不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明:黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明：黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

不同土地利用方式对黑土有机无机复合体的影响

采用超声波分散、颗粒大小分组法研究不同土地利用方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳的分布特征。不同土地利用方式下黑土均以细砂级复合体为主,有机碳含量随粒径增加而减少,C/N比随粒径增加而增加。NP和NPM处理比NF处理土壤<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加;草地与裸地相比<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加。土地利用方式不同,土壤固碳的机制是不同的,草地生态系统的土壤固碳潜力高于农田土壤。施肥和有机质的输入使土壤各粒级复合体中的有机碳含量增加;使>20μm粒级复合体固持的SOC量比例增加,表明在土壤有机质含量增加的情况下,有机质有向大粒级复合体的积累增加。     

不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况及有机碳分布特征

通过不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况以及有机碳的分布变化特征的研究,结果表明,植茶条件下,土壤有机碳含量、重组有机碳含量以及土壤有机无机复合量均高于非茶园对照土壤,并且随着植茶年限的增加而增加,土壤中轻组有机碳增加幅度明显大于重组有机碳,原土复合度下降.随着植茶年限的增加,茶园土壤＞50 μm级复合体含量减少,＜2 μm复合体含量增加,但茶园土壤有机无机复合体组成仍以＞50μm复合体为主,10～50μm复合体次之,＜2μm复合体含量最低.茶园土壤各粒级复合体有机碳含量均随植茶年限有不同程度增加,其中＜2 μm复合体固持的有机碳含量最高.其余粒级中有机碳含量随着粒径变粗而下降.有机碳在各粒级复合体中的分布以及各粒级复合体有机碳占土壤总碳量的比例均表现出2～10μm复合体＞小于2 μm复合体＞大于50μm复合体＞10～50μm复合体的趋势.     

水体沉积物与岸边土壤颗粒组成及有机碳分布特征

以长春市新立城水库和第二松花江干流沉积物及其水体岸边的土壤为对象,研究沉积物、土壤的颗粒组成(有机无机复合体)及有机碳在颗粒中的分布特征。结果表明:松花江沉积物和岸边土壤有机无机复合体组成均以砂粒复合体为主,粉粒复合体含量次之,黏粒复合体含量最少;整体而言,粘粒和粉粒复合体中有机质含量稍高,砂粒中有机含量略低。新立城水库沉积物有机无机复合体组成以黏粒复合体为主,粉粒复合体含量次之,砂粒复合体含量最少,而岸边土壤各级复合体的含量基本相当,大部分样品砂砾含量略微偏多;沉积物的有机碳平均含量高于土壤,且其黏粒复合体有机碳含量全部高于土壤黏粒复合体的有机碳含量,而粉粒复合体和砂粒复合体有机碳含量均低于岸边土壤的有机碳含量。以上说明对于流动性较大的河流,其岸边土壤各级复合体对沉积物复合体组成和有机碳分布均具有一定的贡献,而对于流动性较小的湖库,其岸边土壤各级复合体中黏粒复合体对沉积物复合体的组成和有机碳的分布具有较大的贡献。对于松花江水体而言,沉积物和岸边土壤粘土矿物组成基本相同,说明其中的沉积物颗粒部分来源于土壤。     

东北黑土有机无机复合体组成及有机碳空间分布特征

以东北典型黑土区为研究对象,测定土壤不同粒级有机无机复合体、矿物颗粒和有机碳含量,探讨土壤有机无机复合体组成及其空间分布特征,分析土壤对有机碳的复合机制。结果表明:东北黑土有机无机复合体组成主要以细砂粒复合体为主,黏、粉粒复合体次之,其含量均随剖面发生层向下呈减少趋势,南北区域上,也呈降低趋势。有机碳在各级复合体中及土壤中的含量均随着复合体的粒径增大而减少。各级复合体有机碳在土壤中均呈随剖面发生层向下由A层呈指数函数下降,在区域上,因东北黑土剖面有机碳含量及南北温度差异有机无机复合体含量曲线随区域差异有所不同。同时也说明东北黑土黏粒仍有较大的碳库容量。从其组成和组分间的相关分析,黏粒是形成和增加粉粒复合体的基础,从而利于增加土壤有机碳储量和改善土壤团聚结构。     

不同区域稻田土壤复合体有机碳分配及δ~(13)C特征

选取位于5个不同区域(吉林龙井、河南封丘、浙江慈溪、江西进贤和海南海口)的代表性稻田,对其土壤复合体有机碳分配及δ13C特征进行了研究。结果表明,不同区域稻田土壤中各粒级复合体含量(质量百分比)变化主要体现在<2μm和>50μm粒级部分。南方稻田0-20 cm土层中<2μm复合体含量较20-40 cm土层低,而北方稻田0-20 cm土层则较20-40 cm土层高。稻田0-20 cm和20-40 cm土层中,<50μm各粒级土壤复合体有机碳含量的变化趋势基本一致;>50μm复合体有机碳含量则在稻田20-40 cm土层中出现急剧下降,显著低于表层。农田土壤有机碳主要集中在<10μm复合体中。气候条件、耕作制度和起源土壤对农田土壤复合体有机碳分配有显著影响,其中稻田耕作环境更有利于表层粗有机体的累积。不同区域稻田0-20 cm土层中,土壤复合体粒级越小,其有机碳δ13C值越高,碳库活性越低;而20-40 cm稻田土层中复合体有机碳库活性则并非严格遵循粗粒活性高于细粒的规律,在>50μm粗粒复合体中表现尤为明显。     

开垦对黑土有机碳在有机无机复合体分配的影响

本文研究了不同开垦年限黑土粘粒、粉砂和细砂级复合体中有机碳的分布特征及其变化规律,结果表明,黑土有机无机复合体组成以细砂级复合体为主,粘粒及粉砂级复合体次之。随着开垦年限的延长,黑土耕层和犁底层土壤粒粘级复合体的含量均有不同程度的增加,而粉粒及细砂级复合体的含量相应减少;黑土耕层各复合体中有机碳含量均明显减少,犁底层亦表现出降低的趋势。犁底层各复合体中有机碳含量占土壤有机碳含量的百分数表现各异,在粘粒级复合体中随着开垦年限延长趋于增加,而在粉粒和细砂级复合体中趋于减少。黑土耕层土壤粘粒级复合体中有机碳含量与粘粒级复合体含量呈明显的负相关,粉砂和细砂级复合体中有机碳含量与粉砂和细砂级复合体含量则呈明显的正相关。     

长期施用畜禽粪对黑土有机无机复合体动态变化的影响

为探究不同畜禽粪长期施用后,对黑土有机无机复合状况及有机碳在土壤有机无机复合体中分布的动态影响,以吉林农业大学教学实验田始于2010年的长期定位试验下的黑土作为研究对象。试验共设4个处理,分别为施用鸡粪（JF）、施用牛粪（NF）、施用猪粪（ZF）以及对照处理（CK）。土壤样品选取连续施用畜禽粪的第1年（2010年）、第3年（2012年）、第6年（2015年）、第9年（2018年）和第11年（2020年）土壤,测定不同处理下黑土重组有机碳含量、有机无机复合度、胶散复合体含量以及有机碳在各组分复合体中的分布。结果表明：试验初期,外源有机物质对土壤复合状况的影响并不显著,但随着时间的延长,并随着畜禽粪的长期施入,更多的有机无机复合体形成,有机质的积累得到显著提升,其中鸡粪效果最好。到2020年使用鸡粪处理下的重组有机碳及原土复合量分别比空白对照提高12.0%和10.0%。施用畜禽粪后,各组分胶散复合体含量也高于空白对照,但G₁复合体含量呈现下降趋势。从有机碳在各组复合体上的分布来看,畜禽粪长期施用可以增加各组分复合体上分布的有机碳。畜禽粪施入可以改善土壤复合状况,提高复合体及其碳含量,其中以鸡粪还田效果最好。     

栽培年限对日光温室土壤团聚体有机碳含量与组分的影响

为了探讨不同栽培年限日光温室土壤团聚体各组分有机碳含量变化,以辽宁省朝阳市日光温室土壤为研究对象,并以棚外旱田土壤为对照,研究了1、5、10、15及25年日光温室土壤不同粒径团聚体内轻组有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)和重组有机碳(Heavy fraction organic carbon,HFOC)含量的变化。结果表明,与旱田土壤相比,日光温室有利于土壤各组分有机碳的积累,且随着栽培年限的延长而增加,土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)与土壤LFOC含量呈显著正相关关系,相关系数R值高达0.994 5,而土壤HFOC增长缓慢;不同粒径土壤SOC、LFOC和HFOC含量均随着耕作年限的延长而有所增加。对于同一耕作年限不同粒径团聚体土壤的LFOC和HFOC含量变化按从大到小的顺序均表现为250~2 000μm、53~250μm、<53μm,且日光温室各粒径土壤LFOC和HFOC含量平均高于旱田土壤2.3倍和1.5倍。250~2 000μm对日光温室土壤各组分有机碳库贡献最大,R值分别为0.993、0.991及0.967。     

长期不同施肥对黑土团聚体及有机碳组分的影响

本文研究了32年不同施肥对黑土团聚体组成、土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、腐殖酸、微生物量碳(microbialbiomass carbon,MBC)及颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)的影响。结果表明:化肥区与CK团聚体以10~50μm粒级为主,有机肥化肥混施与休闲以50~250μm粒级为主,表明有机肥化肥混施促进大团聚体的生成,有利于良好土壤结构的形成。在不同施肥条件下,"特征微团聚体比例"也存在差异,表明有机肥化肥混施使黑土保供水肥性能提高。化肥,尤其N肥单施使MBC、POC含量降低。有机肥化肥混施区SOC、MBC、POC含量显著高于其他处理区。与化肥单施相比,有机肥化肥混施明显提高了黑土腐殖酸、HA、FA、HS含量,也提高了腐殖质活性。不同类型化肥处理HA/FA差异较大,N肥的施加降低了腐殖酸含量,却能提高腐殖质活性。     

有机物料对不同作物根系土壤腐殖质组成和结构的影响

为探讨施用有机物料后不同作物根系土壤腐殖质各组分含量和胡敏酸元素组成的变化情况,以吉林农业大学试验田培肥2a的黑土为研究对象,试验选取3种作物(玉米、大豆、白菜),每种作物设4种施肥处理,包括化肥(CK)、玉米秸秆配施化肥、树叶配施化肥和鸡粪配施化肥。采用腐殖质修改法提取水溶性物质(WSS)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)、胡敏素(HM),利用重铬酸钾外加热法测定腐殖质各组分有机碳含量,采用分光光度计法测定HA和FA的光学性质,通过光密度E_4/E_6值和元素组成分析HA的结构变化。结果表明:土壤总有机碳(TOC)和腐殖质各组分有机碳含量均表现为白菜玉米大豆。相比CK,配施有机物料后作物根系土壤TOC、WSS、HA含量分别显著增加5%~8%,34%~55%,8%~20%,FA含量变化不明显。相比树叶和鸡粪,秸秆可显著提高TOC含量;WSS在各物料之间差异不明显;HM含量表现为秸秆树叶鸡粪CK。有机物料对PQ值的影响因作物而异,秸秆和鸡粪对玉米、大豆根系土壤PQ值(HA占腐殖酸的比率)的影响相似,而鸡粪对白菜根系土壤PQ值的影响显著高于玉米秸秆。施用有机物料后HA的E_4/E_6未发生明显改变,FA的E_4/E_6显著提高。有机物料使根系土壤HA缩合度升高,分子结构更加复杂,且有利于HA含氮基团的形成,以秸秆处理作用最好。由此可见,有机物料具有良好的培肥效果,其中鸡粪对白菜根系土壤培肥效果最显著,秸秆与鸡粪对玉米、大豆根系土壤培肥效果相似,均显著高于化肥。     

下拉秀剖面有机碳赋存特征

以位于青藏高原三江源地区的下拉秀剖面为对象,按剖面自然分异的颜色层次分层采集样品,研究了三江源腹地沉积土壤的有机碳。结果表明:各层位有机碳含量差异显著(P<0.05),现代生草层总有机碳(TOC)、易氧化碳(LOC)、胡敏素(HM)碳含量最高。全剖面可见LOC和水溶性物质(WSS)存在,WSS和45cm以下的LOC的相对含量随剖面深度的增加总体呈上升趋势。富里酸(FA)和HM含量在各层位间差异显著(P<0.05),胡敏酸(HA)在个别层位存在绝对含量差异不显著(P>0.05)的现象。HA/FA在0.14～2.72范围内变化,总体表现为剖面上半部分大于1,下半部分小于1,最大值未出现在现代生草层。FA的E4/E6变化幅度大,HA的E4/E6波动小。综合表现为剖面有机物质腐殖化程度各层异质各向的特征,现代生草层的腐殖质化程度所代表的年代在剖面各层位当中既不是最高的时期亦不是最低的时期。     

增温条件下不同土壤粒级有机碳和全氮的分布

[目的]分析气温上升后土壤养分的变化情况,为今后应对全球变暖提供数据支持。[方法]以中国华北平原的耕地褐土为材料,采用沉降虹吸法,研究在增温条件下土壤3个粒级有机无机复合体组成以及有机碳和全氮的变化情况。[结果]土壤有机无机复合体分布在增温条件下没有明显变化。有机碳含量增加而全氮含量降低。从不同粒级来看,3种粒级的有机碳含量都有增加,而全氮含量在个别小粒级会有所增加而砂粒的全氮含量变化不明显。土壤碳氮比比较稳定。有机碳分配有往大粒级转移的趋势,而全氮分布未表现出明显规律。[结论]增温在一定程度上加速有机质分解使得土壤有机碳含量上升,在较小粒级上更加明显。而全氮含量因为反矿化等作用会出现下降,但是相比对照组有增长。     

Long-Term Effect of Fertilizers and Amendments on Different Fractions of Organic Matter in an Acid Alfisol

The effect of fertilizers and amendments on organic matter dynamics in an acid Alfisol was studied in a long-term field experiment initiated during 1972 at experimental farm of Department of Soil Science, CSK HPKV, Palampur (India). Continuous application of chemical fertilizers either alone or in combination with farmyard manure (FYM) or lime for 42 years significantly influenced water-soluble organic carbon (WS-OC), water-soluble carbohydrate (WS-CHO), soil microbial biomass carbon, soil microbial biomass nitrogen, soil microbial biomass phosphorus, soil microbial biomass sulfur, humic acid (HA), and fulvic acid (FA). Continuous cropping without fertilization resulted in depletion to the order of 17, 21, 24, 23, 22, 26, 12, and 18% in WS-OC, WS-CHO, microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, microbial biomass phosphorus, microbial biomass sulfur, HA, and FA, respectively. Different fractions of soil organic matter were found to be positively and significantly correlated with grain and straw/stover yield of wheat and maize crops.     

海河干流柱芯不同粒径沉积物中有机质和磷形态分布研究

采用欧洲标准测试委员会制定的SMT法（标准测试方法）对海河干流不同粒径级柱芯沉积物中各种形态的磷进行分级提取和测定,并在此基础上讨论不同深度、不同粒径沉积物中磷形态分布特征。结果表明,在邢家圈和张家嘴两采样点,海河沉积物颗粒组成以细砂、极细砂为主,占总量的40%～60%。沉积物中总磷含量在560～1100μgP·g-1之间。在所有不同粒径沉积物中钙结合态磷（HCl-P）含量最高,占总磷的60%～80%,可交换态磷（Ex-P）含量极微,占总磷的2%～3%,不同粒径下各形态磷含量的高低顺序为：钙结合态磷（HCl-P）〉有机磷（OP）〉铁铝氧化物结合态磷（NaOH-P）〉可交换态磷（Ex-P）;张家嘴采样点表层沉积物中磷形态含量高于其他沉积深度磷含量,表明近年来,沉积的磷主要以人为输入为主;钙磷含量随粒径变化复杂,其他各形态磷的含量均随沉积物粒径变小而增高。此外,对各形态磷之间以及各形态磷与沉积物理化性质之间的相关性进行了讨论。     

Organic carbon quantity and forms as influenced by tillage and cropping sequence

Abstract

Soil organic matter and its chemical fractions have a profound impact on soil chemical and physical properties. In turn, the effect of management (cropping and tillage) on the quantity and chemical properties of soil organic matter can be substantial. The objective of this study was to compare the effects of specific tillage regimes and crop sequences commonly used in the central Great Plains of the United States on the quantity, quality, and distribution with depth of soil organic carbon (SOC). Soils were sampled in 1 cm or 2 cm increments to a depth of 10 cm from experimental field plots on a Sharpsburg silty clay loam (fine, montmorillonitic, mesic Typic Argiudoll). The plots had been under 6 continuous tillage regimes since 1978 and cropped to continuous corn, continuous soybean, or corn‐soybean in rotation since 1985. Soils were analyzed for total SOC, fulvic acid (FA) carbon, and humic acid (HA) carbon. No‐till and continuous corn (Zea mays L.) management generally had the highest SOC, with a sharp reduction in SOC below 2 cm. Only no‐till increased FA, which also decreased with depth, especially between 2 and 4 cm. Humic acid concentration was highest under continuous corn but was unaffected by tillage. Humic acid also was highest in the 1‐ to 2‐cm increment of continuous corn. Two ratios which are used as indices of degree of humification, HA/FA and (HA+FA)/SOC, gave different estimates of the effect of management. Only continuous com increased HA/FA, suggesting increased humification. No treatment affected (HA+FA)/SOC. Overall, continuous corn and no‐till contributed the greatest amounts of residue and maintained a soil environment conducive to preserving the resulting organic matter. These management options increase not only total SOC, but also alter the quality of that SOC as measured by HA and FA. These changes in SOC characteristics may have implications for long‐term soil quality and soil productivity.