长期施肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及固碳特征的影响

施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本研究旨在探讨长期作物残留和投入有机物料对水稻土团聚体分布及稳定性的影响,分析不同粒级团聚体的固碳特征及其与团聚体形成的相关性,以及土壤和不同粒级团聚体对累积碳投入的响应。长期定位施肥试验始于1986年,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆化肥混施(RS)、低量粪肥配施化肥(M1)和高量粪肥配施化肥(M2)5个处理。2009年采集0~10 cm土壤样品,测定总土以及大团聚体(LM,2 mm)、较大团聚体(SM,0.25~2 mm)、微团聚体(MA,0.25~0.053 mm)和黏粉粒(SC,0.053 mm)的质量比例及其SOC浓度,并分析闭蓄于SM内部的颗粒有机物(POM)、微团聚体(MA-SM)和黏粉粒(SC-SM)的质量含量和SOC浓度。结果表明,与CK和CF比较,有机肥混施化肥处理(RS、M1和M2)均显著提高了LM和SM的质量比例和平均当量直径(MWD),降低了SC质量含量;两个粪肥配施化肥处理(M1和M2)的效果优于秸秆化肥混施(RS),但是M1和M2间差异不显著;单施化肥则降低了稳定性团聚体的比例。团聚体的SOC浓度没有随粒级增大而增加,各处理均为LM和SM结合的SOC浓度最高,其次为SC,最小为MA。与CK比较,有机肥混施化肥处理均显著提高了各粒级团聚体的SOC浓度。总土SOC的增加主要取决于SM的SOC含量,而MA-SM组分决定了SM固持SOC的能力。总土、LM和SM的SOC含量以及从SM分离出的POM、MA-SM和SC-SM的SOC含量均与累积碳投入量呈显著正相关,但总土分离出的MA和SC的SOC含量对累积碳投入量反应不敏感,表现出碳饱和迹象。因此,尽管长期大量施用有机物料促进了红壤性水稻土大团聚体的形成和团聚体稳定性,增加了其SOC的固持,但有机质可能不是该土壤水稳性团聚体形成的最主要黏结剂。     

不同土壤管理措施下塿土团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,其大小分布影响土壤的功能。本文利用22年土长期定位试验,研究不同土壤管理措施和不同施肥对土壤机械稳定性和水稳性团聚体的分布及其稳定性的影响。土壤管理措施包括裸地休闲、 撂荒和小麦/玉米轮作体系,其中小麦/玉米轮作体系中有9种施肥处理,分别为不施肥（CK）,化肥氮（N）、 磷（P）和钾（K）不同配施5个处理（N、 NP、 NK、 PK、 NPK）,秸秆还田与化肥配合（SNPK）,有机肥与化肥配施2个处理（M1NPK、 M2NPK）。结果表明,不同管理措施显著影响表层（010 cm）和亚表层（1020 cm）土壤的机械稳定性和水稳性团聚体的分布。与作物体系比较,长期休闲可显著增加机械稳定性微团聚体（0.25 mm）的含量,对水稳性团聚体的含量和分布没有显著影响。而长期撂荒显著增加了大于2 mm 的团聚体含量及团聚体的稳定性。长期不同施肥显著影响 030 cm 土层的机械稳定性和水稳性团聚体的分布,总趋势为施肥比不施肥处理降低了1 mm的团聚体含量,增加了0.25~1 mm的团聚体含量,但对土壤团聚体的稳定性没有显著影响。因此,土撂荒22年后显著增加了土壤团聚体的稳定性,而种植作物和不同施肥处理对土壤团聚体的稳定性影响甚微。     

长期施肥棕壤团聚体分布及其碳氮含量变化

【目的】探究玉米-玉米-大豆轮作体系不同施肥处理对土壤团聚体分布及其有机碳、全氮的影响,以期深入了解施肥对土壤培肥、改善土壤结构的机制。【方法】选取不施肥（CK）,化肥（NPK）,低量有机肥（M1）,低量有机肥与化肥配施（M1NPK）,高量有机肥（M2）,高量有机肥与化肥配施（M2NPK）6个处理。采集棕壤37年长期定位试验微区不同施肥处理的0-20 cm和20-40 cm土样,分析其水稳性团聚体（ 1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm、0.25~0.053 mm及 0.053 mm）分布及其有机碳、全氮分配特征。【结果】棕壤长期施肥对团聚体分布及其碳氮的影响0-20 cm大于20-40 cm,随土层深度的增加,有机碳（SOC）、全氮（TN）含量减少。各处理团聚体及碳、氮在团聚体中的分配主要在黏粉粒中（40%以上）。与CK相比,NPK处理显著提高了黏粉粒的含量,降低大团聚体与微团聚体含量,显著增加黏粉粒储碳比例;M1、M2处理显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,显著增加 0.25 mm各粒级团聚体的储碳比例,且M2处理显著高于M1处理;M1NPK、M2NPK处理也显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,M1NPK与M2NPK处理在NPK处理的基础上依次增加0.5~0.25 mm（M1NPK）、1~0.5 mm及 1 mm团聚体的储碳比例,M2NPK处理 0.25 mm团聚体储碳比例最高,土壤团聚体全氮的变化趋势与有机碳类似。【结论】棕壤连续有机无机配合施用可显著增加土壤大团聚体数量、SOC、TN含量及其储碳、氮比例,是提高土壤质量、改善土壤结构的有效施肥措施。     

长期不同施肥对塿土大团聚体中有机碳组分特征的影响

【目的】研究长期施肥对土大团聚体中有机碳组分特征的影响,揭示不同施肥方式下土壤有机碳的固持机制,为合理施肥提供理论依据。【方法】采集土35年长期肥料定位试验不同施肥处理0—10 cm和10—20 cm土样,分析其大团聚体中各组分有机碳含量的变化。试验处理为:不施肥(CK)、单施化肥(NP)、单施有机肥(M)和有机肥配施化肥(MNP)。【结果】与CK相比,长期NP处理对大团聚体中粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)以及矿质结合态有机碳(MOC)组分的有机碳(OC)含量均无显著影响;而M处理以及MNP处理可显著提高两土层cPOC和iPOC组分的OC含量以及0—10 cm土层MOC组分的OC含量,其中,cPOC含量增幅分别为174%~338%和215%~245%,iPOC含量增幅分别为127%~241%和106%~130%,MOC含量增幅达28.9%~34.6%。MNP处理显著提高了0—10 cm土层fPOC组分的OC含量,增幅达482.1%。累积碳投入量与大团聚体中各组分的OC含量呈显著线性相关,尤其是iPOC含量,表明长期施肥过程中土有机碳在大团聚体中固存的差异主要受物理保护的颗粒有机碳组分的影响。【结论】关中地区土长期施化肥对大团聚体中各组分OC含量没有显著影响,而长期单施有机肥能进一步增加大团聚体中各组分OC含量,有机肥配施化肥能显著增加团聚体中各组分OC含量,特别是大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳组分的含量,进而增加土的有机碳固持。因此,有机肥配施化肥是提高土有机碳含量的有效措施。     

长期不同施肥下塿土有机碳和全氮在团聚体中的分布

【目的】研究小麦/玉米轮作体系不同施肥方式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在(?)土不同水稳性团聚体中的分布特征,以期深入理解不同施肥方式对土壤碳、氮固持的机制。【方法】采集(?)土21年长期肥料定位试验不同施肥处理0-10 cm和10-20 cm土层土样,分析其水稳性团聚体(2 mm、2~1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm以及0.25 mm)有机碳和全氮的分布特征。试验设不施肥(CK),化肥氮磷钾配施(N、NP、NK、PK、NPK)和秸秆还田配施氮磷钾(SNPK)以及两个水平有机肥与氮磷钾配施(M1NPK、M2NPK)9个处理。【结果】长期施肥0-10 cm土层土壤团聚体SOC和TN含量明显高于10-20 cm,平均增幅20%以上。2~1 mm或1~0.5mm团聚体中SOC和TN的含量最高,0.25 mm团聚体最低。长期不施磷肥处理的土壤团聚体SOC和TN含量均与CK相似。NP、NPK以及SNPK处理,0-10 cm土层SOC较CK分别增加16%~43%、9%~40%和22%~47%;TN增幅分别为28%~48%、39%~61%和39%~91%。10 20 cm土层,NP、NPK以及SNPK处理2mm、2~1 mm、1~0.5 mm土壤团聚体SOC较CK增幅分别为35%~49%、17%~40%和45%~46%,TN增幅分别为44%~47%、39%~54%和54%~64%。长期有机肥与氮磷钾配施处理(M1NPK、M2NPK),0-10 cm土层的团聚体SOC平均较CK分别增加68%~122%和61%~163%,TN平均分别增加84%~133%和97%~175%;10-20 cm土层,SOC较CK平均增幅分别为20%~61%和39%~118%,TN增幅平均分别为43%~86%和107%~136%。SOC和TN主要储存于0.25 mm团聚体中(40%)2~1 mm团聚体储存最少(10%)。长期不施氮或不施磷对SOC和TN在团聚体中的储存比例基本没有影响。长期NP、NPK以及M1NPK、M2NPK均降低了各土层SOC和TN在2 mm或2~1 mm的储存比例增加了在1~0.25 mm团聚体储存比例。2 mm或2~1 mm团聚体的C/N比值高于微团聚体(0.25 mm),而与CK相比,长期施肥降低了土壤团聚体的C/N比值。【结论】关中地区(?)土长期偏施化肥对有机碳和全氮在团聚体的含量及分布没有显著影响而长期氮磷或氮磷钾化肥配合、氮磷钾与有机物配合均明显增加土壤团聚体的有机碳及全氮含量,特别是长期氮磷钾配合有机肥能显著增加土壤1~0.25 mm团聚体对土壤有机碳和全氮的固存比例,提高土壤有机碳和全氮储量减少温室气体的排放。     

化肥与有机肥配施对设施土壤团聚体稳定性及其有机碳、全氮含量的影响

为探究设施栽培条件下化肥与有机肥配施对0～20 cm土层土壤团聚体稳定性及其有机碳、全氮含量的影响。以设施栽培连续7年定位施肥田间试验为依托,选择4个施用化肥处理(N0PK、N1PK、N2PK和N3PK)和4个化肥与有机肥配施处理(N0PKM、N1PKM、N2PKM和N3PKM),其中,N0、N1、N2和N3氮用量分别为0、187.5、375.0和562.5 kg·hm-2,磷(P2O5)和钾(K2O)用量分别为225.0和450.0 kg·hm-2,有机肥(M)为75000 kg·hm-2,研究单施化肥及化肥与有机肥配施土壤团聚体稳定性及其有机碳、全氮含量。结果显示,与单施化肥相比,化肥与有机肥配施显著提高了土壤有机碳和全氮含量(P<0.05),提高幅度分别为93.21%～119.13%和106.69%～139.42%,均以N2PKM处理提高幅度最大,但单施化肥和化肥与有机肥配施的有机碳、全氮含量受施用化学氮量的影响均不显著。化肥与有机肥配施可使土壤大团聚体(>0.25 mm)的比例上升,微团聚体(<0.25 mm)的比例下降,提高了土壤团聚体平均重量直径及其稳定性,其中N1PKM、N2PKM、N3PKM处理土壤团聚体稳定性提高显著(P<0.05)。化肥与有机肥配施提高了大和微团聚体的有机碳和全氮含量,其含量的增幅以>2 mm团聚体为最大(285.30%和470.83%),其次为0.25～2 mm团聚体(235.32%和267.25%)和0.053～0.25 mm团聚体(113.69%和130.54%),<0.053 mm团聚体为最小(35.13%和34.10%);土壤有机碳(全氮)含量与各粒级团聚体有机碳(全氮)含量关系密切(P<0.05),但0.25～2 和0.053～0.25 mm团聚体是赋存有机碳(全氮)的主要粒级,也是土壤有机碳(全氮)提升的关键。设施栽培田间试验条件下,连续7年化肥与有机肥配施促进了土壤大、微团聚体的形成,提高了土壤团聚体的稳定性,同时也显著增加了大团聚体(>0.25 mm)有机碳和全氮含量,提高了土壤有机碳(氮)库。     

长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离2 mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和0.053 mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使2 mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2 mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比施肥显著增加土壤总有机碳和2 mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02 t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm2·a)。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P0.05);碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且2 mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在2 mm团聚体中。     

长期添加外源有机物料对华北农田土壤团聚体有机碳组分的影响

土壤有机碳和团聚体对土壤肥力、作物产量、农业和环境发挥着重要作用,是土壤肥力的核心和可持续农业的基础。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站18年野外长期有机质物料和矿质肥料配施试验,开展不同施肥模式对土壤团聚体组成以及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明不同农业管理措施下土壤有机碳的物理保护机制提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、单施秸秆(S)、单施有机粪肥(M)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(SNPK)和化肥配施有机粪肥(MNPK)。利用干筛法将全土筛分为大团聚体(2 mm)、小团聚体(0.25～2 mm)和微团聚体(0.25 mm) 3种粒径团聚体,分别测定不同处理下全土及3种粒级团聚体中总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、酸解活性有机碳(AC)、惰性有机碳(ROC)和易氧化有机碳(LOC)含量。结果表明:施肥对土壤团聚体分布及稳定性有显著影响, SNPK显著提高了粒径0.25 mm团聚体含量和团聚体稳定性;DOC和ROC含量与粒径2mm团聚体含量显著正相关,其对促进大团聚体形成至关重要。不同施肥处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与传统的单独施用化肥处理(NPK)相比,SNPK和MNPK均显著提高了全土和团聚体各组分有机碳含量, SNPK对土壤有机碳的提升效果优于MNPK。各有机碳组分在团聚体中的含量均为小团聚体大团聚体微团聚体,其中,70%以上的各组分有机碳来自于粒径0.25mm的团聚体。在施用化肥基础上增施有机肥(MNPK)和实施秸秆还田(SNPK)提高了LOC在TOC中的占比,使LOC/TOC由CK的11.94%分别增加到14.95%和15.70%。MNPK利于LOC保存在大团聚体中,提高了土壤供肥能力;而SNPK促进了LOC向较小粒径团聚体迁移,增强了其在团聚体中的稳定性,提高了土壤的保肥能力。由此可见,长期实施有机无机肥料配合可以提高土壤碳储量和稳定性,这为全面实施秸秆还田的基础上推行有机粪肥部分替代化肥的养分管理策略提供了理论依据。     

不同施肥处理对红壤性水稻土团聚体的分布及有机碳、氮含量的影响

土壤采自江西省红壤研究所历经22年的肥料定位试验地,各施肥处理为:不施肥(CK)、施N肥(N)、施P肥(P)、施K肥(K)、施N、P肥(NP)、施N、K肥(NK)、施N、P、K肥(NPK)、施双倍N、P、K肥(2NPK)、施N、P、K肥和有机肥(NPK OM).研究了不同施肥处理对水稻土团聚体分布的影响以及土壤有机C、N在各级团聚体上赋存的情况.研究结果表明:有机C、N主要分配在2～0.25 mm的大团聚体上,C/N比随着团聚体粒级的减少而降低;水稻土团聚体的形成与有机C(SOC)密切相关,表现出与“层次性“机制相符的现象;施P、K、NK肥和NPK OM显著提高大团聚体的含量和团聚体的稳定性;NPK OM也显著提高土壤有机C、N和各级团聚体上的有机C、N的含量.     

施肥措施对复垦土壤团聚体碳氮含量和作物产量的影响

研究复垦后不同施肥措施下有机碳（OC）和全氮（TN）在水稳性团聚体及粉黏粒组分中的分布特征，以期深入理解不同施肥措施下土壤有机碳的固持机制。以生土和连续6年不同施肥措施的复垦土壤为研究对象，采集0～20 cm耕层土壤样品，利用湿筛法进行土壤粒径分组，分析大粒径大团聚体（> 2 mm）、小粒径大团聚体（0.25～2 mm）、微团聚体（0.053～0.25 mm）和粉黏粒组分（< 0.053 mm）中OC和TN含量，判断各粒径团聚体及粉黏粒组分中有机碳储量的驱动因素，探究团聚体及粉黏粒组分中有机碳含量与作物产量之间的关系。试验设不施肥（CK）、施氮磷钾化肥（NPK）、单施有机肥（M）和有机无机肥配施（MNPK）4个处理。结果表明：1）整个试验周期（2008-2013年），同CK相比， NPK、M以及MNPK处理均显著提高了玉米籽粒产量，且以MNPK处理的效果最显著，分别提高了79.49%、116.07%和113.85%。     

连续施用土壤改良剂对砂质潮土团聚体及作物产量的影响

  【目的】   研究施用无机和有机土壤改良剂对团聚体形成和作物产量的影响,为新型土壤改良剂的应用提供理论依据。   【方法】   以河北廊坊砂质潮土为研究对象,以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂 (SC) 和以凹凸棒土为核心材料的无机土壤改良剂 (SA) 为试材,进行4年 (2015—2019) 定位试验。试验设4个处理:单施化肥 (CK)、化肥+无机改良剂 (SA)、化肥+有机改良剂 (SC)、化肥+无机改良剂+有机改良剂 (SCA)。种植方式为小麦–玉米轮作。2019年小麦和玉米收获后,测定作物产量并采集耕层土壤,测定土壤理化指标、微生物量碳氮含量、团聚体组成及其碳氮含量。   【结果】   在小麦季和玉米季,SCA处理均可显著提高作物产量,较CK处理分别提高了54.16%和24.26%;在小麦季,SC处理较CK处理显著提高土壤全氮 (TN)、有机碳 (SOC)、速效钾 (AK) 和有效磷 (AP) 含量,微生物量碳 (MBC) 显著提高8.82%,pH显著降低3.19%;在玉米季,SCA处理较CK显著提高了土壤TN、SOC、AK、AP含量,MBC显著提高了33.65%,土壤pH显著降低了5.92%;在小麦季和玉米季,土壤团聚体均以粒径0.053～0.25 mm为主;与CK处理相比,小麦季SC处理土壤粒径 > 0.25 mm的大团聚体含量、平均重量直径 (MWD) 和几何平均直径 (GMD) 分别显著提高42.51%、22.41%和20.35%,玉米季SCA处理3个指标分别显著提高68.71%、35.47%和29.65%;各粒级团聚体中SOC和TN含量都以粒径 > 0.25 mm大团聚体最高,且SCA处理显著增加土壤各级别团聚体SOC和TN含量;施用土壤改良剂增加粒径 > 0.25 mm大团聚体SOC和TN贡献率,小麦季SC处理较CK处理分别增加了29.06%和69.24%,玉米季SCA处理较CK处理分别增加了61.62%和114.20%;通过冗余分析和结构方程模型分析发现,粒径> 0.25 mm大团聚体与pH呈负相关关系,与AP、MBC、SOC以及各粒级团聚体中碳含量呈正相关关系;稳定的团聚体结构会影响SOC含量和pH,改善土壤C/N,进而影响作物产量。   【结论】   在砂质土壤上,单独施用以虾头蟹壳废弃物为核心材料的有机土壤改良剂或与无机土壤改良剂配施均可改善土壤理化性质,促进大团聚体形成,提高团聚体稳定性,稳定的土壤团聚体可通过改善土壤碳氮比以提高作物产量。     

长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以浙江省稻田长期定位试验站为依托,研究长期不同施肥措施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)和单施秸秆(RS)处理均显著提高了2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径(p0.05),强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)技术对2~0.25 mm和0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高29.9%~45.2%,较NPK处理提高22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的芳构化。在有机碳积累方面,施用有机肥,尤其是栏肥与化肥配施,同时强化了团聚体对有机碳的物理保护以及促进了化学抗性有机碳组分的积累,是加强稻田土壤有机碳库积累的合理施肥模式。     

秸秆和生物炭还田对棕壤团聚体分布及有机碳含量的影响

  【目的】  比较长期秸秆和生物炭还田后土壤团聚体的变化与差异，旨在探索棕壤适宜的改良方法。  【方法】  在辽宁沈阳棕壤上连续进行了6年的田间定位微区试验，种植制度为玉米连作，试验共设6个处理:不施肥 (CK)、单施氮磷钾 (NPK)、单施生物炭 (B)、生物炭与氮磷钾配施 (BNPK)、单施秸秆 (S)、秸秆与氮磷钾配施 (SNPK)。在玉米收获后，采集0—20和20—40 cm两土层土壤样品，采用Yoder湿筛法进行了团聚体分级和测定。  【结果】  与NPK相比，BNPK和SNPK处理显著提高了0—20和20—40 cm土层 > 1 mm、1～0.5 mm和 0.25～0.5 mm粒级团聚体含量占比，降低了0.25～0.053 mm粒级团聚体含量占比，SNPK处理提高大团聚体含量占比的效果显著高于BNPK。与NPK处理相比，BNPK和SNPK处理显著增加了团聚体平均重量直径 (MWD)、几何平均直径 (GMD) 和0.25 mm粒级团聚体含量 (R_0.25)，即增加了团聚体的稳定性，SNPK处理的团聚体MWD和GMD值又显著高于BNPK，R_0.25值两处理间无显著差异 (0—20 cm土层)。随团聚体粒级减小，不同粒级团聚体有机碳含量随之减少，以 > 1 mm粒级团聚体有机碳含量最高。与CK相比，各施肥处理均增加了各粒级团聚体有机碳含量，BNPK处理对0—20 cm土层0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳含量影响最显著，有机碳含量增加了44.57%。  【结论】  长期秸秆和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布，有利于大团聚体的形成和土壤结构改善，可提高土壤团聚体有机碳含量和团聚体稳定性，增加作物产量；秸秆直接还田提高团聚体稳定性的效果优于生物炭还田，生物炭还田提高团聚体有机碳的效果方面优于秸秆直接还田。     

采煤塌陷区复垦土壤团聚体碳氮分布对施肥的响应

为了揭示长期不同培肥措施下采煤塌陷区复垦土壤团聚体有机碳氮含量的变化规律,通过干筛法研究了不施肥(CK)、单施有机肥(M)、单施化肥(CF)、有机肥与化肥配施(MCF)、生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施下复垦4年和8年土壤各粒级团聚体分布组成特征以及各团聚体有机碳氮含量的变化规律。结果表明,复垦土壤团聚体含量随粒级减小呈先减小后增大的变化趋势,其中以3~2mm粒级团聚体含量最低,占团聚体总量2%~3%,以2~1mm粒级团聚体含量最高,占团聚体总量25%~31%。不同培肥措施下复垦4年和8年土壤团聚体分布特征无明显差异,但较未复垦生土明显降低了7mm和7~5mm团聚体含量。复垦8年土壤的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于复垦4年土壤,分形维数(D)值低于复垦4年土壤。各培肥处理间以单施有机肥MWD、GMD值最高,D值最低。各培肥处理土壤团聚体有机碳氮含量随粒径减小递增,以0.5~0.25mm粒径团聚体最高,而有机碳储量以2~1mm粒级团聚体最高,分别占24.2%~33.8%和17.0%~33.1%。各处理间有机碳氮含量以单施有机肥处理最高,但不同处理间有机碳氮储量无显著差异。总体表明,采煤塌陷区复垦4年和8年土壤团聚体分布特征及碳氮储量无明显变化,单施有机肥可提高复垦土壤团聚体有机碳氮含量及团聚体稳定性。     

猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响

针对集约化养殖畜禽粪便无序排放产生的环境问题,采用连续2年的盆栽试验,以猪粪有机肥为研究对象,设计5个有机肥施用水平(0、6.7、13.3、26.7、40.0 g·kg~(-1)土),研究了猪粪有机肥施用对潮土有机碳、速效养分含量及土壤团聚体分布的影响,为畜禽粪便田间消纳和合理施用提供理论依据。研究结果表明,土壤中有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随有机肥施用量的增加而呈现逐渐升高趋势,且第二年土壤中各指标增加更加明显,第二年施肥处理各速效养分含量分别比第一年高2.7%~54.0%、6.7%~34.6%、36.8%~159.5%、20.3%~35.7%;土壤有机碳含量与外源有机碳投入量之间存在着显著的线性关系,有机肥施用可以显著提高生菜产量,且具有明显的后效作用。2年试验中,土壤团聚体以0.053~0.25 mm和0.053 mm小团聚体所占比例较大,且随有机肥施用量增加呈现降低趋势,而0.25~0.5 mm和0.5 mm大团聚体含量却随有机肥施用量增加呈升高趋势,可见,施用有机肥可促进大团聚体的形成,在有机肥施加量为40.0 g·kg~(-1)土时,土壤中0.25 mm团聚体的含量最高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)最大,土壤的团聚化作用最强,土壤结构最稳定。     

Effects of combined organic manure and mineral fertilization on soil aggregation and aggregate-associated organic carbon in two agricultural soils

Abstract

The effect of organic manure and inorganic fertilizer on soil aggregate size distribution and stability, and associated carbon (C) within aggregates varies greatly in previous studies because of the differences in soil conditions, cropping systems, and management practices. This study was conducted as two field fertilization experiments, with different cropping systems, under a subtropical climate in China. The two field experiment sites were located in Jinhua (established in April 2011) in the Jinqu basin in Zhejiang province and Jintan (established in October 2010) in the low-middle Yangtze River plain in Jiangsu province. Both experiments consisted of four treatments, including unfertilized (CK), mineral fertilizer nitrogen (N)–phosphorus (P)–potassium (K) (NPK), NPK plus straw (NPK?+?SR), and NPK plus cattle manure (NPK?+?FYM) or half NPK plus cattle manure (1/2NPK?+?FYM). Water stable aggregate size classes (>5, 2–5, 1–2, 0.5–1, 0.25–0.5, and <0.25?mm) and associated soil organic C (SOC) at 0–15?cm depth were measured. The mean weight diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD), and water stable aggregates (WSA)?>?0.25?mm were also determined. The results showed that aggregate-size distribution varied with soil types. Combined application of NPK and organic matter (straw residue or cattle manure), unlike the CK and NPK treatments, significantly increased the WSA >0.25?mm, MWD, and GMD, while obviously reducing the proportion of <0.25?mm aggregates. However, no differences in WSA >0.25?mm, MWD, GMD, and associated C were observed between CK and NPK at both sites. The addition of FYM to the NPK treatment yielded the highest SOC contents in bulk soil, and showed significantly higher associations of C within all size aggregates at both sites. In contrast, NPK?+?SR significantly increased SOC within aggregate classes (2–5?mm, 0.5–1?mm, 0.25–0.5?mm, and <0.25?mm) at Jinhua and (>5?mm and 1–2?mm) at Jintan compared to the CK and NPK treatments. Overall, the combined application of FYM and mineral NPK was the best sustainable management practice for the improvement of aggregate stability and SOC sequestration.     

化肥配施不同剂量有机肥对黑土团聚体中有机碳与腐殖酸分布的影响

【目的】 团聚体的形成为土壤有机碳的稳定提供了重要的物理保护,施用有机肥影响着土壤团聚体的形成,量化有机肥施用剂量与团聚体有机碳稳定性之间的关系对于阐明农田土壤有机碳的固碳机制具有重要意义。 【方法】 以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站为平台,选择连续10年进行化肥配施不同剂量有机肥处理[0、7.5、15、22.5 t/(hm2·a)]的黑土为研究对象,将团聚体分组与腐殖酸提取相结合,分析了不同粒径团聚体中有机碳和腐殖酸的含量与光学特性。 【结果】 1)与单施化肥相比,化肥配施有机肥增加了大团聚体( > 0.25 mm)的分配比例与团聚体的平均重量直径,二者均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高,回归拟合分析表明,团聚体的平均重量直径与有机肥剂量之间呈现显著的正相关关系(P=0.03)。2) 2~0.25 mm团聚体是黑土有机碳的主要贮存场所,约占有机碳总量的64.8%~68.8%,大团聚体中有机碳的含量与储量均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高, < 0.053 mm团聚体中有机碳含量与储量则维持在较稳定的水平。3)各粒级团聚体中腐殖酸碳含量以0.25~0.053 mm团聚体最高,各粒级团聚体中腐殖酸碳占有机碳百分比之间的差异不显著。化肥配施有机肥提高了各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量,使团聚体对有机碳的固持能力增加,且各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量随着有机肥剂量的增加逐渐升高。4)化肥配施有机肥增加了各粒级团聚体中腐殖酸的E4/E6比值,表明其分子结构简单化,且以 > 2 mm和0.25~0.053 mm团聚体中腐殖酸E4/E6比值的增加最显著。 【结论】 在黑土中,长期连续进行化肥配施有机肥,促进了团聚体的形成,改善了耕层土壤结构,增加了团聚体中有机碳的积累与固持能力,并使各粒级团聚体中腐殖酸的结构“年轻化”,这种促进作用在高剂量有机肥施用下更为显著。实际生产中,在短期内可通过适当提高有机肥的施用量以提高黑土肥力及其固碳能力。     

秸秆还田对黄土旱塬麦田土壤团聚体有机碳组分的影响

探究不同秸秆还田量对黄土旱塬麦田土壤团聚体稳定性及碳库变化特征的影响,可为旱作农田土壤培肥提供理论依据。在晋南旱地冬小麦种植区,设置S0（不还田）、S1/2（1/2倍还田）、S1（1倍还田）、S2（2倍还田）4个处理,通过连续3 a试验研究了不同秸秆还田量下土壤团聚体组成及稳定性变化情况,土壤及各粒级团聚体中总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）、轻组有机碳（Light Fraction Organic Carbon,LFOC）、重组有机碳（Heavy Fraction Organic Carbon,HFOC）与胡敏素碳（Humin Carbon,HM-C）、胡敏酸碳（Humic Acid Carbon,HA-C）和富里酸碳（Fulvic Acid Carbon,FA-C）含量的变化特征,以及各粒级团聚体中有机碳组分与团聚体稳定性之间的关系。结果表明：黄土旱塬麦田土壤,随着秸秆还田量的增加,>0.25 mm大团聚体含量逐渐增加,<0.25 mm微团聚体及粉黏粒含量逐减少;S2处理下,平均重量直径、几何平均直径、>0.25mm团聚体质量百分数较S0处理分别增加了14.7%（P<0.05）、22.2%（P<0.05）、13.9%（P<0.05）,提高了团聚体的稳定性。秸秆还田提高了全土TOC含量,以S2处理下土壤TOC含量最高,较S0处理增加了28.1%（P<0.05）。另外,秸秆还田提升了>0.25～2 mm团聚体中HM-C、HA-C和FA-C含量,其中S2处理较S0处理分别提高了19.0%（P<0.05）、25.5%（P<0.05）、14.9%（P<0.05）,并且胡敏酸碳和富里酸碳的比值（HA-C/FA-C）也随着秸秆还田量的增加而提高。<0.053 mm粉黏粒的FA-C含量变化是引起水稳性团聚体稳定性变化的主要原因,能解释其变化的64.1%。总体表明,秸秆还田促进了黄土旱塬麦区土壤水稳性微团聚体向水稳性大团聚体的转化,提高了团聚体稳定性。秸秆还田增加了土壤及各团聚体中有机碳及其组分含量,并进一步提高土壤腐殖化程度,且秸秆还田量越高,提升幅度越大。2倍秸秆还田量（平均7 477 kg/(hm2·a)）对当地土壤有机碳含量提升、土壤结构改善的效果最好。研究结果对旱地土壤肥力和碳汇能力提升具有重要意义。