坡耕地土壤有机碳再分布特征及其迁移累积平衡

利用137Cs和飞灰示踪技术,研究坡耕地黑土近50年和近100年来土壤再分布过程,计算坡耕地土壤有机碳(SOC)迁移和累积平衡。结果表明:利用SOC的深度分布特征鉴定坡脚和坡足原始埋藏土壤的表面分别位于地表下70和80cm,其埋藏层的SOC含量分别比与其接壤的上覆土层SOC含量高5.2和0.4gkg。坡顶、坡肩和坡背均遭受侵蚀,年平均侵蚀的土壤厚度为0.2、5.0和2.2mmyr。坡脚和坡足部位飞灰到达的深度分别为70和80cm,与埋藏层表面相吻合。坡脚飞灰出现于埋藏A层之中,表明沉积区在蒸汽机车开始使用前已被开垦为农田(或已有侵蚀和堆积发生)。根据137Cs和飞灰分布深度构建了不同年代的坡型,结果表明侵蚀部位剥蚀的土壤多堆积在坡脚和坡足,且搬运的土壤物质先累积于坡脚,随着景观坡度变缓,土壤累积逐渐向坡足过渡。研究区(1m宽)坡顶、坡肩和坡背近百年来由于土壤侵蚀共失去683kgSOC,其中60%(418kgSOC)沉积在坡脚和坡足等低洼部位,其中有257kgSOC是近50年累积的。     

薄层黑土区流域尺度土壤养分对侵蚀-沉积的响应

分析薄层黑土区流域尺度土壤养分与土壤侵蚀速率之间的空间分布关系,可为土壤侵蚀退化评价提供重要的科学依据。基于土壤样品采集与分析测定,结合~(137)Cs示踪技术,对比了典型薄层黑土区流域侵蚀区和沉积区的土壤养分含量,明确了流域尺度土壤养分含量及其空间分布对侵蚀—沉积速率的响应。结果表明:(1)在流域尺度土壤侵蚀对土壤养分含量有重要影响,侵蚀部位土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、硝态氮(NO_3—N)和速效磷(AP)含量较之沉积部位分别降低27.4%,21.1%,29.2%和54.1%,SOC和TN含量在侵蚀部位和沉积部位存在极显著差异,AP含量在侵蚀部位和沉积部位存在显著差异,而NO_3—N含量在侵蚀部位和沉积部位无显著差异。(2)土壤SOC、TN和AP含量与土壤侵蚀速率呈极显著负相关关系。(3)流域尺度土壤SOC和TN含量空间分布与土壤侵蚀—沉积速率的空间分布呈相反的变化趋势,表明在研究流域土壤侵蚀是造成土壤质量退化的关键驱动因子。     

不同施用方式下酸性土坡地污泥氮素随径流迁移的研究

研究了以撒施和穴施方式施用于酸性赤红壤坡地上的污泥氮素在人工降雨条件下随径流的迁移情况。试验结果表明,污泥撒施后24 h径流中TN、TDN、TPN和NH4 -N的浓度和流失量最高,其中TN浓度为57.0 mg/L,TN流失量为1 086.5 mg/m2,占撒施TN累积流失量的70.6%,分别是穴施对应峰值的6.0倍和2.4倍,此后浓度和流失量均逐渐降低。穴施径流中氮素及撒施NO3--N浓度与流失量则呈先上升后逐渐下降趋势。撒施和穴施TDN/TN累积流失量分别为38.7%和65.0%,NH4 -N是TDN流失的主要形式(≥55.7%)。控制颗粒物流失是防止氮流失的重要内容,此外,污泥氮素在土壤中的转化及污泥对坡地土壤理化性状的改变均影响着径流中氮的迁移。     

施肥条件下坡面菜地径流携氮流失模拟降雨试验

借助室内人工模拟降雨试验研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的氮流失状况和规律为研究目的,分别在不同坡长(2 m,4 m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))条件下进行有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为120mm/h。试验结果表明:(1)径流中全氮(TN)流失以硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为主要形式,两者(NO3--N、NH4+-N)之和占TN流失量及流失浓度的54.16%~91.41%,其中又以NO3--N流失为主要流失形态。坡长对径流中NO3--N和NH4+-N流失量的影响大于植被覆盖度。(2)通过比较CK和CF两施肥处理条件下全氮(TN)流失量,CF为CK的2.29~2.32倍,说明施肥可明显增加坡面径流和泥沙中各形式氮的流失量,其中径流中坡长的增加可降低氮流失强度。(3)侵蚀泥沙中氮流失主要受到植被覆盖度的影响,土壤侵蚀模数(Ms)与全氮在泥沙富集值(ERTN)可建立对数方程。(4)坡面TN流失主要以径流携带为主,径流是坡面TN流失的主要途径。     

耕作及水蚀影响下坡耕地土壤有机碳动态模拟

土壤侵蚀和沉积明显影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗,在以往土壤碳平衡模拟中却未得到应有的重视。本文以典型黑土漫岗坡耕地表层土壤为研究对象,利用CENTURY模型模拟特定质地下自然黑土有机碳的积累过程,估算研究区黑土有机碳及各组分的背景值;对比研究侵蚀泥沙对SOC富集的影响,将模型模拟值与实测值进行统计比较来验证模型;进而模拟侵蚀区开垦后SOC以及各组分随时间的变化,定量研究土壤侵蚀对SOC各组分损失的贡献。研究结果表明:黑土有机碳的累积大致可分为初期的快速积累和后期缓慢积累两个阶段,前期慢性有机碳库的累积对SOC库的增加贡献最大,后期SOC累积主要由惰性有机碳缓慢累积来完成。达到平衡状态时,研究区黑土有机碳含量为7 240 g m-2,以慢性和惰性有机碳为主,约占总SOC的97.4%。考虑泥沙对SOC的富集作用,模型模拟值与实测值更加吻合。自然黑土开垦后,微生物分解矿化作用是活性和慢性有机碳损失的主要途径,土壤侵蚀明显降低惰性有机碳含量,其贡献率随侵蚀速率的增加而增大。因研究区侵蚀不严重,土壤侵蚀对开垦以来的SOC库损耗贡献较小。     

模拟降雨对工程建设区裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响

为揭示不同降雨强度下工程建设区裸露坡地土壤侵蚀过程和氮素流失特征,采用人工模拟降雨的方法,研究不同降雨强度(1,1.5,2mm/min)和处理(裸地、坡面覆盖纱网)对工程裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响。结果表明:(1)径流强度、径流含沙量、土壤剥蚀率都与降雨强度呈正相关关系,土壤入渗率与降雨强度呈现负相关关系。(2)累积泥沙量与累积径流量在裸地处理中呈现线性函数关系,在纱网处理中呈现幂函数关系。(3)地表径流中氮素流失浓度随降雨历时呈现"下降—稳定"趋势,氮素流失量随降雨强度的增加而增大,其中NO_3~-—N流失量占总氮比重高于NH_4~+—N。(4)土壤坡面覆盖纱网后能有效控制水土流失量和氮素流失量,其中径流量和NO_3~-—N流失量在小雨强处降低效果显著,分别降低了60.21%和56.74%;TN流失量和NH_4~+—N流失量在小、中雨强处降低效果较好,均达到59.26%以上;侵蚀泥沙量在小、中、大雨强处均降低了79%以上。说明土壤坡面覆盖纱网这一措施对降低工程建设区裸露坡地土壤侵蚀量和氮素流失量具有效果显著,可以作为工程建设区水土流失防止措施。     

藏东南区梯田和复合坡耕地土壤侵蚀对有机碳和全氮空间分布格局的影响

[目的] 查明青藏高原东南部地区坡耕地土壤侵蚀空间分布格局及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)顺坡迁移过程的影响,为该区土地资源利用及土壤资源保护提供科学依据。[方法] 利用¹³⁷Cs核素示踪技术,结合现场调查,研究藏东南地区梯田系列和复合坡耕地土壤侵蚀空间分布格局差异;采用相关分析,探明坡面土壤¹³⁷Cs面积浓度与同样深度(30 cm) SOC、TN面积浓度之间的相关性。[结果] ①在整个梯田系列内,土壤¹³⁷Cs面积浓度从坡顶到坡脚呈离散分布格局,上部梯田下坡部位土壤¹³⁷Cs面积浓度明显高于紧邻的下部梯田上坡土壤,且上坡梯田表现为土壤侵蚀,而下坡和坡脚梯田则表现为土壤沉积;在单个梯田景观内,土壤侵蚀速率主要呈上部坡位高,下部坡位低的趋势; ②复合坡坡耕地土壤侵蚀速率表现为先波动减少,然后逐渐增加的趋势,即坡顶部位土壤侵蚀速率相对较高,顺坡向下逐渐变小,在坡中部和下部表现为沉积,在坡脚部位土壤侵蚀速率又逐渐增加; ③梯田系列和坡耕地土壤¹³⁷Cs面积浓度与SOC,TN面积浓度之间均具有显著的相关关系(p＜0.05)。[结论] 在藏东南地区,梯田有效地改变了该区的土壤侵蚀空间分布格局,土壤¹³⁷Cs示踪技术可以较好地示踪该区坡耕地土壤、SOC和TN顺坡迁移和空间再分布状况,防控耕作侵蚀的危害也应当得到与水蚀同样的重视。     

不同腐殖酸类对黄土坡面侵蚀和养分流失的影响

在陕西省长武县黄土高原农业生态试验站进行了在相同的上方来水量18L/min条件下3种不同腐殖酸类(NHA、BFA、FA)的黄土坡面侵蚀和养分流失的试验,分析了不同腐殖酸类及不同量的同一腐殖酸对土壤侵蚀和养分流失的影响。结果表明:不同量的NHA处理下,径流量均随时间的增加而增加,NHA浓度150,300g/m~2的坡面径流量是500g/m~2的坡面径流量的1.14,1.08倍,含沙率和Br-浓度均随时间的增加而减少,累积径流量、累积泥沙量、累积流失量均随用量的增加而减少,150,300g/m~2的坡面累积泥沙量是用量500g/m~2的2.16,1.87倍,累积Br-流失量是用量500g/m~2的1.38,1.23倍,用量500g/m~2 NHA对防止土壤侵蚀和养分流失的效果最佳;不同浓度FA处理下,径流量随时间的增加而增加,FA浓度为0.1%,0.03%的累积径流量是浓度0.05%的1.19,1.33倍,含沙率和Br-浓度大体随时间的增加而减少,累积径流量、累积泥沙量、累积流失量均随浓度的增加先减少后增加,浓度为0.1%,0.03%的累积泥沙流失量是浓度0.05%的3.03,4.09倍,累积Br-流失总量是0.05%Br-流失总量的1.1,1.26倍,浓度0.5%FA对防止土壤侵蚀和养分流失的效果最佳;不同浓度BFA处理下,径流量随时间的增加而增加,BFA浓度为0.1%,0.05%的坡面累积径流量是浓度0.03%的1.15,1.1倍,含沙率和Br-浓度随时间的增加而减少,累积径流量、累积泥沙量随浓度的增加而增加,累积流失量随浓度的增加先减少后增加,浓度为0.1%,0.05%累积泥沙量是0.03%累积泥沙总量的1.36,0.49倍,Br-流失总量是0.05%Br-流失总量的4.06,3.5倍,浓度0.5%BFA对防止土壤侵蚀和养分流失的效果最佳;综合考虑3种不同腐殖酸类防止坡面侵蚀和养分流失效果为BFAFANHA。     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。     

坡向和坡位对小流域梯田土壤有机碳、氮变化的影响

坡向和坡位是影响土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）变化的两大重要地形因素。研究其对小流域梯田SOC和TN变化的影响,对预测黄土高原地区坡改梯条件下土壤碳汇变化具有重要意义。本文以黄土丘陵沟壑区高泉沟小流域为例,区分东、西两种坡向,再根据海拔区分上（2220～2326 m）、中（2130～2220 m）、下（1938～2130 m）三种坡位,共采集213个土壤样品,研究坡向、坡位对梯田耕层（0～20 cm）SOC和TN的影响。结果表明,西向坡SOC和TN含量分别比东向坡高22.8%和13.6%（p0.1）,东西向坡的中、下坡位SOC和TN含量均大于上坡位。在西向坡,SOC含量下坡位（8.78 g/kg）最高,中坡位（7.82 g/kg）次之,上坡位（7.46 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了12.1%,24.2%。在东向坡,SOC含量中坡位（7.15 g/kg）最高,下坡位（6.28 g/kg）次之,上坡位（5.37 g/kg）最低;与上坡位相比,中坡位和下坡位的TN含量提高了37.3%,29.4%。坡向与坡位的交互作用对流域SOC的空间分布影响显著（p0.1）。坡向、坡位对土壤碳氮比值（C/N）也有显著影响（p0.1）。这一结果对准确估算流域梯田SOC和TN的变化提供了参考。     

南方典型丘陵区耕地土壤全氮、有机碳和碳氮比空间变异特征及其影响因素

  【目的】  了解土壤全氮、有机碳和碳氮比空间变异及其影响因素是进行土壤碳氮调控的前提和基础。  【方法】  以江西省丰城市为案例区，通过实地采样获取2018年139个表层土壤数据，运用地统计学、普通克里格插值等方法对南方丘陵区县域尺度下耕地土壤全氮、有机碳和碳氮比的空间变异特征及其影响因素进行系统的分析。  【结果】  研究区土壤全氮 (TN) 含量介于0.74～3.80 g/kg、土壤有机碳 (SOC) 含量介于8.14～36.67 g/kg、土壤碳氮比 (C/N) 介于6.31 ～15.15，均值分别为2.24 g/kg、22.52 g/kg和10.15，变异系数分别为25.45%、26.24%、14.38%，均呈中等程度的空间变异。半方差分析结果显示，TN、SOC、C/N的块金效应分别为44.44%、56.97%、19.57%，这表明TN、SOC和C/N的空间分布受结构性因素和随机性因素共同影响。普通克里格插值结果显示，在空间分布上，研究区土壤TN和SOC具有相似性，总体表现出由中部向南北递减的趋势；土壤C/N空间分布与TN和SOC有所不同，总体呈现出西高东低的趋势。逐步回归分析结果显示，成土母质、土壤类型、土壤pH、氮肥施用量和土壤质地对土壤全氮，成土母质、土壤类型、土壤pH对土壤有机碳，土壤类型对土壤碳氮比影响极显著 (P<0.01)。  【结论】  成土母质对土壤TN和SOC的独立解释能力最高，分别为28.1%和23.2%；土壤类型对研究区土壤C/N的独立解释能力达到了13.2%。因此，成土母质是引起研究区土壤全氮、有机碳空间变异的主要因素，土壤类型则是引起研究区土壤碳氮比空间变异的主要因素。     

Impact of soil redistribution in a sloping landscape on carbon sequestration in Northeast China

Soil organic carbon (SOC) in eroded soil can be redistributed from upper slope positions and deposited and sequestered in depressional areas. However, the SOC lost from soil erosion is normally not considered when soil carbon budgets are derived and this could result in an overestimation of SOC loss from the agricultural areas. The impact of soil redistribution on the SOC budget of a sloping landscape in the Black soil region in Northeast China was studied using the presence of the ¹³⁷Cs tracer which has been deposited since 1954 and the fly‐ash tracer, which was deposited in 1903. Five landscape positions (summit, shoulder‐, back‐, foot‐ and toe‐slope) were selected and included in this study. The depths of ¹³⁷Cs and fly ash and the SOC content of the deposition layers were used to calculate the change in C content of the soil in the various landscape positions over the last century. We found that the most severe soil erosion occurred in soils in the shoulder‐slope position followed by the back‐slope and the summit positions. Soil deposition occurred in the toe‐slope position followed by the foot‐slope position. A total of 683 kg C was eroded from the summit, shoulder‐ and back‐slopes (in a 1 m wide strip) over the past 100 years and 418 kg C (about 61·2 per cent) was deposited in the low‐lying areas (foot‐ and toe‐slopes). Over half (61·5 per cent) of the deposition (257 kg SOC) occurred over the past 50 years. Most of the previously reported loss of C from the upper slope positions in the Black soils was in fact sequestered in the deposition areas in the landscape. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

若尔盖高寒湿地土壤活性有机碳垂直分布特征

对若尔盖高寒湿地沼泽土和泥炭土的有机碳（TOC）和活性有机碳（LC）沿土壤剖面的分布特征研究表明，沼泽土的有机碳和全氮（TN）古量整体上从表层向下呈现下降趋势．中间在16～18cm处出现一个升高点，与当时的有机质来源和沉积环境有关。泥炭土有机碳沿土壤剖面并没有呈现同样的下降趋势．而是从表层向下至22cm呈现升高趋势，22cm向下才呈现下降趋势。全氮含量与有机碳含量的分布特征不同。在表层o～10cm古量较高，向下含量减小。沼泽土活性有机碳沿土壤剖面整体呈现下降趋势，变化于2．4～13．6mg／g．变异系数较大。达到53．25％。泥炭土活性有机碳沿土壤剖面规律性不明显，变化于30-45mg／g，变异系数只有11．62％。沼泽土的活性有机碳占到总有机碳的3％～17％。变化较大；而泥炭土的活性有机碳占到总有机碳的7％～12％，变化较小。沼泽土和泥炭土的有机碳活度（L）最大值并不是出现在表层，而是在表层稍微向下的部分（8～10cm）。再向下有机碳活度呈现下降的趋势。     

不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量特征

为了阐明灌丛沙堆发育对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,以吉兰泰荒漠区不同演化阶段白刺(Nitraria tangutorun)灌丛沙堆为研究对象,研究0—100 cm土层土壤C∶N∶P化学计量特征在不同演化阶段的变化规律和垂直分布规律。结果表明:(1)白刺灌丛沙堆土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)随演化阶段(雏形阶段→发育阶段→稳定阶段→衰亡阶段)的变化呈先增后减的变化趋势。演化阶段对白刺灌丛沙堆SOC影响显著(P<0.05),对TN、TP无显著影响(P>0.05),其SOC、TN、TP均值含量在0—100 cm土层分别为0.42~0.58,0.04~0.07,0.22~0.25 g/kg,远小于全国土壤平均水平(11.12,1.06,0.65 g/kg)。(2)白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比随土层深度增加无明显规律性。(3)土壤SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比均属于中等变异,且变异系数随白刺灌丛沙堆演化不断减小。(4)土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度对白刺灌丛沙堆土壤TN、C∶N、N∶P影响显著,而土壤含水量、pH对白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比无显著影响。各演化阶段白刺灌丛沙堆SOC、TN是调控白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量比的主要因素。因此,该研究结果明晰了白刺灌丛沙堆土壤C∶N∶P生态化学计量特征对不同演化阶段的响应,为该区域白刺群落的保护、利用和植被恢复与重建提供科学依据。     

Soil redistribution and organic carbon accumulation under long‐term (29 years) upslope tillage systems

Few studies have demonstrated soil redistribution under upslope tillage (UT) rather than downslope tillage (DT) and its impact on soil organic carbon (SOC) redistribution in long‐term agricultural practices in hillslope landscapes. We selected two neighbouring sites from the Sichuan Basin, China, one under DT and the other under UT, to determine the pattern of soil and SOC redistribution under a long‐term UT practice. DT caused soil loss at upper slope positions and soil accumulation at lower slope positions. However, UT resulted in soil accumulation at upper slope positions and soil loss at lower slope positions. The total erosion rate decreased by 60.5% after 29 years of UT compared with DT. Having the same direction of soil movement by tillage and water exaggerated total soil loss, whereas having the two movements in the contrasting direction of soil for the two reduced it. SOC stocks at positions from summit to downslope were much larger (33.8%) and at toe‐slope positions were only slightly greater (4.5%) in the UT soils than comparable values for the DT site. The accumulation rate of SOC at the UT site increased by 0.26 Mg/ha/year compared with that at the DT site. It is suggested that soil movement by water and tillage erosion occurred in the same direction accelerates the depletion of SOC pools, whereas the opposite direction of soil movement for the two can increase SOC accumulation. Our results suggest that UT has significant impacts on soil redistribution processes and SOC accumulation on steeply sloping land.     

种植大豆对土壤氮素盈亏影响的估算

应用15N示踪方法,研究了种植大豆对土壤氮素盈亏的影响,并对土壤氮素盈亏进行了估算。结果表明:大豆成熟期70.4%~88.6%的氮素转移到籽粒中,大豆氮素收获率很高,导致土壤氮素亏损;秸秆还田时土壤氮素亏损量平均为39.2kg/hm2,秸秆不还田时土壤氮素亏损量平均为49.2kg/hm2;大豆根瘤固氮率与土壤氮素盈亏量呈直线相关,根瘤固氮率越高,土壤氮素亏损量越少;秸秆还田条件下,根瘤固氮率71.5%是土壤氮素盈亏平衡点,秸秆不还田时根瘤固氮率要达到80.9%才能保障土壤氮素盈亏平衡。     

利用燃煤飞灰作为时间标记物评价坡耕地黑土侵蚀物质和有机碳的再分配

燃煤飞灰(以下简称飞灰)作为时间标记物克服了放射性同位素137Cs示踪方法不能鉴定大气核爆炸之前的土壤再分布过程这一缺陷。本文利用土体中的飞灰研究坡耕地黑土有机碳的时空再分布特征。尝试建立飞灰在土壤中分层的方法,根据飞灰和土壤有机碳(SOC)随土壤深度的分布特征鉴定土壤堆积厚度,以及堆积土壤的相对年代。结果表明:用飞灰示踪技术鉴定的埋藏土壤表层与SOC含量随深度变化确定的埋藏表层吻合较好,景观中低洼部位在飞灰出现前就有一定的土壤堆积。各地貌部位坡肩侵蚀最为严重,有机碳含量最低;坡顶坡度较小,侵蚀微弱;坡脚和坡足发生沉积。土壤沉积速率在1.01~5.56mm a-1之间。研究结果还表明堆积部位埋藏层的SOC含量较高,说明有相当数量的有机碳被隐遁在目前的耕作层之下。因此,在评价农田土壤作为大气CO2“源”或“汇”时应该考虑景观中土壤物质迁移和埋藏作用的影响。     

长期不同管理措施下红壤剖面碳、氮储量变化特征

基于中国农业科学院国家红壤肥力长期试验平台,研究长期不同施肥、休闲和轮作措施下旱地红壤剖面(0~100 cm)土体及不同层次(20 cm/层)有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,与试验初始相比,24年不施肥(CK处理)0~100 cm各层有机碳储量均有不同程度降低,但全氮储量在40~100 cm各土层表现出累积趋势。24年施化肥(N、NP、PK、NPK)和化肥配施秸秆处理(NPKS)明显增加40~100 cm有机碳和全氮储量,0~40 cm各层碳储量有所耗竭而氮储量无明显影响。24年有机无机配施(NPKM)明显增加表层0~20和40~100 cm的有机碳和全氮储量。休闲(Fallow)和轮作(NPKMR)措施大幅度提高0~100 cm各层有机碳和全氮储量,但两处理间无显著差异。对于0~100 cm整个土体而言,休闲和轮作处理大幅度增加了土壤剖面的有机碳和全氮储量,其中有机碳储量比初始分别提高64%和93%,全氮储量比初始分别提高71%和82%。不同措施下0~100 cm各层有机碳与全氮储量及其变化量间均存在显著线性相关关系(P0.01),但不同管理措施显著改变了碳氮储量间的相关关系,但储量变化量间的相互关系无统计学上的显著差异。休闲或豆科轮作措施能显著提升红壤剖面碳、氮库容,是红壤肥力恢复和培肥较优管理措施。     

耕作与轮作方式对黑土有机碳和全氮储量的影响

土壤有机碳(SOC)及全氮(TN)对土壤肥力、作物产量、农业可持续发展以及全球碳、氮循环等都具有重要影响。为探索不同耕作和轮作方式对耕层黑土SOC和TN储量的影响,本文以吉林省德惠市进行了8 a的田间定位试验中层黑土为研究对象,对免耕、垄作和秋翻三种耕作方式及玉米-大豆轮作和玉米连作两种轮作方式下SOC和TN在各土层的含量变化进行了分析,并采用等质量土壤有机质储量计算方法,对比分析了不同处理对0～30 cm SOC和TN储量的影响。结果表明,与试验开始前相比,玉米-大豆轮作系统中,秋翻下SOC和TN储量均有所降低;免耕显著增加了0～5 cm SOC及TN含量,但SOC在亚表层亏损,导致其储量并未增加;而垄作处理下SOC及TN含量在0～5、5～10 cm的均显著增加,0～30 cm储量亦分别增加了4.9%和10.7%。玉米连作系统的两种耕作处理(免耕和秋翻)下SOC和TN储量均有所增加,且TN储量增幅均高于玉米-大豆轮作系统,其中免耕下TN储量增幅是玉米-大豆轮作的3.2倍。所有处理下C/N均呈降低趋势,其中垄作0～5 cm C/N由12.05降至11.04,降低幅度分别是免耕和秋翻的3.2和2.8倍。综上可知,对质地黏重排水不良的中层黑土,玉米-大豆轮作系统下免耕并不是促进SOC固定的有效形式,而垄作则促进了黑土SOC和TN的积累,这不仅有利于土壤肥力的改善,而且是使农田黑土由CO2"源"变为"汇"的有效形式之一。与玉米-大豆轮作相比,玉米连作下三种耕作方式都有利于SOC和TN积累。