保护性耕作对潮土不同组分有机碳、氮的影响

为深入了解保护性耕作对土壤不同组分有机碳、氮的影响,本试验以北方潮土为研究对象,研究不同耕作方式下土壤轻组组分(LF)、重组组分(HF)以及各组分有机碳、氮(LFC、LFN、HFC、HFN)的变化。采用密度为1.7 g cm-3的碘化钾重液将土壤分离为轻组和重组。结果表明,0~20 cm土层,不同耕作方式下,土壤轻组有机碳(LFC)含量介于38.91~94.89 g kg-1之间,为土壤总有机碳(TOC)的6.89%~33.17%;轻组氮(LFN)含量介于1.03~3.47 g kg-1之间。耕作扰动导致土壤轻组有机碳、氮的损失,随着翻耕频率的增加,LF、LFC、LFN的含量显著降低;秸秆还田为土壤提供外源有机物,显著提高了土壤LFC和LFN的含量。轻组主要集中在土壤表层,随着土层深度的增加,LF、LFC、LFN的含量呈递减的趋势。由于轻组的C/N比值显著高于重组和原土,因此轻组对耕作制度和土层深度的变化更敏感。不同耕作制度下HF、HFC、HFN的含量变化不明显。少免耕能减少土壤有机碳、氮的损失,秸秆能补充土壤碳库,提高土壤氮含量,因此保护性耕作对提高土壤有机碳库,尤其对土壤轻组有机碳、氮的累积具有积极的作用。     

宁夏引黄灌区不同类型土壤重组有机碳特征分析

[目的]探究宁夏引黄灌区土壤总有机碳与重组有机碳的特征及相互关系,为研究宁夏引黄灌区固碳效应及碳库稳定性提供科学依据。[方法]以宁夏引黄灌区为研究对象,通过实地采样与分析,测定不同土壤类型总有机碳与重组有机碳含量。[结果]土壤类型是影响宁夏引黄灌区土壤有机碳变化的主要因素,经灌溉耕作后,灌溉土壤总有机碳及重组有机碳含量较对照土壤均有所增加,平均增加量分别为2.27和2.02g/kg,增加量随土层深度增加而减小,增加幅度因土壤类型存在差异;重组有机碳与总有机碳存在显著相关关系(p0.001)。[结论]重组有机碳是总有机碳的重要部分,它与总有机碳之间的相关性随着土层深度的增加而增强,说明灌溉耕作活动及灌溉时间对土壤有机碳具有一定的影响。研究重组有机碳能更好地了解灌区土壤碳库稳定性。     

灌溉方式对设施土壤总有机碳及其腐殖质组分的影响

通过13年连续的番茄栽培灌溉试验,分析了沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉处理0—80cm土层土壤有机碳及其腐殖质组分(胡敏酸、富里酸、胡敏素等)含量,探讨了不同灌溉方法对温室土壤有机质变化的影响。结果表明:3种灌溉处理土壤总有机碳、腐殖质各组分含量剖面变化特征一致,均随土层加深而降低,且这一变化主要集中在0—50cm土层,50—80cm土层变化较小。土壤总有机碳及其组分各灌溉处理间差异明显,将土壤剖面分为0—20,20—80cm上、下2个层次,总体上总有机碳含量上层为渗灌沟灌滴灌,下层滴灌沟灌渗灌;腐殖酸含量上层滴灌沟灌渗灌,下层为渗灌滴灌沟灌;胡敏素上层为沟灌滴灌渗灌,下层为渗灌滴灌沟灌。滴灌处理既能使0—40cm土层土壤有机碳含量保持较高水平,土壤腐殖质含量又高于沟灌、渗灌处理,这对于提升设施土壤肥力水平、保证番茄养分供应是有利的。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分的影响

选择重庆市中梁山岩溶槽谷中5种土地利用方式(弃耕地、草地、菜地、橘园地和林地)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,采用方差分析法对比分析了土壤总有机碳、溶解性有机碳、易氧化性碳、轻组有机碳、颗粒有机碳及矿物结合态有机碳的含量变化,并用相关分析法分析了土壤有机碳各组分之间的关系。结果表明:不同土地利用方式土壤总有机碳(TOC)含量随土层深度增加而降低,上下层土壤TOC含量在2.69~13.88g/kg之间,不同植被覆盖类型、耕作方式和施肥是影响土壤TOC分布的重要因素。不同土地利用方式下有机碳各组分(DOC、EOC、LFOC、POC和MOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,但不同土地利用方式之间的差异较大,主要与植被类型、施肥管理、耕作方式以及人为干扰有关。弃耕地含量均比较低,林地和草地受人为干扰较少含量较高,菜地土壤受施肥和翻耕影响,上下层土壤含量差异不大,橘园地上下层土壤5种有机碳组分含量差异均是最大的。弃耕地受之前耕作影响,弃耕时间短,有机质输入量少,POC/MOC值相对较低,菜地受施肥和翻耕影响上下层土壤POC/MOC值相对比较稳定,草地、橘园地和林地0—20cm土壤POC/MOC值均高于20—40cm,下层土壤有机碳比较稳定。0—20cm和20—40cm土壤有机碳及组分之间存在相关关系,0—20cm土壤TOC与LFOC和MOC之间呈显著正相关,LFOC与POC之间也呈现显著正相关;20—40cm土层,土壤TOC与EOC、LFOC和MOC之间呈显著正相关性,MOC与TOC以及EOC和LFOC均呈现正相关性,LFOC与POC之间关系由表土层的显著正相关转变为极显著正相关。下层土壤比上层土壤有机碳稳定性强,尤其是土壤TOC、LFOC和MOC能够敏感地反映土壤碳库的变化,可以作为土壤有机碳稳定性的敏感性指标。     

不同封育年限草地土壤有机质组分及其碳库管理指数

土壤有机质对草地封育的生态效应具有重要指示作用,本文结合野外调查和室内分析,研究了半干旱区不同封育年限草地土壤有机质组分及其碳库管理指数变化,以分析土壤有机质对草地封育的响应特征,从而为该区土壤质量的改善和植被建设的生态效应评价提供依据。研究结果表明,土壤有机质及不同活性有机质含量均随土层加深而降低,且在各土层基本表现出封育18年、封育23年封育13年未封育封育3年的趋势。除封育3年土壤的3种活性有机质碳库管理指数在090cm土壤剖面均低于100外,封育13年草地060cm土层、封育18和23年草地090cm土层的3种活性有机质碳库管理指数均高于100,表明随年限的延长,封育对土壤有机质的改善深度也在加深。土壤3种活性有机质与有机质及多数土壤性质呈极显著正相关,能更为灵敏和直观地表征土壤管理的长期效应和土壤质量变化。     

保护性耕作对水-旱轮作土壤有机碳组分的影响——基于密度分组法

以武穴市10年水-旱轮作长期定位试验的传统耕作(CT)、传统耕作+秸秆还田(CTS)、免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NTS)4个处理的水稻土为对象,通过密度分组方法研究各组分有机碳(游离态轻组、闭蓄态轻组、重组)含量的变化特征,探讨秸秆还田与免耕对土壤有机碳及其组分的影响。结果表明,游离态轻组、闭蓄态轻组和重组有机碳含量分别为1.25～3.02 g kg~(-1),0.85～3.05 g kg~(-1)和18.46～23.23 g kg~(-1),占总有机碳的4.44%～12.36%、3.53%～10.86%和77.85%～82.73%。NTS处理显著增加土壤闭蓄态轻组和重组有机碳含量;免耕对各组分土壤有机碳的影响不明显。闭蓄态轻组和重组有机碳与总有机碳含量呈极显著正相关,闭蓄态轻组对耕作方式改变的敏感性最强(敏感性指标为4.00),能够敏感地反映不同耕作措施对土壤有机碳库的影响。与常规还田相比,NTS处理促进游离态轻组有机碳向闭蓄态轻组有机碳转化,有利于土壤有机碳的积累,是本研究中提升土壤有机质的最佳保护性耕作措施。     

黄土区人工林与自然封育对土壤养分的影响

为客观评价不同植被恢复方式对土壤养分的影响,采用野外调查结合室内试验分析的研究方法,分别对黄土丘陵区人工林和自然封育的两个流域的土壤养分及组分有机碳进行了对比研究。结果表明,植被恢复11 a来,人工林流域土壤同自然封育流域土壤相比较,出现了酸化倾向。在0—60 cm土层深度内,土壤全氮、全磷以及全钾含量均表现为人工林流域高于自然封育流域,且人工林流域全氮、全磷及全钾的变异系数大于自然封育流域的养分含量。自然封育流域在0—60 cm土层积累了更多的土壤重组有机碳和轻组有机碳,土壤表层轻组有机碳含量在两种恢复方式间的差异较大,而中下层差异较小。土壤有机碳组分含量变异系数为人工造林流域高于自然封育流域。研究结果说明人工林和自然封育对土壤氮磷钾的改善和有机质积累方面的改善各有利弊。     

尕海湿地植被退化过程中土壤轻重组有机碳动态变化特征

以甘肃省甘南尕海湿地内的沼泽化草甸为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,研究植被退化过程中土壤轻重组有机碳含量及动态变化。结果表明:不同植被退化阶段0—20cm土壤轻组有机碳含量差异显著(P0.05),表现为未退化轻度退化重度退化中度退化;20—100cm土壤轻组有机碳受植被影响较小。整个土壤剖面重组有机碳含量表现为中度和重度退化显著高于未退化和轻度退化(P0.05)。土壤轻重组有机碳含量均随土壤剖面下降显著降低(P0.05)。各退化阶段沼泽化草甸土壤轻重组有机碳均呈现出明显的时间变化,在0—20cm土层,未退化阶段轻组有机碳表现为"降—升—降"的变化趋势,即5月最高,7月和9月最低,其他各退化阶段则在6月降低并趋于稳定;20—100cm土层轻组有机碳变化幅度较小。各退化阶段土壤重组有机碳动态变化较为一致,均随时间延长呈线性下降,不同月份之间差异显著(P0.05)。说明植被退化导致轻组有机碳含量下降,重组有机碳增加,而在植被生长过程中主要消耗轻组有机碳,重组有机碳相对稳定。相关分析表明,地下生物量与土壤含水量的变化对土壤轻重组有机碳影响显著。     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

桂西北喀斯特区不同退化程度石灰土有机碳与养分剖面分布特征

利用空间分布代替时间序列的方法,通过建立无退化、潜在退化、轻度退化、中度退化和重度退化5种不同退化程度石灰土的样地,并采集土壤剖面,分析对比了不同退化程度石灰土剖面有机碳和养分含量分布特征。结果表明:不同退化程度石灰土有机碳(SOC)含量与有机碳密度(SOC_i)与土层深度存在极显著负相关关系,即随土层深度增加而降低;轻度退化程度石灰土平均有机碳含量和碳密度最高;不同退化程度石灰土全氮(TN)和碱解氮(AN)含量剖面变化趋势与SOC相似,与土层深度呈极显著负相关性;全磷(TP)和全钾(TK)含量随土层深度的增加而无明显变化,速效磷(AP)和速效钾(AK)含量均随土层深度增加而降低,但均与土层深度无显著相关性;不同退化程度石灰土的C∶N均低于15,说明有机质的分解较容易;5种退化程度石灰土中,SOC和氮素均存在极显著相关关系,与其他养分之间相关性有所差异。     

不同类型土壤引黄灌溉固碳效应的对比研究

通过在宁夏引黄灌区实地调查、采样与分析,研究5种类型土壤在不同灌溉耕作时间序列下土壤有机碳含量及碳密度的变化特征,对比分析不同类型土壤对引黄灌溉耕作固碳效应的差异。结果表明:灌溉耕作引起的土壤有机碳含量的变化因土壤类型的不同而存在差异;在相同的灌溉耕作时间下,5种类型土壤的有机碳密度大小顺序为:灌淤土>潮土>新积土>风沙土>淡灰钙土;与同类型未灌溉耕作的土壤比较,灌溉耕作使各类型土壤有机碳密度均有不同程度的增加,相同的灌溉耕作时间下土壤有机碳密度增幅排列次序为:风沙土>潮土>灌淤土>淡灰钙土>新积土。宁夏引黄灌区的土壤固碳效应因土壤类型的不同存在明显差异。     

扬黄灌区开垦时间对土壤剖面有机碳含量和组分变化的影响

基于开垦时间长短和跨度大小,研究了近40 a来宁夏中部扬黄灌区土壤有机碳含量、组分及其化学稳定性的变化规律。结果表明:代尺度上（15~35 a,10 a为最小单位）,随开发年限的延长,依次以0—40 cm土壤活性有机碳垂直分布格局（15 a）、10—20 cm土壤活性有机碳含量（25 a）、10—40 cm土壤总有机碳含量（35 a）的显著变化为标志,灌区土壤有机碳表现出一种渐进式演变格局。在此过程中,表层0—10 cm土壤有机碳含量与组成、0—40 cm分层土壤有机碳化学稳定性维持不变。年尺度上（0~12 a,3 a为最小单位）,耕作层土壤总有机碳、活性有机碳含量在0~12 a间表现出先增加后下降的波动变化格局,而有机碳化学稳定性除第3年大幅下降外,基本保持稳定。就扬黄灌区土壤有机碳的变化格局而言,其相对快速而不稳定的变化主要体现在较小的年尺度上;代尺度上土壤总有机碳和活性有机碳含量则以一种相对平缓、渐进的方式不断推进其演变进程,直到35 a左右才开始出现显著增长。而有机碳化学稳定性则表现出与时间尺度无关的不变性。     

杭州湾湿地不同植被类型下土壤有机碳及其组分分布特征

土壤有机碳及其活性组分能够敏感地反映土壤碳库的变化。调查采集杭州湾自然滩涂湿地土壤样品(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm),比较分析芦苇、互花米草、海三棱藨草、裸滩的土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化碳(ROC)和轻组有机质(LFOM)的变化。结果表明:(1)0~30 cm各土层,芦苇、互花米草、海三棱藨草和裸滩的SOC平均含量依次为3.87~5.08 g kg-1,6.46~6.78 g kg-1,4.33~4.48 g kg-1和4.99~5.25 g kg-1,互花米草SOC含量高于相同土层的其他类型;(2)互花米草DOC和LFOM平均含量分别为90.69~98.90 mg kg-1,2.35~2.95 g kg-1,高于相同土层的海三棱藨草、芦苇和裸滩,而裸滩ROC含量(2.06~2.22 g kg-1)却高于相同土层的其他三种类型;(3)芦苇、互花米草和海三棱藨草DOC占土壤有机碳的分配比例无显著性差异,而相同土层的DOC占土壤有机碳的分配比例大小依次为裸滩海三棱藨草芦苇互花米草;(4)SOC和DOC、ROC、LFOM、全氮(TN)、土壤含水量、p H之间均存在极显著关系(p0.01),各指标与p H之间均表现为负相关性。研究表明互花米草的入侵增强了滩涂湿地的固碳能力,有机碳活性组分能够反映有机碳库的变化。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈"V"形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。     

干旱区典型绿洲土壤有机质含量分布特征及其影响因素

以新疆南部的渭干河-库车河流域三角洲绿洲为对象,按照土地利用方式布设78个采样点,分别采集表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土样共156份,分析土壤有机质(SOM)含量和土壤酸碱度(pH)分布特征,并讨论在作物类型、土地利用方式和土壤pH因素的影响下,表层和亚表层SOM含量的差异性。结果表明:表层SOM含量范围为3.7~24.1 g kg~(-1),平均含量为11.0±4.2g kg~(-1);亚表层SOM含量较低,为2.7~12.9g kg~(-1),平均含量为7.0±2.2g kg~(-1)。表层中作物类型和土地利用方式的SOM均值、标准差均高于亚表层,二者的变异系数在20%~50%之间,属中等变异。方差分析和逐步回归分析表明,各因素对SOM含量的变异性影响存在较大差异。作物类型、土地利用方式和土壤pH三种影响因素对研究区表层和亚表层的SOM变异综合解释能力分别为45.1%和43.7%,综合分析得出各因素中作物类型因素对研究区SOM含量影响最大。     

县域土壤有机质动态变化及其影响因素分析

本文以河北省曲周县为例, 采用 1980 年和 1999 年两次全县的土壤肥力监测以及农户调查数据和统计数据, 系统分析了过去 20 年中土壤有机质的动态及其与之相关的农作管理方式的变化。 结果显示, 在过去的近 20 年 间, 曲周县土壤表层的有机质含量呈现增长的趋势, 导致这种变化的农作管理方式有化肥施用量的大幅度提升、秸 秆还田量的增加、盐碱地的开垦利用、灌溉面积和复种指数的提高以及主要种植模式和种植作物的土壤有机质处 于正平衡状态。 然而当前的生产管理方式尽管有利于土壤有机质积累, 但是也带来了一系列的生态环境问题。 实 施保护性耕作、降低化肥用量、提高秸秆还田量和有机肥的用量成为今后农业生产管理方式调整的主要方向。     

黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分异特征

基于空间自相关理论,探讨黄淮海平原旱作农田土壤有机质含量的空间分布结构,以及有机质与土壤黏粒含量和容重的空间相关关系。结果表明：黄淮海旱作农田土壤不同土层有机质含量区域均值分别为20.11±6.46(0～10 cm),14.76±5.11(10～20 cm),9.96±4.14(20～30 cm),8.03±3.45(30～40 cm)g·kg^-1,分别处在三级至五级水平;0～20 cm各土层中,高值区域主要分布在太行山山前平原、山东引黄灌区等传统农业生产地带,以及河南南部和安徽北部的砂姜黑土区。随着土层深度的增加,有机质含量的空间分布结构趋于明显,10～40 cm各土层中,河北平原和鲁西北地区呈现LL(低-低)/HL(高-低)型分布特征;河南和安徽地区主要为HH(高-高)/LH(低-高)型,但不同土层的具体分布差异较大。有机质含量与黏粒含量之间存在显著的数理相关关系,与容重之间关系并不明显;有机质/黏粒含量和有机质/容重的双变量局部空间自相关类型中,LL/HL型主要分布在河北平原和鲁西北地区,其中HL型在0～20cm各土层中集中分布在太行山山前平原和山东引黄灌区...     

长期施肥对水稻土不同功能有机质库碳氮分布的影响

土壤有机质(SOM)对于维持农业生产力、提高土壤质量和增加土壤固碳均具有非常重要的意义。以红壤水稻土35年的长期定位试验为依托,借助近期发展的物理―化学联合分组方法,探讨了长期施肥对水稻土不同功能SOM库含量、SOM库碳氮含量变化和分配比例的影响。结果表明,长期施肥尤其是有机无机配施处理显著增加了未保护游离SOM库(c POM和f POM)和纯物理保护SOM库(i POM)在土壤中的含量以及它们的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量。未保护游离SOM库的SOC和TN含量占总有机碳和全氮比例在有机无机配施处理下最高,分别达35.9%和33%。与CK相比,有机无机配施使生物化学保护库非水解游离粉粒组(NH-d Slit)和非水解游离黏粒组(NH-d Clay)含量分别降低了15%和9.5%(p0.05)。物理―化学保护SOM库、物理―生物化学保护SOM库以及化学保护SOM库含量受长期施肥影响不显著。综上,研究表明土壤不同功能SOM库对长期施肥的响应不同。有机无机配施是提升红壤水稻土SOM数量和质量的最佳培肥措施。     

农田土壤重组有机碳平衡的研究

Considerable evidence that the soil organic matter （OM） level in agricultural soils will gradually over time reach an equilibrium state under certain bioclimatic conditions and for certain cropping systems has been accumulating. Although models or long-term experiments have been used, this research used physical fractionation procedure to attain an soil OM equilibrium value. To obtain soil OM equilibrium values in the heavy fraction, typical soils from three long-term field experiments at Fengqiu and Yingtan State Key Agro-Ecological Experimental Stations in China were studied using a simple density fractionation procedure and employing the Langmuir equation. Results for the fluvo-aquic soil with organic fertilizer treatments indicated that the soil OM equilibrium value in the heavy fraction was twofold more than that in the inorganic treatments; however, for the paddy soil developed on red soil the OM equilibrium value in the heavy fraction for both treatments was almost identical. It suggested that for fiuvo-aquic soils the increased potential of OM for the heavy fraction in the long run was larger for the organic than the inorganic fertilizer applications, whereas for paddy soils developed on red soils under the same conditions the present OM content in the heavy fraction was at or close to this equilibrium level for all treatments, and increased potential was very limited.