不同氮素水平下生物质炭、秸秆添加对陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳的影响

针对黄土高原旱地小麦产量和土壤肥力水平低的问题,为更好地提升土壤肥力,达到稳产增产的效果,通过布设在定西李家堡镇的长期定位试验,研究了3种氮素(N)水平下(不施氮,施氮50 kg/hm^2,施氮100 kg/hm^2)生物质炭(B)、秸秆(S)添加(共9个处理)对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳及活性有机碳的影响。结果表明:相比于不施氮肥(CNO),其余施肥方式均可显著提升土壤有机碳含量,且以BN100的效果最为显著,0-5,5-10,10-30 cm土层分别提升了84.7%,69.3%,47.8%,BN0、BN50、BN100对土壤有机碳含量的提升效果明显好于SN0、SN50、SN100、CN0、CN50、CN100;相比于土壤有机碳,各处理对土壤各活性有机碳(MBC、EOC、DOC、HWOC)的影响以SN100最为显著,且均显著高于CN0、CN50、CN100;各处理对土壤有机碳及其组分含量的影响均表现出随土层加深而降低的趋势;相比于只施氮肥,生物质炭、秸秆添加下土壤有机碳及其各组分之间的相关性更加显著。相比于只施氮肥,生物质炭、秸秆的添加对于农田土壤有机碳及其活性有机碳组分含量的提升效果更加显著,生物质炭的添加对土壤有机碳含量的提升效果较好,而秸秆添加对活性有机碳含量的提升效果较为显著。研究结果对于土壤微生物环境的改善、土壤肥力的提升、减少土壤养分淋失、作物产量的提高都具有重要意义。     

亚热带森林转换对不同粒径土壤有机碳的影响

以亚热带天然阔叶林和由其转换而来的针阔混交人工林和杉木人工林为研究对象,探讨森林转换对土壤有机碳(Soilorganiccarbon,SOC)含量和分布格局的影响。选取不同土层(0～20cm、20～40cm、40～60cm)土壤作为样本,运用物理分组方法研究森林转换对土壤粗颗粒有机碳(Coarse particulate organic carbon,CPOC)、细颗粒有机碳(Fine particulate organic carbon,FPOC)、矿物结合态有机碳(Mineral-associatedorganiccarbon,MOC)含量及其分配比例的影响。结果表明:天然林转换为人工林后(1)各土层土壤有机碳含量均呈下降趋势;(2)0～20cm土层土壤粗颗粒有机碳含量和分配比例均显著降低,土壤细颗粒有机碳含量和比例呈增加趋势;矿物结合态有机碳含量呈减少趋势,比例呈增加趋势;(3)各土层土壤颗粒有机碳/矿物结合态有机碳(POC/MOC)和矿物结合态有机碳/土壤有机碳(MOC/SOC)比值均呈下降趋势,0～20 cm土层土壤CPOC与SOC相关性最好,40～60cm土层MOC与SOC相关性最好。因此,亚热带天然阔叶林转换为针阔混交人工林和杉木人工林,土壤总有机碳含量降低,土壤有机碳的稳定性增强;土壤CPOC更能反映森林转换对表层土壤有机碳的影响;而MOC更能反映森林转换对深层土壤有机碳的影响。     

施氮对干热河谷农田土壤有机碳及其组分的影响

干热河谷农业土壤环境长期承受“大水大肥”生产方式的胁迫,开展高温、干旱农田环境中氮肥施用与土壤有机碳固持间关系研究是维持土壤肥力、提高作物产量、实现农业可持续发展的重要科学基础。以干热河谷优势作物番茄为研究对象,设置4个施氮量处理(0、125、225、325 kg/hm²)开展田间施肥试验,探讨不同施氮量对番茄农田0～50 cm不同土层总有机碳(SOC)、活性有机碳(AOC)、非活性有机碳(NOC)、微生物量有机碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)的量变特征及其相互作用关系。结果表明:(1)与对照相比,低氮施肥处理10～50 cm土层的SOC含量显著增加(P<0.05),中氮施肥处理耕作层0～30 cm的SOC含量显著增加(P<0.05),高氮施肥处理在各个土层SOC含量均有小幅增加;(2)高氮施肥处理0～30 cm土层的AOC含量显著增加(P<0.05),0～50 cm土层的MBC含量及其分配比例也显著增加(P<0.05);中氮施肥处理0～30 cm土层的DOC含量显著增加(P<0.05);低氮施肥处理10～50 cm土层NOC含量及其分配比例显著增加(P<0.05);(3)不同氮肥处理的SOC含量及活性有机碳组分含量呈现逐层减少的趋势;(4)中高氮施肥处理下土壤AOC与SOC含量呈显著正相关关系(P<0.05),无氮处理的NOC与SOC含量呈极显著正相关关系(P<0.01),MBC和DOC含量也在一定程度上显著影响SOC含量(P<0.05);(5)番茄产量随施氮量的增加而增加,耕层0～30 cm的MBC含量与番茄产量显著正相关(P<0.05)。因此,在干热河谷冬春季番茄生产中,建议适量减少氮肥施用量至225 kg/hm²,不仅有利于作物对有机碳的吸收利用,增加土壤有机碳储量,而且能提高番茄产量,减少农业投入成本和环境污染风险。     

耕作措施对旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响

为了探明耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以连续进行17年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明:土壤总有机碳含量随土层加深而降低,游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例均随土层加深而降低,而矿质结合态有机碳含量和占土壤总有机碳比例则随土层加深而增加。在0~40 cm各土层,各处理土壤颗粒态有机碳占总有机碳的比例(54.02%~76.78%)均高于矿质结合态有机碳占总有机碳的比例(31.78%~46.11%)。较之T处理,TS和NTS处理均不同程度提升土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例,其中NTS处理的提升效果最显著,TS处理次之。虽然NT、TS、NTS处理可提升土壤矿质结合态有机碳含量,但T处理下的矿质结合态有机碳占总有机碳的比例高于NT、TS和NTS处理。耕作模式和秸秆添加模式均对土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的提升具有显著效应,但秸秆添加模式的效应高于耕作模式。同时,免耕模式仅对0~10 cm各土层土壤总有机碳的提升效应达到显著水平,对0~20 cm各土层土壤碳组分的提升效应均达显著水平,而添加秸秆对0~40 cm各土层土壤总有机碳和各组分均发挥着显著提升效应。综合来看,免耕配合秸秆还田可以提升土壤活力,促进土壤固碳,有利于该区构建环境友好型和可持续发展型农业生产模式。     

长期施用有机肥显著提升潮土有机碳组分

借助潮土36a长期定位施肥试验平台,利用物理化学相结合的方法,研究了不同施肥处理对耕层土壤有机碳组分的影响。试验处理包括不施肥(CK)、施氮磷钾肥不同组合(N、NP、NPK)、施有机肥(M)、施氮肥和有机肥(MN)、施氮磷肥和有机肥(MNP)及施氮磷钾肥和有机肥(MNPK)。结果表明:施肥能显著提高土壤易氧化有机碳(EOC)含量,与CK相比,MNPK处理提高效果最为显著,增幅为72.17%;NPK处理对颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)含量的提升效果高于N处理,但低于施有机肥处理;施有机肥处理的POC含量较不施有机肥处理平均增加92.69%,与CK相比,MNPK处理的POC分配比例增加了13.33%;施有机肥条件下,所增加的总有机碳对MOC的贡献率明显提高,MNPK处理所增加的总有机碳可1︰1进入POC和MOC组分。有机肥施用尤其是氮磷钾平衡施用并增施有机肥,能有效改善土壤化学性质、提升土壤碳组分含量、促进新碳在各碳组分均衡分配。     

岩溶山地不同土地利用方式土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的分布特征

对重庆中梁山岩溶山地不同土地利用方式下0-40cm土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的含量和分布特征进行了研究.结果表明:不同土地利用方式土壤有机碳含量平均值表现为:林地>菜地>草地>橘园地>弃耕地.除橘园地外,其它各土地利用类型土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量大于粗颗粒有机碳(CPOC).不同利用方式土壤颗粒有机碳含量在剖面层次中表现不同.0-20cm表层土壤CPOC含量表现为:橘园地>草地>菜地>林地>弃耕地,差异较大.土壤FPOC含量表现为:林地>草地>菜地>橘园地>弃耕地;20-40cm土壤CPOC和FPOC最高值出现在菜地,最低值出现在弃耕地.不同土地利用方式土壤矿物结合态有机碳(MOC)含量和土壤有机碳含量分布特征一致.除橘园地外土壤各组分有机碳分配比例大致表现为:MOC/SOC>CPOC/SOC>FPOC/SOC.相关分析表明,不同土地利用方式土壤SOC和POC呈正相关,相关性不一致.林地和草地呈极显著相关(P<0.01),弃耕地呈显著相关(P<0.05),菜地和橘园地相关性不显著.表明人为干扰和耕作措施会影响POC对SOC的贡献.     

长期不同施肥处理对水稻土有机碳分布变异及其矿化动态的影响

基于持续26 a的太湖地区水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面有机碳分布、有机碳密度和变异幅度、及有机碳矿化动态的影响。结果表明:(1)长期施肥使水稻土表层有机碳含量显著升高,施有机肥和秸秆还田较单施化肥更能促进表层有机碳累积。施化肥处理10~30 cm土层有机碳含量相对稳定,施有机肥处理20~40 cm土层有机碳含量相对稳定;(2)0~25 cm和0~50 cm土层,施有机肥处理的有机碳密度均高于施化肥处理,有机肥+氮+磷处理(MNP)和化肥氮+磷+钾处理(CNPK)的有机碳密度均为最高,秸秆+化肥氮处理(CRN)高于有机肥+秸秆+氮处理(MRN)。各施肥处理0~25 cm和25~50 cm土层有机碳变异幅度均高于对照C0。施有机肥处理的有机碳密度变异幅度均高于施化肥处理。化肥氮+磷处理(CNP)和有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)有机碳密度的变异性最大;(3)各处理土壤有机碳矿化速率在培养第2~4天均达到最大,第3周后达到稳定,有机肥处理的最大矿化速率均高于化肥处理,各处理平均矿化速率为CO255.36~75.46 m l kg-1d-1,稳定矿化速率为CO210~20 m l kg-1d-1。在8周培养期内,施有机肥处理的累积矿化量始终大于施化肥处理,有机肥+秸秆+氮处理(MRN)的累积矿化量最大,各施肥处理土壤的矿化强度和稳定矿化率仍保持稳定。     

137Cs示踪分析东北黑土坡耕地土壤侵蚀对有机碳组分的影响

研究土壤侵蚀对有机碳不同组分流失的影响,可为科学评估土壤侵蚀在碳循环中的作用和探明农田有机碳变化机制提供理论依据。该研究以典型黑土区一凸型耕地坡面为研究对象,基于~(137)Cs示踪技术,分析了坡面土壤侵蚀特征及强度分布,定量分析了坡面有机碳组分的变化幅度及侵蚀强度与有机碳组分间的关系。结果表明:研究坡面年均侵蚀速率为3801.71t/(km~2×a),属中度侵蚀,33.33%的采样点为强烈侵蚀,极强烈及剧烈的侵蚀点占比11.11%,主要位于凸型坡中部坡度较陡处,26.67%为沉积点,主要分布在坡脚西侧。自开垦以来坡耕地土壤平均有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)含量下降了13.58%,其中矿质有机碳(Mineral-bound Organic Carbon,MOC)和颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)分别下降了7.52%和40.49%;POC中粗颗粒有机碳(Coarse Particulate Organic Carbon,CPOC)下降幅度最大(73.24%),细颗粒有机碳(Fine Particulate Organic Carbon,FPOC)无显著差异。坡面SOC、MOC和FPOC在沉积点均显著大于侵蚀点(P0.01),沉积点和轻度侵蚀点的SOC及MOC含量显著大于轻度以上侵蚀点(P0.01),SOC及组分MOC和FPOC均在中度侵蚀下降幅度最大,之后变化轻微。有机碳组分中MOC和FPOC含量随着土壤侵蚀强度的增大呈下降趋势,CPOC与侵蚀强度无显著相关性且沉积点及不同侵蚀强度之间均无显著差异(P0.05)。结果说明坡耕地中CPOC和MOC减少的驱动机制可能存在差异。     

不同耕作措施下旱作农田土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征

以连续进行12年的保护性耕作长期定位试验为研究对象,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕不覆盖(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田豌豆-小麦双序列轮作系统的土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征的影响。结果表明:各处理均以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,且≥0.25 mm团聚体含量随土层深度增加而增加,而其他粒径团聚体含量随土层深度的变化并无明显规律。较之T处理,TS、NT、NTS处理均可提升≥0.25 mm团聚体含量和平均重量直径,NTS处理提升效果最明显。TS、NT、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于T处理,其中TS、NTS处理显著高于T处理,NTS处理高于TS处理;各处理土壤有机碳和全氮含量均随土层增加而减小。较之T处理,NT、TS、NTS处理可不同程度提高各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,NTS处理的含量最高;各粒径团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小;同时,团聚体中有机碳和全氮含量随粒径减小而增加。2~5 mm和0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应粒径团聚体有机碳含量呈极显著正相关、极显著正相关和极显著负相关;0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应级别团聚体全氮含量分别呈极显著正相关和显著负相关。T处理不同粒径团聚体有机碳和全氮贡献率按其大小排序均为(0.25 mm)(≥5 mm)(0.25~2 mm)(2~5 mm),其他3种耕作措施各粒径团聚体有机碳和全氮贡献率在各土层中的排序各有不同,并无明显规律。     

长期不同施肥对塿土大团聚体中有机碳组分特征的影响

【目的】研究长期施肥对土大团聚体中有机碳组分特征的影响,揭示不同施肥方式下土壤有机碳的固持机制,为合理施肥提供理论依据。【方法】采集土35年长期肥料定位试验不同施肥处理0—10 cm和10—20 cm土样,分析其大团聚体中各组分有机碳含量的变化。试验处理为:不施肥(CK)、单施化肥(NP)、单施有机肥(M)和有机肥配施化肥(MNP)。【结果】与CK相比,长期NP处理对大团聚体中粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)以及矿质结合态有机碳(MOC)组分的有机碳(OC)含量均无显著影响;而M处理以及MNP处理可显著提高两土层cPOC和iPOC组分的OC含量以及0—10 cm土层MOC组分的OC含量,其中,cPOC含量增幅分别为174%~338%和215%~245%,iPOC含量增幅分别为127%~241%和106%~130%,MOC含量增幅达28.9%~34.6%。MNP处理显著提高了0—10 cm土层fPOC组分的OC含量,增幅达482.1%。累积碳投入量与大团聚体中各组分的OC含量呈显著线性相关,尤其是iPOC含量,表明长期施肥过程中土有机碳在大团聚体中固存的差异主要受物理保护的颗粒有机碳组分的影响。【结论】关中地区土长期施化肥对大团聚体中各组分OC含量没有显著影响,而长期单施有机肥能进一步增加大团聚体中各组分OC含量,有机肥配施化肥能显著增加团聚体中各组分OC含量,特别是大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳组分的含量,进而增加土的有机碳固持。因此,有机肥配施化肥是提高土有机碳含量的有效措施。     

鸡粪与化肥配施对饲用小黑麦/玉米轮作土壤团聚体分形特征与碳库管理指数的影响

为探讨鸡粪与化肥配施对饲用小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体分形特征及碳库管理指数的影响,通过2010-2017年连续8年大田试验,研究了C_0N_0(不施肥,CK)、C_0N_(10)(鸡粪氮∶尿素氮=0∶10)、C_2N_8(鸡粪氮∶尿素氮=2∶8)、C_4N_6(鸡粪氮∶尿素氮=4∶6)和C_5N_5(鸡粪氮∶尿素氮=5∶5)5种不同处理对小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体组成及对土壤有机碳(SOC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(AOC)、土壤质量分形维数(D_m)和碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明:不同施肥处理对小黑麦/玉米轮作土壤水稳性团聚体组成具有显著影响。0-40cm土层水稳性团聚体组成均以0.25mm粒径为主,其含量表现为C_0N_0处理最高,C_0N_(10)、C_2N_8和C_5N_5处理次之,C_4N_6处理最低;与CK相比,各处理的团聚体SOC含量均显著增加(p0.05),增加幅度由大到小依次为C_4N_6C_5N_5C_2N_8C_0N_(10),且C_4N_6处理明显高于其他处理(p0.05);不同施肥处理下土壤水稳性团聚体D_m大小排序为C_0N_0C_0N_(10)C_2N_8C_5N_5C_4N_6;不同施肥处理下TOC、AOC和CPMI含量大小顺序为C_4N_6C_5N_5C_2N_8C_0N_(10)C_0N_0,且同一处理下TOC、AOC和CPMI含量均随着土层的加深而逐渐降低;Pearson相关性分析表明,D_m与TOC、AOC和CPMI和团聚体SOC基本呈极显著负相关(p0.01),而CPMI与TOC、AOC和团聚体SOC则基本呈极显著正相关(p0.01)。综合分析认为,在小黑麦/玉米轮作体系中鸡粪配施化肥不仅有利于提高土壤团聚体稳定性,还增强了土壤肥力,其中C_4N_6施肥处理效果最佳。     

长期定位施肥对旱作农田土壤全氮及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤全氮及其组分的影响,试验设4个处理(对照不施肥CK、氮磷配施NP、化肥与有机肥配施NPM以及长期休闲地BL),测定了0—15,15—30,0—30cm土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮含量。结果表明,长期持续施肥30a后,在0—30cm土层,NPM处理土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮分别较CK提高了35.0%,27.0%和48.9%(P0.05),且这种增加作用在15—30cm更明显,土壤全氮增幅达到41.3%(P0.05),但颗粒有机氮差异并不显著;此外,NPM处理微生物量氮、颗粒有机氮含量较NP处理分别提高了35.2%,307.5%(P0.05),而NP处理与CK仅潜在矿化氮差异显著。与种植作物相比,长期休闲降低了土壤全氮、微生物量氮、潜在矿化氮和颗粒有机氮含量,差异分别为15.0%,1.8%,31.3%和33.6%,但均未达到显著水平。相关性分析表明,土壤全氮、潜在矿化氮、微生物量氮和颗粒有机氮两两之间存在着显著的正相关关系。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤全氮,同时增加其组分含量,有助于维持土壤健康,保持其供氮能力。     

有机物料和氮添加对宁夏沙化土壤碳矿化的影响

以宁夏当地的枝条、秸秆为材料,通过室内模拟试验设计了不添加(N)、添加枝条(B,5g/kg)、添加秸秆(S,5g/kg)配施不同水平氮肥(N_0,0mg/kg;N_1,40mg/kg;N_2,50mg/kg;N_3,60mg/kg),研究了宁夏沙化土壤碳矿化及土壤微生物性质的影响。结果表明:各类处理均在第一天出现了矿化速率的最大值,到第3天时下降了72.47%~96.54%(N),55.58%~63.43%(B),65.92%~75.38%(S)。各类处理有机碳累积矿化量为0.65~0.88g/kg(N),0.58~0.99g/kg(B),0.63~1.44g/kg(S)。各处理有机碳、全氮、碳矿化量、微生物性质在同一氮水平下呈现SBN趋势,而在同一种有机物料添加处理下,则整体上伴随着施氮水平的提高呈现先增加后降低或提高的趋势(N处理的微生物量氮、脲酶除外)。碳累积矿化量及平均矿化速率与有机碳、全氮、微生物量碳氮、酶活均呈极显著关系(p0.01)。有机物料添加和氮肥添加以及它们的交互作用总体上对有机碳的矿化速率、矿化量有极显著影响(FF0.01)。该研究为宁夏当地及中国北方沙化土壤改良研究提供了参考。     

作物残体与其生物炭配施对土壤有机碳及其自身矿化率的提升

【目的】本研究通过探讨小麦和玉米残体与其生物炭配施对土壤各组分有机碳及其自身有机碳矿化的影响,揭示其在土壤固碳和培肥方面的效应,为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。【方法】采用室内恒温培养试验,共设置小麦或玉米残体(根茬、秸秆)和秸秆制成的生物炭单施(WS、WR、WB、MS、MR、MB),配施(WS+WB、WR+WB、MS+MB、MR+MB)以及对照(CK)构成的11个处理,培养期间测定土壤CO2释放量,培养结束后测定土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)以及粗细颗粒有机碳含量(CPOC、FPOC)。【结果】添加玉米有机物料对土壤TOC、MBC、POC、CPOC和FPOC含量的增加作用普遍高于添加小麦有机物料。添加小麦或玉米秸秆对土壤TOC、POC、CPOC、FPOC含量的增加作用均高于添加根茬。单独添加生物炭,作物残体与生物炭配施和单独添加作物残体处理分别在培养的第4、8、21 d有机碳矿化速率最大,为有机碳矿化快速期,之后矿化速率减缓并逐渐趋于稳定。单独添加作物残体其有机碳累积矿化率最大,达到30%~46%;与对照相比,添加有机物料的各处理均显著增加了土壤TOC含量,其中添加生物炭处理土壤TOC含量增幅最大;单独添加小麦和玉米生物炭处理,土壤TOC含量分别显著增加34.4%和36.5%,但其有机碳累积矿化率仅为3%左右,土壤FPOC含量及敏感性指数在单独添加生物炭处理最高;小麦和玉米残体与其生物炭配施处理,土壤MBC和CPOC含量分别显著增加80.2%~199.2%,且其有机碳累积矿化率为12%~19%,介于生物炭和残体单施之间,土壤CPOC含量及敏感性指数均表现为配施处理最高。【结论】单独添加作物残体能够较好地补充土壤养分,但CO2释放量显著高于单施生物炭及配施处理;单独添加生物炭其有机碳累积矿化率较低,短期内对土壤养分的补充作用较小。作物残体与其生物炭配施可以较好地克服各自单独施用的弊端,尤其是玉米秸秆与其生物炭配施,在保证作物养分供应的同时能增加土壤碳库储量,对土壤肥力提升效果更好。     

黄土高原人工沙棘林恢复阶段土壤黑碳、颗粒有机碳的积累

对黄土高原沟壑区人工沙棘林不同恢复阶段土壤中的黑碳(BC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和颗粒有机碳(POC)、稳定性有机碳(SOC)、矿质结合态有机碳(MOC)的空间分布和积累进行研究.结果表明,不同恢复阶段人工沙棘林的土壤BC、POC、LOC、TOC由表层至下层均呈显著降低规律,SOC、MOC由表层至下层均呈显著上升规律.不同恢复阶段0-10 cm土层表现为MOC＞ SOC＞ BC＞POC＞ LOC,10-20 cm土层表现为SOC＞ MOC＞ BC＞ POC＞ LOC,20-30 cm土层表现为SOC＞ MOC＞BC＞ POC＞ LOC.不同恢复阶段人工沙棘林土壤BC/TOC以0-10 cm土层最低,随恢复阶段的延长而下降.不同恢复阶段LOC/TOC、POC/TOC由表层至下层呈明显降低规律.不同恢复阶段在0-10 cm,10一20 cm土层中,BC/TOC随恢复年限延长呈下降趋势,而POC/TOC呈上升趋势,恢复年限对LOC/TOC均无影响,且两土层呈现一致的规律.20-30 cm土层中,恢复年限对POC/TOC无影响.BC/TOC随恢复年限延长呈明显下降趋势,LOC/TOC则呈现凹形分布.     

秸秆配施膨润土对旱作农田土壤有机碳及其活性组分的影响

为明确秸秆配施膨润土对旱作农田0～40 cm土层土壤有机碳(SOC)、活性有机碳组分及其分配比例和碳库管理指数的影响,于2019—2021年在内蒙古清水河县一间房试验基地连续3年进行田间定位试验。分别设置不施膨润土和秸秆(CK)、单施秸秆(T1)、单施膨润土(T2)和秸秆配施膨润土(T3)4个处理。结果表明:土壤SOC及活性碳组分在年际间表现为先降低后升高[除颗粒有机碳(POC)含量]的变化趋势,不同土层间表现为10～20 cm > 0～10 cm > 20～40 cm;各处理均提高了0～40 cm土层土壤有机碳及其活性组分含量,秸秆配施膨润土效果优于单施。与CK相比,在0～40 cm土层,T3处理土壤SOC、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)和POC 3年平均提高了7.16%～9.63%、12.35%～18.05%、15.55%～41.97%和100.73%～127.90%,同时提高了不同土层DOC/SOC、LOC/SOC和POC/SOC以及土壤碳库管理指数;土壤SOC及各组分之间均呈显著正相关关系,以LOC相关系数最大,表明LOC可较好地反映出SOC的变化情况。可见,在旱作区采取秸秆配施膨润土措施能够显著提高土壤SOC及其活性组分含量以及碳库管理指数,对土壤肥力提升、质量改善具有重要意义。     

保水剂和微生物菌肥配施对旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响

为探讨保水剂和微生物菌肥配施后旱作燕麦土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性的影响,在内蒙古黄土高原旱作农田设置不施用保水剂和微生物菌肥(CK)、保水剂和微生物菌肥配施(A)、单施微生物菌肥(B)和单施保水剂(C)4个处理,分析燕麦全生育期内0—10,10—20,20—40 cm土壤微生物生物量碳、氮含量及酶活性时空动态变化和产量变化。结果表明:(1)全生育期,土壤微生物量碳含量呈"双峰"曲线变化,峰值均出现在孕穗期和灌浆期;氮含量呈先降低后升高再降低趋势,苗期含量最高;过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性均呈"单峰"曲线变化,过氧化氢酶、土壤蔗糖酶峰值在孕穗期,土壤脲酶则在抽穗期。(2)除CK外,土壤微生物量碳、氮含量及过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性表现为0—10 cm10—20 cm20—40 cm,其中配施(A)对0—10,10—20 cm影响均显著(p0.05),单施(B、C)仅对10—20 cm土层影响显著(p0.05)。(3)10—20 cm土层,配施(A)与其他3个处理间差异均显著(p0.05),提高微生物量碳含量4.82%～40.28%、微生物生物量氮含量8.44%～68.66%、过氧化氢酶活性13.32%～60.16%、蔗糖酶活性10.45%～39.14%、脲酶活性12.40%～55.62%。(4)配施(A)能同时显著(p0.05)提高燕麦籽粒产量和生物产量,提高幅度分别为8.40%～20.12%和10.80%～25.09%。因此,保水剂和微生物菌肥配施在黄土高原旱作区具有较好改善土壤微生物活性效果,提高旱作燕麦产量。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响

采用田间试验裂区设计方法,研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及氮素吸收分配的影响。补灌设3个水平,在冬小麦拔节期0—40cm土层补灌至土壤目标相对含水量的60%(W_1),70%(W_2)和80%(W_3)。施氮设3个水平:不施氮(N_0)、施纯氮195kg/hm~2(N_(195))和255kg/hm~2(N_(255))。结果表明:(1)不同补灌和施氮对冬小麦关键生育期株高、叶面积影响效果较为显著,同一补灌处理下,其冬小麦株高、叶面积均表现为N_(255)N_(195)N0(p0.05)。N_(195)、N_(255)处理显著高于N_0处理,但N_(195)及N_(255)处理间无显著性差异(p0.05),同一施氮处理下,W_2(569.4m~3/hm~2)、W_3(873.45m~3/hm~2)处理显著高于W_1(265.2m~3/hm~2)处理,但W_2及W_3处理间无显著性差异(p0.05)。说明过量施氮和补灌对冬小麦株高、叶面积无显著性作用。(2)同一施氮水平下,补灌对冬小麦的增产效应随施氮量的增加呈下降趋势,说明施氮和补灌对冬小麦产量存在一定的临界值,超过临界值,产量下降。当施氮量为195kg/hm~2,补灌量为田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2)时达最高产8 500kg/hm~2。(3)冬小麦成熟期,施氮处理的植株氮素积累量显著高于不施氮处理(p0.05),但在W_2、W_3处理下,N_(255)相较于N_(195)显著下降(p0.05),特别是在W_3(873.45m~3/hm~2)水平下,N_(255)甚至低于N_0处理;在N_0、N_(195)处理下,植株氮素积累量随补灌量的增加显著增加(p0.05),但在N_(255)处理下并无显著差异(p0.05),说明适量补灌、施氮可提高冬小麦的吸氮能力,但过量补灌、施氮并不利于植株对氮素的吸收。(4)拔节期补灌量的增加虽提高了冬小麦的吸氮能力,促进冬小麦吸收较多的氮素,却抑制了冬小麦体的氮素向籽粒的转移和分配。综合考虑冬小麦生长状况及氮素风险状况,建议施氮量为195kg/hm~2、补灌至田间持水量的70%(569.4m~3/hm~2),作为该区域适宜的水、肥用量。     

不同施肥方式对马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

针对马铃薯生产实践中长期单施化肥或化肥过量施用等不合理施肥措施导致土壤碳库活性变差和土壤生物活性降低等问题。通过田间定位试验,分析不同施肥方式:不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、有机无机肥配施（NPKM）对旱作马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。结果显示,连续施肥5年后添加有机肥的M、NPKM处理较CK和NPK处理显著提高了土壤闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）和土壤颗粒态有机碳（POC）含量,降低了土壤矿质结合态有机碳（MOC）含量。与CK和NPK处理相比,M、NPKM处理闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）含量分别提高了32.52%、30.39%和27.09%、24.78%;土壤颗粒态有机碳（POC）含量分别提高了31.52%、29.65%和25.18%、23.15%。添加有机肥的M和NPKM处理显著提高了颗粒态有机碳（POC）的比例,降低了MOC的比例,与CK和NPK相比,M、MNPK处理中POC的比例分别增加了27.72%、25.23%和10.61%、7.54%,MOC的比例分别降低39.42%、33.16%和14.97%、9.81%。添加有机肥显著提高了土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）的含量,与CK处理相比,M和NPKM处理的TOC分别增加了15.28%和13.64%,MBC增加了21.82%和19.17%,ROC的含量分别增加了32.45%和31.35%;施用有机肥和有机无机配施均显著提高碳库管理指数（CPMI）较单施化肥分别提高28.8%和35.65%。综上所述,施用有机肥处理（M处理和MNPK处理）显著地提高了马铃薯农田土壤闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）、颗粒态有机碳（POC）和总有机碳（TOC）及微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）含量,提高了土壤碳库管理指数;即马铃薯栽培施用有机肥有利于土壤活性有机碳的积累、能够改变土壤有机碳组分分布特征。     

土地利用变化与长期施肥对黑土有机碳密度的影响

土壤管理方式影响土壤碳库储量,进而影响土壤的源汇功能。该研究通过测定草地(GL)、裸地(BL)、农田无肥(NF)、化肥(NP)和化肥配施有机肥(NPM)处理的有机碳含量和土壤容重,估算了不同土地利用和施肥管理方式下的土壤有机碳密度的变化及农田的固碳潜力。结果表明,土壤有机碳含量表层最高而且变化较大,向下逐渐降低且变化较小。对于不同植被覆盖的3个处理,草地0-20cm土层土壤有机碳含量比裸地和无肥分别高出20.6%和16.4%。对于不同施肥管理方式,化肥有机肥配施土壤有机碳含量比无肥和化肥分别高出25.4%和15.5%,所有处理有机碳含量在160-200cm土层没有显著差异。0-40cm土层及0-100cm土体有机碳密度的变化趋势是NPMGLNPNFBL;40cm以下有机碳储量无规律性变化,表现出较大的变异性,这可能与土壤本身的空间异质性有关。草地100cm土体有机碳储量比裸地和无肥分别增加6.8%和5.7%,裸地和无肥无显著差异;化肥加有机肥100cm土体有机碳储量比化肥和无肥分别增加10.4%和5.9%。经估算,松嫩平原黑土区0-100cm土体有机碳库储量约为1.35Pg,农田有机培肥后碳库储量可达到0.96Pg,其固碳潜力约为0.05Pg。0-100cm土体有机碳密度与0-20cm土层有机碳含量及有机碳密度呈极显著正相关(r=0.99;r=0.97,P0.01),表明土壤表层有机碳含量及密度对0-100cm土壤有机碳库具有决定作用。