两种调理剂对水稻土pH值和重金属吸收的影响

探明两种调理剂对近中性水稻土pH值、重金属有效性和水稻吸收的影响,及其与土壤性质的关系,为调理剂的科学开发及合理施用提供科学依据。选取水淬高炉渣源调理剂(T1)及其腐殖质改性调理剂(T2),分别设置2个施用量梯度(T1L、T1H和T2L、T2H),通过盆栽试验分析了两种调理剂及不同用量对土壤pH值、有效硅、镉、锌、铜含量,以及水稻籽粒和秸秆镉、锌、铜含量的影响。与对照(CK)相比,2个施用T1调理剂处理土壤pH值分别升高0.64和1.02,2个施用T2调理剂处理pH值分别升高0.27和0.56(P<0.05),土壤pH值随调理剂施用量的增加而增加。T1L和T1H处理土壤有效硅含量与CK相比分别提高5和22倍(P<0.05),且显著高于施用T2调理剂处理。与CK相比,T1H处理土壤有效镉、锌、铜含量分别降低37.21%、45.57%和95.30%(P<0.05);T2L和T2H处理土壤有效锌含量分别降低31.55%和30.67%,有效铜含量分别降低6.53%和19.32%(P<0.05)。与CK相比,T1L和T1H水稻籽粒锌含量分别降低23.44%和18.12%(P<0.05);施用T2调理剂后,籽粒和秸秆锌、铜含量无显著变化。土壤pH值、有效硅含量与土壤有效镉、锌、铜含量呈显著或极显著负相关,土壤有效硅含量与籽粒、秸秆镉含量呈显著负相关。研究表明,在近中性水稻土上施用富含硅的强碱性调理剂,既有利于提高土壤p H值和有效硅含量,又可有效降低土壤重金属有效性及其水稻吸收量。

长期化肥减量配施秸秆对水稻土壤微生物多样性和功能的影响

为探究长期化肥减量配施秸秆对水稻土壤微生物结构和功能的影响,以东北黑土为试验对象,基于黑龙江省农业科学院长期水稻秸秆还田和化肥减施平台,利用高通量测序技术对化肥不同施加量[N1(173 kg/hm^(2))、N2(133 kg/hm^(2))、N3(93 kg/hm^(2))、N4(53 kg/hm^(2))、N5(0 kg/hm^(2))]配施水稻秸秆(所有处理秸秆还田量均为7500 kg/hm^(2))土壤细菌和真菌群落结构和功能进行研究,分析土壤微生物群落结构和功能与土壤理化性质之间的关系。结果表明,不同化肥施加量配施水稻秸秆显著改变了土壤全氮、全磷和速效钾的含量。秸秆还田下化肥施加量处理对土壤细菌香农指数和Chao1指数影响显著,但对土壤真菌α多样性指数并未产生显著影响。主坐标结果表明,秸秆还田下化肥施加量处理可对土壤细菌和真菌的群落结构产生显著影响。酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是相对丰度最高的3个细菌门。担子菌门、子囊菌门和壶菌门是相对丰度最高的3个真菌门。基于FAPROTAX分析土壤细菌的功能,所有处理中土壤细菌的主要功能是chemoheterotrophy(20.71%)>aerobic_chemoheterotrophy(11.37%)>nitrification(7.54%)。基于FunGuild分析土壤真菌功能,所有处理中土壤真菌的主要功能是Saprotroph>Pathotroph>Symbiotroph。结构方程表明,在秸秆还田基础上氮肥的减少会使土壤中的N和P累积,但会使土壤有机质含量增多,并通过增加土壤有机质的含量影响土壤细菌多样性。化肥添加量会改变土壤pH值而影响土壤真菌多样性。土壤细菌多样性与土壤全氮、硝态氮、总钾和速效钾含量呈正相关,而土壤真菌多样性与速效磷、有机质含量呈正相关。本研究结果表明减少氮肥施加是提高土壤微生物多样性,改善土壤质量的有效手段。

不同种植年限水稻土有机碳矿化对周期性变温的响应

为了探讨陕北中部黄土丘陵沟壑区不同种植年限水稻土有机碳矿化对周期性温度变化的响应,以陕北南泥湾水稻种植基地不同种植年限(78 a、30 a、3 a)的稻田土壤为研究对象,基于室内35 d培养试验与矿化动态模型研究方法,解析温度变化对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:恒温以及周期性变温处理的土壤累积矿化量在前7 d增加较快,达到整个培养期的39.2%~47.6%,7 d后至培养结束时增加缓慢。培养前7 d,土壤有机碳矿化速率快速下降,直至21 d时趋于稳定状态。78 a、30 a、3 a水稻土和玉米地的累积矿化量分别为3126.75、2737.63、2547.42和2173.88 mg/kg,水稻土累积矿化量比玉米地高28.94%。变温条件下的有机碳累积矿化量较恒温条件下增加4.95%。变温条件下,0~20 cm和20~40 cm土壤有机碳矿化量比恒温下分别高5.69%和4.20%。水稻土在周期性变温条件下14 d的微生物生物量碳(MBC)下降幅度(41.49%)高于恒温培养(32.22%),35 d的MBC下降幅度(50.20%)低于恒温培养(54.23%),溶解性有机碳(DOC)下降幅度规律与之相反。0~20 cm和20~40 cm土壤潜在矿化量占总有机碳的比例(C 0/SOC)均表现为15℃/35℃高于25℃恒温,说明表层土壤易于矿化,土壤碳固存能力随温度周期性改变而降低。变温与恒温的土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、潜在可矿化有机碳量无明显差异,说明在本试验条件下,在积温相同的情况下,周期性变温对土壤有机碳的矿化无显著影响。

基于Web of Science数据库的水稻土土壤微生物研究态势分析

为进一步了解水稻土土壤微生物领域的研究进展和未来发展趋势,基于Web of Science数据库,采用文献计量学的分析方法,分析了2014-2023年水稻土土壤微生物领域文章。结果表明,2014-2023年全球范围内关于水稻土土壤微生物发表文章数量共计768篇,其中美国、印度、中国发文量排在前3位;研究机构中法国国家科学研究中心位居首位,发文量达36篇;中国科学院位列第二,发文量为33篇。该领域研究论文主要发表在Frontiers in Microbiology、Microorganisms和Frontiers in Plant Science;研究学科包括微生物学、农学、分子生物学等相关学科。

不同母质发育水稻土N_(2)O消耗潜力及环境影响因素

土壤是N_(2)O的源和汇,在淹水和厌氧条件下具有消耗N_(2)O的能力。稻田土壤长期处于淹水状态,为N_(2)O的消耗提供了有利的环境,从而减少了N_(2)O排放。目前,有关稻田土壤N_(2)O排放的相关研究已有很多,但关于稻田表层土壤N_(2)O的消耗能力及其与环境因素之间的关系研究较少。研究采集了第四纪红壤母质发育的壤土、湖积物砂土发育的砂质壤土、冲积土发育的粉砂质黏壤土3类土壤的各3个表层(0~5 cm)水稻土,风干后将其回填至具有5 cm深土柱的培养装置内,在土柱底部添加N_(2)O和添加氦气(He,对照)两个处理,于28℃下恒温淹水厌氧培养96 h。培养期间监测各土壤N_(2)O、N_(2)的动态变化,以及培养前后土壤养分的变化,量化N_(2)O消耗量和N2增量,以期揭示稻田表层土壤N_(2)O的消耗能力及其与环境因素之间的关系。结果表明,土壤剖面积累的N_(2)O有95.01%~99.92%被稻田表层土壤吸收,其中被还原为N2的N_(2)O量占总消耗量的64.50%~83.64%,表明淹水厌氧状态下,不同的水稻土均具有很强的N_(2)O吸收和消耗能力。研究还发现,3类土壤N_(2)O的消耗存在一定差异,其中影响砂质壤土N_(2)O消耗的主要环境因子为土壤砂粒含量,且两者之间存在显著的线性相关关系(R^(2)=0.964,P=0.000);土壤黏粒、粉砂粒、pH是粉砂质黏壤土N_(2)O消耗的主要环境影响因素,其中土壤黏粒与其消耗量呈显著线性相关(P<0.05);土壤速效钾和铵态氮增加量是影响壤土N_(2)O消耗的主要环境因子,其消耗量与速效钾之间在0.01水平上显著正相关。这些结果表明,土壤可溶性有机碳、土壤质地、土壤速效钾等是影响稻田土壤N_(2)O消耗的重要环境因子,且不同土壤N_(2)O消耗的环境影响因子存在差异,这将为调节土壤N_(2)O排放提供重要参考。

配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)含量的影响程度,阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性,本研究以亚热带3种典型水稻土(黄泥田、灰黄泥田和灰泥田)为研究对象,通过田间试验,探讨等氮磷钾条件下单施化肥(CK)和紫云英配施化肥(cmv)处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明,不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中,灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大,其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%,cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%;而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大,其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%,cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量,每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%;黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%,而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性,且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明,在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素,孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC,且DON在黄泥田中淋溶损失较高,而DOC在灰泥田中淋溶损失较高;在等氮磷钾的条件下,配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失,而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。

稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷素生物有效性的影响

为明确稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷生物有效性组分的影响,基于水稻种植的盆栽试验,采用模拟生物活化的磷素分析方法(BBP法),分析了生物炭在不施加(CK)、施加一年(B1)和两年(B2)条件下,不同水稻生育期稻田土壤中可溶性磷(CaCl_(2)-P)、易被酶矿化的有机磷(Enzyme-P)、易被有机酸活化释放的磷(Citrate-P)和潜在无机磷(HCl-P)4个组分磷与全磷(TP)、有效磷(Bray-P)及磷素活化系数(PAC)的变化差异和影响因素。研究表明:与CK相比,B1处理的稻田土壤TP、Bray-P及BBP磷组分均无显著变化;B2处理稻田土壤TP、Bray-P、Citrate-P和HCl-P含量均显著增加,而CaCl_(2)-P、Enzyme-P含量无显著变化。随着水稻生育期的延长,各处理HCl-P/TP均显著上升;B2处理下CaCl_(2)-P/TP与Enzyme-P/TP均显著上升。相关分析表明:生物炭添加后稻田土壤Bray-P、TP与土壤pH显著正相关;CaCl_(2)-P与HCl-P、TP显著正相关,与土壤有效铁呈显著负相关;Citrate-P与TP、HCl-P极显著正相关,与Enzyme-P、pH显著正相关,与土壤有效铝极显著负相关。稻秆生物炭通过影响稻田土壤pH、有效铁和有效铝含量,间接地调控且显著增加了红壤性稻田土壤中TP、Bray-P、PAC及生物有效磷组分含量,稻秆生物炭的合理施用有利于农田生态环境保护和土壤磷素有效性的提升。

水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO_(2)浓度升高的适应规律

CH4是仅次于CO_(2)的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,未来大气CO_(2)浓度升高情景下(elevatedCO_(2),eCO_(2)),水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE(FreeAir CO_(2) Enrichment)水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP)和高通量测序技术,研究未来大气CO_(2)浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明:与常规大气CO_(2)浓度(ambient CO_(2),aCO_(2))相比,eCO_(2)条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1)增加至302 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1),增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO_(2)升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%~11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述:未来大气CO_(2)升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。

两种母质的红壤性水稻土中微生物硫循环代谢途径特征

水稻土氧化还原交替频繁,使不同形态的硫元素转化的生物化学反应活跃,对水稻生产影响显著。以花岗岩和第四纪红色黏土母质发育的红壤性水稻土为研究对象,通过宏基因组测序以及生物信息学分析,研究红壤性水稻土硫循环途径相关功能微生物特征,包括有机硫转化途径、其他(转运)途径、同化硫酸盐还原途径、硫氧化途径、异化硫酸盐还原途径以及硫歧化途径。结果表明:两种母质发育的红壤性水稻土具有相同的硫循环途径特征,即有机硫转化途径微生物功能基因丰度的发生频率最高,每百万个带注释的细菌序列平均检测到16000个有机硫转化的功能基因;硫歧化途径微生物功能基因丰度的发生频率最低,每百万个带注释的细菌序列平均仅检测到116个硫歧化途径功能基因。两种母质发育的红壤性水稻土中主导硫循环的微生物,在门分类水平上,微生物组成没有显著差异,均以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)为优势菌门,占比分别为55.19%、10.61%、7.18%。在种水平分类上则差异显著,花岗岩母质发育的水稻土中硫循环途径微生物相对丰度更高,且所有途径的优势菌种均为Deltaproteobacteria、Acidobacteria、Betaproteobacteria,其丰度占花岗岩母质水稻土硫循环微生物丰度的40%以上;而在第四纪红色黏土母质发育的水稻土中参与硫循环每条途径的优势功能微生物更加丰富,如在有机硫转化途径中Gemmatirosa kalamazoonesis丰度最高,在其他(转运)途径Azoarcus sp.丰度最高,在同化硫酸盐还原途径丰度最高的微生物是Anaeromyxobacter sp.。综上,两种不同母质发育的红壤性水稻土中存在相同的硫循环途径特征,两种母质发育的红壤性水稻土中主导硫循环的微生物在门水平上没有显著差异,但在种水平分类上差异显著,表明不同母质中会存在着独特的优势硫转化功能菌群。

黄棕壤性水稻土有机质含量高光谱反演研究

以黄棕壤性水稻土为研究对象,利用ASD FieldSpec®4地物波谱仪获取土壤高光谱反射率曲线,分析土壤有机质(SOM)含量的分布形态和高光谱特征,基于原始光谱(R)、一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、倒数的对数(LR)、倒数一阶微分(FDR)和对数一阶微分(FDL)这6种光谱数据,分别建立了黄棕壤性水稻土SOM含量偏最小二乘回归模型(PLSR)、支持向量机模型(SVM)和BP神经网络模型(BPNN),并比较分析了这3种模型预测精度的差异。结果表明:(1)SOM含量与原始光谱反射率呈弱相关关系,经FD处理后,光谱曲线特征突出明显,光谱FD、SD、FDR和FDL变换能有效提升光谱反射率与SOM含量的相关性。(2)PLSR、SVM和BPNN模型对SOM含量低值(1.98%)的预测效果均较差;数理统计有助于模型精度的评价。(3)SVM模型的预测效果整体优于PLSR和BPNN模型;光谱FD变换的SVM模型对SOM含量的预测效果最好,其验证集的R2、RMSE和RPD分别为0.902、0.257和2.287,可为实现快速、准确地测定黄棕壤性水稻土SOM含量提供新的模型参考和技术思路。

解磷细菌活化水稻土中低品位磷矿粉的效果与机制

【目的】低品位磷矿粉中磷的生物利用具有重要意义。探讨解磷细菌活化低品位磷矿粉的效果与机制,为提高磷矿粉在红壤性水稻土上的施肥效果提供依据。【方法】将在湖南省采集的红壤性水稻土中添加不同粒径(0.18、0.10和0.05 mm)的磷矿粉,设置接种乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus,P1)、皮特不动杆菌(Acinetobacter pittii,P2),以及不接种解磷细菌(P0)3种处理。将培养瓶在25℃黑暗培养箱中培养60 d,期间动态监测不同形态磷、pH,第60天测定有机酸、酸性和碱性磷酸酶活性(ACP、ALP)、碱性磷酸酶基因(phoD),研究解磷细菌对不同粒径磷矿粉的活化效果及机制。【结果】两株解磷细菌均能够活化难溶性磷,活化效果差异不显著。整个培养期间,3个粒径的磷矿粉接种解磷细菌后有效磷平均含量为13.4—14.7 mg·kg^(-1),高于不接种(P0)处理,提高31.1%—53.1%。粒径0.05 mm磷矿粉接种P1和P2解磷菌后有效磷平均含量增幅最大,为53.1%、47.5%(P<0.05);树脂磷(Resin-Pi)和碳酸氢钠提取无机磷(NaHCO3-Pi)的平均含量分别为13.9—16.6和14.9—16.5 mg·kg^(-1),均高于P0处理,分别提高36.4%—78.5%和13.7%—25.0%。粒径0.18 mm磷矿粉接种P1和P2解磷菌后Resin-Pi平均含量增幅最明显,为78.5%、49.5%(P<0.05);与P0相比,接种解磷细菌后粒径0.18 mm磷矿粉处理的活性磷增幅最明显,为28.4%—46.7%,稳定性磷降低2.1%—8.0%。与P0相比,接种解磷细菌土壤pH降低0.18—0.35个单位(P<0.05);乙酸、丙酸含量提高5.2%—13.7%和45.9%—127.5%(P<0.05)。P1处理碱性磷酸酶含量、phoD丰度分别增加6.5%—13.4%和24.0%—98.6%(P<0.05),P2处理酸性磷酸酶活性增加12.8%—17.2%(P<0.05),表明P1主要分泌碱性磷酸酶,P2主要分泌酸性磷酸酶。相关性分析结果表明,两株解磷细菌主要通过分泌乙酸、丙酸溶解难溶性的浓盐酸提取有机磷(Conc.HCl-Po)、浓盐酸提取无机磷(Conc.HCl-Pi)和氢氧化钠提取无机磷(NaOH-Pi),分泌酸性磷酸酶与碱性磷酸酶溶解难溶性有机磷(Conc.HCl-Po),向活性较高的Resin-Pi和碳酸氢钠提取无机磷(NaHCO_(3)-Pi)转化,促进磷库的周转。结构方程模型表明,添加细小粒径的磷矿粉与接种解磷细菌均可直接提高土壤有效磷含量,但接种解磷细菌对有效磷的影响更大。【结论】接种解磷菌能促进磷矿粉中难溶性磷的活化,粒径0.05 mm磷矿粉接种解磷菌后土壤有效磷增幅最大,但粒径0.18 mm磷矿粉处理的活性磷占比增幅最大,活化效果最好。解磷细菌乙酸钙不动杆菌和皮特不动杆菌主要通过分泌乙酸、丙酸等有机酸及磷酸酶,活化难溶性磷,增加活性磷占比,提高磷矿粉在红壤性水稻土中的施用效果。

不同生物硝化抑制剂对红壤性水稻土N_(2)O排放的影响及其机制

为揭示不同生物硝化抑制剂(BNIs)对红壤性水稻土N2O排放的影响差异及作用机制,通过21 d的土柱淹水培养试验,比较了三种BNIs 1,9-癸二醇(1,9-D)、亚麻酸(LN)和3-(4-羟基苯基)丙酸甲酯(MHPP)与化学合成硝化抑制剂双氰胺(DCD)对土壤N_(2)O排放及相关硝化、反硝化功能基因的影响。结果表明:不同BNIs(1,9-D、LN、MHPP)可以显著平均降低土壤N_(2)O日排放峰值40.1%;1,9-D和MHPP可分别抑制N_(2)O排放总量44.5%和43.9%,而DCD和LN对N2O排放总量没有显著影响。1,9-D和MHPP对AOA(氨氧化古菌)、AOB(氨氧化细菌)硝化菌和nirS、nirK型反硝化菌的调控均有所不同,1,9-D可以同时抑制AOA、AOB和nirS微生物的生长;MHPP仅可以抑制AOA的生长;其中,AOA-amoA和nirS基因丰度与土壤N_(2)O的排放呈显著正相关关系。同时,1,9-D和MHPP均增加了nosZ基因丰度及其与AOA-amoA+AOB-amoA、nirS+nirK和AOA-amoA+AOB-amoA+nirS+nirK的比值,且nosZ基因丰度及其相关比值与土壤N2O排放均呈显著负相关关系。总之,生物硝化抑制剂1,9-D和MHPP引起的AOA-amoA和nosZ基因丰度变化在红壤性水稻土N_(2)O减排方面发挥了重要的作用。

湘中烟稻轮作区2种水稻土团聚体稳定性及有机碳组分比较研究

选择湘中烟稻轮作区2种典型水稻土,比较分析了土壤团聚体分布及其稳定性、有机碳组分及其相关关系,旨在揭示烟稻轮作的2种土壤团聚体稳定性的差异及有机碳的影响。结果表明:红壤性水稻土(RPS)>0.25 mm大团聚体含量、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著高于紫色水稻土(PPS),分形维数(D)则较小,因此烟稻轮作的红壤性水稻结构及团聚体稳定性显著好于PPS;RPS总有机碳(TOC)及颗粒有机碳(POC)含量均显著高于PPS,而易氧化有机碳(EOC)含量变化不明显;RPS和PPS的MWD及GMD均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系,D则与前者呈显著负相关;>0.25 mm团聚体含量虽均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系,但RPS有机碳对>0.25 mm团聚体影响大于PPS,且2种土壤的POC对>0.25 mm团聚体的影响均大于EOC。在培育烟稻轮作的RPS和PPS团聚体和改善其结构中,需提高土壤有机碳及活性有机碳组分含量。

海南岛典型水稻土施硅肥对水稻产量与品质的影响

针对海南岛典型水稻土有效硅含量严重不足的现状,合理制定硅肥施用量成为当务之急。以海南岛5种典型成土母质(玄武岩、海相沉积物、河流冲积物、砂页岩、花岗岩)发育水稻土为研究对象,开展水稻硅肥肥效的田间小区试验;分析不同硅肥处理下水稻产量、品质及其相关的生理生化与农艺学指标。结果表明:对于玄武岩和花岗岩发育的水稻土,相较于空白对照,T_(2)与T_(3)施硅肥量均显著提高水稻产量及其相关的水稻茎蘖数、分蘖数、有效穗数、结实率、千粒重、根系活力、叶绿素、粗纤维素含量等指标水平,且稻米的精米率、垩白度、直链淀粉含量等品质特征也达到较好水平;综合推荐玄武岩水稻土最佳施硅肥量为750~950 kg/hm^(2)(有效态SiO_(2)为187~238 kg/hm^(2)),花岗岩水稻土合理施硅肥量为625~935 kg/hm^(2)(有效态SiO_(2)为156~234 kg/hm^(2))。对于海相沉积物、河流冲积物和砂页岩发育的水稻土,相较于空白对照,T_(2)与T_(3)施硅肥量均明显增加水稻分蘖数及根系活力、叶绿素、粗纤维素含量等指标;水稻产量在T_(2)施硅肥量时最高且品质也达到较好,继续提高施硅肥量(T_(3))水稻产量及其相关农艺学指标提高不明显,甚至个别指标出现下降趋势;综合推荐海相沉积物和河流冲积物水稻土施硅肥量为560 kg/hm^(2)(有效态SiO_(2)均为140 kg/hm^(2))为宜,砂页岩水稻土施硅肥量为750 kg/hm^(2)(有效态SiO_(2)为187 kg/hm^(2))为宜。因此,本研究揭示了海南岛典型水稻土施硅肥效应,为制定海南水稻土施硅肥标准以及水稻高效施硅技术的示范与推广提供科学基础。

蔗渣生物炭对水稻土抗剪强度和渗透系数的影响

为研究不同生物炭添加量对水稻土力学特性的影响,以灵川县三街镇水稻土为研究对象,对其添加不同比例(0%、2%、4%、6%)的生物炭,进行直剪试验和渗透试验。通过直剪法测定改良前后土样的内聚力和内摩擦角,并同时测量土样的渗透系数,以此评估改良效果,分析生物炭对水稻土抗剪强度和渗透系数的影响规律。结果显示,当生物炭添加量为水稻土质量的6%时,土样的黏聚力和内摩擦角均达到了最大值,分别为77.0 kPa和30.6°,同时土样的渗透系数显著下降。通过扫描电子显微镜(SEM)对生物炭改良水稻土进行分析可知,掺入生物炭后,生物炭填充了土粒间的孔隙,并与土粒产生胶结作用,提高了土体的强度。

水稻秸秆炭施用对水稻土团聚体稳定性及其碳氮分布的影响

[目的]水稻长期种植过程中大量化肥施用导致土壤结构变差,研究不同用量水稻秸秆生物炭和化肥配施对水稻土结构和碳、氮分布的影响,探索稻田优化施肥管理方式。[方法]水稻田间试验在浙江衢州进行,试验设不施肥对照(CK)、常规施肥处理(NPK)以及常规施肥基础上添加22.5 t/hm^(2)(NPK+1%B)、45 t/hm(NPK+2%B)和90 t/hm^(2)(NPK+4%B)水稻秸秆炭处理,共5个处理。水稻收获后采集0-20 cm土层样品,测定土壤及不同粒级团聚体(>2、0.25~2、0.053~0.25和<0.053 mm)的有机碳和全氮含量,评价团聚体的稳定性。[结果]与NPK处理相比,施用水稻秸秆炭4年后,土壤>0.25 mm粒级团聚体含量提高了2.43%~7.99%,<0.25 mm粒级团聚体含量降低了2.93%~9.63%,土壤有机碳和全氮含量分别提高了16.40%~45.16%和14.67%~36.69%,各指标的变幅均以NPK+4%B处理最大。与NPK处理相比,秸秆炭处理土壤中>2 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量分别提高了23.96%~70.87%和19.44%~47.56%,0.25~2 mm粒级团聚体中分别提高了21.87%~49.27%和17.18%~37.47%,增幅均以NPK+4%B处理最高,而0.053~0.25和<0.053 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量无显著差异(P>0.05),说明施用水稻秸秆炭4年后,增加的土壤有机碳和全氮主要积累在>0.25 mm粒级团聚体中。与NPK处理相比,秸秆炭处理水稻土C/N值提高了2.40%~5.69%,但各处理间差异不显著,而4个粒级团聚体的土壤C/N值均显著提升,且均以NPK+4%B处理提高效果最好。此外,施用水稻秸秆炭提高了>2和0.25~2 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率6.54%~17.43%、3.67%~7.28%和5.16%~11.55%、0.57%~1.83%,降低了0.053~0.25和<0.053 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率7.25%~29.27%、15.93%~33.68%和10.26%~26.80%、12.61%~30.78%(P<0.05)。[结论]施用水稻秸秆炭能够迅速显著提高水稻土有机碳和全氮含量,增加>0.25 mm粒级团聚体质量占比,提高>2 mm粒级团聚体中有机碳的贡献率,降低<0.25 mm粒级团聚体中有机碳和全氮贡献率,且其影响幅度与水稻秸秆炭施用量呈正比。由此可见,施用水稻秸秆炭能在一定程度上改善水稻土结构,提高水稻土碳、氮固持潜力,对保证水稻土结构稳定性和维持水稻持续高产具有重要意义。

施用猪粪生物炭对酸性和石灰性水稻土颗粒态和矿物结合态有机碳含量及化学结构的影响

[目的]土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是土壤有机碳库的主要组成,了解施用生物炭对其含量变化及其在土壤总有机碳中的占比和化学组成特征,对认识土壤有机碳动态变化具有重要意义。[方法]于2019年,分别在杭州市富阳区的酸性和石灰性水稻土上进行猪粪生物炭施用量和方法定位试验,种植制度为单季水稻。试验设置6个处理:常规施化肥(NPK),NPK基础上施用猪粪4.5 t/(hm^(2)·a)(SM),NPK基础上施用猪粪生物炭4.5 t/(hm^(2)·a)(SBc1)、11.25 t/(hm^(2)·a)(SBc2)、22.5 t/(hm^(2)·a)(SBc3),以及猪粪生物炭一次性施用112.5 t/hm^(2)(SBc4)。2021年(第3年)水稻收获后,采集0-20 cm耕层土壤样品,分析其基本理化性质,并将土壤样品分为250~2000μm(粗颗粒态有机物),53~250μm(细颗粒态有机物)和<53μm(矿物结合态有机物)3个粒级,分析各粒级土壤中有机碳含量以及占比,并采用傅里叶红外光谱仪分析了各粒级土壤有机碳的特征光谱,以特征光谱峰值半定量性的评估了有机碳组成的变化。[结果]与SM处理相比,酸性水稻土中SBc3、SBc4处理土壤有机碳含量分别显著增加了49.4%和103.3%,石灰性水稻土中土壤有机碳含量分别增加了42.2%和53.0%。与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理显著增加了酸性水稻土粗颗粒态有机碳(C-POC)含量137.8%~554.1%,细颗粒态有机碳(F-POC)含量37.6%~85.2%(P<0.05);SBc3和SBc4处理分别显著增加了石灰性水稻土中C-POC含量110.0%和203.0%,F-POC含量54.8%和96.0%(P<0.05);与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理对两种水稻土MAOC含量的影响均不显著(P>0.05)。傅里叶红外光谱特征测定结果表明,施用猪粪和猪粪生物炭对两种水稻土各粒级中主要有机化合物的类型无显著影响,但会影响其比例,与NPK处理相比,SBc3和SBc4处理分别显著增加了酸性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例19.5%和38.0%,降低了酚醇碳族化合物的比例7.8%和17.9%,显著降低了石灰性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例21.0%和19.1%,增加了酚醇族化合物的比例19.1%和33.2%(P<0.05)。[结论]对于较高的猪粪生物炭施用量,不论一次性施用还是逐年施用均可显著增加水稻土总有机碳含量,且粗颗粒有机碳增加幅度大于细颗粒,而对矿物结合态有机碳含量无显著影响。施用猪粪生物炭对土壤有机碳主要组成有机化合物无显著影响,但会增加酸性水稻土有机碳的稳定性,而降低石灰性水稻土有机碳的稳定性。相同施用量下,猪粪生物炭提高酸性水稻土有机碳含量的作用高于石灰性水稻土。本试验结果可为猪粪生物炭在农田的科学应用提供技术支撑和理论依据。

不同提取法对比研究水稻土中重金属赋存形态

为对比不同提取法对水稻土中重金属的提取效果,分别用HCl、CaCl_(2)和EDTA提取-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定九龙江流域水稻土中重金属的含量。结果表明:不同提取法所得到的水稻土中重金属的提取量、提取率和污染评价结果均具有较大差异。不同提取法对水稻土中7种重金属的提取量和提取率大小顺序均为HCl>EDTA>CaCl_(2)。不同提取法得出的水稻土中重金属的污染评价结果存在较大差异,亟需确定一种用于研究水稻土中重金属赋存形态的标准方法。

水稻土中有效钛与植株(水稻)的关系研究

本文以三种不同水稻土为试验材料,采用0.5mol·L-1 (NH4)2SO4 + 0.5mol·L-1 H2SO4方法测定出水稻土中有效钛的含量。测定结果为:样本水稻土中有效钛含量在0.647g/kg-1.18g/kg之间、平均含量为0.868g/kg,样本水稻土的有效钛含量顺序为:老冲积黄泥水稻土>灰棕紫色水稻土>红棕紫泥,凡泥田;与对应植株中钛的相关性达到中等水平,相关系数R=0.46997**;与对应籽粒中钛的相关性较弱,相关系数R=0.27130**。

不同水稻土对有机磷、无机磷吸附动力学研究

选取红田土、黄泥土、潮沙土三种水稻土对有机磷和无机磷吸附特征进行研究,三种水稻土对两种形态磷吸附存在相同规律,吸附量表现为红田土>黄泥土>潮沙土,同种土壤有机磷的吸附量小于无机磷,对三种水稻土进行磷吸附动力学研究,表现为无论是有机磷还是无机磷,均为吸附前期速度较快,后期逐渐变慢。