生物质炭添加对生菜Cd积累的影响

为探究添加生物质炭对Cd胁迫下生菜Cd吸收累积的影响,以生菜为试验材料,通过盆栽试验,在添加外源镉含量为3 mg/kg的土壤中分别添加0%、1%、2%、3%的生物质炭,待生菜收获后,测得土壤pH、有机碳、生菜产量、生菜体内Cd富集和转运情况及Cd在土壤中的赋存形态的数据。结果表明：添加生物质炭可以显著提高土壤有机碳含量(P≤0.05),其中生物质炭添加量为3%,相比CK组土壤有机碳增加了35.14%～40.87%;添加生物质炭可以显著降低生菜Cd含量,尤其是3%量的生物质炭添加后,生菜叶Cd含量由0.79 mg/kg降低至0.44 mg/kg。生物质炭可以显著降低生菜中Cd的富集、转运系数,并使残渣态Cd含量增多,酸可提取态、可还原态、可氧化态Cd含量显著降低。因此,生物质炭的施用对Cd污染土壤和生菜体内Cd的积累有显著的阻控作用,特别是生物质炭添加量为3%时效果最优。     

不同氮素水平下生物质炭、秸秆添加对陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳的影响

针对黄土高原旱地小麦产量和土壤肥力水平低的问题,为更好地提升土壤肥力,达到稳产增产的效果,通过布设在定西李家堡镇的长期定位试验,研究了3种氮素(N)水平下(不施氮,施氮50 kg/hm^2,施氮100 kg/hm^2)生物质炭(B)、秸秆(S)添加(共9个处理)对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳及活性有机碳的影响。结果表明:相比于不施氮肥(CNO),其余施肥方式均可显著提升土壤有机碳含量,且以BN100的效果最为显著,0-5,5-10,10-30 cm土层分别提升了84.7%,69.3%,47.8%,BN0、BN50、BN100对土壤有机碳含量的提升效果明显好于SN0、SN50、SN100、CN0、CN50、CN100;相比于土壤有机碳,各处理对土壤各活性有机碳(MBC、EOC、DOC、HWOC)的影响以SN100最为显著,且均显著高于CN0、CN50、CN100;各处理对土壤有机碳及其组分含量的影响均表现出随土层加深而降低的趋势;相比于只施氮肥,生物质炭、秸秆添加下土壤有机碳及其各组分之间的相关性更加显著。相比于只施氮肥,生物质炭、秸秆的添加对于农田土壤有机碳及其活性有机碳组分含量的提升效果更加显著,生物质炭的添加对土壤有机碳含量的提升效果较好,而秸秆添加对活性有机碳含量的提升效果较为显著。研究结果对于土壤微生物环境的改善、土壤肥力的提升、减少土壤养分淋失、作物产量的提高都具有重要意义。     

不同耕作方法和施氮量对旱作农田土壤CO2排放及碳平衡的影响

全膜双垄沟播技术是近年来黄土高原旱作玉米主要的生产技术之一,其采用的耕作方法包括深松耕、免耕、旋耕和翻耕,因此,研究不同耕作方法下旱作玉米农田土壤CO₂排放特征对农田生态系统固碳减排的综合评价和管理措施的选择具有一定的重要意义。本研究采用田间定位试验,研究4种耕作方式（深松耕、免耕、旋耕和翻耕）结合两种传统施氮量（300和200 kg·hm^-2）处理下旱作玉米农田土壤CO₂的排放规律及碳平衡。结果表明,土壤CO₂日排放速率最大值和最小值分别出现在12：00-14：00和4：00-6：00,趋势与大气温度变化一致;生育期内各处理土壤CO₂排放速率均随生育进程呈先增后降的变化趋势,各处理波动规律基本一致,峰值出现在拔节期、大喇叭期与花期交替期,谷值出现在成熟期,翻耕措施下土壤碳排放总量和作物碳排放效率均显著高于其他耕作方式（P<0.05）,其他耕作方式间差异不显著（P>0.05）;施肥量为300 kg·hm^-2时土壤CO₂排放总量显著高于200 kg·hm^-2（P<0.05）;农田净生态系统生产力、固碳潜力在耕作方式间差异显著,深松耕处理显著高于其他处理（P<0.05）,施氮量间差异不显著（P>0.05）。综上,从固碳减排的角度,深松耕措施和传统施氮量（200 kg·hm^-2）相结合是黄土高原旱区玉米较好的管理模式。     

氮素补充对高寒草甸土壤团聚体有机碳、全氮分布的影响

土壤结构的稳定性对高寒草甸生态系统有重要意义。为研究不同水平氮素补充对高寒草甸草地土壤团聚体、有机碳和全氮含量及分布格局的影响,于2012-2014年在青藏高原东部夏河县进行3 a的试验研究。试验为随机区组设计,包括0(对照)、50(低氮)、100(中氮)和200(高氮)kg/hm2 4个氮素补充水平。研究结果表明:低、中、高水平氮素补充处理显著提高了0~30 cm土层≥0.25 mm大团聚体质量分数(P0.05),比对照分别提高了4.74%、6.42%和1.96%;较之对照,低、中水平氮素补充处理显著增加了≥5 mm、≥2~5 mm粒级团聚体含量;低、中水平氮素补充处理显著提升了0~30 cm土壤团聚体平均质量直径,分别比对照提升了9.79%和12.63%。不同水平氮素补充处理有机碳、全氮含量大小排序分别为:中氮≈低氮对照高氮、中氮低氮≈高氮对照。不同粒级团聚体中0.25 mm微团聚体有机碳含量最高而全氮含量最低、≥0.25~2 mm粒级有机碳含量最低而全氮含量最高;低、中水平氮素补充提高了不同粒级团聚体0~30 cm土层有机碳含量而高水平氮素补充处理显著降低了有机碳含量;低、中、高水平氮素补充增加了不同粒级团聚体全氮含量,其中中水平氮素补充处理最高,低水平氮补充次之。不同粒级团聚体含量是影响团聚体养分贡献率的主要原因,≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,≥5 mm和≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体全氮含量分别呈极显著正相关、显著正相关关系。研究表明连续每年补充50~100 kg/hm2氮可以改善高寒草甸土壤结构并提高土壤肥力状况。     

深松耕对玉米根茎叶氮磷比及地上生物量的影响

植物器官氮磷比可以揭示植物生长发育过程的营养平衡。深松耕作为黄土高原半干旱区一种较好的农田耕作方法被广泛应用,尽管已被证实深松耕可以提高作物产量和地上生物量,但深松耕是否影响作物器官N/P及从作物器官N/P角度能否解释地上生物量增加的机制尚有待进一步研究。该研究于2016－2018年在黄土高原区设置了不同耕作方法（深松耕、旋耕、翻耕和免耕）和施氮量（基肥200 kg/hm2、基肥200 kg/hm2+拔节期肥100 kg/hm2）的田间裂区试验,研究了不同处理对玉米地上生物量、不同器官（根、茎和叶）中N/P的影响以及其N/P与地上生物量的关系。结果表明：1）相比翻耕、免耕,深松耕能显著提高地上生物量（P<0.05）,2016和2018年地上生物量深松耕比翻耕、免耕分别提高了9.56%、9.29%和4.67%、5.94%;2）相比翻耕、免耕,深松耕和旋耕均能显著降低根、叶的N/P（P<0.05）,深松耕根、叶N/P分别为19.90、17.74,降幅最大;施肥措施及耕作方法与施肥措施的交互作用对根、茎和叶的N/P无显著影响;3）通过结构方程模型分析发现,耕作方法通过影响根和叶N/P,间接影响地上生物量,效应值分别为0.10和0.14,耕作方法对地上生物量无直接显著影响,说明了根和叶的N/P是影响地上生物量的两种重要的间接因素;通过线性混合效应模型分析得出,地上生物量与根、叶N/P呈显著负相关关系,与茎N/P无相关性。研究表明深松耕通过降低玉米根和叶N/P,促进植物氮磷营养平衡的生态策略来提高地上生物量。研究结果对进一步揭示耕作与施肥对玉米生产与农田生态系统氮磷平衡的影响机制具有一定的借鉴意义。     

秸秆促腐还田土壤养分及微生物量的动态变化

采用盆钵培养法,通过模拟旱作覆膜条件下秸秆还田,研究了添加不同腐解剂(多个好氧性菌种复合培养而成的F1、富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群F2、由芽孢杆菌、丝状真菌、放线苗和酵母菌组成的F3)后,小麦秸秆、玉米秸秆在120 d的腐解过程中,土壤养分及土壤微生物量的动态变化特征。结果表明:小麦、玉米秸秆经过120 d的腐解,各处理土壤有机质、碱解氮、全氮的增加速率一致表现为先增加后减小,土壤磷素、钾素的增加速率总体则呈现增-减-增-减的趋势;整个试验阶段小麦秸秆各处理土壤微生物量碳(SMBC)含量表现为先增后减。玉米秸秆土壤SMBC的变化与小麦秸秆差异较大,呈现波浪式变化;玉米秸秆土壤微生物量氮(SMBN)变化在100 d后则与小麦截然不同。秸秆添加腐解剂还田土壤养分增加速率和土壤微生物量碳氮含量均大于秸秆直接还田(对照),培肥土壤效果明显,能够有效增加土壤微生物量碳氮含量。小麦、玉米秸秆添加腐解剂F3的处理各养分含量高于其他处理,即内含具特殊功能的芽孢杆菌、丝状真菌、放线菌和酵母菌的秸秆腐解剂F3增加土壤养分的效果最好;相同腐解剂下不同种类秸秆处理的土壤养分含量表现为:F1,小麦玉米;F2,小麦≥玉米;F3,小麦玉米,即F1对小麦秸秆促腐优势最大,F3对玉米秸秆的促腐作用优于F1和F2,F2对小麦、玉米秸秆的促腐效果基本相似。不同腐解剂下,小麦秸秆处理SMBC、SMBN含量表现为F2F3F1;玉米秸秆处理SMBC含量F2F3≈F1,SMBN为F3F2≈F1。玉米秸秆各处理的SMBC均大于小麦秸秆,SMBN则均小于后者,与秸秆C/N的趋势一致,即C/N越大,SMBC值越大,SMBN值越小。     

不同改良措施对甘肃邓马营湖盐碱区 农田土壤水溶性离子的影响

甘肃省武威市邓马营湖盐碱区农田土壤盐渍化现象日趋严重。为筛选适宜改善该区农田土壤盐碱化的改良剂,并为相关研究提供一定理论支撑开展试验研究。试验共设置5 个处理,即无改良剂添加(CK),添加磷石膏(TP)、硫磺(TS)、盐地宝(TY)、腐殖酸有机肥(TF),探讨不同改良措施对邓马营湖盐碱区农田土壤水溶性离子的影响。结果表明:(1)添加改良剂可降低土壤水溶性离子含量,添加TP、TY 效果最为显著。0 ～ 40 cm 土层,较之CK,添加TP 和TY 可分别显著降低K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 含量54.18% 和37.90%、41.74% 和53.66%、45.77% 和56.51%、46.97% 和39.32%,TY 处理可显著降低HCO3-、Cl-、SO42- 含量53.40%、21.13%、52.13%。(2)添加改良剂可降低土壤pH,添加TS、TY、TF 效果最为显著。0 ～ 40 cm 土层,施用TS、TY、TF 对土壤pH 的改良效果最有效,较之CK,土壤pH 可分别显著降低2.53%、2.71%、2.67%。(3)添加TY、TF 对土壤总碱度的改良效果最佳;TY、TF 对土壤全盐量的改良效果最优。上述4 种改良剂可降低土壤pH、总碱度、全盐量及水溶性离子含量,整体改良效果最好的处理为TY 和TF,TP 效果次之,TS 效果较差。     

长期不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤磷的组分特征

【目的】探究黄绵土有机磷各组分在不同耕作措施下的效应关系,了解雨养农业区农业系统磷素利用效率,降低过多的磷素投入,进而减少农业生产对环境的破坏.【方法】本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的保护性耕作长期定位试验,应用Bowman-Cole法,测定了传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)四种耕作措施实施15年后,0~5,5~10,10~20,20~40cm土层的有机磷组分特征.【结果】4个土层免耕与传统耕作差异不大,在秸秆覆盖方式下免耕处理显著高于传统耕作,并且从NT处理与TS处理下4个土层相比较,TS处理均高于NT处理,秸秆覆盖处理高于免耕处理;同时,0~40cm土层加权平均值表现为NTSTSTNT.活性有机磷在各处理间差异显著,0~5cm土层NTS处理下活性有机磷含量显著高于NT、TS、T处理,分别高出11.21%,19.62%,30.75%;0~5cm中等活性有机磷在处理NTS下含量最高,分别较NT、TS、T处理高4.63%,6.71%,8.69%.有机磷各组分含量以中等活性有机磷为主体含量最大;各处理有机磷组分含量都随土层深度的增加而减小.【结论】通过研究不同处理下有机磷各组分含量来看,总体均表现为NTSTSNTT,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有利于总有机磷的积累与提高,免耕加秸秆覆盖对本地区的土壤有机磷组分提高明显,增加了土壤磷库的储存量.     

不同生物质炭输入水平下黄绵土N_2O日排放特性

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验与室内盆栽模拟试验相结合的方法,对不同生物质炭输入水平下旱作黄绵土N_2O的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1天中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下(0、10、20、30、40、50 t·hm~(-2)),旱作黄绵土全天表现为N_2O的排放源;无生物质炭添加处理的N_2O排放通量均显著高于其他各处理,随输入水平增加呈U型变化规律,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于N_2O气体的增汇减排;各处理N_2O日总排放通量均在白天所占比例最高;温度是环境因子相对稳定条件下N_2O气体排放的主要影响因子,N_2O的排放与地表温度及10 cm土层地温呈不同程度的正相关关系;10 cm土层地温与生物质炭输入量呈显著正相关关系;N_2O气体的最佳同期观测时间为8∶00—9∶00。     

施氮对陇中黄土高原旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响

为探明不同施氮水平对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以布设于2013年的施氮定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探究了N_0,N_(52.5),N_(105),N_(157.5)4种施氮水平对陇中黄土高原旱作农田土壤总有机碳(STOC)、游离态颗粒有机碳(FPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(OPOC)、矿质结合态有机碳(MOC)的影响。结果表明:在0—20 cm土层,不同处理下STOC,FPOC,OPOC,MOC含量及FPOC/STOC,OPOC/STOC均随土层加深而降低,MOC/STOC随土层加深而增大。较N_0处理,N_(52.5),N_(105),N_(157.5)处理均可提升STOC,FPOC,OPOC含量以及FPOC/STOC,OPOC/STOC,且N_(105)处理下提升效应最优;N_(105)和N_(157.5)处理可显著提升0—20 cm各土层MOC含量,且N_(105)处理下提升效应最优。综上所述,N_(105)处理可有效促进土壤固碳能力、节约投入成本,可筛选为该区春小麦栽培的合理施氮量。