高攀攀,李國(guó)瑜,劉若薇,位宇婧,馮浩杰,婁燕宏,王 會(huì),楊全剛,諸葛玉平,潘 紅
(1. 土肥高效利用國(guó)家工程研究中心/山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,山東 泰安 271018;2. 泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,山東 泰安 271018)
我國(guó)人口眾多,人均耕地不足,糧食生產(chǎn)還不能完全滿足人口內(nèi)消。鹽堿地是寶貴的耕地儲(chǔ)備資源,我國(guó)鹽堿地面積約為9.91×107hm2,約占全世界鹽堿地總面積的10%,其中可開(kāi)發(fā)利用的面積約占36%[1-2]。鹽漬化一方面會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)、水分有效性和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化,以及土壤微生物群落組成;另一方面,高鹽土壤會(huì)抑制植物生長(zhǎng)。因此,土壤鹽漬化是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要制約因素之一,威脅全球糧食安全[3]。
施用土壤改良劑是鹽漬土高效利用的重要手段,改良劑主要包括有機(jī)和無(wú)機(jī)改良劑。無(wú)機(jī)改良劑主要包括石膏等,有機(jī)改良劑主要有生物炭、有機(jī)物料等,均可以達(dá)到改良土壤理化性質(zhì)和微生物生態(tài)環(huán)境的目的[4-6]。
氮是制約作物品質(zhì)及產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,合理施用氮肥可達(dá)到增產(chǎn)改土的效果。土壤中氮素絕大部分以有機(jī)氮的形態(tài)存在,而植物可直接吸收利用的氮主要是無(wú)機(jī)態(tài)氮[5]。氮素施入土壤后通常會(huì)發(fā)生揮發(fā)、硝化與反硝化等一系列的轉(zhuǎn)化與反應(yīng)。傳統(tǒng)硝化作用分為兩步,氨氣(NH3)在氨氧化微生物的作用下氧化為亞硝酸鹽,再經(jīng)亞硝酸鹽氧化菌氧化為硝酸鹽。氨氧化過(guò)程是硝化過(guò)程的第一步,也是限速步驟,由編碼氨單加氧酶基因(amoA基因)的氨氧化細(xì)菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)完成[7-8]。土壤反硝化作用是硝態(tài)氮(-N)在厭氧條件下逐步還原為亞硝態(tài)氮(-N)、一氧化氮(NO)和氧化亞氮(N2O),最終還原為氮?dú)猓∟2)的生物化學(xué)過(guò)程。N2O還原為N2的過(guò)程是由編碼氧化亞氮還原酶基因(nosZ基因)的細(xì)菌完成,由于有些反硝化細(xì)菌缺少該基因,致使N2O 成為反硝化過(guò)程的終產(chǎn)物[9]。在氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程中,還會(huì)有部分氮素可能會(huì)通過(guò)徑流、淋溶、NH3揮發(fā)等進(jìn)入水體和大氣,導(dǎo)致農(nóng)田氮肥利用率降低[4]。土壤鹽漬化會(huì)通過(guò)影響土壤氮素的轉(zhuǎn)化規(guī)律和動(dòng)態(tài)遷移,改變各形態(tài)氮的比例和含量,進(jìn)而加重氮素?fù)p失、降低作物吸收效率。李紅強(qiáng)等[3]認(rèn)為,土壤鹽分對(duì)硝化過(guò)程的影響因土壤鹽分離子組成、pH 值、-N 與-N 比值、微生物豐度與活性等因素而異,同時(shí)提出土壤鹽分過(guò)高會(huì)增加NH3揮發(fā),抑制氮素礦化、硝化、反硝化。
我國(guó)《“十四五”全國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)、加強(qiáng)退化耕地治理的時(shí)代要求。如何利用改良劑提高鹽漬土壤氮素利用效率,提高農(nóng)產(chǎn)品有效供給,成為當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題[3]。因此,擬就鹽漬化土壤常用改良劑(生物炭、石膏、有機(jī)物料)的添加對(duì)NH3揮發(fā)、N2O 排放以及相關(guān)功能微生物的影響方面展開(kāi)論述,以期為鹽漬土壤生態(tài)系統(tǒng)中氮肥可持續(xù)管理提供理論依據(jù)。
生物炭又名生物質(zhì)炭,指的是生物質(zhì)在高溫(<700 ℃)和厭氧條件下生成的一類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)穩(wěn)定的富炭產(chǎn)物[7]。在物理性質(zhì)上,生物炭表面具有較高的比表面積、孔隙度、表面電荷、持水性[8]。在化學(xué)性質(zhì)上,生物炭表面具有大量的官能團(tuán)、鹽基離子,且本身具有較高的灰分含量[9]。此外,生物炭進(jìn)入土壤后,會(huì)耦合很多生物化學(xué)物理過(guò)程,從而形成新型的土壤生態(tài)位,這一過(guò)程被稱為炭際效應(yīng)。該過(guò)程能改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤保水透氣性,吸附截留有機(jī)污染物和重金屬,增加養(yǎng)分固持,提高微生物活性,促進(jìn)作物生長(zhǎng),在環(huán)境修復(fù)和土壤改良方面效果明顯[10-13]。
生物炭對(duì)鹽漬土硝化作用的影響因氣候帶和土壤類型不同,表現(xiàn)出促進(jìn)[14]或抑制[15]效應(yīng)。PROMMER 等[14]通過(guò)在奧地利酸性土壤上復(fù)配施用氮肥和生物炭發(fā)現(xiàn),生物炭刺激了硝化作用。該結(jié)果與之前BALL 等[13]對(duì)森林土壤的研究一致,其認(rèn)為在森林土壤中,添加生物炭會(huì)刺激硝化作用。而在鹽漬化土壤中,YAO 等[16]通過(guò)研究改良劑和土壤鹽分對(duì)土壤尿素水解和凈硝化速率的交互作用發(fā)現(xiàn),生物炭抑制硝化作用,而且抑制效果隨生物炭施用量的增加而加劇,這可能是生物炭和氮肥聯(lián)合施用降低了鹽漬土壤硝化潛能和潛在硝化速率,延長(zhǎng)了硝化持續(xù)時(shí)間[16-18]。推測(cè)生物炭對(duì)硝化作用的抑制機(jī)制:(1)生物炭通過(guò)提高土壤pH值,促進(jìn)NH3揮發(fā),降低-N 的生物有效性來(lái)延緩硝化作用[19];(2)生物炭表面的反應(yīng)性官能團(tuán)—COO—和—O—,以及自由基降低了驅(qū)動(dòng)氨和亞硝酸鹽氧化過(guò)程的AOB 和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的豐度[20]。此外,生物炭顯著增加鹽漬土中nifH基因(固氮基因)和固氮菌豐度[15-16]。因此,從氮素周轉(zhuǎn)的角度講,適量施用生物炭可以維持土壤微生物活性,促進(jìn)氮素形態(tài)周轉(zhuǎn),減緩-N 形成,降低氮素淋失風(fēng)險(xiǎn),有利于鹽漬化土壤氮肥的可持續(xù)管理[19-22]。
石玉龍[23]等通過(guò)對(duì)濱海鹽漬土添加生物炭發(fā)現(xiàn),生物炭的施加水平在5 t/(hm2·a)和10 t/(hm2·a)時(shí),能夠降低鹽漬土N2O 排放量。生物炭減少N2O排放的機(jī)制:生物炭具有吸附性,能吸附硝化和反硝化底物,抑制硝化和反硝化的進(jìn)行,減少N2O 排放[23];生物炭能促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生更多的氧化亞氮還原酶,使得N2O 還原成分子氮[7];生物炭表面含有大量含氧官能團(tuán),為反硝化作用提供電子受體,使得反硝化作用能夠進(jìn)行完全。但也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),生物炭可增加N2O 的排放。例如,陳晨[20]等的研究發(fā)現(xiàn),生物炭能促進(jìn)土壤氮素礦化形成氨態(tài)氮,增加硝化作用的底物進(jìn)而促進(jìn)硝化和反硝化,刺激N2O 的排放。王月玲等[21]通過(guò)在塿土土壤添加果樹(shù)枝條生物炭發(fā)現(xiàn),較少的生物炭(20、40 t/hm2)添加能降低N2O 的排放,而施用相對(duì)較多的生物炭(60、80 t/hm2)則會(huì)增加N2O 的排放。這可能是由于土壤中施用大量生物炭后,生物炭本身養(yǎng)分及其疏松的結(jié)構(gòu)使得好氧細(xì)菌大量繁殖形成厭氧環(huán)境,加之生物炭吸附的硝態(tài)氮,刺激了反硝化作用,使得N2O排放增加[21-22]。由此可見(jiàn),生物炭對(duì)鹽漬土壤N2O 排放的刺激或抑制,與其添加量有關(guān)。因此,選擇合適的炭用量,可能對(duì)鹽漬化土壤溫室氣體N2O 減排至關(guān)重要。
生物炭的高陽(yáng)離子交換量(CEC)特性使其可以吸收大量的陽(yáng)離子,為補(bǔ)償電荷平衡導(dǎo)致H+釋放出來(lái),同時(shí)也將鹽漬土壤中的鹽基離子置換出來(lái),從而降低土壤pH 值[21-23]。但由于生物炭本身pH 值較高[24],因此,一直以來(lái)研究者對(duì)于生物炭的研究主要集中于酸性土的改良。此外,大量的生物炭施入土壤可能會(huì)吸附土壤團(tuán)粒進(jìn)而破壞土壤結(jié)構(gòu)[25]。ZHANG 等[26]也發(fā)現(xiàn),隨著生物炭施用量增加,微生物的數(shù)量和豐度呈現(xiàn)負(fù)響應(yīng),過(guò)量的生物炭會(huì)抑制土壤微生物多樣性。生物炭在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤鈺?huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì),同時(shí)也會(huì)吸附土壤中的污染物和重金屬離子,從而影響土壤結(jié)構(gòu),抑制微生物活性和植物生長(zhǎng)[27]。在與磷肥共同施入土壤后,生物炭會(huì)降低磷的有效性從而影響植物產(chǎn)量[28],過(guò)量生物炭還會(huì)抑制鹽分脅迫下作物的抗氧化系統(tǒng),使幼苗表現(xiàn)出生理?yè)p傷[29]。
綜上所述,國(guó)內(nèi)外將生物炭作為改良劑施入鹽漬土壤中對(duì)氮素影響的研究雖然取得一定進(jìn)展,但相關(guān)結(jié)果依然存在爭(zhēng)議,其潛在影響機(jī)制尚不明確。鑒于生物炭作為鹽漬土改良劑仍存在爭(zhēng)議,且生物炭調(diào)控鹽漬土氮素轉(zhuǎn)化的影響因素復(fù)雜多樣(鹽漬化程度、土壤鹽基離子類型、土壤肥力、生物炭用量、生物炭種類、土層深度、施用時(shí)間長(zhǎng)短等),因此,生物炭對(duì)鹽漬土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響還需要進(jìn)一步研究。
脫硫石膏改良鹽堿土技術(shù)原理主要包括鹽類轉(zhuǎn)化和離子置換2 種類型化學(xué)反應(yīng)。其中,鹽類轉(zhuǎn)化是將土壤中對(duì)植物毒害較大的碳酸鹽和重碳酸鹽轉(zhuǎn)化為毒害相對(duì)較小的硫酸鹽;離子置換是將土壤交換性離子(Na+、K+和Mg2+)轉(zhuǎn)化為水溶性離子,再通過(guò)灌排措施將鹽分離子從土壤表層淋洗至底層或排出土體,從而實(shí)現(xiàn)土壤降堿和脫鹽。由于成本低、產(chǎn)量高,石膏被廣泛用作鹽堿土壤改良劑[30]。施用石膏可降低土壤鹽分、堿化度(ESP)和pH 值,改善土壤的物理性質(zhì),增加作物產(chǎn)量。此外,石膏作為鈣、硫和鎂的肥料來(lái)源,有利于植物生長(zhǎng)[31-35]。鹽堿土壤中施用石膏,其含有的鈣離子與銨根離子發(fā)生置換,減少了氨揮發(fā)損失[36]。同樣,ZIA 等[37]通過(guò)比較施用石膏和不施用石膏處理下土壤NH3揮發(fā)量發(fā)現(xiàn),施用石膏顯著減少了NH3揮發(fā)損失。石膏減少鹽漬土NH3揮發(fā)的原因可能在于石膏較低的pH值減少了土壤中的堿性基團(tuán)[37-38]。ZHU等[38]通過(guò)在不同鹽漬化程度土壤中添加石膏也發(fā)現(xiàn),石膏可降低土壤pH 值,pH 值降低會(huì)減少NH4+向NH3的轉(zhuǎn)化,從而減少NH3揮發(fā)。石膏含有大量的硫酸鹽,施入土壤能顯著增加土壤的電導(dǎo)率(EC),含鹽量的增加會(huì)加重鹽分對(duì)硝化作用的抑制[39]。LI等[40]報(bào)道了添加石膏顯著降低硝化功能基因的拷貝數(shù),這與ZHU 等[38]在石膏處理中發(fā)現(xiàn)較低的-N 和較高的-N結(jié)果一致,石膏對(duì)NH3揮發(fā)的影響取決于降低pH值和抑制硝化作用之間的凈作用。
曾東萍[41]研究發(fā)現(xiàn),施加石膏渣會(huì)對(duì)稻田N2O排放產(chǎn)生明顯抑制,這可能是石膏增大了土壤硫氮比,緩解了不同氮還原酶之間的電子競(jìng)爭(zhēng),降低了生成N2O 的底物濃度,從而降低了N2O 積累[42]。也有研究者發(fā)現(xiàn),在熱帶酸性土中石膏和石灰復(fù)混施用能降低牧草根際和非根際土壤中nirK(亞硝酸還原酶基因)和nosZ基因的豐度,減少N2O 排放[43]。SUN 等[44]通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),只添加石膏對(duì)N2O 排放的影響并不顯著,但石膏與腐植酸和氮肥復(fù)配施用顯著降低了N2O 排放,這說(shuō)明石膏與其他物料配施可大幅度優(yōu)化施用效果。相反,有研究者發(fā)現(xiàn),大量石膏可能刺激N2O 排放。賀坤等[45]發(fā)現(xiàn),施用量大于45 t/hm2時(shí)能顯著降低土壤pH 值,局部土壤酸化會(huì)導(dǎo)致更多的土壤氮素轉(zhuǎn)化為N2O[46]。同時(shí),大量的石膏施用也會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),惡化土壤性質(zhì),影響土壤氮素轉(zhuǎn)化,降低土壤氮素有效性[47]。此外,石膏含有大量作為第二信使的Ca2+,能改變堿性土壤微生物細(xì)胞質(zhì)Ca2+分布和增大ATP 酶活性,為植物和微生物的各種生物化學(xué)過(guò)程提供能量,增加N2O排放潛力[48]。
就目前研究來(lái)看,石膏對(duì)鹽漬土壤氮素轉(zhuǎn)化主要是通過(guò)影響土壤酸堿度和鹽基離子,進(jìn)而間接作用于氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程。鹽漬程度、土壤類型、農(nóng)田用途和作物種植的差異也會(huì)對(duì)氮素轉(zhuǎn)化帶來(lái)影響。此外,大量的石膏施用不利于鹽漬土改良和土壤氮素利用,且石膏的單一施用效果并不顯著[38-39]。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該選擇合適的用量和搭配組分,才能達(dá)到預(yù)期效果。
有機(jī)物料不僅能為土壤微生物提供豐富的養(yǎng)分,增加微生物數(shù)量,還能改善土壤結(jié)構(gòu)和環(huán)境,增強(qiáng)土壤保肥保水性。與有機(jī)物料相比,無(wú)機(jī)肥可在短期內(nèi)提高作物產(chǎn)量,但礦物鹽的長(zhǎng)期積累會(huì)加劇土壤鹽堿化,降低土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量,污染環(huán)境。有機(jī)物料腐解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和酸性基團(tuán),可有效降低鹽堿土壤pH 值,同時(shí)促進(jìn)土壤保水和鹽分脫離。綠色可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)要求減少無(wú)機(jī)肥的用量,采用有機(jī)和微生物肥料部分代替化肥,以改良沿海鹽漬土,增強(qiáng)土壤微生物系統(tǒng)的抗性和復(fù)原力而不影響環(huán)境。因此,鹽漬土施用有機(jī)物料可達(dá)到修復(fù)土壤、提高資源利用效率的目的。有機(jī)物料與化肥相比可以持續(xù)釋放養(yǎng)分,被認(rèn)為是無(wú)機(jī)肥的有效替代品[49-51]。
在土壤全鹽量為1.7~37.9 g/kg 時(shí),鹽漬土壤NH3揮發(fā)會(huì)隨著土壤含鹽量增加而加劇[52]。周慧等[53]通過(guò)探究有機(jī)肥替代部分無(wú)機(jī)肥對(duì)田間土壤NH3揮發(fā)的影響發(fā)現(xiàn),土壤電導(dǎo)率在0.45~1.40 dS/m時(shí),有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥大于50%時(shí),有機(jī)肥會(huì)增加土壤鹽分,進(jìn)而促進(jìn)土壤NH3揮發(fā)損失。但在SHI等[18]的報(bào)道中,加入有機(jī)肥降低了鹽漬土的pH 值,使得AOB 數(shù)量增加,加速了氨氧化過(guò)程,導(dǎo)致有機(jī)肥抑制NH3揮發(fā)。
有機(jī)肥對(duì)農(nóng)田土壤N2O 排放是刺激或抑制,目前尚有異議。LIU 等[54]研究發(fā)現(xiàn),施用有機(jī)物料后,土壤N2O 排放量明顯高于施用化學(xué)肥料,這可能是因?yàn)橛袡C(jī)物料除為作物提供大量養(yǎng)分外,還為土壤硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌增加底物濃度,刺激了N2O排放[55]。SHI等[18]研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)肥施用12 d后顯著提高了AOB-amoA和nirK基因的拷貝數(shù),這可能是N2O排放通量顯著增加的主要原因。有機(jī)物料也可能通過(guò)增加土壤中NH4+濃度和微生物數(shù)量,刺激硝化作用,進(jìn)而產(chǎn)生N2O[56-57]。據(jù)此,推測(cè)有機(jī)物料促進(jìn)N2O 排放的機(jī)制:(1)有機(jī)物料含有豐富的養(yǎng)分,為硝化和反硝化提供大量底物,促進(jìn)了硝化和反硝化產(chǎn)生N2O;同時(shí),有機(jī)物料中的酸類物質(zhì)能降低鹽漬土的pH 值,還為微生物提供充足的養(yǎng)分和適宜的生活環(huán)境,導(dǎo)致微生物大量繁殖爭(zhēng)奪氧氣,產(chǎn)生厭氧環(huán)境,促進(jìn)反硝化作用[58-60];(2)有機(jī)物料能提高AOB-amoA和nirK基因的拷貝數(shù),促進(jìn)硝化和反硝化以及硝化細(xì)菌的反硝化等過(guò)程的發(fā)生[61]。相反,關(guān)于有機(jī)物料施用降低N2O排放的研究則認(rèn)為,生物炭配施有機(jī)物料導(dǎo)致nirS基因拷貝數(shù)的減少和nosZ拷貝數(shù)的增加,使N2O 排放減少[14]。土壤水分也是影響N2O排放的重要因素,當(dāng)施入有機(jī)物料后,鹽漬土的保水能力增強(qiáng),水分過(guò)多導(dǎo)致嫌氣環(huán)境的形成和擴(kuò)散條件的減弱,延長(zhǎng)了N2O 在土壤中的存留時(shí)間,進(jìn)一步促進(jìn)N2O 向N2的轉(zhuǎn)化,使其排放減弱[60]。另外,有機(jī)物料施用對(duì)氮素轉(zhuǎn)化及N2O 排放的影響與有機(jī)肥自身的C/N 和土壤條件有關(guān)。高C/N 條件下,施用有機(jī)物料后,有機(jī)質(zhì)分解慢,分解微生物與氮素轉(zhuǎn)化微生物爭(zhēng)奪氮素,導(dǎo)致土壤硝化-反硝化的底物減少,造成N2O排放減少[62]。
鹽漬土中,有機(jī)物料對(duì)N2O 排放的影響還要考慮鹽漬程度。周慧等[53]通過(guò)研究有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)N2O 排放的影響發(fā)現(xiàn),輕度鹽漬土上120 kg/hm2化肥配施120 kg/hm2有機(jī)肥,中度鹽漬土施用240 kg/hm2有機(jī)肥,N2O 排放最少,作物的產(chǎn)量最高。究其原因,在較小含鹽量時(shí),施入適量的有機(jī)物料能顯著改善微生物生存環(huán)境,有利于土壤微生物對(duì)氮的固持,同時(shí)促進(jìn)了完全反硝化反應(yīng)的進(jìn)行,使N2O排放降低[63]。鹽含量較高時(shí),鹽分抑制了NOB 的活性使硝化過(guò)程受阻,增加了硝化過(guò)程產(chǎn)生N2O的可能,同時(shí)高鹽分抑制了nosZ活性,加大了N2O 排放,因此,需施入高量有機(jī)物料,有利于減少異養(yǎng)反硝化過(guò)程N(yùn)2O排放。鹽漬化土壤施用有機(jī)物料既要考慮本身的C/N,還要綜合考慮土壤性質(zhì)。從減少氮素?fù)p失、增加作物產(chǎn)量的角度講,鹽漬化程度是確定有機(jī)物料用量的重要依據(jù)之一。
鹽漬土是我國(guó)寶貴的耕地儲(chǔ)備資源,開(kāi)發(fā)和合理利用鹽漬土是人類可持續(xù)發(fā)展的重要保障。鹽漬化是周期性動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,對(duì)鹽漬土改良材料進(jìn)行研究和提高鹽漬土產(chǎn)能是當(dāng)前的熱點(diǎn)。目前,針對(duì)生物炭、石膏和有機(jī)物料等改良材料對(duì)鹽漬土壤氮素轉(zhuǎn)化的研究已經(jīng)取得一定的進(jìn)展,后續(xù)對(duì)改良材料的選擇、優(yōu)化和規(guī)?;茝V等方面還需要進(jìn)一步探究。
(1)生物炭的多孔結(jié)構(gòu)并不具有特異選擇性,過(guò)量的生物炭施入土壤,除能吸附土壤污染物外,也能吸收土壤本身養(yǎng)分,加重土壤負(fù)荷。生物炭是高溫裂解的產(chǎn)物,在高溫生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生一些有毒物質(zhì),過(guò)量施用可能會(huì)導(dǎo)致有毒物質(zhì)積累。另外,生物炭屬于高溫產(chǎn)生的惰性穩(wěn)定產(chǎn)物,其在土壤中調(diào)控氮素轉(zhuǎn)化的機(jī)制需要長(zhǎng)期試驗(yàn)探索,這導(dǎo)致了很多短期試驗(yàn)結(jié)果有偏差。且國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)多注重生物炭對(duì)微生物群落豐度的影響,而忽視對(duì)氮素轉(zhuǎn)化的功能微生物和功能基因的探究。未來(lái)應(yīng)深入研究功能基因的表達(dá)機(jī)制和功能微生物的響應(yīng)機(jī)制。不同材料和不同溫度燒制的生物炭,性質(zhì)和功能上也有差異。因此,應(yīng)對(duì)生物炭進(jìn)行全方位、多方面、深層次的研究,同時(shí)對(duì)其生產(chǎn)和用途制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)石膏因成本低、富含Ca2+,已被廣泛應(yīng)用于鹽漬土改良。目前,大多數(shù)研究認(rèn)為,石膏對(duì)鹽漬土壤氮素轉(zhuǎn)化主要是通過(guò)影響pH 值和交換性鹽基離子,間接對(duì)土壤氮素有效性和微生物群落豐度產(chǎn)生作用,鮮少探究石膏對(duì)氮素相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)化酶表達(dá)的影響。并且單一石膏的施用對(duì)土壤改良效果并不顯著,未來(lái)需多開(kāi)展石膏對(duì)氮素轉(zhuǎn)化微生物生態(tài)位點(diǎn)影響的研究,同時(shí)尋求石膏的最優(yōu)配施比和配施組分,減少對(duì)土壤的負(fù)面影響。
(3)有機(jī)物料是節(jié)能環(huán)保型的鹽漬化土壤改良劑,但僅靠有機(jī)物料在農(nóng)田系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)分循環(huán),很難保證作物持續(xù)大幅增產(chǎn)。環(huán)境因子會(huì)對(duì)AOA和AOB 群落產(chǎn)生影響,有機(jī)物料在土壤中的腐解,會(huì)引起水分、溫度、肥力等一系列環(huán)境因子的變化。因此,評(píng)價(jià)有機(jī)物料作為改良劑施入土壤中的效果,應(yīng)探明具體環(huán)境因子的改變帶來(lái)的AOA和AOB群落的變化。另外,不同土壤和作物類型下,氮素轉(zhuǎn)化微生物的相對(duì)貢獻(xiàn)和優(yōu)勢(shì)種群尚不明確,還需深入研究。將化肥和有機(jī)物料合理配施,充分結(jié)合二者之長(zhǎng),才是確保作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境友好和集約化生產(chǎn)條件下農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳施肥策略。有機(jī)物料與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)鹽漬化土壤中氮素轉(zhuǎn)化的影響,以及二者配施比例、配施種類和配施方式下的微生物學(xué)影響機(jī)制還需要進(jìn)一步明確。
(4)對(duì)于改良鹽漬土的各種物料,不適當(dāng)?shù)氖┯脮?huì)加大土壤負(fù)擔(dān),造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi),因此,需要選擇適宜的用量用法。改良鹽漬土的過(guò)程不能只把改良鹽漬化作為首要目的,而忽略外源物質(zhì)本身對(duì)土壤可能造成的威脅。因此,今后應(yīng)加大對(duì)外源改良材料本身和用量用法的研究。