球囊霉素在土壤团聚体中的分布特征及影响因素的Meta分析

为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构 和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解析其影响因素,并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明：无论是总球囊霉素还是易提取球囊霉素,在大团聚体（>2 000 μm）和小团聚体（2 000~250 μm）中的质量百分比（分别约占30%）均显著高于微团聚体（250~53 μm）和黏粉粒级微团聚体（<53 μm）（分别约占15%）。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体（<53 μm）中更低,约为20%,其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异,不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右,而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250 μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加,而随着pH的增加而降低。在小于250 μm团聚体中未发现显著相关性,但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加,呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤,本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤,这说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。     

δ13C法研究砂姜黑土添加秸秆后团聚体有机碳变化规律

为研究水稻秸秆添加对砂姜黑土水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中外源新碳及原有机碳在不同粒级团聚体中的分配规律,该文通过室内模拟试验,运用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ~(13)C)标记的水稻秸秆添加入砂姜黑土,利用湿筛法得到不同培养时期不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定不同时期各粒级土壤外源新碳及原有机碳含量。结果表明:未添加水稻秸秆的砂姜黑土(对照组),水稳性微团聚体(250μm)占主体,团聚体有机碳含量低。与对照相比,添加水稻秸秆(试验组)显著促进了2000、2000~250μm粒级水稳性大团聚体的团聚(P0.05);培养到120 d时,2000、2000~250μm水稳性团聚体比对照组分别增加了265.5%、16.0%,促使水稳性大团聚体(250μm)占主体,显著提高了砂姜黑土水稳性团聚体的平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、水稳性大团聚体含量(R0.25),降低了分形维数(D)值(P0.05),土壤结构稳定性明显得到改善。试验组各粒级团聚体有机碳含量显著增加,培养到15 d时,2000、2000~250、250~53、53μm粒级团聚体有机碳分别比对照组增加了21.4%、25.4%、34.7%、50.0%,其中微团聚体有机碳增加幅度大于大团聚体的增加幅度。MWD、GMD、R0.25与2000~250、250~53μm粒级团聚体有机碳呈极显著正相关关系(P0.01),与2000μm粒级团聚体有机碳呈显著正相关关系(P0.05)、与53μm粒级团聚体有机碳关系不显著。不同粒级团聚体的δ~(13)C值明显增加,动态变化较大,表明外源新碳周转速率较快。外源新碳主要分配在250~53、53μm粒级微团聚体中,分配比例分别为38%、28%,外源新碳的分解速率明显快于原有机碳。研究得出添加水稻秸秆有利于增加砂姜黑土的团聚体稳定性,提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,提升土壤碳水平,改善了土壤结构,这为淮北地区土壤质量提升及有机碳循环提供了理论依据。     

茶渣生物质炭对茶园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

将茶生产过程中产生的茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤(紫色土、水稻土和黄壤)进行112 d的室内培养试验,包括CK、0.5%、1%、2%和4%5种炭土比,共计15个处理,采用湿筛法分析不同生物质炭添加比例下3种茶园土壤水稳性团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:生物质炭输入后3种土壤0.25 mm粒径水稳性大团聚体的数量有所增加,且生物质炭添加比例越高提升越大,其中紫色土中2 mm粒径含量增幅最大,最高提升了12.71%;水稻土和黄壤则是0.25～2 mm粒径增幅最大,最高分别提升了8.25%和8.19%。3种土壤的MWD、GMD和R0.25值均有所增加,土壤水稳性团聚体稳定性增加,表现为高添加量下作用更显著,且对黄壤的提升效果最佳。3种土壤各粒径团聚体有机碳的含量大幅提升,且随添加比例的增加而增加,各处理间差异显著(P0.05),紫色土中0.053 mm粒径的增幅高达96.35%,水稻土中0.053～0.25 mm粒径有机碳含量增幅高达74.22%,黄壤中2 mm粒径有机碳含量增幅最高达到334.79%。3种土壤中均是0.25～2 mm粒径有机碳相对贡献率最高。总体上,茶渣生物质炭输入后可增加3种茶园土壤的大团聚体数量,提升团聚体稳定性,对各粒径水稳性团聚体有机碳的含量也有显著提升作用(P0.05)。     

不同秸秆还田模式下水稳性团聚体有机碳的分布及其氧化稳定性研究

通过田间试验研究了不同秸秆还田模式条件下土壤团聚体分布、水稳性团聚体有机碳的含量及其氧化稳定性。结果显示：不同秸秆方式对各级别团聚体影响有差异,秸秆还田降低了微团聚体（〈53μm）的含量,增加了大团聚体（〉2000μm）和中微团聚体（250~53μm）的含量;在不同的还田模式下,总体看来小麦秸秆高留茬还田、玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖还田对团聚体的分布影响较大。短时期内不同秸秆还田处理对团聚体稳定性影响较小。在小麦秸秆粉碎旋耕直接还田条件下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田更有利于大级别团聚体（〉250μm）中有机碳的增加;在小麦秸秆不还田情况下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖深松还田则有利于小级别团聚体中有机碳的提高。秸秆还田提高了较大团聚体（〉2000μm和250~2000μm）有机碳的氧化稳定性。降低了较小团聚体（〈53μm）有机碳的氧化稳定性。在同一小麦秸秆还田模式下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田有利于较大团聚体氧化稳定性的提高。相关分析表明：团聚体的平均几何直径（GMD）与250~53μm团聚体的有机碳含量和〈53μm级别团聚体数量关系最密切。     

抛荒对冷浸稻田土壤团聚体及有机碳稳定性的影响

冷浸稻田是长江流域重要的低产稻田类型之一,近年来抛荒严重,而抛荒对冷浸稻田土壤团聚体的影响并不清楚。本研究以连年种植的冷浸稻田(CWC)、抛荒3年的冷浸稻田(CWA3)和抛荒6年的冷浸稻田(CWA6)为对象,分析抛荒后冷浸稻田土壤团聚体特征以及有机碳稳定性,以期为准确评估抛荒对长期淹水土壤的结构和有机碳的影响提供数据支持。结果表明,不论是0~25 cm土层还是25~50 cm土层,冷浸稻田土壤53μm粒级团聚体占总团聚体比例均超过40%;0~25 cm土层土壤250μm团聚体比例超过35%;53~250μm粒级团聚体比例低于20%。抛荒使0~25 cm土层53μm粒级团聚体占总团聚体比例显著增加,53~250μm粒级比例显著降低。在0~25 cm土层,抛荒使有机碳活性指数Ⅰ(LIc-Ⅰ)在53μm粒级和250μm粒级上升高,有机碳活性指数Ⅱ(LIc-Ⅱ)在53~250μm和250μm粒级上降低;而有机碳难降解指数(RIc)在53μm和53~250μm粒级上降低。土壤总有机碳随抛荒时间延长而增加。     

新疆水稻田土壤团聚体及有机碳动态变化

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤物理化学性质及生物化学性质具有重要影响。通过湿筛法对新疆水稻土团聚体及其有机碳的变化进行研究。结果表明：稻田土壤总有机碳随着种植水稻时间的延长而增加,种植水稻100a土壤总有机碳比荒地的增加了28.35g/kg;荒地开垦种植水稻后,随着种稻时间的延长,土壤水稳性团聚体（〉250μm）和微团聚体（53～250μm）显著增加,〈53μm矿物结合态团聚体则显著下降;水稳性团聚体和微团聚体有机碳随植稻时间的延长而显著增加,矿物结合态有机碳含量呈现下降趋势,不同粒级土壤团聚体有机碳之间存在明显差异。荒地开垦种植水稻有利于新疆水稻田土壤总有机碳、水稳性团聚体及其有机碳的积累,有利于土壤结构的改善和提高。     

生物质炭和秸秆长期还田对红壤团聚体和有机碳的影响

生物质炭和秸秆还田是提高土壤有机碳含量和改良土壤团聚体结构的有效方法,但在长期尺度上生物质炭与秸秆还田改良土壤的效率仍不清楚。本研究针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤,基于等碳量不同碳源投入的5 a田间定位试验,包括对照、单施化肥、秸秆还田、秸秆–猪粪配施和生物质炭还田5个处理,采用干筛和湿筛法分析了不同施肥处理对土壤团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:施用等碳量的不同有机碳源5 a后显著增加了土壤有机碳含量,其增幅顺序为:生物质炭还田秸秆–猪粪配施秸秆还田。干筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆–猪粪配施和生物质炭还田处理显著增加0.25 mm机械稳定性团聚体含量(R0.25)和平均重量直径(mean weight diameter,MWD);秸秆还田和生物质炭还田处理显著增加了0.25~2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。湿筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著增加R_(0.25)和MWD,但生物质炭还田处理和单施化肥处理相比差异不显著;秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著降低团聚体破坏率(PAD),生物质炭还田处理显著增加了PAD;秸秆配施猪粪处理和秸秆还田处理显著增加了2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。总体上,秸秆配施猪粪协同提高团聚体有机碳含量和团聚体稳定性的作用比秸秆还田和生物质炭还田要强。     

黄土丘陵区露天煤矿复垦土壤熟化过程中团聚体碳氮演变特征

矿区土地复垦中,由于机械碾压导致复垦土壤呈现高压实状态,复垦土壤的有机质则因机械扰动而矿化。探究复垦土壤团聚体与有机质恢复机理,可为深入理解露天煤矿高压实复垦土壤质量演替规律提供依据。以平朔露天煤矿典型植被恢复模式--刺槐纯林不同复垦年限（0、3、12、14、17、25、28、32 a）土壤及周边未扰动土壤（CK）为研究对象,采集0～20 cm表层土壤样品,分析土壤水稳性团聚体（>2 000 μm、>250～2 000 μm、53～250 μm、<53 μm）及团聚体碳（C）、氮（N）以及13C和15N同位素特征。结果表明：1）土地复垦中机械碾压破坏了土壤水稳性团聚体结构与稳定性,但随着复垦时间增加,32 a样地>250～2 000 μm团聚体的比例较0 a提高737.02%,而53～250 μm团聚体比例则降低19.25%;团聚体稳定性随着复垦时间而增加,表现为32 a样地土壤团聚体平均重量直径（Mean Weight Diameter,MWD）较0 a提高133%。2）各粒径团聚体C、N及C/N均随着复垦时间增加而增加,>2 000和>250～2 000 μm团聚体C和N在土壤总C和N中占主导地位。>2 000和>250～2 000 μm团聚体C/N整体上高于53～250 μm团聚体。3）各样地土壤δ13C变化范围为?15.14‰～?26.40‰;δ15N的变化范围为1.13‰～10.87‰。>2 000、>250～2 000和<53 μm团聚体的δ13C值及>2 000 μm团聚体的δ15N值随复垦年限增加呈现降低趋势。与>2000 μm和>250～2 000 μm团聚体相比,53～250和<53 μm团聚体中13C显著富集（P<0.05）,这表明复垦土壤熟化过程中,土壤C从大粒径团聚体向小粒径周转。4）>2 000与>250～2 000 μm团聚体中,新C占土壤总C的比例为>80%,且各样地间差异不显著（P>0.05）,而在<53 μm团聚体中,新C的比例在复垦14～17 a间显著增加,此后则变化不显著。上述结果表明,土地复垦中机械碾压增加了小粒径团聚体的比例,降低了团聚体稳定性,而随着复垦时间增加,植被恢复促进了土壤团聚体结构、稳定性及C、N的恢复。     

生物质炭与秸秆配施对紫色土团聚体中有机碳含量的影响

以油菜/玉米轮作农田生态系统为研究对象,通过田间微区试验,研究了生物质炭、秸秆(BC:8 000 kg·hm~(-2)生物质炭、CS:8 000 kg·hm~(-2)秸秆、0.5BC:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭、0.5CS:4000kg·hm~(-2)秸秆、BC+CS:4 000 kg·hm~(-2)生物质炭+4 000 kg·hm~(-2)秸秆)与化肥配施对紫色土团聚体含量及稳定性、土壤有机碳及有机碳在各粒级团聚体中分布的影响,为合理利用有机物料及为紫色土培肥提供依据。结果表明:(1)与对照(CK)相比,秸秆、生物质炭还田(除0.5BC处理外)均能提高2 mm粒级团聚体含量,降低0.053 mm粒级团聚体含量,同时提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、大于0.25 mm团聚体含量(R_(0.25)),其中只有CS处理达到了显著水平,且随着秸秆施用量增加,效果越显著。CS+BC处理则能显著提高0.25～2mm粒级水稳性团聚体含量。(2)除CS处理,其他各处理较CK均能显著提高土壤总有机碳含量,其中BC和CS+BC处理分别提高了45.55%和44.45%(P0.05),效果优于单施秸秆处理,且随着生物质炭施用量的增加,土壤总有机碳呈增加趋势。对不同粒级团聚体有机碳而言,各处理的团聚体有机碳主要分布在0.053mm和2mm粒级团聚体中;BC处理较其他处理能提高土壤不同粒级团聚体有机碳含量,其次为CS+BC处理。(3)通过计算团聚体有机碳贡献率发现,各处理对土壤团聚体有机碳贡献率主要分布在0.25～2 mm和0.053 mm粒级团聚体中,其中仅CS处理显著提高了2 mm粒级团聚体有机碳贡献率,较CK提高了53.53%;CS+BC、0.5BC处理分别较CK显著提高了0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率,增幅为26.20%,48.63%。(4)秸秆和生物质炭还田能提高玉米和油菜的生物产量和经济产量,其中CS、BC、CS+BC效果较明显。总之,秸秆与生物质炭配施是改善紫色土结构和提升碳水平的较优培肥措施。     

有机物料对红壤团聚体稳定性的影响

试验设置了对照(CK)、秸秆混匀(M-Str)、秸秆覆盖(Str)、生物质炭混匀(BC)和猪粪混匀(SM)5个处理,采用室内培养法研究有机物料种类与施用方式对红壤团聚体稳定性的影响。结果表明,秸秆混匀与猪粪处理下土壤有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWC)、土壤抗破碎性和团聚体水稳定性(MWD)显著提高(p0.05),而秸秆覆盖对土壤有机碳和土壤团聚体形成的提升作用不明显(p0.05)。相对于对照处理,生物质炭提高了土壤有机碳含量,但对团聚体稳定性的影响不显著(p0.05)。秸秆混匀和猪粪处理下团聚体稳定性的变化与土壤累积呼吸之间存在线性关系(p0.05)。可见,有机物的性质(秸秆、猪粪和生物质炭)与还田方式(混匀和覆盖)对红壤团聚体的稳定性存在显著差异。     

不同还田方式对玉米秸秆腐解及土壤养分含量的影响

通过土壤耕作和秸秆还田试验,以玉米秸秆为研究对象,探讨东北棕壤土区适宜的秸秆还田方式,为秸秆资源的高效利用提供理论依据。在辽宁沈阳设置连续两年（2014-2015年）的田间定位试验,采用尼龙网袋法研究免耕覆盖（NTS）、旋耕还田（RTS）和翻耕还田（PTS）3种秸秆还田方式下秸秆腐解率和碳氮磷钾养分释放率,分析秸秆还田方式对耕层土壤养分含量的影响。结果表明,RTS和PTS秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢,秸秆养分释放率均表现为钾 > 磷 > 碳 > 氮。NTS、RTS和PTS处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%,两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%,氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%,磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%,钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。NTS处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程,RTS和PTS处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。秸秆还田有助于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,RTS处理土壤全磷含量显著高于PTS处理（P<0.05）,与NTS处理全磷含量差异不显著,3种还田方式土壤全钾含量差异不显著。综合分析秸秆腐解和耕层土壤培肥效果,东北棕壤土区建议玉米秸秆还田方式为旋耕秸秆还田。     

Decomposition of maize straw in saline soil

The interactive effects of salinity and water on organic matter decomposition in soil are poorly known. A loamy topsoil adjusted to five concentrations of salinity (0, 31, 62, 93 and 124 mmol Na kg⁻¹ soil) using either NaCl or Na₂SO₄ was incubated at a water content of either 17 or 25% (w/w) in the dark at 28.5°C for 47 days, with maize straw added at 20 g kg⁻¹ soil. Comparing with non-saline soil, (1) NaCl salinity at all levels decreased cumulative CO₂ evolved during days 1–3 (averaged across two water levels), increased in the period 4–32 days at both water contents, and thereafter caused variable effects, depending upon water content and salinity; and (2) Na₂SO₄ salinity at various levels mainly caused no effect on cumulative CO₂ evolved during days 1–3 (averaged across two water levels), and thereafter (i.e. in days 4–47) caused mainly positive effects at 17% (w/w) water content and negative effects at 25% (w/w) water content. Cumulative CO₂ evolved over 47 days for both types of salinities was mainly greater at 17% (w/w) and smaller at 25% (w/w) water content compared with non-saline soil. Generally, at 25% (w/w) than at 17% (w/w) water content, there was a greater CO₂ evolved over 47 days, and also during different incubation phases for both types of salinities; the difference at low salinity levels was generally large and decreased as salinity increased. In conclusion, the salinity effect depends on soil water content and incubation period or decomposition phase.     

添加秸秆碳源对土壤微生物生物量和原生动物丰富度的影响

为了研究引入秸秆碳源对根结线虫(Meloidogyne spp.)病害严重土壤中微生物生物量和原生动物的影响, 以番茄为供试作物, 设置4个梯度的小麦秸秆添加量[CK(0 g·kg^-1), 1N(2.08 g·kg^-1)、2N(4.16 g·kg^-1)和4N(8.32 g·kg^-1)], 研究不同种植时间(6个月和4个月)下土壤微生物生物量碳、氮和原生动物丰度的变化。研究结果表明: 添加秸秆对微生物生物量碳、氮和原生动物丰富度有明显促进作用, 添加的秸秆量越多, 这种促进作用越明显。不同秸秆添加量处理中, 微生物生物量碳、氮和原生动物丰度为: 4N>2N>1N>CK。秸秆对原生动物的群落结构也有显著影响, 在各处理中, 鞭毛虫和肉足虫占有绝大比例, 分别占总丰度的29.44%和66.19%, 纤毛虫仅占4.37%。在相同添加秸秆量条件下, 土壤原生动物丰度随种植时间的延长而提高, 而微生物生物量碳、氮量随种植时间的延长而降低。而在种植时间相同条件下, 随着秸秆量的增加土壤微生物生物量碳、氮量和微生物生物量碳氮比和原生动物总丰度相应增加。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%~15.6%和19.1%~32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%~20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%~53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%~10%;MBC含量降低23.8%~30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%~41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0~30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。     

耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响

深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。     

Effect of no-tillage with straw mulch and conventional tillage on soil organic carbon pools in Northern China

The dynamics of soil organic carbon (SOC) is imperative for maintaining soil quality. Our objective was to investigate the effects of tillage practices on SOC and its fractions at the depth (0–60 cm) of Chromic Cambisol profile in northern China. The experiment including no-tillage with straw mulch (NTSM) and conventional tillage (CT). Our results indicated that differences in SOC concentration and stock were primarily evident in the 0–10 cm layer. The particulate organic matter carbon (POM-C), dissolved organic carbon (DOC), and microbial biomass carbon (MBC) levels in the top layers (0–10 cm) under the NTSM treatment were 28.5, 26.1 and 51.0% higher than CT. A positive correlation was observed between these labile C fractions and the SOC, and POM-C was the much more sensitive indicator of SOC quality than MBC and DOC. NTSM was unable to sustain the greater yields, and from 2006 to 2011, the mean maize yield for NTSM was significantly lower than that for CT (P < 0.05). NTSM resulted in higher SOC content and stocks in dryland farming systems but lower crop yields is a concern which needs to be addressed in order to make these systems acceptable to the farming community.     

秸秆施用位置、矿质氮的添加及翻耕措施对只施秸秆的黑土和红壤中微生物生物量碳变化趋势的影响

Quantifying trends in soil microbial biomass carbon (SMBC) under contrasting management conditions is important in understanding the dynamics of soil organic matter (SOM) in soils and in ensuring their sustainable use. Against such a background, a 60-day greenhouse simulation experiment was carried out to study the effects of straw placement, mineral N source, and tillage on SMBC dynamics in two contrasting soils, red soil (Ferrasol) and black soil (Acrisol). The treatments included straw addition + buried (T1); straw addition + mineral N (T2); and straw addition + tillage (T3). Straw was either buried in the soil or placed on the surface. Sampling was done every 15 days. Straw placement, addition of external mineral N sources (Urea, 46% N) and soil type affected SMBC. SMBC levels decreased with exposure durations (15 days, 30 days, 45 days, and 60 days). Rate of SMBC fixation was more in buried straw than in surface placed straw at all sampling dates in both soils. Addition of an external N source significantly increased SMBC level. Soil pH increased in both soil types, with a greater increase in black soil than in red soil. The study could not, however, statistically account for the effect of tillage on SMBC levels because of the limited effect of our tillage method due to the artificial barrier to mechanical interference supplied by the mesh bags, although differences in absolute values were quite evident between treatments T1 and T3.     

Soil dissolved organic carbon responses to sugarcane straw removal

Global demand for bioenergy increases interest in biomass‐derived fuels, as ethanol from sugarcane straw. However, straw is the main carbon source to soil and its removal reduces C input, affecting active fractions (dissolved organic carbon, DOC) and C storage. To quantify the effects of straw removal on DOC and C stocks, we built lysimeter system using soil (Rhodic Kandiudox) from sugarcane field. We evaluated four soil depths (1, 20, 50 and 100 cm) and four straw removal rates: no removal NR, medium MR, high HR and total TR, leaving 12, 6, 3 and 0 Mg/ha on the soil surface, respectively. After rainfall, drainage water was collected and analysed for DOC content. Soil C stocks were determined after the 17‐month. Total DOC released at 1‐cm depth amounted to 606, 500, 441 and 157 kg/ha in NR, MR, HR and TR, respectively. Net‐DOC suggests straw as the main source of DOC. Most of DOC in NR (50%) was retained within the 1–20 cm layer, resulting in higher C stock (10 Mg/ha) in the topsoil. In HR and MR, DOC retention was higher within 20–50 cm, suggesting differences in DOC composition. DOC in TR was 40% higher at 20 cm than at 1 cm, indicating C losses from topsoil. Low concentrations of DOC were found at 100‐cm depth, but representing 30% in TR. Straw removal for bioenergy production is sustainable, but we should leave at least 3 Mg/ha of straw to ensure DOC production and soil C storage, taking account the DOC contribution to key soil functions.     

中国粮食作物秸秆焚烧排碳量及转化生物炭固碳量的估算

生物质燃烧对全球大气碳排放和气候变化产生重要的影响。近年来,利用生物质制备生物炭实现碳封存备受重视。该文根据2001-2010年中国粮食产量,估算了主要粮食作物秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例及CO和CO2排放因子,得出CO和CO2的排放量及碳排放总量。同时,根据实验室条件下秸秆转化为生物炭的产率及碳含量,估算了中国粮食作物秸秆转化生物炭后固定碳的量。结果发现,中国粮食作物秸秆因焚烧年排放CO、CO2和总碳量分别为1.15×107、1.57×108和4.77×107t。中国粮食作物秸秆全部转化为生物炭后年平均可固碳0.96×108t,如果把每年焚烧秸秆的量全部转化为生物炭可减少近一半因焚烧秸秆排放碳的量,可见,生物炭固碳技术是一种非常有前景的碳汇技术。