不同农业耕作模式下崇明盐碱土壤低碳化改良效应的模型评价

对不同农业耕作模式的崇明滨海盐碱土进行了为期15个月的跟踪采样,通过分析土壤的10余种物理、化学和生物指标,在原始数据呈现季节性波动的情况下,借助主成分分析的数学方法将对土壤的多指标评价转化为单一综合指标的评价。在通过数学模型强化土壤改良效果的显著性和规律性的同时,将土壤呼吸和生物量作为评价指标之一,得出了不同于传统土壤评价系统的结论。模型评价结果显示,a、b、c3区传统评价体系的综合主成分得分为0.4131、-2.6217和2.20858,3区加和土壤呼吸和生物量后的综合主成分得分为-1.6989、-2.28724和3.98612,3区的耕作模式的差异表明不同样地的综合主成分得分和农业利用模式的多样性相关,多样化的耕作模式虽然加强了土壤的呼吸,但同时导致了该样区生物量的显著提高。因此加和了土壤呼吸和生物量的综合主成分得分仍然高于未加和这两项指标的得分。就实验样地而言,多样化的土壤利用模式可能得到比较理想的改良效果。     

不同深度秸秆还田对黄棕壤氮素和微生物生物量碳氮的影响

[目的]研究不同深度秸秆还田对土壤氮素和微生物生物量碳、氮含量变化的影响,为提高还田秸秆利用效率提供科学依据。[方法]采用田间小区试验的方法,共设5个不同处理:对照CK(不添加秸秆),T_0(表面覆盖),T_(10)(10 cm还田),T_(20)(20 cm还田),T_(30)(30 cm还田)处理。[结果]①与对照相比,秸秆还田处理中土壤有机质、全氮和硝态氮含量分别增加了3.98%～29.36%,2.72%～45.52%,10.48%～56.64%,铵态氮降低了7.75%～39.20%;②秸秆还田处理对土壤微生物生物量有显著影响,与对照相比,秸秆还田处理中土壤微生物生物量碳和氮分别增加了5.01%～35.78%和9.69%～52.56%;③运用主成分分析方法评估了秸秆还田各处理土壤质量状况,综合得分次序为:CKT_(30)T_0T_(20)T_(10),在10和20 cm深度秸秆还田对土壤氮素水平和微生物生物量碳和氮含量的提高具有较好的作用,且以10 cm秸秆还田处理效果最为明显。[结论]秸秆还田可以提高土壤氮素水平和微生物生物量碳和氮含量,改良土壤性状,在秸秆还田深度为10和20 cm效果较好,尤其10 cm秸秆还田对土壤中氮素和微生物生物量碳氮的影响最为显著。     

不同施肥管理措施对土壤碳含量及基础呼吸的影响

连续7年试验研究了施用15t/hm2和7.5t/hm2有机肥(包括EM堆肥、EM鸡粪肥和传统堆肥)、化肥和对照处理对土壤碳含量与基础呼吸的影响,结果表明:随有机肥施用量的提高,土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳和土壤的基础呼吸随之增加。施用化肥可一定程度提高土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳和土壤的基础呼吸。不同施肥措施对土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤基础呼吸的影响趋势为EM堆肥处理>传统堆肥处理>化肥处理>对照,施肥对土壤微生物代谢商的影响趋势为EM堆肥处理<传统堆肥处理<化肥处理<对照。土壤微生物生物量碳与可溶性碳、总有机碳及土壤基础呼吸之间呈极显著正相关。土壤微生物代谢商与土壤可溶性碳、总有机碳、微生物生物量碳及基础呼吸之间呈极显著负相关。     

尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响

为了认识重金属耐性植物五节芒（Miscanthus floridulus）对尾矿砂土壤的改良作用,在尾矿砂堆积地上选择1个裸露的尾矿砂样点（对照）和4个五节芒定居的尾矿砂样点（RI、RII、RIII和RIV）为样地,研究了土壤微生物生物量、呼吸速率和酶活性随五节芒定居梯度的变化规律以及这些微生物参数与土壤理化特性和重金属含量的关系。结果发现,随着五节芒在尾矿砂上的定居,除土壤pH以外,土壤有机碳、总氮、总磷、NH4+-N、NO3--N和速效磷的含量以及团聚体稳定性和最大持水量均显著提高（P 0.05）,而土壤重金属总量与DTPA可提取量均显著下降（P 0.05）。土壤生物生物量碳、氮、磷、基础呼吸速率、基质诱导呼吸速率、10种土壤酶活性均显著提高（P 0.05）,但土壤呼吸熵和多酚氧化酶活性显著下降（P 0.05）。主分量分析（PCA）结果表明,土壤微生物参数、土壤理化特性和土壤重金属数据均可显著区分出5个研究样地;典范相关分析（CCA）结果看出,土壤微生物参数总体变化与土壤理化特性呈显著正相关（pH除外）,与土壤重金属呈显著负相关。     

主成分分析方法在长期施肥土壤质量评价中的应用

以长期定位试验玉米季成熟期6种土壤微生物活性和9种土壤化学性质指标组成的土壤生物肥力性质为评价指标对不同施肥条件下的土壤质量水平进行主成分分析。结果表明,经18年连续不同施肥处理后,各土壤性质在处理间均产生显著差异,但各土壤性质在处理间的变化趋势并不完全一致。上述15个土壤性质指标最终可以用两个主成分来综合表征土壤质量,其中有机C、全N、碱解N、pH值、微生物生物量C、微生物生物量N、脲酶、转化酶、FDA酶和脱氢酶活性等10个土壤性质在第一主成分（PC1）上有较高因子负荷;全P、全K、速效N和速效P在第二主成分（PC2）上有较高的因子负荷。同时各施肥土壤质量水平在主成分1上的分异程度大于主成分2。根据两个主成分的综合得分结果显示,长期不同施肥土壤质量水平高低依次表现为OM＞1/2OM＞NPK＞NP＞PK＞NK＞CK。     

贵州茶区土壤养分状况综合评价

应用SPSS统计软件,对贵州全省70个茶园土壤样品8项养分指标进行主成分分析,按累计贡献率达到85%以上提取了4个主成分,并求出各土壤养分的4个主成分综合得分。并对综合得分以欧氏距离为衡量土样间差异大小的指标,采用类平均法进行聚类分析。将70个土样分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等级,第Ⅰ类为养分丰富型土壤,其各项养分指标最高,综合得分范围0.63≤F≤1.08,所占比例9.83%;第Ⅱ类为养分较丰富型土壤,其综合得分范围0.10≤F≤0.53,所占比例29.51%,相对Ⅰ类,有机质和全磷含量相对不足;第Ⅲ类茶园土壤肥力一般,其综合得分范围-0.32≤F≤0.02,所占比例36.07%;第Ⅳ类土壤各养分因子均缺乏,为养分缺乏型茶园土壤。     

豫东黄河故道湿地土壤生物学性状及土壤质量评价

以豫东黄河故道湿地为研究对象,采用野外采样和室内分析相结合的方法,测定土壤有机质、土壤微生物量碳氮、土壤基础呼吸、土壤酶活性和土壤动物群落指标等14个生物学指标,运用数学统计方法,对不同类型湿地土壤的生物质量进行综合评价。结果表明,故道湿地不同利用类型土壤生物学性质和土壤动物群落多样性差异显著(p0.05),其排列顺序为:林地湿地湿草地沼泽湿地盐碱滩地。主成分分析得到2个主成分,累计方差贡献率高达98.651%;其中,土壤肥力和土壤酶活性、土壤动物群落指标在主成分上的载荷较高,可作为黄河故道湿地土壤的特征生物学指标,在一定程度上可反映土壤质量的变化情况。主成分综合得分表明林地湿地土壤质量最高,盐碱滩地最低。土壤有机质、土壤微生物量、土壤酶活性和土壤动物群落多样性四类指标可作为黄河故道湿地土壤质量评价的特征生物指标。     

长期免耕与施用有机肥对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在江苏省句容农科所的田间定位试验研究长期免耕及施用有机肥料对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响。结果表明 :经过 1 6年 32茬稻—麦水旱轮作后 ,表土层 ( 0～ 5cm)土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比亚表层 ( 5～ 1 0cm)分别高 2 7.5 %、43.6%和1 1 %。与常规耕翻相比长期免耕处理表土层土壤微生物生物量碳、氮含量分别增加了2 5 .4%和 45 .4% ,而微生物生物量磷无明显变化规律 ;亚表层的土壤微生物生物量碳、氮、磷免耕与耕翻两种耕作方式间的差异不显著。尽管各施肥处理施用的氮、磷、钾数量完全相等 ,但土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量却因肥料种类的不同而异。综合 0～ 5和 5～ 1 0cm土层 ,微生物生物量碳、磷为 :猪粪 化肥 >秸秆 化肥 >绿肥 化肥 >化肥 >不施肥 ,微生物生物量氮则为 :猪粪 化肥 >绿肥 化肥 >秸秆 化肥 >化肥 >不施肥。相关分析结果显示 ,土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、土壤全氮和土壤碱解氮之间均呈极显著的正相关 ,表明其与土壤肥力关系密切 ,可作为评价土壤肥力性状的生物学指标     

添加莠去津的土壤中微生物生物量碳、氮、磷对外源有机无机物质的动态响应

研究了添加有机、无机营养物质对外加除草剂莠去津土壤(每1g土中含莠去津10mg/)中微生物生物量碳、氮和磷的动态变化过程。研究结果表明,在整个培养过程中,仅加莠去津的土壤中微生物生物量碳、氮、磷的含量均显著降低,与对照相比,分别平均降低了13.5%,10.1%,20.0%。但是,施用有机、无机营养物质的处理,土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量均显著增加。不同处理对微生物生物量碳、氮的含量影响程度依次为:腐熟猪粪>紫云英>水稻秸秆腐熟猪粪>N、P肥配施>单施N肥>单施P肥。而对微生物生物量磷含量的影响则为:腐熟猪粪>N、P肥配施>紫云英>单施N肥>单施P肥>水稻秸秆。     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

保护性耕作对土壤微生物特性及酶活性的影响

大田试验研究了保护性耕作对土壤微生物量、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商、土壤酶的影响。结果表明，秸秆还田能够显著提高土壤微生物量碳和活跃微生物量，深松耕还田能显著提高土壤活跃微生物量。随耕作作业之后时间的推迟，活跃生物量减小。秸秆还田初期（小麦越冬期）能显著提高土壤呼吸作用，提高99．7％；后期（小麦播种期）能显著降低土壤呼吸，降低16．6％。随耕作作业之后时间的推迟，秸秆还田和保护性耕作都会减少农田向大气中CO2的排放，减少土壤碳库的亏损。深松耕还田显著提高土壤脲酶、蔗糖酶活性。土壤呼吸和土壤活跃微生物量是衡量土壤微生物特性和土壤酶的较好指标。     

互花米草控制技术对湿地土壤有机碳保留能力与微生物活性的影响

鉴于多种技术被用于控制崇明东滩互花米草的蔓延,为了选择更好的互花米草控制技术,首先比较不同控制技术作用下湿地土壤总有机碳（SOC）含量的差异,并对土壤中的微生物活性进行研究以分析土壤中总有机碳的输出能力,进而分析土壤总有机碳的保留能力。结果表明,经过刈割／翻耕、刈割／翻耕／水位调节、刈割／生物（芦苇）替代等控制措施后,湿地土壤中土壤总有机碳含量、可培养微生物菌落数、土壤转化酶活性和土壤呼吸强度均高于对照,而通过DGGE技术对微生物种群进行分析后发现,修复后的湿地土壤多样性显著低于对照。在几种不同的控制技术中,刈割／翻耕／水位调节模式由于增加了土壤的滞水时间,其土壤微生物活性相对较低,有机碳含量较高,表明采用该修复技术后土壤的碳代谢能力相对较弱,因此该修复技术更有利于湿地土壤有机碳的保留。相对其他控制技术而言,刈割／翻耕／水位调节模式可在控制互花米草蔓延的同时有效地保留土壤有机碳。     

秸秆还田和保护性耕作对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响

通过田间试验,分别采集小麦成熟期、玉米成熟期和小麦播种期耕层土样,研究不同的秸秆还田方式(秸秆还田、焚烧还田和火粪还田)与保护性耕作(减耕和免耕)对砂姜黑土有机质和氮素养分的影响,以期得到培肥砂姜黑土的最佳方式。结果表明:作物秸秆还田可以增加砂姜黑土有机质和全氮的含量,但是对速效氮含量影响不大。在不同的秸秆还田和保护性耕作处理中,秸秆火粪还田和免耕条件下的秸秆还田对砂姜黑土有机质和全氮含量的增加效果最为明显。与对照相比,秸秆火粪还田后土壤有机质和全氮含量分别平均提高4.45 g/kg和0.131 g/kg;免耕条件下的秸秆还田其土壤有机质和全氮含量分别平均提高3.36 g/kg和0.095 g/kg;减耕条件下的秸秆还田和秸秆粉碎还田对增加砂姜黑土有机质和全氮含量的效果不显著;秸秆焚烧不能增加砂姜黑土有机质和全氮的含量。秸秆还田和保护性耕作不会大幅度提高砂姜黑土C/N进而影响土壤氮素养分的供应,同时秸秆还田能有效提高土壤微生物量碳氮,但微生物量的碳氮比却保持在适宜的范围内。     

绿肥压青对粉垄稻田土壤微生物量碳和有机碳累积矿化量的影响

绿肥压青还田是调控现代集约化稻田土壤逆境的重要手段,为评估绿肥压青下粉垄耕作对稻田土壤微生物量碳和土壤有机碳累积矿化量的影响,设置早稻粉垄耕作与常规耕作2种耕作模式,不施肥和同等肥力条件下施化肥、单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥4种施肥处理,晚稻免耕常规施用化肥,开展双季稻周年大田应用试验。结果表明:单倍绿肥压青下,粉垄耕作能提高稻田土壤微生物量碳含量,可达常规耕作的2倍,能有效增加微生物对土壤碳素的利用率。增加绿肥压青量会提高粉垄耕作稻田土壤有机碳累积矿化量和矿化潜力,与施用化肥相比,单倍绿肥压青下早晚稻分别增加1.6%～32.8%和0.6%～16.6%,双倍绿肥压青下分别增加58.6%～70.9%和29.6%～38.4%。粉垄单倍绿肥压青会降低免耕晚稻齐穗期、收获期土壤呼吸强度,较常规耕作分别降低33.4%和38.7%,较粉垄耕作其他处理降低8.5%～31.4%。单倍绿肥压青下粉垄稻田土壤代谢商较常规耕作累积降低65.5%,与常耕相比,粉垄双倍绿肥压青和粉垄单一化肥的土壤代谢商分别累积增加20.3%和159.2%,粉垄双倍绿肥压青可有效缓解土壤代谢商的提升。微生物量碳含量与有机碳矿化激发效应呈负相关,绿肥压青还田下相关系数达0.44;累积矿化量和代谢商呈极显著正相关,粉垄耕作下相关系数达0.59。可见,绿肥粉垄耦合的模式可作为一种增加稻田土壤微生物量碳含量、减少部分生育时期土壤呼吸强度,增强土壤碳库稳定性及碳固持的重要调控技术措施。     

Long-term tillage and straw returning effects on organic C fractions and chemical composition of SOC in rice-rape cropping system

Understanding the different C pools and chemical composition of soil organic carbon (SOC) in cropping system is imperative for sustaining soil quality. This study examined the effects of tillage and straw returning practices on organic C fractions and chemical composition of SOC under a rice-rape system in central China. The field experiment consisted of conventional tillage (CT); conventional tillage with straw returning (CTS); no-tillage (NT); and no-tillage with straw returning (NTS) treatments. Compared to CT, NT significantly increased SOC stocks, SCMI and C fractions of 0–20 cm depth by 6–50%. The SOC, particulate organic carbon (POC), microbial biomass carbon (MBC), easily oxidizable carbon (EOC), dissolved organic carbon (DOC) contents of 0–20 cm depth were 16, 80, 24, 22 and 13%, respectively, higher under NTS treatment. Straw returning enhanced the relative contents of O-alkyl C, carbonyl C, alkyl C, A/O-A ratio, and aromaticity. The correlations of SOC with C fractions and SCMI were significant. O-alkyl C was positively correlated with C fractions and negatively correlated with carbonyl C and alkyl C. In conclusion, long-term tillage and straw returning significantly affected the fractions and chemical compositions of SOC, could be viable option for improving the soil quality in the rice-rape rotation system.     

秸秆还田与氮肥运筹对土壤水碳氮耦合及作物产量的影响

探究全覆膜双垄沟播栽培下玉米秸秆还田与氮肥运筹对土壤水、碳、氮及作物产量的影响,为内蒙古黄土高原秸秆还田氮肥合理施用和节氮、高效秸秆还田技术研发提供科学依据。对比分析了氮肥习惯施用(FN)、氮肥习惯施用配合秸秆还田(FNS)、氮肥高量施用配合秸秆还田(HNS)、氮肥后肥前移施用(RN)、氮肥后肥前移施用配合秸秆还田(RNS)5种不同耕作措施对玉米农田土壤水分、土壤碳氮、酶活性、微生物量及玉米籽粒产量的影响,并通过相关分析和通径分析进一步揭示土壤理化性质和生物学性质变化规律及其耦合效应,明确秸秆还田玉米田不同氮肥运筹方式下土壤水碳氮演变特征。结果表明,与不还田相比,秸秆还田可显著提高0～100 cm土层土壤水分含量,且玉米秸秆还田与全膜垄沟栽培结合后(FNS、HNS、RNS),二者的协同效应较单一地膜覆盖(FN、RN)增强了土壤纳雨增墒能力,为秸秆的正常腐解提供了适宜水热环境；秸秆还田下不同氮肥运筹处理较对照FN均可显著提高土壤有机质和全氮含量,其中以氮肥后肥前移施用配合秸秆还田和氮肥高量施用配合秸秆还田提升效果最显著,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性以及微生物量碳、氮明显增加,表现为0～20 cm土层大于20～40 cm土层,秸秆不还田氮肥习惯施用和氮肥后肥前移施用无显著性差异；土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性和土壤碳氮呈显著或极显著正相关关系,且土壤微生物量碳、氮对土壤有机质、蔗糖酶、全氮和过氧化氢酶变化较敏感,对土壤性质变化具有一定指示作用。在产量方面,还田处理FNS、HNS、RNS较对照FN分别提高5.30%、10.93%、11.41%,且氮肥的常量投入即可获得较高的氮肥偏生产力。综合土壤因子、玉米产量和氮素利用率来看,秸秆还田条件下可通过调整氮肥的后肥前移平衡土壤碳氮收支,实现节本增产增效,同时提高氮肥利用率,是内蒙古黄土高原地区一种节氮、稳产、增效秸秆还田技术模式。     

秸秆还田对土壤氮素养分及微生物量氮动态变化的影响

通过定位试验研究玉米秸秆全量粉碎还田及小麦秸秆旋耕施肥播种同步完成的前提下,秸秆还田循环利用对小麦玉米两熟制土壤氮素养分及土壤微生物量氮的动态变化。结果表明小麦、玉米秸秆还田能满足小麦旺盛生长阶段拔节期对氮素养分的需求,秸秆还田处理或施肥处理的土壤全氮量总体上在小麦拔节期处于最低值,而既无秸秆还田又没有施肥的对照处理土壤全氮含量最低值出现的时期延后,在小麦开花期出现,持续至小麦的灌浆期。对于麦玉秸秆还田但不施氮磷钾肥而言,小麦生长后期(小麦开花期以后)土壤脱氮比较严重。秸秆还田后土壤碱解氮含量在小麦整个生长发育时期呈现上升的趋势。单独施肥或秸秆还田对提高土壤微生物量氮均有一定的作用,但是仅仅施肥其后效不足。秸秆还田并且施肥显著地促进了土壤微生物的活动,能持续地增加土壤微生物量氮含量。     

不同秸秆还田方式对黄土高原坡耕地土壤呼吸的影响

选取豫西黄土高原典型玉米坡耕地,设置常规耕作+秸秆不还田（CT）,常规耕作+秸秆还田（TSI）和常规耕作+秸秆覆盖（TSM）3种处理,采用LI-8100A土壤碳通量测定系统,研究非生长季不同秸秆还田方式对土壤呼吸时空变化的影响。结果表明:CT,TSI,TSM处理下土壤呼吸速率随时间变化趋势基本一致,变化范围分别为0.22～1.23,0.29～1.35,0.26～0.91 μmol/（m²·s）,在温度和水分较低时段3者差异不显著,在温度和水分较高的时段3种处理土壤呼吸差异显著,表现为TSI > CT > TSM。3种处理不同坡位土壤呼吸有明显差异,总体表现为坡下 > 坡中 > 坡上,TSM处理下土壤呼吸空间异质性明显低于其他两种处理;不同坡位土壤温度和水分呈现明显的差异性,表现为坡下 > 坡中 > 坡上,并随温度和水分的升高,空间差异性增大。不同处理下土壤呼吸与温度和水分都呈现出显著的线性相关关系（p < 0.01）。秸秆覆盖在非生长季能有效减少土壤呼吸量,而秸秆还田增加土壤呼吸量,因此秸秆覆盖从减少温室气体排放的角度是较合理的秸秆还田方式。     

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.     

秸秆与氮肥配施对潮土微生物活性及团聚体分布的影响

为了探索秸秆还田与氮肥配施对砂质潮土微生物活性与土壤团聚体的影响.采用室内培养的方法,在定量秸秆条件下,通过控制尿素用量,研究不同氮肥用量与秸秆配施比例对砂质潮土的有机质、土壤微生物量碳、氮含量、土壤酶活性以及土壤团聚体的影响.结果 表明:与CK相比,秸秆配施适量氮肥,能显著提高土壤有机质(29.04％～41.90％)...