生物炭对菜园土壤微生物功能多样性的影响

研究生物炭的施用及其与不同肥料混施对菜园土壤中微生物群落功能多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和菜园土优化培肥提供科学依据和理论指导。以清远市连州县代表性菜园土(属肥熟旱耕人为土)为研究对象,通过盆栽试验,利用BIOLOG方法对10个施肥处理(对照CK(0%生物碳+无肥)、T1(0%生物碳+0.1%商品有机肥)、T2(0.1%生物碳+无肥)、T3(0.25%生物碳+无肥)、T4(0.5%生物碳+无肥)、T5(1%生物碳+无肥)、T6(100(N)+30(P_2O_5)+75(K_2O)mg/kg干土)、T7(0.1%生物碳+0.1%商品有机肥)、T8(0.1%生物碳+100(N)+0(P_2O_5)+75(K_2O)mg/kg干土)、T9(0.1%生物碳+100(N)+30(P_2O_5)+75(K_2O)mg/kg干土)、T10(0.1%生物碳+0.1%商品有机肥+100(N)+0(P_2O_5)+75(K_2O)mg/kg干土))的土壤微生物群落功能多样性进行分析。结果表明:(1)T1和T3处理比其它处理显著提高土壤微生物对碳源的利用率(P<0.05),但生物炭施用量增加会降低平均颜色变化率(AWCD值);(2)T1处理可以显著提高土壤微生物的群落物种均匀度(Mclntosh指数),而T3处理显著提高土壤微生物的物种丰富度和均匀度(Shannon和Mclntosh指数);(3)T1和T3处理对聚合物类、碳水化合物类、羧酸类、氨基酸类和酚类碳源利用率最高;(4)添加化肥处理中磷肥的施用可以提高土壤微生物活性,增加土壤微生物碳源利用能力,而氮肥和钾肥的添加显著降低了土壤微生物的碳源利用能力;(5)主成分分析表明,T1、T2和T3处理的微生物碳代谢功能群结构相似;单施有机肥或适量生物炭对土壤微生物群落结构的影响较混合施用更为显著;化学磷肥的添加及在施用化肥的基础上配施适量生物炭改变了土壤微生物对碳源种类的利用。

定位施肥对紫色菜园土磷素状况的影响

基于紫色菜园土壤莴笋-白菜轮作3a的12季连续定位施肥试验,研究施肥对土壤磷素状况的影响。结果表明,在紫色土上以化肥为基础增施有机肥(泥炭或菜籽粕)既提高土壤磷含量,又增加无机磷组分中有效磷源和缓效磷源的比例,且不会增加磷素淋失的风险,是所有处理中最优者;增磷、增钾处理虽然提高了土壤磷含量,但未能提高速效磷源与缓效磷源的比例;增氮、增硼及常规施肥降低土壤磷含量和提高无效磷源的比例;无肥处理磷含量最低,无效磷源比例最高。紫色菜园土无机磷约为有机磷的4—6倍,无机磷各组分以钙磷为主,占I-P总量的60.89%—67.92%,显示紫色土风化程度较低。各形态磷素呈Ca10-P>Ca8-P>Fe-P≈Al-P≈OC-P>Ca2-P序列变化,其中Ca2-P和Al-P总共仅占无机磷总量的11.47%—19.43%,表明紫色土中对植物最有效的磷源不足;而Ca10-P和OC-P共占无机磷总量的42.48%—59.55%,意味着紫色土无机磷有一半左右是以作物不可利用的形态存在的。紫色土全磷与无机磷、有机磷、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、OC-P及Ca10-P呈显著正相关;无机磷与多种形态磷呈显著正相关(除有机磷、Ca2-P、有效磷外);有机磷与全磷、Ca2-P显著正相关;有效磷与全磷、Ca2-P、Al-P、Fe-P显著正相关;无机磷组分间也都存在显著正相关关系(OC-P与Ca10-P间有极显著正相关,但它们与其它无机磷组分无相关性)。表明在土壤磷的整个循环系统中,不同组分无机磷与有机磷之间处于一个动态平衡中,它们之间存在着相互影响和制约。土壤pH与各形态磷关系密切。对土壤有效磷与无机磷组分间的关系进行系统分析,简单相关分析结果土壤有效磷与Ca2-P、Fe-P呈极显著正相关,与Al-P呈显著正相关,与Ca8-P、OC-P、Ca10-P正相关但不显著;通径分析结果对土壤有效磷直接影响较大的无机磷组分是Al-P、Ca8-P与Ca2-P,其中Ca8-P的直接影响为负效应;逐步回归分析结果与通径分析一致。综合分析得出,Ca2-P、Al-P是最有效的磷源,Fe-P、Ca8-P次之,Ca10-P与OC-P是非有效磷源。莴笋和白菜产量与紫色土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P呈显著正相关,与OC-P、Ca10-P无相关性。紫色土各形态无机磷与两种蔬菜产量的相关系数r大小依次为Ca2-P>Fe-P>AL-P>Ca8-P>Ca10-P>OC-P,这与各形态无机磷与有效磷简单相关分析的结果一致。

日光温室菜园土的磷素形态及吸附和解吸特征

对在斑纹简育湿润淋溶土（潮棕壤）上发育的温室菜园土的磷素含量、磷素的有机和无机组分、磷素的吸附和解吸特征进行了研究，结果表明:日光温室土壤具有明显的磷素积累特征，使用年限在3年～36年日光温室土壤的全磷、速效磷、Cowell全磷和Cowell无机磷含量分别比与其相邻的露地旱田土壤的增加了90.4%～182.4%、505.0%～892.1%、294.5%～478.9%和360.9%～637.6%。其中速效磷含量已达到84.7～138.9mg／kg。日光温室土壤无机磷和有机磷都显著增加，在各组分之间的比例上表现为O-P增加，Ca-P下降，高稳性有机磷相对增加，而活性有机磷所占比例下降。日光温室土壤不仅表现为对磷素的吸附能力增强，而且解吸能力也明显提高。

菜园土壤微生物生态特征与土壤理化性质的关系

对广州白云区64个菜园土壤样本的研究表明,微生物碳与土壤全氮、碱解氮、有效钾、阳离子交换量和有机质,微生物氮与土壤全氮、全磷、阳离子交换量及有机质,土壤基础呼吸与土壤全氮、碱解氮、全钾、阳离子交换量及有机质,AWCD值与全氮及有机质含量,以及Shannon多样性指数与全氮和阳离子交换量均呈显著正相关关系.较低的碱解氮含量使土壤微生物碳、土壤基础呼吸和呼吸商的值升高,过高的碱解氮则使呼吸商下降;过高的土壤有效磷降低微生物碳、微生物氮和微生物呼吸商.有效磷/碱解氮比值过高降低了土壤微生物碳、微生物氮、微生物碳氮比及土壤基础呼吸.土壤微生物生态特征与土壤理化性质关系密切,有效养分过高及养分比例不适当对土壤微生物均存在不利影响.

菜园土壤肥力特征与蔬菜硝酸盐污染的控制技术 Ⅱ.长沙市郊6个蔬菜基地土壤的肥力特性

采用野外调查采样和室内分析,对湖南长沙市郊区6个蔬菜基地土壤的立地条件和肥力特性进行了系统研究.结果表明:6个基地的土壤均由分布在河流两岸的河谷阶地和河漫滩的河流沉积物以及分布在红壤丘岗谷地的第四纪红色粘土发育而成.地势平坦、开阔,海拔40～50 m之间.土壤质地为轻壤至重壤,砂粘适中,其总体养分状况良好,有机质、氮素、磷素和钾素含量均很丰富,尤其是土壤全磷和有效磷含量极高,远高于一般高产耕地土壤和自然土壤,是菜园土壤的一大显著肥力特征.其中,以陈家渡基地的土壤肥力水平最高,卷塘村基地的土壤肥力水平最低;不同母质发育的土壤中,以冲积物发育的冲积菜园土的肥力水平较第四纪红色粘土发育的红菜园土高,特别是全钾、缓效钾的含量差异显著;一般情况下,除土壤pH值外,供试剖面土壤的其他养分含量均随剖面深度的增大而降低.

施肥对菜园土壤养分淋溶流失浓度的影响

通过盆栽种植空心菜和菜心并收集测定土壤渗漏水氮磷钾养分浓度,研究了不同施肥水平对土壤氮磷钾淋溶流失浓度的影响。试验表明,在较大施肥量或化肥当季损失量范围内,土壤渗漏水硝态氮、总磷和钾浓度与氮、磷、钾施肥量或损失量之间呈非线性关系,但在中低施肥量时则表现为线性关系。化肥当季损失量与土壤渗漏水养分浓度呈显著线性正相关,由此提出"双速率转折点"概念用以评价土壤养分流失潜力。当施肥量或化肥当季损失量超过双速率转折点X0后,土壤淋溶排水养分浓度将以非线性形式急剧增加。因此,从环保角度看,施肥量不应超过X0。盆栽试验表明,以化肥当季损失量为基础的灰泥土、灰黄泥土和黄泥土的氮肥X0分别为每盆N 0.35、0.32和0.34 g,磷肥X0分别为每盆P 0.06、0.06和0.09 g,灰泥土和灰黄泥土的钾肥X0则分别为每盆K 0.17和0.18g;与土壤渗漏水养分浓度为基础所确定的氮、磷、钾X0有显著水平的线性正相关。以环保为目标的氮磷钾用量X0大多数低于以产量为目标的经济施肥量。化肥当季损失量参数较易获得,可作为环保施肥的依据。

施肥对酸性菜园土壤莴笋硝酸盐和叶片养分形态的效应

通过田间试验研究了3种酸性菜园土壤(强酸性、酸性和微酸性土壤)不同氮磷钾配比及其与硝酸盐复合控制剂配施对莴笋产量、硝酸盐及叶片养分形态的影响。结果表明,莴笋产量以微酸性土>酸性土>强酸性土,酸性和强酸性土壤上配施硝酸盐复合控制剂可使莴笋显著增产(达6.2％～18.2％),而微酸性土壤则相反。HNK配施硝酸盐复合控制剂在3种土壤上分别降低莴笋茎和叶硝酸盐含量25.1％～76.3％和3.1％～27.7％(微酸性土除外),降低作用以茎>叶,以HNK+C2处理效果最好。莴笋叶片硝酸盐含量以酸性土壤>微酸性土壤>强酸性土壤,茎中硝酸盐以酸性土壤为最高。莴笋叶片氮、磷、钾形态分别以蛋白氮、非蛋白磷、非蛋白钾为主,HNK配施硝酸盐复合控制剂(HNK+C3除外)提高莴笋叶片蛋白氮占全氮、蛋白磷占全磷和蛋白钾占全钾的比例。莴笋叶片硝酸盐含量与全氮、蛋白氮、全磷、蛋白磷和蛋白钾含量呈极显著负相关。

不同施肥结构对红菜园土有机质、酸性和交换性能的影响

采用田间小区试验研究不同施肥结构和酸调理剂对由第四纪红土发育的酸性红菜园土的有机质、酸性以及交换性能的影响。结果表明,化肥+石灰(NPK+CaO)和化肥+氧化镁(NPK+MgO)处理的土壤pH极显著高于其他各处理,并且能显著降低土壤交换态铝的含量,而酸化调理剂2号(NPKSR2)对土壤pH的提高又显著高于其他各处理,土壤pH与土壤交换性铝离子呈负相关;各施肥处理均能提高土壤有机质含量,以化肥+菜枯(NPK+OM)处理效果最佳,该处理土壤有机质含量平均达16.71g/kg,酸化调理剂2号(NPKSR2)也能显著提高土壤有机质含量;化肥+石灰(NPK+CaO)和化肥+氧化镁(NPK+MgO)处理提高土壤阳离子交换量(CEC)和有效阳离子交换量(ECEC)效果最显著,酸化调理剂2号(NPKSR2)又优于其他各处理,化肥+氧化镁(NPK+MgO)处理能有效提高土壤交换性盐基离子各组成的含量;化肥(NPK)和酸化调理剂2号(NPKSR2)处理均能缓慢提高蔬菜作物产量,而其他各处理蔬菜作物产量均不稳定。

广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价

探讨了广州市各区、市菜园土和蔬菜中的重金属Cd污染状况,测定了95份土壤样品以及292份蔬菜样品中的镉含量,并对广州市各区市菜园土中Cd污染程度进行了评价。研究结果表明,不同种类的蔬菜中,叶菜类对重金属Cd的吸收和富集较高,瓜豆类较低。蔬菜中重金属Cd的含量受土壤中Cd含量的影响。与国内其它城市相比,广州市蔬菜地土壤中的Cd平均含量处于较高水平;蔬菜则以海珠、番禺两区Cd含量相对较高,高于其它城市的含量水平。

硝化抑制剂DMPP对菜园土供肥特性的影响

采用好气培养法研究了新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对菜园土壤养分肥力的影响。结果表明,在35d恒温培养过程中,土壤硝态氮呈现升高的趋势,DMPP处理(硫硝铵ASN+DMPP和尿素urea+DMPP)土壤硝态氮含量在整个试验期间显著低于未加DMPP处理(ASN和urea);从培养的第10d开始至试验结束期间,DMPP处理的土壤铵态氮含量显著高于未加DMPP处理。DMPP能增加土壤无机氮含量,在氮肥施入后较长时间内维持较高的氮供应强度并能调节氮素供应形态,减弱土壤因施氮造成的pH值下降,降低土壤速效钾含量,但对土壤速效磷含量影响不大。

菜园土肥力特征及蔬菜硝酸盐污染的控制技术 Ⅰ.长沙市郊专业蔬菜基地土壤磷素状况及无机磷形态的分级

为探明长沙市郊蔬菜基地菜园土磷素状况及上壤供磷水平，采用野外取样调查和室内分析栩结合，对两种主要母质发育的菜园土耕作层和剖面分层样品进行了研究．结果表明，1)长沙市郊几个蔬菜基地土壤全磷和有效磷含量均较高，全磷含量0．78～2．72g／kg，平均172g／kg，有效磷12．82～286．7mg／kg，平均156．7mg／kg；2)土壤磷以无机磷形态为主，其变动范围为584．7～2607.5mg／kg，平均1495．7mg／kg，占全磷量的74．96％～95．86％，均显著高于其他农业土壤和自然土壤，是菜园土的一大显著肥力特征；3)土壤无机磷组成因成土母质不同而不同，第四纪红土母质发育的菜园土O-P含量最高，其次是Fc-P，Al-P较少，而由河流冲秘母质发育的菜园土Fc-P含量最高，其次是Al-P和O-P；4)无机磷是土壤有效磷的主要来源，Ca2-P，Ca8-P，Al-P和Fe-P均与土壤有效磷呈极显著正栩关．

外源沸石对铅污染菜园土修复作用研究

以油菜为供试植物,通过盆栽试验,研究了天然沸石对铅污染菜园土壤的修复作用。结果表明:施用沸石可有效降低铅的活性,抑制铅由土壤向油菜地上部的转运,降低铅在土壤中的生物有效性。随着沸石施用量的增加,土壤pH显著增加,阳离子交换量明显提高。与对照处理相比,油菜地上部和根系铅含量最高减少率可达47.4%和49.3%。研究表明天然沸石是一种有潜力的可用于修复铅污染菜园土的矿物材料,其主要是通过调节土壤pH值和CEC抑制铅的生物活性,土壤pH值为改变土壤中铅生物有效性的主导因子。

硝化抑制剂DMPP对菜园土壤铵态氮与硝态氮含量的影响

为进一步完善蔬菜硝酸盐污染的调控技术体系 ,采用好气培养法研究了新型硝化抑制剂 3,4 -二甲基吡唑磷酸盐 ( DMPP)对菜园土壤 NH4 +- N,NO3- - N含量的影响 .结果表明 ,在培养过程中 ,土壤 NH4 +- N含量呈现出先减少后略有升高的变化趋势 ,而 NO3- - N含量呈现出先升高后减少的变化趋势 .DMPP处理的土壤中 NH4 +- N含量高于硫硝铵 ( ASN )处理 ,NO3- -

杀虫脒在红壤和菜园土中的吸附

本文研究了杀虫剂杀虫脒在红壤和菜园上中的吸附。结果表明，在吸附杀虫脒的土壤各种组分中，粘粒（＜0．002mm）及其矿物类型起着关键性的作用，同时土壤中各种氧化物也发挥一定的作用，而土壤有机质的作用则不明显。由于红壤和菜园土的土壤组成和性质存在差别，因此它们对杀虫脒的吸附特征也不一样，菜园上对杀虫脒的吸附强度和数量均高于红壤。

山西省菜园土壤磷素积累特征及流失风险分析

为了解山西省不同区域菜园土壤磷素积累以及流失情况,本文分析了菜园土壤磷饱和度(DPS)、Mehlich3-P、Olsen-P与水溶性磷(Pw)的积累特征。结果表明:山西各地菜园土壤4种磷素(土壤全磷、水溶性磷、Olsen-P和Mehlich3-P)积累明显,已经远远超过作物需求量;土壤表层水溶性磷含量随着土壤磷饱和度(DPS)、Olsen-P、Mehlich3-P含量的增加而增加;且Mehlich3-P与Olsen-P、水溶性磷与Olsen-P、水溶性磷与Mehlich3-P之间具有极显著相关性,相关系数分别为0.9766、0.9232、0.9620(P<0.01);当磷饱和度大于46.64%、Olsen-P大于81.88mg·kg-1、Mehlich3-P大于164.59mg·kg-1时,水溶性磷含量上升幅度迅速增大,由此将土壤磷饱和度为46.64%、Olsen-P为81.88mg·kg-1、Mehlich3-P为164.59mg·kg-1和水溶性磷为8.05mg·kg-1初步确定为山西省菜园土壤磷素流失的临界值。该结果将为探讨山西农田土壤磷素的养分管理和环境风险评估提供重要的理论依据。

广州市郊菜园土和蔬菜养分状况调查分析

对广州市郊的菜园土和蔬菜调查结果表明：经过长期的精耕细作，广州市郊的菜园土肥力较高，其中有效磷、有效钾含量高于正常水平，除有少数土壤缺铜外，微量元素养分含量都较高。大部分蔬菜种类的硝酸盐含量和全氮含量偏高，其中白菜类和绿叶类蔬菜硝酸盐含量超标较严重；各种蔬菜的含磷量大大超过正常水平，大部分蔬菜种类的含钾量偏高；有２／３的蔬菜缺镁；除极个别蔬菜缺锌或少部分蔬菜含铁过量外，其余蔬菜的铜、锌、铁、锰含量均较正常。

土壤保肥-供肥机理及其调节 Ⅰ.棕壤型菜园土的P素保持与供应

对辽宁省北部、中部及南部的棕壤型菜园土１５对肥、瘦地的保Ｐ供Ｐ性能的测定表明，在绝大多数供试土样中，肥地及其各粒级微团聚体的全Ｐ量、Ｐ解吸量及Ｐ解吸率均大于瘦地及其各相应粒级微团聚体的，Ｐ吸附量则相反．不论肥地或瘦地，＜１０μｍ微团聚体均比＞１０μｍ微团聚体具有更大的Ｐ吸附能力．供试菜园土的＜１０μｍ微团聚体亦具有较大的供Ｐ潜势，其Ｐ解吸率比其他农用土壤相同粒级微团聚体的大１个数量级．

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅲ.棕壤型菜园土的N素保持与供应

对辽宁省北部、中部及南部棕壤型菜园土１５ 对肥、瘦地Ｎ 素保持与供应性能的研究表明，绝大多数肥地及其各粒级微团聚体的全Ｎ 量、ＮＨ＋４ 吸附与解吸量均大于瘦地及其各相应粒级微团聚体的，而ＮＨ＋４ 解吸率则相反．除了大粒级微团聚体外，肥、瘦地及其小粒级微团聚体全Ｎ 储量与ＮＨ＋４ 吸附与解吸性能均有显著差异．肥、瘦地微团聚体的ＮＨ＋４ 吸附与解吸量均随粒径的增大而降低，解吸率则随之升高．ＮＨ＋４ 吸附与营养物质或酶活性等大多没有显著的线性相关关系；肥地及各粒级微团聚体ＮＨ＋４ 解吸与土壤有机质及其结合形态、全Ｎ 含量、脲酶与磷酸酶活性等呈显著线性正相关，瘦地及其各相应粒级微团聚体的与营养物质含量和酶活性均无显著线性相关关系．

菜园土肥力特征及蔬菜硝酸盐污染的控制技术 Ⅴ.长沙市几个专业蔬菜基地土壤有机磷形态分级及其与土壤有效磷的关系

为探明菜园土有机磷形态与其磷素肥力的关系,以长沙市郊区主要菜园土为材料,对其土壤进行了有机磷形态分级.结果表明:长沙市主要菜园土耕作层有机磷总量为(255.0±71.7) mg/kg,约占土壤全磷含量的 19%.在有机磷组分中,以中活性有机磷为主,约占有机磷总量的 60%,活性有机磷含量最低,仅占有机磷总量的 5%左右,中稳性有机磷和高稳性有机磷的含量介于其间,不同组分有机磷含量都随土壤剖面深度的增加而减少.在土壤不同形态的有机磷中,活性有机磷和中活性有机磷含量均与土壤有效磷含量之间呈极显著正相关,是土壤有效磷的重要来源.

菜园土壤速效钾丰缺指标及合理施钾量研究

在广东赤红壤地区含钾量不同的菜园土上选择了20个试验点进行菜心钾肥田间试验,根据试验结果建立菜心相对产量与土壤速效钾含量的回归方程.结果表明:菜心相对产量与土壤速效钾含量呈抛物线相关.施钾肥后增产的菜田占90%,增产率为0.89%～47.2%;土壤速效钾(K)的适宜含量为144.5～225.4 mg/kg;菜心产量与施钾肥量呈抛物线相关,在低、中、高肥力的菜田上种植菜心,要求菜心达到6 501～6 626、6 755～6 985、6 869～6 993kg/hm2的最高产量水平,推荐的钾肥(K2O)用量分别为67.5～78.6、67.5～75.9、67.5～70.5 kg/hm2.