来源CO₂累积释放量分别为470.82mg·kg^-1和444.04 mg·kg^-1,根系的矿化率分别为18.8%和17.8%,均显著高于CK+R处理（384.19 mg·kg^-1,15.4%）.3个处理的土壤本身有机碳产生的CO₂累积排放量无显著差异,但CFS+R处理的土壤本身有机碳矿化率（4.2%）显著低于CF+R和CK+R处理（5.4%和5.8%）.CFS+R处理中根系的CO₂累积激发效应为29.6%,显著低于CK+R处理的42.5%,高于CF+R处理的14.4%.淹水水稻土CO₂累积释放量中23.47%~27.59%来源于根系,其余来源于土壤,其中,激发效应引起的CO₂释放量占比在CFS+R处理中比CK+R处理小,比CF+R处理大.综上,淹水水稻土长期秸秆还田会提高根系碳的矿化潜力,但是更有利于土壤本身有机碳的稳定.     

海藻酸钠联合玉米秸秆炭包埋固定蜡样芽孢杆菌的条件优化

为探讨耐Cd菌株实际应用的可能性,用海藻酸钠(SA)联合自制的玉米秸秆炭包埋固定耐Cd菌株蜡样芽孢杆菌H6,通过单因素实验与正交实验,优化了包埋固定的最佳配比,并以1 mol·L~(-1)的HNO_3溶液作为解吸剂,考察了固定化小球的重复利用效果.结果表明,在实验设定的条件下,固定化小球的最佳制备条件为:SA浓度4%,包炭量2%,包菌量25%,交联剂CaCl_2浓度2.5%.SA、玉米秸秆炭和菌三者组合制备的小球对Cd~(2+)的吸附能力强于SA或SA单独包埋炭或菌,最高Cd~(2+)吸附量可达5.80 mg·g~(-1).解吸实验结果表明,固定化小球在解吸4次后仍具有较强的吸附能力.因此,固定化小球能有效循环利用且吸附能力较稳定.     

不同镉污染农田土壤上秸秆和炭化秸秆分解动态及其对土壤镉的吸附特征

通过温室土壤培养实验,研究不同镉污染农田土壤上不同的作物秸秆和炭化作物秸秆还田后的分解动态和还田秸秆材料对污染土壤中镉的吸附特征,探讨秸秆和炭化秸秆还田做为重金属镉污染农田土壤修复剂的可行性。实验结果表明,还田的油菜秸秆和玉米秸秆在2种镉污染水稻土壤上6个月分解了43％-65％,秸秆炭化后还田则很稳定,2种镉污染土壤上还田6个月时累计分解量小于5％。2种镉污染土壤上还田的秸秆和炭化秸秆随还田时间延长镉含量逐渐增加。模拟镉污染土壤上,相同时期油菜秸秆中镉含量显著高于玉米秸秆,油菜秸秆炭中镉含量显著高于玉米秸秆炭。在镉污染土壤上,还田的玉米秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆炭和油菜秸秆炭对土壤镉的净吸附量相近,均小于1．1μg／g。在模拟镉污染土壤上还田的油菜秸秆和油莱秸秆炭对土壤镉净吸附量最高分别达到2．74μg／g和7．03μg／g,分别是玉米秸秆和玉米秸秆炭的2倍,且显著高于其在镉污染土壤上的净吸附量,具有高的吸附能力。     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.     

麦季稻秆还田方式对后续稻季CH4排放的影响

通过田间试验研究了麦季4种稻秆还田方式（不还田、表面覆盖、均匀混施和原位焚烧）对后续稻季CH4排放的影响,以探讨稻．麦轮作系统中秸秆还田对稻田温室气体排放的后续效应。试验于2007年小麦播种期将4．8t·hm^-2水稻秸秆分别以不同方式还田（不还田处理除外）,利用静态箱／气相色谱法对2008年后续稻季CH4排放进行观测。结果表明,不同麦季稻秆还田方式显著影响后续稻季的CH4排放。与不施稻秆处理相比,表面覆盖和均匀混施处理后续稻季CH4排放量增加了75％和40％,且CH4排放量差异主要体现在水稻生长前期（0．60d）;原位焚烧处理CH4排放量与稻秆不还田处理相比无显著差异（P〉0．05）;与不施稻秆处理相比,均匀混施处理显著增加稻季开始前土壤全C质量分数6％和全N质量分数12％（P〈0．05）;各处理水稻（Oryza sativa L．）产量无显著差异（P〉0．05）;稻秆麦季均匀混施与表面覆盖相比能在一定程度上抑制后续稻季CH4排放．同时避免了秸秆焚烧导致的C、N、P等元素的大量损失,是较为合理的麦季稻秆还田方式。     

石灰性土壤添加不同量碳酸钙对秸秆有机碳矿化的影响

广西石灰性土壤面积较广,其较高碳酸盐含量能够影响土壤中物质循环。为了明确石灰性土壤中碳酸盐含量对土壤秸秆有机碳矿化过程的影响,加深对石灰性土壤有机碳的周转与固存机制的认识,开展了土壤外源秸秆添加培养试验,分别设置无添加对照(CK)、添加5%秸秆(C0)、5%秸秆+5%碳酸钙(C1)、5%秸秆+15%碳酸钙(C2)和5%秸秆+25%碳酸钙(C3)处理,以研究石灰性土壤中外源秸秆有机碳的转化与土壤碳酸钙含量的关系。结果表明,与对照相比,添加秸秆后土壤CO₂释放速率、累积释放量、活性有机碳含量均得到大幅提升。培养期间,各处理土壤CO₂释放速率均表现为前期(第2—5天)快速下降、中期(第5—39天)缓慢下降、后期(第39—60天)趋于稳定。不同碳酸钙处理使土壤CO₂累积释放量提升了5.10%—15.69%,但C3处理的土壤CO₂释放速率、累积释放量均低于C1和C2处理,并对土壤有机碳矿化表现出强烈负激发效应,最高为183.33%。随着土壤碳酸钙含量的增加,土壤微生物生物量碳(MBC)含量逐渐降低。土壤碳酸钙...     

水稻根茬还田对土壤及稻米中镉累积的影响

当前中国红壤地区镉污染严重。水稻根茬还田一方面可以提高土壤肥力,另一方面会对土壤及作物中Cd产生影响。然而不同剂量根茬还田对土壤镉有效性及水稻镉吸收的影响尚不清楚。选取中国南方地区典型地带性土壤(红壤),通过水稻盆栽试验,对比了CaCl₂提取法和薄膜梯度扩散技术(DGT法)两种土壤有效态Cd的测定方法,研究了不同剂量水稻根茬还田(质量分数分别为0.24%、0.48%、0.72%)下土壤及水稻中镉质量分数的变化及其影响因素。水稻根茬还田后,0.48%、0.72%处理中土壤有效态Cd质量分数较对照显著增加,增幅为8.2%—88.2%;3种剂量根茬还田,稻根Cd含量显著增加2.0—4.0倍;稻米中Cd含量随着根茬还田量的增加而呈现先降低后增加的趋势,根茬还田量为0.24%时,稻米Cd含量较对照降低30.6%,根茬还田量为0.72%时,稻米含量Cd显著增加54.2%(P<0.05)。根茬还田量高于0.48%会加剧稻米Cd污染风险。相关性分析显示,DGT和CaCl₂提取法测定的土壤有效态Cd含量呈极显著正相关(r=0.904,P<0.01)...     

广东省主要农作物秸秆养分资源量及替代化肥潜力

合理利用秸秆养分资源可替代部分化肥使用,是种植业减肥增效并促进农业绿色发展的重要途径之一,探明广东省主要农作物秸秆养分资源量及其替代化肥潜力,对于全省化肥减施增效、农业绿色生产具有重要意义。该研究以广东省主要农作物水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)、薯类(Dioscorea esculenta (Lour.) Burkill)、甘蔗(Saccharum officinarum L.)、花生(Arachis hypogaea Linn.)和大豆(Glycine max (Linn.) Merr.)为研究对象,通过查阅广东省统计数据和公开发表的文献资料,对2019年广东省主要农作物秸秆数量、养分资源量及区域分布情况进行估算,并根据不同作物推荐养分用量计算各地区的养分需求量,分析秸秆养分资源替代化肥的潜力。结果表明,2019年广东省主要农作物秸秆资源量为1 951.00×10⁴ t,其中粤西秸秆资源量最大,其次是粤北,珠三角地区最少。全省秸秆的氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)养分资源总量分别达到19.26×10⁴