利用方式对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响

 【目的】为了解林地转化为农地对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响。【方法】本文采用物理与化学相结合的方法比较研究了自然林地、桔园和蔬菜地等3种利用方式下砂质土壤不同粒径团聚体中有机碳(C)、氮(N)和磷(P)的分布和化学形态。【结果】林地开垦种植柑桔和蔬菜，表土有机碳平均分别减少了79%和67%，全氮平均分别下降了64%和31%，而土壤磷却成倍的增加。农业土壤（桔园和蔬菜地土壤）的C/N比（11～19）低于林地土壤（25～37）。土壤颗粒态有机质对土地利用变化极为敏感，在林地开垦为桔园和蔬菜地后，颗粒态有机质形式的碳（POM-C）的下降幅度明显高于非颗粒态有机碳，林地、桔园和蔬菜地土壤POM-C占土壤总有机碳的平均比例分别为69.1%、41.0%和12.5%。林地土壤有机碳和氮素主要分布在> 0.5 mm 和0.25～0.5 mm 的团聚体中；而桔园和蔬菜地土壤的有机碳和氮素主要分布在0.25～0.5 mm 和0.053～0.125 mm团聚体中。磷素主要分布在＞0.5 mm 和＜0.053 mm等2个粒级中。农业土壤磷素主要以HCl-P形态存在，而林业土壤的磷主要以NaOH-OP (有机磷) 和H2O-P形态存在。【结论】研究证实了由原始林地开垦转变为农业用地不利于砂质土壤有机碳和氮的积累;利用方式改变可极大地影响砂质土壤中有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中的分布。     

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。     

土地利用变化对土壤水稳性团聚体轻组有机碳的影响

对福建省建瓯市农业利用(坡耕地、茶园、橘园)和林业利用(杉木、木荷、封育)土地不同土层(0-10 cm、10-20 cm)土壤团聚体轻组有机碳进行研究.结果表明:土壤表层团聚体轻组物质含量一般高于次表层,它们占土壤质量比例分别为0.01%-0.42%与0.01%-0.28%,林地土壤团聚体轻组有机碳浓度显著高于农地.林地开垦农用后,土壤各粒级团聚体轻组碳都发生大幅度损失(橘园除外),轻组有机碳贮量损失最高达90%,土壤总轻组有机碳与>2 mm、0.5-2 mm、<0.25mm粒径团聚体轻组有机碳呈显著正相关.轻组碳比全碳更能反映由于土地利用变化导致有机质损失的敏感程度.     

套种绿肥对土壤养分、团聚性及其有机碳和全氮分布的影响

本研究利用田间试验,探讨了套种豆科绿肥对土壤养分、团聚性及其有机碳和全氮分布的影响。结果表明,与空白相比,套种豆科绿肥对玉米产量、土壤容重、孔隙度、全量氮磷钾、有效氮钾及有机碳均无显著影响;有效磷趋势为红小豆绿豆、空白,说明套种红小豆或可活化土壤磷;0.25~2.00 mm团聚体是占绝对优势的粒级,套种豆科绿肥能促进0.05~0.25 mm团聚体向其周转,但团聚体分布的变化并未引起土壤稳定性的明显差异;团聚体有机碳、全氮和碳氮比随团聚体粒径减小而降低,绿肥处理使团聚体有机碳和全氮呈下降趋势,其原因有待进一步探讨。总之,套种绿肥有利于磷活化及大团聚体形成,尽管引起部分粒级团聚体内有机碳和全氮下降,但未引起整土有机碳和全氮降低。因此,套种绿肥模式可继续推广应用。     

天然次生林人工管理后土壤团聚体稳定性及碳氮分布变化

  目的  探究次生林转变为红松人工林后土壤结构稳定性及有机碳、氮含量的变化,分析不同阔叶树种与红松混交能否缓解单一营造红松纯林所引起的地力下降,为混交树种的选择和林地土壤质量的精准提升提供依据。  方法  以东北林业大学帽儿山林场胡桃楸红松林、水曲柳红松林、黄檗红松林和红松纯林为研究对象,以胡桃楸和水曲柳为主要组成树种的次生林为对照,采用干筛与湿筛相结合的方法进行土壤团聚体分级,测定各粒径团聚体分布及碳氮含量,通过计算土壤结构稳定性参数及各粒径团聚体有机碳、氮贡献率,分析天然次生林转化成红松人工林后土壤团聚体稳定性及碳氮分布情况的变化。  结果  次生林转变为红松人工林后 > 2 mm粒径团聚体质量分数减少,其中胡桃楸红松混交林减少程度最低,为17.94%, < 0.053 mm粒径团聚体质量分数增多,红松纯林增加程度最高,为45.78%;土壤的平均质量直径和几何平均直径降低,团聚体稳定性下降;各粒径团聚体有机碳、全氮含量均出现不同程度的下降,且胡桃楸红松林下降程度最低;次生林与3种红松混交林土壤团聚体有机碳、氮贡献率多以大团聚体为主,而红松纯林在10 ~ 20 cm和20 ~ 30 cm土层土壤团聚体有机碳、氮贡献率均以微团聚体为主。  结论  次生林转变为红松人工林后土壤团聚体稳定性和碳氮含量出现了不同程度的降低,从土壤团聚体分布、稳定性和有机碳、氮含量方面分析,胡桃楸、水曲柳和黄檗均为红松人工林适宜混交树种,3树种皆可促进红松人工林林地营养质量的提升。      

开垦年限对亚高山草地土壤有机碳、氮和土壤团聚体稳定性的影响

研究了高山草地土壤有机碳、氮含量以及土壤团聚体稳定性随开垦年限而变化的动力学过程.与未开垦草地土壤相比较,开垦导致的土壤总有机碳在开垦最初的5 a内迅速降低了17%,此后降低速度趋于减缓,至开垦约70 a时降低了34%.不同粒径组分的有机碳降低的时间尺度不同,粗组分(particulate)有机碳在开垦后的5 a内显著降低,而矿物结合态(mineral-associated)有机碳则最早在开垦33 a以后开始降低.在亚高山草地开垦过程中土壤氮含量的降低与有机碳的降低具有相似的趋势;土壤团聚体稳定性的降低主要在开垦开始的5 a之内,其后以至开垦33 a以上团聚体的稳定性基本保持稳定.除机械扰动的破坏作用之外,土壤粗组分有机碳含量的降低是开垦耕种导致的土壤团聚体稳定性降低的主要原因之一.     

黄土高原旱地不同种植系统对土壤水稳性团聚体及碳氮分布的影响

以黄土高原连续进行了27年的长期定位试验为对象,研究了粮-草长周期轮作、粮-豆短周期轮作、玉米连作和小麦连作系统土壤团聚体及其碳氮分布特征,并分析了土壤碳氮分布与土壤团聚体及其碳氮含量之间的关系。结果表明:黄土高原旱作农田土壤中0.053 mm团聚体含量最高,占土壤质量的35%,长周期轮作系统0~20 cm和20~40 cm土层土壤0.25~2 mm团聚体含量高于玉米连作、小麦连作和短周期轮作系统,而0.053 mm团聚体含量低于这3种轮作系统,且长周期轮作系统土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径也较高。种植系统对团聚体有机碳和全氮分布的影响主要体现在0~20 cm土层土壤,长周期轮作系统土壤中2 mm和0.25~2 mm团聚体有机碳含量显著高于其他种植系统,0.25 mm团聚体有机碳含量与其他种植系统差异不显著。长周期轮作系统团聚体全氮含量均显著高于其他种植系统,碳氮比则呈现出相反的趋势。土壤总有机碳、氮含量与团聚体有机碳、氮含量呈极显著正相关关系。土壤有机碳和全氮含量的变化主要取决于0.25~2 mm和0.053~0.25 mm团聚体有机碳和全氮的变化,而且有豆科植物苜蓿长期参与的长周期轮作系统可以有效改善土壤结构,提高土壤和团聚体的有机碳和全氮含量。     

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^-2)、T3(240 kg·hm^-2)、T4(280 kg·hm^-2)、T5(320 kg·hm^-2),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明：随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^-2有机碳含量最高;>2...     

苎麻对坡耕地土壤及团聚体固碳效应的影响

在湖北省咸宁市崇阳县坡耕地上设置种植苎麻[Boehmeria nivea(L.)Gaudich.]、自然休闲(CK1)、种植农作物(黄豆,CK2)3个处理,研究种植苎麻对地表土壤组成结构、理化性质和团聚体数量特征的影响。结果表明,从土壤结构组成来看,种植苎麻改良效果不明显;从土壤理化性质来看,土壤有机碳、速效养分和全氮、全磷含量均以种植苎麻最高,其中土壤有机碳含量为8.45 g/kg,比自然休闲和种植农作物高出86.5%和53.3%;从土壤团聚体数量来看,利用苎麻进行团聚体固碳在所有坡耕地研究对象中表现最好,且其大团聚体数量最多,分别比自然休闲和种植农作物处理高28.7%和25.2%,且差异达显著水平。综上可知,在坡耕地种植苎麻可以改善土壤质量,其是通过增加土壤中大团聚体含量,同时增强大团聚体对有机碳的保护作用,达到固碳效果。     

耕作对河套黄灌区典型盐碱土水稳定性团聚体及有机碳和全氮含量的影响

[目的]本文旨在探讨耕作对河套灌区典型盐碱土水稳定性团聚体及其有机碳和全氮含量的影响。[方法]选择河套黄灌区典型的5种盐碱土,用Yoder湿筛法测定水稳定性团聚体,再用元素分析仪测定有机碳和总氮含量。[结果]河套黄灌区典型盐碱土主要是53～10μm团聚体,占55.84%～79.72%,平均68.10%;其次是250～53μm团聚体,占11.79%～29.18%,平均17.95%;而250μm和10μm团聚体平均不超过5.21%,但不同盐碱土差异非常大。耕作增加了53～10μm团聚体数量,减少了250μm和250～53μm团聚体数量。250μm和10μm团聚体的有机碳和全氮含量比较高,有机碳含量平均分别为8.38和6.81 g·kg~(-1),全氮含量平均分别为0.98和1.04 g·kg~(-1),但由于这部分粒级团聚体的质量分数较高,有机碳和全氮主要分布在53～10μm团聚体中。大团聚体质量分数与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关关系,而小团聚体质量分数与EC、pH及Na+、SO2-4、Cl-和CO2-3呈显著正相关关系。[结论]耕作降低了大部分土壤中各粒级团聚体有机碳和全氮含量,促进了有机碳和全氮从大团聚体向小团聚体转移。盐分决定盐碱土小团聚体的数量,而有机物质在大团聚体形成中起重要的作用。河套地区盐碱土改良,应在降低盐分的同时加大有机物质投入量。     

利用方式和土壤类型对土壤肥力质量指标的影响

比较了三种土壤类型(黄筋泥、红泥土和红砂土)、四类利用方式(林地、果园、茶园和旱地)及二个土层(0～15 cm和15～30 cm)之间主要肥力质量指标量值的变化.结果表明,大部分土壤质量指标的量值与土壤类型、利用方式和土层深度有密切的关系.其中,粘粒含量、>0.25 mm和>5 mm的风干团聚体、>0.25 mm水稳定性团聚体含量及CEC与土壤类型关系密切;全磷、有效磷、有效钾、交换性酸和pH值主要与利用方式有关;容重、饱和导水率、有机碳、全氮、有效氮和根系数量与土壤类型和利用方式均存在密切关系.表土层与亚表层之间的粘粒含量、容重、饱和导水率、有机碳、全氮、全磷、有效磷、有效钾、有效氮及pH都存在显著的差异.     

利用方式对珠江三角洲耕层土壤团聚体分布及碳氮磷化学计量特征的影响

为探明利用方式对珠江三角洲农田耕层土壤团聚体特征和碳氮磷的影响,采集长期水田、旱地和水旱轮作的耕层土壤,对土壤团聚体组成、碳氮磷分布及其化学计量特征进行研究。结果表明,水田土壤以>2 mm团聚体为主,其含量占比显著高于旱地和水旱轮作两种利用方式,旱地和水旱轮作土壤则以<0.25 mm微团聚体为主。各粒级团聚体有机碳和全氮含量均表现为水田显著高于旱地、水旱轮作,而全磷含量变化规律不明显。水田土壤团聚体有机碳和全氮含量随粒径减小呈先升高后降低趋势,旱地、水旱轮作土壤的有机碳、全氮和全磷含量均随粒径减小呈降低趋势,三种利用方式碳氮磷主要集中在>2 mm和2~0.5 mm团聚体中。各粒级团聚体C：P和N：P表现为水田土壤显著高于旱地、水旱轮作,而C：N差异不显著（P>0.05）。水田和旱地土壤团聚体C：N、C：P和N：P随粒径变化规律与其团聚体养分表现出一致性,而水旱轮作则表现出相反规律。土壤碳氮磷与团聚体碳氮磷总体上呈显著正相关（P<0.05）,表明团聚体碳氮磷对土壤养分具有良好的指示性,且随粒径减小指示作用增强。土壤团聚体C：P对利用方式变化最敏感,可作为反映该区域耕层土壤团聚体碳氮磷含量及化学计量特征的敏感性指标。水田土壤大团聚体及其碳氮磷含量较高,土壤结构良好,有利于团聚体对土壤养分的物理保护和土壤碳氮磷的积累。     

桂西北喀斯特地区不同土地利用方式土壤的有机碳含量及养分特征

分析喀斯特峰丛洼地次生林(CL)、灌草丛(GC)、牧草地(MC)、玉米地(YM)共4种典型土地利用方式下土壤的有机质含量及养分特征,探讨不同土地利用方式对土壤养分含量的影响。结果表明：0~30 cm土层土壤有机碳、全氮含量随土地利用强度的增加而降低,与YM土壤相比,CL土壤的有机质含量高38.5%~100%,全氮含量高63%~130%(P<0.05);4种土壤的全磷含量间差异和全钾含量间差异均达极显著水平(P<0.01);速效磷含量受土地利用方式影响明显,CL土壤的速效磷含量最低,GC土壤的次之,YM土壤的最高;速效钾含量受植被覆盖和水土流失状况的影响较明显,CL土壤和GC土壤的速效钾含量均高于MC土壤和YM土壤的;土地利用方式是影响土壤有机碳、全氮、全磷、速效钾等养分含量变化的重要因素,不同土地利用方式下,土壤氮、磷、钾养分含量间的差异达显著水平(P<0.05);耕作、施肥等人类活动使土壤养分含量发生变化,从而导致土壤退化,而植被恢复等措施可以培肥土壤。     

晋西黄土区不同林地土壤团聚体分形维数特征与土壤养分相关关系

以山西吉县退耕还林工程中的刺槐林地、油松林地、山茱萸林地、次生林地为研究对象,以撂荒地、农地为对 照,采用Microtrace S3500 激光粒度仪对各地类0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm 土层的团聚体粒径进行测定和分 级,利用分形几何学方法对土壤团聚体的分形特征进行分析,并测定了各地类土壤有机质、全N、全K 的含量,以探 讨土壤团聚体分形维数与土壤养分的关系。结果表明:各地类土壤团聚体分形维数在2.22 ~ 2.60 之间,平均值为 2.44;油松林地和刺槐林地土壤团聚体分形维数随土层深度增加有递增趋势,农地和次生林地土壤团聚体分形维 数随土层深度的变化不明显,而山茱萸林地土壤团聚体分形维数随土层深度的增加有递减趋势;土壤团聚体分形 维数与10 ~50m 的团聚体体积分数呈极显著正相关关系,与土壤团聚体粒径呈负相关关系;撂荒地土壤中有机 质、全P、全K 含量较低,肥力和质地最差,山茱萸林地土壤肥力和质地状态最佳,表明退耕林对土壤的改良效果 显著。      

不同土地利用下黑土土壤团聚体有机碳贮量的变化

[目的]为了解土地利用方式变化对黑土土壤有机碳及贮量的影响。[方法]以黑土区草地、耕地、樟子松人工林和天然次生林土壤为研究对象,对土壤团聚体有机碳与碳储量的分布和积累进行研究。[结果]在不同土地利用方式下,土壤团聚体的组成比例存在一定差异,但均以〉2mm团聚体为主。土壤不同团聚体有机碳含量的分配并不相同。相较于林地土壤,草地和耕地均降低有机碳在小粒级团聚体中的含量,而增大大粒级团聚体有机碳的含量。在不同土地利用方式下．土壤团聚体有机碳贮量变化规律与团聚体组成比例相吻合。[结论]土壤团聚体有机碳贮量的变化中,占主导地位的是团聚体组成比例。土地利用方式的改变影响黑土有机碳在不同大小团聚体中的分布和贮量。     

岩溶生态系统土壤非保护性有机碳含量研究

通过现场采样及室内测定方法,对岩溶天然林、灌丛和人工林土壤的非保护性有机碳进行了研究。结果发现,在0～10cm表层土壤,灌草丛土壤颗粒有机碳含量是天然林土壤的1.40倍,土壤轻组有机碳含量是天然林土壤的4.02倍;但随土层深度增加,天然林土壤颗粒有机碳分配比例和轻组有机碳分配比例大于灌丛土壤,且灌丛土壤有机质逐渐向大团聚体富集,而天然林不同深度土壤大团聚体都富集有机质。天然林土壤和人工林土壤<0.05mm的颗粒有机碳富集系数差异很小,但>0.1mm颗粒和0.1～0.05mm颗粒的有机碳富集系数差异相对较大,尤其在土壤表层有明显的差异。颗粒有机碳、轻组有机碳、不同深度土层土壤有机碳与水稳性团聚体之间存在显著的相关性。     

西藏林芝不同土地利用方式的土壤团聚体及其有机碳分布

为揭示西藏林芝地区不同土地利用方式对土壤团聚体及其有机碳含量的影响,以八一镇耕地(FL)、蔬菜大棚(VG)、撂荒地(AL)、草地(GL)、次生林地(SF)为研究对象,采用干筛法对土壤团聚体进行分级,分析团聚体及其有机碳、易氧化有机碳的含量和分布。结果表明:在0~20 cm土层,各土地利用方式下基本以≥2 mm团聚体为主,其含量大致表现为GL、AL高于VG和FL,表明与农用地(FL、VG)相比,自然生态系统的土壤结构较好。土壤团聚体有机碳和易氧化有机碳的含量在不同土地利用方式下整体表现为0~10 cm>10~20 cm,大团聚体(≥0.25 mm)高于微团聚体(<0.25 mm),并以≥2 mm团聚体的贡献率最高,碳汇能力较强。结果说明,自然生态系统的土壤结构较好,草地、林地的开垦行为将导致土壤结构变差。实施保护性耕作措施,减少草地、林地的人为干扰有利于提高土壤有机碳库的稳定性,发挥土壤"碳汇"功能。     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。