黄河三角洲滩涂——湿地——旱地土壤团聚体有机质组分变化规律

土壤团聚体有机质是具有生物、化学活性的土壤有机质组分,在土壤碳库周转过程中起重要作用。以黄河三角洲滨海土壤为研究对象,分析土壤团聚体有机质组分含量及稳定性碳同位素,探讨研究区由潮滩到内陆依次分布的无植被荒地、盐生植被湿地和旱地土壤团聚体有机质分配特征、碳库稳定性及来源。结果表明:在无植被荒地—湿地—旱地过渡区,土壤有机质含量呈先增加后降低的趋势,且与大团聚体含量呈显著正相关关系。土壤团聚体有机质可以分为大(微)团聚体表面游离颗粒态有机质(f POM)、大(微)团聚体内部结合的颗粒态有机质(iPOM)和矿物结合态有机质(m SOM)。无植被荒地fPOM、iPOM(250～2 000μm)和mSOM的有机碳含量较低;随着盐生植被的生长,湿地土壤中此3种颗粒态有机质的有机碳含量明显增加,最高分别达到410.0 g·kg~(-1)、98.8g·kg~(-1)和18.8 g·kg~(-1);湿地过渡为旱地后,3种颗粒态有机质的含量逐渐趋于稳定。无植被荒地土壤颗粒态有机质(包含fPOM和iPOM)中有机碳的分配比均低于20%,盐生植被湿地中该组分分配比在41.8%～75.2%,而农业开垦后相同组分分配比均低于54%。不同土壤有机质组分的δ13C值呈fPOMiPOMmSOM,且具有盐生植被湿地旱地无植被荒地的趋势。综上,黄河三角洲无植被荒地土壤有机质总量较低,主要是以矿物结合态有机质为主的稳定碳库,且受海源有机碳影响较大;湿地植被的生长增加了有机质总量,但同时增加了活性碳库的相对比例,对环境条件的改变更为敏感;玉米和小麦耕作降低活性碳库的相对比例,增加了土壤库的稳定性。     

宁镇丘陵区村域小流域不同土壤景观下表土质量变化及评价

中国南方丘陵区存在着自然过程和人类活动交互影响的、土地利用—土地覆盖叠加变化的多种土壤景观,其土壤质量对乡村农业产业发展具有重要影响。在南京市远郊的溧水区晶桥镇芝山村域小流域,选取流域内生态保护的林地、农业利用的园地、旱地和稻田4种土壤景观,于秋季分别采集表土样品,测定土壤基础理化性质、土壤团聚体粒径组成及土壤微生物磷脂肪酸和胞外酶活性分布,分析土壤肥力、土壤团聚化、土壤生物活性等关键性质在不同土壤景观中的变异情况,并采用土壤质量评价方法探明土壤景观与表土质量的变化关系。结果表明,与原生林地相比,农业土壤景观中有机质减少50.93%~69.63%,土壤团聚体平均重量直径降低41.34%~68.71%;相应地,土壤微生物总磷脂脂肪酸含量也降低19.20%~42.04%,土壤归一化酶活性降低22.48%~63.27%。因此,与林地景观土壤相比,农业土壤景观的土壤生态系统服务功能已经显著削弱。不过,在农业土壤景观中,稻田的土壤有机质储量和微生物活性相对较高。回归分析表明,土壤有机质含量是影响土壤性质变化的最强因子。基于总数据集和最小数据集的土壤质量评价和基于土壤健康理念的土壤功能质量评价均表明,表土总体土壤质量的变化趋势为林地>稻田>旱地>园地。同时,基于土壤健康理念的评价体系能综合地反映不同土壤景观间土壤的质量变化及其生态系统功能意义。     

南方红壤稻田与旱地土壤有机碳及其组分的特征差异

大量研究证明稻田土壤比旱地土壤更具固碳潜力,但至今对稻田土壤固碳机制的认识尚不甚清楚。本研究于2007年利用两个开垦年代相似,近20多年分别一直种植双季稻和双季玉米的长期定位试验,来比较不同种植模式下土壤有机碳及其组分的差异。结果表明,水田土壤总有机碳和总氮的浓度分别是旱地的2.2倍和2.5倍。与试验前相比,水稻种植显著提高了土壤有机碳的含量,增幅达到30.8%,而旱地的前后差异不显著。在所有团聚体粒径水平上,水田有机碳的浓度均显著高于旱地。其中53～250μm微团聚体相差最大,水田是旱地的近3倍。水田微团聚体保护碳（iPOM_m）在土壤中的浓度是旱地的4.2倍,微团聚体保护碳在总有机碳中的比重也显著高于旱地,达到25.5%,是旱地的2倍。水田和旱地iPOM_m组分碳的差异能够解释其总有机碳差异的42.8%。上述结果可以增强我们对稻田土壤固碳机制的了解,为稻田土壤碳管理提供理论依据。     

后续施肥措施改变对红壤性水稻土团聚体有机碳组分的影响

利用一个长达30年且已进行适当变更的长期定位施肥试验,采用物理方法对团聚体有机碳进行分组,并运用δ13 C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化改常、常改高、高改化、常改化)3年后红壤性水稻土团聚体有机碳组分含量及其分布比例的变化规律,以期为调控稻田土壤肥力及红壤性水稻土有机碳库的管理提供理论依据。结果表明:与施用化肥30年相比,长期施用有机肥显著提高了红壤性水稻土团聚体总有机碳、粗游离态颗粒有机碳(cfPOC)、细游离态颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)及矿物结合态有机碳(MmMOC)的含量,其中以游离态颗粒有机碳变幅最大,达67.5%~150.0%,对施肥最敏感,能较好地反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。在后续施肥过程中,增加有机肥施入量(化改常、常改高)团聚体总有机碳、粗游离态颗粒有机碳(cfPOC)、细游离态颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)及矿物结合态有机碳(MmMOC)含量将分别显著提高5.2%~15.5%,2.8%~40.2%,18.9%~43.9%,2.8%~17.6%,5.1%~8.2%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低15.8%~20.9%,12.6%~26.9%,24.6%~48.4%,19.9%~23.9%,4.9%~21.9%。在所有施肥处理条件下闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)分布比例最低,为11.3%~13.4%;矿物结合态有机碳(MmMOC)分布比例最高,为50.4%~59.0%,是红壤性水稻土固存有机碳的主要形式。外源新碳施入量越多,大团聚体及其各有机碳组分的新碳含量越高,且45.6%~50.1%进入矿物结合态有机碳组分,34.1%~42.3%进入游离态颗粒有机碳组分,11.8%~18.0%进入闭蓄态颗粒有机碳组分。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或提升土壤不同组分有机碳库。     

不同土地利用方式下土壤团聚体的分布及其有机碳含量的变化

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对耕地、园地、林地和撂荒地土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下土壤闭聚体的分布均以＞2.00 mm团聚体为主,其它依次为0.5～1,1～2,＜0.25和0.25～0.5 mm粒径的团聚体.林地和撂荒地土壤有机碳含量随粒径的减小呈递增的变化趋势;耕地在0.25～0.5 mm和＜0.25 mm团聚体中有机碳含量较高,园地则以0.25～0.5mm粒径团聚体中有机碳含量最高.4种土地利用方式下,以＞5 mm团聚体中土壤有机碳含量差异最大,随着团聚体粒径的增加,它们之间的差异逐渐减小;各土地利用方式下表层土壤中,分布在＜0.25 mm和0.25～0.5mm团聚体粒径中有机碳占有机碳总量比例低于2～5,＞5和0.5～1 mm的团聚体.     

广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

采用湿筛法测量了岷江流域不同土地利用方式下不同土层（0—10,10—20,20—30 cm）土壤大团聚体（> 2 mm）、中间团聚体（0.25~2 mm）、微团聚体（53 μm~0.25 mm）以及粉+黏团聚体（<53 μm）的质量分数及各粒径团聚体中的有机碳含量,并探讨了各粒径土壤团聚体的有机碳储量。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响;土壤养分均呈现出一致性规律,大致表现为撂荒地 > 次生林 > 人工林 > 灌草丛 > 坡耕地,土壤全磷差异并不显著（p>0.05）;林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,灌草丛及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善,在0—30 cm土层内,灌草丛及坡耕地土壤颗粒的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）值均显著低于林地和撂荒地（p<0.05）,坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高（p<0.05）,表明林地开垦为坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力。不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度的增加而降低。在0—30 cm土层深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地 > 撂荒地 > 灌草丛 > 坡耕地,中间团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地,微团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地;粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地。各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化。     

土壤团聚体颗粒有机碳对土地利用变化的响应

对福建省建瓯市山地红壤的天然林、人工林、次生林、园地和耕地5种典型土地利用方式的不同土层（0-10 cm、10-20 cm）土壤团聚体颗粒有机碳进行研究。结果表明：林地、桔园在大团聚体中表现随着粒径增大颗粒有机碳贮量增加的趋势。天然林转变为其他土地利用方式后,土壤团聚体颗粒有机碳贮量平均下降了74.35%,土壤颗粒有机碳损失发生在各个粒级团聚体中。亚热带山地红壤内林地转变为农地会导致土壤及其团聚体颗粒有机碳含量下降,颗粒有机碳可作为表达土地利用变化敏感性指标。     

不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其导水率的影响

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体稳定性及其导水率,揭示人为活动对土壤结构和水力特性的作用与影响,以库区内3种不同土地利用方式(旱地、水田、林地)土壤为研究对象,经干筛测定团聚体的组成状况,探究了不同土地利用方式下土壤团聚体、土壤有机碳和土壤饱和导水率的相互关系。结果表明:不同土地利用方式下土壤团聚体机械稳定性表现为旱地最高,林地次之,水田最低;有机碳含量则表现为林地水田旱地。不同土地利用方式下各粒径团聚体中的有机碳含量分布也各不相同,旱地土壤有机碳在粒径0.25 mm的团聚体中含量最高,水田土壤有机碳分布较为均匀,林地土壤有机碳主要集中在粒径1 mm的团聚体中。饱和导水率表现为林地旱地水田。相关性分析表明饱和导水率与有机碳含量呈显著正相关关系,但与团聚体机械稳定性没有明显关系。同时土壤MWD值和GMD值与有机碳含量都呈现出显著的负相关关系,表明土壤有机碳在土壤团聚体机械稳定性和土壤导水率方面都起着重要的作用。     

土地利用方式对红壤和黄壤颗粒有机碳和碳黑积累的影响

颗粒有机碳和碳黑是土壤中两类性质不同的碳库,它们的数量可反映土壤有机质的稳定性。结果表明,浙江省红壤和黄壤中这两类碳库有很大的变化,并与土地利用方式存在联系。颗粒有机碳的数量及其占总有机碳的比例:林地>茶园>旱地;而碳黑占总有机碳的比例一般是:旱地、茶园>次生林地>原生林地。颗粒有机碳是土壤碳库的易变组分,易受利用方式改变而变化,颗粒有机碳占总有机碳的比例随土壤有机质的积累而增加。相同土地利用方式土壤中碳黑数量与粘粒呈正比。土壤中>1 mm水稳定性团聚体与颗粒有机碳含量相关,而土壤<0.25 mm团聚体与碳黑含量相关。     

藏东南色季拉山西坡不同植被土壤有机碳垂直分布特征及其影响因素

  【目的】  藏东南地区高山生态系统有巨大的土壤碳汇潜力，研究其不同生态系统下土壤有机碳 (SOC) 储存的变化特征及其影响因子，有助于深入了解青藏高原土壤碳循环及区域碳源汇平衡。  【方法】  本研究在西藏色季拉山西坡海拔3000～4600 m开展密集土壤采样，研究不同海拔高度下不同植被类型SOC的储存特征，并分析其关键影响因子。  【结果】  表层0—5 cm的SOC含量随海拔升高而增加，4个植被带SOC含量平均值表现为高寒草甸 (8.31% ± 0.77%) > 暗针叶林 (7.20% ± 0.90%) > 高寒灌丛草甸 (6.74% ± 0.80%) > 针阔混交林 (3.88% ± 0.46%)。在剖面5—10、10—15、15—20、20—30、30—40、40—60 cm各层SOC含量随海拔升高呈先增加后降低趋势，SOC含量在4种植被带的平均值表现为暗针叶林 > 高寒灌丛草甸 > 高寒草甸 > 针阔混交林。SOC含量随剖面深度增加而显著下降，高寒草甸和高寒灌丛草甸SOC垂直分布特征为表层聚集型，而针阔混交林和暗针叶林SOC垂直分布特征为普通递减型。剖面0—20、20—40、40—60 cm的SOC储量随海拔升高呈先增加后降低的特征。在表层0—20 cm高寒草甸SOC储量最高 (C 95.66 ± 4.81 t/hm2)；在剖面20—40和40—60 cm暗针叶林SOC储量最高，且其在整个0—60 cm剖面的SOC总储量在所有植被类型中最高 (C 199.14 ± 11.10 t/hm2)；针阔混交林SOC储量在剖面各层均为最低，且其在整个剖面的SOC总储量 (C 111.45 ± 10.30 t/hm2) 显著低于其他植被类型。剖面各层SOC储量与年平均温度、凋落物碳氮比呈显著负相关，而与海拔高度、年平均降水量和土壤含水量呈显著正相关。逐步回归显示土壤含水量是影响剖面各层以及整个剖面SOC储存的关键因子。随机森林模型对SOC储存的解释度为50.32%～65.82%，土壤含水量对表层土体SOC预测的相对贡献最高，年平均温度、年平均降水量和凋落物质量对各层SOC预测均有显著贡献，而植被类型对SOC预测的相对贡献随剖面加深而逐步增加。  【结论】  色季拉山西坡不同海拔高度下SOC的储存特征随不同植被类型和剖面深度而发生显著变化，环境因子(如土壤水分) 对表层土体SOC储存有关键影响，植被类型对深层土体SOC储量变化的预测有重要贡献。     

长期秸秆还田显著降低褐土底层有机碳储量

  【目的】  秸秆还田作为一种有效的培肥方式,对土壤固碳效果显著,但对于深层土壤有机碳的影响还存在不确定性。分析不同秸秆还田方式下褐土剖面土壤有机碳(SOC)储量变化,为褐土区秸秆还田措施优化和固碳减排等提供科学依据。  【方法】  长期秸秆还田试验开始于1992年,采用裂区设计,主区为化肥春季和秋季施用,副区为4个秸秆还田处理:秸秆不还田 (CK)、秸秆覆盖还田 (SM)、秸秆粉碎后直接还田 (SC) 和秸秆过腹还田 (CM)。在2013年春玉米收获后采集0—100 cm土层土壤样品,分析不同秸秆还田方式下SOC和土壤养分含量。  【结果】  在春季和秋季施肥下,与CK相比,CM、SM和SC处理表层 (0—20 cm) SOC含量显著提高,而SM和SC处理40—60和80—100 cm SOC含量显著降低。同时,与CK处理相比各处理SOC储量变化量在处理间存在显著差异。在春季和秋季施肥下,与CK相比,SM、SC和CM处理表层SOC储量平均分别增加2.32、5.42和12.60 t/hm2,且CM处理显著高于SM和SC处理;而在底层 (40—100 cm) 平均分别降低3.98、6.99和3.76 t/hm2;0—100 cm,CM处理SOC储量增加9.62 t/hm2,而SM和SC处理平均分别降低1.81和5.36 t/hm2。冗余分析结果表明,有机碳输入和土壤养分对表层碳储量变化的总解释率为90.10%,而对下层 (20—100 cm) 的总解释率仅为31.80%。其中,影响表层碳储量变化的主要因子是有效磷 (解释率为80.10%),而下层则是全氮 (25.28%)。  【结论】  在施用化肥基础上,长期秸秆还田促进表层碳累积,但底层氮素供应不足引起碳耗竭。总体上,秸秆过腹还田是褐土区农田培肥和增产的最优秸秆还田方式。     

不同有机肥施用模式下黄壤稻田根际和非根际土壤有机碳的矿化特征

【目的】研究长期施用有机肥对土壤有机碳矿化特征的影响,为提高土壤碳库稳定性和培肥土壤提供理论依据。【方法】贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验始于1994年,种植制度为单季水稻。2021年水稻收获后,选取不施肥(CK),平衡施用化肥(NPK),25%和50%有机肥氮替代化肥氮(0.25MNPK、0.5MNPK)和单施有机肥(M) 5个处理的水稻植株,用抖根法采集根际和非根际土壤样品,分析活性碳组分含量,以采集的土样进行室内培养试验,研究有机碳矿化特征。【结果】1)与NPK相比,3个有机肥处理的根际土壤有机碳(SOC)含量提升了26%～43%,非根际土壤SOC含量提高了24%～32%;根际土壤微生物量碳(MBC)含量提升了16%～31%,且比非根际土壤高148%;非根际土壤易氧化有机碳(LOC)含量显著提升了36%～75%;0.5MNPK处理非根际土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著提升了54%,且根际土壤的DOC含量平均高于非根际土壤10%。2)有机肥施用可明显增加黄壤稻田根际及非根际土壤有机碳矿化量,非根际土壤有机碳矿化量和矿化率分别高于根际土壤30%和33%;较CK和NPK处理,有机肥施用...     

施用生物炭对黑土各组分有机质结构的影响

  【目的】  生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分有机质化学结构的影响,以深化认识施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理。  【方法】  选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验中施用化肥(?BC)和化肥配施生物炭(+BC) 的两个处理,采集土壤样品以常规方法分析了有机质总量,并将土壤样品分离为>2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量。将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fraction, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fraction, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fraction, MF) 3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构。  【结果】  与?BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72%,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50%和192.66%,团聚体>2 mm和2～0.25 mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了12.54%和21.35%。土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18%和21.95%以外,其他官能团均增加,?CH/C=C和?CH/C=O值分别增加66.67%和62.11%;在>2 mm团聚体中,脂肪族?CH的相对丰度增加了55.11%,芳香族C=C减少17.06%,致使>2 mm团聚体中的?CH/C=C和?CH/C=O值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63%～49.83%,脂肪族?CH减少了16.58%～20.80%,致使?CH/C=C和?CH/C=O值下降。在>2 mm的团聚体中—CH/C=C和CH/C=O值的增幅最大。此外,与?BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族?CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅分别达125.74%和29.06%,?CH/C=C值增加了74.19%。  【结论】  施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性。闭蓄态轻组中脂肪族?CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

葛藤覆盖对幼龄橡胶园表层土壤理化性状和酶活性的影响

  【目的】  绿肥覆盖是解决土壤有机质含量低、土壤酸化和养分不平衡的有效途径之一，葛藤作为一种常见的豆科绿肥，研究其覆盖对胶园土壤性状和土壤酶活性的影响，可为绿肥的应用推广、胶园地力提升和橡胶增产增效提供理论依据和技术支撑。  【方法】  以海南儋州幼龄胶园中葛藤覆盖4年的土壤为研究对象，以相同区域无葛藤覆盖的幼龄胶园土壤为对照，采集0—10 cm (上层) 和10—20 cm (下层) 土样，测定了土壤容重、pH、土壤含水量、有机碳、总氮、总磷、总钾、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和6种土壤酶 (蔗糖酶、过氧化氢酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、脲酶、L-亮氨酸氨基肽酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  1) 与无葛藤覆盖相比，种植葛藤提高了土壤有机碳、全氮和全磷含量，增幅分别为4.2%～5.9%、9.1%～11.8%和12.0%～38.1%，上层有机碳和全氮增幅 (5.9%、11.8%) 高于下层 (4.2%、9.1%)，而全磷含量上层增幅 (12.0%) 低于下层 (38.1%)；上层土壤pH明显提高，而下层土壤pH显著下降；2) 种植葛藤显著增加了上层土壤过氧化氢酶和脲酶活性，增加幅度分别为同一土层裸地的327.8%和108.1%，但显著减低了上层土壤蔗糖酶活性 (活性下降为裸地的50.8%)。种植葛藤对两个土层的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和L-亮氨酸氨基肽酶活性的影响均不显著；3) 种植葛藤后土壤过氧化氢酶活性与全氮、全钾含量之间呈显著正相关，与速效钾之间呈显著负相关 (P < 0.05)；土壤蔗糖酶活性与全氮、pH、全钾和速效磷均呈显著负相关。裸地土壤中，过氧化氢酶活性与铵态氮呈显著负相关；脲酶活性与有机碳和速效钾分别呈极显著和显著负相关，与pH和全钾分别呈极显著和显著正相关；蔗糖酶活性与pH、全钾呈显著负相关，与速效钾和有机碳呈显著正相关；β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性与硝态氮含量均呈显著负相关。  【结论】  葛藤覆盖能有效缓解胶园上层土壤酸化，改善土壤养分状况，提高幼龄胶园0—10 cm土层土壤过氧化氢酶和脲酶的活性，具有一定的改土增效作用。因此，葛藤覆盖是一种提高幼龄胶园表层土壤熟化和综合肥力水平可行的管理措施。     

提高滨海盐渍地区春玉米产量及改善土壤盐碱特性的综合管理措施

  【目的】  研究土壤改良、作物调控和土壤作物系统综合管理措施对玉米生长和土壤盐碱特性的影响,为滨海盐渍地区玉米生产和土壤改善提供理论和技术支撑。  【方法】  田间试验于2016年开始在山东省垦利区进行,土壤改良剂为脱硫石膏30 t/hm2加牛粪15 t/hm2,共设4个处理,其中两个处理为农户习惯使用土壤改良剂处理(ISM)和不使用土壤改良剂处理(FP),作物品种为‘郑单958’,播种密度为7.5×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为280、90、60 kg/hm2;另外两个处理为综合作物管理使用土壤改良剂处理(ISCM)和不使用土壤改良剂处理(ICM),作物品种为‘登海618’,播种密度为9.0×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为200、135、60 kg/hm2。于2020年春玉米收获后取0—60 cm土层土壤样品,每20 cm为一层,分析了钠离子、交换性钠百分率(ESP)、有机碳和全氮含量;调查了该年度春玉米产量和产量构成因素。  【结果】  相较于FP处理,ISM处理0—20 cm土层土壤交换性钠离子含量和ESP值分别显著降低17.1%和28.4%,土壤有机碳和全氮储量分别增加了7.2%和10.7%,玉米产量增加了8.0%;ICM处理成熟期玉米生物量累积提高了19.7%,氮肥偏生产力提高了61.7%,籽粒氮含量提高了6.2%,产量提高了15.5%;ISCM处理分别显著降低交换性钠离子含量和ESP值31.4%和41.1%,分别显著增加表层土壤有机碳和全氮储量15.8%和17.4%,地上部吸氮量提高了29.5%,氮肥偏生产力提高了66.2%,并获得了最高产量(11.24 t/hm2),较FP处理产量提高18.8%。  【结论】  在滨海盐渍地区,通过施用土壤改良剂、适当提高作物密度、调整氮磷钾肥比例和玉米品种,可显著增加土壤中有机碳和全氮储量,降低土壤交换性钠离子含量及碱化度,进而促进玉米干物质积累和氮素吸收,提高氮肥利用效率,实现滨海盐渍地区土壤质量与玉米产量的协同提升。     

洱海流域减氮施肥条件下水稻产量和土壤剖面氮磷变化特征

[目的]研究实现水稻稳产和土壤氮磷淋失低风险的肥料管理措施,以减少农田养分进入流域水域的风险,并提高农业生产的效益.[方法]田间试验在云南大理国家农田生态系统野外观测研究站进行,种植制度为水稻–大蒜–水稻–蚕豆轮作,试验连续进行了两年.设置8个水稻施肥处理:不施肥(CK);常规施肥(CF);减施20％常规肥(T1);等...     

长期稻虾共作模式提高稻田土壤生物肥力的机理

  【目的】  长期稻虾共作是提高稻田肥力的有机生态途径。研究该模式对稻田土壤有机碳库和土壤酶活性的影响，为该模式的可持续应用提供理论依据。  【方法】  基于连续10年 (2005—2015) 中稻单作和稻虾共作的田间定位试验，于2015年10月中旬水稻收获后，按照0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm 土层采集土样，分析不同土层中总有机碳 (total organic carbon，TOC)、土壤微生物量碳 (microbial biomass carbon，MBC)、可溶性有机碳 (dissolved organic carbon，DOC)、易氧化有机碳 (easily-oxidized organic carbon，EOC) 和颗粒有机碳 (particulate organic carbon，POC) 含量，测定不同土层土壤水稳性团聚体中有机碳的含量，计算了土壤碳库管理指数，同时分析了与土壤碳、氮和磷代谢有密切关系的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。  【结果】  1) 相对于中稻单作，稻虾共作显著增加了各土层中TOC、POC和DOC含量，增加30—40 cm土层中MBC含量以及10—40 cm土层中EOC含量；2) 稻虾共作显著提高了10—30 cm土层中土壤碳库管理指数，碳库管理指数在10—20 cm和20—30 cm土层中较中稻单作模式分别提高了52.7%和58.2%；3) 稻虾共作模式下，0—20 cm土层中小于0.053 mm粉–黏团聚体的有机碳含量显著高于中稻单作模式，而在20—30 cm土层各粒级团聚体的有机碳含量均显著高于中稻单作模式；4) 与中稻单作相比，稻虾共作土壤脲酶活性在10—20 cm土层显著降低了16.7%，而在20—30 cm土层纤维素酶活性显著提高了28.0%；5) 除DOC外，TOC、POC、MBC与纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均呈显著正相关。  【结论】  长期稻虾共作提高了稻田土壤有机碳及其活性组分含量，特别是提高了20—30 cm土层纤维素酶活性，促进了根茬等有机物的分解，提高了该层次各粒级团聚体内的有机碳含量，改善了土壤结构，加大了水稻根系的下扎深度，改善了固持速效养分的能力，从而提升了稻田土壤生物肥力。     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

  【目的】  明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。  【方法】  田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm2的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例:0%、33%、66%、100% (即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。  【结果】  与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液替代化肥比例的上升Subgroup_6_unclassified的相对丰度增加;而Subgroup_17_unclassified的相对丰度则呈下降趋势;KD4-96_unclassified的相对丰度在BS33处理下降低而在BS66处理及BS100处理下升高;沼液替代化肥模式下新增了相对丰度≥1%的细菌属Subgroup_7_unclassified。冗余分析结果显示,土壤N₀与Thermodesulfovibrionia_unclassified呈极显著负相关(P<0.01),非酸解氮与Subgroup_6_unclassified呈显著正相关(P<0.05),而与Betaproteobacteria_unclassified呈显著负相关(P<0.05),氨基酸态氮与Proteobacteria_unclassified、氨基糖态氮与KD4-96_unclassified呈显著正相关(P<0.05),酸解未知态氮和Desulfarculaceae_unclassified呈显著负相关(P<0.05)。  【结论】  沼液替代化肥改变了土壤微生物群落结构,增加了土壤氮库容量,显著提高了土壤氮矿化势,增强了土壤供氮能力。