生物质调理剂对川西北高寒草地沙化土壤养分和微生物群落特征的影响

将农牧废弃物进行资源化处置制成生物质调理剂,用于沙化土壤改良是目前川西北沙化草地生态治理的有效途径之一.为了阐明不同原料调理剂在川西北高寒沙化草地上的实际应用效果,本研究以不施用调理剂为对照(CK),设置施用量均为12 t·hm-2的菌渣(JZ)、秸秆(JG)和生物炭(SWT)3种调理剂,分析了调理剂施用对土壤养分和微...     

土壤调理剂对露天煤矿排土场土壤酶活和微生物多样性的影响

为了解决露天煤矿排土场土壤保水能力差、养分贫瘠和微生物活性弱等问题,文章以排土场土壤作为基质进行盆栽实验,设置4个处理组,分别为对照组、5‰保水剂、30%有机肥,5‰保水剂、30%有机肥、5 mL微生物菌剂以及5‰保水剂、30%有机肥和10 m L微生物菌剂,测定土壤6种酶酶活和微生物多样性。结果表明,由保水剂、有机肥和微生物菌剂制成的土壤调理剂能有效提高土壤过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性,增强土壤细菌群落丰富度和多样性,但微生物菌剂的两个不同添加量对土壤酶活和微生物多样性没有显著影响。总之,土壤调理剂的添加能有效改善排土场土壤环境,增加土壤质量。     

有机酸对土壤无机态磷转化和速效磷的影响

土壤有效磷含量低是影响作物生产的重要限制因素之一.作物根分泌活化难溶性磷的有机酸对改善其磷素营养具有重要意义.采用张守敬和Jackson无机磷分级方法,以湖北省3种pH值土壤为材料,加入不同磷源和有机酸,经过室温培养后,测定速效磷含量和无机磷组分的变化.结果表明:施磷显著提高了土壤中速效磷含量,中性土、酸性土Fe-P和Al-P含量大幅上升, Fe-P占增加量的50%以上,而碱性土Ca-P含量显著增加.加施有机酸使中性土速效磷含量增多,除苹果酸处理的变幅较小外,草酸和柠檬酸的加入速效磷显著增加.由于有机酸的作用,中性土Al-P含量下降,Ca-P含量上升,变幅大小依次为草酸＞柠檬酸＞苹果酸;酸性土中Al-P含量呈下降趋势,碱性土中Ca-P含量有不同程度的减少,3种土壤中O-P含量均有所增加.说明有机酸活化的磷主要来源于中性土和酸性土Al-P、Fe-P及碱性土Ca-P中的磷,同时有机酸能够促进土壤中闭蓄态磷(O-P)的形成与积累.     

下辽河平原不同磷肥用量对作物产量及潜在养分的影响

通过6年的定位试验,对下辽河平原不同磷肥用量条件下,土壤养分库的建立及磷肥的肥料效应、土壤磷的自然释放速率等进行了研究。结果表明：磷肥可以提高作物的产量,且对大豆的增产幅度大于玉米,但磷肥年用量超过25 kg·hm^-2时,增产效果不明显;磷肥也可以提高作物的养分移出量,但养分移出量增加的比例大于作物产量增加的比例;磷肥利用率随着磷肥用量的增加而减小,当磷肥年用量为25 kg·hm^-2时,磷肥利用率约为30％,但残留磷肥转化为有效磷的比例随着磷肥用量的增加而增大;磷肥施入土壤后,残留磷肥转化为迟效磷的比例高达80%,且残留磷肥转化为迟效磷的量随着磷肥用量的增加而增加,这对于构建土壤磷库有重要意义。     

土壤—作物系统的养分转化及其对土壤养分平衡的影响

土壤作为一个开放系统,与作物间通过物质转化与能量流动组成相互依存和影响的体系。近几年来我们对我国太湖地区稻田土壤生态系统中氮、磷、钾养分的转化及其可能产生的影响作过为期3年的田间定位试验研究,本文谨将其中的部分结果整理成文,以供共同探讨。     

不同植物对黄顶菊根际土壤微生物和土壤养分的影响

[目的] 不同植物对外来入侵植物的抵御能力不同,研究不同植物对入侵植物根际土壤生态的影响可为筛选入侵植物的竞争替代植物提供科学依据。[方法] 利用同质园试验,以入侵植物黄顶菊为研究对象,设置黄顶菊单种、黄顶菊与不同植物（地肤、苘麻、苏丹草、反枝苋）混种处理,采用磷脂脂肪酸分析方法来研究不同植物对黄顶菊根际土壤微生物群落结构的影响,并结合土壤养分的变化探究不同植物对黄顶菊根际土壤生态的影响。[结果] 与黄顶菊单种相比,地肤和苘麻降低了黄顶菊根际微生物的总含量,改变了黄顶菊根际微生物群落结构。地肤、苘麻能竞争性抑制黄顶菊对铵态氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长。[结论] 不同植物的抵御能力与其土壤生态有关,替代植物通过改变黄顶菊根际土壤微生物,抑制黄顶菊对氮的吸收,从而抑制黄顶菊的生长,实现对黄顶菊的替代控制。     

不同土壤水分条件下土壤容重对玉米根系生长的影响

用玉米作为实验材料进行分根实验。种子根平分在装有土娄土的分隔的白铁皮桶中。土壤容重分 4种处理 :低容重 (两边容重都为 1 .2 0 g· cm-3 )、中容重 (两边容重都为1 .33g· cm-3 )、高容重 (两边容重都为 1 .45g· cm-3 )和混合容重 (一边为 1 .2 0 g· cm-3 ,另一边为 1 .45g· cm-3 )。土壤水分控制在高基质势 (- 0 .1 7MPa)和低基质势 (- 0 .86MPa) 2个水平。结果表明 :当植株生长在高紧实土壤或土壤基质势从 - 0 .1 7MPa降到 - 0 .86 MPa时 ,根长和根干重都显著降低 ;紧实土壤使根长降低的同时还使根的直径增大。然而 ,当植株生长在混合容重土壤中时 ,处在低容重土壤中的根系生长得到加强 ,补偿甚至超补偿高容重土壤中根系生长的不足     

缺磷对不同基因型玉米根系分泌有机酸以及活化难溶性磷的影响

缺磷条件下水培６个基因型玉米杂交种以及它们的７个亲本,根系分泌液的ｐＨ较低,自交系更低,杂交种各基因型玉米分泌的有机酸以草酸为主,还有苹果酸等。缺磷处理的玉米根系分泌草酸量比供磷处理的高,其中铁单４,白单９和白单１３在缺磷时的草酸分泌量分别比供磷增加３．４,２．８和１．６倍,单交种白单９根系分泌物活化磷的能力最高。     

施氮和玉米生长对土壤氧化亚氮排放的影响

运用土壤盆栽试验、静态箱法采样和气相色谱分析技术研究了种植玉米土壤和裸土在两种土壤施氮水平 (低氮:150 mg·kg^-1土,和高氮:300 mg·kg^-1土) 下对土壤排放N₂O的影响.结果表明,在种植玉米的土壤中,N2O排放率的峰值出现在苗期,且氮肥施用量的影响显著,土壤N₂O排放率与温度没有显著的相关性.在裸土中,土壤N₂O排放率的峰值出现在试验后期,土壤N₂O排放率与温度呈极显著指数相关.土壤施氮量增加,土壤N₂O排放总量增加,裸土N₂O增加尤其显著,种植玉米比裸土减少87%～92%的N₂O排放量.这一结果表明种植作物与否,不仅改变了土壤N₂O排放的季节变化和排放量,而且改变了温度与土壤N₂O排放之间的关系.     

低分子有机酸对土壤中菲降解及细菌群落结构的影响

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的持久性有机污染物,其通过食物链进入生态系统,直接危害人类健康和整个生态系统的安全。为探讨低分子有机酸对土壤中菲降解及细菌群落结构的影响,通过室内培养的方式研究了在添加不同种类有机酸处理下第0—180天土壤中菲含量的变化状况,并采用高通量Illumina Miseq技术分析了土壤细菌群落种类和数量的变化特征。结果表明,低分子有机酸对于土壤中菲的降解有明显的促进作用,由一级动力学方程得出乙酸对菲降解的促进作用最明显。从细菌群落结构来看,土壤细菌的数量及其多样性或许不是导致土壤菲降解的主要因素,反而特定的菲降解菌的丰度对菲降解有重要影响。添加低分子有机酸减少了细菌OTU数及细菌菌群多样性,但增加了PAHs降解菌的丰度。随着时间推移细菌总OTU数呈现下降趋势,独有种类数均呈现出先增长后下降的趋势。检测到了6种典型的菲降解菌,分别为:Bacillus、鞘氨醇单胞菌属、Massilia、Azospirillum、Burkholderia-paraburkholderia、红球菌。研究结果可为多环芳烃污染土壤的植物修复提供基础数据和科学参考。     

旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响

通过渭北旱塬2007-2010年田间定位试验,研究了有机肥不同施用量(低量7500 kg·hm^-2、中量15000 kg·hm^-2、高量22500 kg·hm^-2)对连作玉米地土壤有机质、团聚体各层粒径分布和稳定性的影响.结果表明：0～20 cm土层,高量有机肥处理土壤有机质含量较低量有机肥处理提高4.1%～4.6%,高、中量有机肥处理较对照提高4.6%～11.2%,低量有机肥处理在施肥第4年（2010年）较CK提高4.7%～6.3%.0～30 cm土层,所有有机肥处理>5 mm水稳性团聚体的增幅最大,其含量随有机肥用量的增加而显著升高;有机肥处理显著提高了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径和团聚体稳定率,且随有机肥用量的增加而显著增加;中、高量有机肥处理比单施化肥处理增加效果显著.     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

生物炭对岩溶区石灰土性质及作物生长的影响

以玉米(迪卡008)和大豆(开鲜9号)为供试材料,通过野外盆栽实验,设置5个处理,每个处理蔗渣生物炭材料分别以土壤质量百分比0(CK)、0.5%(T1)、1%(T2)、2%(T3)、5%(T4)添加,研究蔗渣生物炭对岩溶区石灰土性质及农作物生长的影响。结果表明:生物炭对石灰土p H和碱解氮均无显著影响,土壤容重显著降低,提高了土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾的含量;与对照相比,玉米组和大豆组T2、T3、T4处理的土壤有机碳含量分别显著增加了53.01%、96.77%、237.03%和32.66%、107.84%、256.46%,速效磷分别显著增加了32.26%、34.78%、85.37%和34.85%、35.60%、81.71%,速效钾分别显著增加了41.93%、82.49%、155.15%和69.77%、116.58%、206.91%;T3、T4处理土壤全氮分别显著增加了5.68%、25.57%和9.04%、19.77%,T3、T4处理玉米棒干重分别显著增加了11.51%、16.41%;T1、T2、T3、T4处理大豆豆荚干重分别显著增加了11.07%、11.24%、35.14%、24.89%。可见,蔗渣生物炭作为土壤改良剂,在一定程度上改善了石灰土的养分状况,促进了玉米和大豆生长。     

不同种植模式对作物根系生长、产量及根际土壤微生物数量的影响

采用多年大田试验研究了小麦-大豆(A1)、小麦-甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际环境变化特征和根系生长特性.结果表明:与A1、A2、A3和A5相比,A4提高了小麦、玉米、大豆在开花期和成熟期的生物量、根系活力和根干质量,提高了各作物根际土壤细菌、真菌和放线菌数量.各种植模式之间,植株生物量和根际微生物数量的变化规律为套作＞单作、大豆茬口＞甘薯茬口、边行＞中行.小麦/玉米/大豆(A4)套作模式通过改善3种作物的根际环境,促进了作物地下部根系生长和地上部生物量的增加,从而实现作物增产.     

有机物料还田对双季稻田土壤有机碳及其活性组分的影响

有机物料还田是提升农田土壤有机碳、培肥土壤的重要措施。为探讨不同有机物料的还田效果,采用室外培养方法,研究了在等碳输入条件下,施用水稻秸秆、紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭对洞庭湖双季稻区潮土有机碳和活性有机碳组分含量的影响。结果表明: 经过180 d的培养试验,与不施用有机物料相比,施用有机物料提高了土壤活性有机碳含量。生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭处理分别使土壤有机碳含量显著提升了26.1%、9.7%和30.7%,水稻秸秆和紫云英对土壤有机碳含量的提升效应在试验期间并不显著。水稻秸秆和紫云英还田更有利于土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的积累,猪粪更有利于土壤可溶性有机碳的积累,生物有机肥更有利于土壤微生物生物量碳和易氧化有机碳的积累,水稻秸秆生物炭则更有利于土壤微生物生物量碳和轻组有机碳的积累。与水稻秸秆还田相比,紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭还田使土壤碳库管理指数分别提高了31.8%、111.6%、62.2%和50.7%。从土壤固碳和土壤碳库管理指数来看,生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭的还田效果优于水稻秸秆和紫云英还田。     

不同土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了探讨土地利用方式对土壤碳储及土壤呼吸的影响,对安徽沿淮洼地杞柳纯林、杞柳-杨树混交林及杨树纯林3种不同土地利用方式下土壤有机碳储量及土壤呼吸特点进行了比较。结果表明:杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林0～30cm土壤有机碳含量分别为6.80、8.50和7.71g·kg-1,土壤有机碳密度分别为2.88、3.26和2.95kg·m-2,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土层深度的增加而降低。不同土地利用类型土壤呼吸年平均值分别为1.68μmol·m-2·s-1(杞柳纯林)、2.33μmol·m-2·s-1(杞柳-杨树混交林)、1.61μmol·m-2·s-1(杨树纯林),土壤呼吸日均值最高出现在夏季(6.64μmol·m-2·s-1),最低为冬季(0.13μmol·m-2·s-1)。相关分析表明,土壤呼吸速率与地表气温之间呈显著的指数关系,杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林的相关系数R2分别为0.71、0.62、0.54。杞柳-杨树混交林较杞柳纯林有利于土壤有机碳的固定,杞柳纯林土壤有机碳储量偏低,与其粗放经营有关。在今后的栽植管理中,应采取合理的耕作施肥措施,在提高土壤肥力的同时增强土壤的碳固定。     

不同秸秆还田量和氮肥配施对玉米田土壤CO2排放的影响

探讨不同秸秆还田量和氮肥量配施对辽西北半干旱区玉米田土壤CO₂排放的影响,可为固碳减排和黑土地保护计划的实施提供理论支撑。本试验主区设置3个秸秆还田水平,分别为3000(S₁)、6000(S₂)和9000 kg·hm^-2(S₃,秸秆全量还田);副区设置3个氮肥施用水平,分别为105(N₁)、210(N₂,常规施氮量)和420 kg N·hm^-2(N₃),另设置不施氮肥不添加秸秆的对照处理(CK),共10个处理。采集定位试验4年后玉米田间土壤,通过培养试验,探究不同处理对玉米田土壤CO₂排放的影响及CO₂排放与土壤溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明: 秸秆还田和氮肥施用均会促进玉米田土壤CO₂排放,并随秸秆还田量和施氮量的增加而显著增加,其中氮肥施用是促进玉米田土壤CO₂排放的最主要因素;秸秆还田与氮肥配施通过促进微生物生物量增加并加剧DOC消耗来促进玉米田土壤CO₂排放;MBC和DOC含量显著刺激玉米田土壤CO₂排放,且主要受两者培养前期含量的影响。从保障秸秆还田培肥地力同时减少CO₂排放的角度考虑,210 kg N·hm^-2常规施氮量与6000 kg·hm^-2秸秆还田配合施用(N₂S₂)是本试验条件下辽西北半干旱区最有潜力的田间施肥模式。     

南亚热带森林土壤有机碳组分对模拟酸雨的早期响应

应用人工模拟酸雨控制实验,探讨鼎湖山国家级自然保护区三种南亚热带主要植被类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的土壤有机碳组分,包括土壤总有机碳(TOC)、土壤易氧化有机碳(ROC)、土壤不易氧化有机碳(NROC),在不同模拟酸雨处理梯度:对照CK(pH4.5的天然湖水)、pH4.0、pH3.5、pH3.0处理下的响应特征。结果表明:上层土壤(0~20cm)易氧化有机碳、不易氧化有机碳和总有机碳含量与森林类型密切相关,大小顺序均表现为混交林阔叶林马尾松林。经25个月模拟酸雨处理,鼎湖山森林土壤酸化有加剧的趋势;CK、pH4.0、pH3.5、pH3.0四个处理下土壤上层剖面易氧化有机碳含量分别为阔叶林(7.14、8.29、8.74、9.84g·kg-1)、混交林(8.58、8.53、10.28、10.36g·kg-1)和马尾松林(3.90、4.49、4.74、5.48g·kg-1),三个林型土壤易氧化有机碳含量呈现随模拟酸雨强度增加而升高的趋势;森林土壤总有机碳和不易氧化有机碳含量变化缓慢,在各酸梯度处理下差异不显著(P0.05)。研究结果显示,长期的酸雨作用使土壤酸化不断加剧,易氧化有机碳对酸雨的响应更敏感,但其在酸雨下积累的趋势不利于土壤总有机碳的存埋,但关于酸雨对土壤总有机碳的影响仍然需要长期的实验监测。     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0-10 cm,10-20 cm和20-40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P ＜ 0.05),恢复后期可使0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0-10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10-20 cm和20-40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。