辣椒秸秆生物质炭对喀斯特石灰土有机碳矿化的影响

【目的】探索短时间尺度下辣椒秸秆生物质炭添加对喀斯特石灰土地区土壤有机碳（SOC）矿化和SOC库的直接影响,为评估西南喀斯特石灰土地区辣椒秸秆生物质炭还田利用的生态环境效应提供科学依据。【方法】采用广口瓶进行恒温、恒湿密封培养试验,以不添加生物质炭为对照（CK）,设置0.1%、0.5%、1.0%、2.0%和4.0%共5个辣椒秸秆生物质炭添加处理,用NaOH溶液吸收法测定63 d培养期内喀斯特石灰土有机质矿化过程释放的CO₂,培养结束后测试各形态SOC含量的变化情况。【结果】培养63 d后,0~4.0%添加处理石灰土SOC累积矿化量为473.05±78.60~673.74±102.66 mg C/kg,4.0%添加处理可明显提高累积矿化量。各添加处理SOC矿化过程均可用双库一级动力学模型进行拟合,0.1%~0.5%和1.0%~4.0%添加处理条件下易降解SOC矿化速率常数（k_a）分别为0.021±0.001~0.034±0.004/d和0.248±0.021~0.343±0.033/d,对易降解SOC的矿化分别起抑制和促进作用;所有添加处理对难降解SOC矿化起促进作用。1.0%~4.0%添加处理可显著提高易降解SOC库储量（C_a）和土壤微生物量碳（MBC）含量（P<0.05,下同）,其值范围分别为238.19±20.72~937.48±71.75 mg/kg和368.22±12.19~449.52±18.91 g/kg。2.0%和4.0%添加处理显著提高土壤易氧化有机碳（ROC）含量,其值分别为2849.97±184.21和3163.92±107.16 mg/kg。生物质炭添加对土壤水溶性有机碳（WSOC）含量无显著影响（P>0.05,下同）。添加辣椒秸秆生物质炭的处理中,MBC与C_a、k_a、难降解SOC矿化速率常数（k_s）和ROC呈极显著正相关（P<0.01,下同）,与难降解SOC库储量（C_s）呈极显著负相关,与WSOC无显著相关性。【结论】辣椒秸秆生物质炭对喀斯特石灰土SOC矿化速率的影响与添加量有关,1.0%~4.0%添加处理可提高矿化速率,同时增加C_a、MBC和ROC含量,但对WSOC含量无影响,4.0%添加处理在63 d培养期内可提高土壤累积矿化量。为减少土壤碳排放,建议辣椒秸秆生物质炭改良西南喀斯特石灰土的添加量应低于4.0%。     

水田和旱地土壤有机碳周转对水分的响应

【目的】研究土壤含水量对水田和旱地土壤中可溶性有机碳和微生物量碳含量以及有机碳矿化的影响,以探明水田和旱地有机碳周转差异的来源。【方法】在标准培养条件下（25℃,100%空气湿度）培养100 d,研究了5个水分梯度下（45%、60%、75%、90%、105%WHC,WHC为土壤饱和持水量）水田和旱地土壤有机碳的矿化特征,并测定了培养期内3个水分梯度下（45%、75%、105%WHC）土壤的可溶性有机碳（DOC）和微生物量碳（MBC）含量。【结果】土壤含水量、土地利用方式（水田和旱地）及两者的交互作用对土壤有机碳的矿化、DOC和MBC均有显著影响。水田（45%—90%WHC）和旱地（45%—75%WHC）土壤有机碳的累积矿化率（量）随含水量增高而增高,有机碳的周转半衰期随含水量的增高而缩短（水田为5.23—7.57 a,旱地为6.79—12.87 a）。100 d的培养期内,水田和旱地土壤分别有2.33%—3.94%和1.66%—3.33%的有机碳参与了矿化。淹水条件下,水田和旱地土壤的有机碳矿化速率均高于好气条件。同时,淹水条件还使水田土壤的DOC、MBC含量显著降低,对旱地则无影响。【结论】在一定水分范围内（水田：45%—90%WHC;旱地：45%—75%WHC）,提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机碳的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机碳（DOC和MBC）无促进甚至有抑制作用。土壤有机碳的矿化速率和累积矿化率（量）,在淹水条件下和水田土壤中比在好气条件和旱地土壤中高,其原因之一可能是取样制样过程中土样经历的干湿交替过程促进了有机碳的降解。     

含水量对14C标记秸秆和土壤原有有机碳矿化的影响

 【目的】研究土壤含水量与土壤有机碳矿化的关系。【方法】标准培养条件（25℃，100%空气湿度）下，应用14C示踪技术研究了6个水分梯度下（30%、45%、60%、75%、90%和105%WHC，WHC为最大田间持水量）添加物料和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】在100 d的培养期内，添加物料和土壤原有有机碳的累积矿化量随含水量的提高而增加，且与含水量呈极显著正线性相关关系。在105%WHC的处理中，添加物料和土壤有机碳的累积矿化量均最大，为146 ?g·g-1和0.76 mg·g-1，是其它处理中添加物料和土壤有机碳矿化量的1.24～1.68和1.33～3.01倍。100 d内，添加物料的矿化率约20%～33%，土壤有机碳的矿化率约1.0%～3.1%。【结论】在30%～105%WHC的范围内，含水量对土壤原有有机碳矿化量的影响更明显，且渍水促进添加物料和旱地土壤有机碳的矿化。     

不同生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化特征的影响

【目的】探究不同生物质来源制备的生物炭材料对酸性紫色土有机碳矿化的影响，为生物炭的合理利用提供科学依据。【方法】选取玉米秸秆、鸡蛋壳和紫茎泽兰为原料制备生物炭，分析不同生物炭理化特性差异，通过室内恒温培养试验研究生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化量、矿化速率、激发效应及CO2释放等的影响。【结果】紫茎泽兰、玉米秸秆生物炭比表面积、孔隙度大于鸡蛋壳生物炭；鸡蛋壳生物炭C、H含量最低，C/H含量占比最高，达到79.33%，稳定态碳含量占比最大，可达86.03%。生物炭施入均能增加土壤总有机碳含量，且其增幅随培养时间延长呈下降趋势；生物炭施入促进了土壤呼吸，产生正激发效应，但有机碳矿化率增幅随培养时间延长而下降，最终降至25 mg/（kg·d）左右，以鸡蛋壳生物炭处理的土壤有机碳矿化速率下降趋势尤为明显。【结论】添加玉米秸秆和紫茎泽兰生物炭后，土壤总有机碳增幅远大于鸡蛋壳生物炭处理，固碳作用强；添加鸡蛋壳生物炭后，土壤有机碳矿化速率最大，土壤碳库稳定作用弱，相较于秸秆类（玉米秸秆和紫茎泽兰）生物炭处理，不利于固碳减排。     

棉秆炭对灰漠土性质的影响

【目的】生物质炭是有机物原料在完全或部分缺氧条件下,高温裂解产生的一类富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质。生物质炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用,不同原料来源的生物质炭和土壤类型对其的改良效果也存在不同。【方法】以450℃炭化1 h的棉秆炭为试材,通过室内培养试验(80 d,25℃),研究添加0.0%(BC0)、0.5%(BC0.5)、1.0%(BC1.0)和2.0%(BC2.0)棉秆炭对灰漠土土壤性质的影响。【结果】添加棉秆炭能够提高灰漠土的p H值、电导率、CEC、有机碳和全氮含量,并随添加量的增加而增加,碱解氮含量与棉秆炭添加量之间呈负相关关系;在培养时间的80 d内,p H值、有机碳和全氮含量随培养时间的延长而降低,分别降低了6.02%、3.11%和17.72%,电导率和CEC提高了12.07%和49.48%。【结论】添加棉秆炭增加了灰漠土有机碳储量,增强了阳离子交换性能,提高了土壤肥力,有利于新疆灰漠土土壤生产力的提高。     

地膜覆盖麦田土壤有机碳矿化特征及其温度敏感性

【目的】明确旱地土壤有机碳矿化对地膜长期覆盖的响应及有机碳矿化的温度敏感性,进而深入理解土壤有机碳的转化与稳定机制,为旱地土壤培肥和作物增产提供理论支撑。【方法】在黄土高原东南部2012年开始的旱地小麦田间地膜覆盖试验的基础上,采集不同覆盖栽培模式（常规施肥（不覆膜）、测控施肥（不覆膜）、垄膜沟播（覆膜）、平膜穴播（覆膜））试验的0—20 cm土层土壤样品,采用不同温度（15、25和35℃）进行室内有机碳矿化培养实验。在培养后的第1、3、5、7、14、21、28、35和42天运用碱液吸收法测定土壤有机碳矿化速率,结合双库指数模型拟合土壤活性和惰性有机碳库的容量及其分解速率,研究地膜覆盖对土壤有机碳矿化特征的影响及有机碳矿化对温度变化的响应规律。【结果】温度升高显著提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和惰性有机碳库（Cs）的矿化量,但是显著降低了温度敏感性系数（Q₁₀）和活化能（Ea）。25℃和35℃时土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均无显著差异,分别为15℃时的2倍,Cs的矿化量分别较15℃时提高了93.4%和105.3%。但是Q₁₀（25-35℃）比Q₁₀（15-25℃）降低了19.3%,Ea（25-35℃）比Ea（15-25℃）同步降低了68.0%。地膜覆盖显著提高了土壤有机碳累积矿化量、Q₁₀、Ea以及Cs的矿化量。同常规施肥相比,垄膜沟播和平膜穴播均显著提高了土壤有机碳累积矿化量,增幅分别为26.5%—38.6%（25℃）和27.8%—64.4%（35℃）,且以平膜穴播提升幅度最大;平膜穴播处理亦显著提高了Q₁₀和Ea,其中Q₁₀增幅分别为28.5%（15—25℃）和25.8%（25—35℃）,Ea增幅分别为93.4%和193.1%;平膜穴播处理还显著提高了Cs的矿化量,增幅达115.8%—2 208.2%。【结论】黄土高原旱地麦田土壤上地膜覆盖加速了土壤有机碳矿化,尤其是平膜穴播,主要通过增加惰性有机碳库的矿化,进而显著提高了土壤有机碳累积矿化量及其温度敏感性。     

不同人工林凋落物对土壤有机碳矿化特征的影响

【目的】旨在探讨北京低山区不同植被凋落物对土壤有机碳矿化特征及土壤酶活性的影响。【方法】采集北京低山区典型人工林植被油松、侧柏和栓皮栎凋落物,采用室内矿化培养试验,通过测定土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,以及土壤中易氧化有机碳含量和β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶活性,分析不同凋落物种类及添加量下土壤有机碳矿化特征的差异,并分析对土壤有机碳组分和酶活性的影响。【结果】添加不同植被凋落物的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量存在显著差异,在2.5g/kg和5.0g/kg添加量下,土壤有机碳矿化速率均表现为侧柏(52.0和104.0mg/(kg·d))栓皮栎(46.0和82.0mg/(kg·d))油松(38.0和74.0mg/(kg·d)),且随着凋落物添加量的增加而增大。有机碳累积矿化量与矿化速率的规律一致。通过一级动力学方程进行拟合,侧柏处理的土壤有机碳潜在可矿化量最大,可达1 549.4mg/kg,其次为栓皮栎,油松最小。矿化培养45d后,添加不同凋落物的处理间土壤有机碳含量无显著差异,但油松处理的易氧化有机碳含量、β-葡萄糖苷酶活性和碱性磷酸酶活性均显著高于侧柏和栓皮栎处理,易氧化有机碳比例和土壤酶活性与土壤有机碳潜在可矿化量间均无显著相关性。【结论】侧柏凋落物具有相对更高的矿化潜力,而油松凋落物则更有利于土壤中有机碳的积累。     

生物质炭施用对重金属污染水稻土有机碳矿化的影响

[目的]本文旨在研究重金属污染土壤施用生物质炭后对土壤有机碳稳定性的影响,为环境污染修复条件下土壤有机碳库的科学管理提供参考。[方法]以苏南地区长期Cd/Pb污染和邻近未污染水稻土为研究对象,采集对照无污染土壤(P0)、低污染土壤(P1)和高污染土壤(P2)3种土壤,每种土壤分别设置施用量为0(C0)、10 g·kg~(-1)(C1)和20 g·kg~(-1)(C2)的玉米秸秆生物质炭处理,进行为期60 d的恒温恒湿室内培养试验,对比分析施用生物质炭对不同程度重金属污染水稻土中CO_2-C释放动态、总有机碳和活性碳库含量和激发效应的影响。[结果]添加生物质炭能够显著增加不同程度重金属污染水稻土CO_2排放,其中未污染和低污染土壤施加生物质炭后其CO_2的释放速率及累积矿化量显著高于高污染土壤。相比于污染土壤,施加生物质炭对未污染土壤易氧化态碳含量的增加影响更显著;P1土壤低炭和高炭处理分别比原土微生物量碳含量增加23.1%和27.1%,P2土壤增加49.7%和41.7%;P1土壤低炭和高炭处理颗粒态有机碳含量分别比对照增加66.9%和200.2%,P2土壤增加22.2%和45.8%;施炭处理可显著降低土壤中的可溶性有机碳含量。施用生物质炭对各处理土壤产生负激发效应,且在低污染土壤中表现最为显著;生物质炭抑制土壤本底碳的矿化,促进土壤原有有机碳的稳定性。[结论]施用生物质炭可提高重金属污染水稻土中有机碳的累积量,增加土壤中活性碳库的组分,抑制土壤中原有有机碳的矿化分解,存在显著的负激发效应。     

土地利用对亚热带红壤低山区土壤有机碳和微生物碳的影响

 【目的】研究土地利用变化对土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（SMBC）含量的影响。【方法】采用典型样区密集取样（水田和旱地3～4个样/ha、果园2～3个样/ha、林地0.2～0.5个样/ha）和野外调查，对亚热带红壤低山肯福样区的水田、旱地、果园和林地表层（0～20 cm）SOC和SMBC含量及其变化进行了研究。【结果】本区SOC、SMBC含量和微生物碳与有机碳比率（SMBC/SOC）分别为(17.53±5.02)g·kg-1，(278±174)mg·kg-1和(1.56±0.84)%。其中，林地SOC、SMBC含量和SMBC/SOC分别为(18.20±4.53)g·kg-1、(293±111)mg·kg-1和(1.58±0.39)%。水田SOC、SMBC含量和SMBC/SOC较林地依次提高了15.5%，84.0%和73.9%（P＜0.01）；与林地相比，旱地SOC含量（17.50±4.89）g·kg-1略有降低（P＞0.05），SMBC含量和SMBC/SOC分别减少29.1%和24.2%（P＜0.01）；果园SOC、SMBC含量和SMBC/SOC比林地分别降低了26.8%，46.1% 和26.1%（P＜0.01）。除水田外，其余土地利用方式的SOC与SMBC含量之间均存在极显著的相关关系。【结论】亚热带红壤低山生态景观单元内林地开垦为水田增加了SOC的积累和土壤微生物活性，林地开垦为旱地和果园不同程度地降低了SOC的积累和微生物活性。     

去除溶解性有机质对红壤水稻土碳氮矿化的影响

【目的】研究溶解性有机质（DOM）对红壤水稻土碳、氮矿化作用的影响，为正确认识红壤碳、氮循环的过程机制、制订科学的养分管理措施及有效控制温室气体排放提供参考依据。【方法】采用发育于第四纪红粘土的水稻土，以旱地红壤为对照，通过室内恒温培养试验研究了去除DOM土和原土间有机碳、氮的矿化差异。【结果】去除DOM使土壤有机碳的累积矿化量在培养前期（12 d）下降了6.3%～8.9%（平均7.5%），但整个培养期内仅降低3.6%～6.1%（平均5.0%），其影响不显著。去除DOM对不同土壤有机氮矿化的影响不同。3种水稻土在去除DOM后，土壤有机氮的累积矿化量显著下降，降幅为11.2%～18.3%（平均12.9%），而旱地红壤仅下降7.6%，与原土没有显著差异。【结论】DOM是土壤微生物生命活动中重要的氮素来源和有机氮矿化的原初物质，虽然只占土壤有机质的很少一部分，但在红壤水稻土有机氮的矿化中起重要作用。     

西南喀斯特石灰土中钙的形态与含量及其对土壤有机碳的影响

【目的】研究钙对喀斯特地区典型土壤有机碳积累与转化的影响。【方法】采取野外取样分析与室内培养相结合的方法,采集两种喀斯特典型土壤（棕色石灰土、黑色石灰土）和一种对照土壤（红壤）共54个样品,检测了土壤中钙的形态与含量及有机碳含量等理化指标。在此基础上,选取3种土壤类型具有代表性的样品,设置不添加外源物质（CK）、添加碳酸钙粉末（T2）和同时添加14C标记的稻草与碳酸钙粉末（T3）3个处理,通过室内培养试验,对培养过程中土壤CO2释放量和4种形态钙的含量进行了检测及分析。【结果】土壤中4种形态的钙以交换态和有机结合态与有机碳关系更为密切。添加碳酸钙显著影响土壤有机碳矿化,有机结合态钙含量的增量均值在红壤、棕色石灰土和黑色石灰土中依次为2.14%、4.66%、10.23%。土壤有机碳矿化对添加钙的激发效应在红壤中最强烈,其次为棕色石灰土,最后为黑色石灰土。【结论】西南喀斯特地区土壤有机碳的稳定性因土壤类型不同而存在差异。土壤有机碳的稳定性为黑色石灰土＞棕色石灰土＞红壤,因此,3种供试土壤中,黑色石灰土最有利于土壤有机碳的积累。     

长期施肥处理下不同类型水稻土有机碳矿化的动态差异

【目的】研究田间长期定位施肥处理下不同类型水稻土有机碳矿化的动态差异及其影响因素,为揭示不同类型水稻土有机碳的循环特征及制定合理的养分管理措施等提供依据。【方法】以江苏常熟(乌栅土)、江西余江(低肥力红壤)、湖南望城(高肥力红壤)和重庆(紫色土)4个地点长期定位施肥试验的水稻土为研究对象,选择不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和化肥配合秸秆还田(NPKS)3个处理,通过室内27 d的有机碳矿化培养试验,采用室内恒温培养、碱液吸收法测定土壤有机碳的矿化量;选择Jones一级动力学方程拟合土壤有机碳累积矿化量的动态变化,比较土壤类型和长期不同施肥处理对有机碳矿化动态的影响。【结果】长期施肥处理可以提高土壤全量养分(全氮、全磷、全钾)和有机碳含量,但会降低土壤p H。长期施肥可以显著提高土壤有机碳累积矿化量(C)(常熟试验点除外),不同施肥处理下增加幅度为11.7%—86.1%,而对于矿化动力学方程拟合所得土壤潜在可矿化有机碳量(C0)、易矿化有机碳量(C1),只有同为红壤的余江和望城两地的施肥处理可以显著提高。相同施肥处理下C、C0和C1均表现为常熟、望城试验点的较大,重庆、余江试验点的较小,而潜在可矿化有机碳量与土壤有机碳的比值(C0/SOC)则是余江试验点较大;相关性分析发现有机碳、总氮、碱解氮、全磷与C、C0和C1呈极显著正相关(P0.01),p H和全钾与C呈极显著负相关,而C0/SOC与有机碳、p H和各养分指标均呈显著或极显著负相关。对于矿化速率常数(k),施肥处理对其影响并不显著,但不同土壤类型可以显著影响k。相关性分析表明k与p H、C/N和全钾呈极显著负相关(P0.01),与速效钾呈显著负相关(P0.05)。通过聚合推进树(ABT)方法分析了不同因子的相对影响,结果表明碱解氮和有机碳含量对C和C0影响较大,相对贡献率分别为23.8%、20.2%(对于C)和29.5%、23.7%(对于C0);有机碳含量和p H对C1和C0/SOC影响最大,相对贡献率分别为26.7%、15.9%(对于C1)和34.4%、23.0%(对于C0/SOC);p H和全钾对k的影响最大,相对贡献率分别为34.2%和22.1%。【结论】土壤类型对有机碳矿化动态的影响要大于长期施肥措施产生的影响,不同地点长期定位施肥处理下土壤母质、p H、有机碳含量和养分含量等土壤性质的不同,造成了土壤有机碳矿化的动态差异。     

不同利用方式下土壤有机碳转化及微生物群落功能多样性变化

 【目的】研究亚热带地区不同土地利用方式下土壤生物和生物化学性状的变化特点，为制订合理的耕作施肥管理措施提供科学参考。【方法】选择亚热带地区的一个小流域，通过田间采样分析，比较了不同土地利用方式下土壤有机碳和养分含量、土壤有机碳矿化以及土壤微生物生物量和微生物群落功能多样性变化。【结果】土壤有机碳、全N含量、土壤微生物生物量碳氮以及土壤的呼吸强度变化均表现为稻田（菜地）＞竹林＞园（旱）地，0～15 cm、15～30 cm稻田（菜地）土壤有机碳和全N含量平均比园（旱）地土壤高76.4%、59.8%和80.8%、67.3%，0～15 cm稻田土壤的微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度分别是园（旱）地土壤的6.36倍、3.63倍、3.20倍。土壤微生物代谢熵园（旱）地＞林地＞稻田，稻田土壤的代谢熵仅为园（旱）地土壤的47.7%。培养期间土壤有机碳矿化量和矿化率稻田＞竹林＞园（旱）地。土壤细菌数量稻田≥园（旱）地＞林地，但真菌和放线菌数量在不同利用方式之间并没有显著差异。土壤微生物的平均吸光值和群落功能多样性指数稻田＞园（旱）地＞林地。研究还揭示，稻田改种蔬菜5 a后，由于大量施用磷肥，土壤速效磷含量显著升高，但土壤有机碳和全氮含量没有明显差异；土壤微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度显著下降了53%、41.5%和41.3%，代谢熵升高了23.6%，土壤有机碳的矿化速率也有下降的趋势；土壤细菌和放线菌数量略有升高但差异不显著，真菌数量显著增加，而土壤微生物群落功能多样性指数却显著下降了。【结论】不同土地利用方式下土壤的生物和生物化学性状有显著不同。稻田利用方式下土壤的有机碳和养分含量、以及土壤有机碳转化过程指标和微生物群落功能多样性等均较该区的旱地和林地土壤高。但若在高肥力稻田上继续过量施用化肥，将有可能造成土壤生物性状和生化功能衰减，导致土壤生物质量退化。     

模拟降水条件下生物炭对酸性红壤理化性质的影响

【目的】明确降水条件下生物炭对红壤理化性质的影响。【方法】采用室内模拟降水的方法,将以花生壳为原料在400℃热解制备的生物炭施入红壤,在气温25—30℃、单次降水量20 mm条件下进行连续试验约20 d,分析生物炭对施肥和未施肥红壤的速效钾(SAK)、速效磷(SAP)、铵态氮(SAN)、硝态氮(SAN)、有机碳(SOC)、活性铝(SAA)以及p H值在降水前后的变化。共设8个试验处理:未施肥+未施C(CK)、未施肥+1%生物炭(C1)、未施肥+2%生物炭(C2)、未施肥+3%生物炭(C3);施肥+未施C(F)、施肥+1%生物炭(FC1)、施肥+2%生物炭(FC2)、施肥+3%生物炭(FC3)。施肥土壤施用KH2PO40.14 g·kg-1、KNO30.51 g·kg-1、NH4NO30.80 g·kg-1和Ca(NO3)20.95 g·kg-1。【结果】施用生物炭的红壤,其速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮、活性铝、有机质和p H等指标在降水后均有较大变化,且不同生物炭用量对红壤理化性质的影响存在较大差异。施用3%生物炭时,土壤理化性质在降水前后变化最为显著,C3处理的p H值比CK处理提高了0.60个单位,速效钾的下降幅度比CK少9.5%,速效磷、硝态氮的下降幅度分别比CK高出33.2%和40.5%,有机碳和铵态氮则没有明显变化,活性铝下降了91.1%。而降水后FC3处理的p H值比F处理提高了1.09个单位,速效钾的下降幅度比对照少10.3%,速效磷和硝态氮的下降幅度分别比F处理高23.4%和21.9%,有机碳和铵态氮的增幅分别比F处理高23.6%和5.4%,活性铝下降了94.8%。【结论】在降水条件下,生物炭有利于酸性红壤保持适宜的速效钾含量,提高土壤p H值和有机碳含量,以及能大幅降低土壤活性铝浓度,且对施肥后酸性红壤理化性质的影响更明显。     

砂姜黑土玉米秸秆有机碳的矿化特征

 【目的】探讨不同温度（10℃、20℃、30℃）、不同秸秆加入量（秸秆全量和过量）条件下，玉米秸秆还田对土壤有机碳矿化特征及其环境因子的响应机制。【方法】采用室内恒温控湿好气培养试验，对安徽淮北砂姜黑土在不同温度（10℃、20℃、30℃）条件下，设置50 g土样中加秸秆0.3 g（处理Ⅰ）、1.5 g（处理Ⅱ）、3.0 g（处理Ⅲ）及不加秸秆（CK）的处理，进行240 d的矿化培养。【结果】温度对有机碳矿化影响显著，在对照（CK）和秸秆加入量相同的处理中，有机碳的矿化累积量均随温度（10—30℃）升高而增加；温度较低（＜20℃）时，CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各处理的有机碳矿化温度系数（Q10）平均值约为1.229、1.251、1.572、1.399，温度较高（＞20℃）时，CK、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的Q10平均值约1.006、1.249、1.401、1.374，Q10值在温度较低时大于温度较高时，说明低温条件下，有机碳矿化速率对升温更敏感。同一温度条件下，不同处理秸秆加入量越大，有机碳矿化累积量越高，有机碳矿化的日变化量也越大。本试验中，一级动力学方程能较好地描述了不同处理土壤有机碳的矿化累积动态。土壤有机碳的潜在矿化量（C0）随温度变化不明显，在同一温度条件下，秸秆加入量越大，C0值越大。【结论】一级动力学方程能较好地描述不同处理土壤有机碳的矿化累积动态。不同温度、不同秸秆还田量及温度和秸秆还田量的交互作用，对玉米秸秆矿化过程中土壤有机碳含量的影响均达到显著水平。     

不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征

【目的】在已有团聚体碳氮分布研究的基础上,进一步研究不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征,并分析有机碳矿化的影响因素,为揭示施肥对土壤肥力的影响及土壤有机碳矿化作用机制提供理论依据。【方法】以长期定位施肥红壤性水稻土为研究对象,包括9个处理:不施肥(CK)、有机质循环(C)、氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、氮钾肥(NK)和氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。运用湿筛法得到2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm 5个粒级团聚体,观测团聚体和全土有机碳矿化动态变化,测定团聚体中微生物生物量碳含量和转化酶活性。【结果】全土和1 mm团聚体有机碳矿化速率在培养前期快速下降,之后逐渐降低至稳定状态,而1 mm粒级尤其是0.053—0.25 mm团聚体,有机碳矿化速率在培养前期降低幅度减小并更早达到稳定状态。有机碳累积矿化量在2 mm和1—2 mm团聚体中最高,在0.053—0.25 mm团聚体中最低。与对照相比,施磷肥处理(NP和NPK)各粒级团聚体有机碳累积矿化量平均提高17.0%—62.1%,施有机肥处理(C、NC和NPKC)则平均提高25.0%—80.5%。2 mm和0.25—1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,分别为21.0%—42.5%和20.6%—32.7%。0.25 mm大团聚体微生物生物量碳含量和转化酶活性均高于0.25 mm微团聚体。施磷肥处理各粒级团聚体微生物生物量碳含量较对照平均高73.4%—92.0%,施有机肥处理平均高60.8%—99.6%。磷肥和有机肥的施用显著提高0.25 mm大团聚体转化酶活性,其中NC处理大团聚体转化酶活性最高,较对照提高46.0%—135.0%。团聚体有机碳累积矿化量与有机碳、全氮、微生物生物量碳含量及转化酶活性均呈极显著正相关,但与有机碳的相关性最大。【结论】大团聚体在土壤有机碳矿化中发挥主导作用;有机碳含量是影响团聚体有机碳矿化的最主要因素;磷肥和有机肥的施用促进了土壤团聚体有机碳的矿化,是提高红壤性水稻土供肥能力的有效措施。     

不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土p H、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳(MBC)的影响,及其对磷脂脂肪酸(PLFA)表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理:对照(CK)、添加水稻秸秆炭300℃(RB300)、400℃(RB400)、500℃(RB500)和添加玉米秸秆炭300℃(CB300)、400℃(CB400)、500℃(CB500)。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤p H值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭(300℃)的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%(P0.05)。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌(G-)、革兰氏阳性细菌(G+)、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃400℃500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。