长期不同施肥黑土团聚体有机碳分布特征

土壤有机质是土壤的重要组分部分,在土壤肥力、环境保护及农业可持续发展等方面都具有重要作用。团聚体是土壤结构的重要组成部分,是形成土壤良好结构的物质基础,能够综合地反映土壤整体的肥力状况,其大小和含量成为土壤质量高低、抗侵蚀能力强弱的指标。近年来土壤有机质和团聚体的相互关系及其影响因素的研究越来越受到重视。本研究利用黑土长期定位试验4个典型施肥处理:有机肥马粪与无机肥氮磷钾混合施用(MNPK)、施用化肥氮磷钾(NPK)、施用有机肥马粪(M)和不施肥处理(CK),分析土壤团聚体粒级组成,以及不同粒级团聚体中有机碳含量分布特征,并分析不同粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率。结果表明:长期定位施肥的黑土(0~20 cm)进行团聚体颗粒分级后,土壤2 mm~0.25 mm和0.25 mm~0.053 mm团聚体为优势粒级,二者占土壤团聚体总量的46.5%和39.6%。各处理团聚体中有机碳含量因粒级而异,0.25 mm~0.053 mm粒级团聚体有机碳含量最高,0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量最低。有机无机肥配施(MNPK)处理各粒级有机碳含量较对照都有不同程度增加,MNPK、M、和CK处理在2 mm~0.25 mm对土壤有机碳的贡献率最大,分别为53.0%、45.7%和51.1%,单施化肥处理(NPK)在0.25 mm~0.053 mm对土壤有机碳的贡献率最大为47.9%。以上结果与各粒级团聚体在长期施肥土壤中所占比例相一致。     

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。     

不同温室蔬菜种植模式下土壤磷素形态分布与转化

采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级浸提法,研究了15a长期有机、综合和常规种植3种温室蔬菜生产体系下石灰性土壤磷形态分布及转化特征。结果表明:种植模式及施肥年限对土壤有机磷含量和各形态无机磷含量均有显著影响,且交互作用显著。随着施肥时间延长,3种种植模式土壤有机磷含量与无机磷形态Ca_2-P、Ca_8-P、Fe-P含量不断升高,Al-P、O-P、Ca_(10)-P含量呈现不规则变动,差异较小;有机模式土壤有机磷含量与无机磷形态Ca_2-P、Ca_8-P、Fe-P含量均高于常规和综合模式,O-P、Ca_(10)-P含量略小于常规和综合模式。在各磷素占比中,中等活性磷源(Ca_8-P、Fe-P、Al-P)潜在磷源(O-P、Ca10-P)有效磷源(Ca_2-P)。表层土中有机磷占全磷的8%～23%,亚表层土中有机磷占全磷的6%～13%。有机模式促进了无机磷各形态之间、有机磷和无机磷形态之间的转化过程,0～20 cm土层的磷素转化比20～40 cm更活跃。     

长期施用化肥和有机肥下潮土干团聚体有机氮组分特征

依托中国科学院封丘农业生态实验站长期施肥试验,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机肥配施(1/2OM)、有机肥(OM)处理,对比研究27a连续施用化肥和有机肥对土壤机械稳定性团聚体及其有机氮组分的影响。结果表明,长期施用有机肥显著提高了耕层土壤中大于2 mm团聚体的比例,较CK提高了33%,较NPK增加了17%。施肥显著提高耕层团聚体中有机氮含量,以OM处理效果最明显,大于2 mm、2～0.25 mm、小于0.25 mm团聚体中酸解有机氮含量分别为776.4、837.7、625.3 mg·kg~(-1)。各团聚体中有机氮以酸解铵态氮为主,氨基糖态氮最少。长期单施化肥主要提高了大于2 mm团聚体中酸解铵态氮比例,施用有机肥提高了氨基酸态氮和酸解未知态氮含量及分配比例。长期施用有机肥使潮土结构明显改善,有利于耕层团聚体中全氮及有机氮各组分的积累,氨基酸态氮、氨基糖态氮、非酸解有机氮主要赋存于2～0.25 mm团聚体中,而酸解铵态氮和酸解未知态氮在大于2 mm团聚体中分布较多,有效地提高了土壤供氮能力。     

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。     

杨凌地区大棚土壤无机磷形态及有效性研究

为了研究杨凌地区不同年限大棚土壤磷素的有效性及无机磷的空间分布状况,采用蒋-顾石灰性土壤无机磷形态分级方法.对大棚土壤磷素形态、空间分布特性以及无机磷形态的生物有效性进行了研究.结果表明:大棚土壤各形态无机磷呈现出在表层(0-10 cm)强烈富集,向下剧减的垂直分布特征,大棚土壤的磷素以无机磷为主,Ca-P含量占无机磷含量的73.61%～77.11%,平均74.99%,大棚土壤0-40 cm土层中各形态无机磷含量大体也表现Ca-P含量(Ca10-P、Cas-P)高于其他形态的磷;大棚土壤无机磷含量高于露天菜地,但无机磷占全磷的比例有所下降,随着大棚土壤栽培年限的延长,Ca-P在无机磷组分中始终占主导地位,Ca10-P、Ca8-P、Ca2-P等无机磷组分的含量顺序及比例在一定范围内基本不变,保持耕层各形态磷的平衡,无机磷组分的形态分布及比例分配并没有随棚龄的变化而发生改变;与露天土壤相比,大棚种植的环境提高了Ca8-P、Ca2-P在无机磷所占的比例,从而提高了土壤中磷素的生物有效性.     

长期不同施肥处理下黄泥土原土和团聚体颗粒组的菲含量变化

研究了太湖地区长期不同施肥处理下黄泥土团聚体颗粒组的组成、有机C含量,以及菲的分布和溶出特点.结果表明,不同施肥处理下,团聚体颗粒组均以0.25 ～ 0.02 mm所占比例最高,其质量分数范围为38.3% ～ 43.6%,而黏粒组所占比例最低仅为7.9% ～ 11.7%.另外,施用猪粪和秸秆可大幅度提高2.00 ～ 0.25 mm颗粒组所占的比例.而不同施肥处理下2.00 ～ 0.25 mm颗粒组的有机C含量最高,介于20.57 ～ 28.32 g/kg,并且施用猪粪和秸秆可提高原土和团聚体颗粒组的有机C含量.施肥处理对团聚体颗粒组的菲含量也有较大影响,以化肥区菲含量最高,其次为无肥区,常规区和秸秆区最低.而不同施肥处理下,菲在团聚体颗粒组中的分布具有相似的特征,主要分布在＜0.002 mm和2.00 ～ 0.25 mm两个颗粒组.长期施肥处理对原土和团聚体颗粒组菲的溶出无显著影响,在电解质作用下菲均无溶出.因此,长期不同施肥处理在影响团聚体颗粒组的组成、有机C含量的同时,也可对黄泥土团聚体颗粒组中的菲分布有着显著的影响.     

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%。     

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。     

绿肥化肥配施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

开展了5年的定位试验,研究减施20%化肥下紫云英不同翻压量对土壤团聚体、有机碳的影响。试验设置5个处理:不施肥(CK),传统化肥(100%CF),80%传统化肥配施15 t/hm~2紫云英(M1+80%CF),80%传统化肥配施22.5 t/hm~2紫云英(M2+80%CF),传统化肥配施30 t/hm~2紫云英(M3+80%CF)。结果表明:1) 0.25～2.00 mm团聚体在土壤中含量最高,占42.7%～56.1%。与100%CF相比,绿肥化肥配施处理0.25～2.00 mm团聚体含量增加了6.2%～21.2%,2.00 mm团聚体含量降低了11.4%～32.7%;2) 80%化肥配施不同量紫云英条件下,土壤总有机碳含量均高于100%CF,2.00 mm团聚体有机碳含量均高于100%CF,紫云英翻压量达到30 t/hm~2时,0.05～0.25 mm团聚体有机碳含量低于100%CF。3)2.00 mm和0.05～0.25 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,分别为28.5%～39.0%和43.2%～56.0%。试验结果表明,在豫南单季稻产区利用紫云英配施80%化肥可以提升土壤品质和肥力。     

毛竹林地土壤团聚体稳定性及其对碳贮量影响研究

通过对集约经营毛竹林地土壤团聚体的测定,结果表明毛竹林地3个土壤层次各粒径团聚体分布特征为>5 mm的含量在土壤团粒结构中占主导地位,占总团聚体的比例为26.39%~42.38%;其次为1~5 mm含量,占14%~18%;<0.25 mm的含量最小,占2.31%~6.73%。毛竹林土壤团聚体平均重量直径平均值为0.90 mm,并且随着土壤层次的增加有逐渐增加的趋势。毛竹林地土壤总有机碳的积累与0.25~3.15 mm土壤团聚体中有机碳含量呈显著相关,与>3.15 mm和<0.25 mm团聚体有机碳含量相关不显著。毛竹林地0~20 cm土壤层中,分布在>5 mm和3.15~5 mm粒径土壤团聚体中的有机碳比例分别为14.86%和11.26%,低于20~40 cm和40~60 cm土壤。这也说明,长期集约经营毛竹林后,林地土壤有机碳含量下降的主要原因可能是>5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量下降。     

不同施肥措施及施肥年限下土壤团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体的数量和质量直接影响着土壤性质和有机碳固存。研究不同施肥措施及施肥年限对采煤塌陷区复垦土壤团聚体的重量分布比例及其稳定性的影响,可为该区农业生产和土壤质量提升提供科学依据。采集复垦6,11年定位试验不同施肥处理耕层(0—20 cm)土样,选取不施肥(CK)、平衡施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MNPK)4个处理,利用干筛法和湿筛法获得4种粒径的团聚体/粉黏粒组分(>2,0.25~2,0.053~0.25,<0.053 mm),用>0.25 mm团聚体的含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(ELT)表示团聚体的稳定性,同时测定土壤有机碳含量。结果表明:施肥年限较施肥措施对土壤团聚体的含量及稳定性产生了更显著的影响。干筛条件下,施肥6,11年均显著降低了各处理0.053~0.25 mm团聚体和<0.053 mm组分的含量,降幅分别为68.39%~87.37%,69.63%~78.32%(6年)和90.01%~93.68%,78.29%~83.93%(11年);湿筛条件下,施肥11年显著提高了各处理>2 mm团聚体的含量,增幅达473.35%~645.16%,但是显著降低了0.053~0.25 mm团聚体的含量,降幅为43.67%~57.54%。土壤团聚体的稳定性也随着施肥年限的增加而逐渐增强,表现为DR0.25、WR0.25和MWD值呈增加趋势,而PAD和ELT值呈降低趋势。土壤有机碳含量与DR0.25、WR0.25、MWD水稳性呈极显著正相关关系,而与PAD和ELT呈极显著负相关关系。本研究表明,该区域连续培肥11年提高了土壤大团聚体的含量而伴随着微团聚体含量的显著减少,导致土壤结构越来越稳定。这对于提高采煤塌陷区复垦土壤肥力、改善土壤结构产生了良好的效果。     

沙质土壤改良剂对科尔沁地区风沙土物理性质及玉米产量的影响

一次性在沙地施加沙质土壤改良剂,研究了其在不同年份对科尔沁沙地风沙土土壤团聚体含量、土壤贮水量以及玉米产量影响的长效机制。结果表明,各处理均能显著提高0—40cm土层间粒径大于0.25mm的团聚体含量,能促进粒径0.1~0.25mm小团聚体逐渐向粒径为0.25~0.5mm和粒径大于2mm的大团粒结构转变,其中以第4a的0—10cm土层处理表现最为明显,粒径0.1~0.25mm小团聚体较CK减少了34.55%,粒径0.25~0.5和大于2mm的大团粒结构分别较CK增加了1.63和12.31倍;在贮水量方面,施入土壤改良剂第3a,第4a,第2a以及第1a分别较CK提高了42.21%~48.48%,32.48%~38.11%,28.35%~34.3%和19.15%~29.47%;在产量方面,各处理间差异均显著,各处理较CK增产幅度在15.1%~59.62%。施加沙质土壤改良剂在前3a可逐年改善土壤团粒结构、贮水能力和提高产量,说明其具有显著的改土和增产效果。     

宁南山区植被自然恢复中土壤团聚体特征及其与土壤性质关系

在野外调查与室内分析的基础上，对黄土丘陵区典型草原带植被自然恢复过程中土壤水稳性团聚体及其主要影响因子的演变规律进行了研究，并用典范相关分析法对二者的相互关系进行了定量分析。结果表明：随着植被演替，土壤中大粒级水稳性团聚体含量逐步增加，〉5mm粒级团聚体在土壤团粒结构中占主导地位，含量占50％～80％。其次是5～2mm含量，占到10％～15％左右。土壤全氮与有机质含量对〉5mm与1～0．5mm两个粒级团聚体影响较大。全量铝、全量铁、物理性粘粒对2～1mm与0．5～0．25mm两个粒级团聚体影响较大。全铝、全铁、全氮、有机质是影响土壤团聚体的主要因子群，其次为粘粒、物理性粘粒。主要作用因子可划分为综合物理因子（物理性粘粒，粘粒）、综合化学因子（全氮，有机质）、综合矿质因子（铁、铝氧化物）。     

改良剂作用下滨海盐化潮土团聚体分布、稳定性及有机碳分布特征

通过对滨海盐化潮土小麦—玉米轮作2年田间定位试验,研究不同改良剂施用对土壤团聚体分布、稳定性及土壤团聚体中有机碳含量、各级团聚体有机碳对总有机碳贡献率的影响。试验共设置3个处理:对照(CK)、有机土壤改良剂(OSA)和有机—无机土壤改良剂(CSA),分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R_(0.25))、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、分形维数(D)、有机碳储量(soil organic carbon storage,SOCS)和有机碳贡献率(contribution rate of organic carbon)。结果表明,滨海盐化潮土水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,改良剂施用后土壤R_(0.25)显著提高,其影响主要集中在5 mm和2～5 mm粒径级,OSA处理2个粒级团聚体含量较CK分别显著增加167.38%和59.00%,CSA处理分别显著增加89.17%和100.66%。施用OSA与CSA同时显著提高了土壤团聚体MWD和GMD值,说明2种改良剂的施用均有利于提高大团聚体数量及稳定性。施用改良剂2年处理土壤各粒级团聚体中有机碳含量均有所提高,OSA处理以1～2 mm粒级提高最多,CSA以2～5 mm粒级提高最多,且前者达显著水平。与CK相比,改良剂可促使土壤有机碳向大团聚体富集,显著提高1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率93.62%～109.76%,降低或显著降低1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率20.55%～24.92%。在小麦—玉米轮作模式下,改良剂施用不仅可以显著提高滨海盐化潮土水稳性大团聚体含量和稳定性,还可显著增加水稳性大团聚体有机碳含量与储量,是加强盐碱土壤有机碳库积累的有效措施。     

不同肥力红壤水稻土根际团聚体组成和碳氮分布动态

研究水稻种植期间表层土壤团聚体数量及其有机碳、全氮含量的变化,对揭示人为耕作的影响、认知土壤肥力的演变规律具有重要意义。选择两种不同肥力的红壤性水稻土进行田间根袋试验,分别于水稻插秧前、分蘖期、孕穗期和成熟期采样,分析了水稻生长过程中根际和非根际土壤团聚体组成、稳定性以及有机碳、全氮分布的动态变化。结果表明,低肥力土壤团聚体以0.25 mm大团聚体为主(56.2%~64.0%),0.25~1 mm粒级团聚体含量最高;除1~2 mm粒级外,水稻生育期内根际土壤各粒级团聚体含量均有显著变化;取样时期、根际作用与取样时期的交互效应对0.25~1 mm和0.053~0.25 mm粒级含量有显著影响。高肥力土壤中以0.25 mm微团聚体为主(59.8%~72.0%),0.053~0.25 mm粒级团聚体比例最高,取样时期显著影响0.25 mm大团聚体含量,根际作用与取样时期的交互效应对2 mm粒级含量有极显著影响。与非根际相比,根际土壤大团聚体的破坏率较低,平均重量直径(MWD)较高,种植水稻有助于提高根际土壤的稳定性。两种肥力土壤团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1~2 mm粒级最高,0.053~0.25 mm粒级最低,大团聚体中显著高于微团聚体。根际土壤中,水稻成熟期各粒级团聚体有机碳含量与插秧前无显著差异,而分蘖期和孕穗期有明显波动;水稻的生长降低了大团聚体中的全氮含量,对高肥力土壤的影响更为显著。总体而言,低肥力土壤中,根际作用主要影响团聚体组成和稳定性,取样时期影响团聚体碳氮含量;高肥力土壤中,团聚体组成和碳氮分布受根际作用和取样时期的共同影响。     

不同地表条件下黑土区坡耕地侵蚀过程中土壤团聚体迁移

土壤侵蚀过程中,土壤团聚体的迁移反映了团聚体的破碎程度及径流的搬运能力,直接影响着侵蚀强度.以东北典型薄层黑土区耕层土壤为研究对象,采用模拟降雨试验方法,研究裸露休闲、纱网覆盖与秸秆覆盖3种地表条件下不同粒级(>5 mm,2～5 mm,1～2 mm,0.5～1 mm,0.25～0.5 mm和<0.25mm)土壤团聚体的迁移特征.结果表明:(1)纱网覆盖与秸秆覆盖具有削减径流和抑制侵蚀的作用,其中抑制产沙作用更明显,减沙率分别为75%和99%以上;(2)3种地表条件下,<0.25 mm团聚体是主要的流失粒级,其占到团聚体流失总量的50%以上;各粒级流失量均表现为:裸露休闲>纱网覆盖>秸秆覆盖;(3)纱网覆盖和秸秆覆盖下的团聚体粒级分布与裸露休闲的相比,差异较为明显的均是<0.25 mm粒级,该粒级流失量较裸露休闲的分别减少74.62%和99%;秸秆覆盖与纱网覆盖之间差异明显的是<0.25 mm与1～5 mm粒级,流失量较纱网疆盖的分别减少97.81%和86.03%;(4)秸秆覆盖下团聚体平均重量直径表现为最大;分形维数和平均重量比表面积均表现为:裸露休闲>纱网覆盖>秸秆覆盖.     

基于REE示踪的土壤团聚体破碎转化路径定量表征

土壤团聚体破碎转化路径是坡面侵蚀过程研究的难点问题之一。目前团聚体破碎转化路径的定量表征仍不明晰,一定程度上限制了土壤侵蚀过程中泥沙分选搬运机制的深入研究。基于大样带调查选取6种不同质地的典型农耕地土壤为研究对象,结合稀土元素(Rare Earth Elements,REE)示踪方法,综合分析不同粒径土壤团聚体(5~2,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm)和不同径流扰动周期(24 h,7天)对REE吸附和解吸能力的影响,探究REE示踪不同粒径土壤团聚体破碎转化的可行性,定量表征了土壤团聚体破碎转化路径。结果表明:REE与土壤团聚体的实际吸附浓度低于施放浓度,2~1,1~0.5,0.5~0.25,<0.25 mm土壤团聚体的REE吸附浓度与黏粒含量呈显著正相关(P<0.05);径流扰动影响对吸附于土壤团聚体的REE解吸作用十分微弱,解吸浓度仅占REE实际吸附浓度的0.001%~0.139%。5~2,2~1,1~0.5,05~0.25,<0.25 mm土壤团聚体经过湿筛后向各粒径转化的路径基本相同,向<0.25 mm微团聚体转化为土壤团聚体破碎的主要路径。相较于粉粒、黏粒含量较高的土壤团聚体,砂粒含量较高的土壤团聚体向1~0.5,0.5~0.25 mm粒径的转化贡献率整体偏低。基于REE示踪得到的>0.25 mm各粒径团聚体质量整体被低估,低估范围为-27.96%^-11.08%;而<0.25 mm团聚体质量则被高估,高估范围为3.65%~22.73%。基于各粒径土壤团聚体的REE量化值建立了校正关系,可将计算相对误差降低至0.04%~16.24%。     

冻融循环次数和土壤含水率对油松林土壤团聚体及有效态微量元素的影响

以王茂沟流域典型人工油松林土壤为对象,研究了不同冻融循环次数(0,3,9次)和不同土壤含水率(40%FC,60%FC,80%FC)条件下土壤团聚体组成和团聚体中4种有效态微量元素(Cu、Fe、Mn、Zn)的演变特征。结果表明:冻融循环次数增加显著增加了<0.25 mm粒径团聚体比例(P<0.01),降低了>2 mm粒径团聚体比例(P<0.01),从而导致团聚体平均重量直径(MWD)显著降低(P<0.01);土壤含水率增加显著降低了<0.25 mm粒径团聚体比例(P<0.01),增加了0.25~2,>2 mm粒径团聚体的比例,团聚体MWD值显著增加(P<0.01)。土壤含水率增加对土壤颗粒的团聚作用显著大于冻融循环作用对土壤团聚体的破坏作用。冻融循环作用降低了<0.25 mm粒径团聚体中有效态Cu和Fe的总量,增加了Mn和Zn的总量,同时增加了在>2 mm粒径团聚体中4种有效态元素的总量。土壤含水率增加降低了<0.25 mm粒径团聚体中4种有效态微量元素的总量,而在>2 mm粒径团聚体中其总量显著增加。土壤含水率升高能够抵消冻融循环次数增加对土壤团聚体的破坏作用,冻融循环作用和土壤含水率增加的协同作用提高了>2 mm粒径团聚体有效态微量元素的含量。     

不同管理方式对黑土农田根际土壤团聚体稳定性的影响

以长期定位试验为平台,采集草地(GL)、作物轮作(当季作物为大豆,RS)和连作(玉米、大豆、小麦连作,CM,CS,CW)共5个样地的根际土壤样品作为实验处理,通过对根际土壤团聚体稳定性及有机碳含量的研究,旨在阐明不同植被覆盖与作物轮作—连作对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明,土壤有机碳以如下顺序递减:GL>CS>CM>RS>CW;土壤全氮含量以如下顺序递减:GL>CS>CM>CW>RS。农田经过20年的生态恢复,植被演替成为草地,土壤有机碳含量比农田各处理平均高出7.8%。水稳性大团聚体(WSA_(>0.25mm))质量分数以如下顺序递减:GL>CM>RS>CS>CW,草地WSA_(>0.25mm)的质量分数比农田平均高出18.0%。WSA_(>0.25mm)有机碳含量与土壤总有机碳含量呈显著正相关(r=0.89,p<0.05)。从草地到农田各处理WSA_(>2mm)与其WSA_(>0.25mm)的变化趋势基本一致。WSA_(>2mm)有机碳含量与平均重量直径(MWD)呈极显著正相关(r=0.99.p<0.01),对土壤团聚体的稳定性具有重要作用。根密度与WSA_(>0.25mm)、WSA_(>2mm)质量分数及有机碳含量呈显著或极显著正相关,与MWD的相关性也达极显著水平(r=0.97,p<0.01),表明植物根系在水稳性大团聚体的形成与稳定过程中起着重要作用。