长期有机无机肥配施改变了土团聚体及其有机和无机碳分布

【目的】研究小麦-玉米轮作体系长期有机无机肥配施对土土壤水稳性团聚体分布及其有机碳、无机碳含量的影响,以了解土碳固存机制对施肥的响应。【方法】依托21年长期肥料定位试验,采集不施肥（CK）和施用有机无机肥（MNPK）处理0—10、10—20和20—30 cm土层土样,利用湿筛法分析不同大小水稳性团聚体的质量百分比、原土和团聚体中有机碳和无机碳含量。【结果】长期有机无机肥配施显著降低各个土层＞1 mm团聚体百分含量,显著增加0—20 cm土层0.25—1 mm团聚体百分含量。长期有机无机肥配施较对照显著降低了所有土层平均重量直径（MWD）,3个土层分别降低26.6%、38.3%和62.4%。显著降低了20—30 cm土层几何平均直径（GMD）,但对0—20 cm土层GMD值没有影响。有机无机肥配施较不施肥显著增加原土所有土层有机碳含量,3个土层有机碳含量分别增加150%、97%和42%;也增加了0—10 cm和10—20 cm土层所有级别团聚体有机碳的含量,其中0—10 cm土层＞2、1—2、0.5—1、0.25—0.5以及＜0.25 mm土壤团聚体有机碳含量增加幅度分别为163%、160%、111%、86%和61%,10—20 cm的增加幅度分别为97%、109%、118%、39%和45%,团聚体有机碳含量随团聚体增大而增加。长期有机无机肥配施显著增加20—30 cm土层无机碳含量,增加幅度为28.2%。另外,0—10 cm土层有机无机肥配施土壤大团聚体无机碳含量较对照有降低的趋势,其中＞2 mm和0.25—0.5 mm团聚体无机碳含量显著降低;10—20 cm土层影响不显著;而20—30 cm土层有机无机肥配施均显著增加了各团聚体无机碳含量,增幅为22.1%—36.6%。土大于50%的有机碳储存在＜0.25 mm的微团聚体中,1—2 mm团聚体储存最少（＜10%）。长期有机无机肥配施降低了＞2 mm和＜0.25 mm团聚体有机碳分配比例,其中0—10 cm土层分别降低了4.33%和13.78%,10—20 cm土层分别降低10.24%和7.81%。显著增加了0.5—1 mm和0.25—0.5 mm团聚体的有机碳分配比例,0—10 cm土层分别增加13.8%和5.66%,10—20 cm土层分别增加13.46%和5.41%。长期有机无机肥配施增加0—10 cm和10—20 cm土层0.5—1 mm和0.25—0.5 mm团聚体的无机碳分配比例,0—10 cm和10—20 cm增加量分别为9.03%、4.59%和9.28%、6.96%;显著降低了＞2 mm团聚体无机碳所占比例,分别降低6.95%和12.53%;对于20—30 cm土层,长期有机无机肥配施显著增加＜0.25 mm团聚体的无机碳分配比例,增加量为18.89%;显著降低了＞2 mm和1—2 mm团聚体无机碳分配比例,分别降低16.67%和5.28%。【结论】长期有机无机肥配施通过影响土团聚体分布以及碳在团聚体中的分配比例而增加有机碳固定。另外,GMD作为衡量土团聚体稳定性的指标较MWD更合理。     

色季拉山林线典型植被下土壤有机碳及其组分特征

【目的】测定色季拉山林线附近3种典型植被下土壤有机碳（SOC）及其组分含量,并分析其相关性以及与土壤理化性质的关系,探讨色季拉山典型植被类型下土壤有机碳及其组分特征,为该区域森林经营和管理提供参考。【方法】以西藏色季拉山林线3种典型植被类型（草甸、灌丛和乔木林）下0~20 cm土层土壤为研究对象,选择9个取样点采集0~10和10~20 cm土层土壤样品,测定土壤样品有机碳（SOC）及其组分（轻组有机碳（LFOC）、重组有机碳（HFOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、颗粒有机碳（POC）和易氧化有机碳（EOC））的含量,并对土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的相关性进行分析。【结果】草甸、灌丛和乔木林3种植被下,土壤SOC、MBC和HFOC含量表现为灌丛>乔木林>草甸,在灌木、乔木林和草甸土壤的0~10 cm土层,其SOC含量分别是96.34,95.85和66.15 g/kg,MBC含量分别为1 540.96,611.02和511.40 mg/kg,HFOC含量分别为61.75,58.65和41.02 g/kg;而在10~20 cm土层,其SOC含量分别为65.76,57.43和30.97 g/kg,MBC含量分别为289.90,184.02和84.15 mg/kg,HFOC含量分别为40.77,31.26和19.57 g/kg,且均以0~10 cm土层高于10~20 cm土层。土壤EOC、POC和LFOC含量表现为乔木林>灌丛>草甸,且均随着土层的加深而降低,在乔木林、灌丛和草甸土壤的0~10 cm土层,EOC含量分别为23.97,21.84和14.26 mg/kg,POC含量分别为30.11,24.94和12.96 g/kg,LFOC含量分别为12.55,1.93和1.21 g/kg;而在10~20 cm土层,EOC含量分别为11.83,10.62和4.68 mg/kg,POC含量分别为9.79,6.29和5.32 g/kg,LFOC含量分别为5.50,0.77和0.43 g/kg。草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳组分中,SOC与EOC、HFOC,EOC与POC和HFOC,以及POC与LFOC之间均呈显著正相关关系（P<0.05）,且在乔木林土壤中,SOC与MBC、土壤含水率呈正相关关系,但其在灌丛林和草甸中相关性不明显。【结论】草甸、灌丛和乔木林土壤的有机碳及其组分之间存在差异性,说明色季拉山林线附近典型植被下土壤的有机碳及其组分受到植被类型的影响,且其分布具有表聚性。     

秸秆覆盖对粉垄蔗田土壤有机碳及CO2排放的影响

【目的】研究免耕保护性耕作下秸秆覆盖对蔗田土壤有机碳与CO₂排放的影响,为旱地蔗田土壤有机碳库调控管理提供科学依据。【方法】2018—2019年以秸秆覆盖第2年宿根蔗田为研究对象,设粉垄免耕宿根蔗秸秆覆盖（SR1）、粉垄免耕宿根蔗无秸秆覆盖（SR2）、常规免耕宿根蔗秸秆覆盖（CT1）和常规免耕宿根蔗无秸秆覆盖（CT2）4种处理,在甘蔗分蘖期、伸长期和成熟期采集0～15和15～30 cm土层土壤样品,分析土壤总有机碳、土壤易氧化有机碳、土壤微生物量碳及CO₂排放通量,并计算蔗田土壤碳库管理指数（CPMI）。【结果】秸秆覆盖提高了免耕蔗田土壤总有机碳含量,甘蔗收获后0～15和15～30 cm土层土壤总有机碳含量SR1处理较SR2处理分别提高33.60%和22.08%,CT1处理较CT2处理分别提高18.13%和42.22%。秸秆覆盖增加了免耕蔗田土壤易氧化有机碳含量,甘蔗收获后SR1处理0～15和15～30 cm土层土壤易氧化有机碳含量较SR2处理分别提高11.86%和37.78%,CT1处理较CT2处理分别提高54.84%和31.03%。秸秆覆盖提高了粉垄免耕蔗田土壤微生物量碳含量,甘蔗收获后SR1处理0～15和15～30 cm土层土壤微生物量碳含量较SR2处理分别提高83.21%和126.43%。秸秆覆盖改变了免耕蔗田CO₂排放通量,SR1处理CO₂排放峰值较SR2处理提高26.26%,CT1处理较CT2处理提高79.18%。粉垄免耕提高了蔗田CO₂排放通量,粉垄免耕CO₂排放峰值是常规免耕的1.66～2.35倍。秸秆覆盖提高了蔗田土壤碳库管理指数,0～15和15～30 cm土层碳库管理指数SR1处理较SR2处理分别提高16.99%和55.90%,CT1处理较CT2处理分别提高29.50%和28.53%;秸秆覆盖下,粉垄免耕0～15和15～30 cm土层碳库管理指数较常规免耕分别提高67.58%和102.54%。【结论】秸秆覆盖提高了粉垄免耕蔗田土壤总有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳及碳库管理指数。该模式可作为旱地蔗田土壤有机碳库调控的一种重要手段。     

玉米秸秆对不同有机碳含量的黑土有机碳库的影响

【目的】研究玉米秸秆不同添加量对不同有机碳含量的黑土土壤有机碳库的影响,为提高退化的黑土质量以及利用秸秆修复退化黑土提供重要参考。【方法】通过室外培养法,在2种不同有机碳含量的黑土中添加不同量(w)的玉米秸秆(0.5%、1.5%和2.5%),研究黑土有机碳库中总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、矿物结合态有机碳(MOC)、重组有机碳(HFOC)和惰性碳(IOC)的含量变化及各组分之间的相关关系。【结果】不同添加量的玉米秸秆均可增加2种有机碳含量黑土的TOC、ROC、MBC、DOC、POC、LFOC、MOC和IOC含量,且对低有机碳含量的黑土提高效果更明显,但却降低了2种黑土的HFOC含量。土壤有机碳库各组分除LFOC和HFOC之外均与TOC具有极显著正相关关系,ROC、MBC、DOC和POC含量之间具有极显著相关性。【结论】添加不同量玉米秸秆对2种有机碳含量的黑土均有一定的影响,高添加量秸秆施入可以有效提升高、低有机碳含量黑土的有机碳库组分,对低有机碳含量的黑土效果更好。在本试验玉米秸秆添加范围内,最佳添加质量分数为2.5%。     

草地生态系统土壤有机碳储量及其分布特征

【目的】从草地生态系统土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）储量分布特征来确定合理的放牧管理方式并为区域SOC储量估算提供依据。【方法】采用野外调查法分层测定典型草原0—100 cm SOC储量。【结果】①3个研究样地SOC储量为9.72—14.84 kg•m-2;②具有空间距离的3个研究样地土壤碳储量差异无统计学意义,样地内4种处理之间SOC储量差异显著,且均表现为中度放牧处理（moderate grazing,MG）＞轻度放牧处理（light grazing,LG）＞重度放牧处理（heavy grazing,HG）＞对照（control area,CK）;③随土层深度的增加SOC储量呈递减趋势,且不同土层之间SOC均有显著性差异。SOC储量与土层深度呈极显著相关关系（P＜0.01）,这种关系可以用对数和线性方程描述。【结论】典型草原亚带草地生态系统SOC储量具有相对稳定性,且呈现明显的垂直递减特征;同一植被亚带不同处理对SOC储量的影响显著高于空间差异;适度放牧利用有利于草地生态系统SOC固持。     

免耕条件下不同秸秆覆盖量对土壤木质素含量的影响

【目的】研究不同秸秆覆盖量免耕对土壤木质素（VSC）含量的影响,探讨免耕作对土壤有机碳截获和平衡的影响过程和机制。【方法】以吉林省梨树县黑土免耕作长期定位试验田的表层土壤为研究对象,对比分析无秸秆覆盖、33%秸秆覆盖、67%秸秆覆盖、100%秸秆覆盖4种处理土壤中木质素的变化特征。【结果】与无覆盖相比,经过4年连续秸秆覆盖后,木质素在土壤表层聚集,随着土壤深度的增加,木质素含量逐渐减少;随着覆盖量的增多,0—2 cm土层中VSC含量逐步增大,100%覆盖是无覆盖处理的5.06倍; 5—20 cm土层中各处理间VSC含量差异并不显著;木质素来源碳在有机碳中的相对比例随着深度的增加而减少;与无覆盖相比,秸秆覆盖增加了木质素来源碳在有机碳中的相对比例;秸秆覆盖后,木质素丁香基单体（S）与香草基单体（V）比值（S/V）以及肉桂基单体（C）与S单体比值（C/V）减少,S类和V类单体的酸醛比（Ac/Al）s 和（Ac/Al）v增大,表明秸秆还田不同程度降低了土壤有机质的氧化程度。【结论】秸秆覆盖免耕条件下,植物来源木质素在土壤表层选择性积累,延缓了木质素的氧化,增加了土壤有机碳的截获量和稳定性。     

不同植茶年限土壤团聚体有机碳的分布特征

【目的】探索和了解茶园土壤有机碳的稳定性及碳固持能力。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,开展植茶年限为15 a、22 a、30 a和50 a土壤团聚体有机碳分布特征研究。【结果】随着土壤团聚体粒径的减小,团聚体总有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和可矿化碳含量增加,最大值主要集中于＜0.25 mm、0.5—0.25 mm团聚体中,而团聚体微生物量碳含量则随粒径减小而先增加再减小,最大值分布于5—2 mm团聚体中,团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例随团聚体粒径减小而减小;随植茶年限的延长,团聚体中总有机碳含量增加,活性有机碳和颗粒有机碳先降低再增加,植茶22 a时含量最低,而水溶性有机碳、可矿化碳和微生物量碳则呈现先增加再降低的趋势,植茶30 a时含量最高,且团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例均随着植茶年限的延长呈现下降的趋势;土壤团聚体总有机碳以及各个碳组分含量均为0—20 cm土层大于20—40 cm土层,而土壤团聚体各组分有机碳占总有机碳的比例均为20—40 cm土层大于0—20 cm土层。【结论】较小粒径团聚体有机碳稳定性较强,土壤有机碳固持能力存在临界植茶年限;0—20 cm土层碳汇效应较20—40 cm土层强。     

地膜覆盖麦田土壤有机碳矿化特征及其温度敏感性

【目的】明确旱地土壤有机碳矿化对地膜长期覆盖的响应及有机碳矿化的温度敏感性,进而深入理解土壤有机碳的转化与稳定机制,为旱地土壤培肥和作物增产提供理论支撑。【方法】在黄土高原东南部2012年开始的旱地小麦田间地膜覆盖试验的基础上,采集不同覆盖栽培模式（常规施肥（不覆膜）、测控施肥（不覆膜）、垄膜沟播（覆膜）、平膜穴播（覆膜））试验的0—20 cm土层土壤样品,采用不同温度（15、25和35℃）进行室内有机碳矿化培养实验。在培养后的第1、3、5、7、14、21、28、35和42天运用碱液吸收法测定土壤有机碳矿化速率,结合双库指数模型拟合土壤活性和惰性有机碳库的容量及其分解速率,研究地膜覆盖对土壤有机碳矿化特征的影响及有机碳矿化对温度变化的响应规律。【结果】温度升高显著提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和惰性有机碳库（Cs）的矿化量,但是显著降低了温度敏感性系数（Q₁₀）和活化能（Ea）。25℃和35℃时土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均无显著差异,分别为15℃时的2倍,Cs的矿化量分别较15℃时提高了93.4%和105.3%。但是Q₁₀（25-35℃）比Q₁₀（15-25℃）降低了19.3%,Ea（25-35℃）比Ea（15-25℃）同步降低了68.0%。地膜覆盖显著提高了土壤有机碳累积矿化量、Q₁₀、Ea以及Cs的矿化量。同常规施肥相比,垄膜沟播和平膜穴播均显著提高了土壤有机碳累积矿化量,增幅分别为26.5%—38.6%（25℃）和27.8%—64.4%（35℃）,且以平膜穴播提升幅度最大;平膜穴播处理亦显著提高了Q₁₀和Ea,其中Q₁₀增幅分别为28.5%（15—25℃）和25.8%（25—35℃）,Ea增幅分别为93.4%和193.1%;平膜穴播处理还显著提高了Cs的矿化量,增幅达115.8%—2 208.2%。【结论】黄土高原旱地麦田土壤上地膜覆盖加速了土壤有机碳矿化,尤其是平膜穴播,主要通过增加惰性有机碳库的矿化,进而显著提高了土壤有机碳累积矿化量及其温度敏感性。     

地表覆盖对黄土高原土壤有机碳及其组分的影响

基于中国科学院长武黄土高原农业生态实验站2008年开始田间定位试验资料,分析研究秸秆覆盖与地膜覆盖对黄土高原土壤有机碳(SOC)及其组分的影响,试验包括5个处理:对照不覆盖（CK）、作物生育期9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖（M1）、作物生育期4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖（M2）、夏闲秸秆覆盖（SF）、作 物生育期地膜覆盖(PM)。2010（干旱年）、2012（丰水年）两次测定结果表明：0～30 cm土层平均,与CK相比,2012年土壤有机碳（SOC）含量M1处理提高了7.4%,潜在矿化碳（PCM）含量M1、M2、SF处理分别提高了37.8%、23.9%、7.2%,微生物量碳（MBC）含量M1和M2处理分别提高了59.9%和42.3%,碳库管理指数（CMI）M1、M2、SF 处理分别提高了53.1%、35.6%、13.9%;2010年M1处理CMI较CK提高了16.1%(P<0.05),其余处理土壤有机碳各 指标与CK差异两年均不显著。不同覆盖方式对表层土壤有机碳及各项指标影响较大,随土层加深影响减弱,其中秸秆覆盖4年后碳库管理指数均有显著提高。两种活性有机碳的相对含量与其各自绝对含量的变化基本一致,且有机碳各指标间显著相关。综合来看,高量秸秆覆盖能够提高表层土壤有机碳及其组分含量,地膜覆盖对土壤有机碳及其组分积累影响不大。     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。     

夏大豆土壤微生物有机碳及颗粒有机碳对不同耕作措施的响应

【目的】研究周年土壤不同层次碳对耕作措施的响应,为复播条件下进行有利大豆土壤固碳的合理耕作措施提供参考依据。【方法】在2017年大田滴灌条件下,设置翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、深松(ST)、免耕(NT)4种土壤耕作处理,研究不同耕作处理对不同土壤层次土壤总有机碳(SOC)、微生物有机碳(MBC)、土壤颗粒有机碳(POC)含量的影响。【结果】相对于T与TP处理,NT与ST处理均有利于增加0~10 cm表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,但两者间无显著性差异。在10~30 cm耕作层,TP处理较比于其余三种处理,能保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。但在土层深度30 cm以下,ST处理的MBC、POC质量分数逐渐与其余三种处理的差异性逐渐增大并呈显著性差异。在0~60 cm土层深度,微生物有机碳与颗粒有机碳占总有机碳的比例范围分别为1.29%~2.35%与17.81%~31.99%,并均在深度至60 cm的土层达到最高点,其占在总有机碳的比率为ST>TP>T>NT。【结论】深松和免耕均能够有效增加表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,其中深松对土层深度30 cm以下的MBC、POC质量分数与比率具有显著提升,而在土层20~30 cm翻耕覆膜能够更好保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。     

农业管理措施对新垦荒漠沙地农田土壤有机碳及其组分的影响

【目的】通过在黑河流域中游边缘绿洲新垦沙地农田安排的田间试验,分析不同施肥措施、不同覆盖耕作管理和种植方式对沙地农田土壤有机碳（SOC）及其活性组分的短期影响,为新垦荒漠砂质农田土壤有机质快速提升和土壤培肥提供理论依据。【方法】测定不同农业管理措施下不同处理的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和有机碳不同组分包括颗粒有机碳（POC）、易氧化有机碳（EOC）、热水浸提有机碳（HWC）和微生物生物量碳（MBC）。【结果】 不同施肥措施6年后,单施有机肥和有机无机配施处理耕层（0-20 cm）SOC和全氮含量分别增加32.1%-98.7%和1.5%-40.9%,以高量单施有机肥处理增幅最大,但单施高量氮、磷、钾化肥,SOC和TN仍维持在试验前的极低水平。不同覆盖和耕作处理4年后,SOC和TN含量较试验前分别增加5.4%-34.0%和9.3%-34.9%,少耕秸秆覆盖（RSM）处理增幅最大,RSM处理较常规耕作地膜覆盖（CK）SOC含量高27.2%,但在秸秆覆盖和地膜覆盖下减少耕作对SOC的短期影响均不显著。种植10年的苜蓿地和5年苜蓿5年玉米地较连续种植10年的玉米地,SOC分别高72.7%和27.7%,TN含量分别高54.3%和17.1%。不同农业管理措施的不同处理之间,POC、EOC、HWC和MBC的变化趋势与SOC的变化基本一致,但处理之间的差异更大。高量施用有机肥、秸秆覆盖和苜蓿地的POC占总有机碳的比例显著高于其相应的其它处理。【结论】干旱区荒漠土壤开垦为灌溉农田后,增施有机肥、秸秆覆盖还田、种植多年生苜蓿或苜蓿插入轮作体系是快速提升SOC水平,培肥地力的有效措施。颗粒有机碳是指示SOC动态对短期农业管理措施响应的理想指标。     

免耕条件下不同秸秆覆盖量的土壤有机碳红外光谱特征

【目的】研究不同秸秆覆盖量免耕条件下不同剖面深度土壤的红外光谱特征,探讨免耕对土壤有机碳组成的影响及秸秆来源土壤有机碳在不同土层的分布特征。【方法】以吉林省梨树县黑土秸秆覆盖免耕长期定位试验区不同层次土壤为研究对象,对比分析无秸秆覆盖（CK）、33%秸秆覆盖、67%秸秆覆盖、100%秸秆覆盖4种处理土壤红外光谱特征。【结果】连续5年秸秆覆盖免耕种植后的土壤,红外光谱吸光值随着剖面层次的加深而降低;差减土壤矿物光谱后的谱图表明：0—5 cm土层土壤红外基团吸收明显增加,芳香碳、脂肪碳、烷基碳较之下层土壤具有明显的吸收峰。【结论】秸秆覆盖有利于有机碳在表层的累积,显著增加秸秆来源的芳香碳、脂肪碳及烷基碳含量。     

覆草旱作对稻田土壤活性有机碳的影响

[目的]研究覆草旱作和免耕覆草旱作稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的特征.[方法]在江西省余江县水稻原种场的双季稻田,设置常规水作、裸地旱作、覆草旱作、免耕裸地旱作和免耕覆草旱作5个处理.于第5年晚稻收获期,采集以上处理的耕层土壤样品,测定了土壤总有机碳和活性有机碳含量.[结果]与常规水作相比,覆草旱作和...     

长期保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤碳含量及转化酶活性的影响

【目的】探究黄土高原旱作农田粮草轮作系统长期保护性耕作对土壤碳含量、碳转化酶活性的影响,为旱作农田土壤固碳和农业可持续发展提供科学依据。【方法】基于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站开展的长期保护性耕作试验（开始于2001年）,分析传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕+秸秆覆盖（NTS）对玉米-冬小麦-饲用大豆粮草轮作系统玉米收获季不同土层（0—5、5—10、10—20 cm）土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（βX）活性的影响。【结果】（1）保护性耕作措施可显著增加SOC、MBC含量,其中0—5 cm土层提升效果最显著。与传统耕作相比,秸秆覆盖使SOC和MBC含量分别升高19.1%和39.9%,免耕使SOC和MBC含量分别升高15.1%和34.3%。（2）保护性耕作措施显著提高了土壤碳转化酶活性,表现为βG>CBH>βX活性,对保护性耕作措施最敏感的酶是CBH。相比传统耕作,秸秆覆盖使0—5和5—20 cm土层βG、CBH、βX活性分别增加20.3%、37.6...     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。     

免耕覆盖下土壤水分、团聚体稳定性及其有机碳分布对小麦产量的协同效应

【目的】基于山西运城8年（2008—2015）长期定位试验,研究免耕覆盖下土壤团聚体稳定性、团聚体活性有机碳分布特征、冬小麦水分利用效率和产量变化特征,分析土壤水分、土壤团聚体稳定性及其有机碳组分对小麦籽粒产量的协同关系,为选择适宜黄土高原旱作农业区最佳耕作模式提供理论依据。【方法】选取传统耕作秸秆翻耕还田（CT-SP）和免耕秸秆覆盖还田（NT-SM）两种耕作措施,在冬小麦收获期,利用干筛法测定土壤团聚体各粒级质量分数;测定各粒级土壤团聚体有机碳（SOC）及活性有机碳（可溶性有机碳,DOC;易氧化有机碳,EOC;微生物量碳,MBC）含量;测定土壤水分（土壤体积含水量,θ_v;播种前贮水量,SB;收获后贮水量,SA;生育期耗水量,ET;降水利用效率,PUE;水分利用效率,WUE）和作物产量等关键指标。【结果】（1）与CT-SP处理相比,NT-SM处理显著提高0.25—2 mm团聚体含量、>0.25 mm 团聚体含量（R_0.25）和几何平均直径（GMD）,分别提升13.9%、8.8%和9.6%。（2）与CT-SP处理相比,NT-SM处理中全土SOC、>2 mm和0.25—2 mm粒级团聚体SOC与MBC含量分别提升17.7%与23.6%、18.4%与18.2%和22.4%与39.2%。0.25—2 mm粒级团聚体对SOC和MBC的贡献率,分别提升18.4%和28.4%。（3）与CT-SP处理相比,NT-SM处理提高了SA、PUE、WUE和小麦产量,分别提升17.7%、8.92%、14.98%和8.92%,并且SOC、WUE、R_0.25、MWD和GMD等指标与小麦产量相关系数均达到0.9以上。（4）通过结构方程模型分析发现,土壤团聚体DOC和EOC通过协同效应影响MBC的变化,MBC含量对SOC的总效应为0.88,是影响SOC变化的主导因子。（5）土壤贮水量、土壤团聚体稳定性及其有机碳分布协同影响小麦产量,并且土壤团聚体稳定性对小麦产量表现为极显著正效应。【结论】在黄土高原旱作农业区,免耕秸秆覆盖还田可改善土壤团聚体结构,增加土壤水分含量,提高小麦水分利用效率,显著增加耕层土壤有机碳和活性有机碳组分含量,从而实现土壤固碳保墒和作物增产的协同效应。