长期施肥对旱地红壤微团聚体磷素有效性的影响

【目的】土壤微团聚体是磷素储存与周转的重要载体,明确长期施肥下旱地红壤微团聚体中赋存磷素的形态及其生物有效性,为磷肥的高效合理施用提供理论依据。【方法】以位于鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站院内的长期肥料定位试验(1988～2014)为依托,分别以有机无机配施区的1/2 NPK(CK)、低量NPK+稻秆(RS)与低量NPK+猪厩肥(PM)处理及无机肥区的NK与NPK处理的旱地红壤为研究材料,采用水分散-吸管法逐级提取了土壤中0.25～0.05 mm、0.05～0.01 mm、0.01～0.005 mm与<0.005 mm粒级微团聚体,对比分析了各粒级微团聚体中全磷、有效磷及磷活化系数的变化差异。基于土壤磷素分级结果,分析了旱地红壤中大小粒级微团聚体中极有效磷、中等有效磷及非有效磷对长期施肥的响应。借助于结构方程模型探讨了微团聚体中各形态磷、磷活化系数、颗粒组成、有机质、铁铝氧化物等因子与有效磷的互应关系。【结果】长期配施猪粪可以显著增加旱地红壤各粒级微团聚体中全磷、有效磷、磷活化系数及极有效磷、中等有效磷及非有效磷的含量,且<0.005 mm粒级微团聚体中的各组分磷增...     

长期施肥与地下水位对红壤性水稻土微团聚体及其分形特征的影响

以1982年开始的长期定位试验红壤性水稻土为材料,采用野外采样与室内分析的方法,对耕层土壤微团聚体组成进行分析,以探究长期施肥(高量有机肥+化肥(2/3 OM)、常量有机肥+化肥(1/3 OM)、单施化肥(NPK))和地下水位(20 cm、80cm)对红壤性水稻土微团聚体分布、分形维数及特征微团聚体的影响。结果表明:长期施肥土壤2～0.25 mm团聚体含量表现为2/3 OM 1/3 OM NPK,而微团聚体含量均表现为2/3 OM 1/3 OM NPK;且有机肥处理的土壤团聚状况和团聚度均高于NPK处理,分散系数、分散率、RMD(0.02 mm/(2～0.02) mm微团聚体比值)和微团聚体分形维数则表现相反。不同地下水位的2～0.25 mm团聚体含量表现为20 cm地下水位高于80 cm地下水位,而0.25 mm微团聚体含量相反;同时团聚状况、团聚度表现为20 cm地下水位高于80 cm地下水位,分散率、分散系数、RMD和微团聚体分形维数则相反。相关分析表明,2～0.25mm团聚体含量与总有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳、络合态铁和络合态铝含量极显著正相关,与游离氧化铁含量极显著负相关,而0.05～0.02 mm、0.02～0.002 mm和0.002 mm微团聚体含量与以上指标的相关关系相反。微团聚体分形维数和RMD均与2～0.25 mm团聚体、全N、总有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳、络合态铁、络合态铝的含量呈显著或极显著负相关,与0.05 mm各粒级微团聚体和游离氧化铁含量呈极显著正相关;表明RMD可作为评价红壤性水稻土肥力的综合指标。     

长期施肥对旱地红壤团聚体磷素固持与释放能力的影响

在中国科学院红壤生态试验站26年的旱地红壤长期肥料定位试验中,选取无机肥试验区的NPK、NK处理,有机无机肥配施试验区的对照(CK)、CK+稻秆(RS)、CK+花生秸秆还田(PS)、CK+绿肥(FR)及CK+猪厩肥(PM)等7个肥料处理土壤,采用湿筛法逐级提取并得到粒级依次为2 mm、2~1 mm、1~0.25 mm与0.25~0.053 mm的团聚体土壤样品;通过室内分析获得了土壤及各粒级团聚体的全磷(TP)、有效磷(Available P)、水溶性磷(CaCl_2-P)、土壤磷素吸持指数(PSI)及土壤磷素饱和度(DPS)等指标值,并探讨了上述测定指标间的相关关系。结果表明:长期施用磷肥可有效保持旱地红壤的供磷水平,配施猪厩肥可显著增加旱地红壤及大小团聚体的TP、有效磷及CaCl_2-P含量、降低土壤PSI并显著增大旱地红壤DPS,加大了旱地红壤磷素的流失风险;随着土壤中1 mm粒级团聚体数量的增多,旱地红壤磷素储量显著增加,磷素固持能力显著下降,土壤磷释放潜能随之增大。由DPS、有效磷及CaCl_2-P的分段线性拟合方程可以推断得出,当旱地红壤中有效磷为168~260 mg kg~(-1)时或DPS28%,土壤磷素具有潜在流失风险;当有效磷≥260 mg kg~(-1)或DPS≥28%,土壤磷素具有极高的流失风险,应立即停止施用磷肥尤其是有机磷肥,并重新调整施肥方案,以避免土壤磷素流失及其对水体环境的污染。     

不同肥力红壤水稻土根际团聚体组成和碳氮分布动态

研究水稻种植期间表层土壤团聚体数量及其有机碳、全氮含量的变化,对揭示人为耕作的影响、认知土壤肥力的演变规律具有重要意义。选择两种不同肥力的红壤性水稻土进行田间根袋试验,分别于水稻插秧前、分蘖期、孕穗期和成熟期采样,分析了水稻生长过程中根际和非根际土壤团聚体组成、稳定性以及有机碳、全氮分布的动态变化。结果表明,低肥力土壤团聚体以0.25 mm大团聚体为主(56.2%~64.0%),0.25~1 mm粒级团聚体含量最高;除1~2 mm粒级外,水稻生育期内根际土壤各粒级团聚体含量均有显著变化;取样时期、根际作用与取样时期的交互效应对0.25~1 mm和0.053~0.25 mm粒级含量有显著影响。高肥力土壤中以0.25 mm微团聚体为主(59.8%~72.0%),0.053~0.25 mm粒级团聚体比例最高,取样时期显著影响0.25 mm大团聚体含量,根际作用与取样时期的交互效应对2 mm粒级含量有极显著影响。与非根际相比,根际土壤大团聚体的破坏率较低,平均重量直径(MWD)较高,种植水稻有助于提高根际土壤的稳定性。两种肥力土壤团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1~2 mm粒级最高,0.053~0.25 mm粒级最低,大团聚体中显著高于微团聚体。根际土壤中,水稻成熟期各粒级团聚体有机碳含量与插秧前无显著差异,而分蘖期和孕穗期有明显波动;水稻的生长降低了大团聚体中的全氮含量,对高肥力土壤的影响更为显著。总体而言,低肥力土壤中,根际作用主要影响团聚体组成和稳定性,取样时期影响团聚体碳氮含量;高肥力土壤中,团聚体组成和碳氮分布受根际作用和取样时期的共同影响。     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了长期施肥对红壤性水稻土团聚体活性有机碳含量的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪+紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤团聚体活性有机碳含量均随深度的增加而降低。长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施会提高土壤团聚体活性有机碳含量,从而保持和提高土壤有机碳库质量。不同粒级土壤团聚体中活性有机碳含量和团聚体活性有机碳占团聚体有机碳比率有差异,潜在可矿化碳含量和潜在可矿化碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.25~1mm、1~3mm、>3mm、0.05~0.25mm和<0.05mm;而可溶性有机碳含量和可溶性有机碳占团聚体有机碳比率从高到低的顺序为:0.05~0.25mm、0.25~1mm、1~3mm、>3mm和<0.05mm。不同施肥处理A层土壤团聚体潜在可矿化碳、可溶性有机碳含量都与土壤团聚体有机碳含量都呈极显著相关;P层除1~3mm团聚体外都呈显著相关。土壤微团聚体(<0.25mm)中有机碳的稳定性高于大团聚体(>0.25mm)。     

长期不同施肥黑土团聚体有机碳分布特征

土壤有机质是土壤的重要组分部分,在土壤肥力、环境保护及农业可持续发展等方面都具有重要作用。团聚体是土壤结构的重要组成部分,是形成土壤良好结构的物质基础,能够综合地反映土壤整体的肥力状况,其大小和含量成为土壤质量高低、抗侵蚀能力强弱的指标。近年来土壤有机质和团聚体的相互关系及其影响因素的研究越来越受到重视。本研究利用黑土长期定位试验4个典型施肥处理:有机肥马粪与无机肥氮磷钾混合施用(MNPK)、施用化肥氮磷钾(NPK)、施用有机肥马粪(M)和不施肥处理(CK),分析土壤团聚体粒级组成,以及不同粒级团聚体中有机碳含量分布特征,并分析不同粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率。结果表明:长期定位施肥的黑土(0~20 cm)进行团聚体颗粒分级后,土壤2 mm~0.25 mm和0.25 mm~0.053 mm团聚体为优势粒级,二者占土壤团聚体总量的46.5%和39.6%。各处理团聚体中有机碳含量因粒级而异,0.25 mm~0.053 mm粒级团聚体有机碳含量最高,0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量最低。有机无机肥配施(MNPK)处理各粒级有机碳含量较对照都有不同程度增加,MNPK、M、和CK处理在2 mm~0.25 mm对土壤有机碳的贡献率最大,分别为53.0%、45.7%和51.1%,单施化肥处理(NPK)在0.25 mm~0.053 mm对土壤有机碳的贡献率最大为47.9%。以上结果与各粒级团聚体在长期施肥土壤中所占比例相一致。     

保护性耕作对土壤微团聚体碳、氮分布的影响

以7年不同耕作的定位试验为研究对象,研究了深松、旋耕、免耕等保护性耕作对关中土小麦-玉米轮作条件下微团聚体分布以及微团聚体中有机碳和全氮含量的影响。结果表明,秸秆粉碎旋耕、秸秆覆盖深松处理提高了特征微团聚体的组成比例,而秸秆还田+传统耕作和免耕处理对特征微团聚组成比例的影响较小。与传统耕作比较,旋耕、深松处理均能提高较大粒级微团聚体中(0.050~.25 mm和0.010~.05 mm)有机碳及全氮含量,而免耕使0.010~.05 mm微团聚体中的有机碳和全氮含量有所降低;旋耕、深松和免耕对小粒级微团聚体(0.01 mm)中的有机碳和全氮含量影响较小。相关分析表明,土壤有机碳与0.050~.25 mm和0.010~.05 mm粒级微团聚体中的有机碳、全氮之间均显著正相关,而与0.01 mm粒级微团聚体的有机碳、全氮含量不相关;土壤全氮与0.05~0.25 mm粒级的全氮、有机碳显著相关。0.010~.05 mm粒级微团聚体的碳、氮与0.050~.25 mm粒级微团聚体的碳、氮间显著正相关,而0.01 mm粒级微团聚体的碳、氮与其它粒级的碳、氮间不相关。从土壤微团聚体中碳、氮的分布考虑,旋耕、深松是当地较理想的耕作方式。     

不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响

以吉林省农业科学院黑土有机培肥定位试验基地为平台,研究了不同种类有机肥(堆腐肥、鸡粪、牛粪和猪粪)施用对土壤及不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明:与不施肥(CK)和单施化肥(NPK)相比,有机肥配施化肥显著(P0.05)增加了土壤有机碳、胡敏酸碳(HAC)和胡敏素碳(HUC)含量;同时,有机肥配施化肥也增加了不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,其中施用堆腐肥显著增加了各粒级团聚体中有机碳、HAC和HUC含量。不同种类有机肥相比,施用堆腐肥处理的土壤有机碳、HAC和HUC含量均高于其他有机肥处理,并与牛粪处理之间差异显著;施用堆腐肥和牛粪后,0.25mm粒级团聚体有机碳含量高于其他有机肥处理,且2~0.25mm粒级团聚体有机碳含量显著高于鸡粪处理;从不同粒级团聚体中腐殖质组分的分布来看,施用堆腐肥后,2~0.25mm粒级团聚体中HAC和HUC含量显著高于猪粪处理,而0.25~0.053,0.053mm粒级团聚体中HAC含量显著低于鸡粪处理。上述结果说明,有机肥配施化肥提高了土壤团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,但不同有机肥的效应不同。     

长期施肥对红壤旱地团聚体磷素储存容量的影响

土壤磷素储存容量(SPSC)是基于磷饱和度(DPS)概念提出与发展的指标,可以有效地评估及监测土壤磷素的存储状态及释放潜能。以红壤旱地长期肥料定位试验地(1988—)为依托,以无机肥区的NK、NPK、NP、PK、NPKCa、NPKCaS及有机无机配施的1/2NPK(CK)、1/2NPK+花生秸秆还田(PS)、1/2NPK+稻秆(RS)、1/2NPK+鲜萝卜菜(FR)、1/2NPK+猪厩肥(PM)共11小区的土壤为对象,采用湿筛法获得各粒级团聚体样本,分析红壤旱地及各粒级团聚体SPSC的变化特征,探讨土壤供磷水平对SPSC的影响,评估红壤旱地磷素的流失风险,预测红壤旱地可继续容纳外源磷的"安全寿命"。结果表明:在无机肥区,长期未施磷肥的NK处理土壤SPSC高达265 mg·kg~(-1),分别为NPK、NP、PK、NPKCa与NPKCaS处理的1.9倍、1.6倍、1.9倍、2.0倍和2.4倍;各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1～0.25 mm、0.053～0.25 mm、 2 mm、1～2 mm;按现有施磷量,红壤旱地仍可以继续安全施用磷肥30年。在有机无机肥配施区,与CK处理相比,配施猪厩肥(PM)处理的SPSC呈现出负值且高达-333mg·kg~(-1),应立即停止施肥或调整施肥量;而配施花生秸秆(PS)、稻秆(RS)及鲜萝卜菜(FR)处理的SPSC仍为正值且处理间差异不显著,各粒级团聚体对土壤SPSC的贡献率由高到低依次为1～0.25 mm、 2 mm、0.053～0.25 mm、1～2 mm;按现有施磷量,可继续安全施磷41年、30年、14年,CK处理则可安全施磷51年。由SPSC与TP、Bray-P的相关关系可以发现,当SPSC 10 mg·kg~(-1)时,红壤旱地磷是绝对"安全"的;当–10 mg·kg~(-1)≤SPSC≤10 mg·kg~(-1)时,红壤旱地磷处于极度不稳定状态,极易或已经开始向周围环境或水体释放,需随时监测或停止施磷;当SPSC –10 mg·kg~(-1)时,红壤旱地磷已经向周围环境或水体释放,应立刻停止施磷,并调整施肥方案,降低土壤磷素的环境风险。     

长期施肥对灌漠土团聚体及其稳定性的影响

利用设计在武威的长期定位试验研究了单施氮肥或有机肥、有机肥与氮肥配施等措施对灌漠土团聚体及稳定性的影响。结果表明,与不施肥相比,单施氮肥不能显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量,而单施有机肥或者与氮肥配施能够显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量。其中0.25~2 mm粒级水稳性团聚体的有机碳浓度高于其它粒级。相关分析表明,0.25 mm水稳性团聚体的含量与土壤有机碳水平呈显著正相关。不同处理的0.25 mm水稳性团聚体含量依次为:农肥、绿肥和秸秆的处理CK、农肥+氮肥、绿肥+氮肥和秸秆+氮肥的处理氮肥处理(P0.05)。可见,单施有机肥能促进0.25 mm水稳性团聚体的形成,而单施氮肥或者与有机肥配施不利于0.25 mm水稳性团聚体的形成。     

长期施肥下不同种植年限碱化草甸土水稳性团聚体及有机碳分布

以松嫩平原碱化草甸土为研究对象,通过长期施用有机肥,对不同种植年限碱化草甸土水稳性团聚体及有机碳的粒径分布特征进行了研究。结果表明,随着种植年限的增加,土壤较大粒级水稳性团聚体(>1mm)含量减少,而0.25~0.5mm粒级水稳性团聚体含量明显增加随种植年限的增加,各粒级碱化草甸土有机碳平均含量呈增加趋势。2~5mm粒级土壤有机碳平均含量最高,随粒级的减小,有机碳含量逐渐减少,0.25~0.5mm粒级水稳性团聚体含量与有机碳含量呈现显著正相关关系种植4a后,碱化草甸土土壤水稳性团聚体及有机碳含量开始呈现稳中有升的趋势。     

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。     

有机肥增减施后红壤水稻土团聚体有机碳的变化特征

利用一个长达35 a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将部分原化肥处理增施有机肥,部分原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥,研究有机肥增减施后长期不同施肥红壤性水稻土团聚体有机碳变化特征及影响。结果显示:红壤性水稻土以0.25 mm团聚体为主;长期不同施肥下土壤团聚体有机碳含量高低排序均表现为:0.25 mm团聚体0.25～0.053 mm团聚体(0.053 mm)团聚体,长期施用有机肥可提高红壤水稻土各粒级有机碳含量和2mm团聚体有机碳的贡献率。施肥对红壤性水稻土各粒径团聚体有机碳影响的大小排序为:0.053 mm0.25～0.053 mm(2 mm)2～0.25 mm;游离氧化铁和络合态铝对2～0.25 mm粒径团聚体有机碳有着重要影响,游离氧化铁在2 mm团聚体的形成中发挥作用。增加有机肥施用量可提高2 mm各粒级团聚体有机碳含量,减施有机肥则显著降低各粒级团聚体有机碳含量。不管减施还是增施有机肥均导致2mm团聚体有机碳贡献率降低;同时,减施有机肥后2 mm的各级团聚体有机碳贡献率提高,而增施有机肥后2～0.25 mm团聚体有机碳贡献率提高。     

福鼎茶园土壤团聚体有机碳分布与分子结构特征

以福建省福鼎市白琳镇(BL)、点头镇(DT)、磻溪镇(PX)、管阳镇(GY)和太姥山镇(TMS)的茶园土壤为研究对象,研究其团聚体组成及稳定性,各粒级团聚体有机碳含量、固碳贡献率及有机碳红外光谱,旨在从团聚体尺度揭示茶园土壤有机碳分布及其分子结构特征。结果表明:(1)不同采样地土壤团聚体组成存在差别,但随土层加深,大团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(0.053~0.25 mm)含量均减少,而粉-黏粒团聚体(＜0.053 mm)含量增大;(2)随土层加深,所有采样地平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)减小,分形维数(D)增大,团聚体结构稳定性降低;(3)各粒级团聚体有机碳含量随土层加深而减小,固碳贡献率主要受团聚体含量的影响,大团聚体固碳贡献率相对更大;(4)各粒级团聚体有机碳均主要来源于多糖碳或脂肪碳,0-15 cm土层土壤粉-黏粒团聚体比大团聚体和微团聚体有机碳更稳定,15-30 cm土层各级团聚体均比0-15 cm土层对应粒级团聚体有机碳更稳定。研究成果可为茶园土壤有机碳的科学管理提供理论参考。     

长期施肥对棕壤团聚体组成及其主要养分赋存的影响

采用干筛法对长期不同施肥处理棕壤进行团聚体分级,并对不同级别团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量与分配进行分析,探讨了土壤团聚体与土壤肥力状况的关系。结果表明,棕壤团聚体以0.25~1mm为优势粒级。有机肥(猪粪)施用与有机无机(猪粪+氮肥)配施不仅增加了大团聚体含量,提高了团聚体稳定性,而且还增加了各粒级团聚体的SOC、TN、TP和TK含量,其中大团聚体中增加较多(0.25mm)。无机肥(氮肥)施用减少了大团聚体含量,降低了土壤团聚化程度,同时降低了各粒级团聚体的SOC、TP和TK含量。各施肥处理下大团聚体较微团聚体中含有更高的碳、氮、磷和钾储量。有机碳、全氮和全磷储量均与2mm团聚体含量呈显著正相关(P0.05)。2,1~2mm团聚体含量和平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)呈显著正相关(P0.05),其中2mm团聚体含量与MWD、GMD达到极显著正相关(P0.01)。因此,在农业生产过程中可以施用有机肥来改善土壤结构,提高土壤肥力。     

δ13C法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律

为研究水稻秸秆添加对砂姜黑土水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中外源新碳及原有机碳在不同粒级团聚体中的分配规律,该文通过室内模拟试验,运用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ~(13)C)标记的水稻秸秆添加入砂姜黑土,利用湿筛法得到不同培养时期不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定不同时期各粒级土壤外源新碳及原有机碳含量。结果表明:未添加水稻秸秆的砂姜黑土(对照组),水稳性微团聚体(250μm)占主体,团聚体有机碳含量低。与对照相比,添加水稻秸秆(试验组)显著促进了2000、2000~250μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,2000、2000~250μm水稳性团聚体比对照组分别增加了265.5%、16.0%,促使水稳性大团聚体(250μm)占主体,显著提高了砂姜黑土水稳性团聚体的平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、水稳性大团聚体含量(R0.25),降低了分形维数(D)值(P0.05),土壤结构稳定性明显得到改善。试验组各粒级团聚体有机碳含量显著增加,培养到15 d时,2000、2000~250、250~53、53μm粒级团聚体有机碳分别比对照组增加了21.4%、25.4%、34.7%、50.0%,其中微团聚体有机碳增加幅度大于大团聚体的增加幅度。MWD、GMD、R0.25与2000~250、250~53μm粒级团聚体有机碳呈极显著正相关关系(P0.01),与2000μm粒级团聚体有机碳呈显著正相关关系(P0.05)、与53μm粒级团聚体有机碳关系不显著。不同粒级团聚体的δ~(13)C值明显增加,动态变化较大,表明外源新碳周转速率较快。外源新碳主要分配在250~53、53μm粒级微团聚体中,分配比例分别为38%、28%,外源新碳的分解速率明显快于原有机碳。研究得出添加水稻秸秆有利于增加砂姜黑土的团聚体稳定性,提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,提升土壤碳水平,改善了土壤结构,这为淮北地区土壤质量提升及有机碳循环提供了理论依据。     

豫西黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团聚体有机碳含量及其矿化特征

以豫西黄土丘陵区阔杂林、刺槐林、灌草地、果园和耕地土壤为对象,应用室内培养法,研究不同土地利用方式对土壤团聚体中有机碳含量及其矿化的影响,结果表明:不同利用方式地之间5mm,2~5mm两个粒级风干团聚体含量无显著差异,阔杂林、刺槐林、灌草地和果园5mm水稳性团聚体含量较耕地均显著提高,刺槐林和灌草地2~5mm水稳性团聚体含量较耕地显著提高;阔杂林、刺槐林、灌草地和果园土壤结构破坏率较耕地均显著降低,不同土地利用方式对团聚体的影响,主要表现在对较大粒级团聚体形成和稳定性的影响上。不同利用方式地均以0.25~2mm团聚体有机碳含量最高;同一利用方式地各粒级团聚体有机碳含量差异较小,但各粒级团聚体对有机碳贡献率差异较大,团聚体对有机碳的贡献率主要取决于团聚体的含量。不同利用方式地5,2~5,0.25~2mm 3个粒级团聚体中,有机碳的累积矿化量和矿化速率均为刺槐林地阔杂林地灌草地果园耕地;各粒级团聚体有机碳矿化速率变化规律基本一致,拟合符合对数函数;团聚体可矿化有机碳的分配比例随粒级减小而变大,大团聚的固碳能力较小团聚体强。     

秸秆还田对土壤微团聚体特征的影响

采用尼龙网袋法进行秸秆还田的原位模拟,比较不同秸秆还田量在不同深度下还田对土壤微团聚体组成及稳定性、微团聚体有机碳及腐殖酸组分的影响。试验设置秸秆还田量R0(0)、R1(0.44%)、R2(0.88%)、R3(1.32%)和0—15(S1),15—30(S2),30—45(S3)cm 3个不同还田深度交叉处理。结果表明:0.25~0.02mm的微团聚体为优势粒级,秸秆还田使各土层0.25~0.02,0.25mm的团聚体含量增加,而0.02~0.002,0.002mm的微团聚体含量减少,且各粒级含量的变化幅度均在S1层最大。不同秸秆量处理下不同土层,不同粒级的微团聚体的平均重量直径(MWD)较无秸秆还田均有所增加。同时,施用不同量秸秆能提高土壤各粒级微团聚体中有机碳及腐殖酸含量,且在同一土层中随粒级减小,有机碳及腐殖酸含量增加,而在不同土层内,有机碳及腐殖酸含量表现为S1S2S3。胡敏酸与富里酸比值对于不同土层,不同粒级的微团聚体则呈现不同的变化趋势。秸秆还田能促使土壤微团聚体向更大粒级的团聚体转化,有效增强土壤肥力的同时改善了土壤结构。     

秸秆和生物炭还田对棕壤团聚体分布及有机碳含量的影响

  【目的】  比较长期秸秆和生物炭还田后土壤团聚体的变化与差异，旨在探索棕壤适宜的改良方法。  【方法】  在辽宁沈阳棕壤上连续进行了6年的田间定位微区试验，种植制度为玉米连作，试验共设6个处理:不施肥 (CK)、单施氮磷钾 (NPK)、单施生物炭 (B)、生物炭与氮磷钾配施 (BNPK)、单施秸秆 (S)、秸秆与氮磷钾配施 (SNPK)。在玉米收获后，采集0—20和20—40 cm两土层土壤样品，采用Yoder湿筛法进行了团聚体分级和测定。  【结果】  与NPK相比，BNPK和SNPK处理显著提高了0—20和20—40 cm土层 > 1 mm、1～0.5 mm和 0.25～0.5 mm粒级团聚体含量占比，降低了0.25～0.053 mm粒级团聚体含量占比，SNPK处理提高大团聚体含量占比的效果显著高于BNPK。与NPK处理相比，BNPK和SNPK处理显著增加了团聚体平均重量直径 (MWD)、几何平均直径 (GMD) 和0.25 mm粒级团聚体含量 (R_0.25)，即增加了团聚体的稳定性，SNPK处理的团聚体MWD和GMD值又显著高于BNPK，R_0.25值两处理间无显著差异 (0—20 cm土层)。随团聚体粒级减小，不同粒级团聚体有机碳含量随之减少，以 > 1 mm粒级团聚体有机碳含量最高。与CK相比，各施肥处理均增加了各粒级团聚体有机碳含量，BNPK处理对0—20 cm土层0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳含量影响最显著，有机碳含量增加了44.57%。  【结论】  长期秸秆和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布，有利于大团聚体的形成和土壤结构改善，可提高土壤团聚体有机碳含量和团聚体稳定性，增加作物产量；秸秆直接还田提高团聚体稳定性的效果优于生物炭还田，生物炭还田提高团聚体有机碳的效果方面优于秸秆直接还田。     

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。