保护性耕作对华北平原土壤团聚体特征的影响

 【目的】研究华北平原保护性耕作制度对土壤团聚数量、大小和稳定性的影响。【方法】本文采集了华北平原河北栾城试验站经过四年保护性耕作(旋耕和免耕)与传统耕作(翻耕)处理下原状土壤样品，测定了土壤容重、有机质和粘粒含量等物理性质，重点应用干筛和湿筛法分析了土壤团聚体数量、分布和分形维数。【结果】表层(0-5cm)土壤容重的大小顺序为免耕>旋耕>翻耕，免耕使表层土壤的容重显著增加；旋耕与翻耕的表层土壤容重差异不显著，但旋耕使10-20cm的土壤容重明显增加。干筛法分析表明，免耕处理下0-10cm内>0.25mm团聚体含量、平均重量直径(Mean Weight Diameter，MWD)和几何平均直径(Geometric Mean Diameter，GMD)均高于旋耕处理和翻耕处理，而旋耕与翻耕处理间没有显著的差异；湿筛法分析表明，土壤中的团聚体以非水稳性团聚体为主，水稳性团聚体的 和GMD大小顺序为免耕>旋耕>翻耕；在0-5cm土层内免耕处理的水稳性团聚体分维数(D)最小，而旋耕下5-10cm层的分形维数D值显著高于翻耕、免耕处理，说明旋耕使得该层内土壤团聚体的稳定性降低。【结论】经过四年保护性耕作试验，免耕处理促进表层土壤团聚体的形成并提高起稳定性，旋耕和翻耕处理由于对土壤的强烈扰动，降低了耕作深度内土壤团聚体的团聚度和稳定性；在10-30cm三种耕作处理间没有显著差异。     

耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳定性的影响

试验共设6个处理:深耕常规施肥(DCF)、深耕常规施肥增施有机肥(DM)、深耕常规施肥增施生物炭(DB)、旋耕常规施肥(SCF)、旋耕常规施肥增施有机肥(SM)、旋耕常规施肥增施生物炭(SB),利用湿筛法得到不同粒级土壤水稳性团聚体并测算其稳定指标,探明耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳性的影响,确定科学合理耕作施肥方式,为东北黑土持续利用提供科学依据。结果表明,各处理水稳性团聚体以5～2 mm、1～0.5 mm粒径为主。0～20 cm土层SM处理,20～40 cm土层DB、SB处理及40～60 cm土层DCF、SB处理,MWD、WSA、GMD值较高而PAD、D值较低,上述处理水稳性指标较优、土壤结构性状明显改善,为合理耕作施肥方式。结果分析可知,0～20 cm土层耕作与施肥通过单独作用对团聚体粒级组含量分布产生显著影响,而施肥及耕作施肥相互作用分别为改变20～40 cm、20～60 cm土层水稳性团聚体粒径分布主要作用因素,其中>5 mm及5～2 mm粒径团聚体与各水稳性指标显著相关,说明不同耕作与施肥方式通过提升上述粒径团聚体含量改善黑土团聚体水稳性和结构特性。     

耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响

【目的】研究保护性耕作对东北黑土团聚体粒级分布和稳定性的影响,为探索有利于东北黑土结构改善的耕作方式提供科学依据。【方法】以2001年(耕作试验开始前)和2008年(耕作试验实施7年后)吉林省中层黑土为对象,分析探讨了免耕(NT)、秋翻(MP)和垄作(RT)处理0—30cm深度的土壤水稳性团聚体、干团聚体特征和土壤结构稳定性。【结果】与2001年相比,2008年各处理(RT、MP、NT)1mm水稳性大团聚体含量在0—5cm表层中均有所增加,且除MP外均达到显著水平(P0.05),其中RT和NT增加幅度分别为2001年的4.78和3.38倍,且显著高于MP。0.25—0.053mm水稳性微团聚体变化趋势则与大团聚体相反。8mm干团聚体在0—10cm土层的相对数量表现为RTNTMP,且均高于2001年背景值,其中0—5cm土层RT显著高于MP及2001年背景值(P0.05)。0.25—1mm干团聚体RTNTMP2001年背景值,呈现与4mm干团聚体相反的变化趋势。2008年各处理团聚体平均重量直径(MWD)和0.25mm团聚体含量(R0.25)均比2001年有所提高,且湿筛法得到的结果远远低于干筛法,说明供试土壤的团聚体中水稳性团聚体比例很小。2008年3种耕作处理的土壤结构体破碎率和不稳定团粒指数(ELT)在各个土层均为MPNTRT,且除了MP处理5—20cm略高外,其它均低于2001年背景值。【结论】传统耕作不利于土壤大团聚体的增加和土壤结构的稳定,使土壤更易遭受风水侵蚀。保护性耕作,尤其垄作,促进了黑土稳定土壤结构体的形成,有利于土壤结构的改善。     

干湿交替对土壤团聚体特征的影响

为了研究河南省周口市长期耕作土壤团聚体的分布特征和稳定性，设计不同循环的干湿交替，分别为0、1、3和5次。采用干筛法和湿筛法测定不同土层各粒级土壤团聚体含量、平均重量直径（mean weight diameter，MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter，GMD）。结果表明，干筛条件下，5次干湿交替显著降低>0.25 mm团聚体含量，干湿交替显著增加各土层MWD值，且1和3次干湿交替显著增加各土层GMD值。湿筛条件下，干湿交替在不同土层对>0.25 mm团聚体含量影响不同，1次干湿交替显著降低各土层的MWD和GMD值；3和5次干湿交替显著增加40-60和60-80 cm土层MWD值；3次干湿交替显著增加80-100 cm土层GMD值，5次干湿交替显著降低0-20、20-40、40-60和80-100 cm土层的GMD值。1次干湿交替的团聚体破坏率显著高于其他处理。综上，干湿交替影响了土壤团聚体状况，且主要表现为>0.25 mm团聚体比例下降。结果对于黄淮地区农田土壤结构稳定性的维持提供一定理论参考价值。     

九曲溪生态保护区不同林地土壤团聚体分形特征

对九曲溪生态保护区次生阔叶林、马尾松人工林、竹林和茶园4种类型林地土壤团聚体的分形特征进行分析,探讨分形维数与土壤平均质量直径和几何平均直径及理化性质的关系。结果表明：4种林地土壤团聚体的分形维数均为2．375～2．658（干筛）和2．627—2．863（湿筛）,土壤团聚体分形维数在0～20、20—40、40—60cm土层均表现为：阔叶林〈竹林〈马尾松林〈茶园,且均随土层深度的增加而增大;4种林地干筛和湿筛条件下〉0．25mm的团聚体百分数和〉5mm的大团聚体百分数与土壤团聚体分形维数表现为相反的变化趋势,即阔叶林的最大,竹林和马尾松林次之,茶园的最低;而结构体破坏率与土壤团聚体分形维数表现为一致的变化趋势,0-60cm土层为阔叶林（21．31％）〈竹林（26．18％）〈马尾松林（31．98％）〈茶园（38．25％）;土壤团聚体分形维数与平均质量直径、几何平均直径及土壤理化性质关系密切。次生阔叶林土壤疏松,持水能力强,土壤有机质及养分含量高,土壤结构稳定性好;竹林和马尾松林次之;茶园土壤结构稳定性最差。     

保护性耕作下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

依据吉林省德惠市田间定位试验(始于2001年),对玉米-大豆轮作和玉米连作模式下秋翻(MP)、垄作(RT)和免耕( NT)3种耕作方式的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体粒级分布、水稳性团聚体有机碳含量及团聚体稳定性进行了研究.结果表明,3种耕作方式下,＞0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在70％以上,最高可达93.29％,各粒级含量在两个土层中表现规律性不强.水稳性团聚体含量均在20％以上,最高可达35.5％,且表层高于底层.与干筛法测定的团聚体相比,＞0.25 mm团聚体含量明显减少,最大减少幅度为58.76％.两个土层中玉米-大豆轮作和玉米连作下的机械稳定性团聚体与水稳性团聚体对耕作处理的响应表现出一定的相似性,即RT＞NT＞MP.水稳性团聚体有机碳含量随粒径的减小而增大,3种耕作方式下有机碳含量表现为NT＞RT＞MP,表层高于底层,且玉米-大豆轮作高于玉米连作.比较3种耕作方式,垄作更有利于团聚体的形成和稳定,且玉米-大豆轮作好于玉米连作.     

脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体含量的影响

【目的】土壤团聚体特征是反映土壤结构好坏的重要指标。探究脱硫副产物配合淋洗对碱化土壤团聚体的影响,可为评价改良后土壤结构状况提供重要参考。【方法】本文基于内蒙古河套灌区长期碱化土壤改良田间试验,分析了3种脱硫副产物施用量和3种淋洗量共9组处理下0-10,10-20, 20-40和40-60 cm深度土层的土壤干、湿筛团聚体的平均质量直径（MWD）、几何均重直径（GMD）、分形维数D、＞0.25 mm的团聚体比重（DR_0.25和WR_0.25）等参数特征,以及土壤容重和饱和导水率。【结果】施用脱硫副产物配合淋洗的综合处理显著降低了0-60 cm土壤容重,并提高了饱和导水率K_sat以及机械稳定性团聚体的GMD 和MWD,其中高脱硫副产物施用量（14.5 t·hm^-2）配合低水量淋洗处理（淋洗量为1.52×10³ t·hm^-2）的机械稳定性团聚体GMD和MWD显著高于其他处理。整体上,单一处理（仅施用脱硫副产物或仅淋洗）对团聚体的影响不显著,但仅淋洗处理下团聚体分形维数D显著高于仅施用脱硫副产物处理。综合处理中高脱硫副产物使用量处理在0-60 cm土壤剖面的分形维数D值均小于其他处理。改良后的碱化土壤中水稳性团聚体GMD和MWD远小于机械稳定性团聚体。多数碱化土壤团聚体参数与代换性钠含量、土壤碱化度（ESP）、土壤pH呈极显著负相关关系（P＜0.01）,而饱和导水率则与机械稳定性团聚体GMD,MWD和DR_0.25呈极显著正相关关系（P＜0.01）。【结论】施用脱硫副产物配合淋洗的改良对0-40 cm深度碱化土壤团聚体稳定性有明显的提升,土壤结构改善明显;仅施用脱硫副产物改良可以维持团粒结构稳定性,而仅淋洗改良则不利于团聚体的形成。     

膜下滴灌不同灌水控制下限对设施土壤团聚体分布特征的影响

【目的】灌溉是设施土壤水分的主要来源,也是影响土壤结构稳定性的重要因子。探究不同灌水控制下限对设施土壤团聚体分布特征和稳定性的影响,为设施农业合理水分调控、促进设施土壤结构改善提供理论依据。【方法】选用6年膜下滴灌试验地为对象,供试作物为番茄(Lycopersicon esculentum Mill.),种植模式为沟垄覆膜。设置了3个灌水控制下限,其土壤水吸力值分别为20、30及40 k Pa(分别记为D20、D30、D40),灌水控制上限均为6 k Pa。各小区以埋设深度30 cm的张力计指示土壤水分变化,确定灌水时间和灌水量。通过干筛法和湿筛法测定了土壤团聚体的组成,0.25 mm团聚体含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)、以及土壤结构破坏率(RDS)和不稳定团粒指数(El T)。【结果】在0—30 cm土层,D40处理的土壤电导率(EC)、阳离子交换量(CEC)和容重都显著低于D20和D30处理(D40D30D20);D20处理的p H显著低于D30和D40处理(D40D30D20)(P0.05)。通过干筛法和湿筛法对团聚体数量和大小的测定发现,在0—30 cm土层,土壤机械稳定性团聚体主要集中在2和1—0.25 mm粒级(23.01%—39.98%),而水稳性团聚体主要集中在1—0.25和0.25—0.053 mm粒级(31.08—47.27%)。在0—20 cm土层,D30处理的R0.25、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于D20和D40处理;但在20—30 cm土层,D20处理的水稳性团聚体的含量高于D30和D40处理。不同灌水控制下限下的土壤结构破坏率(RDS)和不稳定团粒指数(El T)随土壤深度增加而增加,且RDS与El T的变化规律相似。在0—20 cm土层,D30处理的土壤结构破坏率(RDS)和不稳定团粒指数(El T)显著低于D20和D40处理(P0.05)。但在20—30 cm土层,D20处理的土壤结构破坏率(RDS)比D30和D40处理分别低了12.2%和16.8%。干筛下在10—20 cm土层内,D20、D30、D40处理的分形维数最小,分别是2.13、2.08、2.19;湿筛下在10—20 cm土层内,D40、D30、D40处理的分形维数最小,分别是2.31、1.99、2.12。结果表现出,与D20和D40处理相比,D30处理显著降低了团聚体中的分形维数(D)。【结论】在保证设施番茄产量和节约用水的条件下,将土壤水吸力30 k Pa作为膜下滴灌灌水控制下限,有利于土壤结构的形成和稳定。     

不同轮耕模式对黄土高原旱作麦田土壤物理性状的影响

【目的】研究免耕、深松和翻耕两两组合而成的3种不同轮耕模式对黄土高原旱作麦田土壤物理结构与稳定性影响。【方法】于2007—2012年在陕西渭北旱塬麦田开展夏闲期免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种隔年交替的轮耕试验,测定土壤容重,并应用干筛和湿筛法分析土壤团聚体不同粒级含量、大小和分形维数。【结果】与耕作试验前相比,5年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理在收获期0—60 cm土层土壤容重与孔隙度差异均不显著。3种轮耕处理的耕层团聚体性状变化差异显著,0—10 cm土层大于0.25 mm水稳性团聚体含量（R0.25）及稳定率表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕;0—30 cm土层水稳性团聚体平均重量直径（mean weight diameter,MWD）大小表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕。3种轮耕处理的团聚体分形维数（fractal dimension,D）,干筛法下10—30 cm土层表现出差异,湿筛法下0—10 cm土层表现出差异,免耕/深松处理分形维数低于深松/翻耕和翻耕/免耕处理。【结论】3种轮耕模式对土壤容重的影响无显著差异。免耕/深松保护性轮耕模式能提高耕层团聚体含量与稳定性,改善旱地土壤结构;而深松/翻耕与翻耕/免耕的轮耕模式由于隔年翻耕对土壤的强烈扰动,对土壤结构改善效果不明显。     

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。     

夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响。【方法】于2013-2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕-免耕-免耕-免耕（4aNT）、深翻-深翻-深翻-深松（3aPT-ST）、深松-深松-深松-深翻（3aST-PT）和深松/深翻（4aST/PT）轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、稳定率（WSAR）、破坏率（PAD）、分形维数（D）、峰凸系数（C_E）和偏倚系数（C_S）等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0-50 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻-深翻-深翻-深松和深松-深松-深松-深翻高40.4%-45.5%、61.8%-98.0%和39.4%-106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C_S均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和C_E均显著低于其他耕作处理（P＜0.05）。各参数之间的相关分析结果显示,WSAR、MWD、GMD和C_S之间相互呈极显著正相关,且均与PAD、D和C_E呈极显著负相关（P＜0.01）。【结论】夏闲期耕作会显著影响土壤水稳性团聚体的稳定性,而夏闲期深松/深翻轮耕处理能提高耕层水稳定性团聚体含量与稳定性,更好的改善旱地土壤结构,提高产量。     

15年保护性耕作对黄土坡耕地区土壤及团聚体固碳效应的影响

【目的】保护性耕作是提高土壤有机碳（SOC）含量、促进土壤团聚体形成的重要措施。论文旨在揭示保护性耕作对土壤表层（0-10 cm）有机碳含量及储量的影响,探讨不同级别团聚体的固碳特征,为阐明土壤固碳机理和筛选黄土坡耕地区农田土壤增碳耕作措施提供理论依据。【方法】长期试验位于黄土高原坡耕地区,开始于1999年,共设4个处理：少耕（RT）、免耕覆盖（NT）、深松覆盖（SM）和传统翻耕（CT）。利用15年长期试验的作物产量和0-10 cm 土层土壤有机碳数据分析农田碳投入和土壤固碳量;通过湿筛法筛分＞2、1-2、0.25-1、0.053-0.25和＜0.053 mm粒级团聚体,分析不同团聚体的固碳特征。【结果】15年长期免耕覆盖和深松覆盖处理显著提高了土壤0-10 cm表层有机碳含量及储量,同传统翻耕处理相比,有机碳含量分别提高了22.9%和21.8%,有机碳储量分别提高了21.8%和16.7%,固碳速率分别为0.09和0.06 t C?hm^-2?a^-1。微团聚体（＜0.25 mm）存储了大部分的有机碳,占总团聚体有机碳储量的65%,但其有机碳含量较低。大团聚体（＞0.25 mm）有机碳含量较高,约为微团聚体的3-8倍,且对不同耕作措施反应敏感,可作为评价长期不同耕作措施对土壤有机碳含量影响的指标。土壤固碳量随着累积碳投入量的增加而显著增加,要维持土壤有机碳储量稳定,每年最低需投入外源碳2.4 t C?hm^-2。【结论】长期保护性耕作（包括免耕覆盖和深松覆盖）提高了黄土坡耕地区土壤及团聚体有机碳储量,是有利于该地区土壤增碳的管理措施。     

长期免耕和深松提高了土壤团聚体颗粒态有机碳及全氮含量

【目的】耕作措施对土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）具有重要影响。本研究利用团聚体和密度联合分级方法,旨在揭示长期耕作对表层土壤团聚体内密度颗粒组分SOC及TN的影响,为深入理解黄土高原农田土壤碳氮提升机理提供依据。【方法】长期试验位于黄土高原东部边缘地区,开始于1999年,共设4个处理：少耕无覆盖（RT）、免耕覆盖（NT）、深松覆盖（SM）和传统翻耕（CT）。于2013年7月采集0—10 cm土层样品,首先通过干筛法筛分>2、1—2、0.25—1和<0.25 mm粒级团聚体,之后利用颗粒密度分组,将团聚体有机质分为轻组有机质（LF）、粗颗粒有机质（cPOM）、细颗粒有机质（fPOM）和矿质结合有机质（m-SOM）。【结果】（1）15年保护性耕作（包括NT和SM处理）显著提高了0—10 cm土层的SOC和TN含量,与CT相比,NT和SM处理的SOC含量分别提高了22.9%和21.8%,TN含量分别提高了35.2%和42.3%。不进行秸秆覆盖的少耕处理（RT）对SOC和TN无显著影响。（2）不同耕作措施改变了团聚体质量组成及其内部SOC和TN含量。NT和SM处理显著提高了1—2 mm和0.25—1 mm粒级的干筛大团聚体含量,相对地,降低了>2 mm和<0.25 mm粒级团聚体的含量。NT和SM处理不同程度提高了团聚体的SOC和TN含量,与CT相比,团聚体SOC平均提高了8.5%和9.5%,尤其对>1 mm粒级团聚体SOC含量提高幅度最大;团聚体TN平均提高了12.2%和24.1%,尤其对<0.25 mm微团聚体TN含量提高幅度最大。（3）fPOM和m-SOM组分对团聚体SOC和TN的贡献最大,对SOC的贡献率分别为27.3%—45.1%和25.0%—52.6%;对TN的贡献率分别为23.5%—34.7%和42.2%—64.3%。不同有机质组分对耕作的响应不同,cPOM和fPOM组分最为敏感。与CT相比,NT和SM处理显著提高了土壤所有粒级团聚体的cPOM和fPOM的SOC和TN含量,尤其对>2 mm团聚体cPOM和<2 mm团聚体fPOM的SOC和TN含量提升幅度最大。【结论】长期免耕和深松提高了团聚体中有机碳及全氮含量,尤其提高了团聚体中颗粒有机质的碳氮含量,有利于土壤碳氮的长效累积,是黄土高原坡耕地区值得推荐的耕作管理方式。     

耕作管理对潮土团聚体形成及有机碳累积的长期效应

【目的】研究黄淮海平原潮土区耕作管理对土壤水稳性团聚体形成及有机碳累积的长期效应,为提升潮土地力、推动农业可持续发展提供理论基础与技术支持。【方法】采集河南省封丘县中国科学院封丘农业生态实验站连续8年保护性耕作的不同处理原状土壤样品,分析测定土壤团聚体的数量、稳定性以及土壤和各粒径团聚体中的有机碳含量。【结果】与常规翻耕处理相比,长期免耕和间歇性翻耕使0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体的质量比例分别提高了63.4%和28.1%。秸秆还田主要提高了0-20 cm土层大团聚体的质量比例,平均提高率为3.0%。降低翻耕频率或秸秆还田处理,使不同土层团聚体的稳定性有所提升,前者使0-10 cm平均重量直径（mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,GMD）值分别增加了11.9%-31.6%和4.1%-13.7%;后者使0-20 cm MWD和GMD值分别增加了3.5%和4.5%,翻耕频率对团聚体稳定性的影响程度显著高于秸秆还田处理。在0-10 cm土层,各粒径团聚体的有机碳含量随翻耕频率的降低而提高,而秸秆还田对团聚体有机碳的影响可以深入0-20 cm土层。耕作方式耦合秸秆还田处理对团聚体特征的影响显著大于降低翻耕频率或秸秆还田处理。潮土有机碳积累的主要贡献来源于粗大团聚体和细大团聚体,通过降低翻耕频率,可以提高0-10 cm土层粗大团聚体和10-20 cm土层细大团聚体对潮土有机碳积累的相对贡献,提高率分别达49.2%和29.1%。【结论】长期免耕和间歇性翻耕结合秸秆还田能显著提高潮土大团聚体的数量及其稳定性,通过提高大团聚体对土壤有机碳积累的相对贡献,可以增加潮土碳累积量。     

保护性耕作对太行山前平原土壤热水解和酸解有机碳的影响

【目的】研究传统耕作转为保护性耕作后土壤热水解碳（HWC）和酸解碳（AHC）的分布和积累特征。【方法】2001年在河北栾城设置翻耕+玉米秸秆不还田（CK）、翻耕+玉米秸秆粉碎还田（CT）、旋耕+玉米秸秆粉碎还田（RT）和免耕玉米秸秆直立还田（NT）4个处理。2007年小麦收获后,采集0—5 cm、5—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层样品,测定热水解有机碳（HWC,80℃水浴下提取24 h）和酸解有机碳（AHC,6 mol•L-1 HCl,105℃下提取4 h）的浓度,分析两种活性碳的层化比率值（SR）,并基于等效质量碳库储量计算方法,比较了不同耕作处理对土壤活性碳分布和储量的影响。【结果】连续6年保护性耕作后,HWC和AHC在土壤表层积累,具有较高的层化比率值。在0—10 cm土层,保护性耕作（RT和NT）系统HWC的SR值（1.68—1.98）显著高于传统翻耕（CK和CT）处理（1.30—1.50）,保护性耕作下AHC的SR值（1.62—1.83）亦高于传统翻耕（1.12—1.63）。与传统翻耕CT相比,保护性耕作系统0—30 cm剖面的HWC储量无显著变化,但免耕显著增加了AHC的储量。【结论】在太行山前平原地区,保护性耕作导致土壤剖面中HWC和AHC在表层积累,呈现高度层化特征,可能会潜在影响土壤质量和农田固碳速率。     

不同林分类型对土壤团聚体稳定性及有机碳特征的影响

基于野外调查和室内分析,对人工杉木林、马尾松林、桉树林、毛竹林、天然林5种不同林分下0~20cm、20~40cm土层土壤水稳性团聚体稳定性及各粒级土壤团聚体有机碳分布特征进行研究。结果表明:1)0~20cm土层,土壤水稳性团聚体质量百分含量随粒级的减小先下降后上升,主要以0.5~0.25mm粒级最低;5种林分条件下各土层均以>0.25mm的大团聚体为主,随土层加深,大团聚体含量减少。2)各林分土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值变化趋势相似,均呈现为0~20cm土层大于20~40cm土层;林分间土壤MWD、GMD值则表现为天然林最大,桉树林最小;分形维数(D)在2个土层均以桉树最大,杉木林最小;3)5种林分各粒级团聚体中有机碳的含量均随土层的加深而减少;0~20cm土层,各林分有机碳含量随着团聚体粒级减小呈现先增大后减小再增大的趋势,最大值主要出现在5~2mm粒级,而有机碳贡献率则表现为先减小后增大的趋势。不同林分MWD、GMD差异分析结果表明,天然林土壤结构优于其他4种人工林,团聚体稳定性更高,而桉树林最低。随着土层深度变大,土壤水稳性团聚体稳定性下降;土壤团聚体有机碳含量表现为天然林最大、桉树林最小。      

Soil Aggregate Stability and Aggregate-Associated Carbon Under Different Tillage Systems in the North China Plain

The inlfuences of tillage systems on soil carbon （C） stocks have been studied extensively, but the distribution of soil C within aggregate fractions is not well understood. The objective of this study was to determine the inlfuences of various tillage systems on soil aggregation and aggregate-associated C under wheat （Triticum aestivum L.） and corn （Zea mays L.） double cropping systems in the North China Plain. The experiment was established in 2001, including four treatments：moldboard plow （MP） with residue （MP＋R） and without residue （MP-R）, rotary tillage with residue （RT）, and no-till with residue （NT）. In 2007 soil samples were collected from the 0-5, 5-10, and 10-20 cm depths, and were separated into four aggregate-size classes （〉2 000, 250-2 000, 53-250, and〈53 μm） by wet-sieving method. Aggregate-associated C was determined, and the relationships between total soil C concentration and aggregation-size fractions were examined. The results showed that NT and RT treatments signiifcantly increased the proportion of macroaggregate fractions （〉2 000 and 250-2 000 μm） compared with the MP-R and MP＋R treatments. Averaged across all depths, mean weight diameters of aggregates （MWD） in NT and RT were 47 and 20% higher than that in MP＋R. The concentration of bulk soil organic C was positively correlated with MWD （r=0.98; P=0.024） and macroaggregate fraction （r=0.96; P=0.036） in the 0-5 cm depth. In the 0-20 cm depth, comparing with MP＋R, total C occluded in the〉2 000 μm fraction was increased by 9 and 6%under NT and RT, respectively. We conclude that adoption of conservation tillage system, especially no-till, can increase soil macro-aggregation and total C accumulation in macroaggregates, which may improve soil C sequestration in the intensive agricultural region of the North China Plain.     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征 ——土壤温度日变化及其对气温的响应

 【目的】针对以往研究在土壤温度观测和不同耕作条件下土壤温度效应规律上的不足,研究了华北平原不同耕作方式冬小麦田土壤温度日变化及其对气温的响应特征。【方法】试验于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术,连续监测2004-2005年冬小麦生育期土壤温度和气温。【结果】各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化;土壤温度日变化随土壤深度呈“锥形”;2.5～80 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后1.2 h左右;不同耕作方式土壤日最高和最低温度均具有显著差异,秸秆覆盖度是其主要影响因素之一;免耕在冬小麦活动期,显著降低了2.5 cm土层土壤最高温度0.66～4.85℃,而在越冬期提高最低温度0.64～0.87℃;冬小麦生长前期（出苗-拔节）免耕较其他处理显著降低了2.5 cm土层土壤温度日变化幅度,其中较翻耕降低0.65～5.21℃,较旋耕降低0.48～3.89℃。【结论】不同耕作方式各层次土壤温度均极显著响应气温变化;耕作方式主要影响土壤温度的变化幅度而且主要表现在冬小麦生长前期;免耕在冬小麦活动期表现为降温效应,究其原因是由于较大程度地降低高温而较小程度地提高低温;越冬期表现增温效应是由于显著提高了各个时刻的土壤温度。     

绿肥粉垄耦合对稻田耕层土壤团粒结构特征的影响

[目的]研究稻田生态系统耕层优化对双季稻田耕层土壤团粒结构特征的影响,为探明和评估绿肥粉垄耦合土壤物理结构特征及稻田土壤逆境调控提供理论依据.[方法]2017—2018年在广西农业科学院试验田(南宁)开展为期4个稻季的定位试验,早稻采用粉垄耕作(F)和常规耕作(C)2种方式,以不施肥(N)为对照,设置常规施用化肥(N0)、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥(N1)和双倍绿肥配施化肥(N2),共设8个处理(CN、CN0、CN1、CN2、FN、FN0、FN1、FN2),晚稻实行常规施用化肥免耕.采用粒度分析仪测定0~15、15~30和30~45 cm耕层黏粒、粉粒、砂粒的土壤粒径含量;采用湿筛法测定0~15 cm层土壤水稳性团聚体含量,计算土壤水稳性团聚体凝聚力的关键指标,即平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);采用电子显微镜扫描团聚体超微观形态结构;采用土壤紧实度仪测定不同耕层土壤紧实度.[结果]FN1处理提高了0~15和30~45 cm土壤黏粒含量,其中早稻分别增加0.75%和2.10%,晚稻分别增加0.67%和0.09%;FN2提高了除晚稻30~45 cm以外的其他耕层土壤粉粒含量.绿肥粉垄耦合能提高稻田土壤团聚体的凝聚效果.同一季稻田粉垄耕作土壤MWD和GWD均低于常规耕作,其中早稻和晚稻粉垄耕作土壤MWD较常规耕作分别降低0.19~0.96和0.47~0.72 mm,GMD较常规耕作分别降低0.36~1.52和0.79~1.15 mm.绿肥用量的增加有效提高了土壤MWD和GMD,其中FN1和FN2早稻处理下分别提高0.75和1.06 mm,晚稻分别提高0.21和0.31 mm.FN1处理提高土壤持水性和通气性,有效促进了土壤团聚体的形成.粉垄耕作下土壤微观结构呈孔隙多而偏小,空洞少而偏大的特征.晚稻FN1处理的土壤微团聚体和大团聚体含量最高,分别占8.60%和29.09%,免耕晚稻的土壤微团聚体和大团聚体含量较粉垄早稻有所提升,FN1处理增加了3.88%和1.34%,FN2处理增加了12.04%和9.01%.粉垄耕作下早、晚稻不同土层土壤紧实度均低于常规耕作,免耕晚稻的土壤紧实度高于免耕早稻.与常规耕作相比,FN1早稻土壤紧实度从土层自上而下分别降低8.90、22.73和55.15 kPa,晚稻分别降低1.20、28.84和53.93 kPa,FN2早稻分别降低5.80、25.37和66.00 kPa,晚稻分别降低6.80、36.97和50.33 kPa.[结论]绿肥还田对粉垄耕作稻田土壤微形态结构特征产生重要影响,绿肥粉垄耦合有助于集约化水稻抗逆栽培、实现减肥增效.     

The main physical properties of planosol in maize(Zea mays L.) cultivation under different long-term reduced tillage practices in the Baltic region

The impact of sustainable reduced tillage(RT) on the physical properties of soil is well documented worldwide; however, there is no precise information about the influence of long-term RT or no-till(NT) on the soils at the boundary for grain maize-growing in the semi-humid subarctic climate conditions of the Baltic states, especially on the formation of a hardened upper soil layer(10–15 cm in depth)- "loosening hardpan". This study was carried out at the Research Station of Aleksandras Stulginskis University, Lithuania from 2009–2012. The investigations were based on a long-term(since 1988) field experiment. The aim of the investigation was to ascertain the influence of reduced primary tillage on the main soil's physical properties. This study examined soils that were deep ploughing(DP), shallow ploughing(SP), deep cultivation(DC), shallow cultivation(SC), and no-till(NT). Reducing the tillage intensity to NT had no significant effect on the structural soil's composition; however, the stability of the structure of the 1 and 0.25 mm-size fractions was significantly higher in the non-reversibly tilled(DC, SC) and NT plots. The penetration resistance of the DP soils was less after primary tillage and wintering, and became similar to the NT plots at the end of the maize growth season. After primary tillage and wintering, the soil moisture content in the upper soil layer(0–5 cm depth) of the NT plots was 17–49 and 16–18% higher than that in the DP. Long-term reduction of primary tillage up to NT generally had no significant effect on the moisture content and soil bulk density of the 0–10 and 10–20 cm layers. The results showed that long-term RT stabilized the physical quality of soil. Less soil penetration resistance was established in the DP plots compared to both RT and NT, however, indicators of the formation of a uniform "loosening hardpan" layer were not found. It is summarized that long-term RT or NT systems stabilize, or may increase, the physical quality of soil in crop cultivation with low inter-row coverage potential(maize), and could be applied in semi-humid subarctic climate conditions as a good option to prevent soil degradation.