不同生态系统土壤微生物体氮的差异

分别采以森林,草原,草甸和农田土壤,用熏蒸一淹水培养法测定土壤生物体氮,并由微生物体碳,氮之比计算微生物体碳,研究不同生态系统土壤微生物体氮,碳的差异及其与土壤的有机间的关系,结果一,不同生态系统土壤的微生物体氮在显著差异,森林土壤（403.2ug/g)>草甸土壤（340.8ug/g)>草原土壤（301.2ug/g)>农田土壤（62.4-137.6ug/g),自然植物土吉远高于农田土壤,在任何情况下,上层土壤微生物氮高于下层,土壤微生物体氮与土壤有机质和全氮的变化规律一致,平均土壤微生物体氮是全氮的9．24％－9．94％,微生物体碳是有机的6．04％－8．91％。     

洱海北部农田土壤碳、氮状况及肥力效应

在洱海北部农田采集了422个耕作层土壤(0~30 cm)样品,测试分析了土壤全氮、有效氮、有机质含量及分析其相互关系,结合多点基础地力试验结果,分析了土壤不同碳、氮含量与当季作物产量的相应关系。结果表明:洱海北部区域农田土壤全氮和有机质含量非常丰富,全氮含量主要分布于2.0~4.5 g kg-1之间,平均含量达到3.3 g kg-1,土壤氮主要为有机态氮为主;土壤有机质含量主要分布于40.0~70.0 g kg-1之间,平均含量达到56.3 g kg-1。作物相对产量与土壤全氮和有机质含量呈显著正相关,当土壤全氮含量达到3.0 g kg-1或有机质含量达到56.0 g kg-1以上时,不施氮条件下,水稻作物产量可以达到稳产。     

气候变化对农田生态系统碳氮过程的影响及其对生产的启示

从农田生态系统过程角度综合分析了气候变化（[CO2]增加、温度升高）对土壤碳库、氮供给生物化学过程的综合影响和长期效应。总结指出,[CO2]增加、温度升高对农田生态系统过程的影响具有明显的时间效应,短时间尺度上加快农田土壤养分周转,改变碳氮组分,长时间尺度上导致土壤养分有效性降低;[CO2]增加、温度升高和养分管理对农田生态系统过程的影响具有显著的交互作用,土壤养分有效性制约着气候变化对农田生态系统生产力和碳汇功能的影响。因此,气候变化（[CO2]增加、温度升高）情景下对农业生产管理包括施肥运筹及秸秆还田策略等的启示在于：根据气候变化背景下土壤养分的周转规律有效管理农田土壤养分、保持农田土壤肥力,从而保障农业高产的可持续性以及农田碳汇的生态服务功能。     

微塑料对农田土壤碳转化影响研究进展

近年来,微塑料的生态环境风险受到国内外广泛关注。地膜覆盖、有机肥施用、灌溉和包膜控释肥料使 用等农田管理措施导致微塑料在农田土壤中持续累积。微塑料在土壤中经过物理破碎、化学分解和生物降解等作 用发生迁移和转化,可能影响土壤碳周转,进而影响土壤碳储存和含碳气体排放。因此,通过对国内外有关文献 进行总结和整理,系统地梳理了农田土壤中微塑料的种类和来源,分析了微塑料通过提供碳源影响土壤植物呼吸, 改变酶活性和微生物群落结构,进而直接或间接影响土壤碳排放和碳转化过程,包括以下几个方面:(1)微塑料 是长碳链分子结构,进入农田对土壤有机碳含量和转化及土壤团聚体、孔隙度和含水量等理化属性造成影响; (2)土壤中真菌和细菌对不同类型微塑料的分解和碳周转作用不同;(3)微塑料通过影响植物生长、改变相关功 能基因丰度、酶活性和微生物群落组成进而影响土壤碳转换过程。基于分析微塑料在土壤中的碳转化过程,为评 估微塑料对土壤碳库的影响提供参考。     

农业生产对石灰性土壤无机碳库损失的影响

一般认为,土壤无机碳（SIC）周转缓慢,在全球农田碳循环及应对气候变化等方面的作用有限。近年来越来越多的证据表明,土壤无机碳转化速率也较快,在土壤肥力、碳库转化和调节大气二氧化碳浓度方面的作用不容小觑。总结了国内外关于农田无机碳方面的研究进展,强调无机碳在农田土壤固碳、缓冲土壤pH等方面具有重要作用;农业生产特别是氮肥大量施用导致我国一些地区农田无机碳消耗,加速土壤酸化,增加了作物重金属污染风险,影响了农田土壤健康。认为我国“秦岭-淮河”南北分界区非石灰性土壤与石灰性过渡区、山东半岛棕壤与潮土过渡区、东北黑土与黑钙土过渡区等区域SIC含量相对较低、降水量相对较高,长期大量施用氮肥会导致农田表层SIC发生损失,属SIC损失敏感区。提出应进一步研究的问题,包括：查明农业生产特别是施用氮肥对土壤无机碳去向的影响,研究土壤有机碳-二氧化碳-钙离子-无机碳相互作用机理及对氮肥的响应,在全球碳循环及土壤碳收支平衡研究中,应考虑人类活动特别是农业生产对土壤无机碳库的影响。建议定期监测我国无机碳损失敏感区农田土壤无机碳含量,合理施肥以减少土壤无机碳损失。     

退化马尾松林恢复过程中芒萁覆盖对土壤微生物生物量碳氮及其周转的影响

为探究侵蚀退化红壤马尾松林恢复过程中林下芒萁对土壤微生物生物量碳氮月动态及其周转的影响,以不同恢复年限的马尾松林为研究对象,对比分析马尾松林恢复过程中林下保留芒萁、去除芒萁处理和林下裸地土壤中12个月的土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量及其周转速率、周转时间和流通量,并分析其与土壤理化性状的关系。结果表明:(1)保留芒萁覆盖处理的MBC和MBN平均含量分布比林下裸地提高26.99%~277.31%和13.54%~173.39%,而去除芒萁处理分布比保留芒萁处理降低12.29%~27.01%和5.02%~28.45%,差异均随恢复年限呈先降低后增加的趋势。(2)所有处理的土壤微生物量碳氮季节动态均表现为春夏季较高,秋冬季较低的趋势,进入生长季前的土壤微生物量碳氮含量更能反映该地区的平均水平。(3)在退化马尾松林恢复过程中,芒萁覆盖降低土壤微生物生物量碳氮周转速率,增加周转时间,提高土壤微生物生物量碳氮含量和流通量,促进土壤有机质的积累和养分释放。相关分析和逐步回归分析表明,MBC、MBN流通量分别与DOC、DON呈显著正相关,周转速率分别与铵态氮(NH₄⁺-N)和TN呈显著负相关,表明土壤碳和氮及其有效性是影响土壤微生物量周转的关键因素。     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

祁连山南坡农田土壤碳氮含量垂直分布特征及其影响因素

[目的] 分析农田生态系统土壤碳氮与土壤理化性质的关系,为高寒地区合理利用土地资源提供理论借鉴。[方法] 在祁连山中段南坡选取具有代表性的农田样地共19个,结合野外采样及室内试验,运用回归、通径分析等方法对研究区农田土壤全碳含量（TC）,全氮含量（TN）与有机碳含量（SOC）,含水量（SWC）,土壤容重（ρ_b）,粒度（黏粒、粉砂、砂粒）,pH值等土壤理化性质的关系进行研究。[结果] ①研究区土壤全碳含量、全氮含量随土层的加深而减少,有表聚现象,平均含量分别为35.47,2.41 g/kg。②随着土层的加深,土壤有机碳、含水量、黏粒和粉粒含量减少;土壤容重、pH值和砂粒含量增大。③土壤理化性质因子之间相互联系,共同影响土壤碳氮含量。土壤全碳含量、全氮含量之间直接作用显著,土壤容重对土壤全碳含量产生直接作用效应,土壤含水量通过土壤全氮含量对土壤全碳含量产生间接正效应;土壤粉粒、黏粒含量对土壤全氮含量产生直接作用效应,土壤pH值通过土壤粉粒,黏粒含量对土壤全氮含量产生间接负效应。[结论] 祁连山南坡农田土壤比较肥沃,其土壤全氮含量及有机质含量处于较高水平,可为研究区植被生长提供较为充足的土壤养分。在当前耕作水平下,土壤全氮含量及含水量的增加有利于土壤全碳含量的积累。土壤全碳含量、黏粒及含水量的增加有利于土壤全氮含量的积累。     

土壤微生物生物量碳的表观周转时间测定方法

土壤微生物生物量碳周转对土壤有机质和养分循环起着决定作用。本研究建立了土壤微生物生物量碳周转时间的测定方法。培养条件下 (2 5℃、10 0 %湿度 ) ,加入14 C标记葡萄糖标记土壤微生物生物量碳 ,在 10 0d培养期内 ,每隔 2 0d测定一次14 C标记微生物生物量碳 (14 C BC) ,采用一级热力学方程拟合测定期内 (2 0～ 10 0d) 14 C BC 的周转速率常数 (k) ,由此计算土壤微生物生物量碳的表观周转时间。测定的 5个土壤在培养条件下微生物生物量碳的周转时间为 93～ 4 0 0d ,根据培养温度和实际田间年平均温度推算得到田间条件下土壤微生物生物量碳的周转时间为 1 0～ 4 1a。其主要影响因子为土壤质地 ,土壤利用方式的影响较小。土壤微生物生物量碳的周转时间能较好地反映土壤微生物生物量的周转状况及其与土壤有机质的周转和积累的关系。     

稻田绿肥轮作提高土壤养分增加有机碳库

综合评价中国南方不同稻田绿肥轮作模式,筛选与优化绿色高效的稻田多熟种植系统,有利于南方双季稻区农业可持续发展。通过田间试验,研究不同绿肥轮作模式(A冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻(对照)、B紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、C油菜/花生-稻→马铃薯/玉米+大豆-稻、D马铃薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、E蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻)对土壤养分中pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及总有机碳库、活性有机碳、碳库管理指数的影响。结果表明:绿肥轮作各处理的土壤有机质、碱解氮和速效钾均显著高于对照处理(P0.05),增加幅度分别为8.73%~15.59%、11.79%~19.64%和5.80%~37.19%。绿肥轮作处理B、C的总有机碳质量分数与对照相比有显著(P0.05)增加,分别增加了15.59%、11.19%。与对照相比,绿肥轮作B、C、D、E均可以显著(P0.05)提升土壤活性有机碳质量分数,提高幅度分别为29.03%、19.96%、16.67%和21.75%。与冬闲对照处理相比,绿肥轮作系统中处理B的土壤碳库指数显著(P0.05)增加了15.70%。相比冬闲对照处理,绿肥轮作处理B、C、D、E的土壤碳库管理指数分别显著(P0.05)增加了32.07、21.32、17.91和23.74,其中紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻种植模式达到最大。土壤有机质与全氮、有效磷、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数存在极显著(P0.01)的相关性,土壤全氮、碱解氮、有效磷均与碳库管理指数存在显著的相关性(P0.05)。此外,总有机碳与活性有机碳和碳库管理指数存在极显著的相关性(P0.01)。可见在当地土壤肥力条件下,绿肥轮作尤其是紫云英-稻-稻-油菜/花生-稻能提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为建立农田可持续的土壤管理和土地利用提供科学依据和参考价值。     

长期不同施肥对稻田土壤有机质和全氮的影响

通过对湖南新化、宁乡、株洲、桃江、武岗5个国家级稻田肥力长期定位试验点18年的田间定位试验,研究了不同施肥方式下0-20 cm土层土壤有机质和全N含量的演变规律。结果显示,中量和高量有机肥与化肥配合处理在提高土壤有机质和全N含量方面效果明显优于单施化肥和秸秆还田处理,且随有机肥用量的增加而增加,表明有机肥与化肥配合施用是提高土壤有机质和N素肥力的重要措施。在不同施肥方式下,稻田土壤有机质总体上呈现出上升或者下降的趋势,但在不同的年份会有波动。     

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。     

长期有机培肥模式下黑土碳与氮变化及氮素矿化特征

土壤氮的矿化是土壤氮素肥力的重要指标,是影响作物产量至关重要的因素。本研究依托黑土长期定位试验,通过取样分析研究了32 a不同培肥模式下黑土碳、 氮及主要活性组分的变化,采用淹水培养法研究了不同施肥模式下黑土氮素的矿化特征。结果表明,施肥显著提高黑土可溶性碳（DOC）、 氮（DON）的含量及其比例。在氮、 磷、 钾化肥的基础上配施有机肥,显著降低了土壤微生物量氮（SMBN）占土壤总氮的比例,提高了土壤微生物量的C/N比值（SMBC/SMBN）,促进了土壤氮的生物固持。施肥32 a后,单施常量和高量有机肥处理的土壤氮的矿化量（Nt）显著提高,分别相当于不施肥的8.2倍和10.2倍,而单施氮或氮磷钾化肥对黑土氮素矿化量无明显影响。施用有机肥显著提高了土壤氮素的矿化率（Nt/TN）,但有机肥配施化肥（氮或氮磷钾）的处理与单施有机肥相比,黑土氮的矿化率显著降低,降低幅度分别为23.5%~32.1% 和14.1%~17.8%。土壤氮素矿化量与土壤有机质、 全氮储量、 活性碳、 氮组分均呈极显著线性相关,但氮素的矿化率随着有机质和全氮含量的提高而提高至0.4% 后基本稳定。表明尽管土壤氮的矿化与有机质的含量直接相关,但土壤有机质的品质同样决定着土壤氮素的矿化能力。施有机氮是提高土壤供氮能力的重要途径。     

Importance of Soil Organic Matter (SOM) for Biomass Production and Environment (a review)

The aim of sustainable agricultural land use is to reach high and rising crop yields and to minimise environmental pollution. Soil organic matter (SOM) plays a key role in maintaining soil productivity and also in protection of environment. At least two SOM fractions can be distinguished, one being relatively inert, the other being decomposable. High yields are only attainable on an environmentally acceptable way in combination of organic and mineral fertilization. The ranges for the optimal content of the decomposable organic carbon is between 0.2 and 0.6% and that of nitrogen 0.02 and 0.06%. The hot water extractable carbon has proved to be an appropriate criterion for the characterisation of the decomposable carbon. When considering the current state of knowledge consistently, the use of mineral fertiliser has a positive effect on the environment and supports a considerable gain of energy by the cultivated crops. Too high humus content in soil can contribute to environmental pollution. Between organic carbon content and soil physical properties there is nearly functional relation.     

植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展

土壤有机质的数量和质量不仅是衡量土壤肥力状况的核心要素,其形成、转化及稳定过程还与全球气候变化密切相关。植物残体是土壤有机质的初始来源,但由于其腐解过程的复杂、多变性以及土壤有机质、微生物的高度异质性,植物残体向土壤有机质的转化和稳定机理尚不十分明确。本文介绍并讨论了近年来关于植物残体向土壤有机质转化相关研究的新发现,探讨了微生物源和植物源有机质对土壤有机质的贡献,概述了土壤有机质形成的微生物驱动机制,并综述了植物残体输入后土壤有机质稳定性的相关研究,最后对该研究领域未来的发展进行展望,以期能够为科学地提高土壤的固碳能力提供参考。     

红壤典型区土壤中有机质的分解、积累与分布特征研究进展

土壤有机质分解转化是红壤生态系统碳循环的重要环节。自中国科学院红壤生态实验站建站以来,本课题组围绕土壤有机质分解转化的关键科学问题,重点开展了有机物料在土壤中的分解与影响因素、土壤有机质的矿化过程动态、土壤有机质的积累过程特征、以及红壤水稻土团聚体中有机碳的分布规律等方面的研究。本文回顾了过去所开展的主要研究内容的进展情况,并对今后的研究工作做出了初步展望。     

连续3年施用生物有机肥对土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响

通过温室盆栽试验,研究了连续3年在不同土壤中施用不同量的生物有机肥的土壤养分、微生物生物量、酶活性及棉花各器官干物质量的变化。结果表明:连续3年施用生物有机肥,3种土壤的养分、酶活性、微生物量和各器官干物质量均有不同程度的提高。随着其用量的增加,土壤养分、微生物量及脲酶活性也在增加,土壤pH则相反,土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、蛋白酶活性表现先上升后下降的趋势,且在不同土壤施用生物有机肥10~30 g/kg时基本达到最高,过氧化氢酶活性无显著变化。高、中、低有机质含量的土壤的棉花各器官干物质量分别在施用生物有机肥10~20、20~30、40 g/kg时基本达到最高。随着施肥年限的延长,3种土壤微生物生物量碳、氮均表现为先降低后升高的趋势,土壤酶活性则变化差异较大。通过在不同有机质含量土壤中施肥与不施肥比较发现,本底有机质含量越低的土壤,施肥较不施肥的土壤养分、脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性及微生物量增加幅度越大。     

不同施肥措施对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

为探究不同施肥对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分及碳库管理指数(CPMI) 的影响,以及提高旱区土壤碳“汇”能力提供理论依据,研究基于中科院安塞水土保持试验站长期定位试验,采用5种不同施肥设置[种植作物不施肥(CK)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥中配施氮磷肥(MNP)]对土壤有机碳组成及碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明：不同施肥处理能增加不同土层土壤有机碳及其组分含量,且土壤有机碳及其组分含量随土层深度增加而逐渐降低；施用有机肥处理(M和MNP)下0-20cm土壤有机碳及其组分含量高于化肥(NP和NPK)和CK处理,与CK处理为对照,M和MNP处理下有机碳含量分别增加133.59%、118.52%(P<0.05),易氧化有机碳含量分别增加51.73%、48.20%(P<0.05),可溶性有机碳含量分别增加61.54%、53.21%(P<0.05),土壤微生物碳含量分别增加68.34%、113.04%(P<0.05)；除土壤微生物碳以外,20-40cm土壤有机碳及其组分含量均无显著差异；不同施肥处理显著提高0-20cm 土壤CPMI,M处理下CPMI在所有施肥处理中最高,20-40cm 土壤中M处理下CPMI在所有施肥处理中最大,但各施肥处理间差异不显著。总体来讲,施用有机肥可以提高旱区土壤水土保持能力和土壤肥力,增强土壤碳“汇”功能及其土壤有机碳的稳定性。     

油/麦-稻轮作和施肥对土壤养分及团聚体碳氮分布的影响

通过田间定位试验探究油菜-水稻与小麦-水稻轮作在不同施肥措施下的土壤养分及团聚体碳氮分布差异,为长江中游油麦交错区水旱轮作模式选择及培肥地力提供依据。利用湖北沙洋的定位试验,选择油-稻和麦-稻轮作的不施肥（CK）、施用化肥（NPK）、化肥与秸秆还田相结合（NPK+S）3个处理,在试验布置的第4年于油菜和小麦收获后取0～20 cm土壤样品,测定土壤有机质和氮磷钾养分含量、孔隙度、团聚体分布和稳定性、团聚体有机碳和全氮贡献率等指标。结果表明：（1）与麦-稻轮作相比,油-稻轮作土壤有机质和有效磷含量在各施肥处理中分别提高了13.1%～19.2%和18.8%～59.5%,土壤全氮含量在秸秆不还田时提高了28.1%(CK处理)和29.2%(NPK处理);（2）秸秆不还田时,油-稻轮作土壤总孔隙度较麦-稻轮作显著提高了8.1%(CK处理)和10.3%(NPK处理),相应的毛管孔隙度分别提高了11.7%和10.5%;(3)与麦-稻轮作相比,油-稻轮作土壤团聚体的平均重量直径（MWD）、平均几何直径（GMD）和大团聚体含量（WSMA）在各施肥处理中均显著提高,且提高了大团聚体有机碳和全氮贡献率;（4）...     

Estimating soil labile organic carbon and potential turnover rates using a sequential fumigation-incubation procedure

Labile carbon is the fraction of soil organic carbon with most rapid turnover times and its oxidation drives the flux of CO₂ between soils and atmosphere. Available chemical and physical fractionation methods for estimating soil labile organic carbon are indirect and lack a clear biological definition. We have modified the well-established Jenkinson and Powlson's fumigation-incubation technique to estimate soil labile organic carbon using a sequential fumigation-incubation procedure. We define soil labile organic carbon as the fraction of soil organic carbon degradable during microbial growth, assuming that labile organic carbon oxidizes according to a simple negative exponential model. We used five mineral soils and a forest Oa horizon to represent a wide range of organic carbon levels. Soil labile organic carbon varied from 0.8 mg/g in an Entisol to 17.3 mg/g in the Oa materials. Potential turnover time ranged from 24 days in an Alfisol to 102 days in an Ultisol. Soil labile organic carbon contributed from 4.8% in the Alfisol to 11.1% in the Ultisol to the total organic carbon. This new procedure is a relatively easy and simple method for obtaining indices for both the pool sizes and potential turnover rates of soil labile organic carbon and provides a new approach to studying soil organic carbon.