外源秸秆炭对喀斯特地区石灰性农田土壤有机碳组分及水稻生长的影响

【目的】研究添加外源秸秆炭对喀斯特地区石灰性农田土壤有机碳组分及水稻生长的影响,为探究喀斯特地区石灰性农田碳组分变化提供参考依据。【方法】于2023年3月在桂林理工大学雁山校区温室开展水稻盆栽试验,试验周期120 d。盆栽试验共设置19个处理,在仅添加秸秆炭的处理中,分别添加0.5%、1.0%和3.0%(干土质量比)的破碎秸秆、秸秆沤肥和秸秆生物炭;在添加秸秆炭和碳酸钙的处理中,3种秸秆炭添加量均为1.0%,在此基础上分别添加0、10.0%和20.0%(干土质量比)碳酸钙;同时设置未添加任何外源物质的对照(CK)处理。分析各处理中水稻生长特征,以及土壤有机碳组分微生物生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)含量的变化及其影响因子。【结果】秸秆炭种类、添加量均会对土壤中有机碳组分含量产生影响。添加0.5%秸秆沤肥土壤中MBC含量最高(235.73 mg/kg),添加1.0%秸秆沤肥土壤中DOC含量最大(221.50 mg/kg),而添加3.0%秸秆生物炭土壤中POC含量最高(36.20 mg/kg)。土壤中碳酸钙添加量也会影响土壤有机碳组分,碳酸钙添加量为20.0%时,添加3种秸秆炭的土壤MBC含量均为最高。10.0%碳酸钙+1.0%秸秆沤肥处理中土壤DOC含量最大(195.60 mg/kg)。添加3种秸秆炭对水稻生长的促进作用为秸秆生物炭>秸秆沤肥>破碎秸秆,其中添加0.5%秸秆生物炭的水稻长势最佳,平均株高102 cm,根长50 cm;添加3.0%破碎秸秆处理对水稻生长的抑制作用最强。随着碳酸钙添加量的增加,添加秸秆沤肥处理的水稻株高呈先升后降趋势,其中添加10.0%碳酸钙对水稻株高的促进作用较强。相关分析结果表明,秸秆生物炭用量与土壤DOC含量呈显著负相关(P<0.05,下同),与土壤POC含量呈极显著正相关(P<0.01)。碳酸钙添加量与土壤DOC含量呈显著正相关。【结论】外源秸秆炭对石灰性水稻土中活性有机碳组分具有正激发效应,能明显提高土壤中MBC、DOC和POC含量,同时添加秸秆炭和碳酸钙对土壤活性碳组分的增加具有协同作用。添加低量秸秆炭能促进水稻生长,其中秸秆生物炭的促进作用最明显;在10.0%和20.0%碳酸钙添加量的土壤中添加秸秆沤肥及秸秆生物炭均能促进水稻生长。

适宜铝土矿复垦土壤改良的固氮豆科植物筛选及固氮效应研究

【目的】筛选适合改良铝土矿复垦土壤的豆科植物,为矿区农业可持续发展提供参考依据。【方法】在广西平果铝土矿复垦土壤上盆栽田菁[Sesbania cannabina(Retz.)Poir.,SC]、箭筈豌豆(Vicia sativa L.,VC)、紫云英(Astragalus sinicus L.,AS)、光叶紫花苕(Vicia villosa Roth var.,VR)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.,MS)、柱花草(Stylosanthes guianensis,SG)和小冠花(Coronilla varia L.,CV)7种豆科植物,测定各豆科植物的生物量、是否检出根瘤、营养元素含量、固氮效率、生物固氮量及土壤营养元素、钙和镁离子(Ca^(2+)和Mg^(2+))及总铝(Al)和活性铝(Al^(3+))含量,通过主成分分析,筛选出适合铝土矿复垦土壤改良的豆科植物;建立偏最小二乘法路径模型(PLS-PM),探究影响铝土矿复垦土壤豆科植物生物固氮量的因素。【结果】在7种豆科植物中,光叶紫花苕的地上部生物量(0.344 g/pot)最大,紫云英的地下部生物量(1.961 g/pot)最大,小冠花的地上部生物量(0.387 g/pot)和地下部生物量(0.099 g/pot)均最小;田菁的氮(N,7.98%)、磷(P,2.999 g/kg)和钾(K,19.828 g/kg)含量均最高;在结瘤情况方面,仅田菁、紫云英和小冠花结有根瘤,其余豆科植物均未结出根瘤,其中,田菁的固氮效率(80.01%)和生物固氮量(0.077 g/pot)均最高。以植物养分含量、生物量、生物固氮量和固氮效率为评价因子对3种结瘤豆科植物进行的主成分分析结果表明,田菁的综合得分最高(2.30分)。PLS-PM路径分析结果表明,在铝土矿复垦土壤上种植豆科植物的生物固氮量受植物养分含量和土壤Al^(3+)含量直接影响,pH、土壤养分、植物类型通过影响植物养分含量和土壤Al^(3+)含量间接影响豆科植物的生物固氮量。【结论】田菁、紫云英和小冠花能在铝土矿复垦土壤中结瘤,提高铝土矿复垦土壤的pH、速效K、Al^(3+)和有机质含量及其本身的生物固氮量。综合评价认为,田菁是最适合在铝土矿复垦土壤中种植的豆科植物,可作为铝土矿复垦区土壤固氮培肥的豆科植物推广应用。

石灰性土壤添加不同量碳酸钙对秸秆有机碳矿化的影响

广西石灰性土壤面积较广,其较高碳酸盐含量能够影响土壤中物质循环。为了明确石灰性土壤中碳酸盐含量对土壤秸秆有机碳矿化过程的影响,加深对石灰性土壤有机碳的周转与固存机制的认识,开展了土壤外源秸秆添加培养试验,分别设置无添加对照(CK)、添加5%秸秆(C0)、5%秸秆+5%碳酸钙(C1)、5%秸秆+15%碳酸钙(C2)和5%秸秆+25%碳酸钙(C3)处理,以研究石灰性土壤中外源秸秆有机碳的转化与土壤碳酸钙含量的关系。结果表明,与对照相比,添加秸秆后土壤CO_(2)释放速率、累积释放量、活性有机碳含量均得到大幅提升。培养期间,各处理土壤CO_(2)释放速率均表现为前期(第2—5天)快速下降、中期(第5—39天)缓慢下降、后期(第39—60天)趋于稳定。不同碳酸钙处理使土壤CO_(2)累积释放量提升了5.10%—15.69%,但C3处理的土壤CO_(2)释放速率、累积释放量均低于C1和C2处理,并对土壤有机碳矿化表现出强烈负激发效应,最高为183.33%。随着土壤碳酸钙含量的增加,土壤微生物生物量碳(MBC)含量逐渐降低。土壤碳酸钙能够促进土壤溶解性有机碳(DOC)含量增加,与C0相比,C1处理DOC含量提高了106.35%。相关分析表明,土壤CO_(2)累积释放量和土壤MBC、DOC含量均呈极显著正相关(P<0.01),土壤MBC含量和DOC含量呈显著正相关关系(P<0.05)。

典型砷污染场地及周边生境土壤微生物群落结构及分子网络特征

为了解砷污染严重环境下不同生境土壤微生物群落结构差异,选择广西贺州某砷污染场地附近裸地、农田、草地和林地4种生境下的土壤,利用16S rRNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,比较4种生境土壤微生物群落结构和组成的差异、微生物物种间的相互作用关系以及微生物与环境因子之间的相关性。结果表明:4种生境土壤均呈酸性,裸地土壤酸性最强。裸地土壤微生物群落的多样性和丰富度最低,农田土壤微生物群落多样性和丰富度最高。细菌门水平上,农田最关键菌门为放线菌门,而其他3种生境土壤最关键菌门为绿弯菌门,且相对丰度均最高。分子生态网络结构分析表明,农田土壤的网络节点数、连接数和模块数最少,联系较为简单,系统稳定性较低,林地土壤和草地土壤的连接数和平均连接度较高,微生物物种之间的联系更为复杂,系统稳定性更高。4种生境土壤微生物物种间均主要呈现出相互合作关系。冗余分析表明,环境因子中,土壤pH、速效K、全N和有机质显著影响了土壤微生物的群落结构。