外源有机物料性质对黑土农田土壤微生物碳组分的影响

【目的】探索在不同性质和用量的有机物料输入后黑土农田微生物碳组分的变化规律及其对土壤有机碳的贡献,明确东北黑土农田固碳的微生物过程,为黑土培肥和可持续发展提供理论支持。【方法】采用室内培养方法,供试黑土采自黑龙江省克山试验站的典型黑土农田,供试有机物料包括玉米秸秆(S)、生物炭(B)、水溶性有机肥(D),各有机物料均设3个施用量水平(低量、中量和高量),并以施化肥(F)和不施肥(CK)为对照,共计11个处理。在培养开始后的第5、15、30、60、105天分别采样,测定土壤有机碳(SOC)含量、微生物生物量碳(MBC)含量、细菌生物量(Ba)、真菌生物量(Fu)和微生物残体碳(MRC)含量。细菌与真菌生物量以其特征磷脂脂肪酸含量表征,微生物残体碳由不同土壤氨基糖含量表征的细菌与真菌残体量转换计算。【结果】与CK和F处理相比,3类有机物料输入均增加了土壤SOC、MBC和MRC含量,提升了MRC对SOC的贡献(MRC/SOC)。土壤MBC和MRC含量随秸秆和生物炭施用量的增加而提升,随水溶性有机肥施用量的增加而下降。在105天培养期内,所有处理MBC、MRC峰值均出现在培养第30、60天,3个有机物料分别以S3、B3和D1的提升效果最大。与CK相比,培养105天时S3、B3和D1处理的MBC分别提高了39.1%、8.2%和28.9%,真菌残体碳(FRC)含量分别提高了47.9%、43.5%和58.1%,S3和D1处理的细菌残体碳(BRC)含量分别提高了18.5%和16.5%。9个有机物料C/N和全氮(TN)含量与微生物碳组分的回归分析发现,有机物料C/N低于29.89、28.57时,分别与培养105天的MBC和BRC呈正相关关系,高于该阈值时呈负相关关系(P<0.05);有机物料TN含量低于0.18、0.11 g/kg时,分别与MBC和FRC呈正相关关系(P<0.05),超过该阈值时呈负相关关系(P<0.05),而BRC始终与有机物料TN含量呈正相关关系(P<0.05)。在9个有机物料处理中,MBC占SOC的比例为3.8%~9.4%,MRC占SOC的比例则高达24.1%~35.3%。与CK和F处理相比,生物炭输入显著增加了SOC含量,但未显著提升MBC的占比;秸秆和水溶性有机肥输入显著提升了MBC和MRC占SOC的比例。【结论】含氮量较高、碳氮比值较低的秸秆增加了土壤微生物生物量碳和残体碳含量及其对有机碳的贡献,且高施用量时效果更显著;氮含量和碳氮比值低的生物炭增加了土壤有机碳含量,促进了真菌生物量和残体碳增加,但未提升微生物生物量碳对有机碳的贡献;含氮量高的水溶性有机肥低施用量时有利于提升微生物生物量碳和残体碳含量及其对土壤有机碳的贡献,但高施用量作用相反。因此,增加秸秆和生物炭投入量,控制水溶性有机肥投入量有利于微生物碳组分的积累,促进土壤有机碳的固定。

控释尿素和有机物料添加提高黄壤冬油菜产量及养分吸收利用

利用田间试验探讨控释尿素和不同有机物料添加对黄壤冬油菜产量、养分吸收及利用的影响,为贵州黄壤地力改善以及冬油菜丰产提质提供科学依据。于2018—2022年连续4年在贵州省贵阳市开展控释尿素和不同有机物料添加长期定位试验,以冬油菜为试验材料,分别设置不施氮肥(U0)、控释尿素(CRU180)、普通尿素(U180)以及在普通尿素施用下配施3种有机物料[秸秆(U180+S)、生物炭(U180+B)和商品有机肥(U180+O),均为3000 kg/hm^(2)],在冬油菜收获后,分别测定不同处理冬油菜产量、产量构成因子、生物量、养分吸收和利用。结果表明,与U0处理相比,CRU180和U180处理冬油菜产量分别提高732.5和588.8 kg/hm^(2),配施有机物料后,U180+S、U180+B和U180+O处理冬油菜产量较U180处理分别增加516.9、662.6和622.0 kg/hm^(2),其中以U180+B处理冬油菜产量最高,为2646.8 kg/hm^(2)。与U0处理相比,CRU180和U180处理冬油菜地上部生物量显著增加;与U180处理相比,配施有机物料显著提高冬油菜地上部生物量,4年均以U180+B处理最优,但与U180+S和U180+O处理差异不显著。冬油菜氮磷钾累积量均以U180+B处理最大,4年平均值分别为164.7、31.9和139.1 kg/hm^(2)。CRU180处理氮素农学效率(AEN)、偏生产力(PEPN)和吸收利用效率(REN)高于U180处理;配施有机物料后,U180+S、U180+B和U180+O处理冬油菜AEN、PEPN和REN较U180处理均呈现增加的趋势,其中以U180+B处理最高,分别为6.95 kg/kg、14.70 kg/kg和38.43%,高于其他处理。U180+S处理冬油菜经济效益为7109.9元/hm^(2),高于其他处理。综上所述,控释尿素和有机物料(秸秆、生物炭和商品有机肥)添加均能提高冬油菜产量和养分吸收及利用,且以配施生物炭冬油菜产量最高,但配施秸秆冬油菜经济效益最优,建议在贵州黄壤区冬油菜生长季,正常肥料施用量情况下,可施用控释尿素替代常规尿素,且适当增施外源有机物料以保证冬油菜的产量和养分吸收利用效率。

长期化肥与不同有机物料配施对土壤微生物生态化学计量特征和群落结构的影响

【目的】研究长期化肥与不同有机物料配施对黄泥田土壤养分含量、土壤微生物生物量化学计量特征以及土壤微生物群落结构的影响,探讨微生物群落结构对养分变化的响应特征及其与微生物生物量化学计量变化的关系。【方法】田间试验开始于2011年,种植制度为单季稻。选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施紫云英(NPKGM)、化肥配施牛粪(NPKCM)和化肥配施水稻秸秆(NPKRS)5个处理。2022年水稻收获后采样,测定土壤有机质(SOM)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)及全氮(TN)、全磷(TP)和有效磷(AP)、无机氮(IN)含量以及微生物生物量碳、氮、磷含量,并计算化学计量比;利用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,分析微生物群落结构并计算相应指标。【结果】与NPK处理相比,化肥与紫云英、牛粪、水稻秸秆配施均能提高土壤有机质和养分含量,其中与牛粪配施的提升效果最好,SOM、TN、AP含量分别提高了40.7%、41.6%、108.6%。与CK相比,化肥与不同有机物料配施均显著提高了土壤MBC/MBN,降低了MBC/MBP和MBN/MBP,以配施牛粪处理的MBC/MBP最低。与NPK处理相比,化肥与不同有机物料配施均增加了土壤细菌、真菌、放线菌和总微生物生物量,降低了真菌/细菌(F/B)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G^(+)/G^(−))。冗余分析表明,土壤TN(P<0.05)是影响土壤微生物群落的最为关键环境因子,其次是土壤TP(P<0.05)。线性回归分析表明,MBC/MBN与DOC/(DON+IN)呈显著负相关,MBC/MBP与DOC/AP、MBN/MBP与(DON+IN)/AP均呈显著正相关。相关性分析表明,微生物生物量化学计量比的变化可能与F/B、G^(+)/G^(−)的值的变化密切相关,说明真菌与细菌、革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌等优势种群发生变化,可以在一定程度上引起微生物生物量化学计量比的变化。【结论】化肥与紫云英、牛粪、秸秆等有机物料配施,不仅可有效提高黄泥田土壤有机质和养分含量,还可改变土壤微生物生物量化学计量特征和微生物群落,其中与低化学计量比的牛粪配施效果最好。F/B、G^(+)/G^(−)的值与土壤微生物生物量化学计量比有相关关系,这种群落结构的重塑可能是黄泥田中土壤微生物响应底物化学计量比变化的有效策略。

垂直深旋耕下有机物料改良酸性土壤及烤烟产质量的调控效应

为探明深旋耕配施有机物料改良烤烟根际土壤酸化特性和调控烤烟生长、产质量的效应。以烤烟品种‘NC102’为材料,在云南省石林县酸性红壤上,采用双因素裂区设计,研究耕作方式(垂直深旋耕和传统耕作)和施有机改土物料(不施改土物料、酸性有机肥、碱性有机肥和生物质炭)及其互作对烤烟根际土壤理化特性、烟株根系和植株生长形态及产质量的影响。结果表明:植烟土壤理化特性主要受耕作方式、有机改土物料及二者互作的影响,其中垂直深旋耕配施有机肥可显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度及水解性氮、有效磷、速效钾、水溶性氯含量,尤其施碱性有机肥、生物质炭更有利于增加土壤速效钾含量,显著降低土壤交换性酸总量、土壤交换性氢(H+)和交换性铝(Al3+),提升土壤硅铝率、阳离子交换量和盐基饱和度,增强酸性土壤调酸效果。烤烟根冠形态及烟叶产量、产值性状主要受深旋耕和碱性改土物料的影响。耕作方式、有机改土物料及其互作对烟叶化学成分可用性指数影响较大,其中施碱性有机肥、生物质炭主要影响总糖、还原糖、钾及水溶性氯;垂直深旋耕显著影响烟叶6项常规化学指标。因此,在云南酸性土壤山地烟区,采用垂直深旋耕结合施碱性有机肥、生物质炭,可较好地协同改良土壤酸度及提升土壤肥力,促进烤烟地上和地下部生长,形成良好根冠关系,提高烟叶产量和产值,改善烟叶化学成分协调性。

有机物料与化肥配施提升土壤肥力、养分利用和玉米产量研究

为探究不同有机物料的施肥效应,指导有机物料合理利用,促进作物高产稳产。进行了有机物料与化肥配施试验,以玉米为供试作物,设置5个处理,分别为单施化肥(CK)、羊粪+化肥(AF)、木薯渣+化肥(PF)、木本泥炭+化肥(MF)、味精废浆料+化肥(IF),研究了等有机物料与化肥用量条件下不同处理对土壤理化性质和玉米养分吸收及产量的影响。结果表明,与CK相比,AF、PF、MF和IF处理的土壤有机质含量分别提升了8.96%、18.60%、7.93%和24.67%,且各处理提升了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量,MF处理降低了土壤电导率,除AF处理外,其他处理均降低了土壤pH;其中,IF处理土壤有机质含量最高,PF处理土壤碱解氮和速效钾含量最高,AF处理土壤有效磷含量最高。施用有机物料增加了玉米植株的养分含量和积累量,提高了玉米产量;其中,IF处理玉米茎叶的氮和钾含量与积累量均最高,籽粒的钾积累量也最高;AF处理玉米茎叶的磷含量和积累量最高,籽粒的钾含量也最高;PF处理玉米籽粒的磷含量和积累量最高。施用有机物料提高了玉米产量及产量构成因素,其中,MF处理玉米穗粒数最多,PF处理玉米穗重最高,IF处理玉米百粒重最高;相比CK,AF、PF、MF和IF处理的玉米产量分别提高了9.97%、16.22%、7.65%和17.03%,其中,IF处理的增产效果最好。可见,不同有机物料与化肥配施均可以改善土壤理化性质,促进玉米养分吸收利用,提高玉米产量,但不同有机物料的影响不同。

不同有机物料还田对白浆土土壤化学计量特征及胞外酶活性的影响

为探究不同有机物料还田对白浆土土壤化学计量特征及胞外酶活性的影响,在东北白浆土地区开展2 a定位试验,设置常规耕作对照(CK,无秸秆无有机肥添加)、秸秆还田(S)、有机肥还田(M)和秸秆搭配有机肥还田(SM)共4个处理。结果表明,与CK相比,施用有机物料均可增加土壤有机碳、全氮和全磷含量,分别增加1.81%~6.91%、1.54%~7.48%和2.04%~7.26%,但对土壤C∶N、C∶P、N∶P无显著影响。施用有机物料均可显著增加土壤碳、氮、磷获取酶的活性,其中土壤氮获取酶活性的增加最为显著,增幅为60.03%~131.15%,且有机肥还田和秸秆搭配有机肥还田对3种土壤获取酶的提升效果优于秸秆还田处理。胞外酶化学计量散点图结果表明,土壤微生物群落受碳和磷的共同限制,而有机物料的投入可缓解这种限制;基于随机森林分析发现,土壤有效磷、碱解氮、微生物生物量碳、微生物量氮和微生物量磷是影响土壤微生物碳和磷限制指标的重要因素。

有机物料投入对滨海盐碱地土壤理化性状和夏玉米产量形成的影响

探究不同有机物料投入对滨海盐碱地土壤理化性质及玉米生长发育的调控作用,为滨海盐碱地夏玉米生产提供理论依据。试验于2021-2022年夏玉米生长季在山东省滨州市无棣县滨海盐碱型农田进行。有机物料类型及用量分别为腐植酸(3000 kg hm^(–2), HA)、生物炭(15,000 kg hm^(–2), BC)、生物有机肥(15,000 kg hm^(–2), BO),以不添加有机物料为对照(CK),探究0~40 cm土层土壤容重、总孔隙度、田间持水量、pH值、电导率及总有机碳含量的变化,分析不同有机物料投入对玉米地上部干物质积累和产量形成的影响。结果表明,腐植酸、生物炭和生物有机肥的施用均可在一定程度上改善盐碱土理化性质。3种有机物料连续处理能有效降低表层土壤容重,增加土壤总孔隙度和田间持水量;可显著降低0~10cm土层pH,分别平均降低0.17、0.08和0.20。连续施用2年后,腐植酸显著降低0~40cm土层电导率,平均降低32.74%;3种有机物料显著增加0~20 cm土层中总有机碳的含量,其中生物炭处理能显著增加57.99%。腐植酸和生物有机肥处理显著增加夏玉米地上部干物质积累量和产量;连续使用2年后腐植酸处理产量显著增加了11.01%,表现较好。综上所述,本试验条件下腐植酸施用后能改善土壤物理结构、降低0~10 cm土层pH、提高土壤中有机碳含量、显著降低土壤电导率,促进夏玉米地上部干物质积累、提高籽粒产量,且连续施用2年后较CK增加纯收益。故而腐植酸可作为改良滨海盐碱地土壤理化性状、促进夏玉米生长发育的有机物料。生物有机肥的施用可改善土壤理化性状,但仍需进行定位试验以验证其长期经济效应。

有机物料还田对白浆土物理特性及玉米产量的影响

有机物料还田能够改善土壤物理性质,而对于存在障碍性白浆层的低产白浆土,施用不同有机物料对不同土层土壤物理性质及对作物产量影响研究较少。本研究以黑龙江省双鸭山市852农场管理区内典型白浆土为研究对象,通过连续两年不同有机物料还田的试验,探究无有机物料还田(CK)、秸秆还田(S)、有机肥还田(M)、秸秆+有机肥还田(SM)等在深翻条件下对白浆土全耕层(0~35 cm)物理特性以及玉米产量的影响。结果表明,与对照CK比较,S、M和SM处理分别在0~15 cm和15~35 cm土层显著降低了土壤容重和土壤三相比偏离值,增加广义土壤结构指数;其中SM处理0~15 cm和15~35 cm土层土壤容重较CK分别显著降低4.71%和6.10%(P<0.05)。SM处理玉米产量显著高于其它处理,相比CK年平均增产2935 kg·hm^(−2)。相关性分析表明,15~35 cm土壤孔隙度、土壤容重及0~15 cm土壤容重对玉米产量的影响最为显著,其对玉米产量的贡献度分别达到7.32%、7.31%和6.98%。深翻配合秸秆和有机肥还田可以改善白浆土0~35 cm土层物理特性,促使土壤三相结构分布趋于理想状态,增加玉米产量,可为东北白浆土区域构建适宜作物生长的耕层提供理论依据和技术参考。

生物质炭配施有机物料对红壤碳组分及酶生态化学计量特征的影响

【目的】分析生物质炭和有机物料施用对旱地红壤有机碳组分和酶活性的影响,探明微生物的碳氮磷元素限制特征,为提升红壤有机碳稳定性提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置不施有机物料对照(ck)、玉米Zea mays秸秆单施、羊粪单施及其分别与生物质炭(玉米秸秆炭)配施等6个处理。试验开始2 a后测定土壤有机碳组分、土壤养分质量分数、碳氮磷循环相关碱解酶活性和氧化酶活性。【结果】与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与有机物料配施显著增加了土壤有机碳和碱解氮质量分数(P<0.05),提高了土壤碳氮比和碳磷比及惰性碳组分质量分数,降低了有机碳活性指数。有机物料施用显著提高了纤维二糖水解酶(CB)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(PERO)活性(P<0.05);与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理显著降低β-葡萄糖苷酶(BG)活性50.9%、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性32.1%、NAG活性45.3%、酸性磷酸酶(PHOS)活性40.0%(P<0.05)。与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施降低了多酚氧化酶(PHOX)活性28.6%和PERO活性22.2%,但对其他酶的活性无影响。与单施秸秆相比,生物质炭配施秸秆降低了向量长度;与单施羊粪相比,生物质炭配施羊粪对酶化学计量比、向量长度及向量角度均无显著影响。PERO和PHOX与土壤惰性碳质量分数、碳氮比、碳磷比呈显著负相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤惰性碳质量分数、碳氮比和碳磷比是影响土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。【结论】与有机物料单施相比,生物质炭与有机物料配施可以更好地提高旱地红壤养分和惰性碳组分质量分数,降低有机碳分解酶活性,缓解碳磷限制,可作为改善红壤微生物养分限制和提高碳汇能力的有效措施。

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料(猪粪、商品有机肥、水稻秸秆及其生物质炭)施肥处理探究了土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明:施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全氮含量,施用猪粪处理土壤的全磷和有效磷含量显著升高,商品有机肥和生物质炭明显提高了土壤全钾和速效钾含量。水稻秸秆及其生物质炭处理的轻污染土壤有机质含量均达土壤肥力1级(>40 g/kg)。与不施肥相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全氮、全磷、全钾和有效磷含量均呈显著负相关关系。轻污染土壤上施加猪粪和生物质炭处理的上海青地上部Cd含量均低于0.20mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数最高,是其他处理的1.50倍~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪有机肥。

东北黑土区不同种类有机物料腐解特征及驱动因素分析

有机物料高效还田是培肥黑土的重要途径,有机物料自身性质和腐解过程中的温度是影响有机物料腐解的关键要素。寒地黑土区不同种类有机物料的动态腐解过程及腐解影响因素的研究还较少。该研究通过在东北黑土区不同积温地点布设不同种类有机物料腐解田间联网试验,研究有机物料的动态腐解特征及主要影响因素。结果表明:1)有机物料自身性质存在明显差异,其中秸秆的碳氮比最高,有机肥最低,腐解指数变化趋势与碳氮比相反。2)经过720 d的腐解,6种有机物料的累积腐解率和累积释碳率具有明显的季节性和地带性变化规律。在积温较高的夏、秋季节累积腐解率和累积释碳率高于积温较低的春、冬季节;试验地点积温越高,累积腐解率和累积释碳率越大,从积温最低的黑河到积温最高的昌图,累积腐解率和累积释碳率分别增加了15.8%~41.0%和47.8%~114.0%。不同有机物料的累积腐解率表现为作物秸秆>菌糠>畜禽粪便,累积释碳率与之相反。3)有机物料腐解的同时发生碳释放和氮富集过程,除海伦和黑河地区玉米和水稻秸秆经过720 d的腐解后碳氮比未降至25以下外,其余处理碳氮比均低于25,腐解效果较好。腐解残留率衰减方程可较好的拟合了有机物料的腐解过程,作物秸秆的腐解速率常数k(0.23~0.25)显著高于木耳菌糠(0.15)和畜禽粪便(0.08~0.13)(P<0.05)。结构方程模型表明,有机物料自身性质对腐解特征的贡献率高于试验地点的积温、腐解时间和土壤性质,是影响有机物料腐解最主要的驱动因素。

不同有机物料与化肥配施对土壤真菌群落结构和生态功能的影响

为减少土壤土传病害,保障农田土壤健康,指导有机物料合理利用,在有机物料用量和化肥用量一致的基础上,设置单施化肥(CK)、羊粪+化肥(A)、木薯渣+化肥(P)、木本泥炭+化肥(M)、味精废浆料+化肥(I)5个处理,以玉米为供试作物进行了有机物料与化肥配施试验,观察了不同处理下土壤真菌群落结构的变化。结果表明:施用有机物料降低了土壤真菌群落多样性,但提高了真菌群落丰富度,其中味精废浆料配施化肥处理的真菌群落丰富度最高,各处理土壤中优势真菌门类均为子囊菌门、担子菌门和被孢菌门。施用有机物料后,木薯渣、木本泥炭和味精废浆料处理的子囊菌门的相对丰度均增加,担子菌门的相对丰度均降低;而羊粪处理表现出相反趋势,子囊菌门的相对丰度降低,担子菌门的相对丰度增加。冗余分析结果表明,土壤pH是影响真菌群落的主要环境因子,其次为有机质、电导率和速效钾,而碱解氮和有效磷的影响较小。另外,有机物料与化肥配施可以提高腐生营养型和共生营养型真菌的比例,减少病原菌的数量,其中以木本泥炭与化肥配施的效果更显著,这有利于维持土壤生态系统的稳定,为作物生产提供健康的土壤条件。

等碳量不同有机物料添加对红壤团聚体组分分布及有机碳、氮含量的影响

由于土壤理化性质不同,不同肥力的红壤上适宜的有机物料种类可能存在差异。为精准分类指导不同肥力红壤选择适宜的有机物料种类,选择长期进行花生、油菜轮作的红壤旱地,采集0~20和>20~40 cm深度土壤样品,分别代表高肥力和低肥力土壤,设置不施有机碳(C0)以及施用油菜秸秆碳(OSC)、水稻秸秆碳(RSC)、玉米秸秆碳(MSC)、猪粪碳(PMC)处理,其中各有机物料处理的碳投入量相同,进行连续90 d的避光培养,测定不同处理团聚体组分及有机碳、氮含量,分析有机物料投入C/N比与团聚体组分C/N比的相关关系。结果表明:(1)与C0对照相比,各有机物料处理均显著提高了>2 mm团聚体比例。在高肥力土壤中,OSC、RSC、MSC和PMC处理>2 mm团聚体组分比例分别增加217.89%、283.97%、286.63%和210.63%,低肥力土壤中上述处理的增幅分别为72.25%、84.45%、72.11%和46.47%。(2)有机物料投入后,>2、>0.25~2、≥0.053~0.25和<0.053 mm团聚体组分有机碳含量均显著提升,但不同肥力土壤中各有机物料处理下团聚体组分有机碳的增幅差异较大,以>2 mm团聚体组分有机碳为例,高肥力土壤表现为RSC和MSC处理较高,而低肥力土壤则表现为OSC处理较高。(3)高肥力和低肥力土壤中添加不同有机物料均显著增加了>0.25~2和<0.053 mm团聚体组分全氮含量,且各处理均大体呈现出PMC处理最高的趋势。(4)在高肥力和低肥力土壤中添加不同有机物料均增加了团聚体组分C/N比,但高肥力和低肥力土壤中存在明显分异。以>0.25~2 mm团聚体组分C/N比为例,高肥力土壤表现为OSC、RSC和MSC处理较高;而低肥力土壤则表现为RSC和MSC处理较高,且大体呈现出PMC处理下土壤团聚体组分C/N比显著低于其他有机物料处理的趋势。(5)高肥力土壤中,提高有机物料C/N比可显著增加土壤>2和>0.25~2 mm团聚体组分C/N比;而低肥力土壤中,仅>0.25~2 mm团聚体组分C/N比与有机物料投入C/N比呈显著正相关。结合拟合方程的斜率分析发现,当投入有机物料的C/N比增加时,高肥力土壤中>0.25~2 mm团聚体组分C/N比的增幅明显小于低肥力土壤。与猪粪相比,秸秆类有机物料对团聚体碳、氮积累的促进效果较好。建议参考土壤肥力水平精准调控投入有机物料的C/N比,以期合理提升土壤团聚体组分的C/N比。

碱性材料和有机物料对稻田土壤酸化改良及水稻产量的影响

为了在酸化稻田的改良过程中,同步实现土壤降酸和土壤肥力提升的双目标,通过田间试验设置了常规施肥(CK)、CK+石灰(T1)、CK+猪粪(T2)、CK+微生物菌剂(T3)和CK+石灰+猪粪(T4)这5个处理,分析了土壤酸化指标、肥力指标和水稻产量及产量构成的变化特征。结果表明:与CK处理相比,T1和T4处理的土壤pH分别提高了0.24和0.33个pH单位,土壤交换性酸分别降低了16.8%和25.4%,土壤交换性铝含量分别降低了50.8%和75.4%;而T2处理的土壤交换性酸和交换性铝含量则比CK处理降低了19.3%和59.0%,但其土壤pH值与CK无显著差异。T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量分别比CK处理增加了9.2%、78.0%、21.8%、23.2%和52.9%,T1、T2和T3处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和阳离子交换量则无显著变化,但是,T1、T2和T3处理的土壤速效钾则显著高于CK处理。在所有处理中,T2和T4处理的水稻产量较高,分别比CK处理增加了6.8%和8.4%,结合产量构成因子发现,猪粪及其与石灰联用主要通过改善结实率提升水稻产量。因此,在酸化稻田改良中,石灰和猪粪联用是协同实现土壤酸化改良和肥力及产能提升的合理措施。

秸秆及其配施有机物料对黄灌区盐碱土淋洗效果的影响

为了分析比较玉米秸秆及其配施不同有机物料对盐碱土壤淋洗过程中盐分和溶解性有机物的影响,以黄河南岸灌区中度和重度两种盐碱土壤为研究对象,分别设置对照(CK)、3%玉米秸秆(W1)、2%玉米秸秆配施1%牛粪(W2)和2%玉米秸秆配施1%生物炭(W3)共4个处理,通过测定淋洗液的可溶性盐和溶解性有机碳(DOC)含量、淋洗前后土壤电导率(EC)和盐基离子,探究淋洗过程中不同有机物添加下土壤盐分和有机物分解过程的变化。结果表明:秸秆及其配施不同有机物料均显著降低了两种盐碱土淋洗后土壤的EC和可溶性盐离子含量。与淋洗前相比,W1、W2和W3处理下,中度盐碱土的脱盐率分别为65.02%、67.22%和66.21%,重度盐碱土分别为73.85%、66.14%和69.55%。W1、W2和W3处理下,中度盐碱土中可溶性Na^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)的降幅范围分别为48.38%~69.32%、70.89%~75.86%和73.00%~74.45%,重度盐碱土中可溶性K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)降幅范围分别为14.86%~23.39%、70.98%~85.84%、86.63%~92.39%和93.72%~95.42%。有机物料的输入会增加两种盐碱土的DOC含量,但不同处理在两种盐碱土中腐殖化程度表现不同。中度盐碱土中,不同物料淋洗液中溶解性有机物的特定紫外吸光度(SUVA254)和光谱斜率比值(SR)在处理间均无显著差异,SUVA254随淋洗次数增加而降低,而SR均增大;重度盐碱土中,添加有机物料处理下溶解性有机物的SR均较小,但W1处理的SUVA254低于W2和W3处理。秸秆配施不同有机物料均提高了土壤持水量,中度盐碱土中以W1效果最好,提高了31.00%,重度盐碱土中W1、W2分别提高了76.46%、74.33%。综上,在相同淋洗状态下,外源有机物料的添加均不同程度地减少了两种盐碱土的可溶性盐基离子含量,有效降低了土壤盐碱程度,尤其是重度盐碱土。同时,外源有机物料的添加也增加了土壤DOC的输入来源,提高了土壤持水能力,弥补了淋洗对盐碱化土壤造成的养分损失。在给定淋洗条件下,中度盐碱土中W2处理的脱盐、降Na+效果最好,重度盐碱土中以W1处理较好。

不同有机物料对滩涂盐碱地有机碳损失·重金属含量及水稻产量的影响

通过田间小区试验,研究不同有机物料(对照CK、鸡粪T_(1)、羊粪T_(2)、菌菇渣T_(3)、生物腐植酸T_(4))在等有机碳投入量下滩涂盐碱地中有机碳损失、土壤各类有机质分布及其对土壤重金属含量及水稻产量的影响。结果表明,不同有机物料施入土壤后,T_(1)、T_(2)、T_(3)、T_(4)有机碳损失率分别为64.52%、58.69%、47.04%和29.56%;未损失部分转化为土壤有机质,虽然T_(3)处理有机碳损失率较低,但土壤中的活性有机质占比低于其他处理。T_(3)、T_(4)能降低滩涂盐碱地土壤中的有效态汞、砷、镉、铅、铬含量,其中以T_(4)效果最好,T_(1)、T_(2)处理能降低汞、镉、铬有效态含量,但在一定程度上分别增加有效态砷、有效态铅含量。T_(1)~T_(4)对水稻有效穗、穗粒数有显著提高作用,较对照分别增产10.17%、14.03%、6.65%和24.52%,其中T_(4)能显著增加水稻穗粒数。由此可见,在滩涂盐碱地综合改良利用中,生物腐植酸在有机碳损失率、增加土壤活性有机质、降低土壤重金属含量及提高水稻产量方面具有较显著优势,是滩涂盐碱地改良的优良有机物料投入品。

有机物料基质化利用及靶向优化调控研究进展

农业产业化带来有机物料过剩,基质化利用是处理过剩有机物料的主要途径之一,也是发展循环农业的主要方式。然而,有机物料或基质化产品施用会对作物根际环境产生影响,改变土壤中微生物群落组成、丰度、酶活性和肥力。其中,土壤酶活性和微生物是参与物质循环的关键因素,相互之间的关联和作用最终影响作物的生长发育。对产业发展中常见的过剩有机物料现状和基质化前景进行了分析,并以蓝莓种植为例,探讨了国内外在蓝莓栽培基质优化选择方面的研究,提出应综合考虑目标作物的生长生理特性和土壤微环境条件等因素,靶向性优化有机物料基质化的调控思路,因地制宜充分利用有机物料适地改造栽培环境,以期为管理者与农业生产者田间管理提供科学参考。

不同磷水平配施有机物料对潮土无机磷组分的影响

采用盆栽试验,在配施油菜绿肥、有机肥和玉米秸秆的4个磷水平潮土上种植冬小麦,采用顾益初-蒋柏藩法对冬小麦种植前和收获后土壤中无机磷组分含量进行测定,研究了有机物料对潮土无机磷组分转化的影响。结果表明:随着施磷量的增加,土壤中无机磷各组分含量均显著增加,不同磷水平配施有机物料,土壤中无机磷各组分含量除Fe-P降低外,其余各组分含量均增加,增施有机物料降低了土壤C_(a10)-P的比例,土壤有效磷含量与C_(a2)-P、C_(a8)-P、Al-P呈极显著正相关(P<0.01),无机磷各组分对有效磷含量的直接贡献顺序为:C_(a2)-P>Al-P>C_(a8)-P>O-P>C_(a10)-P>Fe-P,说明在本区域C_(a2)-P作为主要的有效磷源,与单施磷肥相比,磷肥与有机物料配施显著增加了冬小麦产量及地上部磷含量。

不同有机物料对胡椒园土壤肥力性状及胡椒生长的影响

有机肥是来源于植物或动物经发酵腐熟的含碳有机物料,因此不同有机肥养分含量存在差异,对胡椒园来说施用何种有机肥更有利于胡椒园的土壤肥力提升及胡椒生长是值得研究的一项课题。以4种有机物料为材料添加到胡椒园土壤中,研究不同有机物料对胡椒园土壤肥力性状及胡椒生长的影响。结果显示,各处理土壤pH值高低顺序为100g猪粪+4kg土(T2)>100g生物炭+4kg土(T4)>100g牛粪+4kg土(T3)>0g肥料+4kg土(T1)>100g商品有机肥+4kg土(T5),与T1相比,T2处理达显著水平;其他处理土壤有机质含量均显著高于T1;T2、T3处理对土壤碱解氮含量具有显著的提高作用;T2处理的土壤速效磷、有效钾含量极显著高于其他处理。不同处理有机肥施用对胡椒生物量、茎围、株高增加值的差异不显著,100g牛粪+4kg土(T8)处理新梢增加的数量显著高于0g肥料+4kg土(T6)处理。此项研究结果在胡椒农业生产中具有一定的指导意义。

不同有机物料还田对玉米物质积累和产量的影响

以“郑单958”为试验材料进行大田试验,比较两种不同有机物料还田对玉米物质积累、产量和种植经济效益的影响。结果表明:秸秆、猪粪两种有机物料还田均有助于提高玉米干物质积累量及产量,相比较而言,猪粪的增产作用更为显著,在成熟期,猪粪还田可提高成熟玉米干物质积累量15.85%、产量21.93%、经济效益23.41%。