施加生物质炭对风沙土土壤线虫群落结构的影响

生物质炭科学施加量以及施加时间是改良和维持土壤健康的研究热点。本研究设计两组玉米盆栽试验(A组和C组),其中A组为一次性施加生物质炭7年处理,C组为一次性施加生物质炭1年处理,各组施加量分别为0、15.75、31.50、63.00 t·hm^(-2)和126.00 t·hm^(-2),探究不同生物质炭施加量以及施加时间对风沙土土壤线虫群落结构特征的影响。结果表明:施加生物质炭1年后可增加土壤pH以及养分含量,生物质炭随老化时间的延长对土壤养分的提升效应会降低,土壤养分与土壤线虫群落结构有密切的相关性。土壤线虫以拟丽突属为优势属,食细菌类和捕食/杂食类为主要营养类群,土壤有机质的分解以细菌分解为主。施加生物质炭1年后,施加量的增加改变了土壤线虫群落结构、营养类群分布和丰度,生物质炭施加量的增加会显著抑制土壤线虫数量,但施加生物质炭7年后土壤线虫数量会恢复。随施加年限的增加,生物质炭会导致土壤食细菌类线虫丰度降低,捕食/杂食类线虫丰度增加,植物寄生类线虫丰度增加,但对线虫多样性指数(H)和丰富度指数(SR)影响不大。一次性施加126.00 t·hm^(-2)生物质炭7年后显著降低了土壤线虫数量,而施加生物质炭15.75 t·hm^(-2)对土壤线虫数量和群落结构的维持具有积极作用。

有机肥与生物炭对新疆盐碱沙化土壤微生物群落特征的影响

有机肥和生物炭在改善中低产田土壤质量,提升土壤肥力方面具有重要意义。设置不施肥CK、单施化肥NPK、增施羊粪有机肥NPK+M、增施生物炭NPK+B和增施羊粪有机肥-生物炭NPK+M+B等5个处理,进行5年田间定位试验,采用高通量测序技术,探讨有机肥和生物炭对改善新疆盐碱沙化土壤微生物群落多样性和功能的施肥策略。结果表明,有机肥和生物炭改善了盐碱沙化土壤理化性质,降低pH,增加阳离子交换量和养分含量,其中NPK+M+B处理对土壤中有机质、速效磷和速效钾有显著提升作用,分别提高了87.80%、125.15%和59.52%。施肥增加了土壤电导率,但NPK+B和NPK+M+B处理可缓解其升高。微生物α多样性分析发现,施肥增加了盐碱沙化土壤细菌群落Shannon多样性指数及Chao和Ace丰度指数,以NPK+M+B处理效果最好,分别提高了6.31%、57.98%和57.25%。施用化肥增加了土壤真菌多样性,增施羊粪有机肥和生物炭则降低。NPK+M+B处理使细菌群落组成朝更有利于增加耐受盐碱、干旱、抗菌和寡营养能力的放线菌门方向发展,显著减少了潜在病原真菌群落丰度,降低了土传真菌性病害风险,改善了土壤微环境。冗余分析表明,AK、OM、TP、TK和TN、TK、CEC、AN是影响土壤细菌和真菌群落结构和功能类群的主要环境驱动因子。PICRUSt功能分析表明,施肥能提高与盐碱、干旱等抗逆相关的细菌代谢功能;FUNGuild功能预测表明,NPK+M+B处理显著降低了土壤病理营养型真菌比例。由此可以看出,有机肥和生物炭改变了盐碱沙化土壤理化性质,有助于优化土壤有益微生物组、抑制有害真菌数量,从而使土壤微生态系统朝稳定健康方向发展。

南疆地区玉米和棉花的氮磷钾肥利用效率及影响因素

为探究南疆施肥效果以及土壤肥力与肥料利用效率之间的相关性,2021年,在南疆地区开展35个肥料利用率田间试验(玉米16个、棉花19个),设置缺素处理(NP、PK、NK)和全肥处理(NPK),分别对玉米、棉花施用氮、磷、钾肥的产量反应、农学效率、养分积累规律、土壤肥力和施肥对肥料利用效率的影响等开展针对性研究。结果显示:玉米和棉花的NPK处理平均产量分别为14020.3 kg/hm2和6582.7 kg/hm2,二者的平均农学效率分别为N 13.0 kg/kg、P2O513.3 kg/kg、K2O 10.7 kg/kg和N 6.1 kg/kg、P2O57.6 kg/kg、K2O 7.5 kg/kg,氮、磷、钾肥平均利用率分别为42.4%、21.2%、54.1%和41.7%、18.9%、58.2%,施氮、磷、钾肥分别增产30.6%、14.7%、6.5%和41.5%、21.1%、13.4%。施肥可显著提高玉米和棉花对氮、磷素的吸收,每形成100 kg玉米籽粒需要N 2.44 kg、P2O50.91 kg、K2O 2.87 kg,每形成100 kg棉花籽棉需要N 5.37 kg、P2O51.67 kg、K2O 4.36 kg。玉米磷肥利用率与磷肥施用量呈显著负相关,棉花磷钾肥利用率与磷钾肥施用量也均呈显著负相关。玉米产量与磷肥施用量呈显著负相关,与土壤有效磷含量又呈显著正相关,南疆地区玉米可能存在一定的过量施用磷肥问题。玉米、棉花的钾肥利用率与土壤有效磷含量呈显著负相关。土壤pH与棉花产量、玉米的氮磷肥利用率均呈显著负相关。结果表明,南疆地区土壤盐碱化是影响棉花产量及玉米氮、磷肥利用率提高的主要限制因素之一。

不同类型外源碳添加对灰漠土土壤碳储量的影响

为探究不同类型外源碳长期施用对耕层灰漠土土壤碳储存及固碳潜力的影响。通过田间定位试验设置秸秆不还田处理,即NPK处理(CK);NPK+1.5 t秸秆(NPKS);NPK+1.5 t有机肥(NPKM);NPK+1.5 t棉秆炭(NPKB1);NPK+3.0 t棉秆炭(NPKB2),选取2013—2021年采集的土壤为研究对象。对耕层灰漠土土壤容重(BD)、有机碳密度(SOCD)、有机碳累积速率、有机碳储量(SOCR)和施用年限与有机碳储量之间相关性进行分析。经过9年定位试验结果表明:(1)从2013—2021年BD变化趋势来看,施用NPKS、NPKM、NPKB1、NPKB2与NPK相比,均呈现降低趋势,与NPK相比平均分别降低1.84%,0.86%,5.03%,6.66%。(2)相比NPK,NPKS、NPKM、NPKB1、NPKB2处理中土壤SOCD提升幅度平均分别为12.21%,11.04%,24.14%,46.95%,其中,棉秆炭提升效果显著;累积速率分别提高73.16%,66.95%,133.52%,247.18%。(3)NPKS和NPKM处理相比SOCR增幅分别为11.67%~30.88%,12.2%~33.24%;NPKB1和NPKB2处理SOCR提升效果最为显著,相较于2013年最高提升幅度分别为29.28%,45.44%。综合来看,秸秆还田、施用有机肥和棉秆炭均是提高灰漠土土壤碳储量的有效措施,其中,添加施棉秆炭处理更有利于灰漠土短期快速提高土壤有机碳固存,棉秆炭自身含有丰富的营养物质,长期添加棉秆炭提高土壤碳固存以及改善土壤肥力、缓解温室效应,从而作为实现碳中和的一种有效途径。

老化棉秆炭对土壤性质和小麦氮肥利用的影响

为研究不同老化棉秆炭(冻融老化、干湿老化、柠檬酸老化)对土壤性质、小麦氮肥利用效率的影响,设置不施氮、低氮(200 mg·kg^(-1))、高氮(400 mg·kg^(-1))3个施氮水平和不添加棉秆炭(B0)、添加新鲜棉秆炭(BC)、添加干湿老化棉秆炭(DB)、添加冻融老化棉秆炭(EB)、添加柠檬酸老化棉秆炭(CB)5个棉秆炭处理,分析小麦干物质量及氮素吸收量、土壤理化性质的变化。结果表明,与未添加棉秆炭处理相比,不同施氮水平下老化棉秆炭处理的土壤有机质含量显著增加、电导率无显著差异,冻融循环和干湿交替老化棉秆炭处理的土壤pH显著增加,柠檬酸老化和冻融循环老化棉秆炭处理的土壤全氮含量显著增加;与新鲜棉秆炭处理相比,不同施氮水平下柠檬酸老化棉秆炭处理的土壤全氮和有机质含量显著增加,土壤pH显著降低。低量施氮时不同处理小麦干物质量、氮素累积吸收量、氮肥吸收效率和氮肥表观利用率最高,柠檬酸老化棉秆炭与低量氮肥配施小麦氮肥吸收量较高,氮肥吸收效率和氮肥表观利用率分别为68.27%和46.69%。综上可知,柠檬酸老化棉秆炭的添加有利于土壤氮素的固持,可以增加土壤氮素和有机质含量,减弱对土壤pH和电导率的提升效果,在低量施氮时作物氮素吸收利用效果较好。以上结果为棉秆炭的长期应用提供理论依据。

棉秆炭老化特性及其对风沙土氨挥发的影响

【目的】研究干湿交替、冻融循环、柠檬酸老化棉花秸秆生物炭特性,分析老化棉秆炭对风沙土氨挥发的影响,为干旱区棉花秸秆生物炭利用及其对土壤改良的长期效应提供理论依据。【方法】以棉花秸秆生物炭为试材,设置干湿交替、冻融循环、柠檬酸3种老化试验,分析老化前后棉秆炭的表面形貌、比表面积和孔径、pH值、电导率等理化性质;设置室内静态土壤培养试验,研究老化棉秆炭对土壤氨挥发速率以及氨挥发累积量的影响。【结果】(1)与新鲜棉秆炭相比,老化棉秆炭的pH值、电导率、全磷、全钾含量均降低,且柠檬酸老化棉秆炭比干湿交替、冻融循环老化棉秆炭下降程度大;柠檬酸老化棉秆炭比表面积、总孔体积和介孔体积显著增加1.88倍、1.37倍和1.36倍,平均孔径减小0.19倍(P>0.05),干湿交替和冻融循环老化棉秆炭比表面积显著减小,但平均孔径显著增大;(2)与新鲜棉秆炭处理相比,添加各老化棉秆炭处理的氨挥发累积量减少了7.4%~34.7%。【结论】冻融循环、干湿交替、柠檬酸3种老化方式改变棉秆炭特性,抑制风沙土中氨的挥发,有利于土壤氮素的固定,柠檬酸老化棉秆炭对土壤氨挥发抑制效果最好。

施用生物黑炭对新疆灰漠土肥力与玉米生长的影响

通过田间小区对比试验,研究生物黑炭作为改良剂与堆肥等其他生物质改良剂相比对新疆低产土壤———灰漠土的改良和玉米增产的效果。结果表明,施入20t·hm-2和40t·hm-2的生物黑炭,能显著提高土壤有机质含量,与基础土壤相比,提高了22.77%和49.80%,明显高于秸秆还田、羊粪和腐植酸有机肥等对土壤有机质的提升效果。施用生物黑炭提高了玉米单穗重、千粒重、产量以及生物量,降低了玉米的根冠比,促进玉米根系生长,而追施氮肥对玉米产量的影响差异不显著。因此,施用生物黑炭能够大幅度提高土壤有机质含量,对灰漠土土壤质量和作物产量以及农艺性状的提高具有重要作用。

新疆绿洲农田不同开垦年限土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳变化

研究不同开垦年限新疆绿洲农田土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化规律,评价长期垦殖对新疆绿洲农田土壤有机碳的影响。以相应未开垦地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场三个典型绿洲不同开垦年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究不同粒径土壤颗粒中有机碳含量及分布。结果表明:(1)开垦有利于新疆绿洲农田土壤总有机碳的积累,开垦初期(0～5a)增加迅速,年均增加0·5gkg-1,10a后增加趋于平缓。(2)垦殖增加了不同粒径土壤颗粒有机碳的含量,砂粒有机碳在垦殖10a间达到最大值后趋于相对稳定的水平;粉砂粒和黏粒有机碳随垦殖年限延长增加。(3)开垦提高了POC/MOC值,表现为开垦初期(0～5a)增加迅速,10a左右达到最大值后开始下降。研究说明,新疆绿洲区域未开垦地开垦增加了土壤总有机碳和不同粒径土壤颗粒有机碳含量,随垦殖年限延长,粉砂粒和黏粒有机碳成为绿洲农田土壤主要碳库,土壤自身生产力存在下降可能,土壤质量存在潜在退化风险。

喷施化学调控剂缩节胺、乙烯利对棉花植株氨挥发的影响

【目的】研究喷施化学调控剂缩节胺、乙烯利对新疆棉花植株氨挥发影响,揭示其影响机理,丰富棉花氮素营养理论。【方法】喷施化学调控剂缩节胺和乙烯利后,应用密闭生长室抽气法定期监测棉花植株氨挥发变化,同时监测可溶性蛋白质、与氮代谢相关酶活性及气孔特性等指标。【结果】棉花花铃期,喷施1g·L-1和1.5g·L-1的缩节胺棉花植株氨挥发平均降低28.80%和35.15%,氨挥发量与叶片可溶性蛋白质、气孔面积显著正相关(P<0.05),与硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性呈显著负相关(P<0.05);喷施1.5mL·L-1和2.5mL·L-1的乙烯利叶片氨挥发平均增加47.30%和37.40%,氨挥发量与叶片可溶性蛋白质、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性之间呈显著负相关(P<0.05),与气孔面积呈显著正相关(P<0.05)。【结论】喷施缩节胺促进了叶片同化物向生殖器官转移,降低叶片可溶性蛋白质含量,增强了叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,缩小了叶片气孔面积,抑制了棉花植株氨挥发;喷施乙烯利加速了植株的衰老和蛋白质的降解,抑制了叶片硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,增大了叶片气孔面积,促进棉花植株氨挥发。

耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响

研究耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响。以相应荒地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场3个典型绿洲不同耕作年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究颗粒及矿物结合态有机碳的变化规律。结果表明:耕作有利于棉田土壤总有机碳的积累,耕作(0～5年)总有机碳增加迅速,年均增加在0.65g/kg以上;颗粒有机物、有机碳和颗粒有机碳的分配比例在耕作0～10年间增加,较荒地分别增加50.12%,263.64%,79.79%,10年后下降。矿物结合态有机碳含量则随耕作年限的延长递增,矿物结合态有机物含量变化趋势与颗粒有机物相反。土壤有机碳在耕作1～10年增加,有利于土壤质量的提高,是荒漠区土壤碳汇,是合理的耕作年限。

灌溉定额对膜下滴灌玉米生理性状及产量的影响

通过不同灌溉定额对膜下滴灌套播玉米生理性状及产量指标影响的研究,为套播玉米膜下滴灌栽培技术的应用和推广提供科学依据。在田间试验条件下,设置不同灌溉定额处理3 000m3/hm2(D1),4 500m3/hm2(D2),5 250m3/hm2(D3),6 000m3/hm2(D4)和6 750m3/hm2(D5)和常规地面灌(CK)处理,采用随机区组试验设计,研究不同灌溉定额对套播玉米生理性状和产量指标的影响。不同灌溉定额下套播玉米茎粗、株高、叶面积和SPAD值随灌溉定额的增加而增大,表现出D5】D4】D3】D2】D1,玉米整个生育期高灌溉定额(D5)比低灌溉定额(D1)分别平均提高21.74%,17.36%,18.73%,18.50%;产量及产量构成在一定灌溉定额下(3 000~6 000m3/hm2)随灌溉定额的增加而增大,超过一定的灌溉定额(】6 000m3/hm2)对玉米的产量及产量构成无显著提高。膜下滴灌条件下,南疆套播玉米灌溉定额在5 250~6 000m3/hm2内比较合适。

棉杆生物炭对棉花根系特性及生理代谢的影响

探讨棉花根系不同根径形态特性及生理代谢对棉杆生物炭施用的响应,为棉花高产高效生产提供理论支撑。为此,以棉花为研究对象,棉杆生物炭为试验材料,在灰漠土和风沙土两种质地土壤上,选择常规施肥、常规施肥+22.5×10^(3) kg/hm^(2)棉杆生物炭和常规施肥+45.0×10^(3) kg/hm^(2)棉杆生物炭3个处理,探讨棉杆生物炭对棉花根形态特征以及根系吲哚乙酸、丙二醛(MDA)和过氧化氢酶活性等生理指标的影响。结果表明:添加棉杆生物炭促进棉花生长和产量的增加,棉花株高较常规施肥处理显著提高9.02%~14.02%,棉花产量提高5.70%~7.71%,但差异不显著;添加过量的棉杆生物炭(45.0×10^(3) kg/hm^(2))则抑制风沙土中棉花地下部生物量和产量的提升;棉杆生物炭添加提高灰漠土中棉花细根根长、根表面积和根体积,其较常规施肥处理分别提高7.80%~32.60%、100.00%~111.11%和83.87%~129.03%,降低了风沙土中棉花中根、粗根的根长和根表面积;棉杆生物炭添加显著提高了棉花根系中过氧化氢酶活性,与常规施肥处理相比,灰漠土中根系过氧化氢酶活性提高194%~423%,风沙土中提高155%(22.5×10^(3) kg/hm^(2))。棉杆生物炭添加促进了棉花株高和细根的生长,有利于棉花根系形态构建,棉杆生物炭添加提高棉花根系过氧化氢酶活性,使棉花根系细胞免于过氧化氢的毒害,从而促进根系对水肥的吸收利用和棉花产量的提高,同时棉杆生物炭添加对灰漠土的影响作用大于风沙土。

新疆水稻田土壤团聚体及有机碳动态变化

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤物理化学性质及生物化学性质具有重要影响。通过湿筛法对新疆水稻土团聚体及其有机碳的变化进行研究。结果表明:稻田土壤总有机碳随着种植水稻时间的延长而增加,种植水稻100a土壤总有机碳比荒地的增加了28.35g/kg;荒地开垦种植水稻后,随着种稻时间的延长,土壤水稳性团聚体(>250μm)和微团聚体(53～250μm)显著增加,<53μm矿物结合态团聚体则显著下降;水稳性团聚体和微团聚体有机碳随植稻时间的延长而显著增加,矿物结合态有机碳含量呈现下降趋势,不同粒级土壤团聚体有机碳之间存在明显差异。荒地开垦种植水稻有利于新疆水稻田土壤总有机碳、水稳性团聚体及其有机碳的积累,有利于土壤结构的改善和提高。

棉秆炭对灰漠土性质的影响

【目的】生物质炭是有机物原料在完全或部分缺氧条件下,高温裂解产生的一类富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质。生物质炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用,不同原料来源的生物质炭和土壤类型对其的改良效果也存在不同。【方法】以450℃炭化1 h的棉秆炭为试材,通过室内培养试验(80 d,25℃),研究添加0.0%(BC0)、0.5%(BC0.5)、1.0%(BC1.0)和2.0%(BC2.0)棉秆炭对灰漠土土壤性质的影响。【结果】添加棉秆炭能够提高灰漠土的p H值、电导率、CEC、有机碳和全氮含量,并随添加量的增加而增加,碱解氮含量与棉秆炭添加量之间呈负相关关系;在培养时间的80 d内,p H值、有机碳和全氮含量随培养时间的延长而降低,分别降低了6.02%、3.11%和17.72%,电导率和CEC提高了12.07%和49.48%。【结论】添加棉秆炭增加了灰漠土有机碳储量,增强了阳离子交换性能,提高了土壤肥力,有利于新疆灰漠土土壤生产力的提高。

三种滴灌肥对草莓生长、产量及品质的影响

为了研究滴施氨基酸、全生物有机肥和黄腐酸复合肥对草莓生长、产量及品质的影响。在克拉玛依白碱滩区设常规对照处理基础上,追施氨基酸、全生物有机肥和黄腐酸复合肥3种有机肥,共4个处理,3次重复,随机排列,分析3种滴灌肥与草莓特性之间的关系。结果表明:3种滴灌肥能够显著提高草莓株高、单株叶面积和全株生物量,成熟期分别提高18.21%~39.16%、23.45%~38.42%、17.62%~97.13%;进而提高草莓单株果数、单果重、单株重以及产量,3种滴灌肥分别提高15.87%~24.72%、17.25%~27.10%、35.86%~51.46%、27.61%~41.77%;3种滴灌肥能显著提高草莓蛋白质、维生素C、可溶性固形物、可溶性糖含量,降低可滴定酸含量,从而提高糖酸比,改善品质。滴施3种滴灌肥对草莓生长、产量提高和品质改善具有积极影响,且以黄腐酸复合肥表现最佳。

棉秆炭特性及其对灰漠土土壤有机碳矿化的效应

生物炭具有提高土壤肥力和减缓温室气体排放的作用,但其对土壤有机碳矿化的作用效应存在争议。以新疆灰漠土为研究对象,采用300℃和600℃制备的棉花秸秆炭(棉杆炭)为试材,在25℃、75%的土壤饱和含水量条件下,通过100 d的室内培养,研究了不同比例的棉杆炭添加(0、0.1%、0.5%、1.0%、2.0%和100%,以质量计)对土壤有机碳矿化的效应。结果表明:1)高温制备的棉杆炭,孔隙结构排列整齐,表面光滑,孔隙度和比表面积大,芳香化程度增强;2)棉杆炭的有机碳矿化速率与时间呈乘幂关系(P<0.05),300℃棉杆炭相比600℃棉杆炭的累积矿化量和累积矿化率分别提高了318%和87.06%;高温炭化抑制了有机碳矿化;与对照相比,添加300℃棉杆炭增加了土壤有机碳累积矿化量(0.1%处理除外,降低了7.22%),并随棉杆炭添加量而增加,土壤有机碳累积矿化量提高幅度在3.05%—35.28%,而添加600℃棉杆炭降低了土壤有机碳累积矿化量,降低幅度为6.11%—10.79%;3)培养前期(0—20 d)300℃棉杆炭对灰漠土土壤原有有机碳矿化为正激发效应(0.1%处理除外),后期为负激发效应,整个培养期内为负激发效应;600℃棉杆炭培养前期(0—5 d)对土壤原有有机碳激发效应微小,主要表现为负激发效应。由此可见,低温制备的棉杆炭能提高土壤有机碳矿化,而高温制备棉杆炭则抑制了土壤有机碳矿化,棉杆炭添加对土壤原有有机碳矿化具有负激发效应,能够促进土壤有机碳积累。

长期施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构与功能多样性的影响

以20a新疆国家灰漠土土壤肥力与肥料效益长期定位试验为平台,采用常规培养法,结合Biolog技术对可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行测定分析,研究撂荒(CK0)、耕作不施肥(CK)、不同化肥(N、NK、NP、PK、NPK)、化肥配施低量高量有机肥(NPKM1和NPKM2)和秸秆还田(NPKS)等10种处理土壤微生物特征,揭示长期施肥对土壤微生物群落结构与功能多样性的影响。结果表明:(1)可培养微生物:与CK处理相比,CK0处理显著提高了细菌、放线菌和真菌的数量(P<0.05),NPKS处理微生物数量则显著降低(P<0.05);不同化肥处理的细菌(除PK处理外)、放线菌(除PK和N处理外)数量也有所增加,增幅在8.14%—135.70%和15.30%—44.78%之间;真菌数量(除NK处理外)则有一定幅度的降低;NPKM1和NPKM2处理,微生物数量最高,细菌分别增加了162.20%和173.75%,放线菌增加了34.39%和39.37%,真菌增加了63.33%和488.33%;(2)生理菌群:与CK0相比,CK处理显著提高了自生固氮菌和亚硝化细菌数量(P<0.05),显著降低了氨化细菌和纤维素分解菌数量(P<0.05);与CK相比,NPKM1和NPKM2处理显著提高土壤中与氮素转化有关的生理菌群数量(P<0.05),不同化肥处理和NPKS处理的影响不相同,NPK处理显著高于其余处理(P<0.05);(3)微生物碳源利用:微生物活性表现为NK、NPKM1、NPKM2>N、NPK、CK>PK、NPKS>CK0、NP;CK0处理3个多样性指数以及NPKM1、NPKM2和NK处理Shannon(H)指数最高,其余施肥处理差异不显著;糖类、氨基酸类、羧酸类和胺类是微生物利用的主要碳源。(4)聚类分析表明,除NP处理外,施氮处理土壤有较为相似的碳源利用,细菌和真菌与养分之间有较好的相关性,可培养微生物和生理菌群与微生物碳源利用的相关性较差。因此,长期不同施肥对新疆灰漠土土壤微生物群落结构和功能多样性产生了显著的影响,长期耕作不施肥降低了土壤微生物群落结构和功能多样性,不同化肥配合施用对微生物群落的影响不同,NPK及NPK配施有机肥可提高土壤微生物多样性。

炭化温度和时间与棉杆炭特性及元素组成的相关关系

为了揭示炭化温度和时间对生物质炭特性及元素组成的影响,以棉花秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度(300、450、600℃)和时间(0.5、1、2、4、6h)制备的棉秆炭的pH值、阳离子交换量(CEC)、电导率等特性及有机碳、氮和矿质元素含量及其间的相互关系。结果表明:棉秆炭化出炭率、棉秆炭有机碳含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低(出炭率:48.66%(300℃)>35.39%(450℃)>31.06%(600℃),有机碳:564.02g/kg(300℃)>405.94g/kg(450℃)>259.36g/kg(600℃);在300℃下,pH值随着时间的延长而增大,450℃和600℃下基本保持在10.5左右;电导率随炭化温度的升高而增加,在炭化时间内变化不明显,且炭化温度300～450℃对棉秆炭的电导率影响相对较小,600℃影响较大;CEC随炭化温度的升高而降低,在300℃下随炭化时间的延长而增大,450和600℃下则降低。棉秆炭中全磷,全钾,速效钾,钙,镁含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量则表现出90.07mg/kg(450℃)>60.72mg/kg(600℃)>20.18mg/kg(300℃)的变化趋势。炭化温度和时间与棉秆炭指标间相关分析表明,炭化温度和时间与出炭率、CEC、有机碳、全氮和碱解氮间呈负相关,与pH值、全磷、全钾、速效磷、速效钾、钙和镁含量呈正相关。综合分析,低温短时间(300℃,1～2h)制备的棉秆炭对农业利用预期效应较好,该研究结论为新疆棉秆炭的制备和农业利用提供理论依据和数据支撑。

垦殖对新疆绿洲农田土壤有机碳组分及团聚体稳定性的影响

土壤有机碳是土壤质量变化的重要指标,土壤活性有机碳组分在土壤质量变化方面发挥重要作用。采用有机碳分组技术,研究了干旱荒漠区自然土壤开垦对绿洲农田土壤有机碳活性组分及团聚体稳定性的影响。结果表明:低有机碳含量的自然土壤垦殖后,有利于干旱荒漠区绿洲棉田土壤有机碳的积累,且垦殖(0-5a)增加显著,年均增加在0.65gkg-1以上,上升幅度为76%-286%,5a后维持在相对平衡的水平;土壤活性有机碳、轻组有机碳在垦殖0-5a显著增加,平均增加72%和99%,5a后下降;颗粒有机碳则表现出垦殖0-10a明显增加,增加在275%以上,10a后下降;土壤水稳性团聚体含量随垦殖年限的延长显著增加,0-20a内较自然土壤提高了75%。垦殖可能是干旱区绿洲农田潜在碳汇的重要影响因素;但随垦殖年限延长,土壤有机碳活性组分下降,土壤质量又存在一定的退化风险。

新疆绿洲农田不同连作年限棉花根际土壤微生物群落多样性

以南北疆不同连作年限棉花根际土壤为研究对象,采用Biolog技术,并结合传统平板培养法和土壤酶的测定,研究连作对棉花根际土壤微生物群落多样性的影响。Biolog分析结果表明,不同连作年限棉花根际土壤微生物碳源利用和功能多样性差异显著。荒地土壤微生物活性较低;在连作年限较短时(5—10a),根际土壤微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)和Shannon指数较高;长期连作(15—20a),则呈明显下降趋势。主成分分析表明,不同连作年限的棉花根际土壤微生物碳源利用特征有明显不同。第一、二组开垦与未开垦土壤分别在PC1和PC2上出现差异,未开垦土壤得分均为负值,开垦土壤均为正值;而正茬与连作多年的棉花土壤在PC1上差异显著。其中在PC1上起分异作用的碳源主要是羧酸类和聚合物类,这两类碳源可能是影响连作棉花根际土壤微生物的主要碳源。可培养微生物数量的测定结果表明,荒地细菌数量最少;在连作年限较低时(5—10a左右),细菌数量呈上升趋势;而长期连作(>15a)后,细菌数量呈现下降趋势。真菌数量在连作多年后(10—15a)也开始增加。放线菌变化趋势不明显。四种土壤酶活性在连作的初中期(5—15a),连作障碍表现明显,土壤酶活性呈下降(过氧化氢酶和磷酸酶)或先升高后下降(脲酶和蔗糖酶)趋势,但随着连作年限的延长(15—20a),这4种土壤酶活性均表现出增高趋势。综上所述,棉花长期连作使棉花根际土壤微生物群落多样性降低,发生连作障碍,进而导致棉花产量降低。