黄土高原旱地不同种植系统对土壤水稳性团聚体及碳氮分布的影响

以黄土高原连续进行了27年的长期定位试验为对象,研究了粮-草长周期轮作、粮-豆短周期轮作、玉米连作和小麦连作系统土壤团聚体及其碳氮分布特征,并分析了土壤碳氮分布与土壤团聚体及其碳氮含量之间的关系。结果表明:黄土高原旱作农田土壤中0.053 mm团聚体含量最高,占土壤质量的35%,长周期轮作系统0~20 cm和20~40 cm土层土壤0.25~2 mm团聚体含量高于玉米连作、小麦连作和短周期轮作系统,而0.053 mm团聚体含量低于这3种轮作系统,且长周期轮作系统土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径也较高。种植系统对团聚体有机碳和全氮分布的影响主要体现在0~20 cm土层土壤,长周期轮作系统土壤中2 mm和0.25~2 mm团聚体有机碳含量显著高于其他种植系统,0.25 mm团聚体有机碳含量与其他种植系统差异不显著。长周期轮作系统团聚体全氮含量均显著高于其他种植系统,碳氮比则呈现出相反的趋势。土壤总有机碳、氮含量与团聚体有机碳、氮含量呈极显著正相关关系。土壤有机碳和全氮含量的变化主要取决于0.25~2 mm和0.053~0.25 mm团聚体有机碳和全氮的变化,而且有豆科植物苜蓿长期参与的长周期轮作系统可以有效改善土壤结构,提高土壤和团聚体的有机碳和全氮含量。     

黄土高原小叶杨人工林土壤碳氮分布特征

以黄土高原西部典型小叶杨人工林地土壤为研究对象,通过比较研究区内不同土层中的土壤及其团聚体有机碳氮的含量和储量,分析并探讨了土壤有机碳氮的分布及其随土壤团聚体的变化特征。结果表明:1）、黄土高原西部地区小叶杨林土壤团聚体的分布受土壤质地影响,壤土以<0.053 mm团聚体为主,而砂土以0.250~0.053 mm团聚体为主;2）、研究区内小叶杨人工林下表层土壤碳氮含量高于底层土壤,且壤土差异较砂土更为明显,且含量也高于砂土;3）、土壤质地影响土壤中碳氮元素随团聚体的分布:壤土有机碳氮的分布取决于各团聚体有机碳氮的分布特征,而砂土有机碳氮的含量取决于<0.053 mm团聚体的有机碳氮含量,有机碳氮的储量则取决于0.25~0.053 mm团聚体的有机碳氮储量。     

湘中烟稻轮作区2种水稻土团聚体稳定性及有机碳组分比较研究

选择湘中烟稻轮作区2种典型水稻土,比较分析了土壤团聚体分布及其稳定性、有机碳组分及其相关关系,旨在揭示烟稻轮作的2种土壤团聚体稳定性的差异及有机碳的影响。结果表明：红壤性水稻土(RPS)>0.25 mm大团聚体含量、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著高于紫色水稻土(PPS),分形维数(D)则较小,因此烟稻轮作的红壤性水稻结构及团聚体稳定性显著好于PPS;RPS总有机碳(TOC)及颗粒有机碳(POC)含量均显著高于PPS,而易氧化有机碳(EOC)含量变化不明显;RPS和PPS的MWD及GMD均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系,D则与前者呈显著负相关;>0.25 mm团聚体含量虽均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系,但RPS有机碳对>0.25 mm团聚体影响大于PPS,且2种土壤的POC对>0.25 mm团聚体的影响均大于EOC。在培育烟稻轮作的RPS和PPS团聚体和改善其结构中,需提高土壤有机碳及活性有机碳组分含量。     

有机物料添加对黑土团聚体稳定性及有机碳影响

东北黑土区土壤质量退化主要表现为有机质质量分数逐年下降,潜在威胁区域生态环境和国家粮食安全.因此,亟需找到改善耕层黑土结构、增加有机质质量分数进而提升土地生产力的有效途径.以典型黑土区耕层土壤为研究对象,通过室内恒温恒湿培养的方法,对比分析了3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)对土壤团聚体分布、团聚体稳定性、团聚体有机碳质量分数的影响.结果 表明:①添加秸秆、猪粪肥分别通过增加粒径(D) 2.000 mm和D＞0.250 mm团聚体质量分数,进而显著提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD).②3种有机物料均能不同程度提高土壤总有机碳质量分数,其中生物炭和猪粪肥效果优于秸秆,猪粪肥提高D＞0.053 mm团聚体有机碳质量分数的效果最为显著.③各处理土壤团聚体有机碳对总有机碳的贡献主要集中在0.250 mm＜D≤2.000 mm团聚体,且添加秸秆和猪粪肥效果优于生物炭.④MWD与0.053 mm＜D≤0.250 mm团聚体有机碳显著正相关,但与土壤总有机碳无相关关系.整体而言,猪粪肥对黑土结构以及土壤有机碳的改良效果最优,在评价外源有机物料添加对黑土的改良效果时,除总有机碳外,还需考虑团聚体的稳定性及敏感粒径团聚体有机碳的影响.     

西北绿洲区间作模式对土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响

间作种植有利于增加作物产量和提高资源利用效率,但目前关于间作对土壤有机碳的影响仍存在争议,为明确不同间作模式下土壤团聚体组成及其有机碳变化规律,本研究基于2016年在甘肃省武威市设置的间作模式定位试验,探究西北绿洲灌区间作种植模式对土壤团聚体的影响,试验包括7个处理：玉米单作（M）、豌豆单作（P）、油菜单作（R）、小麦单作（W）、玉米间作豌豆（M/P）、玉米间作油菜（M/R）和玉米间作小麦（M/W）。2019年10月作物收获后采集0~20 cm和20~40 cm土壤样品,分析不同间作模式下土壤团聚体及其有机碳含量。结果表明,间作处理有增加土壤水稳性大团聚体（>0.25 mm）和微团聚体（0.053~0.25 mm）含量以及降低黏粉粒（<0.053 mm）含量的趋势。与M处理相比,M/W和M/R处理显著增加了0~20 cm和20~40 cm土壤团聚体平均质量直径和平均几何直径,而M/P处理则与M处理无显著差异。间作模式增加了土壤及土壤团聚体有机碳含量,M/W处理0~20 cm土壤有机碳含量比M处理显著提高11.5%,M/R和M/W处理20~40 cm土壤有机碳含量则分别比M处理显著提高4.3%和9.6%。M/W处理增加了土壤有机碳储量,在0~40 cm土层,M/W处理土壤有机碳总储量比M处理显著提高10.2%,M/W处理有机碳储量的增加是由于0~40 cm土层>0.25 mm和0.053~0.25 mm土壤团聚体有机碳储量提升。研究表明,西北绿洲灌区间作种植模式增加了土壤团聚体稳定性和有机碳含量,有利于农田土壤固碳。     

不同冬作物对双季稻田土壤团聚体结构及有机碳、全氮的影响

为揭示不同冬作物对双季稻田土壤团聚体结构及有机碳、全氮的影响,本研究以4种不同冬作模式为研究对象,采用干筛和湿筛方法研究了土壤团聚体结构及其有机碳、全氮含量。研究结果表明:双季稻田冬季种植紫云英、油菜、大蒜有利于大团聚体的形成。冬种大蒜对提高土壤0.25 mm水稳性团聚体含量效果最好,冬种紫云英的土壤粒径0.25 mm的水稳性团聚体最高。总体上,不同冬种模式对不同粒级团聚体含量影响较大,而对大团聚体和微团聚体总数量却无显著差异。轮作模式有利于提高土壤团聚体平均重量直径和平均几何直径。不同冬作处理均提高了0.053~0.25mm团聚体的有机碳含量,同时冬种紫云英和油菜还提高了0.25~0.5 mm团聚体的有机碳含量,冬种大蒜提高了2 mm和0.053 mm团聚体的有机碳含量,轮作处理提高了0.053~0.25 mm团聚体的有机碳含量。另外,冬种紫云英和油菜显著提高了1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm、0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体的全氮含量,而冬种大蒜提高了1~2 mm和0.053 mm团聚体的全氮含量,轮作处理则提高了2 mm和0.25~0.5 mm团聚体的全氮含量。总的来说,双季稻田种植冬季作物有利于改善土壤团聚体结构和碳氮含量,有利于维持稻田土壤的可持续发展。     

农业废弃物料还田对土壤团聚体及土壤C和N的影响

为促进农业废弃物料的循环利用, 选用秸秆(CS)、猪粪(PM)、酒渣(WR)、沼渣(BR)和菌渣(MR)5种来源于不同系统的农业废弃物料进行等碳量还田, 外设单施无机肥(CF), 不施肥(CK)以及裸地(CF)3个处理。测定了土壤水稳性团聚体、大团聚体包裹的微团聚体、土壤总有机碳(TOC)、全N以及团聚体结合态有机碳、N含量, 以探讨农业有机废弃物料还田对土壤团聚体结构的稳定性以及土壤C、N的影响。与无机肥处理相比, 有机物料还田分别使土壤大团聚体(Ma:0.25~8 mm)、微团聚体(Mi:0.053~0.25 mm)以及大团聚体包裹的微团聚体(Mm:0.053~0.25 mm)含量平均增加34%、 8%和34%, 土壤团聚体平均重量直径(MWD)提高20%, 土壤TOC含量平均增加61%, 全N含量增加45%。其中以猪粪和酒渣最有利于团聚体以及土壤TOC、N含量的增加, 沼渣效果最差。总体上有机物料还田促进了团聚体的形成和稳定, 增加土壤TOC与N浓度, 提高了团聚体对TOC和N的保护。     

农业废弃物料还田对土壤团聚体及土壤C和N的影响

为促进农业废弃物料的循环利用,选用秸秆(CS)、猪粪(PM)、酒渣(WR)、沼渣(BR)和菌渣(MR)5种来源于不同系统的农业废弃物料进行等碳量还田,外设单施无机肥(CF),不施肥(CK)以及裸地(CF)3个处理。测定了土壤水稳性团聚体、大团聚体包裹的微团聚体、土壤总有机碳(TOC)、全N以及团聚体结合态有机碳、N含量,以探讨农业有机废弃物料还田对土壤团聚体结构的稳定性以及土壤C、N的影响。与无机肥处理相比,有机物料还田分别使土壤大团聚体(Ma:0.25~8mm)、微团聚体(Mi:0.053~0.25mm)以及大团聚体包裹的微团聚体(Mm:0.053~0.25mm)含量平均增加34%、8%和34%,土壤团聚体平均重量直径(MWD)提高20%,土壤TOC含量平均增加61%,全N含量增加45%。其中以猪粪和酒渣最有利于团聚体以及土壤TOC、N含量的增加,沼渣效果最差。总体上有机物料还田促进了团聚体的形成和稳定,增加土壤TOC与N浓度,提高了团聚体对TOC和N的保护。     

添加玉米秸秆条件下土壤有机碳含量对温度变化的响应

通过室内培养试验,研究了不同温度(10、30、50℃)下添加玉米秸秆对土壤总有机碳、团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳含量的影响。结果表明,与未添加玉米秸秆(CK)相比,添加玉米秸秆后土壤中以上各种有机碳含量均明显增加,同时促进了土壤微团聚体向大团聚体的转化。随培养温度的升高,添加玉米秸秆后的土壤总有机碳含量、土壤中0.25~0.053和0.053 mm粒级团聚体有机碳含量以及土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)的有机碳含量下降,而2~0.25 mm粒级团聚体有机碳含量增加,说明添加玉米秸秆后温度升高不利于土壤总有机碳、较小粒级团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳的积累,同时也不利于土壤大团聚体的形成。     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

不同种植模式下坡耕地红壤团聚体有机碳矿化特征

为探讨不同种植模式下团聚体中有机碳转化和稳定的作用机制,以坡耕地红壤为研究对象,结合土壤团聚体组成及有机碳分布,通过室内有机碳矿化培养方法,并采用一级动力学方程拟合培养过程中CO_2通量的动态变化,分析不同种植模式下团聚体有机碳矿化动态特征及其对土壤总矿化的贡献。结果表明:不同种植模式下土壤团聚体粒径均以2 mm和2～0.25 mm为主,其总量在78%以上,玉米单作显著减少2 mm团聚体的比例,但却显著增加0.25 mm团聚体的比例。不同种植模式下0.25 mm团聚体的有机碳含量显著高于全土、2 mm团聚体和2～0.25 mm团聚体。全土中玉米大豆间作处理的土壤有机碳含量显著低于大豆单作处理,各粒径团聚体中有机碳含量在单作处理与对应的间作处理之间没有显著差异。不同种植模式下全土和团聚体中有机碳矿化作用的强弱表现为单作处理比对应的间作处理更强,并且大豆单作处理有机碳累积矿化量最高。不同种植模式下2～0.25 mm团聚体有机碳矿化速率最快,有机碳矿化作用最强,而0.25 mm团聚体C_0/SOC值(土壤有机碳矿化分解作用消耗土壤中有机碳的比例)较全土及其他两个粒径团聚体显著降低,更有利于土壤有机碳固存。2 mm和2～0.25 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大。研究表明,大团聚体(0.25 mm)在坡耕地红壤有机碳矿化中起重要作用,玉米大豆间作和玉米白萝卜间作在一定程度上可降低土壤有机碳矿化作用,增强土壤固碳能力。     

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和 固碳效率的影响

【目的】 探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】 于 2012 年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理：秸秆还田量0（SA₀）、秸秆还田量4 500 kg·hm ^-2（SA₃₀₀）、秸秆还田量9 000 kg·hm ^-2（SA₆₀₀）、秸秆还田量13 500 kg·hm ^-2（SA₉₀₀）。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分＞2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和＜0.053 mm粒级团聚体,分析不同粒级团聚体有机碳储量变化特征及固碳效应。 【结果】 长期秸秆还田能显著提高土壤有机碳含量,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理土壤有机碳含量均显著高于秸秆不还田（SA_O）、低量秸秆还田（SA₃₀₀）（P＜0.05）,并且后3年SA₉₀₀和SA₆₀₀两处理土壤有机碳含量差异达显著水平。2015—2018年间,SA₉₀₀处理土壤有机碳较SA₀处理分别依次提高了11.0%、15.8%、17.2%、23.1%。土壤总有机碳储量与外源有机碳输入呈极显著正线性相关关系（P＜0.01）,其中土壤总固碳效率为12.9%。与秸秆不还田（SA₀）相比,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理均显著提高了各粒级团聚体有机碳含量（P＜0.05）,尤其是对大团聚体（＞0.25 mm）有机碳含量增加贡献更大。高量秸秆还田（SA₉₀₀）处理的＞2 mm和2—0.25 mm粒级团聚体有机碳储量较秸秆不还田（SA₀）处理分别提高了45.5%和47.7%。除＜0.053 mm团聚体外,其他粒级土壤团聚体有机碳储量增加量与累积碳投入量增加量呈显著正线性相关关系（P＜0.05）;大粒级团聚体固碳效率显著高于小粒级团聚体,＞2 mm 和2—0.25 mm粒级团聚体固碳效率分别为4.9%和13.6%。依据秸秆还田下土壤固碳效率,预测未来10年内土壤有机碳储量要提升10%、20%、30%,每年需额外分别投入风干玉米秸秆约5.99、11.98、17.97 t·hm ^-2。 【结论】 玉米秸秆还田能显著促进黑钙土土壤及团聚体有机碳累积,并且土壤有机碳含量均随秸秆还田量和试验年限的延长而增加,有机碳主要集中固持在大团聚体中。表明秸秆还田是黑土区土壤肥力提升的重要培育措施,大团聚体有机碳可作为评价土壤有机碳变化对不同土壤培肥措施快速响应的重要指标之一。     

长期连作棉田土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的变化

依托棉花长期连作定位试验,设置秸秆还田条件下棉花连作5、10、15、20年及无秸秆还田处理下连作5、10、20年处理,对比分析不同连作年限棉田土壤水稳性团聚体中养分的变化特征,对深入认识连作棉田土壤肥力演变及对合理施肥均具有重要的理论价值。结果表明,无论是秸秆还田还是无秸秆还田土壤中有机碳和全氮在水稳性团聚体总的分布规律是一致的,各个处理团聚体中的有机碳、全氮含量由高到低的顺序依次为:1 mm,0.053 mm,0.25≤粒径≤1 mm,0.053≤粒径0.25 mm,且各个处理团聚体中有机碳、全氮含量随着粒径的不断增大呈现先降低后增加的趋势。在秸秆还田处理中,各个粒径水稳性团聚体中有机碳、全氮含量随着连作年限的增加而增加;而无秸秆还田处理中,各个粒径水稳性团聚体中有机碳、全氮含量随着连作年限的增加而降低。土壤中全磷、全钾含量较均匀地分布在各个粒径的团聚体中,表明团聚体中全磷、全钾含量受粒径变化的影响较小。不同粒级水稳性团聚体中的养分对土壤总体养分的贡献率从高到低依次为0.25≤粒径≤1 mm、粒径0.053 mm、0.053≤粒径0.25 mm,粒径1 mm团聚体。秸秆还田处理下0.25≤粒径≤1 mm团聚体对土壤养分的贡献率总体随着连作年限的增加而增加;0.053≤粒径0.25 mm和粒径0.053 mm团聚体对土壤养分的贡献率随着连作年限的增加逐渐减低;粒径1 mm团聚体对土壤养分的贡献率没有表现出明显的规律。无秸秆还田处理0.25≤粒径≤1 mm、0.053≤粒径0.25 mm和粒径0.053 mm团聚体对土壤养分的贡献率与秸秆还田处理呈现相反的变化规律。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

耕作措施对土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

通过9a不同耕作的定位试验,研究了深松、旋耕、免耕和传统耕作4种耕作措施对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤水稳性团聚体及有机碳垂直分布的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕措施均提高了0～40cm土层中>2mm和0.25～2mm大团聚体含量、团聚体有机碳贡献率和团聚体平均重量直径,而传统耕作相应地增加了0～40cm土层中0.053～0.25mm微团聚体和<0.053mm粘砂粒含量及其有机碳贡献率。同时深松、旋耕、免耕措施提高了各土层总有机碳和耕层0～10cm所有级别团聚体有机碳含量,相比较而言,深松的作用效果更大。秸秆还田进一步提高了各土壤层次上总有机碳和所有级别团聚体的有机碳含量及大团聚体的形成与稳定。在玉米秸秆不还田的条件下,隔年深松比连年深松更有利于0～30cm大团聚体形成及总有机碳和各级别团聚体有机碳的积累。     

内陆盐沼湿地典型植物群落土壤团聚体组成及有机碳粒径分布

选择兰州市新区秦王川国家湿地公园2种典型植物——群落碱篷(Suaeda salsa)和盐角草(Salicornia europaea)为研究对象,分析了在2种植物群落下土壤团聚体的组成和有机碳的粒径分布状况。结果表明,2种植物群落土壤团聚体含量差异明显,碱蓬群落和盐角草群落在0～30 cm土层土壤团聚体主要以2 mm和0.5～1 mm粒径团聚体为主。碱篷和盐角草土壤有机碳含量在0～30 cm土层呈V型分布。2种群落在2 mm和0.25 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,但是其对总有机碳的平均贡献率较低,而0.5～1 mm粒径团聚体有机碳含量较低,但其对总有机碳的平均贡献率却高达27.74%,说明了在内陆盐沼2 mm和0.25 mm粒径团聚体对土壤有机碳的保护能力较强。土壤总有机碳含量与2 mm、1～2 mm和0.5～1 mm团聚体含量呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)正相关。总之,盐角草群落固碳能力更强,提高土壤中2 mm粒径团聚体的含量能有效增强土壤的抗蚀性,0.25 mm粒径团聚体可以固持更多稳定的碳源,减少水土流失,提高内陆盐沼湿地固碳能力。     

不同土地利用下黑土土壤团聚体有机碳贮量的变化

[目的]为了解土地利用方式变化对黑土土壤有机碳及贮量的影响。[方法]以黑土区草地、耕地、樟子松人工林和天然次生林土壤为研究对象,对土壤团聚体有机碳与碳储量的分布和积累进行研究。[结果]在不同土地利用方式下,土壤团聚体的组成比例存在一定差异,但均以〉2mm团聚体为主。土壤不同团聚体有机碳含量的分配并不相同。相较于林地土壤,草地和耕地均降低有机碳在小粒级团聚体中的含量,而增大大粒级团聚体有机碳的含量。在不同土地利用方式下．土壤团聚体有机碳贮量变化规律与团聚体组成比例相吻合。[结论]土壤团聚体有机碳贮量的变化中,占主导地位的是团聚体组成比例。土地利用方式的改变影响黑土有机碳在不同大小团聚体中的分布和贮量。     

稻草秸秆配施腐熟剂对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

通过盆钵模拟培养试验，分析了植烟土壤在稻草秸秆还土配施不同微生物优势菌种的腐熟剂后，土壤团聚体的组成及其稳定性、团聚体有机碳在烤烟收获后的变化，探讨了稻草秸秆配施腐熟剂对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响。结果表明：稻草秸秆分别配施化肥和腐熟剂均能提高> 0.053 mm团聚体含量，增加团聚体重量平均直径(MWD)和团聚体几何平均直径(GMD)，降低团聚体分形维数(D)，土壤团聚体稳定性有所增强且配施腐熟剂的效果更为明显；稻草秸秆配施腐熟剂能够显著提升各级团聚体有机碳含量及其贡献率，且土壤总有机碳(TOC)含量显著升高10.46%～15.20%；主成分分析显示，稻草秸秆分别配施以细菌+真菌、细菌+真菌+放线菌为优势菌种的腐熟剂，对植烟土壤团聚体稳定性及其有机碳含量的影响无明显差异。稻草秸秆还土配施腐熟剂对土壤团聚体稳定性及其有机碳含量的提升具有积极作用。     

黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其~(13)C、~(15)N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤(种植大豆年限大于60年,作为对照)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆),利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和0.053 mm团聚体组成有所增加,2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径(MWD)与2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系(P0.01),与0.25—0.053 mm、0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系(P0.01或P0.05);水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系(P0.01或P0.05),在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系(P0.01或P0.05);2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ~(13)C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ~(15)N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ~(13)C、δ~(15)N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ~(13)C随着土层的加深而增大,δ~(15)N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。     

利用方式对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响

 【目的】为了解林地转化为农地对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响。【方法】本文采用物理与化学相结合的方法比较研究了自然林地、桔园和蔬菜地等3种利用方式下砂质土壤不同粒径团聚体中有机碳(C)、氮(N)和磷(P)的分布和化学形态。【结果】林地开垦种植柑桔和蔬菜，表土有机碳平均分别减少了79%和67%，全氮平均分别下降了64%和31%，而土壤磷却成倍的增加。农业土壤（桔园和蔬菜地土壤）的C/N比（11～19）低于林地土壤（25～37）。土壤颗粒态有机质对土地利用变化极为敏感，在林地开垦为桔园和蔬菜地后，颗粒态有机质形式的碳（POM-C）的下降幅度明显高于非颗粒态有机碳，林地、桔园和蔬菜地土壤POM-C占土壤总有机碳的平均比例分别为69.1%、41.0%和12.5%。林地土壤有机碳和氮素主要分布在> 0.5 mm 和0.25～0.5 mm 的团聚体中；而桔园和蔬菜地土壤的有机碳和氮素主要分布在0.25～0.5 mm 和0.053～0.125 mm团聚体中。磷素主要分布在＞0.5 mm 和＜0.053 mm等2个粒级中。农业土壤磷素主要以HCl-P形态存在，而林业土壤的磷主要以NaOH-OP (有机磷) 和H2O-P形态存在。【结论】研究证实了由原始林地开垦转变为农业用地不利于砂质土壤有机碳和氮的积累;利用方式改变可极大地影响砂质土壤中有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中的分布。