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为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作(NT)和旋耕传统耕作(CT)2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明:连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0~5和>5~10 cm土层的土壤有机碳质量分数(29.54%和22.38%)(P<0.05),碳储量(31.11%和27.34%)(P<0.05),全氮质量分数(53.74%和37.60%)(P<0.05),表层土壤碳氮质量分数提升显著(P<0.05),深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5~10 cm土层土壤颗粒有机碳(69.85%)、0~5 cm土层的土壤轻组有机碳(130.81%)和0~5、>5~10 cm土层土壤微生物量碳(85.59%和59.53%)的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著(P<0.05),并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。 相似文献
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保护性耕作模式对黑土有机碳含量和密度的影响 总被引:8,自引:3,他引:5
以公主岭市长期(10 a)保护性耕作定位试验为研究对象,分析与传统耕作模式相比的几种保护性耕作模式对黑土固碳效应的影响。共设4种耕作模式,即秋翻秋耙匀垄、秋灭茬匀垄、全面旋耕深松和宽窄行交替休闲(又叫松带、苗带交替休闲)(后3种视为保护性耕作)。结果表明,经过10 a的耕作试验,不同的耕作模式对土壤有机碳有显著的影响。表层0~20 cm秋翻秋耙匀垄和秋灭茬匀垄模式的土壤有机碳含量最低,深层30~50 cm全面旋耕深松模式的土壤有机碳质量分数显著低于其他耕作模式13.49%~25.14%;0~50 cm耕层 相似文献
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通过东北典型黑土区旱作平地连续16 a保护性耕作田间长期定位试验,研究保护性耕作实施后对土壤结构功能的影响,分析土壤结构功能的生育期动态特征及其与土壤有机碳的相关关系,探究作物产量变化的原因。以玉米-大豆轮作黑土农田为研究对象,设置4个耕作处理:秸秆覆盖免耕(No-tillage with straw returning,NT)和少耕(Reduced-tillage,RT)保护性耕作;平翻(Moldboard-tillage,MT)和旋耕(Rotary-tillage,Rot)传统耕作,探讨大豆幼苗期(Seeding-stage,SS)、开花期(Flowing-stage,FlS)、鼓粒期(Filling-stage,FiS)和成熟期(Maturing-stage,MS)耕层0~20 cm土壤容重、孔隙度、水分状况以及水稳性团聚体含量对耕作方式的响应。在大豆收获后取样测定不同耕作处理土壤有机碳和地表土壤水分入渗速率。结果表明:1)NT改善并稳定土壤结构。NT可以保持容重在生育期内的相对稳定;NT可以有效克服机械压实作用;表层土壤NT水稳性大团聚体(>0.25 mm)含量最多,平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)达到0.49 mm,高于其他耕作处理。2)NT提高土壤持水蓄水能力。NT增加表层0~5 cm土壤田间持水量;NT改善地表土壤水分入渗,整体初始入渗速率为其他处理的1.26~1.63倍,非种植带处稳定入渗速率为其他处理的2.24~6.63倍。3) NT显著增加土壤表层0~5 cm有机碳的积累,NT分别比MT、RT和Rot处理高32.59%、30.28%和25.79%。4)NT不会导致作物减产。长期连续保护性耕作尤其是秸秆覆盖免耕在改善土壤的结构功能,并显著增加表层土壤有机碳积累的同时,维持土地生产力,有效克服保护性耕作短期不良效应,提升黑土质量的作用明显。 相似文献
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北方旱区免耕对农田生态系统固碳与碳平衡的影响 总被引:13,自引:3,他引:10
农田系统对大气CO2库呈碳汇还是碳源效应取决于土壤有机碳的固定和温室气体释放之间的平衡,而耕作措施会改变土壤有机碳含量和储量,影响农田系统的碳循环与碳平衡。该研究以北方旱区山西临汾20 a长期保护性耕作定位试验为基础,田间原位测定土壤呼吸和土壤有机碳含量,确定各类农业投入碳排放参数,利用碳足迹方法综合分析不同耕作措施(传统耕作CT和免耕NT)下农田生态系统碳平衡。结果表明:在化肥、机械等农业投入产生的间接碳排放量方面,化肥投入碳排放量约占系统农业总投入碳排放量的73.5%~77.4%,是农业投入中主要的碳源。由于免耕减少了翻耕、旋耕和秸秆移除3道程序,NT比CT少排放约5.1%,NT产量显著提高28.9%,且碳生产力大于CT。0~60 cm土壤有机碳储量NT(50.86 Mg/hm2)比CT(46.00 Mg/hm2)高10.5%。与CT相比,在小麦休闲期和生育期NT土壤呼吸CO2释放总量高于CT。但根据农田系统碳平衡公式分析得出,NT更有利于农田生态系统固碳,呈碳汇效应,而CT表现为碳源。因此,长期免耕耕作能够提高农田土壤固碳量,减少大气温室气体排放,对于改善北方旱区土壤碳库和减排效果是一个良好的选择。 相似文献
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农田土壤有机碳库是陆地生态系统最重要的土壤碳库之一,明晰农田土壤有机碳的空间分布特征与影响机制,可为农田土壤肥力及固碳能力评价提供采样依据和理论基础。以江汉平原典型农业灌排单元(面积45 hm2)为研究对象,测定了104个样点0—200 cm深度范围内1 560个土壤样品的有机碳含量,并计算碳密度,揭示土壤有机碳密度的空间分布特征,并分析耕作方式和耕作历史对其分布的影响。结果表明:(1)0—200 cm农田土壤剖面内,20,200 cm厚度土层有机碳密度的均值变化范围分别为1.75~3.77,11.67~34.24 kg/m2,随着土层深度的增加,农田土壤有机碳密度先急剧降低后缓慢增加,且100—200 cm土层的有机碳密度约占整个土壤剖面的45.26%,深层有机碳储量需引起重视;(2)在灌排单元尺度上,0—20 cm土层和0—200 cm剖面有机碳密度均具有较强空间自相关性,表明成土母质和地形等结构性因素是影响灌排单元尺度土壤有机碳空间空间分布特征的主导因子;(3)耕作方式和耕作历史影响农田土壤的有机碳密度,稻田所有土层的有机碳密度均高于旱地,0—200 cm剖面的有机碳密度是旱地的1.31倍;老稻田所有土层的有机碳密度均高于新稻田;林地改稻田和旱地改稻田样地在0—200 cm剖面有机碳总密度差异较小,但林地浅层土体的碳密度更大;合理的增加稻田面积是快速提高农田碳储量的有效途径之一;(4)灌排单元尺度农田土壤有机碳密度的代表性稳定深度为180—200 cm,在进行土壤有机碳密度调查时应尽量延伸采样深度。研究结果为提高农田土壤有机碳密度估算的准确性与采样设计的合理性,以及农田土壤的固碳能力评价提供了科学依据。 相似文献
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保护性耕作对土壤有机碳组分的影响 总被引:10,自引:0,他引:10
为了探讨土壤有机碳及活性有机碳组分对不同耕作措施的响应,在黄土高原半干旱区的定西市李家堡镇进行了长期田间定位试验,采用免耕、秸秆覆盖及小麦和豌豆轮作等保护性耕作措施,对0-5 cm,5-10 cm,10-30cm 3层土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)的动态进行了系统的研究,结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作的3个处理均能不同程度地提高两种轮作次序下SOC,ROC,MBC的含量,这说明保护性耕作有利于碳的固定和生态农业的健康发展,其中免耕和秸秆覆盖两部分结合效果最佳.同时,各处理土层的含碳量均随土壤深度的增加而降低.相关分析表明,ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC对不同耕作措施产生的响应与SOC基本一致,它们可以作为对土壤SOC影响的评价指标,与SOC的相关系数大小排序依次为MBCROCMBC/SOCROC/SOC,在表征土壤有机碳变化上它们比SOC更敏感,其灵敏度排序为MBCROC/SOCMBC/SOCROC,因此,在ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC等指标中,MBC更要值得重视和采用. 相似文献
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黑土农田土壤有机碳演变研究进展 总被引:11,自引:1,他引:10
在我国, 由于国家粮食安全的需要, 关注黑土、研究黑土的人越来越多, 尤其是黑土可持续利用及其与环境的关系已成为当今研究的热点问题。黑土研究领域中最活跃的部分是黑土农田土壤有机质(碳)的研究。基于此, 本文依据有关文献资料, 简述了我国黑土的分布、黑土开垦历史、农田土壤有机碳的演变及其在农业上的贡献, 系统分析了国内外农田土壤碳研究的方法及其进展, 指出了开展我国黑土农田土壤碳演变及其预测研究的现实意义及其潜在价值, 建议未来应侧重黑土农田土壤有机碳的变化与调控方面的研究, 即在黑土农田土壤有机碳的定向培育技术、指标体系和量化表征评估方法、预测模型等方面有所突破, 最终形成黑土农田土壤有机碳保护和利用的理论和方法。 相似文献
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中国农田土壤有机碳变化:I驱动因素分析 总被引:2,自引:0,他引:2
农业不仅是温室气体的主要排放源之一,同时也可能是温室气体的吸收汇.探明中国农田土壤碳库变化趋势以及农田土壤碳库的源、汇功能对农业减缓和应对气候变暖具有重要意义.本文研究根据中国第一次和第二次土壤普查数据,以及大量文献资料中长期定位点试验数据整理分析,对20世纪60年代以来中国农田土壤碳库时空演变格局,以及农田土壤有机碳变化的驱动因素进行了探讨.研究表明,1960~2000年期间中国农田土壤有机碳含量的增减与气候变化的相关性较弱,其间农田用地类型和管理措施的改变是影响农田土壤碳库源、汇功能的主要驱动因素.1960~1980年期间,农田耕层土壤有机碳含量从23 g·kg-1下降到15 g·kg-1;而1980~2000年期间,由于中国农田保护性耕作等措施的实施,农田耕层有机碳含量从15 g·kg-1增长到21 g·kg-1.中国农田耕层土壤有机碳含量的年均变化速率与初始含碳量呈负相关.尽管20世纪80年代后期,中国农田土壤有机碳源转为碳汇,但不可忽视的是自60年代以来中国已有60%农田耕层土壤有机碳含量出现下降趋势. 相似文献