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。     

两种污泥连续施用对潮土重金属含量及酶活性的影响

采用盆栽土培试验,研究了工业污泥(化工厂底泥)及城市污水处理厂剩余污泥中重金属存在的形态与含量,以及两种污泥连续施用对潮土重金属含量及酶活性的影响。结果表明,两种污泥中的重金属主要是以非交换态存在,城市污水处理厂剩余污泥中总的重金属含量比工业污泥低,而重金属的有效性比工业污泥高;污泥的施用能增加潮土中脲酶的活性,多酚氧化酶及中性磷酸酶的活性与污泥的施用量有一定相关性,并与土壤中交换态Zn、Cu含量呈一定负相关,土壤多酚氧化酶及过氧化氢酶活性可作为土壤中重金属Zn污染的指示指标;污泥的施用有提高潮土中交换态Cu、Zn及Pb含量的趋势。     

长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响

微生物群落结构是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,可用于表征土壤质量及其生态功能变化。本文用磷脂脂肪酸法研究了有机肥和NPK肥料长期施用对华北平原潮土微生物群落结构的影响及其变化特征。结果表明：长期施用有机和无机肥不仅提高了土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾等含量,改善了土壤酸碱度,而且显著增加了土壤微生物生物量,其中以有机肥的效果最为明显,增幅达到15.4%。长期施用肥料有机肥也改变了土壤微生物的群落结构,提高了细菌数量,降低了放线菌含量,而对真菌数量没有明显影响,导致真菌与细菌的比值下降。主成分分析表明,长期施用有机肥的土壤,细菌以含a19:0、br14:0、16:1w5c和17:1w9而真菌以含18:1w10c的微生物为优势种群,NPK处理土壤中细菌以含18:1w7、i19:0、br18:0、16:1w7t和a15:0的微生物为优势种群,CK处理中没有明显的优势种群。     

放牧对沙质草地生态系统组分的影响

对内蒙古科尔沁沙质草地5年的放牧试验结果表明,过牧对草地生态系统的危害很大,连续5年过牧使草地生物多样性、植被盖度、高度和初级生产力分别较禁牧区低87．9％、82．1％、94．0％和57．0％,草地现存生物量仅为禁牧区的2．1％,土壤粘粒、C、N含量和微生物、小型动物数量也较之降低6．0％、31．9％、25．0％、95．0％和75．9％,地表紧实度提高274．0％,特别是次级生产力从第3年转为负增长,使草地产出功能完全破坏,封育对沙质草地十分有益,封育5年草地各项指标均有大幅度增加,轻牧和中牧下的植被盖度、高度、土壤状况处于禁牧区和重牧区之间,其中轻牧区植被情况要好于中牧区,但次级生产力低于中牧区,根据多年调查和本次试验结果可以认为,内蒙古东部半干旱沙质草地牧草的利用率应为45％～50％,草地载畜量以3～4羊单位·hm^-2比较适宜。     

长期施肥对潮棕壤有机氮组分的影响

依托长期定位试验(从1990年开始)的4个施肥处理(CK,不施肥;M,循环猪圈肥;NPK,单施化肥;NPK+M,化肥配施循环猪圈肥),探讨了长期施肥对潮棕壤有机氮各组分的影响并揭示了其年际变化特征.结果表明: 从试验开始至2015年,不同施肥模式下各有机氮组分呈现不同的变化趋势,其中酸解有机氮基本上表现为逐年增加的趋势;M和NPK+M处理氨基酸态氮也逐年上升,而CK和NPK处理氨基酸态氮持续下降,这可能与微生物对土壤中氨基酸的利用有关.在整个试验过程中(1990—2015年的平均值),NPK处理酸解铵态氮大幅度增加,比CK增加31.1%;在施加有机肥的2个处理中(M和NPK+M)有机氮各组分均有所提高.与M相比,NPK+M处理各有机氮组分增加的幅度更加明显,这表明有机无机肥配施能有效增加土壤有机氮,进而增强土壤供氮能力,提高土壤肥力水平.     

不同施肥模式对潮土有机碳组分及团聚体稳定性的影响

作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。在田间条件下,通过对7种肥料结构组合处理下的土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同养分模式对华北平原潮土土壤有机碳组分和土壤团聚体稳定性的影响。结果表明。与单施化肥处理（NPK）比较,NPK＋S和NPK＋M处理显著增加土壤耕作层（0～20cm）的总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量。PK和CK处理的土壤TOC和TN较试验前土壤皆有明显下降。有机无机肥配施,明显增加土壤易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）和水溶性有机碳（WSOC）。特别是与NPK处理相比较,NPK＋M处理的土壤EOC、POC、LFOC和WSOC含量分别增加23．8％、39．9％、42．5％和32．1％。土壤耕作层中微生物生物量碳（MBC）和可矿化碳（MNC）以有机无机肥配施为最高,NPK处理次之,PK处理和CK最小。有机无机肥配施处理还明显增加了土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量,并降低了土壤粘粒分散率（CDR）。相关分析表明,土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量与所测定的有机碳组分含量皆呈明显正相关,特别是POC、LFOC和MBC与WSA达到极显著相关．相关系数分别为0.89、0.81和0,78;CDR与TOC、POC和LFOC皆呈显著负相关,相关系数分别为-0．70、-0．78和-0．73。     

长期施肥对红壤性水稻土有机氮组分的影响

通过16年的田间定位试验,研究了长期不同施肥模式对红壤性水稻土有机氮组分的影响.结果表明：长期化肥处理对土壤各氮素含量的作用不明显;有机物料循环特别是有机肥和化肥配施显著提高了土壤矿质氮和有机氮含量,提高幅度分别为55.2%和38.8%.有机物料循环处理显著提高了酸解性氮组分,其对土壤铵态氮、氨基糖氮和未知氮含量的提高幅度分别为36.5%、68.4%和73.9%;有机物料与化肥配施后,氨基酸氮含量也显著提高,提高幅度达71.1%,但是降低了未知氮含量,降低幅度为34.5%.此外,各施肥处理土壤累积矿化氮量均随培养时间的延长呈增加趋势,有机物循环或配施化肥处理土壤矿化氮量均高于单施化肥处理.     

秸秆施用及蚯蚓活动对土壤活性有机碳的影响

在连续6年稻麦轮作的小区试验中,研究了施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓对农田土壤有机碳(SOC)和不同活性有机碳的影响.结果表明：施用秸秆6年后,土壤有机碳含量显著增加,且表施秸秆比混施秸秆更有利于土壤有机碳含量增加,在不同的秸秆施用条件下,接种蚯蚓未对土壤有机碳含量产生显著影响.表施秸秆和混施秸秆均能使土壤活性有机碳含量增加或显著增加,混施秸秆较表施秸秆更有利于热水提取态碳(HWEC)、可矿化碳(PMC)、酸提取态碳(AEC)、易氧化态碳(ROC)、颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFOC)含量增加,而可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的变化与秸秆施用方式关系不大.在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使不同活性有机碳的响应各异,不同处理中的土壤有机碳活性表现为秸秆混施+蚯蚓>秸秆混施>秸秆表施>秸秆表施+蚯蚓>对照.秸秆的施用方式是影响土壤有机碳与活性有机碳的主要因素,而蚯蚓活动则并非对所有的土壤活性有机碳有显著影响.     

氮添加对内蒙古温带草原土壤活性有机碳的影响

日益加剧的氮沉降不断影响着草地生态系统碳循环过程及碳汇功能,活性有机碳能够指示土壤碳库变化,探究氮添加对草地中土壤活性有机碳组分的影响对正确认识碳循环过程并制定合理有效的生态系统管理措施具有重要意义。该研究以内蒙古温带典型草原为研究对象,设置5个不同氮添加处理,探讨不同氮添加水平下温带典型草原土壤活性有机碳组分含量的变化特征及影响因子。结果表明:氮添加减少了可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(EOC)含量,且DOC、MBC、EOC含量均随着土壤深度的增加而减少。5 g·m^–2·a^–1氮添加处理显著促进了活性有机碳组分的分解。氮添加对土壤活性有机碳组分的影响受生物因子(微生物生物量、胞外酶活性等)和非生物因子(土壤理化性质、团聚体稳定性等)共同调控。氮添加降低了土壤密度,提高了大团聚体平均质量直径和占比,增大了有机质与底物的接触面积,促进了活性有机碳分解,减少了DOC和EOC含量。氮添加抑制多酚氧化酶和过氧化物酶活性,减少了难分解有机质的分解,降低了EOC和MBC含量。此外,氮添加提高了β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶活...     

氮添加对三峡库区马尾松人工林土壤团聚体有机氮组分和氮矿化的影响

以三峡库区马尾松人工林为对象,将土壤筛分为大团聚体(2000～8000μm)、粗砂粒(1000～2000μm)、小团聚体(250～1000μm)和微团聚体(<250μm)4个粒径,研究低、中、高氮添加处理(氮添加量分别为30、60、90 kg N·hm^-2·a^-1)下土壤酸解性有机氮组分和净氮矿化的变化。结果表明：不同处理下,团聚体净硝化速率为0.30～3.42 mg N·kg^-1,占净氮矿化的80%以上。与对照相比,不同处理4个粒径的总氮含量分别提高24.1%～45.5%、6.4%～34.3%、7.9%～42.4%,净氮矿化速率分别提高1.3～7.2、1.4～6.6、1.8～12.9倍,而速效磷含量分别降低9.3%～36.9%、12.2%～56.7%、19.2%～61.9%。可酸解性有机氮组分、有机质含量以及净氨化、净硝化和净氮矿化速率均随着团聚体粒径的减小而增加,但速效磷含量变化呈相反的趋势。酸解性有机氮组分含量大小为：酸解氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖态氮。总氮是提高酸解性...     

Differences on nitrogen availability in a soil amended with fresh, composted and thermally-dried sewage sludge

Anaerobically-digested sludge called fresh sludge (F), composted sludge (C) and thermally-drying sludge (T), all from the same batch, were applied to the surface of a calcareous Udic Calciustept with loamy texture. Dosage equivalent was 10 t ha(-1) of dry matter. The concentration of mineral nitrogen (ammonium and nitrate) in the soil was measured in order to estimate the effects of the post-treatments to which the different kinds of sewage sludge are subjected in relation to the availability of N in the surface layer of the soil. The most significant differences in NH(4)-N and NO(3)-N concentrations due to the transformation of the organic matter were observed during the first three weeks following soil amendment. Thermally-dried and composted sludge initially displayed higher concentrations of ammonium and nitrate in soil. Five months after the amendment, soil applied with fresh sludge showed the highest concentrations of NH(4)-N and NO(3)-N (6.1 and 36.6 mg kg(-1), respectively). It is clear that the processes of composting and thermal-drying influence the bioavailability of nitrogen from the different types of sewage sludge.     

长期施肥条件下潮土不同组分有机质的动态研究

采用相对密度分组法对潮土有机质进行分组分析,研究长期施肥条件下不同施肥处理的土壤有机质、轻组有机质和重组有机质的动态变化.结果表明,在现有的施肥条件下,不施肥处理的土壤有机质、轻组有机质和重组有机质含量基本保持不变,而NPK(化肥)和有机肥处理的土壤有机质、轻组有机质和重组有机质含量均随施肥年限呈增加趋势,但前者年际间波动较大,增加幅度也远不如后者.回归分析发现,NPK处理的土壤有机质、轻组有机质和重组有机质均与施肥年限呈线性相关,而有机肥处理的土壤有机质、轻组有机质和重组有机质则随施肥年限呈对数函数变化规律.     

施氮和冬种绿肥对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

为探讨冬季绿肥改良土壤的生态效应及确定合适比例的氮肥与绿肥翻压量,在“冬季绿肥 双季稻”复种型农作制度基础上,设置4×4双因素试验,研究不同紫云英翻压量和施氮水平对土壤活性有机碳库各组分及碳库管理指数的影响.结果表明： 单施绿肥能够显著促进土壤总有机碳和活性有机碳的累积.与对照相比,单施绿肥处理土壤总有机碳含量和活性有机碳含量分别平均增加22.2%、26.7%,但单施氮肥处理的土壤有机碳含量下降了0.6%～3.4%.与不施肥相比,单施绿肥和绿肥氮肥配施处理的土壤碳库管理指数分别平均增加了24.55和15.17,而单施氮肥处理减少了2.59.单施绿肥、绿肥氮肥配施和单施氮肥处理的土壤平均微生物生物量碳分别比对照高54.0%、95.2%和14.3%.活性有机碳含量与碳库管理指数存在极显著（P＜0.01）的相关性,与可溶性有机碳、微生物生物量碳也存在显著的相关性（P＜0.05）.水稻产量与活性有机碳含量和碳库管理指数均存在极显著的相关性,且相关系数明显大于总有机碳.可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机肥适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.     

添加氮素对沙质草地土壤氮素有效性的影响

通过氮素添加(20g.m-2.a-1)试验,研究了科尔沁沙地东南部沙质草地生态系统土壤氮矿化及有效氮的季节变化。对2006年生长季的观测发现,添加氮素显著提高了沙质草地生长季土壤铵态氮、硝态氮、矿质氮的含量以及9月1日至10月15日的净氮矿化速率与硝化速率;添加氮素导致土壤有效氮的季节变异增大,净氮矿化(1.29～11.60mg.kg-1.30d-1)与硝化(-4.15～11.20mg.kg-1.30d-1)速率随时间呈上升趋势,铵态氮含量逐渐降低,硝态氮与矿质氮(6.49～20.66mg.kg-1)含量的变化呈"V"型,最小值出现在生物量生长高峰期的7月中旬。该沙质草地土壤氮的有效性较低,施氮肥可明显提高土壤供氮能力。     

Use of composted sewage sludge in growth media for broccoli

In this study, the use of composted sewage sludge (CSS) as a binary component with peat (P) in growth media for a horticultural crop, broccoli (Brassica oleracea var. Botryti cv. Marathon), was evaluated. Four treatments were established, based on the addition of increasing quantities of composted sewage sludge to peat (0%, 15%, 30% and 50%, v/v). Physical, physico-chemical and chemical analyses of the different mixtures of CSS and P were made. Plant growth, biomass production and macronutrient (N, P, K, Ca, Mg), micronutrient (Fe, Cu, Mn, Zn) and heavy metal (Pb, Ni, Cd, Cr) contents of plants were determined. The addition of CSS to P increased plant nutrient and heavy metal contents of plants and electrical conductivity (EC) and bulk density values of the substrates. The use of CSS did not affect the germination rate, even at 50% compost. For broccoli growth, the highest yield was obtained with the medium prepared by mixing the peat with 30% of compost; however, the mixture with the most sewage sludge compost (50%) had the greatest contents of macro and micronutrients.     

Application of composted sewage sludge (CSS) as a soil amendment for turfgrass growth

We studied the growth of perennial ryegrass in soils amended with 5–100% composted sewage sludge (CSS), and the impacts of CSS amendment on soil physical and chemical properties. Soils amended with ≤20% CSS did not significantly affect the seedling emergence, while the contents of chlorophyll, nitrogen, phosphorous, and potassium of perennial ryegrass grown in such soils were greatly improved. Bulk density, water retention, and nutrient contents of the soil were also improved with the amendment of CSS, but high CSS contents introduced excessive amounts of heavy metals and soluble salts. Results show that Cu, Zn, and Pb accumulated slightly (up to ∼2.3 times) in clippings of perennial ryegrass grown in CSS-amended soils compared to those grown in the base and reference soils, while no significant Cd absorption in shoots of perennial ryegrass occurred. The detrimental effects on seedling emergence and turfgrass growth observed on substrates with high (≥40%) CSS contents were mainly attributed to the presence of high soluble salt concentrations. The findings suggest that addition of CSS at 10–20% levels can greatly improve the soil nutrient supply for turfgrass growth without significantly affecting heavy metal and soluble salt contents of the soil.     

Occurrence, growth, and suppression of salmonellae in composted sewage sludge.

Composted sewage sludge may be used to improve soil quality, but there remains some doubt concerning the microbiological safety of the product. Sewage sludge composts from 30 municipalities were sampled, and four samples (12%) contained salmonellae (two contained fewer than 0.3/g, and the other two had 21/g and 1.7 X 10(4)/g). All 30 composts were inoculated with salmonellae; the populations decreased at a specific death rate of about 0.15 h-1 over 24 h at 36 degrees C. In irradiation-sterilized composts inoculated with salmonellae, the salmonellae grew at a rate of 0.65 doublings per h for over 24 h. Growth and death rates were found to be moisture and flora associated. The growth or death rates for antibiotic-resistant salmonellae were not different from those of nonresistant strains. It was concluded that the active indigenous flora of compost establishes a homeostatic barrier to colonization by salmonellae, and in the absence of competing flora, reinoculated salmonellae may grow to potentially hazardous densities. The active microflora of moist composts eliminated contaminating salmonellae (10(5)/g) after 6 weeks.     

采伐剩余物不同处理方式对杉木幼林土壤有机氮组分的影响

采伐剩余物不同处理方式会改变输入土壤的有机质数量和质量,直接或间接影响土壤的养分组成与含量。氮作为重要的土壤养分之一,其有机氮组分对采伐剩余物不同处理方式的响应仍不明确。本研究在福建省三明市格氏栲自然保护区内,对50多年生的杉木成熟林皆伐后的采伐剩余物分别进行清除、保留、火烧处理,并种植杉木5年时,采用H₂SO₄水解法对不同土层(0～10、10～20 cm)土壤有机氮组分及其影响因素进行研究。结果表明: 保留处理显著提高了土壤有机氮及活性组分的含量。0～10 cm土层中,保留处理土壤有机氮含量(3.36 g·kg^-1)分别是清除处理、火烧处理的1.5和1.3倍,活性氮Ⅰ、Ⅱ含量也以保留处理最高;10～20 cm土层中,保留处理土壤有机氮和活性氮Ⅱ含量(2.20、0.73 g·kg^-1)也显著高于清除和火烧处理,而且保留处理的活性氮指数Ⅱ(33.9%)显著高于火烧处理(26.1%)。两个土层均以保留处理的总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮含量,以及微生物生物量碳、氮最高。与清除处理相比,保留处理显著提高0～10 cm土层细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)含量;10～20 cm土层中,保留处理的真菌含量最高,放线菌含量最低。相关分析表明,土壤有机氮及活性组分与土壤总碳、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物生物量及土壤细菌(革兰氏阳性菌、阴性菌)、真菌呈显著正相关,与放线菌呈显著负相关。保留处理有利于提高土壤有机氮及活性氮组分含量,改善土壤生化性质,对土壤微生物群落组成具有积极的影响,是维持土壤肥力和提高森林生产力的有效经营管理措施。