添加玉米秸秆对旱作土壤团聚体及其有机碳含量的影响

【目的】研究玉米秸秆还田对不同耕作处理下旱地土壤团聚体及其有机碳的影响,旨在探究长期传统耕作土壤添加秸秆后团聚体及其有机碳的变化规律,并确定添加秸秆提高土壤有机碳的主要原因,为旱地农田固碳技术提供理论依据。【方法】采集大田长期试验地的传统耕作和免耕小区土样进行室内培养试验,设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,15次重复;秸秆为传统耕作玉米植株地上部分,用量为5%烘干土质量,在25℃恒温培养箱中通气培养180 d,定期取样进行团聚体组成和有机碳含量的测定。【结果】（1）不加秸秆处理团聚体以250—53 μm为主,占全部团聚体的52%—66%;添加秸秆处理以2 000—250 μm团聚体为主,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高230%—302%,NTS较NT提高92%—134%。（2）添加秸秆处理平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）以及>0.25 mm团聚体百分比（R_0.25）显著提高,培养到180 d时,CTS较CT分别提高133%、130%和235%,NTS较NT分别提高53%、75%和87%。（3）培养至180 d时,CTS较CT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳70%和54%;NTS较NT分别提高250—53 μm和<53 μm团聚体有机碳30%和25%。（4）添加秸秆显著提高2 000—250 μm团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,CTS和NTS分别为49%—61%和50%—60%,且受团聚体组成影响较大。【结论】添加秸秆能够有效提高旱作土壤大团聚体（>250 μm）形成并增强其稳定性,提高大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率,且对传统耕作处理土壤的促进效果更明显。     

长期施肥下黑垆土有机碳变化特征及碳库组分差异

【目的】阐明长期施肥下土壤有机碳演变规律及碳库组分变化,揭示黄土旱塬土壤固碳效应及培肥模式。【方法】利用32年作物产量和土壤有机碳（SOC）数据分析土壤碳投入、固定及演变特征,采集2010年土样样品,通过物理分组方法得到砂粒、粗粉粒、细粉粒、粗黏粒、细黏粒及大团聚体和微团聚体,分析施肥对碳库组分的影响。【结果】试验中总碳投入从不施肥（CK）的8.10 t C?hm-2增加到秸秆还田（SNP）的69.40 t C?hm-2,耕层土壤SOC贮量施肥之间相差1.82倍,增施有机肥（M、MNP）SOC为21.76—24.04 t C?hm-2,SNP为16.01 t C?hm-2;土壤SOC贮量随碳输入量的增加而提高,有机碳固定率25.80%—36.05%,而秸秆还田只有8.20%;除长期不施肥处理仅靠根茬投入维持稳定的SOC水平外,其余所有肥料处理SOC均随试验年限延长而增加,SNP、M、MNP处理固碳速率依次为0.246、0.326、0.361 t C?hm-2?a-1。MNP和SNP处理砂粒SOC是CK的3.85和2.94倍、N处理的2.41和1.84倍,MNP处理较CK、NP处理SOC总量只增加了32.50%、18.10%,而砂粒中SOC却提高了285.12%、105.74%,砂粒级有机碳对施肥最敏感。施肥提高了活性有机碳（POC）与矿物结合态有机碳（MOC）的比率（W）,MNP、M、SNP处理的W值达18.62%、16.24%、14.41%,单施氮肥（N）和氮磷配施（NP）仅9.11%、9.99%,施肥提高了有机碳活性,改善了土壤有机碳质量。不施肥大团聚体（＞250 µm）SOC是微团聚体（＜53 µm)的9.14倍,施肥提高了15.83—23.84倍,并提高了大团聚体中土壤C/N比,而对微团聚体C/N影响不大。尽管团聚体含碳量随团聚体粒径增加而增加,但微团聚体有机碳含量增加对土壤固碳速率的作用显著高于大团聚体,对土壤碳的固定与物理保护起着重要作用。【结论】长期增施有机肥、秸秆还田提高了黄土旱塬黑垆土的碳固定与积累,且固碳增量主要分布在砂粒和大团聚体中。因此增施有机肥、秸秆还田是环境友好型土壤培肥措施。     

不同耕作措施下添加秸秆对土壤有机碳及其相关因素的影响

【目的】探究添加秸秆对不同耕作措施下土壤有机碳及其相关因素的影响,为北方旱作农田固碳增产管理提供理论依据。【方法】采集长期进行传统耕作（CT）和免耕（NT）的大田土壤样品进行室内培养试验,共设置4个处理,分别为传统耕作土壤不加秸秆（CT）、免耕土壤不加秸秆（NT）、传统耕作土壤加秸秆（CTS）和免耕土壤加秸秆（NTS）,每个处理15次重复。在25℃恒温培养箱中进行通气培养,培养时间共180 d,此间定期取样进行有机碳含量、水稳性团聚体构成、土壤微生物量碳和相关土壤酶活性的测定。【结果】（1）添加秸秆显著提高土壤有机碳含量和大团聚体含量。与CT相比,CTS提高土壤有机碳含量15%—46%;与NT相比,NTS提高土壤有机碳含量12%—21%;培养结束时,CTS、NTS处理的有机碳含量较初始分别提高26.8%和7.0%。CTS和NTS处理以2 000—250 μm团聚体含量最高,占全部团聚体的41%—50%,CTS较CT提高>250 μm团聚体比例235%—310%,NTS较NT提高>250 μm团聚体比例96%—149%。（2）添加秸秆显著增加土壤有机碳δ¹³C值,CTS处理为80.93‰—115.22‰,NTS为48.92‰—80.49‰;CTS秸秆来源碳所占比例显著高于NTS,较NTS处理提高13%—66%。（3）添加秸秆显著提高微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（BG）、β-纤维二糖苷酶（CBH）和β-木糖苷酶（BXYL）活性。CTS较CT提高MBC含量239%—623%,提高BG、CBH和BXYL活性58%—170%、52%—337%和117%-170%;NTS较NT处理提高MBC含量124%—555%,提高BG、CBH和BXYL活性28%—181%、4%—304%和13%—118%。（4）土壤有机碳含量与BG、CBH和BXYL活性、MBC及>2 000 μm、2 000—250 μm团聚体比例呈显著正相关关系,与250—53 μm、＜53 μm团聚体比例呈显著负相关关系;BG、CBH、BXYL 3种酶活性彼此之间表现为极显著正相关关系,且均与MBC、>2 000 μm团聚体、2 000—250 μm团聚体显著正相关,与＜53 μm团聚体极显著负相关。线性相关分析结果表明水稳性大团聚体（>250 μm）可解释有机碳变化的48%,MBC可解释有机碳变化的45%,BG、CBH和BXYL酶活性分别可解释有机碳变化的66%、44%、53%。【结论】添加秸秆可显著提高土壤有机碳和大团聚体含量,促进微生物数量增加和土壤酶活性增强,且对传统耕作土壤有机碳及其相关因素的影响更大,有机碳在土壤中的固定除了受团聚体物理保护外,还受土壤中微生物作用的调节。     

海南芒果园土壤有机碳特征及影响因素研究

【目的】分析海南芒果园土壤总有机碳和物理组分中的有机碳含量,阐明土壤有机碳特征及其影响因素,为评价海南芒果园土壤碳库提供依据。【方法】运用物理分组方法（包括大小分组、微团粒分离和密度分组）对土壤分组,然后分别测定土壤及各团聚体中的有机碳含量。【结果】海南潮沙泥土和花岗岩赤土地区芒果园土壤总有机碳含量分别在5．5-6．9和3．1-3．7g／kg;物理组分中微团聚体（53-250μm）组分和粘粒与粉粒（〈53μm）组分中有机碳含量比相应土壤总有机碳含量高,而大团聚体（〉250μm）组分中有机碳含量比相应土壤总有机碳含量低。海南芒果园土壤总有机碳和物理组分中的有机碳含量均很低,53～250μm和〈53μm物理组分中有机碳含量随着总有机碳含量的降低而显著降低。【结论】海南芒果园土壤总有机碳和物理组分中有机碳含量均很低,土壤类型对芒果园土壤总有机碳和物理组分中有机碳含量的影响程度远高于土地利用历史的影响。     

施肥对棕壤团聚体组成及团聚体中有机碳分布的影响

施用有机肥可以改进土壤的团聚体结构,增加土壤有机碳含量.采用湿筛法分离团聚体,通过测定各级团聚体中有机碳含量,分析施肥对棕壤团聚体分布和团聚体中有机碳含量的影响.结果表明：（1）耕作引起了富碳的大团聚体减少,贫碳的微团聚体增多,自然土壤＞250μm的团聚体显著高于施肥（OM和CK）处理,单位土壤团聚体的含量增加了约20%,而施肥处理微团聚体含量与自然土壤相比增加了约18%,微团聚体占绝对优势.（2）团聚体碳含量随着团聚体粒径的增加而增加,大团聚体有机碳含量比微团聚体碳含量增加9～28g·kg^-1.与不施肥处理（CK）相比,施有机肥（OM）增加了土壤中大团聚体的数量,促进了大团聚体的形成,并且显著增加了团聚体中有机碳的含量.（3）长期施用有机肥有利于表层土壤有机碳的固定,且新固定的碳主要集中在＞2000μm和2000～250 μm的团聚体中.     

不同秸秆还田模式下水稳性团聚体有机碳的分布及其氧化稳定性研究

通过田间试验研究了不同秸秆还田模式条件下土壤团聚体分布、水稳性团聚体有机碳的含量及其氧化稳定性。结果显示:不同秸秆方式对各级别团聚体影响有差异,秸秆还田降低了微团聚体(<53μm)的含量,增加了大团聚体(>2000μm)和中微团聚体(250~53μm)的含量;在不同的还田模式下,总体看来小麦秸秆高留茬还田、玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖还田对团聚体的分布影响较大。短时期内不同秸秆还田处理对团聚体稳定性影响较小。在小麦秸秆粉碎旋耕直接还田条件下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田更有利于大级别团聚体(>250μm)中有机碳的增加;在小麦秸秆不还田情况下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田或覆盖深松还田则有利于小级别团聚体中有机碳的提高。秸秆还田提高了较大团聚体(>2000μm和250~2000μm)有机碳的氧化稳定性。降低了较小团聚体(<53μm)有机碳的氧化稳定性。在同一小麦秸秆还田模式下,玉米秸秆粉碎旋耕直接还田有利于较大团聚体氧化稳定性的提高。相关分析表明:团聚体的平均几何直径(GMD)与250~53μm团聚体的有机碳含量和<53μm级别团聚体数量关系最密切。     

长期定位施肥和地膜覆盖对棕壤团聚体稳定性及其有机碳含量的影响

以沈阳农业大学长期定位试验（29年）不同施肥与地膜覆盖处理棕壤为研究对象,采用湿筛方法,研究了覆膜和不覆膜条件下不同施肥措施对棕壤各粒级团聚体分布及其有机碳含量的影响,为揭示施肥措施对土壤地力形成演变的影响机制提供理论基础。选取的试验处理包括：不施肥对照（CK）、单施高量氮肥（N4）、氮磷肥配施（N4P2）、单施高量有机肥（M4）、有机-氮肥配施（M2N2）、有机-氮磷肥配施（M4N2P1）以及所有相对应的覆膜处理。结果表明,连续29年的不同施肥和覆膜处理显著影响了土壤团聚体的含量、稳定性及团聚体有机碳的含量。不覆膜条件下,长期施肥处理使>2 mm团聚体的含量显著增加,而0.25~2 mm粒级团聚体含量显著下降,其中有机肥和氮磷肥处理变幅最大。有机肥的施入（M4、M2N2、M4N2P1）均显著增加了不覆膜土壤各粒级团聚体的有机碳含量,且单施有机肥能显著增加不覆膜土壤团聚体平均重量直径,说明长期有机物料投入有利于增加土壤团聚体的稳定性及有机碳在团聚体中的固持。覆膜条件下,各施肥处理也显著影响土壤团聚体的稳定性及有机碳含量,但是不同施肥处理之间的差异变小,说明相同施肥模式下覆膜与不覆膜处理对土壤团聚体的形成和稳定性会产生不同的影响。覆膜条件下,与对照相比,只有高量有机肥（M4和M4N2P1）处理能显著增加土壤团聚体的平均重量直径和各粒级团聚体有机碳含量,说明在覆膜条件下,需要投入更多的有机物质才能维持土壤团聚体的稳定性及较高的有机碳含量。不同施肥和覆膜处理下,氮磷肥配施可以显著提高土壤团聚体的平均重量直径,但对团聚体有机碳含量的影响表现为显著降低或不显著。各处理土壤中水稳性大团聚体是土壤有机碳的主要载体,施用有机肥及有机无机配施有利于促进土壤各粒级水稳性团聚体的有机碳含量,是改善土壤团聚体结构、维持和提高棕壤地力的有效措施。     

长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】基于黑土长期定位试验平台,研究不同施肥方式下土壤水稳性团聚体和有机碳分布特征,以期揭示化肥和有机肥长期施用对土壤肥力的影响,为实现黑土合理培肥提供理论指导。【方法】依托37年黑土长期定位试验,采集CK（不施肥）、NPK（化肥）、M₂（常量有机肥）、M₂NPK（常量有机肥配施化肥）、M₄（高量有机肥）、M₄NPK（高量有机肥配施化肥）处理0—20 cm土层的土壤样品,利用湿筛法分析水稳性团聚体稳定性及有机碳在不同粒级团聚体中的分配特征。【结果】长期有机无机配施以及施高量有机肥显著降低大团聚体比例,提高微团聚体比例。长期施用化肥及常量有机肥并未明显改变团聚体的分布。M₂NPK、M₄NPK、M₄处理的大团聚体比例较CK处理分别降低32.7%、45.8%和55.4%,而微团聚体的比例较CK处理分别提高73.2%、102.5%和123.9%。长期有机无机配施及高量有机肥的施用显著降低表层土壤水稳性团聚体的稳定性。长期施肥显著增加土壤有机碳含量,增加量为CK的1.12—2.06倍,施用有机肥及有机无机配施处理有机碳含量增加更为显著。长期施用有机肥可以增加各粒级水稳性团聚体中有机碳的含量,且随着粒径的变小,各处理有机碳含量的增加幅度逐渐减小。各处理水稳性大团聚体中有机碳含量显著高于微团聚体,这表明有机碳主要分布在大团聚体中。长期施高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体对有机碳的贡献率,增大了微团聚体的贡献率,即微团聚体有机碳贡献率高于大团聚体,而其他处理大团聚体有机碳贡献率高于微团聚体。【结论】黑土长期施用化肥对团聚体的分布及团聚体有机碳含量没有显著影响。高量有机肥以及有机无机配施显著降低了大团聚体的比例,进而降低土壤团聚体的稳定性。长期施用有机肥显著增加土壤及各粒级团聚体中有机碳含量。高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体有机碳贡献率,有机碳贡献率的优势粒级为微团聚体。     

不同施肥处理对红壤水稻土团聚体有机碳、 氮分布和微生物生物量的影响

【目的】研究不同施肥处理对红壤水稻土水稳性团聚体组成、不同粒级团聚体中有机碳、氮含量与分布及土壤微生物生物量碳氮含量的影响,为揭示施肥对土壤肥力形成演变的影响机制提供重要理论依据。【方法】依托鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站已进行了20年的长期定位试验,试验包括9个处理：对照（不施肥,CK）、有机质循环（C）、化学氮肥（N）、氮肥+有机质循环（NC）、化学氮磷肥（NP）、化学氮磷钾肥（NPK）、化学氮磷钾肥+有机质循环（NPKC）、化学氮磷肥（NK）和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田（NPKS）。采集各小区耕层土壤,利用湿筛法得到不同粒级水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳、氮含量及土壤微生物量碳、氮含量。【结果】长期不同施肥处理对＞2 mm团聚体含量影响最大,与对照相比,施用有机肥的处理（NC、NPKC、C）该粒级团聚体含量分别提高了37.0%、22.6%和33.2%。各施肥处理下,有机碳、氮在1—2 mm团聚体中含量最高,在0.053—0.25 mm团聚体中含量最低,＞0.25 mm大团聚体比＜0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳、氮。有机肥的施用显著提高了各粒级团聚体中有机碳、氮的含量,NC处理各粒级团聚体中有机碳、氮含量均最高,与对照相比,各粒级有机碳提高了17.0%—34.6%,全氮提高了25.8%—48.3%。0.25—1 mm和＞2 mm粒级团聚体对全土有机碳和全氮的贡献率最大,前者贡献率分别为22.1%—30.3%和23.3%—33.7%,后者贡献率分别为24.7%—37.3%和25.5%—38.0%。不同施肥处理间土壤微生物量碳、氮含量也有显著差异,与对照相比, NC、NPKC和C处理微生物量碳提高了122.1%、127.0%、94.0%,微生物量氮提高了92.0%、43.1%、91.1%。＞2 mm团聚体含量与全土有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮含量及水稻产量呈显著或极显著正相关,＜0.053 mm团聚体则与之呈显著或极显著负相关。【结论】水稳性大团聚体是土壤有机碳、氮的主要载体;有机肥的施用显著提高了水稳性大团聚体及其中有机碳、氮的含量,是改善土壤团粒结构,提高红壤生物功能和生产力的有效措施。     

贵州黄壤性水稻土不同粒径有机碳之间的矿化差异

以贵州长期定位试验的黄壤性水稻土为对象,以单施有机肥处理为例,采用湿筛法和碱液吸收法研究不同粒径土壤[粗颗粒(250μm)、微团聚体(53~250μm)、单粉粒(2≤粒径53μm)和单黏粒(2μm)]有机碳的矿化速率和累积矿化量,为提高土壤有机碳的稳定性提供理论依据。结果表明:所有组分有机碳的矿化速率呈现出先快速上升后逐渐下降的趋势,并在培养后4 d达到峰值,矿化速率CO2-C介于0.004 0~0.050 4 g/(kg·d)之间;培养前期单粉粒有机碳和微团聚体有机碳的矿化速率较高,粗颗粒有机碳矿化速率最低。所有组分的累积矿化量CO2-C介于0.151 7~0.185 4 g/kg之间,且粗颗粒和单黏粒有机碳累积矿化量较原土分别降低了13.3%和8.18%,其他组分较原土略有提高;微团聚体和单粉粒的有机碳累积矿化量较高,分别为0.176 4 g/kg和0.185 4 g/kg,显著高于粗颗粒和单黏粒(P0.05)。在培养前期所有组分的矿化速率方程为指数函数且达到极显著水平(P0.01),培养后期呈对数函数(P0.01),累积矿化量呈对数函数由快到慢增长(P0.01)。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例无显著差异(P0.05),固碳能力依次是:粗颗粒单黏粒微团聚体单粉粒。不同粒径土壤中可矿化有机碳的分配比例随粒级减小而变大,大粒径土壤固碳能力较小粒径强。     

施用高量有机物料对新垦耕地红壤有机碳积累及性态的影响

为了解新垦红壤培肥过程中有机物料用量对土壤有机碳积累、培肥效率及土壤性态的影响,选择一新垦耕地红壤,设置秸秆、秸秆加氮和猪粪等3种添加物各7个施用水平共19个处理,每种有机物料用量设0(对照)、25、50、100、150、200和250 g·kg-1等7个级别,进行了为期24个月的模拟培养试验,观察了有机物料分解率、土壤C/N、活性有机碳和养分的动态变化.结果表明,随有机物料用量的增加,土壤中活性有机碳、总有机碳含量均增加,C/N比下降,土壤有效磷、速效钾和水溶性盐分含量增加,有机物料在土壤中的分解率也随之增加.猪粪碳的矿化速率低于水稻秸秆,加氮可增加秸秆的腐殖化系数.研究发现,有机物料添加越多,培肥效率(腐殖化系数)越低.同时,高量施用猪粪容易引起土壤盐害.猪粪用量为50g·kg-1(相当于7.5t·亩-1)时土壤盐分含量超过了 2g·kg-1;高量施用水稻秸秆可引起土壤有效氮的下降,秸秆用量超过100 g·kg-1(相当于15 t·亩-1)时土壤碱解氮明显下降;秸秆加氮处理会引起土壤酸化.结果显示,为减免有机物质的过度分解,有机物料的施用量控制在50g·kg-1以下为宜.     

Long-Term Manure Amendments Enhance Soil Aggregation and Carbon Saturation of Stable Pools in North China Plain

Organic amendment is considered as an effective way to increase soil organic carbon （SOC） stock in croplands. To better understand its potential for SOC sequestration, whether SOC saturation could be observed in an intensive agricultural ecosystem receiving long-term composted manure were examined. Different SOC pools were isolated by physical fractionation techniques ofa Cambisol soil under a long-term manure experiment with wheat-maize cropping in North China Plain. A field experiment was initiated in 1993, with 6 treatments including control （i.e., without fertilization）, chemical fertilizer only, low rate of traditional composted manure （7.5 t ha-h）, high rate of traditional composted manure （15 t ha-~）, low rate ofbio-composted manure （7.5 t ha-h） and high rate of bio-composted manure （15 t ha-h）. The results showed that consecutive （for up to 20 years） composted manure amendments significantly improved soil macro-aggregation, aggregate associated SOC concentration, and soil structure stability. In detail, SOC concentration in the sand-sized fraction （〉53 ~tm） continued to increase with manure application rate, while the silt （2-53 I.tm） and clay （〈2 ~tm） particles showed no further increase with greater C inputs, exhibiting the C saturation. Further physical separation of small macro-aggregates （250-2 000 tam） into subpools showed that the non-protected coarse particulate organic matter （cPOM, 〉250 pro） was the fraction in which SOC continued to increase with increasing manure application rate. In contrast, the chemical and physical protected C pools （i.e., micro-aggregates and silt-clay occluded in the small macro- aggregates） exhibited no additional C sequestration when the manure application rate was increased. It can be concluded that repeated manure amendments can increase soil macro-aggregation and lead to the increase in relatively stable C pools, showing hierarchical saturation behavior in the intensive cropping system of North China Plain.     

生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响

【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理：对照（不施有机物料,CK）、单施生物炭（5%生物炭,B）、单施秸秆（1.5%玉米秸秆,S）和生物炭与秸秆配施（5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS）。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对＞2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053-0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5-2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%-68%。单施生物炭对平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量（R_0.25）无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R_0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数（D）。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%-353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现“V”型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理＞BS处理＞CK处理＞B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5-1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%-33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。     

添加玉米秸秆对黑土团聚体胡敏酸数量和质量的影响

运用元素分析和红外光谱分析法研究了培养条件下添加玉米秸秆对黑土及其大团聚体(2 000μm和2 000~250μm)、微团聚体(250~53μm)和粉粒+黏粒组分(53μm)中胡敏酸(HA)数量和结构特征的影响。结果表明:添加玉米秸秆增加黑土及其各级团聚体HA数量,且2 000~250μm大团聚体中HA含量最多;大团聚体HA的氧化度和芳香-C提高;250~53μm微团聚体与53μm粉粒+黏粒HA的氧化度和芳香-C降低;黑土及其各级团聚体HA分子缩合度下降,脂族链烃-C增加,脂族链烃-C/羧基-C和脂族链烃-C/芳香-C值均较对照增加,脂族性得到提高。不同粒级团聚体之间相比,大团聚体中HA分子结构是以高的缩合度、氧化度、脂族链烃-C、芳香-C含量为特征;53μm粉粒+黏粒中HA分子结构是以最低的脂族链烃-C、芳香-C、羧基-C和最高的多聚糖-C为特征。添加玉米秸秆增加了土壤HA数量,降低了HA分子结构的缩合度和氧化度,脂族性提高,使土壤HA分子结构"年轻化",活性增强,对于土壤固碳、提高土壤质量具有重要作用。     

长期增施有机肥/秸秆还田对土壤氮素淋失风险的影响

【目的】研究长期增施有机肥/秸秆还田对作物产量及土壤氮素淋失风险的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量及降低农业面源污染风险提供依据。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,研究长达27年不同施肥处理对冬小麦-夏玉米产量、土壤肥力、氮素淋失风险和土壤氮素剖面分布的影响,试验共设置5个施肥处理,即：对照（CK）;氮磷钾（NPK）;氮磷钾+有机肥（NPKM）;氮磷钾+过量有机肥（NPKM+）;氮磷钾+秸秆还田（NPKS）。【结果】（1）在27年的不同施肥处理中,长期增施有机肥/秸秆还田均能使作物增产,改善土壤肥力。其中,增施有机肥处理尤为显著,与NPK相比,NPKM、NPKM+处理提高小麦和玉米产量分别为41%-50%和30%-32%;增加0-20 cm表层土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量分别为62%-121%、107%-187%;但降低小麦、玉米氮肥偏生产力（PFP_N）分别达22%-32%、27%-41%。而NPKS处理对作物增产及提升土壤肥力的作用低于增施有机肥处理,对小麦产量、玉米产量、SOC、TN含量的增幅分别为24%、6%、9%、97%,但提高小麦季PFP_N为216%、降低玉米季PFP_N为40%。（2）长期增施有机肥/秸秆还田处理中,0-20 cm表层土壤SOC、TN、硝态氮（NO₃^--N）、可溶性碳氮等养分含量以及氮矿化速率、硝化潜势等微生物学过程显著高于20-200 cm,说明长期增施有机肥/秸秆还田等外源碳的添加对土壤养分及微生物学过程的影响主要发生在表层。（3）与NPK相比,NPKM处理能够显著增加100-200 cm深层土壤中NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为17.8-26.1 mg·kg^-1;而NPKS处理在一定程度上能够增加0-100 cm土层NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为3.6-13.4 mg·kg^-1,表明增施有机肥会促进土壤NO₃^--N的向下迁移,而秸秆还田对土壤NO₃^--N具有一定的固持作用。此外,由于有机肥和秸秆带入的氮素, NPKM、NPKM+、NPKS处理氮盈余比NPK处理增加312%、1 037%、953%,大大增加了土壤氮素淋失风险。【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥/秸秆还田会提高作物产量、增强土壤肥力,但会提高土壤氮盈余量,提高氮素淋失风险,尤其是增施有机肥会大大增加氮素淋失风险。     

玉米秸秆对棕壤中可溶性无机氮和有机氮的影响

在(30±2)℃条件下对3种不同有机肥施用量(中量、高量和不施肥)耕层土壤和土壤母质(40～60 cm)及其加入玉米秸秆的相应土壤培养100 d,研究了玉米秸秆对不同有机肥施用量棕壤水溶性无机氮和有机氮的影响.结果表明:所有处理可溶性有机碳(DOC)含量表现相同的趋势,先增加后降低而后达平稳状态,玉米秸秆对土壤DOC含...     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆）,培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。