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。     

无机肥配施粪肥对华北褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

为研究无机肥配施粪肥对华北褐土团聚体分布、稳定性及对土壤有机碳（Soilorganiccarbon,SOC）保护性机制的影响,于2012年采自河北省徐水县试验站冬小麦一夏玉米定位试验田进行了试验。设置1个空白对照CK,1个单施化肥处理N10,4个粪肥与化肥配施处理M1N9、M2N8、M3N7、M5N5,采集0～20cm耕层土样,测定土样团聚体稳定性和SOC含量。结果表明：单施化肥不能明显提升土壤中SOC含量;配施粪肥能显著地提高R0.25和大团聚体中OC（Organiccarbon）的含量。M3N7处理能显著提高团聚体平均重量直径（Meanweightdiameter,MWD）、几何平均直径（Geometricmeandiameter,GMD）和各级团聚体中OC的含量。M2N8、M3N7、M5N5处理中SOC主要分布在2-0．25mm的大团聚体上,CK处理中SOC主要分布在微团聚体上,大团聚体含量较低,说明微团聚体比大团聚体形成的早,稳定性高于大团聚体,验证了微团聚体通过胶结作用形成大团聚体的层次性机制。该褐土的团聚体一SOC相互作用说明大团聚体的层次性形成和稳定性对SOC的保护具有关键作用。     

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。      

不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响

以吉林省农业科学院黑土有机培肥定位试验基地为平台,研究了不同种类有机肥(堆腐肥、鸡粪、牛粪和猪粪)施用对土壤及不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明:与不施肥(CK)和单施化肥(NPK)相比,有机肥配施化肥显著(P0.05)增加了土壤有机碳、胡敏酸碳(HAC)和胡敏素碳(HUC)含量;同时,有机肥配施化肥也增加了不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,其中施用堆腐肥显著增加了各粒级团聚体中有机碳、HAC和HUC含量。不同种类有机肥相比,施用堆腐肥处理的土壤有机碳、HAC和HUC含量均高于其他有机肥处理,并与牛粪处理之间差异显著;施用堆腐肥和牛粪后,0.25mm粒级团聚体有机碳含量高于其他有机肥处理,且2~0.25mm粒级团聚体有机碳含量显著高于鸡粪处理;从不同粒级团聚体中腐殖质组分的分布来看,施用堆腐肥后,2~0.25mm粒级团聚体中HAC和HUC含量显著高于猪粪处理,而0.25~0.053,0.053mm粒级团聚体中HAC含量显著低于鸡粪处理。上述结果说明,有机肥配施化肥提高了土壤团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,但不同有机肥的效应不同。     

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。     

不同施肥处理对黑垆土各粒级团聚体中有机碳含量分布的影响

依托中国科学院黄土高原长武农业生态试验站中的长期定位试验(始于1984年),利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,研究了长期施肥对不同粒级水稳性团聚体中有机碳分布的影响。试验涉及化肥和轮作培肥两个长期试验的9个处理。化肥试验:同一施磷基础上的5个施氮水平(N0、N45、N90、N135、N180);轮作培肥试验:不施肥(CK)、化肥(NP)、有机肥(M)、化肥有机肥配施(NPM)。结果表明:长期施肥显著影响土壤水稳性团聚体含量(p0.05),提高了2mm粒级水稳性团聚体含量,降低了0.25mm水稳性团聚体含量。施氮(N45、N90、N135、N180)处理主要提高了5mm、0.5～0.25mm水稳性团聚体中有机碳的含量,与N0相比,提高量为44.3%～73.3%;有机肥(M、NPM)处理对各粒级团聚体中有机碳的含量均有提高,与CK相比,提高量为40.7%～92.2%,其中5mm团聚体中有机碳含量分别提高了66.7%和92.2%。低氮(N0、N45、N90)处理、不施肥(CK)处理的1～0.5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占13.7%～23.7%;高氮(N135、N180)处理和氮磷配施(NP)处理、有机肥(M、NPM)处理的5mm团聚体中的有机碳对土壤有机碳的贡献率最大,占17.3%～24.9%。土壤有机碳与5mm、5～2mm团聚体含量呈显著正相关关系,与0.25mm团聚体含量呈极显著负相关。     

有机肥增减施后红壤水稻土团聚体有机碳的变化特征

利用一个长达35 a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将部分原化肥处理增施有机肥,部分原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥,研究有机肥增减施后长期不同施肥红壤性水稻土团聚体有机碳变化特征及影响。结果显示:红壤性水稻土以0.25 mm团聚体为主;长期不同施肥下土壤团聚体有机碳含量高低排序均表现为:0.25 mm团聚体0.25～0.053 mm团聚体(0.053 mm)团聚体,长期施用有机肥可提高红壤水稻土各粒级有机碳含量和2mm团聚体有机碳的贡献率。施肥对红壤性水稻土各粒径团聚体有机碳影响的大小排序为:0.053 mm0.25～0.053 mm(2 mm)2～0.25 mm;游离氧化铁和络合态铝对2～0.25 mm粒径团聚体有机碳有着重要影响,游离氧化铁在2 mm团聚体的形成中发挥作用。增加有机肥施用量可提高2 mm各粒级团聚体有机碳含量,减施有机肥则显著降低各粒级团聚体有机碳含量。不管减施还是增施有机肥均导致2mm团聚体有机碳贡献率降低;同时,减施有机肥后2 mm的各级团聚体有机碳贡献率提高,而增施有机肥后2～0.25 mm团聚体有机碳贡献率提高。     

长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响

采用我国东北地区的连续施肥28 a的典型黑土,通过颗粒分组的方法,研究了长期不同施肥处理对土壤团聚体形成和有机碳在各级团聚体中的分布规律,以及各粒级团聚体对养分的贡献能力的影响。结果表明,施用有机肥促进了土壤中大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,尤其以2~1 mm粒级增加的比例最大;而当化肥和有机肥配合施用后,主要促进土壤中<1 mm团聚体形成,尤其对0.5~0.25 mm粒级团聚体形成的促进作用最大。施肥(无论是有机肥还是化肥)能增加土壤有机碳含量,而且,化肥有机肥配合施用较单施化肥和单施有机肥的效果更好。随着团聚体粒级的降低,团聚体中有机碳的分配出现两个峰值,分别在2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级中出现。单施化肥处理及化肥有机肥配施处理与无肥处理相比均增加了0.5~0.25 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率;单施有机肥的处理与无肥处理相比增加了1~0.5 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率。然而,对于东北的典型黑土,2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级对土壤有机碳的保护作用最大,表明团聚体对有机碳的保护作用是碳分配和矿化分解作用的综合结果,通过调控施肥种类可以达到有效保护土壤质量和肥力的效果。     

长期施肥对灌漠土团聚体及其稳定性的影响

利用设计在武威的长期定位试验研究了单施氮肥或有机肥、有机肥与氮肥配施等措施对灌漠土团聚体及稳定性的影响。结果表明,与不施肥相比,单施氮肥不能显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量,而单施有机肥或者与氮肥配施能够显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量。其中0.25~2 mm粒级水稳性团聚体的有机碳浓度高于其它粒级。相关分析表明,0.25 mm水稳性团聚体的含量与土壤有机碳水平呈显著正相关。不同处理的0.25 mm水稳性团聚体含量依次为:农肥、绿肥和秸秆的处理CK、农肥+氮肥、绿肥+氮肥和秸秆+氮肥的处理氮肥处理(P0.05)。可见,单施有机肥能促进0.25 mm水稳性团聚体的形成,而单施氮肥或者与有机肥配施不利于0.25 mm水稳性团聚体的形成。     

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。     

The role of iron oxides in the preservation of soil organic matter under long-term fertilization

Purpose

The aim of this paper is to enlighten the role of highly reactive iron (Fe) minerals in soil organic carbon (SOC) preservation in soil aggregates.

Materials and methods

The effects of four long-term (37-year) fertilization regimes (NPK, chemical fertilization; NPKM, chemical fertilization + cattle manure; M, cattle manure; CK, non-fertilization control) on organic carbon (OC) stability, soil iron fractions in bulk soil, and soil aggregates were studied to characterize the capacity and mechanism of Fe minerals to preserve SOM in soil.

Results and discussion

Long-term fertilization significantly altered the Fe fractions in soil and soil aggregates. The two applications with manure (NPKM and M) increased the non-crystalline Fe content, while the chemical fertilizer (NPK) increased the crystalline Fe content. Besides, long-term fertilization with manure greatly increased the content of SOC and soil total nitrogen (STN). The non-crystalline Fe was positively correlated with the SOC content in both soil and soil aggregates. Meanwhile, the long-term fertilization treatments greatly changed the mass distribution and OC content of soil aggregates.

Conclusions

Long-term manure fertilization promoted the formation of non-crystalline Fe fractions, which bounds to SOC to form soil macro-aggregates. Thus, the formation of SOC-Fe association in soil and soil aggregates plays a crucial role in SOC preservation.

     

免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,研究免耕条件下土壤水稳性团聚体和有机碳储量的变化,为进一步评价免耕措施对黄淮海平原土壤结构和质量的影响提供科学依据。设置免耕(NT)、免耕秸秆不还田(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析土壤表层(0~20 cm)及深层(20~60 cm)水稳性团聚体分布特征、土壤有机碳以及团聚体有机碳的变化和相互关系。研究结果表明:由于减少了对土壤的破坏以及增加了秸秆还田和有机肥的施用,与常规耕作相比,NT和NTRR可提高表层土壤有机碳含量和储量、水稳性团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),以及大团聚体有机碳的含量和储量。其中,秸秆覆盖比施用有机肥对表层土壤有机碳储量和0.25~2 mm团聚体有机碳储量的提高具有更显著的作用。与表层不同,深层土壤有机碳和大团聚体有机碳的含量和储量表现为NT相似文献   

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。     

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。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。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。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

Thirty-Year Manuring and Fertilization Effects on Heavy Metals in Black Soil and Soil Aggregates in Northeastern China

To evaluate the effects of thirty years of manure and chemical fertilizer applications on metal accumulations in soil and soil aggregates, fresh soils were separated by wet sieving into four aggregate fractions and heavy-metal concentrations in soil and aggregates were determined. The soil organic carbon (SOC) concentration in microaggregates ranged from 20.2 to 39.6 g carbon (C) kg^?1, which was significantly greater than those in the other fractions. The proportion of heavy metals in small macroaggregates and the silt + clay fraction accounted for 45.5 ± 10.6% and 35.8 ± 14.1% of the total amount in soil, respectively, which might be due primarily to their greater mass percentages in soil. Both chemical fertilizer and manure significantly stimulated iron (Fe) and zinc (Zn) accumulation; horse manure also increased copper (Cu), lead (Pb), and chromium (Cr) concentration in bulk soils as compared with the control. The results also indicated that heavy-metal distribution in aggregates was not controlled by SOC but possibly by soil clay.     

Variation of intra‐aggregate organic carbon affects aggregate formation and stability during organic manure fertilization in a fluvo‐aquic soil

The aggregate formation and stability are controlled by the dynamics of soil organic matters (SOM), but how it is related to SOM chemical composition within different‐sized aggregates is largely unknown during manure fertilization. In this study, the variations of intra‐aggregate organic carbon (OC), including intra‐particulate organic matter (iPOM) and mineral‐associated organic matter, were quantitatively and qualitatively analysed, and then, their effects on aggregate formation and stability were assessed under four treatments: control (CK), mineral fertilizer (NPK), reduced manure (30%M) and manure fertilizers (M). Manure application (M) significantly increased macroaggregate proportion, mean weight diameter (MWD), and OC contents within different‐sized aggregates compared to CK, NPK, and 30%M. The OC accumulation of macroaggregate in M was attributed to OC content increase in silt plus clay subfraction rather than iPOM with more labile organic groups; oppositely, in microaggregate it was located in the relatively stable fine iPOM. The macroaggregate formation and stability were controlled by the fine iPOM within macroaggregates, whose abundant polysaccharide‐C and aliphatic‐C after manure fertilization advanced the microbial growth except for Gram‐positive bacteria, which further promoted macroaggregate formation and stability. The free silt plus clay fraction also affected macroaggregate formation and stability, and its polysaccharide‐C derived from microorganisms or decomposing SOM was positively associated with MWD and macroaggregate proportion. Because polysaccharide‐C can be easily associated with mineral particles, further improving micro‐ or macroaggregation. We conclude that continuous manure fertilization could increase labile SOM accumulation within aggregates and then facilitate microbial growth, which collectively are responsible for aggregate formation and stabilization.     

东北黑土有机质组分与结构的研究进展

在全球气候变化背景下研究土壤有机质的转化过程对于评价陆地生态系统碳截获潜力具有重要意义,而土壤有机质的循环特征及其稳定性与土壤有机质的组成和结构密切相关.东北黑土区是我国重要的商品粮基地,近年来,黑土有机质含量呈显著下降趋势,造成黑土肥力和质量的严重退化.本文通过文献资料的整理,总结了不同农田管理措施下黑土土壤有机质的消长动态、组分变化以及结构特征的研究现状,并探讨了研究中存在的问题.开垦和耕作导致土壤有机质总量、活性组分以及腐殖物质含量的显著降低,而平衡施用化肥和有机肥是维持和提升土壤有机质数量和质量的有效途径,长期有机无机配施使土壤有机质结构趋于简单化,有利于土壤肥力的保持.黑土有机质组分化学结构变化的驱动机制是值得人们长期探索的问题.     

Long-term effects of NPK fertilizers and organic manures on soil organic carbon and carbon management index under a double-cropping rice system in Southern China

The effects of manure and chemical fertilizer on soil bulk density, soil organic carbon (SOC), and the role of carbon management index (CMI) in soil quality evaluation were studied under a double-cropping rice system in a long-term experiment. The experiment included five fertilizer treatments: without fertilizer input (CK), chemical fertilizer alone (MF), rice straw residue plus chemical fertilizer (RF), 30% organic matter plus 70% chemical fertilizer (LOM), and 60% organic matter plus 40% chemical fertilizer (HOM). RF, LOM, HOM treatments increased SOC content relative to MF treatment in the paddy fields at 0–20 cm. RF, LOM, HOM treatments were more effective for increasing CMI, lability index, lability of C, and SOC stocks, as compared with MF treatment. Based on rice grain yield and carbon storage, integrated fertilization of chemical fertilizer and organic manure proved to be the most effective practices for improving crop productivity and SOC sequestration.