有机物料与锌肥配施对石灰性土壤锌有效性及形态转化的影响

采用尼龙网袋田间填埋培养法探究了外源施锌条件下石灰性土壤Zn有效性及形态转化对不同有机物料(作物秸秆、生物菌肥、黄腐酸和腐熟鸡粪)的响应.结果表明:与对照相比,Zn肥单施和与有机物料配施均显著提高了土壤全Zn含量(7.2%~13.8%)和DTPA-Zn含量(2.1~2.8倍).在施Zn条件下,有机物料对土壤全Zn和DTPA-Zn的贡献量表现为腐熟鸡粪>生物菌肥>玉米秸秆>黄腐酸,但外源锌的DTPA-Zn转化率以添加秸秆和生物菌肥处理最高.与单施Zn肥相比,有机物料与Zn配施处理显著提高了土壤有机质含量,促进了松结有机态Zn的形成,进而提高了土壤Zn转移因子,降低了Zn分配指数.不同物料与Zn肥配施土壤Zn有效性及形态转化之间存在差异,这可能与有机物料自身性质如腐熟度和含Zn量有关.尽管秸秆与Zn配施对DTPA-Zn含量的提升效果不及生物菌肥或腐熟鸡粪与Zn配施,但综合考虑环境和经济效益,其仍是改善缺锌石灰性土壤Zn有效性的最佳选择.     

棕色石灰土和红壤碳释放对添加矿物质(Fe(OH)_3和CaCO_3)的响应

为阐明喀斯特地区土壤演变过程(脱钙镁富铁铝化作用)中土壤特有矿物对碳释放的影响,本文以喀斯特区典型的高和低有机碳含量水平的棕色石灰土和红壤为研究对象,通过80 d室内培养试验,研究土壤碳释放(有机碳和无机碳)对添加土壤中特有矿物质(Ca14CO3和Fe(OH)3)的响应。结果表明:添加Ca14CO3和Fe(OH)3均对棕色石灰土和红壤中原有碳的释放有正激发效应,以前者(培养结束时土壤原有碳累积释放量为823.8~1367.2 mg·kg-1)显著大于后者(502.5~635.7 mg·kg-1),说明喀斯特地区土壤由富钙镁的石灰土向富铁铝的红壤演变过程可能是土壤碳库逐渐稳定的过程。添加Ca14CO3和Fe(OH)3后,土壤原有碳的累积释放量的大小与土壤有机碳本身含量水平密切相关,均以高量有机碳红壤低量有机碳红壤和石灰土高量有机碳石灰土(P0.05)。培养过程中,无论是添加Ca14CO3还是Fe(OH)3,土壤可溶性有机碳(DOC)含量与碳释放激发效应的变化趋势一致,表明DOC可用于指示棕色石灰土和红壤激发效应强弱。土壤微生物生物量碳与碳释放激发效应的变化趋势不一致,说明添加Ca14CO3或Fe(OH)3对土壤原有碳的激发效应主要源于外源物添加后改变了土壤物理和化学环境,而土壤微生物的贡献相对较少。     

生物质炭配施有机物料对贫瘠红壤酶活性和微生物碳源代谢功能的影响

为进一步促进红壤固碳培肥,于2017和2018年通过田间试验研究了两种有机物料(玉米秸秆和羊粪)单施以及与生物质炭配施对贫瘠红壤养分含量、碳转化相关酶活性和微生物底物利用速率的影响。试验设置6个处理,即不施有机物料(对照)、玉米秸秆、羊粪、单施生物质炭、玉米秸秆与生物质炭配施、羊粪与生物质炭配施。结果表明:与对照相比,有机物料施用显著增加了土壤pH值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量;与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与秸秆或羊粪配施显著增加了土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量,但两者无交互效应。与对照相比,有机物料施用显著提高了β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)、β-木聚糖苷酶(XYL)和过氧化物酶(PERO)活性;与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施处理酚氧化酶、过氧化物酶活性分别显著降低了28.6%、22.2%;与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理α-葡萄糖苷酶(AG)、BG、XYL和PERO活性分别显著降低了46.1%、50.9%、41.6%和31.3%。与对照相比,有机物料施用显著提高了土壤基础呼吸和微生物对碳水化合物的利用速率,而生物质炭配施处理对碳水化合物、羧酸类底物的利用速率存在显著抑制作用。微生物碳源利用速率与BG和PERO活性呈显著正相关。因此,有机物料与生物质炭配施更有利于提高土壤养分含量,降低有机碳分解酶和微生物碳源代谢活性,从而促进红壤固碳培肥,有利于贫瘠红壤的地力提升。     

施用生物炭基肥对喀斯特石灰土磷元素特性的影响

以贵州省喀斯特山地石灰土为研究对象,采用盆栽试验方法,研究施用生物炭(稻壳炭)、猪粪堆肥和NPK肥3种肥料制成的生物炭基肥,测定土壤中不同形态磷含量、碱性磷酸酶活性及刺槐幼苗生物量。试验共设10个处理,分别为CK、M、F、MF、RH1MF、RH2MF、RH4MF、RH8MF、RH4M、RH4F(其中CK代表对照,M代表堆肥,F代表化肥,RH代表稻壳炭,数字代表生物炭按炭土质量比计算在生物炭基肥中的配比)。结果表明,施用生物炭基肥可显著提高喀斯特石灰土中总磷、有效磷、有机磷、微生物量磷含量及刺槐幼苗生物量,生物炭高施用量下处理(RH8MF)的效果更好,且4种不同形态的磷含量相互之间呈极显著正相关(P0.01);生物炭中等用量配比下生物炭基肥处理(RH2MF、RH4MF)的土壤碱性磷酸酶活性最高,分别比CK提高82.7%、63.4%。综上所述,施用生物炭基肥,尤其在生物炭较高施用量下,可以显著改善喀斯特石灰土中磷素含量,可改善石灰土中磷素含量较低状况,提高喀斯特山地人工幼林地生态恢复的成效。     

喀斯特山地石灰土施用生物炭对刺槐幼苗生长和土壤特性的影响

生物炭是生物质在缺氧或低氧环境中经热裂解后产生的富炭固体产物,近年来作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂等备受关注。本研究采用盆栽试验方法,在喀斯特山地石灰土中施用4种不同比例(生物炭/土壤质量比:1%、2.5%、5%和10%)的3种生物炭(稻壳炭RHB、棉花秸秆炭CSB和木炭WCB),研究了生物炭对喀斯特山地石灰土p H值、毛管持水量、有机质和有效养分含量以及刺槐(Robinia pseudoacacia L.)出苗期(45 d)生长性状和根系参数的影响。结果表明:生物炭处理可促进刺槐苗期根系发育和生长。与对照(CK)相比,RHB2.5处理刺槐幼苗总根长、总表面积、0~0.6、0.6~1.2、1.2~1.8 mm直径范围内的根长分别显著增加了198%、125%、287%、209%、146%;RHB5和WCB2.5处理刺槐幼苗根系活力分别显著提高了36%和32%;CSB10处理刺槐幼苗株高、地径、地上生物量、总生物量分别显著增加了30%、6%、147%、118%;CSB5处理刺槐幼苗根冠比显著降低了57%。同时,生物炭处理有利于改善石灰土水分与养分供应状况,且随着施用量增加,改良效果不断加强。与CK相比,RHB10、CSB10和WCB10能分别使土壤有机质含量增加25%、195%和68%;碱解氮含量增加49%、105%和45%;有效磷含量增加114%、766%和115%;速效钾含量增加170%、27%和89%;RHB1和WCB10分别使土壤p H值提高1.22%和1.48%。因此,施用生物炭可改善喀斯特山地石灰土土壤质量,促进刺槐苗期根系发育和生长,对改良喀斯特石灰土和恢复植被具有重要意义。     

石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征

碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。【目的】研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter, MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据。【方法】以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter, SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征。【结果】石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM。细菌α多样性在黑色石灰土POM和MAOM中最高,且四类石灰土MAOM的真菌多样性比POM要高。Acidobacteria、Proteobacteria、Ascomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门。总磷是影响石灰土演替过...     

玉米秸秆还田对石灰性土壤Zn形态及其有效性的影响

采用尼龙网袋田间填埋的方法,研究了玉米秸秆还田对石灰性土壤Zn形态及其生物有效性的影响.结果表明：与施用Zn肥相比,秸秆还田对提高土壤全Zn含量贡献较小;施Zn肥和添加秸秆处理均显著增加土壤有效Zn(DTPA-Zn)含量,且施Zn肥处理增加的幅度更大;高锌秸秆还田后释放的Zn更易转化为土壤DTPA-Zn,转化率达49.0%,秸秆还田后土壤DTPA-Zn转化率呈先减小后增大的趋势,而施Zn肥处理的变化不大.土壤交换态Zn(Ex-Zn)、碳酸盐结合态Zn(Carb-Zn)、氧化锰结合态Zn(OxMn-Zn)、紧结有机态Zn(Sbo-Zn)和残渣态Zn(Min-Zn)含量在各处理中差异不大,施Zn肥处理的土壤松结有机态Zn(Wbo-Zn)含量显著大于对照和只添加秸秆处理.尽管玉米秸秆的含Zn量较低,但秸秆Zn释放后更易转化为DTPA-Zn,秸秆还田同时施用Zn肥是提高石灰性土壤供Zn能力的有效方法.     

贵州喀斯特地区典型土壤有机碳垂直分布特征及其同位素组成

以贵州喀斯特地区两种主要土壤类型(石灰土和黄壤)为研究对象,通过测定土壤pH值、土壤有机碳(SOC)含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素(δ13Csoc值)组成,探讨了该地区石灰土和黄壤剖面SOC垂直分布特征和δ13Csoc值组成差异。结果表明,与黄壤相比,石灰土剖面的SOC含量较高,石灰土剖面和黄壤剖面SOC含量变化范围分别在3.6～69.8和2.4～51.2g·kg-1。黄壤和黄色石灰土剖面SOC主要集中在0～20cm深度内,而黑色石灰土剖面从0～60cm逐步减少。黑色石灰土和黄壤剖面δ13Csoc值变化范围分别在-22.9‰～-21.5‰和-25.6‰～-22.4‰,前者较后者变化小。从剖面表土向下,黄壤剖面δ13Csoc值均出现逐步增加的趋势,而石灰土剖面δ13Csoc值从剖面表土向下出现上升-降低-不变的变化趋势。黄色石灰土剖面δ13Csoc值变幅较大,变化范围为-23.7‰～-18.2‰。在枯枝落叶转化为表层土壤有机质的过程中,石灰土剖面δ13Csoc值变幅高于黄壤。其中,黄壤剖面δ13Csoc值升高了2.6‰～3.0‰,石灰土剖面δ13Csoc值升高了5.5‰～6.3‰。上述结果揭示了SOC含量及其δ13C值随深度变化的差异,反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律和了解剖面土壤成土过程。     

不同演替阶段岩溶石灰土可培养细菌的群落特征

岩溶土壤是岩溶生态系统的重要组成部分,其母质碳酸盐岩在气候、地形、时间及生物等因素的综合作用下可依次演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。[目的] 了解可培养细菌群落对岩溶石灰土演替过程的响应,可为岩溶石漠化治理、生态恢复和重建等提供理论依据。[方法] 以黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,对土壤SOC、TN和TP含量以及可培养细菌群落进行测定。[结果] 土壤SOC和TN含量表现为：黑色石灰土 > 棕色石灰土 > 黄色石灰土 > 红色石灰土,TP含量在黑色石灰土中最高,在红色石灰土中最低。本研究共分离纯化得到144株细菌,其中R2A培养基分离纯化出的细菌最多。细菌主要来自Actinobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria门,Pseudomonas、Cupriavidus和Bacillus等是可培养菌中的优势属。在属水平上,黑色石灰土中分离得到的菌株最多并以Arenimonas、Thermomonas、Achromobacter、Brevibacillus等作为优势特有属。具有固碳、固氮和解磷功能的细菌主要分布在岩溶石灰土演替的早期。[结论] 基于母质碳酸盐岩特性,富含有机质的黑色石灰土在参与碳氮磷循环细菌的作用下形成。随着石灰土淋溶程度的增加,岩溶石灰土理化性质和可培养细菌多样性呈现降低的趋势。     

N、P、K肥对香根草修复土壤镉、锌污染效率的影响

通过盆栽试验研究在30 mg/kg镉(Cd)污染土壤条件下N[CO(NH2)2:100、200、300 mg/kg土]、P(P2O5:50、100、200 mg/kg土)和K(KCl:100、200、300 mg/kg土)处理对香根草修复土壤Cd和锌(Zn)污染效率的影响。结果表明:3种N处理能促进香根草地上部生长,而且显著提高地上部特别是叶的Cd和Zn含量,导致其修复效率成倍显著增加;200 mg/kg K处理显著提高Zn修复效率,但300 mg/kg K和50、200 mg/kg P处理却显著降低Cd、Zn修复效率。因此,为改善香根草对较贫瘠土壤中Cd、Zn污染的修复效率,应对香根草适施N肥,并控制或者不施P、K肥为佳。     

Poultry Manure as an Organic Fertilizer with or without Biochar Amendment: Influence on Growth and Heavy Metal Accumulation in Lettuce and Spinach and Soil Nutrients

This pot-based study investigated the influence of poultry manure and 1:1 mixture of poultry manure + biochar (produced from farmyard manure [FYM] or wood), on the biomass production and concentration of heavy metals in leaves of lettuce and spinach. The concentration of mineral nitrogen (N) and soluble inorganic phosphorus (P) of soils cultivated with these vegetables was also investigated. The application of poultry manure or FYM biochar in soil as 10% (equivalent to 60 t ha^–1 , an estimated 1726.8 kg ha^–1 N in poultry manure and 1353.9 kg ha^–1 N in FYM) and 15% amendment (equivalent to 90 t ha^–1 , an estimated 2590.2 kg ha^–1 N in poultry manure and 2030.8 kg ha^–1 N in FYM) significantly decreased biomass production of lettuce as compared to control (no fertilizer added) treatment. However, mixture of poultry manure with wood-derived biochar at both application rates (i.e., 10% and 15%) and with FYM biochar at lower application rate (i.e., 10%) caused 2–3-fold increase in aboveground plant biomass and 2–14-fold increase in root biomass (p < 0.05). Furthermore, as compared to control treatment, a significant ~2–3-fold increase in aboveground plant biomass was also observed in response to mixture of poultry manure with wood-derived and FYM derived biochars at 10% amendment rates. As compared to control treatment, concentration of mineral N and soluble inorganic P were higher in soils of all other treatments. In spinach, amendment of poultry manure or its co-amendment with biochar of FYM significantly increased aboveground plant biomass at 7% (equivalent to 42 t ha^–1 ) as compared to 3% and 5% amendment rates (equivalent to 18 and 30 t ha^–1 respectively). The concentration of soil mineral N and soil soluble mineral P was not different between treatments. In lettuce, wood-derived biochar did not reduce concentration of heavy metals (i.e., manganese (Mn), copper (Cu), iron, (Fe), cadmium (Cd), lead (Pb), nickel (Ni) and cobalt (Co) than FYM-derived biochar while in spinach, as compared to poultry manure, co-amendment of poultry manure with wood-derived biochar reduced concentration of heavy metals, indicating differential responses of crops to organic amendments.     

栽培模式对旱地小麦产量和土壤肥力的影响

通过田间试验,研究地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和土壤肥力的影响.结果表明: 与传统模式相比,地膜覆盖并不总能提高旱地小麦产量,3年平均产量无显著变化,但降低20～40 cm土壤全氮、有效磷、速效钾、有效硫、有效锌和有效锰含量,对土壤有机质、硝态氮、有效铁和有效铜含量无显著影响.秸秆还田的小麦产量3年平均降低12.1%,收获期0～20 cm土层全氮提高5.8%,20～40 cm土层有效铜含量提高6.2%,而有效磷和有效锰分别降低36.1%和10.2%,对开花期和收获期土壤有机质、硝态氮、速效钾、有效硫、有效锌和有效铁无显著影响.种植绿肥的籽粒产量降低12.1%,同时土壤pH、有效磷和有效硫含量降低,有机质、全氮、硝态氮、有效锌和有效锰均增加,对土壤速效钾、有效铁和有效铜均无显著影响.综上,在旱地土壤肥力较低的条件下,地膜覆盖和秸秆还田不利于土壤肥力的提升,使小麦增产受到限制;种植绿肥培肥效果最好,但应考虑区域降水情况,注意其带来的减产问题.     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明: 施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

Organic solid wastes from urban environment as iron sources for sorghum

Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) which is susceptible to Fe deficiency was grown in two different soils in a glasshouse with two different organic urban wastes (sewage sludge and dog manure) to ascertain their ability to supply Fe and other micronutrients to plants. One soil was calcareous with a history of Fe deficiency. Sewage sludge and dog manure at an application rate of 15,000 g/g to this soil effectively supplied Fe to plants. This effect was not present when the ash rather than the organic matter was used. Ferrous sulfate and Fe-EDDHA (Fe[ethylenediamine di-0-hydroxyphenylacetate]) likewise were not effective. Infrared spectra revealed differences in the fulvic acid for the two sources of solid wastes. The results imply that some sources of organic wastes may be useful in prevention or correction of Fe deficiency in calcareous soils.     

施用生物炭对华北平原农田土壤容重、阳离子交换量和颗粒有机质含量的影响

以华北平原高产农田3年定位试验为基础,研究了生物炭与矿质肥配施对土壤容重、阳离子交换量和颗粒有机质组分中碳、氮含量的影响.试验共设4个处理：单施氮磷钾肥（CK）;氮磷钾肥+2250 kg·hm^-2生物炭（C₁）;氮磷钾肥+4500 kg·hm^-2生物炭（C₂）;炭基缓释肥（750 kg·hm^-2,CN）.结果表明： 与CK相比,C₁和C₂处理显著降低了0～7.5 cm土层容重,降低幅度分别为4.5%和6.0%;施用生物炭增加了0～15 cm土层的阳离子交换量,其中C₂处理增加了24.5%;在0～7.5 cm土层,C₁处理土壤颗粒有机质组分中的碳、氮浓度较CK处理分别增加了250%和85%,C₂处理分别增加了260%和120%.施用生物炭3年后土壤理化特性得到明显改善,并在碳增汇和温室减排方面具有潜在积极效应.     

Comparison of the effects of poultry manure and its biochar on barley growth in petroleum-contaminated soils

This study was conducted to evaluate and compare the effectiveness of two organic amendments [poultry manure (PM) and poultry manure biochar (PMB)] for the degradation of petroleum hydrocarbons in contaminated soils by barley plant at three levels of total petroleum hydrocarbons (TPHs) during 5 months under greenhouse conditions. TPHs removal efficiency and microbial respiration were shown to be higher at soil-cultivated plant than at uncultivated soil and in lowest level of contamination rather than other levels of contamination and at organic amendment treatment than unamended soil. Soil microbial respiration and TPHs degradation in the rhizosphere of barley increased by 15.64 and 12.74% for PM-amended treatment and 28.07 and 26.83% for PMB-amended treatment, respectively, in the 4% TPHs level compared with unamended treatment. Comparison of two amendments showed that in PMB treatment soil, highest dry weight, microbial respiration, and TPHs degradation potential were observed.     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.