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。     

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。     

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。     

第二松花江干流底泥有机无机复合体组成及有机碳分布特征

以第二松花江干流为对象,研究其底泥有机无机复合体的组成及有机碳分布的差异,同时分析底泥有机无机复合体组成及其有机碳分布与岸边土壤之间的关系。结果表明:底泥与岸边土壤在有机无机复合体组成、有机碳分配和腐殖质组成方面表现出较好的一致性,说明岸边土壤对底泥的有机碳组成和分布有显著贡献。底泥的中央粒径呈现上游高、下游低的特点,抚松底泥中央粒径为200μm,吉林底泥中央粒径在70μm左右,榆树、松原底泥中央粒径在50μm左右;底泥的有机碳和腐殖酸含量也表现出上游高于下游的特点。底泥有机无机复合体组成以砂粒复合体为主,黏粒、粉粒复合体含量次之;并且随着复合体粒径的增加,有机碳含量减少。底泥HA/FA均大于1,从上游至下游表现为抚松>吉林>榆树>松原;底泥HA/FA均小于岸边土壤。     

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.     

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)细砂粒无机碳(FIC)粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)粗砂粒有机碳(COC)黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原固定沙地半固定沙地流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。     

毛乌素沙地沙层剖面理化性状及其气候指示意义

在陕北神木县各丑沟流域,研究了沙漠湖泊外围和干涸沙漠湖底50 cm厚剖面的土壤机械组成、有机碳和全氮的分布规律.结果表明:①两剖面自下而上的发育特征为,浅色砂层→深褐色泥炭层→浅色砂层→深褐色泥炭层;浅色砂层有机碳、全氮含量较低,土壤颗粒粗质化,说明该时期植被稀少,气候干燥少雨,沙漠湖泊消失或退缩,土地沙漠化不断扩大.相反,深色泥炭层黏粉粒比例显著增加,有机碳、全氮含量也明显增大,说明此时气候适宜,温暖湿润.降水较多,沙漠湖泊湖面扩大,植被丰富,土壤生物活性高,有利于养分聚集,沙化环境得到改善;②不同层次土壤黏粉粒与土壤有机碳、氮呈显著的正相关关系,随沙漠化进程,C/N比值呈减小趋势,土壤有机碳含量的衰减显著于全氮含量;粗砂粒与土壤有机碳、氮呈负相关关系.     

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。     

东北黑土有机碳、全氮空间分布特征

应用经典统计学方法,分析了东北黑土表层1100个样点的土壤有机碳(SOC)和全氮空间分布规律。结果表明土壤有机碳和全氮平均含量分别为19.25 g kg-1和1.89 g kg-1,从南到北随纬度增加而增加,土壤有机碳和全氮与纬度的相关系数分别为0.70和0.76;土壤有机碳、全氮与黏粒、砂粒在P<0.01水平上显著相关,其中与砂粒为显著负相关,而SOC与粉粒则在P<0.05水平下显著正相关;土壤全氮与粉粒没有相关性。     

Effects of Low-Molecular-Weight Organic Acids on Soil Micropores and Implication for Organic Contaminant Availability

Experiments were conducted to study the effects of low-molecular-weight organic acids (LMWOAs) on micropore properties of black soil, red soil, lignin, and humin. Black soil and red soil were treated with four LMWOAs including malic, citric, succinic, and tartaric acids, whereas lignin and humin were treated with malic and citric acids. The results indicated that soil micropore distribution was changed by LMWOAs. Citric and malic acids reduced soil micropore surface area and volume significantly, but lignin micropores were not changed significantly by these two acids. Therefore, clogging may not be a main reason for the surface area and micropore volume reduction of soil organic matter. The release of metal ions from humin and soils was enhanced by LMWOAs, indicating the dissolution of soil mineral particles. Therefore, soil micropore reduction may result from the destruction of soil aggregates due to dissolution of mineral particles and extraction of metals from bridging sites.     

长期施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响

研究施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响,对有机肥的可持续利用有重要意义。该研究依托33 a的长期试验,分析常规施肥（MF）、化肥+低量小麦秸秆（MFL）、化肥+高量小麦秸秆（MFH）、化肥+猪粪（MFP）和化肥+牛粪（MFC）等施肥方式对土壤剖面（0～60 cm）理化性质、微生物性状、可溶性有机碳（Dissolved Organic Carbon,DOC）和可溶性无机碳（Dissolved Inorganic Carbon,DIC）含量与分布的影响,以期探寻可持续的有机肥利用方式。结果表明,长期增施有机肥后0～60 cm剖面各土层有机碳、微生物量碳、氮均有不同程度提升,而对土壤全氮、容重和pH值的影响主要发生在0～20 cm表层。与MF处理相比,增施有机肥后0～20和>20～40 cm土层DOC含量均有显著（P <0.05）提高,而对>40～60 cm土层无显著影响。相对而言,0～60 cm各土层DIC的含量均有显著提升。长期增施有机肥后0～60 cm各土层DOC的UV280吸收值和芳香性指数分别较MF处理均有显著提高,其中以MFC处理最为显著,0～20、>20～40和>40～60 cm土层DOC的芳香性指数分别提高71.2%、153.3%和38.1%,这说明长期增施有机肥后土壤剖面DOC结构发生明显改变,芳香化合物含量提高,化合物结构变得更加复杂。逐步线性回归模型表明,土壤剖面DOC和DIC分布主要受pH值和微生物量碳的共同影响,且pH值的影响强度大于微生物量碳,而土壤剖面DOC化学结构受微生物量碳的影响。总体而言,外源有机物料投入的类型和数量是影响土壤剖面可溶性碳分布的重要措施,长期增施农家肥的碳淋失风险高于秸秆还田。因此,秸秆还田是一种推荐的有机培肥方式,可有效降低碳淋失风险。     

长期施肥下黑土活性有机碳变化特征

观测分析了黑土长期不同施肥30年后不同形态的活性有机碳含量(易氧化有机碳>轻组有机碳>微生物量碳>水溶性有机碳)的变化特征。结果表明,长期施用氮、氮磷和氮磷钾化肥对土壤活性有机碳无显著影响;长期施用有机肥以及有机肥配施化肥均显著提高了土壤活性有机碳含量,与不施有机肥相比,有机肥区组中土壤轻组有机碳和水溶性有机碳含量增幅较大,分别在122%～258%和237%～351%之间,而土壤易氧化有机碳和微生物量碳含量增幅分别在72%～98%和83%～112%。黑土不同形态活性有机碳对施肥的响应灵敏度为,轻组有机碳>水溶性有机碳>微生物量碳≈易氧化有机碳。因此,轻组有机碳是指示土壤有机碳变化的较好指标。     

化肥减施下有机物料对砂姜黑土有机碳组分和养分含量的影响

为探明氮、磷、钾化肥减施下有机物料对砂姜黑土固碳培肥的影响,于2018—2020年开展大田试验,设置常规单施化肥(F)、常规施肥+生物炭(F+B)、化肥减量20%+生物炭(80%F+B)、常规施肥+秸秆还田(F+S)、化肥减量20%+秸秆还田(80%F+S)5个处理,分析水稻季化肥减量配施生物炭或秸秆还田对土壤总有机碳和活性有机碳含量、所占比例,碳库管理指数及养分含量的影响。结果表明,相较于单施化肥,常规施肥下增施生物炭土壤总有机碳含量显著提高19.6%。化肥减量配施有机物料显著提高了土壤水溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,较F处理分别增加21.6%~28.6%、46.2%~61.1%和16.2%~36.3%,其中80%F+S处理土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量、所占比例及土壤碳库管理指数均最高。F+B处理土壤有效磷和速效钾含量最高,较F处理分别提高11.1%和30.8%,其他处理有效磷含量则降低6.5%~15.7%。主成分分析表明,活性有机碳组分和碳库管理指数在80%F+S处理中具有较高载荷,而F+B处理土壤有效磷、pH和速效钾因子得分较高。化肥减施下秸秆还田有利于提高砂姜黑土活性有机碳含量、所占比例及碳库管理指数,而常规施肥下配施生物炭能够促进土壤总有机碳积累和磷、钾有效性。本研究结果可为沿淮平原稻麦轮作区化肥减量增效、农业废弃物资源化利用提供技术支撑。     

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。     

长期不同施肥下黑土与灰漠土有机碳储量的变化

采用长期试验,研究了20年不同施肥下1 m深黑土与灰漠土有机碳含量与碳储量的剖面变化。结果表明,单施化肥和不施肥对黑土1 m土层有机碳储量没有显著影响,但灰漠土略有降低。有机肥配施化肥能显著提高土壤有机碳含量和储量。高量有机肥配施化肥（NPKM2）能提高020 cm和2040 cm土层土壤有机碳含量,黑土分别提高56.6%和49.6%、灰漠土提高143.1%和46.9%;常量有机无机配施（NPKM）效果较差,增幅分别为黑土35.1%和35.3%,灰漠土80.2%和4.1%。两种土壤1 m土体的有机碳储量,NPKM2处理分别提高了C 30.7 t/hm2与C 40.6 t/hm2。显然,有机无机肥配施可以显著提高1 m深土体中有机碳储量,主要是由于提高了040 cm土层土壤有机碳含量。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。