黑土有机碳变化的DNDC模拟预测

为探讨黑土有机碳的长期变化规律及DNDC模型在土壤有机碳预测方面的适用性,本文利用吉林省公主岭地区黑土不同施肥措施下的长期定位试验数据,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)4个处理进行土壤有机碳分析,并将数据用作DNDC模型验证。验证结果表明:各处理DNDC验证中RMSE值均小于10%(分别为5.09%、6.11%、9.38%、8.36%),说明模拟值与观测值一致性良好,模型可用于该地区土壤有机碳模拟。选取了化肥施用、有机肥施用、秸秆还田比率、温度及降水5个因子进行模型的敏感性分析,结果表明:有机肥的施用对土壤有机碳含量的影响最显著,且这种影响具有持久性。最后模拟了4种施肥情境下未来(至2100年)的土壤有机碳变化情况。结果表明:对照不施肥处理(CK)土壤有机碳含量略有下降,至2100年土壤有机碳含量为11.55 g·kg-1,较试验前土壤初始有机碳(13.2 g·kg-1)下降约12.5%。单施化肥处理(NPK)土壤有机碳含量较为稳定,并未出现土壤有机碳含量下降。配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)处理土壤有机碳含量增加明显,至2100年土壤有机碳含量为24.4 g·kg-1和27.6 g·kg-1,分别较初始有机碳含量上升84.8%和109.1%。     

长期不同施肥处理对水稻土有机碳分布变异及其矿化动态的影响

基于持续26 a的太湖地区水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面有机碳分布、有机碳密度和变异幅度、及有机碳矿化动态的影响。结果表明:(1)长期施肥使水稻土表层有机碳含量显著升高,施有机肥和秸秆还田较单施化肥更能促进表层有机碳累积。施化肥处理10~30 cm土层有机碳含量相对稳定,施有机肥处理20~40 cm土层有机碳含量相对稳定;(2)0~25 cm和0~50 cm土层,施有机肥处理的有机碳密度均高于施化肥处理,有机肥+氮+磷处理(MNP)和化肥氮+磷+钾处理(CNPK)的有机碳密度均为最高,秸秆+化肥氮处理(CRN)高于有机肥+秸秆+氮处理(MRN)。各施肥处理0~25 cm和25~50 cm土层有机碳变异幅度均高于对照C0。施有机肥处理的有机碳密度变异幅度均高于施化肥处理。化肥氮+磷处理(CNP)和有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)有机碳密度的变异性最大;(3)各处理土壤有机碳矿化速率在培养第2~4天均达到最大,第3周后达到稳定,有机肥处理的最大矿化速率均高于化肥处理,各处理平均矿化速率为CO255.36~75.46 m l kg-1d-1,稳定矿化速率为CO210~20 m l kg-1d-1。在8周培养期内,施有机肥处理的累积矿化量始终大于施化肥处理,有机肥+秸秆+氮处理(MRN)的累积矿化量最大,各施肥处理土壤的矿化强度和稳定矿化率仍保持稳定。     

长期施肥对西南黄壤有机碳平衡的影响

为阐明长期施肥对西南地区黄壤有机碳变化特征的影响,探讨土壤可持续利用培肥模式,从1995年起采用10种施肥模式(CK、1/4 M+3/4 NPK、1/2 M+1/2 NPK、M、NPKM、NPK、NK、N、NP、PK)对贵阳市小河区玉米地黄壤进行处理,分析了各施肥模式下土壤有机碳的变化特征及其与作物产量之间的动态变化关系。结果表明,随着施有机肥年限延长,土壤有机碳总体呈增加趋势,而施化肥表现出下降趋势,无机肥配施对提高土壤有机碳含量作用明显。不同施肥模式有机碳平衡变化很大,施有机肥,土壤有机碳平衡量均为正值,有机肥施用量的增加也会导致土壤有机碳含量提高;不施肥和施用化肥处理的有机碳平衡量均为负值,各施氮处理(NPK、NK、N、NP)间有机碳平衡量差异不显著(p值为0.08),但与不施氮处理(PK)的有机碳平衡量存在差异显著(p0.01)。黄壤有机碳平衡量与系统总碳投入之间呈现显著的正相关关系(R2=0.9995),维持黄壤有机碳平衡所需的最低碳投入量为每年2.57 t hm-2。施有机肥处理中,玉米产量与有机碳含量表现出较好的正相关关系(R2均大于0.6);而不施肥或施用化肥处理中,二者的相关性较差(R2均小于0.3)。以上结果说明,研究区黄壤中有机碳还没饱和,仍具一定的固碳潜力,施有机肥,尤其是有机肥与化肥配施可以提高土壤有机碳含量。     

长期不同施肥方式下土壤有机碳的垂直分布及碳储量

为了研究施肥对土壤有机碳含量的影响,在湖北省农业科学院南湖实验站进行了25年不同施肥方式的长期定位试验。研究结果表明:与对照相比,除单施氮肥与单施有机肥外,其他施肥方式均提高了0～20cm土壤有机碳含量与碳储量;与对照及单施化肥相比,有机肥配施化肥均提高了0～20cm及0～100cm土壤有机碳含量与碳储量。单施化肥与单施有机肥对各土层土壤有机碳含量影响较小,且土壤有机碳累积少;而化肥配施有机肥提高了0～20cm与20～40cm土壤有机碳含量与碳储量。除对照及氮磷钾肥配施过量有机肥处理外,其他处理土壤全氮与有机碳含量间具有显著相关性。有机肥与化肥配合施用是提高农田土壤有机碳,增加土壤碳储量的有效方法。     

长期不同施肥措施下黑土有机碳的固存效应

利用开始于1979年的黑土长期定位试验,研究长期不同施肥措施下土壤有机碳含量演变特征、固碳效应及外源碳输入对土壤固碳的贡献。结果表明:长期单施化肥土壤有机碳含量较试验前下降了11.6%~16.1%,有机肥与化肥配施土壤有机碳含量呈上升趋势,常量有机肥化肥配施(MNP、MNPK)土壤有机碳含量分别上升了6.5%和8.4%,二倍量有机肥化肥配施(M2N2、M2N2P2)土壤有机碳含量分别上升了7.7%和11.6%。不施肥和施化肥土壤有机碳储量呈现亏缺,亏缺量在3.5~6.1t/hm2。有机肥与化肥配施土壤有机碳储量表现为盈余,M2N2P2处理盈余量最高,达到1.9t/hm2。年均有机碳投入量与土壤固碳速率呈显著的线性正相关,表明黑土仍具有一定的固碳潜力。黑土碳投入的转化效率为34.1%,若要维持黑土有机碳库平衡,则每年至少投入1.416t/hm2有机碳。可见,在黑土区增加土壤碳投入(有机肥)仍然是最有效的土壤固碳措施。     

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。     

不同施肥制度下我国东部典型土壤易分解与耐分解碳的组分特征

【目的】土壤易分解碳库(labile organic carbon,Lab-C)和耐分解碳库(recalcitrant organic carbon,Rec-C)是土壤有机质的重要组分,其组分大小与比例可反映土壤有机碳的周转与固存特性。因此,研究长期不同施肥制度下土壤易分解碳库与耐分解碳库的大小与比例,对土壤养分管理及肥力培育具有重要的意义。【方法】利用我国东部23年长期不同施肥制度下的黑土、潮土、红壤和32年水稻土共四类土壤的典型土样为代表,以不施肥(CK)、施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKM)4个处理土壤,采用颗粒密度相结合的方法,将土壤有机碳分为易分解碳和耐分解碳2个组分,分析了其不同组分碳含量及比例的变化特征。【结果】土壤经该方法分组后,四种土壤的平均质量回收率和碳回收率均超过95%,是一种测定土壤易分解碳和耐分解碳的可行方法。旱作土壤(黑土、潮土和红壤)易分解碳的平均含量为1.91 g/kg低于水田的2.42 g/kg,而易分解碳占总有机碳的平均比例为15.4%,高于水田的9.9%。NPKM处理下,黑土、潮土和红壤易分解碳含量显著高于NPKS、NPK及CK处理(P0.05),较NPK处理增加的比例分别为98.4%、43.7%和71.2%,同时提高了易分解碳占总有机碳的比例,但无显著差异性;NPK和NPKS处理下黑土与潮土易分解碳的含量较不施肥无显著变化,而红壤易分解碳含量较不施肥显著降低(P0.05),降低的比例分别为33.1%和29.6%;水稻土4个处理间易分解碳的含量及其占全碳的比例无显著差异性。四类土壤耐分解碳的含量与总有机碳含量的变化一致,均表现为NPKMNPKSNPKCK。NPKM处理下,四种土壤耐分解碳含量显著增加(P0.05),黑土、潮土、红壤和水稻土较NPK处理增加的比例分别为68.8%、42.7%、17.6%和17.2%,同时耐分解碳占全碳的比例降低;NPKS处理下黑土、潮土和水稻土耐分解碳的含量较NPK处理也增加,对应增加的比例分别为10.9%、15.1%和18.0%。同时,易分解碳和耐分解碳的含量与土壤总有机碳含量之间有极显著的正相关关系。【结论】旱作土壤易分解碳含量比水田土壤更易受不同施肥处理的影响,有机无机配施(NPKM与NPKS)可提高旱作与水田土壤易分解碳与耐分解碳的含量,同时相对提高了易分解碳占全碳的比例,且NPKM处理的效果优于NPKS处理,更优于化肥处理。     

长期施肥对棕壤有机碳及各组分的影响

本文通过棕壤长期定位施肥试验,研究了玉米-玉米-大豆轮作条件下不同施肥处理土壤有机碳及其不同密度组分的变化及其影响因素。结果表明:经过27年的长期不同施肥,土壤有机碳含量有了明显变化,总的变化趋势是:高量有机肥区(12.30gkg-1)>低量有机肥区(11.41gkg-1)>化肥区(9.95gkg-1)>1979年(试验前9.03gkg-1)>对照处理(8.23gkg-1),尤其以高量有机肥配施化肥处理的有机碳水平最高,氮磷钾配合施用有机碳水平要高于其它单施化肥处理;长期施肥可以显著提高土壤中轻组部分含量和轻组有机碳含量,不同施肥处理间差异显著。单施化肥处理,特别是氮磷钾配合施用,轻组部分数量和轻组有机碳含量高于无肥处理和试验前土壤。有机无机肥配合施用轻组有机碳含量明显高于单施化肥处理。施用不同肥料均可以提高土壤重组有机碳含量,有机无机肥配施效果明显。     

黑土颗粒有机碳和氮含量对有机肥剂量响应的定量关系

黑土是一种非常重要的耕种土壤,但是由于过度地开发利用和水土流失导致土壤有机质含量迅速下降,严重影响了耕地生产力和作物产量。为了能够快速恢复黑土肥力,利用海伦国家野外科学观测研究站内的长期定位试验,定量分析了黑土颗粒有机碳和氮含量对有机肥剂量的响应。田间试验开始于2001年,设置了4个施肥处理,分别为:1单施化肥(OM0);2低剂量有机肥与化肥配施(OM1);3中剂量有机肥与化肥配施(OM2);4高剂量有机肥与化肥配施(OM3)。在2011年播种前,采集各处理0~20 cm耕层土壤样品。应用有机碳物理分组方法,测定分析了土壤有机碳、氮及各组分的含量。研究结果表明长期不同剂量有机肥输入能够显著增加黑土总有机碳和全氮含量(P0.05),每增施1 t有机肥,土壤有机碳含量增加0.186 kg,土壤全氮含量增加0.02 kg,表明增加有机肥投入量是提高黑土有机碳含量的有效措施。有机肥的施用增加了土壤中粗颗粒和细颗粒组分,不同剂量有机肥处理表现为OM3OM2OM1OM0,而减小了土壤中矿质结合态组分的含量;随着有机肥施入量的增加,粗颗粒和细颗粒土壤有机碳和氮的含量呈增加的趋势,而矿质结合态中的有机碳含量则略有下降,表明粗颗粒和细颗粒有机碳和氮是黑土有机碳和氮的主要储存库,有机无机配施对土壤有机碳、氮的提升作用主要集中于对活性组分颗粒有机质的形成和积累。与OM0处理相比,有机肥的施入显著降低了颗粒有机质和矿质结合态有机质的C/N,并且随着有机肥施入量的增加而逐渐降低。与单施化肥相比,化肥有机肥配施能够显著增加土壤的总有机碳,全氮,颗粒有机碳、氮含量,其中以化肥配施高剂量有机肥效果最佳,有利于黑土土壤肥力的快速提升,改善黑土的土壤质量。     

长期不同施肥管理对稻田土壤有机碳库特征的影响

以19年的长期定位施肥土壤为材料,研究不同施肥管理:不施肥(CK),施无机肥(N、NP、NK、NPK),施有机肥(OM),有机-无机配施(F、F')下稻田耕层土壤有机碳库组分及含量变化.结果表明:不同施肥方式对土壤有机碳及其组分有显著影响,土壤总有机碳(TOC)变化趋势为有机无机配施(平均12.34g/kg)>单施有机肥(平均12.15 g/kg)>无肥(平均10.56 g/kg)>化肥(平均9.78 g/kg);有机肥和化肥配施土壤徽生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及SMl3(2/TOC、WSOC/TOC、LFOC/TOC均显著高于单施化肥土壤的.与不施肥相比,化肥、有机肥的施用均显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC,其中,化肥的施用更有利于土壤重组有机碳(LFOC)的积累.单施有机肥或有机无机配施显著增加了较大粒级(>0.25 mm)水稳性团聚体及其TOC含量,而单施化肥则显著增加了较小粒级(<0.25 mm)及其TOC含量.因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤质量和持续生产力.     

长期施肥红壤性稻田和旱地土壤有机碳积累差异

  【目的】  提高土壤有机碳水平对提升农田生产力有重要意义。基于长期定位施肥试验,比较施肥影响下相同成土母质发育的红壤性稻田和旱地土壤的总有机碳 (TOC) 及其组分的积累差异,以深入理解红壤有机碳的固持及稳定机制。  【方法】  稻田和旱地长期施肥试验分别始于1981和1986年,包含CK (不施肥对照)、NPK (施氮磷钾化肥) 和NPKM (有机无机肥配施) 3个处理,在2017年晚稻和晚玉米收获后,采集两个试验上述处理的耕层 (0—20 cm) 土样,通过硫酸水解法分离土壤活性与惰性有机碳,测定并计算土壤中TOC及其组分的含量及储量,并利用Jenny模型拟合试验期间耕层土壤TOC含量的变化动态,估算土壤固碳潜力。  【结果】  与CK相比,长期施肥可提高稻田和旱地土壤各有机碳组分的含量,且NPKM处理的效果优于NPK处理。相比于稻田土壤,施肥对旱地土壤各有机碳组分含量的提升更加明显。NPK和NPKM处理下,旱地土壤活性有机碳组分Ⅰ、活性有机碳组分Ⅱ、惰性有机碳含量的增幅分别是稻田土壤的2.7、2.7、5.8倍和2.0、1.4和2.5倍。不论施肥与否,稻田土壤TOC的固存量和固存潜力均显著高于旱地土壤。施肥促进土壤固碳,在稻田和旱地土壤上,NPKM处理的TOC固存量分别是NPK处理的1.7和25.5倍,TOC固存潜力则分别是NPK处理的1.4和5.8倍。长期不同施肥均显著提高稻田和旱地土壤年均碳投入量,线性拟合方程表明,随碳投入量增加,土壤活性有机碳储量的累积对稻田、旱地土壤TOC储量累积的贡献率分别达64.7%、44.6%。不同处理间稻田与旱地土壤活性有机碳 (包括活性有机碳组分Ⅰ与活性有机碳组分Ⅱ) 含量的差异可解释其TOC含量差异的52.9%～60.0%。  【结论】  与施氮磷钾化肥相比,有机无机肥配施可更好的促进土壤固碳,且在旱地土壤上的促进作用比在稻田土壤上更为明显。与稻田土壤相比,旱地土壤各有机碳组分含量的变化对长期施肥的响应更敏感,且在施氮磷钾化肥条件下表现更为明显。红壤性稻田和旱地土壤TOC积累的主要贡献组分分别为活性有机碳和惰性有机碳。红壤植稻虽有利于有机碳固持,但红壤性稻田土壤的活性碳占比较高,可能易因不当管理而发生损失。     

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.     

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了不同施肥措施下（不施肥、单施有机肥、推荐施肥、习惯施肥和单施化肥）,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化。结果表明:与不施肥相比,单施有机肥土壤有机碳和活性有机碳含量分别增加 11.68%,21.71%。推荐施肥和习惯施肥土壤有机碳含量分别增加 6.57%,7.58%,活性有机碳含量分别增加 8.53%,4.26%。单施化肥土壤有机碳与活性有机碳含量均没有显著增加;施有机肥和推荐施肥土壤碳库管理指数比不施肥分别高 31.79,13.01。单施化肥土壤碳库管理指数没有显著变化;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数、玉米子粒产量均存在极显著相关关系。碳库管理指数与玉米子粒产量极显著相关,能够指示土壤生产力的变化。可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力。     

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。     

施肥对喀斯特地区植草土壤活性有机碳组分和牧草固碳的影响

通过盆栽试验,研究施肥对喀斯特地区植草土壤不同活性有机碳组分和牧草固碳的影响。试验处理包括CK（不施肥）、 N1 （N 150 mg/kg）、 N2 （N 250 mg/kg）、 N1P1 （P2O5100 mg/kg）、 N2P2 （P2O5150 mg/kg）、 N1P1K1 （K2O 70 mg/kg）、 N1P1K2 （K2O 105 mg/kg）和N2P2K1和N2P2K2。结果表明,与对照（不施肥）相比,施肥处理增加植草土壤有机碳、 微生物量碳和易氧化碳,有机碳日矿化量和累积矿化量以及牧草固碳量。其中N1P1K1处理土壤有机碳和易氧化碳最高,N1P1处理土壤微生物量碳最高,N2P2K1处理土壤可溶性碳最高,N2P2K2处理牧草地上部及根系固碳量、 有机碳日矿化量和累积矿化量均最高。综上,低量氮磷钾肥配施有利于土壤活性有机碳的积累,高量氮磷钾平衡配施牧草固碳效果最佳。     

后续施肥措施改变对水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响

利用一个长达30 a且已进行适当变更的长期定位施肥试验,改施C4玉米秸秆以替代C3水稻秸秆,运用δ~(13)C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化肥改为常量有机肥、常量有机肥改为高量有机肥、高量有机肥改为化肥、常量有机肥改为化肥)3 a后对红壤性水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤性水稻土团聚体分布以大团聚体(0.25 mm)为主,占72.48%~86.33%。与施用化肥30 a相比,长期施用常量有机肥、高量有机肥有利于促进红壤性水稻土粗大团聚体(2 mm)的形成,并提高团聚体平均重量直径(MWD)。团聚体中有机碳含量随着团聚体粒径的增大而增大,大团聚体更有利于有机碳富集。长期常量有机肥、高量有机肥处理下红壤性水稻土中有机碳主要贮存在粗大团聚体(2 mm)中,而长期化肥处理下以细大团聚体(2~0.25 mm)对土壤有机碳贡献率最高。外源新碳施入量越多,全土和各粒径团聚体新碳含量越高,且外源新碳主要分布在大团聚中。在后续施肥措施改变3年后,增加有机肥施入量(化改常、常改高)2 mm粗大团聚体、MWD、全土及各粒径团聚体中有机碳含量将分别显著提高7.08%~73.13%、5.38%~44.22%、14.53%~38.50%、0.70%~35.86%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低28.17%~43.20%、21.17%~31.54%、17.54%~27.30%、11.49%~29.77%。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。     

添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的影响及激发效应

为了探讨长期不同施肥潮土有机碳矿化对添加牛粪的响应特征及添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的激发效应,以始建于1986年的长期定位试验为平台,通过室内恒温培养的方法研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥(不施肥,CK;常量有机肥,SMA;常量化肥,SMF;常量有机无机配施,1/2(SMA+SMF))潮土有机碳矿化、土壤有机碳及活性碳库组分(微生物量碳、可溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳)含量的变化特征。结果表明:无论添加牛粪与否,长期不同施肥潮土有机碳矿化过程均符合一级动力学方程,而牛粪的添加显著增加了长期不施肥、长期单施化肥和长期有机无机配施土壤的有机碳矿化速率常数,增长幅度分别为21.74%、35.00%和45.00%;添加牛粪提高了长期不同施肥潮土有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,却显著降低了可溶性有机碳含量;牛粪对长期不施肥、长期施用常量有机肥、常量化肥和常量有机无机配施潮土有机碳矿化的正激发效应分别达到了48.56%、3.60%、48.43%和3.92%,且对长期不施肥及长期施用常量化肥潮土的激发效应显著高于对长期施用常量有机肥及长期有机无机配施土壤;冗余分析显示添加牛粪对长期不同施肥土壤有机碳矿化的激发效应与土壤活性组分碳氮比呈正相关,与土壤养分含量呈负相关。该研究不仅为合理施用有机肥和实现农田生态系统的可持续发展提供理论依据,还有利于实现农业资源再利用及其效益最大化。     

不同施肥方式下滩涂围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的分布

通过在苏北滩涂地区开展田间试验,研究了不同施肥处理(不施肥、施农家肥、商品有机肥、无机肥)对滩涂地区围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的影响。结果表明,与对照相比,不同施肥处理均能明显增加0~30 cm土层土壤有机碳含量和有机碳密度,施农家肥增加幅度最高,增加值分别为0.66 g kg-1和0.07 kg m-2。试验地区水稳性团聚体以5 mm和0.25~0.5 mm为主,含量分别为37%~57%和13%~20%;随着土层深度增加,5 mm团聚体含量降低,0.25~0.5 mm团聚体则增加;农家肥能显著增加5 mm团聚体含量,同时降低0.25~5 mm团聚体含量。团聚体中有机碳含量表现为,除0.25~0.5 mm团聚体外,5 mm至0.5~1 mm团聚体之间,粒径越小,有机碳含量越高,其中0.5~1 mm团聚体有机碳含量最高,为6.83 g kg-1;与其他处理相比,农家肥的施用能明显增加各粒级团聚体中有机碳含量。试验地区土壤有机碳含量与5 mm团聚体及其有机碳含量极显著正相关(p0.01),而与0.25~5 mm团聚体负相关(p0.01或p0.05)。     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程，与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托，对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究，为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988，共设置 8 个施肥处理:不施肥 (CK)；单施氮肥 (N)；氮磷肥合施 (NP)；单施低量有机肥(M₁)；低量有机肥与氮肥合施 (M₁N)；低量有机肥与氮磷肥合施(M₁NP)；高量有机肥与氮肥合施 (M₂N)；高量有机肥与氮磷肥合施 (M₂NP)。于 2013 年玉米播种前，采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品，采用室内培养方法，对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定，并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量，以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比，M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值，随后急剧下降。5 d 后，下降趋缓，不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间，各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率，其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后，各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg，以 M₂NP、M₁N 的累积量较高，为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势，以处理 M₂NP 下降最明显，与对照相比，降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照，M₁N、M₂NP 最高，为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg，较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率，减少周转时间，其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累，提高有机碳的矿化速率和周转速率，降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率)，加强了土壤的固碳能力，以 M₂NP 处理的效果更佳。      

长期不同施肥对太湖地区黄泥土总有机碳及颗粒态有机碳含量及深度分布的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下,水稻土总有机碳和颗粒态有机碳的深度变化。结果表明,总有机碳(TOC)和颗粒态有机碳(POC)的深度分布都符合幂函数方程(Y=aX-b);不同的施肥处理主要影响耕层土壤的TOC和POC含量,POC分配比例在土壤深度上也有差异。其中,化肥与猪粪配施处理,由于有机物质的输入其TOC和POC含量显著高于其它3种处理;不施肥处理的POC含量显著高于单施化肥和秸秆配施化肥。并且,没有观察到耕层POC含量与不同小区的作物平均产量间的显著线性关系,这意味着土壤POC仅从含量来说,与作物生物量的输入并没有直接关系。而可能与施肥中的直接输入有较大关系。同时,POC含量与大团聚体颗粒组含量间的相关性不显著,说明不同施肥处理下POC的结构和性质可能发生了变异,导致其对大团聚体颗粒组形成及其稳定性的作用存在差异。可见,不同的施肥处理并没有改变TOC和POC的深度分布格局,只是改变了它们在耕层土壤的含量以及POC的分配比例。不同施肥处理下POC的结构性质及其稳定性的变化还有待于进一步的研究。