连续施用炭基肥及生物炭对棕壤有机氮组分的影响

为了揭示连续施用炭基肥及生物炭条件下棕壤有机氮组分的变化情况,本文基于田间定位试验,研究了连续定位施用炭基肥及生物炭对棕壤有机氮组分的影响。试验共设置5个处理:不施肥、低量生物炭、高量生物炭、氮磷钾配施、炭基肥。于2014年花生收获后每个小区按"S"型设置3个采样点,采集0~20、20~40 cm的土壤样本,利用Branmer有机氮分组方法对土壤有机氮组分进行测定与分析。结果表明:经过连续4年的不同施肥处理,不同处理土壤全氮含量均有所提升;炭基肥处理土壤全氮含量显著高于原始土和CK处理,增幅分别达到69.8%、4.8%;不同施肥处理中有机氮各组分的含量顺序为酸解铵态氮氨基酸态氮非酸解氮酸解未知态氮氨基糖态氮;施用炭基肥显著增加了土壤酸解有机氮中酸解铵态氮、氨基酸态氮的含量,与原始土相比增加了65.9%、128.0%;随着生物炭用量的增加,酸解铵态氮含量处于增加趋势,但增加幅度远低于等碳投入的炭基肥处理;对于未知态氮、非酸解有机氮总量无论施用生物炭、氮磷钾化肥或炭基肥均提高了其含量,但各处理间差异不显著;连续施用炭基肥或生物炭显著提高了土壤酸解有机氮中酸解铵态氮和氨基酸态氮的含量,促进了氮素的活化,有利于花生中低产田氮素的吸收和运转。     

减氮配施稻秆生物炭对稻田土壤养分及植株氮素吸收的影响

通过2018年早稻和晚稻田间试验,研究化学氮肥减量及配施稻秆生物炭对稻田土壤养分特性及植株氮素吸收的影响。试验包括6个处理:不施氮(CK)、常规施氮(N₁₀₀)、减氮20%(N₈₀)、减氮20%配施生物炭(N₈₀+BC)、减氮40%(N₆₀)、减氮40%配施生物炭(N₆₀+BC)。结果表明: 与常规施氮相比,单纯减氮20%和40%或配施生物炭对早晚稻不同生育期土壤pH、有机质、全氮、铵态氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾无显著影响;减氮20%配施生物炭显著增加晚稻分蘖期的土壤阳离子交换量(CEC),而减氮40%配施生物炭则显著增加晚稻抽穗期的电导率(EC)值。与单纯减氮相比,N₈₀+BC的土壤速效钾含量在早晚稻抽穗期均显著升高,土壤pH值、全氮在晚稻成熟期显著增加;N₆₀+BC的土壤全钾含量在早稻成熟期显著升高。不同处理早稻土壤硝态氮含量随生育进程逐渐降低,与分蘖期相比,抽穗期和成熟期的常规施氮土壤硝态氮含量分别降低50.0%和71.6%,而配施生物炭处理则降低6.3%～45.5%,减氮配施生物炭显著降低了硝态氮的流失。在晚稻抽穗期,减氮配施生物炭植株吸氮量显著高于常规施氮和单纯减氮,增加幅度为34.8%～52.4%。综上,适度的减氮或配施稻秆生物炭能有效保持土壤养分,促进水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率。     

生物炭添加对不同水氮条件下芦苇生长和氮素吸收的影响

生物炭能改良土壤从而促进植物生长和氮素吸收，但其作用效果是否受水氮条件的影响尚不清楚。以湿地植物芦苇为研究对象，在3种氮添加水平（无添加，30 kg hm^-2 a^-1和60 kg hm^-2 a^-1）和两种水分（淹水和非淹水）条件下分别进行生物炭添加和不添加处理，结果表明：（1）生物炭添加能促进芦苇根系生长，在非淹水条件下根系生物量增加了40.5%，在淹水条件下根系生物量增加了20.1%。（2）生物炭添加能促进非淹水条件下芦苇的氮素吸收，能提高淹水条件下芦苇的氮素生产力。（3）生物炭添加加剧了土壤氮素损失，且在非淹水高氮条件下作用最强，可能是由于生物炭促进了芦苇的氮素吸收。芦苇氮素吸收速率与土壤氮损失之间存在显著的正相关关系。因此，在添加生物炭时，需要考虑土壤水分状况和氮素富集程度以及植物的氮素吸收偏好。该研究结果可为生物炭在湿地生态系统中的应用提供参考。     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B_3)和新施入生物炭(B_0)对稻麦轮作系统CH_4和N_2O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB_0)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB_3)处理.结果表明:NB_0和NB_3处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB_3处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH_4和N_2O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB_0处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N_2O排放,降幅38.6%,但增加了CH_4排放,增幅4.7%;同时NB_0和NB_3处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB_3处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

施肥措施对河套灌区氮素淋溶和玉米产量的影响

为了解不同施肥措施对氮素淋溶风险的影响,为河套地区基础农田的化肥面源污染防治提供参考,本试验采用田间原位渗漏计法,对河套灌区盐化潮土玉米季连续2年氮素淋溶状况进行监测,研究5种不同施肥措施(不施肥(NF)、农民常规施肥(CK)、农民常规施肥+膨润土(B)、农民常规施肥+生物炭(C)、农民常规施肥+有机肥(F))对氮素淋溶及玉米产量的影响。结果表明:B、C处理下淋溶水总量均较低,比CK平均分别减少了16.4%、15.9%,F处理淋溶水量相对较高;在氮素养分淋溶损失中,硝态氮、铵态氮浓度均在第二次灌水后出现了峰值,B、C处理峰值较低,F处理稍高;除NF外,B处理的无机氮累积淋溶量最低,平均为65 kg·hm~(-2),比CK处理下降了41. 3%; C、F处理依次为73. 4kg·hm~(-2)、96.4 kg·hm~(-2),分别比CK下降了33.7%、12.9%。淋溶水中全氮、可溶性总氮的淋溶量大小顺序均为NF B C F CK; B、C、F的表观淋溶率平均分别为15.3%、16.5%,18.5%,均低于CK处理的25.5%; F、B、C处理的玉米产量显著高于CK(P0.05),其增产率依次为9.8%、8.4%、6.6%,且2年各处理表现出增产的趋势。考虑到F处理下氮素淋溶损失量较大,而膨润土、生物炭有效地抑制了氮素的淋溶损失,提高了氮肥利用率,在一定程度上减少了河套灌区化肥面源污染,故B处理推广施用的可行性较大,C处理次之。     

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.     

根施生物炭对设施连作土壤氮素转化及黄瓜幼苗根系氮代谢的影响

设施连作土壤普遍存在由于氮素过量积累导致的土壤障碍问题。本研究以不添加生物炭作为对照,以添加5%的生物炭(质量比)为处理,采用盆栽方式分析了生物炭对土壤微生物群落结构、氮循环功能基因丰度以及黄瓜幼苗根系生长和氮素代谢相关基因表达的影响,以期探明外源添加生物炭对设施连作土壤氮素转化的调控作用。结果表明：与对照相比,设施连作土壤添加生物炭处理后显著提高了黄瓜幼苗的株高、根系干重、总根长、根表面积和根体积;改善了根区环境,诱导黄瓜通过上调植物氮代谢相关基因的表达促进了黄瓜根系对氮素的吸收。施入生物炭显著提高了土壤微生物生物量氮、硝态氮和亚硝态氮含量,显著提高了土壤中变形菌门和蓝细菌门以及鞘脂单胞菌(土壤固氮菌)等氮代谢相关菌群丰度;增加了土壤硝化、氮同化还原功能基因丰度;增强了参与氮代谢的羟胺脱氢酶、硝基单加氧酶和碳酸酐酶活性。综上,根施生物炭改善了设施连作土壤理化性质和微生物生态系统,通过促进硝化作用和氮同化作用来调节土壤的氮循环过程,提高了植株对土壤氮素的吸收能力,最终促进了黄瓜植株生长。     

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。     

生物炭配施氮肥对典型黄河故道区土壤理化性质和冬小麦产量的影响

探讨典型黄河故道区生物炭配施氮肥对耕层土壤理化性质和作物产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后土壤碳氮含量和理化性质的变化规律,可为合理培肥土壤、提升耕地质量、提高冬小麦产量提供科学依据。本研究以黄河故道典型区域潮土和中性生物炭为供试材料,连续两年进行田间定位试验,开展不同生物炭用量(0、15、30 t·hm^-2)配施氮肥(N 270、330 kg·hm^-2)对土壤理化性质的影响研究。结果表明: 生物炭施入2年后,土壤广义土壤结构指数(GSSI)增大、土壤三相结构距离指数(STPSD)减小,显著改善了土壤三相比,其中在30 t·hm^-2施炭量条件下土壤三相比最接近理想状态;土壤紧实度和容重降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,田间持水量和透水透气性增大,土壤板结状况得到缓解;>0.25 mm粒径团聚体显著增加(增幅70.6%～94.4%),团聚体平均重量直径(MWD)增大(增幅24.0%～48.0%),土壤团聚体结构得到改善。施加生物炭可显著增加土壤有机碳含量(增幅15.8%～67.0%),并可调节土壤C/N,降低氮素释放强度,提高氮肥利用率,显著增加土壤肥力,但未提高土壤pH值,其中10～20 cm土层土壤pH值呈显著下降趋势。在相同施氮条件下,施用生物炭比不施用处理的冬小麦产量2年平均增加9.6%～25.6%,增产效果显著;在相同生物炭施用量下,高氮处理比常规氮处理的冬小麦平均增产2.5%～4.4%,但差异不显著。综上,生物炭配施氮肥能够改善土壤微生态环境,提高土壤肥力,增加作物产量。从改善土壤理化性质、作物增产效果和投入成本等方面综合考虑,推荐在黄河故道区耕作层施入生物炭30 t·hm^-2并配施氮肥330 kg·hm^-2较为适宜。     

控失尿素对稻田氨挥发、氮素转运及利用效率的影响

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明: 普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8%、13.4%和19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm^-2,降幅达18.0%,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm^-2,增幅达24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6%,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.     

Biochar-Induced Changes in Soil Hydraulic Conductivity and Dissolved Nutrient Fluxes Constrained by Laboratory Experiments

The addition of charcoal (or biochar) to soil has significant carbon sequestration and agronomic potential, making it important to determine how this potentially large anthropogenic carbon influx will alter ecosystem functions. We used column experiments to quantify how hydrologic and nutrient-retention characteristics of three soil materials differed with biochar amendment. We compared three homogeneous soil materials (sand, organic-rich topsoil, and clay-rich Hapludert) to provide a basic understanding of biochar-soil-water interactions. On average, biochar amendment decreased saturated hydraulic conductivity (K) by 92% in sand and 67% in organic soil, but increased K by 328% in clay-rich soil. The change in K for sand was not predicted by the accompanying physical changes to the soil mixture; the sand-biochar mixture was less dense and more porous than sand without biochar. We propose two hydrologic pathways that are potential drivers for this behavior: one through the interstitial biochar-sand space and a second through pores within the biochar grains themselves. This second pathway adds to the porosity of the soil mixture; however, it likely does not add to the effective soil K due to its tortuosity and smaller pore size. Therefore, the addition of biochar can increase or decrease soil drainage, and suggests that any potential improvement of water delivery to plants is dependent on soil type, biochar amendment rate, and biochar properties. Changes in dissolved carbon (C) and nitrogen (N) fluxes also differed; with biochar increasing the C flux from organic-poor sand, decreasing it from organic-rich soils, and retaining small amounts of soil-derived N. The aromaticity of C lost from sand and clay increased, suggesting lost C was biochar-derived; though the loss accounts for only 0.05% of added biochar-C. Thus, the direction and magnitude of hydraulic, C, and N changes associated with biochar amendments are soil type (composition and particle size) dependent.     

生物炭对黄壤中氮淋溶影响:室内土柱模拟

土壤氮素的淋失作用不仅造成土壤营养元素的损失,而且对河流和湖泊等环境水体的富营养化具有重要贡献.采用土柱室内模拟方法,通过模拟降雨淋滤,研究了生物炭对土壤淋溶液体积、pH和电导率以及NH4+-N和NO3--N淋溶的影响.试验中所用的生物炭是以桉树木屑为原料制成,分别按照炭土质量比1％、2％、4％、10％施用于土壤中.结果显示,与对照相比,向土壤添加10％、4％、2％、1％生物炭分别减少土壤水分损失14％、0.03％、0.02％和0.01％;随生物炭添加量增加,淋溶液的pH和电导率也逐渐增加;土壤生物炭添加量为10％、4％、2％时,NH4+-N淋溶量分别增加235％、28.1％、31.6％,NO3--N淋溶量分别增加4.2％、14.5％、25.6％;但生物炭添加量为1％的土柱NH4+-N淋溶量减少15.8％,NO3--N淋溶量减少19.2％.本研究表明,桉树生物炭对土壤氮淋溶与其施用量有关,1％施用量能减少氮淋溶,过量施用将增加氮淋溶,这种作用是否与生物炭种类有关有待进一步研究.     

宁夏引黄灌区秸秆还田对麦田土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区为例,探索秸秆还田条件下冬小麦土壤硝态氮淋失规律。试验设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1,半量还田)和9000 kg/hm2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:硝态氮(纯N)淋失量6.26—12.85 kg/hm2,是冬小麦施用化肥氮量的2.78%—5.71%。与对照CK相比,T1和T2在10cm土层减少0.09%和3.97%;20cm土层减少8.51%和9.81%;30cm土层减少2.25%和10.34%;60cm土层减少23.85%和13.08%;90cm土层减少27.65%和20.73%。10cm和20cm土层,处理与对照以及处理之间均未到显著性差异(P0.05);30cm处理,T1与CK以及T1与T2未达到显著性差异,但T2与CK达到显著性差异表明全量还田效果最好;60cm土层,处理与对照、以及处理之间均达到显著性差异;90cm土层,处理与对照之间达到显著性差异,处理之间未达到显著性差异。硝态氮淋失主要发生在冬小麦返青至灌浆期间,占全生育期淋失量的52.95%—67.79%。T1、T2冬小麦产量增产率分别为10.11%与11.51%。可见,稻秆还田能够减少灌区土壤硝态氮淋失量。     

宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区稻田为例,探索猪粪还田条件下稻田土壤硝态氮淋失规律。试验设置3个处理:常规施肥300 kg纯N kg/hm2(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1)和9000 kg/hm2(T2)猪粪。利用树脂芯法吸附稻田30cm、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:在常规施肥的基础上增施猪粪,可以减少稻田生育期内60cm与90cm处土壤硝态氮淋失量,与CK相比,T1、T2在两个土层处淋失量的减少比例分别为4.93%、13.92%与7.48%、13.77%。同一土层不同处理之间差异显著性比较看(P0.05),30cm处T1、T2与CK相比没有达到显著性差异;60cm处,T1与CK未达到显著差异,T2与CK达到显著差异;90cm处,T1、T2与CK相比达到显著差异;60cm和90cm土层处的T2与T1之间均达到显著差异。T1和T2在30cm处的淋失量高于CK,但增加不明显,处理之间以及处理与对照相比差异不显著。稻田生育期内不同土层硝态氮淋失量在13.61—17.77 kg/hm2(纯N)。硝态氮淋失集中在插秧至分蘖期(5月中旬—6月下旬),该阶段的硝态氮淋失量占生育期内总淋失量的61.62%—72.84%;后期淋失量明显减少。处理T1、T2的水稻产量增产率分别为15.86%与12.85%。由此可见,在引黄灌区稻田,一定数量的猪粪还田,不仅能够减少土壤硝态氮向深层淋失,防控地下水污染,还有利于水稻增产。     

不同物料配比对城市绿地土壤渗透性及污染物净化效果的影响

绿地土壤是城市的重要载体。为探讨不同物料配比对西咸新区土壤渗透性改良及污染物净化效果的影响,本试验将生物质炭、蛭石、珍珠岩、堆肥、聚丙烯酰胺(PAM)、椰糠等6种物料分别与体积比为4∶4的土沙混匀,室内培养30 d,分析了介质容重、饱和导水率、饱和含水量及污染物总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)浓度。结果表明: 体积比分别为0.5∶1.5(Ⅰ)和1∶1(Ⅱ)的生物质炭∶堆肥添加1%PAM配比对介质渗透性(包括容重、饱和导水率、饱和含水量)的改良效果最好;I添加0.5%PAM配比对TN、COD的净化效果优于添加1%PAM处理,但后者对Zn、Cd、Cu的吸附率分别达99.9%、99.7%、97.2%。综合考虑,体积比为0.5∶1.5的生物质炭∶堆肥添加1%PAM可作为西咸新区城市绿地土壤换填介质。     

基质和水氮处理对假茉莉水分利用率及生物量的影响

假茉莉(Clerodendrum inerme)是一种重要的半红树植物,是海岛及沿海防护林的重要组成部分,淡水、土壤是海岛植被恢复的重要生态因子。为了总结出最适合假茉莉生长发育的土壤及水肥条件,该文设置了不同基质、浇水频率及氮素处理,对不同处理下假茉莉的生物量及水分利用率进行了研究。结果表明:(1)在不同的基质中,含泥炭的混合基质对于假茉莉生物量的积累具有突出作用,S_4基质(珊瑚砂∶泥炭∶红壤土∶椰糠=12∶2∶3∶3)地下生物量(平方根)为1.66 g,极显著高于不含泥炭的基质,S_1基质(珊瑚砂∶泥炭=3∶2)总生物量(平方根)为4.54 g,极显著高于其他基质。(2)中、低浇水频率下的总生物量分别为4.02、4.23 g,极显著高于高浇水频率下的3.46 g,而不同氮素处理间生物量的差异并不显著,这表明假茉莉在中、低浇水频率,少施氮肥或不施氮肥的条件下仍然能够获得较高的生物量。(3)对于水分利用率而言,原珊瑚砂基质保水性较差,水分利用率较低,而混合基质在中、低浇水频率下水分利用率均有不同显著程度的提高。综上结果显示,假茉莉在含泥炭基质,中、低浇水频率,无氮或低氮条件下能够较好生长。     

Biochar can Increase Chinese Cabbage (<i>Brassica oleracea</i> L.) Yield,Decrease Nitrogen and Phosphorus Leaching Losses in Intensive Vegetable Soil

There are few evidences on the effect of biochar on vegetable yield, nitrogen (N) and phosphorus (P) leaching losses under intensive vegetable production soil. The current field plot scale study evaluated responses of Chinese cabbage (Brassica oleracea L.) yield, N and P leaching losses using five N treatments of common N application rate according to local farmers’ practice (N100%), reducing 20% or 40% N fertilizer (N80% and N60%), and reducing 40% N fertilizer but incorporating 10 or 20 t/ha biochar (N60% + BC10 and N60% + BC20). Results showed that N80% and N60% decreased both the cabbage economic and leaf yields by 6.8%–36.3% and 27.4%–37.7%, respectively. Incorporation of biochar with reduced N fertilizer rates improved the cabbage yield, in particular the N60% + BC20 matched the yield that observed in N100% treatment. Enhanced N and P uptake capacities of cabbage shoot probably contributed the higher vegetable production under both biochar amendment schemes. Biochar application mitigated the NH₄⁺-N and total P leaching losses by 20%–30% and 29%–32%, respectively, compared with their counterpart treatment N60%. Nevertheless, biochar exerted no influence on the NO₃^–-N leaching. In addition, soil organic matter content was recorded with 7.4%–28.7% higher following 10–20 t/ha biochar application. In conclusion, biochar application can increase economic yield of cabbage via increasing N and P use efficiency, decrease N and P leaching losses, and improve soil quality in an intensive vegetable production system.

     

莲叶桐对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性

为探究莲叶桐(Hernandia nymphaeifolia)对热带珊瑚岛季节性干旱、强光、盐碱等环境的生理生态适应性,该文对海南省文昌市试验苗圃(以下简称文昌苗圃)和移栽到热带珊瑚岛的莲叶桐的叶片形态解剖结构、抗氧化能力、抗逆渗透物质含量和光合色素等进行了研究。结果表明:(1)与文昌苗圃相比,莲叶桐在移栽到热带珊瑚岛后,比叶面积减小33%,气孔密度下降15%,叶片厚度增加36%,而海绵组织更发达且栅栏组织排列更紧密(厚度分别增加24%和80%),使其能在珊瑚岛环境中更有效地利用光照和水分资源,从而提高光合作用和减少蒸腾作用。(2)移栽到热带珊瑚岛后,莲叶桐的叶绿素含量显著降低86%,而脯氨酸含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性却显著升高(分别升高了130%、615%、209%和369%),使其能更好地保护自身光合系统,从而避免岛礁恶劣环境对植物细胞膜透性的破坏。以上结果表明,莲叶桐对热带珊瑚岛干旱、强光、盐碱等环境具有良好的生理生态适应性,可以作为热带珊瑚岛和海滨地区植被恢复的工具种。     

Long‐term biochar application promotes rice productivity by regulating root dynamic development and reducing nitrogen leaching

Biochar is beneficial for improving soil quality and crop productivity. However, the long‐term effects of biochar addition on temporal dynamics of plant shoot and root growth, and the changes in soil properties and nitrogen (N) leaching are still obscure. Here, based on a long‐term (7 years) biochar field experiment with rice in northwest China, we investigated the effects of two biochar rates (0 and 9 t ha^?1 year^?1) and two N fertilizer rates (0 and 300 kg N ha^?1 year^?1) on shoot and root growth, root morphology, N leaching, and soil physicochemical properties. The results showed that both biochar and N fertilizer significantly promoted rice growth, with their interaction significant only in some cases. Both fertilizers enhanced rice shoot biomass and N accumulation in various growth stages as well as increased grain yield. Nitrogen fertilizer significantly promoted root growth regardless of biochar application. However, biochar application without N fertilizer increased root biomass and length during the whole growth period, except in the booting stage; biochar with N application promoted root growth at tillering, reduced root biomass but maintained root length with low root diameter and high specific root length during the jointing and booting stages, and then delayed root senescence in the grain filling stage. Long‐term applications of biochar and N fertilizer reduced 10%–12% bulk density of topsoil compared to the control treatment with no N fertilizer and no biochar. Long‐term biochar application also improved soil total organic carbon and concentrations of available N, phosphorus, and potassium. In addition, biochar and N fertilizer applied together significantly reduced nitrate and ammonium concentration in leachate at different soil depths. In conclusion, biochar could regulate root growth, root morphology, soil properties, and N leaching to increase rice N fertilizer‐use efficiency.     

基于叶片解剖性状探究29种植物对热带珊瑚岛的适应策略

为探究植物对热带珊瑚岛高温、强光照、干旱、盐碱等极端环境的适应策略，分别以生长于海南文昌苗圃和移栽至热带珊瑚岛的29种植物为研究对象，对其叶片性状进行测定和比较分析。结果表明，与海南文昌的同种植物相比，热带珊瑚岛的草本植物除干物质含量增加外其他性状均无显著改变；而木本植物的比叶面积显著下降，叶片厚度和叶片干物质含量显著增加，海绵组织更厚且栅栏组织排列更紧密，但气孔长度、气孔密度及气孔面积指数无显著差异。岛上木本植株采取慢速投资-收益的资源获取策略，将更多的资源投入到叶片构建中从而增强逆境下的适应性，并且通过非气孔调节的方式提高光合与储水的潜力以抵御胁迫。栽植于热带珊瑚岛的29种植物能够采用更保守的资源利用策略，较好地适应干旱、强光照等胁迫环境，可用于热带珊瑚岛植被构建。