生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响   总被引：2，自引：2，他引：0  

张海晶  王少杰  田春杰  罗莎莎 《土壤通报》2021,52(6):1384-1392

以典型东北黑土为研究对象,连续3年（2016—2018）开展田间定点试验,研究生物炭施用量0、10、30和50 t hm?2（分别简称为B0、B10、B30和B50）对黑土理化性质和溶解有机质（DOM）含量及其光谱特性的影响。结果表明:与B0处理相比,施用生物炭显著提高玉米产量、土壤饱和导水率和DOM的生物利用度,显著降低土壤DOM的腐殖化指数;B10处理显著降低激发波长为355 nm时,发射波长为440 ~ 470 nm范围内最大荧光强度（Fn（355））和有色溶解有机质,降幅分别达18.7%和33.1%;而B30处理显著增加活性有机碳含量、碳库管理指数以及速效磷含量,增幅分别达35.6%、36.5%和39.9%。此外,B50处理显著提高土壤电导率、亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性以及（LAP + N-1,4-乙酰葡糖胺糖苷酶）/碱性磷酸酶比值,增幅分别为21.7%、22.7%和27.3%。总之,适当施用生物炭（即在本研究区域施用10 ~ 30 t hm?2）可以通过改善土壤透水性和碳有效性,提高作物产量和土壤质量,并且降低DOM芳香度和腐殖化程度,提高DOM活性;而过量施用生物炭（即在本研究区域施用50 t hm?2）则可能增加土壤盐分含量,促进氮素转化和限制土壤磷矿化。  相似文献   

生物质炭和有机肥配施对水稻土溶解性有机质光谱学特征的影响     

梁栋  周巧林  张辉  马洪波  宁运旺  张永春  徐聪  焦加国  汪吉东 《土壤学报》2024,61(4)

为探究生物质炭对水稻土壤溶解性有机质（DOM）的影响及其与有机肥配施的协同效应,通过5年连续定位试验,探讨了生物质炭施用5年后不同施肥处理：对照(CK)、生物质炭 (BC)、化肥(F)、生物质炭+化肥(F+BC)、化肥+有机肥（25%氮替代, MF）和化肥+生物质炭+有机肥（25%氮替代, MF+BC）对水稻产量和土壤pH、全氮、有效磷、速效钾、有机碳、易氧化有机碳（ROC）及溶解性有机碳的影响。采用紫外-可见光谱、荧光光谱结合平行因子分析方法对土壤中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征,分析了DOM的紫外光吸收系数和紫外光斜率系数以及荧光指数、腐殖化指数、生物指数和富里酸、色氨酸、胡敏酸相对含量。结果表明：施用生物质炭和有机肥均能有效提高水稻产量,缓解土壤酸化,并且MF+BC处理水稻产量和土壤有效磷含量最高。水稻产量与DOM生物可利用性、芳香化程度、腐殖化程度、色氨酸组分含量和亲水性呈显著正相关(P＜0.05)。提高DOM生物可利用性和腐殖化程度均表现为有机肥大于生物质炭。生物质炭显著增加DOM富里酸和色氨酸组分含量,并且促进了水稻土中ROC向难氧化有机碳转化;而有机肥有效增加DOM富里酸、色氨酸、胡敏酸和ROC含量。生物质炭和有机肥协同配施对提升水稻产量及增加ROC、DOM富里酸和色氨酸含量、芳香化程度、腐殖化程度和生物可利用性方面具有交互作用。综上所述,在本研究条件下生物质炭配施有机肥在水稻增产和水稻土有机碳及DOM组分功能多样性提升方面具有长期效应。  相似文献   

不同生物炭对风沙土土壤养分及氮素利用率的影响          下载免费PDF全文

刘明琪  刘春媚  曹洪宇  纪小辉  李双廷  王海婷  崔涵  孙月  杨劲峰  韩晓日 《中国土壤与肥料》2023,(5):20-27

风沙土是我国重要耕地之一,具有土质瘠薄、漏水漏肥等特点,易造成肥料利用率低、产量低等问题,急需对其改良,以提高其保水保肥能力。以风沙土为研究对象,采用玉米秸秆生物炭(BM)、水稻秸秆生物炭(BR)及花生壳生物炭(BP),设置生物炭两个不同施用量:0.5%土重和1%土重。采用盆栽试验,研究添加不同来源和数量生物炭对土壤养分和氮素利用率的影响。结果表明:不同种类生物炭均可以提高风沙土土壤pH、有机碳、速效钾含量。随着生物炭用量的增加,增加效果越明显;与未施生物炭处理(CK)相比,高量水稻秸秆生物炭处理对土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾含量提升效果最显著,分别提高了101.70%、20.30%、14.92%、88.36%;高量花生壳生物炭处理对土壤pH提升效果最显著,提高了0.46个单位。不同种类的生物炭均提高了土壤氮素残留率和利用率,随着生物炭用量的增加,土壤氮残留率提高,其中以高量水稻秸秆生物炭处理和高量花生壳生物炭处理提升幅度最大,与CK相比,分别提高了45.47%、36.10%。而氮素利用率随着生物炭用量的增加却出现降低趋势,低量玉米秸秆生物炭的处理氮素利用率最高,为51.32%。土壤氮残留率与花生籽粒产量、土壤pH、有机碳、有效磷、速效钾呈显著正相关关系,与氮肥利用率呈显著负相关关系。综上所述,施加生物炭能显著改变风沙土土壤有效养分含量。高量水稻秸秆生物炭和花生壳生物炭短期内可以显著提高氮残留率,而在氮肥利用率提升方面不如玉米秸秆生物炭,高量花生壳生物炭增产效果最好。  相似文献   

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响   总被引：6，自引：0，他引：6  

张影  刘星  任秀娟  李东方  吴大付  陈锡岭 《水土保持学报》2019,33(3):153-159,165

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从"固碳减排"角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。  相似文献   

秸秆与生物炭对东北黑土团聚体碳氮磷循环关键酶活性影响          下载免费PDF全文

石卓  邓超  罗莎莎  王少杰  高强 《土壤通报》2023,(5):1128-1136

【目的】秸秆与生物炭施用会显著影响土壤酶活性，而不同粒径土壤团聚体微域环境的变化，可能减弱或延缓酶的响应强度，因此探讨土壤团聚体内酶活性对秸秆与生物炭施用的响应十分必要。【方法】依托设置在东北黑土已开展五年的田间定位试验，探究每年秸秆还田(SR,5 t hm^-2)和单次施用生物炭(BR,30 t hm^-2)以及二者联合(BS,5t hm^-2+30 t hm^-2)对不同粒径土壤团聚体内碳、氮、磷循环相关酶活性的影响。【结果】与对照相比，SR显著提高各粒径团聚体中多酚氧化酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性，平均增幅达33.4%和25.6%；而BR则显著提高了> 2 mm、<0.25mm粒径中多酚氧化酶活性及0.25～2 mm粒径中β-1,4-葡萄糖苷酶活性，平均增幅分别为30.2%、67.4%和44.4%。在氮循环相关酶方面，BR、SR和BS处理均显著增加> 2 mm、<0.25 mm粒径中的氧化亚氮还原酶活性，0.25～2 mm粒径中的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶活...  相似文献   

不同来源有机肥释放的溶解有机质粒径分布与光谱特征     

李财生  吴月颖  陈丽铭  吴治澎  侯正伟  黄成  吉恒宽  符传良  吴蔚东 《植物营养与肥料学报》2022,28(6):961-971

  【目的】  研究不同来源有机肥释放的溶解有机质 (DOM) 的粒径分布与光谱特征,为有机肥在农业生产中的应用及DOM后续环境行为的研究提供理论指导。  【方法】  本研究选择海藻、羊粪、虾肽以及小麦秸秆生物炭4种有机肥,提取有机肥中的DOM (<0.7 μm)。利用超滤分级技术对提取的DOM进一步区分为 <1 kDa、1～100 kDa、100 kDa～0.2 μm和0.2～0.7 μm 4个粒级,使用总有机碳 (TOC) 分析仪测定各粒径DOM的含量并使用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、紫外?可见吸收光谱 (UV-Vis) 和三维荧光光谱 (3D-EEM) 进行光谱表征。  【结果】  从全量 (粒径<0.7 μm) 溶解有机碳(DOC)来看,小麦秸秆生物炭 (308 mg/kg)<虾肽 (1060 mg/kg)<海藻 (1266 mg/kg)<羊粪 (2989 mg/kg)。供试有机肥中不同粒径的DOC所占比例和含量差异明显,均以最小粒径 (<1 kDa) 所占比例最高,除海藻为47%外,其余有机肥处理皆达到50%及以上。4种不同来源有机肥DOM的紫外和荧光特征值表明,4种有机肥的荧光指数 (FI) 和自生源指数(BIX)随着DOM粒径的减小而增大,而SUVA₂₅₄、SUVA₂₆₀和腐殖化指数 (HIX)随着DOM粒径的减小而减小。虾肽DOM各粒径的类蛋白组分含量高且主要为内源DOM,自生来源有机质丰富,生物可利用性高;羊粪DOM各粒径受人类活动影响较大;而小麦秸秆生物炭的DOM大粒径(>100 kDa)组分的FI<1.4,表明其大粒径DOM主要为外源性的,自身生产和微生物活动贡献相对较低。此外,尽管海藻、羊粪和虾肽各粒径的DOM的HIX值随着粒径的减小而逐渐减小,除虾肽DOM的<1 kDa组分外,其腐殖化程度依旧较高 (HIX>10),而小麦秸秆生物炭小粒径DOM的HIX<4,表明小麦秸秆生物炭的小粒径DOM疏水组分含量高,腐殖化程度相对较低。荧光组分和红外光谱表明了4种不同来源有机肥DOM以类腐殖质物质为主,且含有大量氨基酸N—H键、O—H键和C—O键等官能团。  【结论】  依据有机肥释放的DOM的粒径分布和光谱特征,海藻、羊粪、虾肽有机肥中的DOM主要以小粒径为主,其腐殖化程度高,蛋白组分含量较低。小麦秸秆生物炭DOM的生物稳定性要高于其他有机肥,生物可利用性较低,因此,施加过量的生物炭不利于微生物对土壤DOM的降解利用;而虾肽来源有机肥的DOM类蛋白组分贡献最大,生物可利用性高,施用虾肽有机肥可能有利于微生物对土壤DOM的降解利用。  相似文献   

煤矿区复垦土壤中秸秆和生物炭的分解特征     

李然  徐明岗  邬磊  申华平  孙楠  蔡岸冬  王斌  艾天成  靳东升  张强  洪坚平 《植物营养与肥料学报》2021,27(7):1129-1140

  【目的】  研究煤矿区不同复垦年限土壤中秸秆和生物炭的分解特征及其影响因素,为资源合理利用和矿区土壤培肥提供理论依据。  【方法】  依托山西煤矿复垦区试验基地,在复垦年限为1年 (复垦初期阶段,R1)、10年 (复垦中期阶段,R10) 和30年 (复垦长期阶段,R30) 的土壤中进行了有机物料填埋试验。供试有机物料包括:玉米秸秆 (MS)、小麦秸秆 (WS) 和生物炭 (BC),以不添加有机物料为对照 (CK)。3种有机物料按土重 (200 g) 和有机碳比例为100∶4混匀,装于尼龙网袋 (孔径0.38 μm) 内,埋入试验基地15 cm深的土壤中。监测试验期内土壤积温,在埋入土壤后的第 12、23、55、218、281、365天采集尼龙袋内土壤样品,分析有机物料残留量、土壤有机碳 (SOC)、微生物量碳 (SMBC)、微生物量氮 (SMBN)、可溶性有机碳 (DOC) 和可溶性有机氮 (DON) 含量,分析各调查指标与有机物料分解残留率的关系。  【结果】  1) 秸秆和生物炭的腐殖化系数分别为46.2%和86.6%,秸秆分解速率显著高于生物炭 (P < 0.05),有机物料的腐殖化系数在3种复垦年限土壤间无显著差异。秸秆分解速率在3种复垦土壤间表现出阶段性差异:分解0～12天,秸秆在R30中的分解速率显著高于R1;分解12天后,秸秆分解速率在3种复垦土壤之间无显著差异。2) 由积温方程可知,秸秆和生物炭的易分解有机碳库占比分别为55%和12%,稳定有机碳库占比分别为43%和87%。3) 添加秸秆显著提高了3种复垦土壤SMBC、SMBN、DOC和DON含量,其在R1的增长幅度显著高于R10和R30,后两者的增幅无显著差异;添加生物炭不影响复垦土壤的活性碳氮库。4) 分解0～23天,秸秆分解速率与土壤活性碳氮含量、秸秆木质素含量显著相关;分解23天后,秸秆分解速率与土壤SMBN含量、秸秆木质素含量显著相关。土壤性质不影响生物炭的分解速率。整个分解时期复垦土壤中DOC增加量与秸秆分解速率呈极显著正相关 (P < 0.01)。  【结论】  秸秆和生物炭的腐殖化系数与土壤复垦年限不相关,秸秆分解速率显著高于生物炭,主要是由于秸秆易分解有机碳库占比高于生物质炭。秸秆埋入复垦土壤后,在第12天分解速率达到最大值,土壤活性养分含量显著增加;生物炭性质稳定,分解缓慢,土壤活性养分含量无明显变化。综上,复垦土壤应加强秸秆还田以提高土壤活性碳氮含量,长期复垦土壤宜施用生物炭以稳定复垦土壤碳氮库。  相似文献   

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应   总被引：2，自引：1，他引：1  

侯建勋  张水梅  袁静超  程松  刘剑钊  刘松涛  梁尧  任军  蔡红光 《植物营养与肥料学报》2021,27(4):610-618

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。  相似文献   

生物炭添加对旱作农田土壤溶解性有机质及其动态影响的定位研究   总被引：4，自引：0，他引：4  

《水土保持学报》2018,(6)

为揭示生物炭添加对旱作农田土壤溶解性有机质(DOM)及其动态的影响,通过定位试验,探讨了不同生物炭施用量小区土壤在2012—2017年间溶解性有机碳、溶解性无机碳和DOM的荧光光谱组分及其紫外光谱特征的变化特征。结果表明:添加生物炭总体上能够提高土壤DOC和DIC含量,且随着添加量的增加而递增。相同生物炭添加量处理中,DOC含量随施用时间增加显著降低,而DIC含量呈逐渐升高的趋势。DOM芳香化程度随施用时间延长而显著增大,施用3年后3%和5%添加量处理的芳香化程度较CK显著降低,而1%添加量处理与CK无显著差异。DOM分子量在不同施用年限之间呈增大趋势。随着生物炭添加量的增加,分子量在不同施用年限间的差异逐渐减小。土壤DOM主要由UVC类腐殖酸(C1)、UVA类腐殖酸(C2)、土壤富里酸(C3)和类色氨酸(C4)4种物质组成,其中以C1和C2为主。整体而言,除添加1%生物炭时C2随施用年限增加而降低之外,不同处理中C1及C2均随着施用年限的增加而逐渐增加,而C3和C4则显著降低。不同处理下DOM的来源以外源输入为主,微生物内源输入为辅,添加生物炭在一定程度上增强了DOM的生物可利用性。生物炭的长期施入会引起旱作农田土壤DOM组分变化,总体趋势是大分子量腐殖酸类物质在增加,而小分子量蛋白类物质在减少。  相似文献   

生物炭还田对植烟土壤活性有机碳及酶活性的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

杜倩  黄容  李冰  王昌全  文登鸿  谢云波  陈玉蓝  冯浪 《核农学报》2021,35(6):1440-1450

为探索不同来源的生物炭及其还田方式对连作植烟土壤的改良效果,以四川盐源红壤为研究对象,通过田间试验研究了不同生物炭类型(玉米秸秆生物炭YM、油菜秸秆生物炭YC)配合不同还田方式(条施、穴施、条施+穴施)下,土壤有机碳组分和土壤酶活性在烤烟不同生育期的变化特征。结果表明,生物炭类型和还田方式显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量,与CK(不添加生物炭)相比,生物炭处理的土壤TOC含量增加了6.9%~39.7%,其中油菜生物炭穴施还田的效果最佳。生物炭提高了土壤活性有机碳库和颗粒态有机碳含量,其中油菜生物炭处理的活性有机碳平均含量显著高于玉米生物炭,颗粒态有机碳含量则相反;与CK相比,玉米生物炭和油菜生物炭穴施还田提高了土壤可溶性有机碳含量,分别显著增加了25.3%~36.4%和33.3%~51.3%;油菜生物炭穴施还田的烤烟旺长期土壤微生物量碳、易氧化有机碳和颗粒态有机碳含量最高,较CK分别增加了34.6%、28.9%和38.3%。土壤蔗糖酶、蛋白酶活性总体受生物炭类型和还田方式的显著影响,与CK相比,油菜生物炭穴施还田的土壤蔗糖酶活性显著提高了24.1%~30.6%;玉米生物炭对烤烟现蕾期和成熟期土壤脲酶、蛋白酶活性提升效果总体优于油菜生物炭。综上,生物炭还田总体增加了植烟土壤有机碳库含量和酶活性,其中油菜生物炭穴施还田方式对土壤活性有机碳库、蔗糖酶活性的提升效果较佳。本研究结果为植烟土壤保育技术和生物炭在烟草生产的应用提供了科学依据和指导实践。  相似文献   

秸秆不同还田方式对紫色土微生物量碳、氮、磷及可溶性有机质的影响   总被引：6，自引：2，他引：4  

吕盛  王子芳  高明  黄容  田冬 《水土保持学报》2017,31(5):266-272

以广泛分布于西南丘陵区的紫色土为研究对象,通过田间微区试验,研究了油菜/玉米轮作下秸秆不同还田方式对紫色土微生物量碳、氮、磷和可溶性有机质的影响,以期为秸秆在农业生产上的综合利用提供理论依据。结果表明:秸秆直接还田(CS)、生物质炭还田(BC)、秸秆+促腐剂还田(CSD)和秸秆1∶1配施生物质炭还田(CSB)均有效提高土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)、磷(SMBP)含量,其中以CSD处理的微生物量碳、磷最高,分别比CK(单施化肥)增加了46.32%,94.09%;CSB处理的微生物量氮最高,其次为CSD处理,分别达到了104.47,104.14mg/kg。对土壤可溶性有机质而言,除BC处理外,其他秸秆还田处理下土壤可溶性有机碳(DOC)提高了63.26%~189.46%,其中CSD处理最高,达72.74mg/kg;与CK处理相比,秸秆不同还田方式显著降低了土壤可溶性有机氮(DON)含量,但4种处理的土壤可溶性有机磷(DOP)均有提高,特别是CSD处理对土壤可溶性有机磷的提高效果最佳。与CK处理相比,秸秆不同还田方式降低了土壤DON/TN,但有效提高了SMBC/SOC(除BC处理),其中CS和CSD处理的提高效果显著,同时CSD处理的DOC/SOC和SMBN/TN值最高,分别达到了0.49%和7.66%。秸秆不同还田方式能有效提高作物产量,与CK处理相比,各处理的油菜和玉米产量分别提高了3.37%~7.01%和1.49%~3.92%,其中以CSD处理的增产效果最佳。因此,油菜/玉米轮作下西南丘陵山区紫色土最优的秸秆还田方式为秸秆+促腐剂还田,该还田方式下活性有机质含量最高,有利于提高土壤生产力。  相似文献   

有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用     

柳媛媛  孙本华    皮小敏  张彤勋  刘平静  高明霞  冯浩     《水土保持研究》2018,25(4):71-76

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。  相似文献   

Effects of straw and its biochar applications on the abundance and community structure of CO2-fixing bacteria in a sandy agricultural soil     

Li  Peipei  Chen  Wenju  Han  Yanlai  Wang  Daichang  Zhang  Yuting  Wu  Chuanfa 《Journal of Soils and Sediments》2020,20(4):2225-2235

Purpose

Crop straw and biochar application can potentially increase carbon sequestration and lead to changes in the microbial community in agricultural soils. Sequestration of CO₂ by autotrophic microorganisms is key to biogeochemical carbon cycling in soil ecosystems. The effects of straw and its biochar, derived from slow pyrolysis, on CO₂ fixation bacteria in sandy soils, remain unclear. Therefore, this study compared the response of abundance and community of CO₂ fixation bacteria to the two straw application methods in a sandy agricultural soil. The overall aim of the study was to achieve an efficient use of straw residues for the soil sustainablility.

Materials and methods

We investigated the soil organic carbon content and autotrophic bacteria over four consecutive years (2014–2018) in a field experiment, including the following four treatments: whole maize straw amendment (S), whole maize straw translated biochar amendment (B), half biochar and half straw amendment (BS), and control (CK) without straw or biochar amendment. The autotrophic bacterial abundance and community structure were measured using molecular methods of real-time PCR, terminal restriction fragment length polymorphisms (T-RFLP), and a clone library targeting the large subunit gene (cbbL) of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase.

Results and discussion

The results showed that the content of soil total organic carbon (TOC), dissolved organic carbon (DOC), and microbial biomass carbon (MBC) in B, S, and BS treatments was significantly increased compared with the CK treatment. Soil TOC and available potassium (AK) in the B treatment significantly increased by 15.4% and 23.3%, respectively, but soil bulk density, DOC, and MBC significantly decreased by 8.5%, 10.6%, and 14.5%, respectively, compared with the S treatment. The abundance of the cbbL gene as well as of the bacterial 16S rRNA gene increased significantly in straw or biochar application treatments as compared to the CK treatment. The B treatment, but not the BS treatment, significantly increased the cbbL gene abundance when compared to the S treatment. No significant differences were observed in the bacterial 16S rRNA gene abundance among the three straw or biochar applications. The application of straw biochar could increase the diversity of the autotrophic bacteria, which also altered the overall microbial composition. Physicochemical properties of the soil, such as soil pH, SOC, and bulk density, can help explain the shift in soil microbial composition observed in the study.

Conclusions

Taken together, our results suggest that straw biochar, rather than straw application, leads to an increase in the abundance and diversity of CO₂-fixing bacteria, which would be advantageous for soil autotrophic CO₂ fixation.

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大量短期的室内试验和田间试验研究表明,施用生物炭可以增加土壤碳固定,提升土壤肥力和作物产量,然而关于生物炭的长期土壤肥力效应尚不明确。为此,依托持续10年的生物炭的田间定位试验[4个处理:对照(CK)、生物炭4. 5 t·hm-2·年-1(B4. 5)、生物炭9 t·hm-2·年-1(B9. 0)、秸秆还田(SR)],研究了长期施用生物炭对土壤肥力状况的影响。结果显示,与对照相比,长期施用生物炭和秸秆还田对土壤p H值没有显著影响,但容重降低了2. 2%～8. 2%,施用生物炭的土壤电导率降低了1. 5%～7. 8%,而秸秆还田处理土壤电导率提高了4. 7%～13. 4%。施炭和秸秆还田使土壤有机质(SOM)含量增加57. 7%～123. 1%,总氮含量提高11. 3%～21. 9%,总磷没有显著性变化。不同处理土壤NH+4-N含量的差异不显著,而施用生物炭和秸秆还田土壤NO-3-N含量增加3. 8%～67. 1%,且高炭处理的效果显著。土壤有效磷含量显著降低了23. 1%～42. 0%,速效钾含量上升了2. 0%～23. 1%。总体而言,长期施用生物炭提升了土壤肥力,尤其是对土壤有机质的提升有显著的效果。  相似文献   

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采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。  相似文献   

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为探究秸秆还田配施腐熟剂对宁夏扬黄灌区土壤改良和玉米增产的效应,在秸秆还田条件下施用3种不同腐熟剂[生物秸秆速腐剂(SR+BS)、EM菌秸秆腐熟剂(SR+RJ)、有机废物发酵菌曲(SR+OW)],以秸秆还田不施腐熟剂处理为对照(CK),研究其对秸秆生物失重率、砂性土壤理化性状和滴灌玉米生长及产量的影响。结果表明,3种腐熟剂均能有效促进玉米秸秆腐解,其中SR+RJ的秸秆腐解程度最佳,翻埋130 d后其秸秆生物失重率为49.9%,SR+OW和SR+BS次之,3种处理分别较CK显著提高7.1、5.7、5.2个百分点。SR+RJ对改善0~40 cm土层土壤容重效果最佳,较CK显著降低4.2%,同时显著提高了耕层土壤有机质和速效养分含量及生育中后期土壤贮水量,SR+OW和SR+BS次之。施用秸秆腐熟剂能明显促进玉米生育中后期植株生长,其中SR+RJ最佳。SR+RJ和SR+OW对玉米增产增收效果最明显,分别较CK显著增产26.9%、23.4%,显著增收28.8%、23.4%。可见,秸秆还田配施腐熟剂可有效促进玉米秸秆腐解,改善土壤理化性质,促进玉米生长发育,显著提高作物产量与经济效益,以EM菌秸秆腐熟剂效果最佳。本研究为宁夏扬黄灌区还田后促进秸秆腐熟和砂性土壤培肥及玉米高产提供了技术参考。  相似文献   

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