耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。     

旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库

土壤耕作和秸秆还田能够显著影响土壤结构和养分周转,也是土壤团聚体分布及更新周转的主要驱动因素。该研究基于连续9 a的旋耕-深松定位试验,对比了长期旋耕农田转变为深松以及秸秆还田对农田土壤0~50 cm土壤团聚体分布、稳定性及团聚体碳含量的影响,分析了团聚体碳对土壤有机碳的贡献率及相互关系。研究结果表明,将长期旋耕农田转变为旋耕-深松农田显著影响了0~50 cm土层的团聚体分布及其碳含量。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例,且显著提高了土壤团聚体稳定性,分别比旋耕-深松无秸秆还田(RTA-STA)、旋耕秸秆还田(RTS)和旋耕无秸秆还田(RTA)处理高6.1%、65.4%和87.8%;同时,RTS-STS处理显著提高了0~20 cm土层团聚体碳含量和对有机碳的贡献率,虽然在20~30和30~50 cm土层之间,2个处理的团聚体碳含量差异并不明显,但RTS-STS处理的团聚体碳含量对有机碳的贡献率较0~20 cm土层和RTS处理显著降低。通过耕作方式转变、秸秆还田和两者的交互作用对土壤团聚体分布及其碳含量影响的作用力分析可看出,耕作、秸秆及其交互作用是影响不同土层中各处理在不同粒级团聚体分布比例及碳含量差异的主要因素。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与团聚体稳定性及其自身碳含量之间存在显著或极显著的正相关关系。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式促进了0~20 cm土壤团聚体的形成和稳定,提高了土壤团聚体碳库和对有机碳的贡献,对提升土壤有机碳水平具有积极意义。     

耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

【目的】 农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素，研究耕作方式对耕层 (0—20 cm) 土壤碳、水含量和产量的影响，为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。 【方法】 保护性耕作长期定位试验始于2002年，种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟，两季秸秆全量粉碎 (3～5 cm) 还田，试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。 【结果】 不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著 (P < 0.05) 影响，表现为深松和免耕能显著增加0—10 cm土层有机碳含量，且以深松效果最为显著 ( P < 0.05)。与传统翻耕相比，免耕和旋耕降低了10—20 cm土层土壤有机碳含量；深松比传统翻耕显著 ( P < 0.05) 增加了小麦季土壤有机碳含量，玉米季没有显著性差异 ( P < 0.05)。0—10 cm土层，玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕；在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明，深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重，进而增加籽粒产量和周年等价产量；免耕显著 ( P < 0.05) 降低了亚表层 (10—20 cm) 有机碳含量，降低穗粒数和千粒重，不利于作物增产。两年小麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松 > 传统翻耕 > 旋耕 > 免耕。 【结论】 深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高，增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重，从而增加产量；免耕显著 (P < 0.05) 提高了表土层 (0—10 cm) 碳储量，有助于增强耕层土壤的保水性能。      

土壤颗粒有机碳和矿质结合有机碳对4种耕作措施的响应

以陕西关中平原中部耕作定位试验为研究对象,研究深松、旋耕、免耕和统耕作4种耕作方式在秸秆还田和不还田条件下对土壤颗粒有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明,相对于传统耕作,深松、旋耕和免耕处理都使土壤颗粒碳(POC)含量增加,但在秸秆还田下相应增加幅度更大,在0-10cm土层颗粒碳增加20.71%～69.25%,表现出深松>旋耕>免耕>传统耕作的顺序,而对其他10-20cm,20-30cm,30-40cm土层的颗粒碳影响较小。在同一种耕作模式下,秸秆还田的与无秸秆还田的相比,深松、旋耕、传统耕作使土壤POC增加了9.17%～26.61%,其中以传统耕作措施的提高幅度最大。在秸秆不还田条件下,各耕作处理矿质结合态有机碳的差异较小,但在秸秆还田条件下,旋耕促进了土壤矿质结合态有机碳(MOC)的增加,比对照(传统耕作)提高了22.98%。从土壤有机碳的角度考虑,深松和旋耕并结合秸秆还田是较适合于当地土壤条件的耕作模式。     

连续深松对黑土结构特性和有机碳及碳库指数影响

为阐明连续深松对黑土结构特性及土壤碳库的影响,于2016～2017年设置旋耕(CK)、浅松1年(QS1)、浅松2年(QS2)、深松1年(SS1)、深松2年(SS2)、超深松1年(CS1)、超深松2年(CS2)7个处理,研究了土壤紧实度、容重、孔隙度、总有机碳含量、活性有机碳含量及碳库指数变化。结果表明:深松可显著降低犁底层土壤紧实度。相同深松深度下,深松2年各处理紧实度低于深松1年。深松处理较旋耕显著降低0～40 cm土层土壤容重,提高土壤孔隙度。深松2年各处理较深松1年可提高20～40 cm土层土壤容重、降低土壤孔隙度。各深松处理0～20 cm土层土壤有机碳含量、活性有机碳含量与CK差异不显著,20～40 cm土层显著增加。相同深松深度下,深松2年各处理较深松1年可提高0～10 cm土层土壤有机碳含量。深松较旋耕可提高土壤碳库管理指数。相同深松深度下,增加深松年限可降低0～10 cm、提高10～40 cm土层土壤碳库管理指数。深松较旋耕可有效降低土壤容重、紧实度,提高土壤孔隙度,改善土壤结构,有利于提高0～10 cm土层土壤有机碳转化效率及深层土壤有机碳含量,各处理以CS2表现最优。     

轮耕措施对小麦玉米两熟制农田土壤碳库特性的影响

针对华北麦玉两熟区长期免耕土壤存在的问题,研究不同耕作方式对连续5年免耕土壤有机碳、活性碳及土壤碳库特性的影响。结果表明:0-30cm土壤有机碳、活性有机碳均表现为翻耕旋耕免耕。翻耕、旋耕显著影响土壤有机碳和活性碳的分布,即0-5cm表现为免耕旋耕翻耕,5-10cm旋耕翻耕免耕,10-20cm翻耕旋耕免耕;与连续免耕相比,翻耕0-5cm,10-20cm变化显著,旋耕5-10cm变化显著。长期免耕后,土壤耕作对碳库各项指数影响比较大,表现出层次差异性,翻耕显著降低表层0-5cm土壤各项指数,增加10-20cm各项指数,旋耕显著增加了10-20cm的活度指数和碳库管理指数。总之,轮耕能够提高长期免耕土壤的有机碳、活性碳和碳库管理指数,对提高长期免耕土壤质量有重要作用。     

耕作方式对华北农田土壤固碳效应的影响

研究不同耕作方式对华北农田土壤固碳及碳库管理指数的影响,可为探寻有利于农田固碳的耕作方式提供科学依据。该研究在中国农业大学吴桥实验站进行,试验于2008年设置了免耕秸秆不还田(NT0)、翻耕秸秆不还田(CT0)、免耕秸秆还田(NT)、翻耕秸秆还田(CT)和旋耕秸秆还田(RT)5个处理。研究测定分析了土壤容重、有机碳、易氧化有机碳含量及不同耕作方式下的碳库管理指数。通过对不同耕作方式下0～110cm土壤的分析,结果表明,随着土层的加深,土壤有机碳含量不断下降,NT显著增加了表层(0～10cm)土壤有机碳含量,而>10～50cm有机碳含量较其他处理(NT0除外)有所下降,深层(>50～110cm)处理间差异不明显;土壤容重与有机碳含量呈显著的负相关关系(P<0.01);0～30cm土层有机碳储量以NT最高,CT与其无明显差异,二者较CT0分别高出13.1%和11.0%,而至0～50cm土层,CT的碳储量最高,但与NT无显著差异(P<0.05);与CT0相比,NT0降低了各层土壤易氧化有机碳含量,而NT则在0～10cm土层表现为增加;RT、CT分别显著增加了0～10、>10～30cm土层的碳库管理指数。结果表明,秸秆还田可改善土壤质量,提高农田碳库管理指数,同时碳库管理指数受耕作方式的影响也较大,尤其是CT和RT;NT通过减少土壤扰动、增加有机质的输入,可提高上层土壤有机碳的储量。     

长期免耕旱作对冬小麦生长季土壤剖面有机碳含量的影响

依托21a长期免耕秸秆还田定位试验，探究长期免耕加秸秆还田的田间管理方式对冬小麦生长季0−60cm土层内土壤有机碳（SOC）和土壤活性有机碳（MBC、POC、DOC）的影响。试验共设长期免耕秸秆还田（NT）与常规耕作（CT）两种耕作模式，分析0−60cm土层内土壤总有机碳（SOC）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤颗粒有机碳（POC）、土壤可溶性碳（DOC）含量的变化。结果表明，在0−20cm土层，NT处理SOC含量显著高于CT处理，其中0−5cm和5−10cm土层平均SOC含量分别增加了81.2 %和52.9 %，冬小麦不同生育期内土壤SOC含量变化不显著；在0−30cm土层内，与CT处理相比，NT显著改变了土壤MBC、POC及DOC在播种前、越冬前、拔节期、开花期和成熟期5个生育阶段的分布情况，且显著提高了5个生育阶段内土壤活性有机碳的含量（P＜0.05），其中0−5cm土层内，土壤MBC、POC及DOC含量在各个时期相较于CT处理分别增长60.8%～161.4%、71.8%～141.1%和21.9%～104.4%。0−60cm土层内，两种耕作方式下的SOC、MBC、POC、DOC均随着土壤深度的增大呈下降趋势。说明长期免耕可提高耕作层土壤有机碳含量和小麦生长季活性有机碳的水平，这为旱地土壤有机碳的高效固存提供了理论依据。     

不同气候和施肥条件下保护性耕作对农田土壤碳氮储量的影响

【目的】 土壤有机碳氮是影响土壤肥力与作物产量的重要物质，而耕作是影响土壤碳氮储量的重要因素。通过分析不同耕作措施对我国东北、华北地区农田土壤碳氮储量的影响，为优化农田耕作管理、实现固碳减排、保护土壤提供科学依据。 【方法】 基于山西寿阳 (SSY)、山西临汾 (SLF)、河北廊坊 (HLF) 和吉林公主岭 (GZL) 四个长期定位试验，选择传统耕作 (CT)、免耕 (NTN) 和浅旋耕 (NTD) 三个耕作处理，分析了0—80 cm土壤剖面有机碳、氮的储量分布。 【结果】 1) 与传统耕作相比，浅旋耕显著降低褐土 (寿阳) 容重，免耕增加黑土 (公主岭) 容重，保护性耕作对沙性土 (临汾) 和潮土 (廊坊) 的影响很小。2) 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量。与传统耕作处理相比，黑土 (公主岭) 采用免耕和浅旋耕可显著提高0—60 cm土壤中的有机碳含量；免耕可提高褐土 (寿阳)0—50 cm的有机碳含量；沙性土 (临汾)、潮土 (廊坊) 免耕由于表层秸秆覆盖可提高0—15 cm土壤有机碳含量，但降低15—50 cm层土壤碳储量；潮土 (廊坊)15—60 cm土层，浅旋耕可增加土壤有机碳储量，而免耕则相反。3) 免耕处理的潮土 (廊坊) 土壤氮储量比传统耕作高出260 kg/hm2，差异不显著；黑土 (公主岭) 免耕和浅旋耕土壤氮储量则分别高出112 kg/hm2和207 kg/hm2，差异显著，保护性耕作降低临汾和寿阳1 m深土壤的氮储量。4) 保护性耕作加剧了0—20 cm沙性土和潮土壤氮储量的分层，对黑土 (公主岭) 和褐土 (寿阳) 土壤碳储量的层间分布影响很小。 【结论】 耕作影响0—60 cm土壤有机碳储量，免耕可以增加褐土的碳储量和潮土的氮储量，免耕和浅旋耕配合秸秆覆盖可显著增加黑土的碳、氮储量。因此，免耕适用于褐土和潮土，免耕和浅旋耕适用于黑土，沙性土采用保护性耕作的效果不显著。      

保护性耕作下土壤碳库管理指数的研究

以保护性耕作长期定位试验为研究对象，分析了保护性耕作对土壤不同层次的总碳、活性碳的影响，并计算了各处理的碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数。结果表明，土壤总有机碳和活性碳均随土层的增加而减少，其0～30cm平均总有机碳含量大小为旋耕〉免耕〉翻耕〉对照，秸秆还田提高土壤耕层总有机碳，旋耕和免耕提高表层土壤有机碳．且差异达到显著水平；土壤活性碳平均含量为旋耕〉翻耕〉对照〉免耕，旋耕和翻耕提高土壤活性碳，免耕则降低土壤活性碳，尤其是10～20cm土层活性碳比旋耕下降了27．33％。华北平原0～30cm土层的碳库各项指数受表层的影响比较大，其中保护性耕作（少免耕和秸秆还田）能增加土层的总有机碳、稳态碳和碳库指数；而翻耕秸秆还田则提高了土壤的A和AI，少免耕则降低了土壤的A和AI；就碳库管理指数来讲，秸秆还田的贡献大于耕作措施。     

耕作方式对干旱绿洲滴灌复播大豆农田土壤有机碳的影响

为探讨不同耕作措施对不同层次土壤碳的影响,从而评价出滴灌条件下最有利于复播大豆农田固碳的耕作方式,于2012-2014年开展了冬小麦收获后土壤采取翻耕覆膜(tillage plough,TP)、翻耕(tillage,T)、旋耕(rotary tillage,RT)和免耕(no-till,NT)4种不同耕作方式的复播大豆田间试验,研究麦后不同土壤耕作方式对复播大豆农田0~100 cm土层土壤容重、总有机碳(soil organic carbon,SOC)及碳库管理指数(carbon pool management index,CPMI)的影响。结果表明,各处理土壤SOC和易氧化有机碳(easily oxidized organic carbon,EOC)含量随着土层的加深基本呈不断下降趋势。免耕、旋耕处理显著增加了表层0~10 cm土壤的SOC和EOC含量,而TP处理显著增加了耕层20~30 cm的SOC和EOC含量,60~100 cm土层TP处理的SOC含量显著低于其他处理,但各处理间EOC含量差异不显著;土壤容重与总有机碳含量呈显著负相关关系(P0.01);0~60 cm土层不同耕作方式CPMI平均值以免耕处理最高,分别比旋耕、翻耕覆膜、翻耕处理的增加了4.41%、9.90%、22.06%,表明免耕、旋耕能够提高0~60 cm土壤的总体CPMI,而耕翻覆膜显著提高20~30 cm耕层土壤CPMI值。该研究为干旱绿洲滴灌条件下选择最有利于复播大豆农田固碳的耕作方式提供了理论依据。     

不同耕作方式对中国东北黑土有机碳的短期影响

A tillage experiment, consisting of moldboard plow （MP）, ridge tillage （RT）, and no-tillage （NT）, was performed in a randomized complete block design with four replicates to study the effect of 3-year tillage management on SOC content and its distribution in surface layer （30 cm） of a clay loam soil in northeast China. NT did not lead to significant increase of SOC in topsoil （0-5 cm） compared with MP and RT; however, the SOC content in NT soil was remarkably reduced at a depth of 5-20 cm. Accordingly, short-term （3-year） NT management tended to stratify SOC concentration, but not necessarily increase its storage in the plow layer for the soil.     

采样深度和计算方法影响保护性耕作土壤碳氮储量的评估结果

为探讨不同年限耕作措施下土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）在土壤剖面中的分布和累积特征，了解采样深度和计算方法对SOC和TN储量评估结果的影响，基于山东桓台（5a）和河北栾城（17a）耕作定位试验，设置翻耕（CT）、旋耕（RT）和免耕（NT）三个处理（秸秆均还田），分析土壤剖面中（桓台60cm；栾城50cm）土壤容重（b）、SOC和TN浓度的分布特征，并比较不同土层深度下“固定深度法（FD）”和“等效重量法（ESM）”所计算SOC和TN储量的差异。结果表明，连续多年保护性耕作后，NT处理较CT促进了SOC和TN储量在表层积累，增加了SOC和TN浓度的层化比率（SR）值。在山东桓台试验点，NT处理较CT显著增加了0−5cm土层SOC和TN储量（P＜0.05），增幅分别为29%和30%，而整个土壤剖面（0−60cm）的碳氮储量分别降低8%和10%。河北栾城试验点，0−10cm土层NT和RT处理较CT分别增加SOC储量10%和14%，但在≥20cm剖面中不同耕作处理之间的碳氮储量无显著差异。由于各处理之间b的差异，传统FD法高估了山东桓台免耕处理SOC和TN储量，但低估了河北栾城碳氮储量。因此，为准确评估不同耕作措施下土壤碳氮固持效应，推荐在“深层采样”（≥30cm）策略基础上，利用ESM法计算其储量。保护性耕作对改善土壤质量有积极作用，但其通过土壤碳截留以缓解气候变化的潜力不应该被高估。     

西北旱作农田不同耕作模式对土壤性状及小麦产量的影响

【目的】在雨养农业区，旱作区因连年翻耕而引起严重的土壤质量退化，使作物生产力下降，需定期改变其耕作方式。免耕深松隔年轮耕可以降低土壤容重，增加耕层土壤团聚体和有机碳氮的含量，增强土壤蓄水保墒能力，对改善土壤性状和提高作物产量具有重要意义。【方法】本研究于2007～2010年在宁夏南部半旱区进行了两年免耕一年深松 (NT/ST/NT)、两年深松一年免耕 (ST/NT/ST)、连年翻耕 (CT) 3种耕作模式试验，研究了其对耕层土壤容重、团聚体、土壤有机碳氮含量、土壤水分及作物产量的影响。【结果】3年耕作处理后，与连年翻耕相比，NT/ST/NT、ST/NT/ST处理0—20 cm层土壤容重分别降低了4.4%和7.3%，20—40 cm土层分别降低2.1%和5.7%，40—60 cm土层分别降低4.1%和5.5%；土壤孔隙度0—20 cm土层分别提高了4.1%和6.8%，20—40 cm土层提高了2.1%和4.3%，40—60 cm土层提高了5.5%和5.7%。0—20 cm土层，NT/ST/NT处理0.25～2 mm机械稳定性团聚体含量平均较CT处理提高了12.4%，ST/NT/ST处理 > 2 mm机械稳定性团聚体含量较CT处理平均提高了42.0%；20—40 cm土层，NT/ST/NT、ST/NT/ST处理 > 2 mm团聚体含量较CT处理平均分别提高了44.3%和50.4%。两种轮耕模式使0—40 cm土层土壤团聚体平均重量直径分别显著高于CT处理21.8%和22.5%，几何平均直径分别高于CT处理9.6%和9.5%。三个处理耕层土壤有机碳氮含量均比试验前有不同程度的增加，轮耕处理0—30 cm土层0.25～2 mm粒级有机碳含量和 < 0.25 mm粒级全氮含量显著高于CT，以ST/NT/ST处理效果最佳。NT/ST/NT和ST/NT/ST处理0—10 cm土层0.25～2 mm团聚体有机碳含量较CT处理分别显著提高7.9%和10.2%，10—20 cm土层分别提高19.0%和15.7%，20—30 cm土层分别提高10.6%和13.3%；0—10 cm土层 < 0.25 mm粒级全氮含量显著提高9.4%和10.9%，10—20 cm土层分别提高6.8%和10.2%，20—30 cm土层分别提高7.4%和9.3%。研究期间，NT/ST/NT和ST/NT/ST处理较CT处理可显著提高0—200 cm土壤贮水量，其中以ST/NT/ST处理保蓄土壤水分效果最佳。在小麦生长前期，轮耕处理土壤贮水量均高于连年翻耕，生长后期ST/NT/ST处理土壤水分含量最高，NT/ST/NT处理次之。轮耕处理的小麦生物量和籽粒产量显著高于连年翻耕，其中小麦籽粒产量分别增加9.6%和10.7%。【结论】免耕/深松轮耕可显著改善土壤的物理性状和水分环境，显著增加耕层土壤有机碳氮含量，提高作物的生产力，在宁南旱区有重要的应用前景。     

不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响

为了探明不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响,2014-2017年在连续翻耕8a的玉米地上设置翻耕(CT)、旋耕(RT)、深松(ST)、免耕(NT)4个单一耕作处理和翻耕-免耕(CT-NT)、深松-免耕(ST-NT)2个轮耕处理开展了研究。结果表明,连续免耕(NT)显著增加了0～40cm土层有机碳含量和有机碳储量(P0.05),平均比CT增加4.45%和5.27%,比RT增加7.23%和8.50%;连续深松(ST)也有较好的固碳效果,在4个单一耕作措施中仅次于NT;连续翻耕(CT)和旋耕(RT)显著降低了土壤有机碳含量和有机碳储量(P0.05),RT的降低幅度大于CT。CT-NT和ST-NT2个轮耕处理既有较好的固碳效果,又符合当地农民操作习惯,有机碳含量分别比CT增加2.44%和4.82%,比RT增加5.12%和7.55%;有机碳储量比CT增加2.50%和5.47%,比RT增加5.64%和8.70%。不同耕作制度会使土壤有机碳发生层化,但有机碳含量的层化更多表现在不同土层之间,相同层次各处理之间变化不大;而有机碳储量只在耕层以下发生了层化,相同土层各处理之间也表现出比较明显的层化特征。因此,综合分析认为,任何一个单一耕作措施都有其局限性,CT-NT和ST-NT是比较理想的耕作模式,在该区域农业可持续发展中具有一定的应用价值。     

耕作方式对双季稻田土壤有机碳储量的影响

Tillage practices can potentially afect soil organic carbon (SOC) accumulation in agricultural soils. A 4-year experiment was conducted to identify the influence of tillage practices on SOC sequestration in a double-cropped rice (Oryza sativa L.) field in Hunan Province of China. Three tillage treatments, no-till (NT), conventional plow tillage(PT), and rotary tillage(RT), were laid in a randomized complete block design. Concentrations of SOC and bulk density(BD) of the 0-80 cm soil layer were measured, and SOC stocks of the 0-20 and 0-80 cm soil layers were calculated on an equivalent soil mass(ESM) basis and fixed depth (FD) basis.Soil carbon budget(SCB) under diferent tillage systems were assessed on the basis of emissions of methane(CH4) and CO2 and the amount of carbon (C) removed by the rice harvest. After four years of experiment, the NT treatment sequestrated more SOC than the other treatments. The SOC stocks in the 0-80 cm layer under NT (on an ESM basis) was as high as 129.32 Mg C ha 1,significantly higher than those under PT and RT (P < 0.05). The order of SOC stocks in the 0-80 cm soil layer was NT > PT > RT,and the same order was observed for SCB; however, in the 0-20 cm soil layer, the RT treatment had a higher SOC stock than the PT treatment. Therefore, when comparing SOC stocks, only considering the top 20 cm of soil would lead to an incomplete evaluation for the tillage-induced efects on SOC stocks and SOC sequestrated in the subsoil layers should also be taken into consideration. The estimation of SOC stocks using the ESM instead of FD method would better reflect the actual changes in SOC stocks in the paddy filed, as the FD method amplified the tillage efects on SOC stocks. This study also indicated that NT plus straw retention on the soil surface was a viable option to increase SOC stocks in paddy soils.     

玉米秸秆覆盖与深翻两种还田方式对黑土有机碳固持的影响

秸秆还田是实现东北黑土肥力提升与保障区域生态环境安全的有效措施。明确玉米秸秆覆盖与深翻还田下土壤有机碳(SOC, Soil Organic Carbon)的变化及其在团聚体中的固持特征,对于揭示秸秆还田后黑土有机碳的稳定机制与固碳潜力具有重要意义。该研究基于黑土区中部6 a定位试验,选择常规种植(CK)、秸秆覆盖还田(SM, Stovers Mulching)和秸秆深翻还田(SI, Stovers Incorporation)3个处理,对0～10、10～20、20～30及30～40 cm土层SOC含量、容重、水稳性团聚体分布及团聚体中有机碳(OC, Organic Carbon)含量进行了分析与测定,并对各处理年均碳投入量、SOC储量与土壤固碳速率等进行了估算。与CK相比,SM处理显著增加了0～10 cm土层SOC含量,增幅为22.4%,但对10～40cm土层SOC含量无显著影响;SI处理显著增加了0～40cm土层SOC含量,增幅为18.1%～41.5%,以20～30cm的增幅最突出。与SM处理相比,SI处理0～10 cm土层SOC储量显著低于前者,而20～30 cm土层SOC储量反之。6 a间,SM处理耕层(0～20 cm)与亚耕层(20～40 cm)土壤固碳速率分别为1.34和0.77 Mg/(hm2·a),SI处理为0.85和1.74 Mg/(hm2·a)。秸秆不同还田方式显著改变了0～40 cm土层团聚体分布及其中OC含量。与CK相比,SM显著增加了耕层大团聚体(0.25 mm)比例与平均质量直径(MWD, Mean Weight Diameter),SI显著提高了0～40 cm土层团聚体MWD,且对10～40 cm土层团聚结构的改善作用优于SM;SM处理显著增加了0～10 cm土层2和0.053 mm粒级团聚体OC含量,SI处理不仅增加了0～10 cm土层2 mm粒级团聚体OC含量,也显著提高了10～40 cm土层各粒级团聚体OC含量。在黑土区,秸秆覆盖还田对SOC的提升主要集中于表层,秸秆深翻还田促进了0～40cm土层SOC积累与土壤团聚结构的改善。