种植绿肥与稻秸协同还田对单季稻田土壤有机碳库和酶活性的影响

种植绿肥和秸秆还田是稻田土壤培肥的重要措施。研究江汉平原单季稻田冬闲期种植绿肥及稻秸不同利用模式对土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为合理利用秸秆和土地资源提供科学依据。该研究基于3 a田间定位试验,以稻秸不还田不种绿肥(CK1)和不施肥空白(CK0)为对照,分析了冬闲期稻秸全量覆盖单独还田(RSM)、稻秸原位焚烧还田(RSB)、单种绿肥(GM)以及稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用(RSM+GM)等处理模式下土壤有机碳各组分含量、碳库管理指数、酶活性的变化及其与水稻产量的关系。结果表明:与CK1和CK0相比,RSB处理3 a后显著降低了土壤稳态有机碳含量,对土壤总有机碳、活性有机碳含量以及碳库管理指数均无显著影响;而GM、RSM及RSM+GM处理3a后显著提高了土壤活性有机碳含量、碳库指数、碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数,尤其是RSM和RSM+GM处理还可显著提高土壤总有机碳含量,且多数指标均以RSM+GM处理增幅为最大,其次是RSM处理。与CK1相比,RSB处理3a后显著提高了过氧化氢酶和蔗糖酶活性,但对土壤脲酶活性无显著影响;而RSM、GM及RSM+GM处理模式3 a后均可显著增加土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,其中RSM+GM处理模式在1 a后即可显著提高土壤脲酶活性,2 a后显著提高土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,3 a后土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性增幅均是最大。相比于CK1,RSM和RSB处理模式3 a的稻谷增产效果均不显著,而GM和RSM+GM处理模式连续3 a显著提高了稻谷产量,增幅分别为6.88%～11.67%和6.00%～13.40%。相关性分析表明,土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数、土壤酶活性与水稻产量之间均呈极显著正相关关系。综上,在江汉平原单季稻作条件下,冬闲期稻秸全量覆盖还田或种植绿肥均可改善土壤肥力,增加作物产量,但前者更有助于土壤有机碳积累,后者更利于作物产量提升。为了兼顾秸秆资源利用、土壤质量改善和作物增产稳产,稻田冬闲期稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用模式是一种较好的选择。     

有机物覆盖对核桃园土壤有机碳库及酶活性的影响

【目的】 地面覆盖是重要的地面管理措施,简单省力,不仅可以提高土壤肥力,还可以促进土壤微域生态系统的可持续发展。研究核桃园有机物覆盖对土壤有机碳库及酶活性的影响,可为推广有机覆盖管理措施提供理论依据。 【方法】 基于核桃园连年有机物覆盖试验,采用随机区组设计,以不覆盖为对照,研究了地面覆盖有机肥、碎木屑后,土壤有机碳库、碳库管理及酶活性的变化及三者间的关系。 【结果】 1) 有机物覆盖处理提高了土壤各有机碳组分含量,随着土层的加深效应下降,覆盖有机肥效果优于覆盖碎木屑。在0—20 cm土层,覆盖有机肥处理的总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量分别为对照的1.66倍、1.33倍、6.99倍,覆盖碎木屑处理的稳定性有机碳含量为对照的1.42倍。2) 有机物覆盖处理在一定程度上提高了土壤碳库活度、碳库活度指数、碳库指数及碳库管理指数,随土层的加深处理间差异减小。在0—80 cm土层,覆盖有机肥处理的碳库活度及碳库活度指数为对照的2.9～5.9倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.3～2.5倍;覆盖有机肥处理的碳库指数为对照的1.1～1.7倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.1～1.5倍;覆盖有机肥处理的碳库管理指数是对照的3.3～9.8倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.6～2.8倍。3) 有机物覆盖处理提高了核桃生长期内的土壤过氧化氢酶活性、中性蛋白酶活性、脲酶活性和纤维素酶活性,覆盖有机肥处理的提高幅度为4.2%～103.0%,覆盖碎木屑的提高幅度为3.5%～47.3%。4) 土壤总有机碳含量与碳库指数、碳库活度指数、碳库管理指数均呈显著正相关,土壤脲酶活性、土壤纤维素酶活性与土壤总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量呈极显著正相关。 【结论】 地面覆盖有机肥、碎木屑可以提高核桃园土壤的碳库活度及土壤酶活性。      

不同保护性耕作措施对麦-豆轮作土壤有机碳库的影响

通过设置在甘肃省定西市李家堡镇的不同保护性耕作试验,对春小麦、豌豆两种轮作次序下的土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量进行了测定,并计算了各处理土壤碳库管理指数.结果表明:经过5年的轮作后,与传统耕作相比,两种轮作次序下免耕秸秆覆盖和传统耕作结合秸秆还田处理均能不同程度地提高土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量及土壤碳库管理指数,而免耕不覆盖处理除在0～5 cm提高了土壤有机碳库管理指数外,其他各层次均降低了土壤有机碳库管理指数,说明仅依靠免耕而不结合秸秆覆盖或还田对于土壤有机碳库的管理来讲是不可持续的.     

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。     

秸秆促腐还田对土壤养分及活性有机碳的影响

通过2年的小麦-玉米轮作田间定位试验,设置5个处理：不施肥（CK）、单施化肥（F）、化肥 秸秆（FS）、化肥 秸秆 腐秆剂（FSD）、磷钾肥减施20%（按P2O5和K2O计,与F比较） 秸秆 腐秆剂（F4/5SD）,通过分析作物收获后土壤耕层养分、活性有机碳和微生物生物量碳含量,计算土壤不同形态碳素有效率和碳库管理指数等,探讨秸秆促腐还田对沿淮砂姜黑土土壤养分和活性有机碳的影响。结果表明：1）与单施化肥处理相比,常规秸秆还田处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加了13.0%、4.6%和10.7%,土壤活性有机碳有效率增加12.0%和11.1%,土壤碳库管理指数提高了30.6%;2）秸秆促腐还田处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别增加了17.4%、40.5%和12.4%,土壤活性有机碳、活性有机碳有效率和可溶性有机碳分别增加了12.0%、9.5%和51.3%,土壤碳库管理指数提高了102.3%;3）土壤碳库管理指数与土壤养分含量、土壤碳素有效率等的相关性较土壤总有机碳含量有显著提高。可见,秸秆促腐还田较常规秸秆还田更利于提高沿淮砂姜黑土土壤养分含量、有机碳中活性组分含量及其有效率和土壤碳库管理指数;即使减施磷、钾肥20%,该措施的增肥和培土效果也不会明显下降。     

不同冬种模式对稻田土壤碳库管理指数的影响

长江中下游地区是我国水稻生产的重要基地,在保障我国粮食安全中占有重要地位,但该地区农田可持续性不高,稻田冬季利用率较低。本研究通过探讨不同冬季种植模式对土壤质量的影响,为冬闲田合理开发利用,提高稻田可持续性提供理论依据。设置5种冬种模式,分别为冬季休闲、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式,通过测定不同土层土壤养分、土壤有机碳、活性有机碳和微生物生物量碳等,进一步分析不同冬种模式的土壤碳库管理指数及其综合效应。结果表明,在0~30 cm稻田土壤,与冬闲处理相比,不同冬季种植模式土壤有机碳提高6.12%~7.17%、活性有机碳提高13.56%~20.76%、微生物生物量碳提高0.13%~14.34%、可溶性有机碳提高3.49%~19.15%,土壤活性有机碳有效率提高6.74%~17.20%,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式能显著促进稻田土壤总有机碳及可溶性有机碳的积累;不同冬种模式提高了稻田土壤碳库活度指数和碳库指数,并且土壤碳库管理指数增加14.37%~27.29%。土壤有机碳与活性有机碳呈极显著相关（P<0.01）,土壤碳库管理指数与总有机碳呈显著相关（P<0.05）、与活性有机碳间存在极显著（P<0.01）的相关性。对土壤碳库管理指数影响因素的灰色关联度综合分析表明,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式排名第1。可见,不同冬季种植模式能增加土壤有机碳含量和提高土壤碳库管理指数,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式的综合评价最好,其次为冬种大蒜模式。     

长江中游稻田种植模式对土壤有机碳及碳库管理指数的影响

为探讨稻田种植模式对土壤有机碳库的影响,优化种植制度,以长江中游地区种植面积较广的紫云英-早稻-晚稻种植模式(CRR)为对照,设置油菜-早稻-晚稻(RRR)、马铃薯-早稻-晚稻(PRR)、紫云英-早稻-甘薯||晚大豆(CRI)、油菜-早稻-甘薯||晚大豆(RRI)5种种植模式,通过测定土壤有机碳、活性有机碳及其组分的含量和作物产量,分析其对土壤有机碳、活性有机碳及其组分、碳库管理指数及经济效益的影响。结果表明:晚稻收获后,与CRR处理相比, CRI、RRI、RRR处理的土壤有机碳含量提高12.06%～21.01%(P0.05), CRI、RRI、PRR处理的活性有机碳和微生物量碳含量比对照处理分别提高16.80%～20.45%和38.24%～50.00%(P0.05),各处理的可溶性有机碳含量提高3.13%～15.64%(P0.05),CRI、RRI处理能显著促进土壤总有机碳和微生物量碳含量的积累,PRR处理则有利于土壤活性有机碳含量的积累。PRR处理提高了土壤碳库活度和碳库活度指数, RRI、CRI处理提高了土壤碳库指数,且CRI、RRI、PRR处理的土壤碳库管理指数均显著高于对照17.30%～33.49%(P0.05)。与对照相比, PRR、CRI处理的经济效益分别提高12.05%和9.86%(P0.05)。作物产量与微生物量碳存在极显著正相关关系(P0.01),土壤碳库管理指数与活性有机碳相关系数最高,呈极显著正相关(P0.01)。综上所述,与对照相比,各种植模式均有利于增加作物产量并可引起土壤有机碳及其组分的变化,其中紫云英-早稻-甘薯||晚大豆和马铃薯-早稻-晚稻模式的综合效果较好,可以在长江中游地区推广应用。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

稻田绿肥轮作提高土壤养分增加有机碳库

综合评价中国南方不同稻田绿肥轮作模式,筛选与优化绿色高效的稻田多熟种植系统,有利于南方双季稻区农业可持续发展。通过田间试验,研究不同绿肥轮作模式(A冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻(对照)、B紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、C油菜/花生-稻→马铃薯/玉米+大豆-稻、D马铃薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、E蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻)对土壤养分中pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及总有机碳库、活性有机碳、碳库管理指数的影响。结果表明:绿肥轮作各处理的土壤有机质、碱解氮和速效钾均显著高于对照处理(P0.05),增加幅度分别为8.73%~15.59%、11.79%~19.64%和5.80%~37.19%。绿肥轮作处理B、C的总有机碳质量分数与对照相比有显著(P0.05)增加,分别增加了15.59%、11.19%。与对照相比,绿肥轮作B、C、D、E均可以显著(P0.05)提升土壤活性有机碳质量分数,提高幅度分别为29.03%、19.96%、16.67%和21.75%。与冬闲对照处理相比,绿肥轮作系统中处理B的土壤碳库指数显著(P0.05)增加了15.70%。相比冬闲对照处理,绿肥轮作处理B、C、D、E的土壤碳库管理指数分别显著(P0.05)增加了32.07、21.32、17.91和23.74,其中紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻种植模式达到最大。土壤有机质与全氮、有效磷、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数存在极显著(P0.01)的相关性,土壤全氮、碱解氮、有效磷均与碳库管理指数存在显著的相关性(P0.05)。此外,总有机碳与活性有机碳和碳库管理指数存在极显著的相关性(P0.01)。可见在当地土壤肥力条件下,绿肥轮作尤其是紫云英-稻-稻-油菜/花生-稻能提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为建立农田可持续的土壤管理和土地利用提供科学依据和参考价值。     

耕作措施对双季稻田土壤碳及有机碳储量的影响

针对不同耕作措施对双季稻田的固碳效应和固碳潜力问题,选择湖南省宁乡县的双季稻区试验点进行了有机碳、活性有机碳以及耕层有机碳储量的研究,以期为制定适合于稻田条件下的合理耕作方式提供理论依据。结果表明,耕作措施和秸秆还田对有机碳（SOC）和活性有机碳（AOC）含量均产生不同程度的影响。免耕处理下,有机碳和活性有机碳含量皆随土壤深度的增加而减少,土壤0～5cm的SOC和AOC的含量最高,且与其他层次达到显著性差异水平（P＆lt;0.05）,具有明显的表层富集现象。与免耕相比,旋耕和翻耕则更利于5～10cm和10～20cm土层的有机碳和活性有机碳的积累。比较秸秆还田对SOC和AOC的影响表明,秸秆还田有效地提高了0～10cm有机碳含量,但对10～20cm并未产生显著影响,秸秆的输入并未增加土壤活性有机碳的含量。采用等质量方法计算了耕层土壤有机碳储量,结果显示旋耕秸秆还田使有机碳储量明显增加,而免耕只增加了土壤0～5cm和5～10cm土层有机碳储量,10～20cm有机碳储量有所降低,但耕作措施对有机碳储量的长效作用还有待于进一步研究。     

耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响

长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。     

秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、酶活性及产量的短期效应

【目的】秸秆还田作为一种有效的秸秆处理方式不仅能够提高土壤肥力,增加作物产量,还可以缓解农田生态压力。研究稻麦轮作系统下不同秸秆还田量对土壤活性有机碳库、酶活性和作物产量的短期影响,可为提出适宜当地生产的秸秆还田量提供理论依据。【方法】利用稻麦轮作农田定位试验进行了研究。采用随机区组设计,设7个处理,以稻麦季秸秆均不还田为对照处理(CK),6个不同秸秆还田量处理。测定了秸秆还田后土壤活性有机碳库和土壤酶活性的变化,稻麦产量以及三者之间的相关关系。【结果】1)与秸秆不还田处理相比,试验范围内的秸秆还田量能在一定程度上提高土壤活性碳组分的含量和土壤酶活性,并能增加水稻和小麦的产量及其构成因素;2)土壤总有机碳和微生物生物量碳的含量随着秸秆还田量增加,增幅呈先增大后减小的趋势,以连续两季50%秸秆还田量处理下显著较高,而水溶性有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数在连续两季25%秸秆还田量处理下最高;3)相比秸秆不还田处理,连续两季25%秸秆还田量对土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响均最显著;4)水稻和小麦的产量均为在连续两季25%和50%秸秆还田量处理下增产较显著,与秸秆不还田相比,水稻增产达9.0%,小麦增产达11.45%;5)土壤碳库、土壤酶活性以及水稻和小麦产量之间均存在显著相关。【结论】在本试验条件下,连续两季25%和50%秸秆还田量表现出显著提高土壤碳汇能力和增加作物产量的优势。     

长江中游双季稻田不同轮作方式对土壤质量的影响

研究长江中游地区不同种植模式和秸秆还田管理下农田土壤养分、有机碳及其酶活性的变化,评估农业管理措施对土壤质量的影响,可为长江中游双季稻区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。2012—2017年进行不同轮、连作长期定位试验,设置冬季休耕—双季稻,冬种紫云英—、油菜—、大蒜—和轮作(马铃薯、大蒜、油菜和紫云英年际轮作)—双季稻5个处理,在冬季作物秸秆和水稻秸秆双重还田条件下,通过运用多元方差分析、相关性分析和主成分分析等统计方法,结合南方双季稻田土壤的适宜性,筛选出最小数据集(minimum data set,MDS)中土壤质量指标并测定,最后采用模糊数学方法对双季稻区的土壤质量进行定量评价。结果表明,在长江中游双季稻区,经过6年的冬季种植合适作物并秸秆双重还田,相比冬季休闲处理,除冬季种植大蒜处理外,其他冬种处理均能有效提高稻田土壤质量10.73%～12.91%,不同冬种方式下双季稻田的土壤质量高低依次为不同冬种轮作(0.726)冬季种植油菜(0.723)冬季种植紫云英(0.712)冬季休闲(0.643)冬季种植大蒜(0.638)。由此可见,适宜的轮作方式及秸秆双重还田能显著提高双季稻土壤质量,这为南方稻田健康可持续发展提供了理论支撑。     

Long-term straw mulch effects on crop yields and soil organic carbon fractions at different depths under a no-till system on the Chengdu Plain,China

Proposal

A 12-year field experiment was conducted to assess straw mulch effects on soil organic carbon fractions, the carbon pool management index (CPMI) at different depths, and crop yield under a no-till rice-wheat rotation system on the Chengdu Plain, southwestern China.

Materials and methods

There were two treatments in the experiment: no-till without straw mulch (CK) and no-till with straw mulch (SM). The soil was sampled at 0–5, 5–10, 10–20, and 20–30-cm depths. Soil total organic carbon (TOC), the labile organic carbon fractions, including particulate organic carbon (POC), dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (MBC), and permanganate-oxidizable carbon (KMnO₄-C), and the CPMI were analyzed. The crop grains were measured between September 2013 and May 2018.

Results and discussion

Between 2013 and 2018, rice and wheat grain yields under SM were comparable to CK, except there were higher rice yields in 2016 and higher wheat yields in 2017 under SM. The soil organic carbon decreased as soil depth increased in both treatments. Soil TOC, POC, and KMnO₄-C concentrations at 0–5 and 5–10 cm, CPMI at 0–5 and 5–10 cm, and DOC at 0–5, 5–10, and 10–20-cm soil depths were significantly greater under SM than under CK, whereas the MBC at 0–5 and 5–10 cm under SM was lower than CK. The POC/TOC, KMnO₄-C/TOC, and DOC/TOC ratios were greater under SM in the 0–5 and 5–10 cm, 0–5 cm, and 5–10 and 10–20-cm layers than CK, respectively, whereas the MBC/TOC ratio decreased under SM at 0–5, 5–10, and 10–20-cm depths.

Conclusions

The results showed that straw mulching should be adopted when a no-till rice-wheat cropping system is used in southwestern China because it leads to effective improvements in SOC sequestration while still maintaining normal crop yields.

     

施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响

  【目的】  以2年田间定位试验为依托，研究小麦秸秆及其生物炭连续施用对植烟土壤理化性状和有机碳组分的影响，为烟区土壤质量提升提供依据。  【方法】  田间试验在山东省诸城市潮褐土烟田上进行。试验设4个处理，分别为:常规施肥且秸秆不还田(CK)，常规施肥+小麦秸秆还田(FS)，常规施肥+小麦秸秆生物炭2.25 t/hm2 (FB1)和4.50 t/hm2 (FB2)。在烟叶收获后，采集0—20 cm耕层土样，测定了土壤基础理化指标和总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、活性有机碳(LOC)及轻组有机碳(LFOC)含量，并计算土壤碳库管理指数(CPMI)。  【结果】  连续施用小麦秸秆或其生物炭2年后，FB1和FB2处理TOC含量显著高于CK，增幅分别为74.9%和116.0%，而FS与CK处理间差异不显著。LFOC含量的变化趋势与TOC类似，FB1和FB2处理LFOC含量分别较CK处理显著增加154%和326%。FS处理HWC含量显著高于CK和FB1处理，而与FB2处理差异不显著。与CK相比，FS处理HWC含量增加了107%。FS和FB2处理MBC含量较CK分别增加了252%和144%，而FB1处理与CK相比差异不显著。FS处理LOC含量较CK显著增加了68.9%，而FB1、FB2处理LOC含量与CK相比差异不显著。FS处理还能显著降低土壤容重、增加土壤含水量及有效磷含量，其对部分土壤理化特性的改良效果优于生物炭处理(FB1和FB2)。此外，CPMI也以FS处理最高，较CK显著增加了73.5%，而FB1、FB2处理与CK处理差异不显著。  【结论】  连续秸秆还田有利于提升烟田土壤活性有机碳(MBC、HWC和LOC)含量，降低土壤容重，提高有效磷含量，提高土壤CPMI。而同量秸秆转化为生物炭后连续还田能够提高土壤总有机碳和轻组有机碳含量，更有利于土壤有机碳的长期固存。     

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了不同施肥措施下（不施肥、单施有机肥、推荐施肥、习惯施肥和单施化肥）,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化。结果表明:与不施肥相比,单施有机肥土壤有机碳和活性有机碳含量分别增加 11.68%,21.71%。推荐施肥和习惯施肥土壤有机碳含量分别增加 6.57%,7.58%,活性有机碳含量分别增加 8.53%,4.26%。单施化肥土壤有机碳与活性有机碳含量均没有显著增加;施有机肥和推荐施肥土壤碳库管理指数比不施肥分别高 31.79,13.01。单施化肥土壤碳库管理指数没有显著变化;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数、玉米子粒产量均存在极显著相关关系。碳库管理指数与玉米子粒产量极显著相关,能够指示土壤生产力的变化。可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力。     

不同施肥管理对红壤性水稻土有机碳、氮形态的影响

A long-term experiment beginning in 1981 in Jinxian County of Jiangxi Province, subtropical China, was conducted in a paddy field under a double rice cropping system with four different fertilization regimes, including 1) no fertilizer as control (CK), 2) balanced chemical N, P, and K fertilizers (NPK), 3) organic manure using milk vetch and pig manure in the early and late rice growing season, respectively (OM), and 4) balanced chemical fertilizers combined with organic manure (NPKM). Samples (0-17 cm) of the paddy field soil, which was derived from Quaternary red clay, were collected after the late rice harvest in November 2003 for determination of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and fractions of organic C and N. Results showed that TOC and TN in the NPKM and OM treatments were significantly higher than those in other two treatments (CK and NPK). Application of organic manure with or without chemical fertilizers significantly increased the contents of all fractions of organic C and N, whereas chemical fertilizer application only increased the contents of occluded particulate organic C (oPOC) and amino acid N. In addition, application of organic manure significantly enhanced the proportions of free particulate organic carbon (fPOC) and oPOC in total C, and those of amino sugar N and amino acid N (P < 0.01) in total N. In contrast, chemical fertilizer application only increased the proportions of oPOC and amino acid N (P < 0.05). There were no significant differences in either contents or proportions of soil organic C and organic N fractions between the NPKM and OM treatments. These indicated that organic manure application with or without chemical fertilizers played the most significant role in enhancing soil organic C and N quantity and quality in the paddy field studied.     

不同秸秆还田模式对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨不同秸秆还田模式对土壤有机碳(total organic carbon,TOC)及活性碳组分的影响,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(CS)、秸秆转化为食用菌基质,出蘑后菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)4种还田模式。通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田模式下,土壤有机碳及活性组分的变化规律。结果表明不同秸秆还田模式均提高了土壤有机碳含量,但不同还田模式下土壤有机碳含量差异不显著(P0.05),和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤有机碳质量分数分别增加9.0%、23.9%和26.7%。不同秸秆还田模式也提高了土壤活性碳组分含量。在不同秸秆还田模式下,土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量表现为CSCMSCGSCK,且不同处理间差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤DOC质量分数分别增加64.6%、29.4%和8.9%。土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量表现为CMSCGSCSCK,且差异显著(P0.05)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤MBC质量分数分别增加28.9%、84.7%和59.3%。土壤易氧化态碳(easily oxidizable carbon,EOC)含量表现为CMSCSCGSCK,且差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤EOC质量分数分别增加24.1%、55.7%、和9.3%。不同秸秆还田模式显著影响土壤活性碳组分在总有机碳中占的比例,改变土壤有机碳质量。在不同秸秆还田模式下,DOC/TOC表现为CSCMSCKCGS、MBC/TOC表现为CMSCGSCSCK、EOC/TOC表现为CMSCSCKCGS,且不同处理间均差异显著(P0.01)。从提高土壤质量角度,推荐秸秆-菌渣还田模式,在该模式下,土壤MBC/TOC和EOC/TOC均最大,土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度,推荐秸秆过腹还田模式,在该模式下,土壤DOC/TOC最小,且土壤有机碳含量最高,有利于碳的固定和保存。该研究结果可为秸秆合理高效利用、改善农业土壤碳库质量提供参考。     

冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分循环与产量可持续性特征

研究分析农业生态系统NPK养分循环和产量的可持续性,对实现养分资源优化管理和农业可持续发展具有重要意义。基于长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析了2004—2017年冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、紫云英-双季稻、黑麦草-双季稻、油菜-双季稻等轮作种植模式早、晚稻产量的可持续性与稳定性;采用投入产出法（Input-Output Analysis）分析不同轮作种植模式NPK养分循环与平衡状况。结果表明：1）黑麦草-双季稻模式早稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.09和0.81,说明稻田冬种黑麦草有利于促进早稻产量稳定性和可持续性的提高;油菜-双季稻模式晚稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.07和0.82,说明稻田冬种油菜有益于晚稻产量稳定性和可持续性的提高;2）长期冬季作物-双季稻轮作种植未影响水稻产量和糙米NPK养分含量（P>0.05）;3）在稻田轮作种植周年内目前的NPK投入水平下,黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、马铃薯-双季稻等模式均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为375.70 kg（K）·hm^-2、279.98 kg（K）·hm^-2、363.71 kg（K）·hm^-2、93.74 kg（K）·hm^-2;黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻等模式均在冬季作物种植季存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为240.07 kg（K）·hm^-2、89.57 kg（K）·hm^-2、140.08 kg（K）·hm^-2,但马铃薯-双季稻模式在马铃薯种植季K盈余为255.21 kg（K）·hm^-2;同时黑麦草-双季稻模式和紫云英-双季稻模式均存在冬季作物种植季存在N亏缺,N亏缺量分别为59.47 kg（N）·hm^-2和89.17 kg（N）·hm^-2;油菜-双季稻模式和马铃薯-双季稻模式在晚稻种植季均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为45.93 kg（K）·hm^-2、124.33 kg（K）·hm^-2。冬季作物-双季稻轮作种植模式的养分循环是冬季作物和外部投入的NPK肥料共同驱动的养分循环,建议科学管理冬季作物和3季的NPK养分投入。