刘志伟
- 作品数：7 被引量：55H指数：3
- 供职机构：南京农业大学资源与环境科学学院农业资源与生态环境研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学天文地球环境科学与工程更多>>
- 生物质炭施用对水稻土有机质分子结构和组成的影响
- 2023年
- 农田土壤施用生物质炭(BC)被认为是提高表层土壤固碳潜力的有效措施,但其对深层土壤有机质分子结构和组成特征的影响还认识不足.本文以BC施用4年后的水稻土为研究对象,基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热裂解气质联用(Py-GC/MS)技术,探究BC施用对耕作层(A层,0~15 cm)、犁底层(Ap层,15~28 cm)和潴育层(W,28~50 cm)土壤有机碳(SOC)含量和有机质分子结构与组成的影响.结果表明:①与不施炭的对照(CK)处理相比,BC处理下A层SOC和可溶性有机碳(DOC)含量分别显著增加了13.0%和22.3%,Ap层DOC含量增加了20.8%,而W层SOC和DOC含量均无显著性变化.②从有机质化学结构来看,BC施用增加了各土层芳香族碳组分的相对峰强度,而降低了A层和Ap层多糖等碳水化合物的相对峰强度,有机质结构趋于芳香化.③BC施用明显增加了不同深度水稻土有机质分子的相对丰度并改变了分子组成.与CK处理相比,BC处理降低了各土层中氨基酸、氨基化合物、二元羧酸、羟基酸和糖类的相对丰度,特别是Ap层和W层;而BC处理则增加了各土层中烷烃类、胺类、杂环氮化合物、苯酚酯和多酚类的相对丰度.研究显示,施用BC增加了表层土壤中疏水性分子和芳香性化合物向深层土壤的迁移,增强了深层土壤碳库的稳定性.
- 宋凯悦刘志伟刘伟马睿凌李世贤卞荣军卞荣军潘根兴
- 关键词：生物质炭水稻土深层土壤固碳
- 生物质炭对水稻土团聚体微生物多样性的影响被引量：24
- 2020年
- 生物质炭施用对土壤微生物群落结构的影响已有报道,但土壤团聚体粒组中微生物群落对生物质炭施用的响应的研究还相对不足。以施用玉米秸秆生物质炭两年后的水稻土为对象,采用团聚体湿筛法,通过高通量测序对土壤团聚体的微生物群落结构与多样性进行分析,结果表明:(1)与对照相比,生物质炭施用显著促进了大团聚体(2000-250μm)的形成,并提高了团聚体的稳定性。(2)不同粒径团聚体间微生物相对丰度存在显著差异。在未施生物质炭的处理(C0)中,随着团聚体粒径增大,变形菌门、子囊菌门、β-变形杆菌目、格孢腔菌目的相对丰度逐渐降低,而酸杆菌门、担子菌门、粘球菌目、类球囊霉目的相对丰度逐渐升高。(3)生物质炭施用显著改变了团聚体间的微生物群落结构。与C0处理相比,生物质炭施用处理的大团聚体中变形菌门、鞭毛菌门和β-变形杆菌目的相对丰度分别显著提高了14.37%、33.28%和33.82%;微团聚体(250-53μm)中酸杆菌门、子囊菌门和粘球菌目的相对丰度分别显著降低了20.15%、19.93%和17.66%;粉、黏粒组分(<53μm)中担子菌门的相对丰度升高90.25%,而子囊菌门和鞭毛菌门的相对丰度分别降低12.15%和12.58%。由此可见,生物质炭不仅改变土壤团聚体组成和分布,同时伴随着土壤微生物群落结构的改变。
- 朱孟涛刘秀霞王佳盟刘志伟郑聚锋郑聚锋王艮梅卞荣军李恋卿潘根兴
- 关键词：生物质炭水稻土土壤团聚体土壤微生物群落
- 三种生物质热解醋液矿物质和有机质组成及其辣椒叶面喷施效应被引量：1
- 2024年
- 为了解生物质热解醋液的无机与有机组成特点及其叶面喷施对蔬菜生长和品质的影响,探讨其组成及作物效应变化与不同原料和热解工艺的潜在联系。本研究选择苹果枝条、玉米秸秆和稻壳等三种农业废弃物炭化工程的热解醋液,分析其基本物质组成性质及可溶性有机质(DOM)含量,并采用提取-浓缩-GC-MS分析法研究供试醋液主要有机分子组成,继而以其为载体分别配制叶面液体肥料,进行辣椒田间试验。设置对照(清水,CK)、市售常规液体肥料(WSF)、稻壳醋液炭基液体肥料(RF)、玉米秸秆醋液炭基液体肥料(CF)和苹果枝条醋液炭基液体肥料(AF)5个喷施处理,采集成熟辣椒测定植株生长和品质指标。结果表明:三种热解醋液的DOM均以有机酸、酚类物质为主,同时含有少量酮类、醛类和酯类等物质。其中,苹果枝条醋液含有机酸量最大,稻壳醋液含酚类最多。不同液体肥料喷施处理均能促进辣椒生长和改善辣椒品质,其中AF处理效果最优,其次是CF、RF和WSF处理。与CK相比,不同液体肥喷施辣椒平均增产在35%以上,AF处理增产达62%;AF显著提高了辣椒坐果数、叶面积和SPAD值,增幅分别为54.73%、26.99%和19.67%;各处理下辣椒果长、果径均显著增加,AF处理下增幅均在25%以上。不同液体肥料喷施均显著增加了辣椒可溶性糖和辣椒素含量(平均增幅约20%),并提高了可溶性蛋白含量(增幅约5%);AF处理下辣椒可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、辣椒素和干物质等品质指标提升幅度在6%~30%之间。研究表明,热解醋液液体肥对辣椒的增产提质效应与热解醋液中微量矿质元素有关,也与小分子有机酸和抗氧化酚类物质含量有关,其分子过程和分子机理仍需要进一步研究。
- 景俊丽陈硕桐王燕赵正刘成刘志伟夏少攀卞荣军卞荣军程琨刘晓雨李恋卿程琨DROSOS Marios张旭辉潘根兴
- 关键词：分子组成辣椒叶面肥
- 减氮条件下秸秆炭化与直接还田对旱地作物产量及综合温室效应的影响被引量：25
- 2016年
- [目的]本文旨在研究秸秆及生物质炭形式还田下减施氮肥对旱地作物生产及温室效应影响，以期为农业低碳生产及秸秆资源化利用提供依据。[方法]本研究选取华北平原典型旱地土壤（褐土）为研究对象，设置不同施氮水平并配合秸秆直接还田与生物质炭还田施用，对连续两个作物生长季（玉米-小麦）的产量及温室气体排放进行观测。共设置了7个施肥处理：1）不施肥处理（CK）；2）常规秸秆还田配施全量化肥氮处理（SN100）；3）秸秆还田配施化肥减氮10％处理（SN90）；4）秸秆还田配施化肥减氮20％处理（SN80）；5）生物质炭配施全量化肥氮处理（BN100）；6）生物质炭配施化肥减氮10％处理（BN90）；7）生物质炭还田配施化肥减氮20％处理（BN80）。采用静态箱-气相色谱法，在玉米-小麦轮作体系中进行全生育期土壤温室气体排放观测，并测定作物产量。[结果]在保持作物产量稳定的条件下，秸秆两种还田方式均可降低10％～20％的氮肥施用，但秸秆还田配合氮肥减施对作物产量的影响因作物类型而异。减施氮肥显著影响土壤温室气体排放，N2O随氮肥施用量减少显著降低；CH4排放主要表现为弱吸收汇；而秸秆还田处理的CO2排放随氮肥的减少而呈增加趋势，对应生物质炭还田处理的CO2排放变化趋势相反。进一步结合作物产量分析表明，相对于常规秸秆还田措施，秸秆直接还田和炭化还田配合氮肥减施可使土壤温室气体排放强度（GHGI）分别降低36．40％-40．48％和40．48％-53．50％。[结论]生物质炭还田可在稳定旱地作物产量的前提下实现氮肥减施与低碳生产。
- 韩继明潘根兴刘志伟张硕硕熊旭东吕振郑聚锋张旭辉刘晓雨李恋卿卞荣军程琨
- 关键词：旱地生物质炭作物产量
- 土坷垃与泥圪塔:认识和表征土壤团聚体系统的生态系统功能及服务
- 2024年
- 土壤生态系统功能与服务是土壤支撑地球环境和全球社会可持续发展的基石。土壤团聚体系统是土壤形成的物质基础,也是土壤和这些生态系统功能与服务的物质支撑。通过总结土壤有机碳积累和稳定、生物多样性保持及土壤酶活性与微域生物地球化学过程调控等关键生态系统功能和服务,探讨了它们与土壤团聚体系统发育的关系,特别是对团聚体性质及功能的测试方法及数据处理方法进行了详细梳理,并对这些方法如何促进人们对土壤团聚体系统的科学认识进行了总结。着重分析讨论了土壤团聚体系统作为多样化微域空间对土壤固碳、生物多样性和酶活性的调节或控制机制,强调了团聚体颗粒—孔隙系统的多样性与这些功能和服务的多样化提供的关系,提出团聚体系统的多样性是理解和诠释土壤对于生态系统多样性发育及其可持续服务的重要视角。同时,通过案例研究的数据挖掘和分析提出了改进的试验分析数据表达方法,以便客观反映土壤团聚体系统在土壤功能和服务中的基础作用,以及人类管理活动对这些功能和服务的改善和提升作用,以此指导土壤的可持续管理。最后,讨论了土壤团聚体系统研究在土壤与环境可持续发展关系研究中的重要性,建议将土壤团聚体系统视作土壤最基础的功能单元,而不仅仅是野外(田间)活动的直接受体。总之,土壤团聚体系统在地球生物地球化学循环和土壤健康中扮演着关键角色,因而需要对其进行长期且深入的系统研究,并建立全球统一的土壤团聚体系统生态过程、功能的分析和表征方法框架。现代土壤学的发展以促进土壤健康和推动可持续发展为目标,其核心基础在于对土壤团聚体系统的深入研究和理解。
- 赵正刘成冯潇陈硕桐龚静雯刘志伟刘志伟刘志伟王燕卞荣军张旭辉刘晓雨卞荣军张旭辉程琨
- 关键词：微生物生境酶活性
- 生物质炭施用对不同深度稻田土壤有机碳矿化的影响被引量：7
- 2020年
- 本文旨在揭示生物质炭施用下不同深度稻田土壤有机碳矿化特征的变化,为提高稻田土壤生物质炭施用下的固碳效应提供参考。以太湖地区施用生物质炭2 a后的水稻土为研究对象,采集了7个不同土壤深度的土壤样品,通过室内培养试验,分析了生物质炭施用下不同深度土壤有机碳分布及矿化特征。结果表明,生物质炭仅显著增加了表层(0~10 cm)土壤总有机碳含量,而对深层土壤无显著影响。然而,与对照相比,施用生物质炭显著降低了土壤0~40 cm有机碳矿化强度,0~10、10~20、20~30、30~40 cm土层的降幅分别为23.74%、37.57%、37.62%和15.95%,并降低了10~40 cm土层的微生物生物量碳和0~40 cm土层微生物代谢熵,同时表层(0~10 cm)土壤微生物生物量碳显著增加11.3%,而以上各指标在40 cm以下土层未因生物质炭添加而产生显著变化。因此,生物质炭在2 a尺度上提高了稻田土壤0~40 cm有机碳的稳定性,有助于增加深层土壤固碳潜力。
- 王佳盟刘伟刘志伟刘秀霞吴秀兰卞荣军卞荣军李恋卿郑聚锋
- 关键词：生物质炭深层土壤水稻土有机碳矿化
- 土坷垃与泥疙瘩:如何认识和表征土壤团聚体生物物理结构?被引量：1
- 2024年
- 近20年来土壤团聚体的研究逐渐成为土壤学研究的主要方向,其理论和方法不断推陈出新。通过回顾土壤团聚体形成发育的基本理论沿革,梳理了土壤团聚体粒径分组、组分分析和结构表征的技术沿革,讨论和归纳了土壤团聚体分离制备和生物物理结构解剖分析的技术方法,并凝练了对土壤团聚体系统的本质科学认识。得到的主要认识包括:(1)土壤团聚体是土壤中矿物质、有机质和生物质相互作用构成的最小微域构造单元,应赋予功能性土壤颗粒的本质地位;(2)土壤中不同层级团聚体的不同微域分布格式是土壤异质性和功能多样性的原由;(3)土壤团聚体的最终本质是土壤(生物)动态孔隙系统,不同层级团聚体在总孔度、孔径及其堆砌构造上或者说团聚体-孔隙的偶联构造上具有固有的特征;(4)主要可从宏团聚体-微团聚体-(未团聚的)粉黏粒3个层级的组合关系来表征土壤团聚体系统,可用“石榴”模式来理解粉黏粒和微团聚体进一步发育为宏团聚体;(5)在团聚体分离制备方法中,尽管干筛法和润筛法对于干土样本应用较多,但湿筛法制备的样品更接近于团聚体的自然形成和稳定;(6)计算机断层扫描孔隙微形貌技术提供了刻画团聚体孔隙系统并与土壤生命过程和生态系统服务相联系的定量化和可视化技术途径。未来需要通过广泛国际合作发展全球土壤团聚体系统的定量化解剖、功能化分析和可视化呈现的通用方法和实验室操作规范,以便从团聚体系统层面解构土壤复杂系统,特别是生物多样性系统,为开发基于团聚体理论的全球土壤管理政策及技术路径提供科学依据和参考。
- 赵正冯潇刘成陈硕桐刘志伟刘志伟刘志伟王燕卞荣军张旭辉刘晓雨卞荣军张旭辉程琨
- 关键词：土壤团聚体
