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。     

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。     

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。     

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。     

东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土区旱田改稻田后土壤有机碳、全氮含量及其密度和~(13)C、~(15)N自然丰度值的动态变化,探讨旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的固定能力及其稳定性,揭示旱田改稻田后土壤有机碳(氮)的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据。【方法】结合野外实地调查,选择典型黑土区旱田土壤(种植大豆年限大于60年)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,旱田改稻田前种植历史基本相同,均为大豆),利用稳定同位素分析技术,研究旱田改稻田后土壤有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】旱田改稻田25年间,在0—60 cm土层,土壤有机碳和全氮含量的变化趋势均表现为:在改种的前3年迅速下降,降幅分别为13.60%—43.27%和10.40%—40.60%,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐增加的趋势,且在20—60 cm土层出现累积,但在3—5年期间增加幅度较大,在5—25年期间增加较为缓慢,在改种17—25年期间,稻田土壤有机碳和全氮含量均高于旱田土壤;0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度的变化趋势与其含量的变化趋势大致相同,在改种的3年间0—60 cm土层土壤有机碳和全氮密度分别降低了26.53%和21.89%,在改种5—25年间0—60 cm土层稻田土壤有机碳和全氮密度均大于旱田土壤,增幅分别为9.87%—21.48%和10.2%—19.3%;旱田改稻田后,土壤全氮与有机碳的变化密切相关,土壤全氮与有机碳的含量、密度之间均呈显著线性正相关关系(P0.01)。在0—60 cm土层,土壤δ~(13)C值在改种的3年间明显上升,在3—25年间随改种年限延长呈逐渐下降趋势,且大于5年的稻田土壤δ~(13)C值均低于旱田土壤,而土壤δ~(15)N值在改种的25年间随改种年限延长呈逐年下降趋势,各年限稻田土壤δ~(15)N值均低于旱田土壤,相同年限土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值均随着土层加深而增大;0—40 cm土层土壤δ~(13)C值与土壤有机碳含量之间呈显著线性负相关关系(P0.01),但各土层土壤δ~(15)N值与土壤全氮含量之间则无显著相关性。【结论】东北黑土区旱田改稻田大于5年后,稻田土壤具有明显的固碳(氮)能力,稳定性碳(氮)在20—60 cm土层累积;改种稻田年限小于5年,应注重有机碳(氮)的补充,以维持和提高土壤有机碳(氮)水平。     

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。     

生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响

为研究生物炭输入对旱作农田土壤团聚体及其团聚体碳氮分布的影响,通过分层(0~10、10~20 cm和20~30 cm)采集设置0 t·hm^-2(CK)、10 t·hm^-2(C1)、20 t·hm^-2(C2)和30 t·hm^-2(C3)4个生物炭水平的田间定位试验的土样,利用湿筛法获得不同粒径(> 2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和< 0.053 mm)的团聚体,测定各级团聚体中有机碳及全氮含量,分析添加生物炭后旱作农田土壤团聚体及团聚体中有机碳和全氮的分布特征。结果表明:与未施生物炭对照相比,施用生物炭两年后,0~10 cm和 10~20 cm土层> 0.25 mm粒级水稳性大团聚体的含量均呈增加趋势;且高添加量(30 t·hm^-2)显著增加了10~20 cm和20~30 cm土层0.25~0.053 mm粒级微团聚体的含量。生物炭显著增加了各土层不同粒级团聚体中有机碳和全氮的含量,随施用量的增加0~10 cm和10~20 cm土层增加规律一致,均表现为C3> C2> C1> CK。0~10 cm土层不同粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮的贡献率表现为2~0.25 mm粒级最高,且随土层加深,< 0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮的贡献率增加。从0~30 cm土层团聚体有机碳和全氮的平均贡献率来看,随生物炭施用量的增加,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒级贡献率均增加。     

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。     

复垦土壤水稳性团聚体碳氮分布对施肥的响应

为揭示不同培肥措施下采煤塌陷区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳、氮分布的变化规律,依托山西省潞安煤矿复垦土壤长期定位试验基地,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MCF)和生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施对不同复垦年限(4年,8年)土壤水稳性团聚体组成及碳、氮分布的影响。结果表明,不同复垦年限各处理均以0.053～0.25 mm水稳性团聚体含量最多,占团聚体总量的35%～50%;随复垦年限增加,M、MCF、MCFB处理提高了土壤大粒径水稳性团聚体(2 mm、1～2 mm)含量,而降低了微团聚体(0.053～0.25 mm)含量;与未复垦生土(RS)相比,不同复垦年限各处理均有助于2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm粒径土壤团聚体含量的提高,而与农田熟土(US)相比,则在一定程度上降低了1～2 mm,0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径土壤团聚体含量。与CK相比,各培肥处理均提高了土壤水稳性团聚体有机碳、氮含量,其中以单施有机肥(M)效果最好,有机碳、氮含量分别增加了5%～94%、58%～114%;各处理土壤团聚体有机碳、氮含量均高于RS但低于US。不同复垦年限各处理水稳性团聚体有机碳、氮储量均以0.053～0.25 mm粒径所占比例最高;复垦4年土壤团聚体有机碳、全氮以及复垦8年全氮的总储量均以单施有机肥处理最高,显著高于其他处理,而复垦8年有机碳总储量以MCF处理最高,与M和CF处理差异不显著,三者均显著高于MCFB和CK。由此可见,5种培肥措施中单施有机肥较其他处理更有助于提高复垦土壤团聚体有机碳、氮含量及其总储量。     

不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征

【目的】在已有团聚体碳氮分布研究的基础上,进一步研究不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征,并分析有机碳矿化的影响因素,为揭示施肥对土壤肥力的影响及土壤有机碳矿化作用机制提供理论依据。【方法】以长期定位施肥红壤性水稻土为研究对象,包括9个处理:不施肥(CK)、有机质循环(C)、氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、氮钾肥(NK)和氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。运用湿筛法得到2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm 5个粒级团聚体,观测团聚体和全土有机碳矿化动态变化,测定团聚体中微生物生物量碳含量和转化酶活性。【结果】全土和1 mm团聚体有机碳矿化速率在培养前期快速下降,之后逐渐降低至稳定状态,而1 mm粒级尤其是0.053—0.25 mm团聚体,有机碳矿化速率在培养前期降低幅度减小并更早达到稳定状态。有机碳累积矿化量在2 mm和1—2 mm团聚体中最高,在0.053—0.25 mm团聚体中最低。与对照相比,施磷肥处理(NP和NPK)各粒级团聚体有机碳累积矿化量平均提高17.0%—62.1%,施有机肥处理(C、NC和NPKC)则平均提高25.0%—80.5%。2 mm和0.25—1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,分别为21.0%—42.5%和20.6%—32.7%。0.25 mm大团聚体微生物生物量碳含量和转化酶活性均高于0.25 mm微团聚体。施磷肥处理各粒级团聚体微生物生物量碳含量较对照平均高73.4%—92.0%,施有机肥处理平均高60.8%—99.6%。磷肥和有机肥的施用显著提高0.25 mm大团聚体转化酶活性,其中NC处理大团聚体转化酶活性最高,较对照提高46.0%—135.0%。团聚体有机碳累积矿化量与有机碳、全氮、微生物生物量碳含量及转化酶活性均呈极显著正相关,但与有机碳的相关性最大。【结论】大团聚体在土壤有机碳矿化中发挥主导作用;有机碳含量是影响团聚体有机碳矿化的最主要因素;磷肥和有机肥的施用促进了土壤团聚体有机碳的矿化,是提高红壤性水稻土供肥能力的有效措施。     

秸秆还田下双季稻田土壤团聚体碳氮磷含量及生态化学计量比特征

土壤碳氮磷等养分含量及其生态化学计量比对作物养分供应有重要影响,长期秸秆还田如何影响稻田土壤水稳性团聚体碳氮磷含量及生态化学计量比尚不清楚。本研究以双季稻田为研究对象,设置仅施化肥(CK)、低量秸秆还田+化肥(LS)和高量秸秆还田+化肥(HS)三个处理,于秸秆还田后的第9~10年测定土壤水稳性团聚体组成及其碳氮磷含量,分析土壤水稳性团聚体分布、平均重量直径及元素生态化学计量比,旨在明确长期秸秆还田下双季稻田土壤各粒径水稳性团聚体对碳氮磷养分的贡献及其生态化学计量比特征。结果表明,秸秆还田后的9~10年,与CK相比,HS和LS处理显著增加了>0.25 mm粒径水稳性团聚体(R0.25)的占比和平均重量直径(MWD);HS处理显著提高了>2 mm、0.25~1 mm、0.053~0.25 mm和<0.053 mm粒径水稳性团聚体总碳(TC)和总氮(TN)含量,且增加幅度最大的粒径为0.25~1 mm,分别为28.1%和22.9%,而对总磷(TP)含量无显著影响。HS和LS处理较CK显著提高了>2 mm粒径水稳性团聚体对于土壤TC、TN和TP的贡献率,有助于改善水稻的氮磷吸收。与CK相比,HS处理提高了各主要粒径水稳性团聚体(>2 mm、1~2 mm、0.053~0.25 mm和<0.053 mm)氮磷比和碳磷比,有利于提高稻田氮素有效性,且碳磷比未达到限制磷素供应的阈值而没有降低磷素有效性。研究表明,高量秸秆(6 t/hm2)还田提高了稻田水稳性团聚体的稳定性,提高了土壤碳氮储量,以及水稳性团聚体氮磷比,对于改善稻田土壤结构和氮素供应具有较好的效果。     

长期施肥对黄泥田土壤团聚体中氮素积累和有机氮组成的影响

【目的】氮是南方黏瘦型中低产田重要的限制因子。研究长期施肥对黄泥田团聚体中氮素累积及有机氮组成的影响,为合理培肥及土壤氮库管理提供依据。【方法】采集黄泥田36年定位试验中不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、化肥+牛粪（NPKM）、化肥+全量稻秸还田（NPKS）4种处理耕层土壤,采用湿筛和Bremner有机氮分级方法,分析团聚体氮素累积与有机氮组分含量及分配的变化。【结果】施肥处理>2 mm团聚体全氮含量较CK显著增加12.7%—51.9%(P<0.05);NPKM与NPKS处理>2 mm团聚体对原土全氮累积贡献率较CK分别显著提高24.7与20.0个百分点（P<0.05）。施肥处理>2 mm团聚体酸解性氮与非酸解性氮含量分别较CK增加10.1%—36.3%与20.7%—100.5%,并相应提高两组分对原土全氮累积贡献率,NPKM与NPKS处理增加尤为明显。对于>2 mm团聚体,施肥处理酸解铵态氮含量较CK显著增加17.2%—40.4%(P<0.05),以NPKM处理增加最为明显;酸解氨基酸态氮与酸解未知态氮含量分别以NPKS与NPKM处理增加最...     

长期施肥对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响

 【目的】研究长期施用化肥以及化肥与稻草配合施用对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响。【方法】试验土壤采自湖南省望城无机有机肥长期定位试验田小区,各施肥处理为：CK（不施肥）、NP（施氮磷肥）、NPK（施氮磷钾肥）、NP+RS（施氮磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮磷钾肥和稻草）。【结果】氮磷钾长期平衡施用和化肥与稻草长期配合施用有利于2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体含量增加。与CK处理相比,化肥与稻草长期配合施用处理能提高2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体内的有机碳含量和全氮、可矿化氮含量,同时也显著提高了二者在较大粒径（2～5 mm,0.5～2 mm）水稳性团聚体内有机碳、全氮和可矿化氮储量。与CK处理相比,NPK长期平衡施用的处理,也能提高大粒径水稳性团聚体（2～5 mm,0.5～2 mm）内的有机碳、全氮、可矿化氮的含量和储量,但提高的幅度小于化肥与稻草长期配合施用的处理。【结论】水稳性大团聚体对土壤有机碳、氮具有强富集和物理保护作用;化肥和稻草长期配合施用能显著提高大团聚体内有机碳、氮的含量和储量,是改善土壤团粒结构,提升红壤水稻土肥力的有效措施。2～5 mm和0.5～2 mm粒径团聚体是红壤水稻土有机碳、全氮和可矿化氮的主要载体。     

三江湿地周边不同利用方式土壤理化性质及水稳性团聚体化学计量特征变化

选取黑龙江省三江湿地-洪河保护区3种土地利用方式,分析各类土壤水稳性团聚状态及其团聚体有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量和碳氮磷化学计量特征变化规律。结果表明,湿地土壤不同利用方式水稳定性团聚体组成发生显著变化,水稳性团聚体比例均表现为粉-粘团聚体(0.053 mm)比例最大,微团聚体(0.053~0.250 mm)次之,大团聚体(0.25 mm)比例最低。随土壤粒径递减,所有生态系统中土壤SOC、TN、TP含量以及C/N、C/P均降低,表现为大团聚体大于微团聚体,水稳性团聚体N/P变化较小,范围在1.33~2.08。相同土壤粒径下不同利用方式下土壤SOC、TN、TP含量及C/P、N/P最大值均出现在湿地土壤,C/N最大值出现在水田土壤。土壤养分含量最小值出现在旱田土壤。因此,湿地周边土壤对各粒径土壤团聚体全效养分分配及其平衡关系有负向影响,其中旱田和人工林土壤退化最为严重,1~2 mm粒径下碳氮损失量较大,化学计量不平衡。研究结果为湿地保护与合理利用提供科学依据。     

不同施肥处理对红壤水稻土团聚体有机碳、 氮分布和微生物生物量的影响

【目的】研究不同施肥处理对红壤水稻土水稳性团聚体组成、不同粒级团聚体中有机碳、氮含量与分布及土壤微生物生物量碳氮含量的影响,为揭示施肥对土壤肥力形成演变的影响机制提供重要理论依据。【方法】依托鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站已进行了20年的长期定位试验,试验包括9个处理：对照（不施肥,CK）、有机质循环（C）、化学氮肥（N）、氮肥+有机质循环（NC）、化学氮磷肥（NP）、化学氮磷钾肥（NPK）、化学氮磷钾肥+有机质循环（NPKC）、化学氮磷肥（NK）和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田（NPKS）。采集各小区耕层土壤,利用湿筛法得到不同粒级水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳、氮含量及土壤微生物量碳、氮含量。【结果】长期不同施肥处理对＞2 mm团聚体含量影响最大,与对照相比,施用有机肥的处理（NC、NPKC、C）该粒级团聚体含量分别提高了37.0%、22.6%和33.2%。各施肥处理下,有机碳、氮在1—2 mm团聚体中含量最高,在0.053—0.25 mm团聚体中含量最低,＞0.25 mm大团聚体比＜0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳、氮。有机肥的施用显著提高了各粒级团聚体中有机碳、氮的含量,NC处理各粒级团聚体中有机碳、氮含量均最高,与对照相比,各粒级有机碳提高了17.0%—34.6%,全氮提高了25.8%—48.3%。0.25—1 mm和＞2 mm粒级团聚体对全土有机碳和全氮的贡献率最大,前者贡献率分别为22.1%—30.3%和23.3%—33.7%,后者贡献率分别为24.7%—37.3%和25.5%—38.0%。不同施肥处理间土壤微生物量碳、氮含量也有显著差异,与对照相比, NC、NPKC和C处理微生物量碳提高了122.1%、127.0%、94.0%,微生物量氮提高了92.0%、43.1%、91.1%。＞2 mm团聚体含量与全土有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮含量及水稻产量呈显著或极显著正相关,＜0.053 mm团聚体则与之呈显著或极显著负相关。【结论】水稳性大团聚体是土壤有机碳、氮的主要载体;有机肥的施用显著提高了水稳性大团聚体及其中有机碳、氮的含量,是改善土壤团粒结构,提高红壤生物功能和生产力的有效措施。     

水稻油菜轮作下稻草还田和钾肥对土壤团聚体及钾素分布的影响

目的 通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。方法 利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK（F）（不施肥和冬闲）、NPK（F）（氮磷钾肥和冬闲）、NPK（R）（氮磷钾肥和冬种油菜）、NPK（SR+R）（氮磷钾肥配稻草还田和冬种油菜）、NP50%K（SR+R）（氮磷减钾50%配稻草还田和冬种油菜）5个处理,在试验第3年（2019年）于油菜收获后取0—20 cm土层土样,分析土壤团聚体组分以及团聚体组分中交换性钾和非交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体稳定性及团聚体组分中钾素的分布规律。结果 （1）所有处理均以<0.053 mm团聚体组分最高。与NPK（F）相比,NPK（R）处理提高了1—2、0.5—1、0.25—0.5 mm团聚体的比例,增幅为26.2%—82.6%,土壤团聚体的稳定性增加,>0.25 mm团聚体组分比例、平均重量直径（MWD）和平均几何直径（GMD）显著提高了30.6%、31.2%和82.0%。水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了>2 mm团聚体比例,增幅为69.7%。（2）所有处理土壤各团聚体组分中交换性钾含量随团聚体粒级的减小逐渐降低,水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了所有粒级团聚体组分的交换性钾含量,增幅为22.2%—46.0%。相比较NPK（SR+R）,减钾处理（NP50%K（SR+R））显著降低了>0.5 mm团聚体中交换性钾的含量,降幅为19.4%—20.6%。与水稻-冬闲下的化肥处理（NPK（F））相比,水稻-油菜轮作下3个施肥处理均降低了团聚体中的非交换性钾含量。（3）所有处理以<0.053 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率最高。水稻-油菜轮作（NPK（R））比水稻-冬闲（NPK（F））显著提高了1—2和0.5—1 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率,增幅分别为82.6%、52.1%（交换性钾）和105.5%、36.9%（非交换性钾）。结论 水稻-油菜轮作可提高MWD、GMD、大团聚体比例和大团聚体中钾对全土钾的贡献率,改善土壤结构。在该轮作模式下稻草还田配施化肥可提高所有粒级团聚体中交换性钾含量,改善稻田土壤钾素供应,但水稻-油菜轮作因需钾量高而降低了团聚体中的非交换性钾含量,应适当增加钾肥投入。     

Response of Soil Organic Carbon and Its Aggregate Fractions to Long- Term Fertilization in Irrigated Desert Soil of China

Irrigated desert soil samples in the Hexi Corridor of China were collected over a period of 23 years from a site where different fertilization methods had been used. Changes of soil organic carbon (SOC) and its water stable aggregate (WSA) size fractions were studied. The effects of various fertilization methods on the distribution of added organic carbon (OC) in different WSA size fractions were also analyzed. The results showed that the applied fertilizations for 23 years improved SOC concentrations and OC concentrations in all WSA size fractions compared to the non-fertilized treatment (CK). In addition, fertilization obviously increased the OC stocks of <2 mm WSA size fractions compared to the CK. The average OC stock of <0.053 mm WSA fraction was 1.7, 1.6 and 3.2 times higher than those of >2 mm, 0.25-2 mm and 0.053-0.25 mm WSA fractions, respectively. A significant positive correlation was found between soil C gains and OC inputs (r=0.92, P<0.05), indicating that SOC may have not reached the saturation point yet at the site. The C sequestration rate was estimated by 14.02% at the site. The OC stocks in all of the <2 mm WSA fractions increased with the increase of OC input amounts; and the conversion rate of the input fresh OC to the OC stock of <0.053 mm WSA fraction was 1.2 and 2.6 times higher than those of the 0.25-2 mm and 0.053-0.25 mm WSA fractions, respectively. Therefore, the <0.053 mm WSA fraction was the most important component for soil C sequestration in the irrigated desert soil.