水稻土微团聚体吸附磷后对Cu2+吸附与解吸的影响

采用超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区黄泥土(水稻土)微团聚体颗粒组,用平衡液吸附法和KCl溶液解吸法研究了太湖地区水稻土(黄泥土)不同粒径微团聚体颗粒和原土吸附磷后对Cu2+吸附与解吸的影响.结果表明,微团聚体颗粒(包括磷预处理)对Cu2+吸附均符合Freundlich方程.不同粒径微团聚体颗粒和原土的吸附量大小顺序为黏粒级、砂粒级、原土、粉砂级、粗粉砂级.游离氧化铁是影响Cu2+吸附的主要因素.各微团聚体颗粒Cu2+吸附量之和小于原土.微团聚体颗粒吸附磷后,Cu2+吸附量显著增加,以粉砂级最显著.砂粒级、粗粉砂级和粉砂级吸附磷后Cu2+解吸率减小,而黏粒级Cu2+解吸率略增加.原土吸附磷后,在低Cu2+质量浓度下(＜130 mg·L-1),吸附量和解吸率增加超过各个粒径微团聚体颗粒组,在高Cu2+质量浓度下(＞130 mg·L-1),介于砂粒级和黏粒级之间.     

原料、炭化温度和生物质炭组分对小白菜生长的影响

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。     

城市园林废弃物生物质炭对小白菜生长、 硝酸盐含量及氮素利用率的影响

【目的】我国温室种植蔬菜迅速发展,温室种植中肥料利用率低及蔬菜硝酸盐积累等问题日益突出。同时,我国城市化快速发展,城市园林废弃物日益增多,这些木质废弃物的处理也成为城市可持续发展的挑战。本文采用城市园林废弃物制成的生物质炭用于温室栽培生产,分析其对温室蔬菜产量和品质以及养分保持的影响,从而探索一种为绿色环保的现代城市农业服务的技术。【方法】本研究采用温室盆栽试验方法,以小白菜为研究对象,设置5个生物质炭添加水平。 C0 (0 g/kg, CK)、 C1(20 g/kg)、 C2(40 g/kg)、 C3(60 g/kg)和C4(80 g/kg)。研究生物质炭对小白菜产量、 植株硝酸盐含量、 土壤氮素含量与形态以及氮素保持效应的影响。【结果】与对照相比,添加不同比例的生物质炭均显著提高小白菜产量,其中,C3和C4处理下增产幅度达到75%,生物质炭添加量与产量呈显著正相关关系;生物质炭对小白菜植株地上部和地下部的影响并不一致,其中收获指数显著增加,提高幅度在2.5%～9.5%之间,有随着生物质炭用量增加而增加的趋势;对照处理小白菜地上部硝酸盐含量达504 mg/kg,各处理植株硝酸盐含量介于161～256 mg/kg之间,显著降低50%以上,特别是C1处理降低硝酸盐含量的幅度达到68%,而不同生物质炭添加量之间植株硝酸盐含量差异不显著;生物质炭的添加增加了土壤中总氮素的含量,氮素损失率由不施炭处理的5.6%降低到了3.3%以下,显著降低了42%,同时土壤氮素生产率较对照提高幅度大于35%;与C0相比较,生物质炭添加显著降低了土壤NO-3-N的积累,降低幅度在60%以上,生物质炭用量在4%左右时降低作用最大,达到80%,同时土壤NH+4-N在生物质炭添加下降低了77%,生物质炭对降低土壤中铵态氮和硝态氮的累积作用并不与其用量呈正相关,铵硝比随着生物质炭添加量而呈下降的趋势;同时从研究结果看,产量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量呈负相关关系,与土壤全氮呈正相关关系,而蔬菜植株硝酸盐含量与土壤NH+4-N和NO-3-N含量具有相关性,但与土壤全氮含量相关性不显著。【结论】温室大棚栽培小白菜的土壤中, 加入不同量的生物质炭能显著提高小白菜产量,同时降低小白菜植株的硝酸盐含量,添加量在2%时效果最好;土壤硝态氮和铵态氮积累随生物质炭施入而降低;生物质炭显著降低氮素损失率而提高氮素生产率。本研究得出生物质炭通过降低损失、 吸持更多氮素而提高了氮素的持续供应,在增产的同时降低了蔬菜硝酸盐积累,提高了品质。因此,在温室大棚蔬菜生产的土壤中添加一定量生物质炭(本试验下添加2%～4%)可以达到高产和优质。     

麦秆还田方式对旱地土壤综合温室效应的影响

采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。     

太湖地区长期不同施肥水稻土N2和CO2固定细菌群落结构的特征与差异

土壤N2固定细菌和CO2固定细菌是土壤碳氮循环重要的微生物群落,不同施肥下土壤有机碳积累与这两类微生物群落结构及活性的关系有助于了解施肥对农田碳氮循环的影响特点.本文研究了太湖地区自1987年开始的水稻土长期施肥试验,选取不施肥(NF)、氮磷钾(NPK)肥(CF)、NPK肥与猪粪配施(CFM)和NPK肥与秸秆还田配施(CFS)小区,采集(0-20 cm)表层样本,以nifH和cbbLR基因分别作为N2和CO2固定细菌的指示基因,用PCR-DGGE和荧光定量PCR的方法研究二者的群落结构,并用平板菌落计数法测定土壤自生固氮细菌数量和用乙炔还原法测定土壤固氮酶活性.结果表明,与CF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的自生固氮细菌数量分别提高了58％、66％和106％;CF、CFM和CFS处理下的nifH基因丰度分别提高了213％、1079％和344％.CF与CFM处理的土壤固氮酶活性显著高于NF和CFS处理.因此,施肥提高了cbbLR基因的多样性.与NF处理相比,CF、CFM和CFS处理下的cbbLR基因丰度分别提高了465％、1827％和758％.相关性分析表明,土壤自生固氮菌数量与土壤有机碳含量呈显著正相关,cbbLR和nifH基因丰度均与归一化的土壤养分呈极其显著正相关.研究表明,有机/无机肥配施下土壤养分平衡对维持N2和CO2固定细菌较高的丰度具有重要的作用.     

不同程度重金属污染对稻田土壤真菌群落结构的影响

为了研究土壤真菌群落结构在不同程度重金属污染中的变化,本文用Illumina Hi Seq高通量测序技术分析了苏南地区某金属冶炼厂和加工产业区的重金属污染水稻土的真菌群落结构,发现不同程度重金属污染对水稻季土壤真菌丰度和群落结构均有显著影响。经过真菌主成分分析发现,PC1影响因素对样品处理差异的贡献率是35.96%,PC2影响因素对样品处理差异的贡献率是21.48%;通过真菌冗余度分析发现,重金属Pb和Cu污染对土壤真菌群落结构的影响显著;通过对真菌属水平的相对丰度分析表明,重金属污染会显著降低敏感真菌的丰度,如被孢霉属相对丰度最高降低了87.50%、木霉属最高降低了99.46%、离壳菌属和菇属最高降低了100.00%,同时耐性真菌的相对丰度会提高,如类球囊霉属的相对丰度最高增加了98倍、四枝孢霉属最高增加了56倍、根囊壶菌属最高增加了2.62倍。综上所述,不同程度重金属污染对稻田土壤真菌群落结构有显著影响,且随着污染程度的增加,抗逆真菌相对数量和种类显著增加,敏感真菌的相对数量急剧减少,真菌群落结构随着重金属污染程度增加进一步分化。     

生物质炭钝化农田土壤镉的若干研究进展

利用生物质炭治理农田镉污染是农业和环境界关注的热点。本文综述了近年来生物质炭对污染土壤中镉的生物有效性以及对作物镉吸收的影响等方面的研究进展,阐述了生物质炭钝化土壤中镉的多作用机制,分析探讨了影响镉钝化效应的生物质炭性质、土壤和管理因素,提出了提升钝化材料性能并改善管理以提高生物质炭钝化的高效性和持效性机制,建议未来该领域应加强生物质炭大田长期定位试验研究,以进一步为生物质炭污染治理提供科学依据。     

喀斯特生态系统中乔木和灌木林根际土壤微生物生物量及其多样性的比较

我国喀斯特区域面积分布较广,而喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。本研究选取贵州中部两种不同植被类型的生态系统—乔木林和灌木林,以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象,研究不同的植物树种对根际土壤微生物生物量及其细菌群落结构的影响。结果显示:乔木林系统中根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林,植物的根际效应在乔木林中表现更为显著;同时乔木林中的优势树种通过根系分泌物的作用显著提高根际土壤细菌多样性指数,而灌木林中优势树种的根际土壤微生物量及多样性均未表现出明显的根际效应。因此,植被的演替通过改变土壤微生物的特性影响植物-微生物-土壤之间的物质和能量循环,进一步影响喀斯特生态系统的稳定和健康功能。     

胶冻样芽孢杆菌与生物质炭复配及对番茄产量和品质的影响

以提高胶冻样芽孢杆菌在土壤中的存活率、减缓其衰亡速率,延长存活时间,提高其对土壤难溶性钾的解钾效率为目的,利用不同种类的秸秆生物质炭与胶冻样芽孢杆菌进行复配筛选。通过室内培养试验发现,中性小麦秸秆炭可作为胶冻样芽孢杆菌较理想的载体。当土壤培养35天后,土壤速效钾含量在施用炭基解钾菌肥条件下较空白提高了28.53%,较小麦秸秆炭和纯菌液处理分别提高了20.75%、13.41%。纯菌液处理土壤中胶冻样芽孢杆菌的菌落数从1.1×10~9个/g土降为9.0×10~5个/g土,而炭基解钾菌肥处理则为1.4×10~7个/g土。田间施用炭基解钾菌肥能够提高番茄植株和果实中的全钾含量;提高番茄产量和品质,显著提高番茄Vc含量,降低硝酸盐含量。因此,中性小麦秸秆炭与胶冻样芽孢杆菌的复配能够提高菌剂的存活率,有效促进土壤中矿物态钾的释放。     

不同形态秸秆还田下乌栅土耕层土壤有机质含量与组成变化

【目的】基于田间试验,探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化,为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田,选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处理（CB）的玉米秸秆,于2015年6月以等碳量（10 t C·hm-2）一次性还田,并以未还田处理作为对照（CK）,分别于2015、2017和2019年水稻收获时采集耕层（0—15 cm）土样测定有机碳含量,并采用13C同位素丰度和生物标志物提取-GC/MS鉴定探析有机质组成变化。【结果】与CK相比,还田当年和2年后所有还田处理都显著提高了耕层土壤有机碳含量（8%—36%）,但还田4年后,仅CB处理有机碳含量显著增加（24%）,且增加的碳来源于施入的生物质炭。还田2年后,CS和CM处理土壤有机质中木质素酚丰度达到峰值,分别比CK增加了115%和66%;还田4年后,所有还田处理的植物源脂类的丰度均显著提高,相应地,植物源与微生物源脂类的丰度比（PL/ML）和生物标志物组分的多样性指数（H’）也显著提升。【结论】分子组成的变化可以用来判明不同形式秸秆还田下土壤有机质质量的变...