典型干旱荒漠区枣园土壤有机碳与土壤酶活性变化及相关性研究——以新疆麦盖提县为例

以干旱荒漠区枣园土壤为对象,对土壤有机碳与土壤酶活性特征及相关性进行分析。结果表明,随着种植年限的增加,枣园土壤有机碳含量时间尺度上表现为先增长后降低,总体表现为3 a5 a15 a10a;在空间尺度上,枣园土壤有机碳含量表层化明显,随着土层厚度的增加有机碳呈现逐层降低的趋势;种植年限对枣园土壤酶活性有显著影响,枣树种植年限超过一定年限,土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均随着种植年限的增加而增大;过氧化氢酶活性表现为先升高后降低再升高。同一树龄不同层次脲酶、蔗糖酶活性随土壤深度增加而递减,磷酸酶活性表现为先降低后升高。有机碳含量与过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性极显著正相关(P0.01),与碱性磷酸酶活性显著正相关(P0.05)。土壤酶活性与土壤活性有机碳的相关性总体上高于与总有机碳的相关性。回归分析表明土壤有机碳对土壤四种酶活性均表现为正效应,呈显著的线性关系。枣园土壤体系中,土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性可以作为指示土壤有机碳含量的指标,同时也是指示土壤肥力的有效指标;     

亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征

研究不同种植年限果园土壤团聚体结构变化规律,探究各粒级团聚体有机碳、全氮分布变化特征,旨在为亚热带地区果园土壤肥力形成和变化规律等相关研究提供参考。以林地土壤(0 a)和不同种植年限(2、10、20、30 a)果园土壤为研究对象,分析种植年限与土壤团聚体结构及其有机碳和全氮含量的关系。结果表明:与林地土壤相比,开垦为果园后的土壤中2 mm团聚体含量显著增加;果园土壤团聚体含量随粒级减小而降低,其中2 mm和0.25～2 mm粒级分别占40.1%～64.9%和30.6%～46.4%;不同种植年限果园土壤各粒级团聚体含量无显著差异。各粒级团聚体有机碳和全氮含量随着种植年限的延长呈增加趋势,但C/N值呈下降趋势。相关分析表明,随种植年限延长而增加的土壤有机碳或全氮主要分布于0.25～2 mm粒级团聚体。亚热带地区林地开垦为果园可增加土壤大团聚体含量,但开垦为果园后种植年限对土壤团聚体各粒级的分布无显著影响。虽然随着种植年限延长可显著提高各粒径下有机质和全氮含量,但C/N降低,建议果园管理过程中应适当减施氮肥、增施有机肥,提高土壤养分有效性。     

吉林西部盐碱稻田土壤有机碳及活性组分时空分布特征

以吉林西部盐碱稻田为例,根据Landsat MSS/TM遥感解译数据,以土壤类型图和土地利用类型图为基础,通过调查吉林省前郭县区域确定条件稻田地块,采用蛇形取样法分5层(0~10、10~20、20~30、30~40、40~50 cm)采集种植水稻1、10、20、30和55年的稻田土壤样品。分析测定土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(ROOC)、微生物量碳(MBC)含量,分析开垦年限及土壤剖面对盐碱稻田土壤有机碳及其组分影响。结果表明,开垦年限及土层对吉林西部盐碱稻田SOC、WSOC、ROOC和MBC含量影响显著(P0.05),吉林西部盐碱稻田土壤WSOC、ROOC和MBC含量均与SOC含量呈显著相关(P0.05),其中SOC与MBC拟合系数最高(R2=0.8367)。吉林西部盐碱稻田SOC、WSOC、ROOC和MBC含量整体表现为,随开垦年限延长而增加,随土层加深而减少。由于开垦初期土壤性质不稳定,开垦20和30年盐碱稻田土壤有机碳及其组分规律不统一。不同开垦年限下吉林西部盐碱稻田土壤ROOC含量显著高于WSOC和MBC,其分配比例均值为28.68%~79.39%。     

膜下滴灌连作棉田土壤有机碳及其活性变化分析

【目的】研究不同连作年限膜下滴灌棉田土壤有机碳变化特征,为连作棉田有机碳储量估算、固碳潜力分析提供支撑。【方法】采用田间调查、取样测定方法,分析不同连作年限下(L₅、L₁₂、L₁₇、CK)0~40 cm土层土壤有机碳含量、易氧化有机碳、有机碳密度、土壤容重及碳库活度和碳库管理指数变化。【结果】随连作年限的延长,棉田土壤有机碳含量在时间尺度上表现为先增后降,连作1~5a时土壤总有机碳增加,连作5~17 a时总有机碳显著下降;在空间尺度上,有机碳含量表层0~20 cm大于20~40 cm土层含量;不同连作棉田土壤易氧化有机碳和土壤有机碳密度也表现出与总有机碳相同的变化趋势。随种植年限增加各土层土壤容重变化趋势总体为逐渐增大,L₁₇＞L₁₂＞L₅＞CK在空间尺度上,土壤容重随土层深度增加逐渐增大。在时间和空间尺度上,土壤碳库活度均表现为逐渐减小。【结论】长期膜下滴灌,短期连作可以提高土壤总有机碳、易氧化有机碳含量,随着连作年限延长,土壤有机碳和活性有机碳含量均显著下降,土壤碳库管理指数下降,土壤质量降低,土壤肥力受影响。     

广东罗浮山土壤有机碳储量与组分垂直分布特征

对广东罗浮山不同海拔有代表性的10个土壤采样点进行剖面挖掘,采集0~20 cm、20~40cm、40~60 cm、60~80 cm土层的土壤样品,采用化学分析方法对土壤有机碳(SOC)含量、土壤活性有机碳(POXC)含量、土壤有机碳的各组分含量及土壤基本理化指标进行分析,探讨罗浮山不同海拔各土壤剖面有机碳储量及组分的垂直分布规律。结果表明:罗浮山土壤有机碳和活性有机碳均集中分布在0~40 cm深度的土壤中,且0~20 cm SOC含量及储量与海拔呈显著正相关;随着海拔的升高,SOC含量及储量、POXC含量以及土壤有机碳各组分含量均呈增加趋势;随土层深度增加,SOC含量及储量、POXC含量、CF1和CF2含量均呈降低趋势,而CF3和CF4含量则反之;POXC含量、土壤有机碳各组分含量与SOC含量均呈极显著相关,增加SOC积累是提高SOC各组分含量的主要途径。     

长期耕作对新疆绿洲农田土壤颗粒中有机碳和全氮含量的影响

【目的】土壤颗粒中有机碳和全氮是土壤有机碳和全氮的重要组成部分,研究长期耕作对农田土壤颗粒组分中有机碳和全氮组分含量和比例变化的影响,有助于揭示不同耕作年限下土壤有机碳和全氮的固存与周转规律,可为区域农田土壤培肥和固碳减排提供科学依据。【方法】以天山南北3个典型绿洲（兰州湾镇、31团、普惠农场）长期耕作农田土壤为研究对象,采用土壤颗粒分级法,研究不同耕作年限（0、5、10、15、20年）下3个典型绿洲农田土壤有机碳和全氮的变化规律,分析长期耕作对不同颗粒组分中有机碳和全氮含量的影响。【结果】（1）长期耕作增加了土壤有机碳和全氮的积累,并随耕作时间的延长而趋于平稳。与未耕作土壤相比,耕作0—5 a间,土壤有机碳、全氮含量增加迅速,兰州湾镇、普惠农场和31团土壤有机碳含量分别提高了76.4%、286.2%和145.6%,土壤全氮含量提高了14.7%、58.9%和75.0%,耕作5 a后,增速趋于平缓。（2）耕作提高了不同颗粒组分中有机碳和全氮含量,砂粒中有机碳含量表现为先增加后下降的趋势,与未耕作土壤相比,兰州湾、31团和普惠农场在耕作10—15 a间达到峰值,随后下降;耕作20 a后土壤砂粒中有机碳含量分别增加了0.63、0.89和1.56 g·kg^-1。而粉粒和黏粒中有机碳含量随耕作时间延长表现为持续增加,耕作20 a后,兰州湾、31团和普惠农场粉粒和黏粒中有机碳含量分别增加了0.42-2.39、2.64-3.39、1.36-2.72 g·kg^-1。耕作年限对不同颗粒组分中全氮含量的影响比较复杂,砂粒中全氮含量表现为随耕作时间呈现逐渐增加的趋势,耕作20 a后,兰州湾、31团和普惠农场砂粒中全氮含量分别增加了0.24、0.40和0.29 g·kg^-1;粉粒中全氮含量随耕作时间呈现先下降（0—10 a）,而后（10—20 a）上升的趋势,而黏粒中全氮含量则表现为相反的趋势,耕作0—10 a间快速增加,耕作10 a后开始下降。（3）不同颗粒组分中,粉粒中有机碳和全氮含量占比最大,分别在43.3%—56.1%和30.2%—72.2%之间。耕作改变了不同颗粒组分中有机碳和全氮含量在土壤有机碳和全氮中的分配比例,耕作0—10 a 间,砂粒中有机碳分配比例逐渐增加,10—20 a间呈降低趋势,砂粒中全氮比例分配则随耕作时间表现出递增趋势,耕作20 a间,兰州湾、31团和普惠农场,砂粒中全氮分配比例分别增加了14.8%、19.8%和29.0%。（4）耕作提高了土壤碳氮比,耕作0—5 a间,土壤中碳氮比迅速提高40.3%—142.9%,5 a后,碳氮比变化不明显,同时,改变了不同颗粒组分中碳氮比,耕作0—10 a,砂粒中的碳氮比最高,10 a后,粉粒中碳氮比最高。【结论】耕作增加了新疆绿洲农田土壤有机碳和全氮含量,改变了不同颗粒组分中土壤有机碳和全氮含量和占比,有助于土壤有机碳和全氮的累积,其中粉粒中的有机碳和全氮是该地区土壤固持有机碳和全氮的主体。     

山西太岳山不同林龄油松林土壤有机碳稳定性的变化特征

【目的】分析不同林龄油松林土壤有机碳及其组分的变化特征,为揭示维持油松林土壤有机碳稳定性的生物学机理提供理论依据。【方法】以山西太岳山林区40,80和110年生的油松林为研究对象,测定不同林龄油松林土壤有机碳及其组分（高氧化活性有机碳（F1）、中氧化活性有机碳（F2）、低氧化活性有机碳（F3）、稳定有机碳（F4））含量、pH、全氮含量、全磷含量、阳离子交换量、土壤酶活性和土壤粒径分布,分析不同林龄油松林土壤有机碳的稳定性和土壤理化性质的变化特征。【结果】土壤有机碳含量随林龄的增加而增大。难被氧化分解的有机碳组分（F3和F4）占总有机碳的70%以上,且所占比例随林龄的增大而增高;易被氧化分解的有机碳组分（F1和F2）占总有机碳的30%以下,随林龄的增大占比总体降低。40,80和110年生油松林在0~10 cm土层土壤有机碳的稳定系数分别为2.69,5.77和6.60,在10~20 cm土层分别为3.42,5.90和6.36。随着林龄的增加,土壤全氮含量、阳离子交换量、β-1,4-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶活性呈增大趋势;在0~10 cm土层,土壤黏粒和粉粒含量呈降低趋势,土壤砂粒含量呈增大趋势。地表凋落物现存量与土壤有机碳含量呈显著的正相关关系,与F4呈极显著正相关关系,影响土壤总有机碳的积累与稳定。逐步回归分析结果显示,F1主要受全氮、阳离子交换量、粉粒含量、砂粒含量和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F2主要受pH和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F3主要受粉粒含量、β-1,4-葡萄糖苷酶活性和纤维二糖水解酶活性的综合影响;F4主要受pH、全氮、黏粒含量、粉粒含量和砂粒含量的综合影响;总有机碳主要受pH、全氮、全磷和阳离子交换量的综合影响。【结论】当油松林林龄为40~110年时,随林龄的增加,土壤理化性状和生物学性状均得到改善,林龄越高,土壤有机碳固持能力越强,土壤有机碳库越稳定。     

不同龄级橡胶林土壤有机碳组分及其影响因素

【目的】对比分析不同龄级橡胶林土壤各组分碳含量及影响因素,为云南省乃至我国植胶区土壤质量和天然橡胶产业的高效发展提供理论依据。【方法】以西双版纳景洪农场九分场为采样地,选取5种龄级（2、10、16、27和34a）橡胶林不同土层土壤样品为试验样本,测定土壤主要理化性质及土壤有机碳各组分含量,采用单因素方差分析、相关分析等方法分析不同龄级、不同土层（0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm）间土壤有机碳各组分的差异及影响因素。【结果】5种不同龄级橡胶林的土壤理化性质存在差异,土壤pH在2.59~4.47,含水量在17.48%~40.38%,土壤容重在0.99~1.40 g/cm,全氮含量在0.75~1.37 g/kg,全磷含量在0.45~1.68 g/kg,全钾含量在1.70~22.71 g/kg。不同龄级橡胶林的土壤有机碳组分含量存在差异,土壤总有机碳含量在7.51~20.13 g/kg;易氧化有机碳含量在2.81~7.20 g/kg,占土壤总有机碳含量的13.96%~95.87%;稳定态有机碳含量在1.82~4.69 g/kg,占土壤总有机碳含量的9.04%~62.45%;水溶性有机碳含量在0.23~0.52 g/kg,占土壤总有机碳含量的1.14%~6.92%。土壤有机碳组分在不同土层中的变化规律相似,即随着土层深度增加各组分碳含量下降,表现为0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm。相关分析结果表明,土壤有机碳各组分关系密切,总有机碳含量与易氧化有机碳和稳定态有机碳含量呈极显著正相关（P<0.01,下同）,与水溶性有机碳含量相关程度不显著（P>0.05,下同）;土壤理化特性对土壤有机碳组分的影响有所不同,土壤总有机碳含量与土壤含水量、全磷含量、全钾含量均呈极显著正相关,与全氮含量呈显著正相关（P<0.05,下同）,与土壤pH、土壤容重呈显著负相关;易氧化有机碳含量与土壤含水量及全磷和全钾含量呈极显著正相关,与土壤容重、pH呈极显著负相关;稳定态有机碳含量与全磷和全钾含量呈显著正相关,与土壤容重、土壤含水量呈显著负相关;水溶性有机碳含量仅与全钾含量、土壤pH呈显著正相关,与其余指标的相关性不显著。【结论】不同龄级橡胶林土壤有机碳各组分间相关性较强,且土壤pH、土壤容重、土壤含水量及全氮、全磷和全钾含量均是影响土壤有机碳各组分含量的重要因子,各理化指标间存在密切的相互制约、相互促进关系。     

河西边缘绿洲荒漠沙地开垦后土壤性状演变及土壤碳积累研究

【目的】土壤养分变化及碳积累过程是评价绿洲农田生态系统结构、功能和生产力演化的重要指标。本研究的目的是通过了解西北干旱区自然荒漠开垦为灌溉农田后该指标的变化,揭示干旱区新垦农田土壤发育及演变规律,为新垦沙地持续利用提供指导。【方法】选择河西走廊中段临泽边缘绿洲0—46年开垦时间序列的沙地农田,取样分析0—60 cm土壤剖面的物理、化学性状变化及碳积累特征,通过比较2008年与2014年的耕层土壤(0—20 cm)测定结果,分析近几年土壤性状的变化。【结果】耕层土壤砂粒含量随开垦利用年限的增加而逐渐降低,但显著的变化发生在开垦16年后的农田,且最近10年土壤粒级组成变化不明显;在沙地开垦后的最初20年,耕层土壤有机碳(SOC)及全氮含量呈线性增加,20年后增加趋势减缓。开垦46年后,SOC、全氮、碱解氮、速效磷含量分别增加了9.0倍、6.3倍、6.3倍和13.5倍,耕层土壤无机碳(SIC)含量增加了77.1%;速效钾随开垦年限的增加呈先降低而后增加的趋势。20—40 cm和40—60 cm土层SOC及氮、磷、钾养分含量随开垦年限延长而逐渐增加,但变化幅度小于耕层土壤。2008—2014年的6年间,不同开垦年限的同一地块耕层土壤粒级组成未发生变化,但SOC及氮、磷、钾养分有明显的积累。沙地开垦46年后0—60 cm土层SOC、SIC和全碳的年平均固存量分别为0.75、0.79和1.47 kg·hm-2·a-1;SOC的积累主要发生在0—20 cm耕作层,而SIC的积累在40—60 cm土层。荒漠沙地转变为灌溉农田后有巨大的碳固存潜力;土壤黏粉粒增加对SOC及养分的积累和保持起重要作用。【结论】沙地开垦为灌溉农田后,随利用年限的增加,土壤肥力显著改善,但开垦46年后土壤肥力仍处于较低水平。对新垦沙地农田,要实现土地可持续利用和生产力持续提高,须采取提升土壤肥力水平的农田管理措施。     

不同施肥方式下黑土有机碳的变化规律研究

通过长期定位试验研究了施肥对黑土有机碳总量、组成、品质的影响。试验设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥与化肥配施(NPKM)和秸秆与化肥配施(NPKS)4个处理。结果表明:施肥有利于土壤有机碳及有机碳各组分含量的增加。各处理有机碳及各组分含量的高低表现为:NPKM>NPKS>NPK>CK。单施化肥使土壤的HA/FA比值降低,胡敏酸的E4/E6比值提高,使各形态碳含量增加,Kos值降低,但变化较小。有机物质与化肥配施能使土壤的HA/FA比值和E4/E6比值都有所提高,显著地增加土壤中活性有机碳的含量,降低土壤有机碳的Kos值,其中NPKM处理效果更好。长期有机肥与化肥配施,对改善土壤腐殖质的腐殖化程度和提高其活性,降低土壤有机碳的抗氧化能力,提高土壤养分供应能力具有良好的作用,是保持土壤肥力的最优施肥方式。