广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

冰糖橙种植园土壤团聚体特征及其影响因素

[目的] 探究冰糖橙种植园土壤团聚体的特征以及影响因素,为减少土壤侵蚀,增加柑橘园土壤保水保肥能力提供科学参考。 [方法] 采集板页岩风化物、紫色砂岩风化物、砂岩风化物、第四纪红土风化物发育的冰糖橙种植园土壤样本,并同步收集相关的耕作、地理等信息;采用土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD,MWD、分形维数(D)与土壤可蚀性K值对团聚体及其有机碳含量等进行方差分析、相关分析。 [结果] ①粒径＞0.25 mm的团聚体占总团聚体的78%～85%。随着团聚体粒径减小,分级土壤含量整体呈逐渐减小趋势。 ②4种母质发育的土壤GWD在0.536～0.797之间;MWD在0.890～1.208之间;分形维数(D)在2.434～2.480之间;土壤可蚀性K值在0.060 8～0.069 7之间。 ③有机碳含量随着粒径增大有先减小后增大趋势,整体上呈V形分布,其中0.250～0.053 mm微团聚体的有机碳含量最低;大团聚体的有机碳相对贡献率在82%～87%。 ④随着种植年限增加,外源有机碳的不断输入,土壤结构稳定性指标R_0.25,GWD与MWD极显著增大,分形维数(D)与土壤可蚀性K值极显著减小;说明土壤结构的稳定性在不断增强。 [结论] 研究区冰糖橙种植园大团聚体含量高,土壤稳定性较强;且各母质的土壤稳定性处于同一水平。成土母质的砂粒含量与人为扰动直接对团聚体稳定性产生作用、外源有机碳、种植年限,纬度与海拔共同作用于有机胶结物质来影响土壤稳定性。     

有机液肥对赣南脐橙园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

研究有机液肥灌溉施用对脐橙园土壤团聚体及其有机碳分布的影响,为赣南脐橙园有机液肥灌溉施用技术提供理论依据。在大田条件下开展有机液肥灌溉施肥试验,设置不施肥(CK)、单施化肥溶液(T1)、单施植物源有机液肥(T2)、50%化肥N+50%植物源有机液肥N(T3)4个处理,每个处理6次重复,每年4～10月期间,每10～15 d灌溉施肥1次,不同处理每次灌溉施肥量相同,连续处理2年后采集0～15 cm土层土样进行团聚体及其有机碳含量的测定;研究了有机液肥灌溉施肥模式对土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量的影响。结果表明:与T1相比,T2和T3处理均显著提高了土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳定性团聚体含量,其中机械稳定性团聚体分别显著增加了13.57%和11.87%,而水稳定性团聚体差异不显著。 T2、T3处理机械稳定性团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较T1处理分别显著提高了21.15%、15.38%和33.85%、29.23%,而T1、T2、T3处理水稳定性团聚体MWD和GMD均无显著差异。同时,T2和T3处理优化了土壤团聚体有机碳含量与分布,较大幅度提高土壤总有机碳和大团聚体(>0.25 mm)有机碳含量。相关性分析表明,MWD、GMD与>0.25 mm团聚体含量均呈线性正相关,分形维数与>0.25 mm团聚体含量呈线性负相关。团聚体MWD、GMD与>2 mm团聚体有机碳含量均呈显著正相关。由此可见,有机液肥灌溉施用促进了脐橙园土壤大团聚体的形成,改善了土壤结构稳定性,提高了土壤总有机碳和大团聚体有机碳含量。     

2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响

在2种保护性耕作措施(秸秆还田和免耕)的长期定位试验(湖北省武穴市和荆州市)基础上,通过湿筛法测定不同土层(0—20cm和20—40cm)的不同粒径(5mm,2~5mm,1~2mm,0.5~1mm,0.25~0.5mm和0.25 mm)水稳性团聚体的含量,并对土壤团聚体平均重量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分形维数(PSD)等进行分析,研究2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:秸秆还田和免耕处理均会影响土壤各级团聚体的分布状况,同时其也会增加农田表层(0—20cm)土壤粒径0.25mm团聚体的百分含量、MWD和GMD值,但是会降低PSD值。其中PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈极显著负相关性(武穴处理相关系数为-0.997,荆州处理相关系数为-0.993),但是MWD和GMD与粒径0.25mm团聚体的含量有显著正相关性。表明秸秆还田和免耕均会增强土壤团聚体的稳定性,有利于改善土壤结构。但秸秆还田处理的土壤粒径0.25mm团聚体百分含量、MWD和GMD值均高于免耕处理,说明秸秆还田改善土壤结构的效果要优于免耕的。秸秆还田和免耕措施相结合,土壤结构改良效果最佳。武穴和荆州两地的保护性耕作措施对于粒径0.25 mm团聚体百分含量、MWD、GMD和PSD的影响基本一致。     

不同秸秆还田模式对黑钙土团聚体特征的影响

通过5年田间定位试验,研究了不同玉米秸秆还田方式对黑钙土土壤团聚体含量、稳定性和团聚体有机碳贡献率的影响。结果表明:与秸秆不还田(CK)比较,秸秆还田处理能显著提高土壤大团聚体(>250μm)含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)(P<0.05)。秸秆轮耕还田(SRT)比秸秆覆盖还田(SCR)能更有利于土壤大团聚体形成,但2个处理的土壤团聚体稳定性之间差异不显著。秸秆轮耕还田与秸秆不还田相比较能显著增加土壤各粒级团聚体有机碳含量和大团聚体有机碳贡献率,同时,秸秆轮耕还田比秸秆覆盖还田更有利于提高>2 000μm粒径和<53μm粒径团聚体有机碳含量,以及250～2 000μm粒径团聚体有机碳贡献率。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤团聚体稳定性及其碳库之间存在极显著的正相关关系。旋耕/深翻的轮耕还田模式促进了耕层土壤大团聚体形成和土壤结构稳定,显著提高土壤团聚体碳库和对土壤有机碳的贡献,为东北黑钙土区较适宜的玉米秸秆还田模式之一。     

化肥与有机物料配施对黄褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

通过对黄褐土小麦/玉米轮作定位试验,研究了不同施肥模式对土壤团聚体分布、稳定性及团聚体中有机碳含量、各级团聚体对有机碳的贡献率的影响。结果表明:黄褐土的水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,施有机物料增加了0.25 mm水稳性团聚体,同时提高团聚体的稳定性。团聚体有机碳主要存在于0.25 mm水稳性团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的增大而明显增加。化肥配施秸秆对黄褐土水稳性团聚体影响较大,显著增加0.053 mm各粒径水稳性团聚体含量,降低0.053 mm水稳性团聚体含量,同时显著提高团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和稳定率(R0.25),并且化肥配施秸秆对土壤中0.25 mm各粒径团聚体对有机碳的贡献率增加更为明显。而化肥配施鸡粪对土壤中0.25 mm各粒径团聚体中有机碳增加效果最好。     

不同林龄杉木人工林土壤团聚体及其有机碳变化特征

土壤团聚体作为土壤结构性状的重要指标,对土壤孔隙、持水、保水等状况都有重要影响;土壤团聚体有机碳除了反映土壤固碳状况外,还与团聚体的稳定性能密切相关,研究森林土壤团聚体及其有机碳状况,旨在为合理利用土壤、提高人工林水源涵养功能提供依据。为此,以福建省洋口国有林场不同林龄杉木人工林(幼龄林、中龄林、成熟林)土壤为研究对象,通过野外调查、采样和室内分析,研究不同林龄杉木人工林土壤团聚体及其有机碳变化特征。结果表明:不同林龄杉木人工林对土壤团聚体及其有机碳具有重要影响,成熟林土壤大团聚体含量、团聚体平均重量直径(MWD)、团聚体有机碳含量及贡献率均分别大于幼龄林、中龄林;不同林龄的土壤水稳性团聚体均以大团聚体(粒径0.25 mm)为主,占59.57%～80.97%,粒径0.053 mm的仅占0.80%;土壤团聚体有机碳贡献率也以大团聚为主,其中以2～0.25 mm粒级贡献率最高,达58.43%;另外,土壤有机碳含量与团聚体MWD呈显著正相关,且具有明显的垂直变化特征,即随土层加深而下降。因此,土壤有机碳对团聚体稳定性具有积极作用,不同林龄土壤团聚体稳定性及有机碳变化规律为成熟林幼龄林中龄林。     

黄土高原吕梁山不同撂荒年限土壤团聚体稳定性及有机碳分布特征

为探究不同撂荒年限土壤结构及有机碳分布特征,试验选取黄土高原吕梁山自然撂荒1、2、3、5、10、15、20 a枣园土壤为研究对象,以清耕作业下的枣园土壤为对照(CK),利用干筛和湿筛法测定并分析各样地0～20 cm土层中土壤团聚体稳定性、团聚体有机碳与土壤总有机碳含量及其相关性。结果表明:撂荒初期,土壤团聚体含量呈波动变化趋势,撂荒3 a后土壤水稳性大团聚体含量(0.25 mm团聚体含量,R_(0.25))及团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)随撂荒年限的增加逐步提高。20 a撂荒地土壤水稳性大团聚体含量占团聚体总量的69.6%,较CK提高了55.2个百分点。土壤总有机碳、团聚体有机碳含量随撂荒年限的延长均呈先降低后增加的趋势,撂荒20 a土壤总有机碳含量达最大值7.88 g/kg;团聚体有机碳含量随团聚体粒径的减小呈先增加后降低的特点,主要集中于1～0.25 mm团聚体内。不同撂荒年限土壤中机械稳定性大团聚体有机碳对土壤总有机碳的贡献率为54.3%～82.2%,较CK(29.3%)提高25.0～52.9个百分点;水稳性大团聚体有机碳对土壤总有机碳的贡献率为17.7%～71.8%,除撂荒1 a和3 a土壤外,其他样地均高于CK (21.1%)。水稳性团聚体MWD、R_(0.25)与土壤总有机碳含量极显著相关(P0.01);水稳性团聚体GMD与土壤总有机碳含量显著相关(P0.05);水稳性团聚体R_(0.25)与2～1、1～0.25和0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量极显著相关(P0.01),与5～2 mm团聚体有机碳含量显著相关(P0.05)。可见,撂荒恢复促进了土壤有机碳及水稳性团聚体有机碳含量的提高,从而提高了团聚体的稳定性。     

城市近郊土地利用变化对土壤团聚体及其结合有机碳的影响

通过采集河南省新乡市近郊区域传统耕地、设施菜地以及景观绿化林地和草地0~20 cm表层土壤,利用湿筛法进行水稳性团聚体的分离及团聚体结合有机碳的测定,分析和比较了土壤团聚体稳定性及其结合有机碳变化特征。结果表明：城市化进程中土地利用类型变化对水稳性团聚体粒径组成和稳定性产生显著影响。相较于传统耕地,进行6年设施蔬菜种植显著降低土壤水稳性大团聚体质量占比（WR_0.25）、团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）,降幅分别为42.40%、54.84%和129.41%。而进行相同年限景观林、草地建设均能显著提高WR_0.25,提升幅度分别为33.65%和23.63%。景观绿化林地和草地团聚体MWD、GMD较耕地分别增加0.64%和26.92%、83.87%和77.42%。此外,虽然设施菜地和林草地各粒径团聚体结合有机碳含量较传统耕地均有不同程度提高,但是其结合有机碳贡献率变化情况与团聚体各粒径质量占比有关。其中,0.25~2 mm粒径团聚体结合有机碳含量在设施菜地土壤中取得最大值,为35.02 g/kg,但是其>0.25 mm各粒径团聚体结合有机碳贡献率均显著降低。草地建设显著降低<0.053 mm粒径黏粉粒结合有机碳贡献率,但是显著增加>0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率。因此,城市化进程中近郊传统耕地转变为景观绿化林草地初期能促进水稳性大团聚体的形成及结合有机碳的积累,并提高团聚体的稳定性,在土壤有机碳固持方面表现出巨大潜力。     

华北地区土地利用类型对土壤呼吸、有机碳组分和水稳性团聚体的影响

土壤呼吸和土壤团聚体对土壤肥力、质量和土壤的可持续利用等具有重要作用。通过湿筛法得到华北地区不同土地利用类型土壤大团聚体(2 mm)、中间团聚体(0.25～2 mm)、微团聚体(53μm～0.25 mm)以及粉+黏团聚体(53μm)的质量分数和土壤呼吸速率。结果表明:不同土地利用类型土壤呼吸随着月份的增加呈先增加后降低趋势,在7月份最大,呈倒V字型变化规律,7月以后,土壤呼吸急剧降低,其中在1月份土壤呼吸速率最小。不同土地利用类型对土壤呼吸具有明显的影响,土壤呼吸速率大小基本表现为次生林人工林灌木农田果园,其中,次生林和人工林显著高于其他土地利用类型(p0.05),灌木和农田差异不显著(p0.05),果园显著低于其他土地利用类型(p0.05)。不同土地利用类型对土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)和轻组分有机碳(SLOC)影响较为明显,其大小基本表现为次生林人工林灌木农田果园。次生林和人工林以0.25 mm的大团聚体为主,占粒径总组成的20%以上;灌木以中间团聚体和粉+黏团聚体为主;而农田和果园则以粉+黏团聚体为主,约占粒径总组成的40%。林地的开垦会导致大团聚体的破碎化,灌木及农田0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而农田闲置为果园后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善。灌木及农田土壤颗粒的MWD(平均质量直径)和GMD(几何平均直径)值均显著低于林地和灌木(p0.05),农田撂荒后,MWD和GMD值均显著升高(p0.05),表明林地开垦后导致土壤团聚体的稳定性降低,而农田弃耕会增强团聚体的稳定性。土壤中0.25 mm团聚体含量、MWD、GMD和土壤呼吸均与土壤TOC,SLOC和POC皆呈现显著正相关性(p0.05),其中0.25 mm团聚体含量、MWD、GMD和土壤呼吸与LFOC和POC之间的相关关系达到极显著水平(p0.01),且相关系数较大,说明与土壤TOC相比,LFOC和POC对土壤水稳性团聚体和稳定性的贡献更大,并且LFOC和POC对土壤呼吸的贡献更大。