茶渣生物质炭对茶园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

将茶生产过程中产生的茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤(紫色土、水稻土和黄壤)进行112 d的室内培养试验,包括CK、0.5%、1%、2%和4%5种炭土比,共计15个处理,采用湿筛法分析不同生物质炭添加比例下3种茶园土壤水稳性团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:生物质炭输入后3种土壤0.25 mm粒径水稳性大团聚体的数量有所增加,且生物质炭添加比例越高提升越大,其中紫色土中2 mm粒径含量增幅最大,最高提升了12.71%;水稻土和黄壤则是0.25～2 mm粒径增幅最大,最高分别提升了8.25%和8.19%。3种土壤的MWD、GMD和R0.25值均有所增加,土壤水稳性团聚体稳定性增加,表现为高添加量下作用更显著,且对黄壤的提升效果最佳。3种土壤各粒径团聚体有机碳的含量大幅提升,且随添加比例的增加而增加,各处理间差异显著(P0.05),紫色土中0.053 mm粒径的增幅高达96.35%,水稻土中0.053～0.25 mm粒径有机碳含量增幅高达74.22%,黄壤中2 mm粒径有机碳含量增幅最高达到334.79%。3种土壤中均是0.25～2 mm粒径有机碳相对贡献率最高。总体上,茶渣生物质炭输入后可增加3种茶园土壤的大团聚体数量,提升团聚体稳定性,对各粒径水稳性团聚体有机碳的含量也有显著提升作用(P0.05)。     

生物炭对砂壤土团聚体及其碳、氮分布的影响

试验研究了添加生物炭对砂壤土团聚体分布、稳定性及其碳、氮分布的影响,为生物炭的农业利用和土壤培肥提供理论依据。设置生物炭用量4个水平(0、10、20、30 t/hm²)、氮肥用量2个水平(0、150 kg/hm²),通过2年的田间定位试验,对土壤团聚体及其碳、氮含量进行分析。结果表明:不同处理团聚体分布均以>5、2～5 mm粒级团聚体为主,其中单施生物炭20 t/hm²时,>5、2～5 mm粒级团聚体占比最大,总占比为58%,与不添加生物炭相比,增幅为20%;施用生物炭20 t/hm²时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P<0.05),与不施生物炭处理相比分别增加了17.6%和24.3%;有机碳和全氮变化趋势一致,添加生物炭后,土壤有机碳、氮含量均增加,不同粒级团聚体有机碳、氮含量均不同程度地升高,分别较对照显著提升27.9%和28.9%,<0.25 mm粒级团聚体有机碳、氮含量较高。添加生物炭显著增加土壤大团聚体含量,并提高了土壤团聚体稳定性;土壤碳、氮含量及各粒级土壤团聚体碳、氮含量均显著提升,提高了>5 mm粒级团聚体有机碳、氮的贡献率。在本试验条件下,当生物炭添加量为20 t/hm²时有利于北疆灌区麦田土壤培肥改良。     

紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组成及其碳氮的影响

紫云英翻压还田是南方传统稻田土壤培肥增产的主要措施。依托连续12年田间定位试验,通过设置CK（不施化肥,紫云英不还田）、单施化肥（GM0）和4个梯度的紫云英翻压量（GM1-4）处理,分析连续多年紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组分、团聚体中碳氮含量和储量,并通过傅里叶红外光谱测定各粒级有机官能团类型及相对含量,探讨连续多年紫云英翻压还田对土壤团聚体组分及其碳氮分布的影响。结果表明,在该土壤中粒级>2 mm土壤团聚体含量最高,占总量的61.12%～68.53%,其次是2～0.25 mm粒级团聚体。紫云英翻压还田较单施化肥处理提高了>2 mm粒级团聚体所占百分比（5.93%～9.91%）。紫云英翻压还田提高了粒级>0.053 mm团聚体中有机碳含量和各个粒级中全氮含量,其中粒级>0.25 mm团聚体的碳氮含量与紫云英翻压量之间呈现出显著正相关关系。紫云英翻压还田分别显著提高了19.42%～37.09%有机碳和22.31%～40.13%氮的总储量,其中粒级>2 mm团聚体中碳氮储量随着紫云英翻压量的增加而增加。>2 mm粒级团聚体中碳氮的分布也随着紫云英的翻压还田而增加。通过傅里叶红外光谱认为土壤各粒级团聚体中脂肪族有机碳和芳香族有机碳以及N-H官能团含量也随着紫云英翻压还田而增加,其中N-H官能团含量与紫云英翻压量之间呈现出显著的正相关关系。紫云英翻压还田同时提高了各团聚体中1 630/2 850+2 940和1 720/2 850+2 940相对比值,其中>2 mm和2～0.25 mm粒级团聚体中1 630/2 850+2 940相对强度比值与紫云英翻压量之间均呈显著性相关关系。综上,紫云英翻压还田不仅有利于改善稻田土壤团聚体组分,增加有机碳和全氮在土壤团聚体中的储存,还提高了团聚体有机碳的活性和稳定性,从而有助于提升稻田土壤肥力。     

添加玉米秸秆对白浆土重组有机碳及团聚体组成的影响

研究添加有机物料后,土壤重组有机碳含量变化及其对土壤团聚体组成的影响,对于科学评价秸秆还田对土壤的培肥作用及其环境效应具有重要意义。采用室内培养试验,培养120 d,研究耕作白浆土耕层土壤和母质层中添加不同比例秸秆对土壤重组有机碳积累量、团聚体组成及各粒级团聚体中有机碳分布的影响。结果表明:随秸秆施用量增加,耕层土壤和母质的重组有机碳含量均呈同步增加趋势,耕层土壤和母质相比,重组有机碳增量差异不大,两者增量差值仅为0.34 g kg-1,但两者的有机碳增率差异很大,耕层土壤仅为85.51%,母质则高达556.23%。说明在成土过程中,耕层土壤中有机质的累积会降低其固碳潜力,而在母质层中,其固碳"位点"处于"空置"状态,因此有很强的固碳潜力。同时,秸秆的添加,促进了土壤中小粒径团聚体(0.25 mm)向大团聚体(0.25mm)的转化,耕层土壤和母质土壤在秸秆添加量为3%和2%时大团聚体中有机碳的贡献率最高,分别为69.90%和65.48%。在白浆土中添加玉米秸秆培养后,其母质的固碳能力大于耕层土壤。     

有机物料对原生盐碱土微团聚体特征及稳定性的影响

为了研究不同有机物料对原生盐碱土微团聚体粒径分布状况及不同粒径微团聚体间有机碳含量的影响,以施用有机物料的原生盐碱土为试验对象,设置空白处理(CK)、颗粒状秸秆处理(GW)、正常玉米秸秆处理(CS)、牧草处理(GS)和羊粪处理(SM),采用大田试验与室内分析相结合的方法,研究不同有机物料施用下土壤微团聚体的粒径分布状况及不同粒径微团聚体间有机碳含量,分析不同粒径微团聚体间有机碳对土壤微团聚体稳定性的贡献。结果表明,施用有机物料各处理较CK处理均增加土壤2~0.25mm的团聚体含量,增幅为9.02%~20.37%,其大小排序为GW>SM>GS>CS>CK。对于其他粒径微团聚体分布影响则有所差异。总体来说,有机物料处理增加了土壤大粒径团聚体含量,减少了土壤小粒径团聚体含量。不同有机物料的施用均能增加各粒径土壤微团聚体间有机碳含量。同时,有机物料的施用增加了土壤微团聚体的稳定性,采用回归模型分析、相关分析、冗余分析以及主成分因子分析,表明施用颗粒秸秆更有利于增加土壤微团聚体的稳定性。     

生物质炭与秸秆配施对紫色土团聚体中有机碳含量的影响

以油菜/玉米轮作农田生态系统为研究对象,通过田间微区试验,研究了生物质炭、秸秆(BC:8 000 kg·hm~(-2)生物质炭、CS:8 000 kg·hm~(-2)秸秆、0.5BC:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭、0.5CS:4000kg·hm~(-2)秸秆、BC+CS:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭+4 000 kg·hm~(-2)秸秆)与化肥配施对紫色土团聚体含量及稳定性、土壤有机碳及有机碳在各粒级团聚体中分布的影响,为合理利用有机物料及为紫色土培肥提供依据。结果表明:(1)与对照(CK)相比,秸秆、生物质炭还田(除0.5BC处理外)均能提高2 mm粒级团聚体含量,降低0.053 mm粒级团聚体含量,同时提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、大于0.25 mm团聚体含量(R_(0.25)),其中只有CS处理达到了显著水平,且随着秸秆施用量增加,效果越显著。CS+BC处理则能显著提高0.25～2mm粒级水稳性团聚体含量。(2)除CS处理,其他各处理较CK均能显著提高土壤总有机碳含量,其中BC和CS+BC处理分别提高了45.55%和44.45%(P0.05),效果优于单施秸秆处理,且随着生物质炭施用量的增加,土壤总有机碳呈增加趋势。对不同粒级团聚体有机碳而言,各处理的团聚体有机碳主要分布在0.053mm和2mm粒级团聚体中;BC处理较其他处理能提高土壤不同粒级团聚体有机碳含量,其次为CS+BC处理。(3)通过计算团聚体有机碳贡献率发现,各处理对土壤团聚体有机碳贡献率主要分布在0.25～2 mm和0.053 mm粒级团聚体中,其中仅CS处理显著提高了2 mm粒级团聚体有机碳贡献率,较CK提高了53.53%;CS+BC、0.5BC处理分别较CK显著提高了0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率,增幅为26.20%,48.63%。(4)秸秆和生物质炭还田能提高玉米和油菜的生物产量和经济产量,其中CS、BC、CS+BC效果较明显。总之,秸秆与生物质炭配施是改善紫色土结构和提升碳水平的较优培肥措施。     

有机物料对稻田土壤团聚体及有机碳分布的影响

通过连续5年定位试验,以紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料还田的稻田土壤为对象,研究有机物料还田后不同物理分组下土壤组成特点和有机碳变化特征。结果表明,稻田土壤团聚体主要分布在2~0.25mm与0.25~0.053mm粒级,团聚体颗粒有机碳含量随着粒径的减小而减少。有机物料还田可提高0.25~0.053mm和0.053mm粒级团聚体有机碳的含量,紫云英、秸秆、商品有机肥等有机物料可通过提高土壤微团聚体有机碳含量而增加土壤碳库。有机物料施用增加土壤轻组组分颗粒含量,减少重组组分颗粒含量,有助于土壤轻组组分的形成。稻田土壤轻组颗粒有机碳含量与0.25mm和0.053mm团聚体颗粒有机碳含量呈显著相关,与2~0.25mm团聚体颗粒有机碳含量呈极显著相关。稻田土壤施用紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料,可有效提高土壤微团聚体和轻组成分颗粒含量,增加土壤微团聚体和轻组有机碳含量,改变稻田土壤有机碳库组成特征。     

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。     

作物残体与其生物炭配施对土壤有机碳及其自身矿化率的提升

【目的】本研究通过探讨小麦和玉米残体与其生物炭配施对土壤各组分有机碳及其自身有机碳矿化的影响,揭示其在土壤固碳和培肥方面的效应,为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。【方法】采用室内恒温培养试验,共设置小麦或玉米残体(根茬、秸秆)和秸秆制成的生物炭单施(WS、WR、WB、MS、MR、MB),配施(WS+WB、WR+WB、MS+MB、MR+MB)以及对照(CK)构成的11个处理,培养期间测定土壤CO2释放量,培养结束后测定土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)以及粗细颗粒有机碳含量(CPOC、FPOC)。【结果】添加玉米有机物料对土壤TOC、MBC、POC、CPOC和FPOC含量的增加作用普遍高于添加小麦有机物料。添加小麦或玉米秸秆对土壤TOC、POC、CPOC、FPOC含量的增加作用均高于添加根茬。单独添加生物炭,作物残体与生物炭配施和单独添加作物残体处理分别在培养的第4、8、21 d有机碳矿化速率最大,为有机碳矿化快速期,之后矿化速率减缓并逐渐趋于稳定。单独添加作物残体其有机碳累积矿化率最大,达到30%~46%;与对照相比,添加有机物料的各处理均显著增加了土壤TOC含量,其中添加生物炭处理土壤TOC含量增幅最大;单独添加小麦和玉米生物炭处理,土壤TOC含量分别显著增加34.4%和36.5%,但其有机碳累积矿化率仅为3%左右,土壤FPOC含量及敏感性指数在单独添加生物炭处理最高;小麦和玉米残体与其生物炭配施处理,土壤MBC和CPOC含量分别显著增加80.2%~199.2%,且其有机碳累积矿化率为12%~19%,介于生物炭和残体单施之间,土壤CPOC含量及敏感性指数均表现为配施处理最高。【结论】单独添加作物残体能够较好地补充土壤养分,但CO2释放量显著高于单施生物炭及配施处理;单独添加生物炭其有机碳累积矿化率较低,短期内对土壤养分的补充作用较小。作物残体与其生物炭配施可以较好地克服各自单独施用的弊端,尤其是玉米秸秆与其生物炭配施,在保证作物养分供应的同时能增加土壤碳库储量,对土壤肥力提升效果更好。     

大气CO2浓度升高对水稻土团聚体的分布与有机碳含量的影响

采取中国FACE(Free-air CO2 enrichment)平台9年试验区的土壤,采用干湿筛法获得水稳定性团聚体,研究高CO2浓度处理对水稻土团聚体组成、有机碳含量的影响。FACE试验设对照和高CO2浓度两个主处理,低氮和常氮两个施氮水平裂区。结果表明,经高CO2浓度连续9年处理后,小区土壤有机碳总量显著增加(年均1%)。高CO2浓度改变0~5 cm土层土壤团聚体的分布,大团聚体(250μm)含量有减少趋势,而微团聚体(250~53μm)含量平均增加27.49%(P=0.05);常氮仅改变5~15 cm土层土壤粗大团聚体(2 000μm)含量,平均减少20.60%(P0.05)。分析表明,高CO2浓度使得0~5 cm土层土壤细大团聚体(2 000~250μm)有机碳含量平均降低9.67%(P0.01),微团聚体有机碳含量平均增加31.30%(P0.05),CO2和N交互有促进上述变化趋势。高CO2浓度增加5~15 cm土层土壤粗大团聚体有机碳含量(26.44%,P=0.05),降低细大团聚体有机碳含量(6.83%,P0.01);常氮减少5~15 cm土层土壤粗大团聚体有机碳含量(30.19%,P0.001);CO2和N交互显著降低5~15 cm土层两级大团聚体有机碳含量。高CO2浓度降低耕层土壤(0~15 cm)细大团聚体有机碳储量(6.41%,P0.01),增加微团聚体有机碳储量(15.09%,P0.05);常氮显著降低两级大团聚体有机碳储量,且CO2和N交互降低细大团聚体有机碳储量(P0.05)。     

冬季不同种植模式对稻田土壤团聚体及其有机碳的影响

为探究冬季不同种植模式对稻田土壤结构和质量的影响,设置5种冬季种植模式:冬季休闲(冬闲)、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),通过测定稻田不同土层土壤团聚体组成和团聚体有机碳含量,分析稻田土壤团聚体的水稳性和团聚体有机碳分布。结果表明,在0~30 cm土层深度:>2 mm粒级的土壤团聚体含量最高,其次是<0.053 mm粒级的土壤团聚体,1~2、0.5~1、0.25~0.05、0.053~0.25 mm粒级的土壤团聚体含量相近;各冬季种植处理模式均提高了稻田水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和平均几何直径(GMD),其中冬种油菜、冬季轮作以及冬种紫云英处理的MWD较冬闲处理分别显著提高21.50%、21.16%、16.32%(P<0.05),冬种油菜和冬季轮作处理的GMD较冬闲处理分别显著提高83.31%、62.50%(P<0.05);冬季不同种植模式显著降低了土壤水稳性团聚体的分形维数(P<0.05),有利于维持土壤结构的稳定性;相对于冬闲处理,其余不同冬季种植模式处理的各粒径下土壤团聚体有机碳含量有增加的趋势。综上可知,冬季不同种植模式均有利于稻田土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累,其中冬季轮作模式的效果最佳。本研究结果为南方冬闲田优化种植模式提供了理论依据。     

种植翻压紫云英配施化肥对稻田土壤活性有机碳氮的影响

依托长期种植紫云英定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究化肥(100%F)、紫云英配施100%、80%、60%和40%化肥(G+100%F、G+80%F、G+60%F、G+40%F)以及紫云英(G)对土壤活性有机碳氮、水稻产量、氮肥利用率及其他土壤养分的影响。结果表明,与对照不施肥相比,单施化肥对土壤水溶性有机碳(WSOC)的影响很小,土壤水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量分别增加了20.61%、10.49%和2.20%;单施紫云英处理土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN含量分别增加了25.52%、36.30%、19.16%和10.37%;紫云英配施化肥增加了土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN的含量,增幅分别为12.99%~22.80%、26.66%~56.61%、19.01%~29.56%和16.08%~32.90%。施肥提高了土壤活性有机碳氮占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)的比例,紫云英配施化肥和单施紫云英效果优于单施化肥。土壤活性有机碳氮与水稻产量、SOC、TN和铵态氮(NH_4~+-N)呈显著或极显著正相关。施肥增加水稻产量,G+80%F最高(10026kg hm~(-2))。与100%F相比,化肥减施20%~40%水稻不减产,同时氮肥农学效率和氮肥偏生产力提高,增幅分别为11.64%~149.65%和2.66%~149.92%,土壤SOC、TN和NH_4~+-N含量增加,土壤有效磷和速效钾降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率和土壤肥力,紫云英翻压22500 kg hm~(-2)、磷钾肥常规用量、氮肥减施20%时最优。     

添加紫云英和水稻秸秆对土壤养分含量和铜形态的影响

  目的  通过分析紫云英（Astragalus sinicus L.）、水稻秸秆对轻度铜污染土壤的主要养分含量以及铜的有效性和各形态的影响,为紫云英、水稻秸秆腐解还田治理轻度铜污染的稻田土壤提供相应的理论支撑。  方法  采用室内培养的方法,设置5个处理,分别为不添加任何有机物料（CK）、添加水稻秸秆（R）、紫云英（G）、水稻秸秆和紫云英质量比3∶1（R3G1）、水稻秸秆和紫云英质量比1∶1（R1G1）。  结果  添加紫云英和水稻秸秆,显著提高主要土壤养分含量。添加紫云英（G）处理土壤全氮和有效磷含量比添加水稻（R）处理分别提高了26.92%和11.46%。添加紫云英（G）处理显著提高土壤可溶性有机氮（P < 0.05）,分别比R3G1和R1G1处理增加8.40%和20.47%。添加水稻秸秆和紫云英（R3G1）处理有助于提高土壤可溶性有机碳（P < 0.05）,分别比单独添加水稻秸秆（R）和紫云英（G）处理增加32.81%和15.94%（P < 0.05）。无论添加紫云英、水稻秸秆以及二者共同添加均显著降低了土壤有效态铜含量,R3G1和R1G1处理土壤有效态Cu含量显著低于单独添加紫云英（G）和水稻秸秆（R）处理（P < 0.05）。添加有机物料（紫云英、水稻秸秆）均使土壤弱酸提取态铜含量显著降低15.45% ~ 23.19%,使土壤残渣态铜含量提高6.08% ~ 11.39%;R3G1处理土壤残渣态铜含量最高,显著高于G和R1G1处理（P < 0.05）。通过冗余分析认为可溶性有机磷和可溶性有机氮与铜有效性和弱酸提取态呈负相关关系,对铜有效性和形态的解释量分别达到61.5%和23.3%。  结论  紫云英和水稻秸秆单独和混合添加到土壤均有助于提高主要土壤养分含量,同时也均能降低土壤有效铜含量,提高铜的稳定性,其中添加水稻秸秆与紫云英质量比为3∶1对铜的稳定效果最佳。     

土壤活性有机碳周年变化对紫云英翻压量的响应

为了探索紫云英替代化肥的生态效应和适宜翻压量,以11年(2008—2018年)长期定位试验为对象,研究了紫云英不同翻压量下土壤活性有机碳(AOC)的季节变化。在稻–稻–紫云英轮作体系典型时期(紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期)采集土壤样品,分析土壤总有机碳(TOC)、AOC及其组分微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)等的变化。结果表明:与对照处理相比,减量40%化肥下紫云英各翻压量处理提高了土壤TOC含量;与常规施肥处理相比,减量化肥配合不同量紫云英翻压处理不同程度地提高了土壤AOC、MBC及DOC含量,且均随紫云英翻压量的增加呈先增加后下降的变化趋势,AOC含量以翻压紫云英30.0t/hm2时最高,MBC和DOC含量以翻压紫云英22.5t/hm2时最高;取样时期对土壤MBC、DOC含量及MBC/TOC、DOC/TOC比值有较大的影响,其随取样时期进展呈先降低后升高再降低的变化趋势;在土壤性质相对稳定的晚稻成熟期,AOC/TOC、MBC/TOC、DOC/TOC比值在一定范围随紫云英翻压量的增加而增加,超过一定量时,AOC/TOC、MBC/TOC比值无明显变化,DOC/TOC比值则显著下降(P0.05)。因此,在本试验减施化肥条件下长期翻压紫云英有利于提高土壤AOC含量及比例,以紫云英翻压22.5～30.0 t/hm2效果最好。     

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。     

钾钠离子添加对土土壤团聚体和有机碳矿化的影响

  【目的】  评价单价阳离子对团聚体稳定性和土壤有机碳矿化的影响,为有机肥尤其是粪肥的科学施用提供理论依据。  【方法】  采用恒温培养法,研究了不同钾、钠离子浓度下土壤团聚体的稳定性。供试土壤为土。试验中设置K+梯度分别为120、200、280、370、540 mg/kg;Na+梯度分别为90、180、270 mg/kg;并设置在K+ 370 mg/kg浓度下,添加Na+ 0、90、180、270 mg/kg的各处理;并以不添加钾钠离子的处理为对照。土壤在70%田间持水量下培养,定期取样,直到培养105天结束。监测土壤有机碳的矿化动态,以双库指数模型模拟有机碳的矿化特征,湿筛法测定团聚体稳定性。  【结果】  所有处理中2～0.25 mm和 >2 mm团聚体的比例均显著高于0.25～0.053 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒,分别占总量的42.0%～52.7%和26.0%~38.9%。添加K+、Na+以及同时添加K+和Na+总体上降低了>2 mm团聚体比例,增加了2～0.25 mm团聚体和< 0.053 mm粉黏粒组分比例,从而降低了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),钾钠共同作用效果更明显。K+ 120 mg/kg和Na+ 180 mg/kg两个处理显著降低了有机碳累积矿化量,其余单独添加K+或Na+的处理均无显著影响。钾钠共同处理的土壤有机碳累积矿化量随Na+浓度的增大而减小,降幅为1.2%～22.3%。双库指数模型能较好的模拟有机碳的矿化动态。拟合结果表明,所有处理均增加了来源于活性碳库有机碳的矿化量(Ca),降低了除K+540 mg/kg处理外其他处理源于惰性碳库有机碳的矿化量(Cs),且均降低了活性碳库的矿化速率常数(Ka)。同时,所有处理均增加了Ca占总有机碳矿化量的比例(Ra),而降低了Cs的占比(Rs)。冗余分析(RDA)表明,有机碳累积矿化量与GMD显著正相关,与土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)和可交换性钠百分比(ESP)显著负相关。  【结论】  钾、钠离子的累积显著影响了土壤团聚体组成,降低了团聚体MWD和GMD,抑制了惰性有机碳的矿化,提高了活性有机碳的矿化量,这可能是施用钾肥很难提高土壤有机质含量的一个原因。     

紫云英还田与氮肥减施对水稻土团聚体中各形态铁锰含量的影响

  【目的】  水稻土团聚体的形成和稳定与铁锰氧化物含量密切相关。研究紫云英还田对水稻土团聚体组成以及各粒径团聚体中铁锰形态的影响,以揭示紫云英还田与氮肥减施下土壤团聚体的稳定性机制。  【方法】  田间试验于2015年在湖北荆州进行,供试土壤为长江冲积物发育的水稻土。设置不施氮肥(CK)、紫云英种植还田(MV)、60%氮肥(N_60%)、100%氮肥(N_100%)、紫云英种植还田+60%氮肥(MV+N_60%)、紫云英种植还田+100%氮肥(MV+N_100%) 6个处理。于2019年,采样分析土壤水稳性团聚体百分含量,各粒径团聚体中不同形态的铁锰含量。  【结果】  施肥有效提高了土壤大团聚体(>0.25 mm)含量,以MV+N_60%处理的效果最为明显,比CK处理大团聚体含量增加了49.8%,微团聚体含量减少了71.0%,有效提高了土壤团聚体稳定性。土壤大团聚体中各形态铁锰含量显著高于微团聚体。在>5 mm团聚体中,除游离锰外其余形态的铁锰含量与平均重量直径(MWD)或几何平均直径(GMD)显著相关(r=0.474～0.704),游离铁和非晶质铁与MWD和GMD均呈极显著正相关。  【结论】  游离铁和非晶质铁是团聚体稳定性的关键因素。紫云英还田与氮肥减施有利于游离铁和非晶质铁在大团聚体中的富集,促进大团聚体的形成,进而改变土壤团聚体粒径分布,提高土壤团聚体的稳定性。     

紫云英还田后不同施肥下的腐解及土壤供钾特征

采用尼龙网袋法研究了紫云英翻压后不同施肥处理下在稻田的腐解和养分释放规律,以及不同施肥处理土壤钾库的变化特征。结果表明:紫云英还田后,不同施肥处理对其腐解及养分释放无明显影响。紫云英的腐解,氮、磷、钾释放量与翻压时间的关系可用一级动力学方程拟合,不同施肥处理下紫云英最大腐解率达到64.8%~68.3%,氮、磷、钾最大累计释放率分别为84.2%~86.7%、85.3%~89.3%、89.9%~98.0%,养分释放速度表现为钾磷氮。紫云英养分释放主要集中在翻压后15 d之内,应加强水稻生育后期的养分运筹管理。紫云英短期(1个生育期)内能够活化土壤中的钾,但晚稻收获后的土壤速效钾含量明显降低,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。在连续3年不施化学钾肥的情况下,种植紫云英还田后,不会降低早稻土壤速效钾含量,但晚稻收获后土壤速效钾含量低于施用化学钾肥处理,说明紫云英还田不能完全替代化学钾肥效果。     

紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、养分含量及土壤综合肥力的影响

化肥对于农业生产的意义重大，但过量施用化肥将增加面源污染风险。为了优化施肥结构，减少养分流失，利用紫云英和秸秆替代部分化肥，可以在保证双季稻稳产的同时提高稻田土壤肥力。本文基于连续四年田间定位实验，探讨了紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、土壤综合肥力和植株养分含量的影响。试验设置六个等养分投入的处理：（1）冬闲+氮、磷、钾（CF）；（2）冬闲+秸秆低量还田+氮、磷、钾（RSL）；（3）冬闲+秸秆高量还田+氮、磷、钾（RSH）；（4）紫云英+氮、磷、钾（MV）；（5）紫云英+秸秆低量还田+氮、磷、钾（MV＋RSL）；（6）紫云英+秸秆高量还田+氮、磷、钾（MV＋RSH）。结果表明：早稻季，将有机物料替代比例控制在20%以内，水稻产量保持稳定；当替代比例达到39%及以上时，水稻产量显著降低。晚稻季，与CF处理相比，其余各处理提高了土壤有机质和全氮含量，其中，以RSH处理提升效果最为明显，分别提高了11.15%和7.64%。与RSH处理相比，MV+RSH处理土壤综合肥力指数提高了8.5%。与CF处理相比，MV和RSH处理显著提高了稻谷磷、钾含量。等养分投入条件下，利用2500kg/hm2秸秆替代20%化肥在保证水稻稳产的同时提高了土壤肥力。紫云英与秸秆联合利用能显著改善土壤肥力状况，但该模式下替代化肥的比例过高在短期内可能有减产的风险。     

肥料减施条件下水稻土壤有机碳组分对紫云英—稻草协同利用的响应

研究紫云英与稻草不同利用模式在化肥减量条件下稻田表层土壤有机碳及其活性组分的差异,为合理利用有机物料调控土壤肥力提供参考。采用湖南省南县连续5年(2011—2015年)大田定位试验的方法,研究了减量施肥下洞庭湖地区紫潮泥双季稻田0-20cm表层土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和轻组有机碳(LFOC)对紫云英与稻草不同利用模式的响应。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施化肥(F100)TOC、MBC、DOC、EOC和LFOC的含量均有显著上升,增幅分别为12.2%,19.5%,18.6%,11.3%和100.9%。化肥减量20%条件下紫云英与稻草利用模式更有助于有机碳组分的积累,其中晚稻留高桩还田冬种紫云英(F80+HR+A)处理效果最为突出,与CK相比,增幅分别为18.3%,47.2%,24.1%,20.0%和204.0%。减量施肥下紫云英单独利用相比稻草单独还田更益于MBC、DOC与EOC的积累,增幅分别为9.8%,4.0%和0.6%,土壤LFOC则相反,下降了34.8%。敏感指数分析表明土壤有机碳及其活性组分中LFOC对土壤质量变化最为敏感,其次是MBC,二者可作为衡量土壤质量状况的良好指标。F80+HR+A各有机碳组分敏感性均显著高于F100处理。相关性分析表明水稻产量、土壤有机碳及其组分之间均呈极显著相关(p0.01)。综上所述,化肥减量条件下不同紫云英与稻草利用模式对紫潮泥稻田土壤有机碳及其活性组分含量的影响存在明显差异,稻草还田能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,紫云英的利用则有利于土壤微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳的积累,而紫云英与稻草协同利用模式,尤其是晚稻留高桩还田冬种紫云英更有助于土壤有机碳及其活性组分的积累。