退耕植茶对川西低山丘陵区土壤有机碳库的影响

【目的】土壤有机碳库能够有效地表征土壤的固碳容量,研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园（2—3年、9—10年、16—17年）为研究对象,选取邻近耕地为对照,分析退耕植茶对土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳质量分数、密度的影响,并对土壤碳库管理指数进行计算,分析土壤有机碳库、碳库管理指数与退耕年限的关系。【结果】退耕植茶地土壤总有机碳质量分数呈先降低后升高的趋势,与对照相比,退耕植茶16年后,0—10 cm、10—20 cm和20—40 cm土层有机碳质量分数分别增加了5.67%、5.67%和0.78%,土壤总有机碳密度亦在该年限显著增加。退耕植茶地土壤活性有机碳质量分数显著增加,平均增幅是总有机碳的23倍,土壤活性有机碳密度在0—40 cm土层的增幅表现为退耕植茶16—17年（平均182.26%）＞9—10年（平均177.74%）＞2—3年（平均132.74%）。0—10 cm和0—20 cm土层土壤活性有机碳密度分别占0—40 cm剖面的30%和50%以上。退耕植茶地土壤非活性有机碳质量分数及密度的变化趋势与总有机碳较为一致。与对照相比,退耕植茶2—3年土壤活性有机碳有效率最高,且表现出一定的表聚现象,但差异不显著,表明活性有机碳的有效率对土层的变化不敏感。随着退耕植茶年限的延长,土壤碳库管理指数先下降后上升,但均显著高于对照,且在退耕植茶16—17年达到最大值。0—10 cm和20—40 cm土层土壤碳库管理指数较大,说明表层和深层碳库均具有一定的固碳效应,且退耕植茶对表层碳库的影响尤为明显。【结论】随着退耕植茶年限的延长,土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的质量分数均有所增加。退耕植茶16年后,土壤0—40 cm剖面上总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照,0—10 cm土层有机碳累积效果最佳。土壤活性有机碳的有效率在退耕植茶后显著增加,碳库管理指数在退耕植茶16—17年0—10 cm土层上最高,表明退耕植茶工程增强了土壤的碳汇效应,土壤质量向着良性方向发展。     

丘陵山地茶园土壤团聚体及其碳含量分布特征研究

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对丘陵山地茶园土壤团聚体及其碳含量分布特征进行研究。结果表明:茶园土壤0～20cm以>5mm团聚体含量最高,占20.59%,20～40cm土层土壤团聚体以<0.25mm微团聚体为主,占35.32%。0～20cm,20～40cm土层均以>5mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,团聚体基本呈现粒径增大,有机碳含量增加的规律。茶园在0～20cm土层>5mm粒径土壤团聚体有机碳储量及其分配比例最大,0.25～0.5mm团聚体含量最少,而20～40cm土层以0.25～0.5mm团聚体土壤有机碳储量及其分配比例最大,>5mm团聚体的比例最小。     

不同植茶年限土壤团聚体全氟和水溶态氟的分布特征

为弄清土壤团聚体全氟和水溶态氟含量对植茶年限的响应特征,采用野外实地调查和室内分析相结合的方法,以植茶16、23、31、53 a土壤为研究对象,开展不同植茶年限对土壤团聚体全氟和水溶态氟含量分布特征研究。结果表明:土壤全氟和水溶态氟含量均随粒径的减小而升高,且主要分布于<0.25 mm粒径团聚体,分别为444.40~566.98 mg·kg^-1和0.80~1.22 mg·kg^-1;随植茶年限的延长,各粒径团聚体全氟和水溶态氟含量均逐渐升高,且0~20 cm土层高于20~40 cm土层;土壤团聚体对全氟和水溶态氟的贡献率分别有48%~73%和46%~70%来自>5 mm粒径团聚体。随植茶年限的延长,>5 mm粒径团聚体对土壤全氟和水溶态氟的贡献率均先升高后降低,且在植茶23 a时最高,可达68%~73%,而其他粒径团聚体则呈相反的趋势。不同粒径团聚体对土壤全氟和水溶态氟的保持和供应能力存在明显差异,全氟和水溶态氟有向小粒径团聚体富集的趋势。随植茶年限的延长,土壤团聚体全氟和水溶态氟逐渐增加呈表聚特征,其中<5 mm粒径团聚体对土壤全氟和水溶态氟的累积作用在植茶23 a后更为明显。因此,在茶园生产管理上,应注意植茶23 a后茶园0~20 cm土层水溶态氟含量的变化,以降低土壤氟进入茶叶的风险,服务于茶叶产品质量安全。     

不同植茶年限土壤水稳性团聚体组成及分形特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法，研究了不同植茶年限土壤水稳性团聚体组成及分形特征。结果表明，不同植茶年限土壤水稳性团聚体含量随粒径减小均呈降低—增加—降低—增加的变化趋势，其中粒径>2mm和<0.25mm的水稳性团聚体占主要比重，粒径1～2mm的水稳性团聚体占比最小。植茶5年和10年的土壤中，>2mm的水稳性团聚体含量显著高于<0.25mm含量(P<0.05),植茶30年的土壤中，>2mm的水稳性团聚体含量则显著低于<0.25mm的含量(P<0.05)。土壤水稳性团聚体的几何平均直径和平均重量直径均随植茶年限增加呈逐渐减小的趋势，不同植茶年限间的差异达显著水平(P<0.05)。土壤水稳性团聚体分形维数的值在0～20cm土层表现为：植茶5年>植茶10年>植茶15年>植茶30年；在20～40cm土层则表现为：植茶30年>植茶15年>植茶5年>植茶10年。表明长期植茶会明显破坏老冲积黄壤的团粒结构，导致较大粒级的水稳性团聚体逐渐向较小粒级转化，团聚体水稳性逐渐下降。     

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。     

施肥对洞庭湖平原水稻土团聚体特征及其有机碳分布的影响

【目的】团聚体是土壤重要的物理属性,也是土壤有机碳的主要固存场所。研究长期不同施肥对洞庭湖平原红壤性水稻土团聚体数量、稳定性、分形特征及其有机碳含量及分布的影响,为区域双季稻田施肥管理提供理论依据。【方法】以国家稻田土壤肥力与施肥效应长期试验为平台（1986—2013）,运用湿筛法获得不同粒级水稳性团聚体,分析对照（不施肥,CK）、单施氮磷钾肥（NPK）、低量有机肥与氮磷钾肥配施（LOM,有机肥氮比例为30%）和高量有机肥与氮磷钾肥配施（HOM,有机肥氮比例为60%）4种处理影响下耕作层（0—20 cm）土壤粒径＞0.25 mm的水稳性团聚体数量（WR_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、分形维数（D）及其有机碳含量与分布的变化特征。【结果】除粒径＞5 mm的土壤团聚体外,水稳性团聚体含量和团聚体对土壤有机碳的贡献率均随团聚体粒径减小呈现逐渐增加的趋势,而团聚体有机碳含量则呈现逐渐降低的变化趋势,其变化特征在不同处理间表现一致。长期不同施肥对2—5 mm和0.5—2 mm团聚体含量影响最大,与对照相比,施肥处理中上述两粒级团聚体含量分别增加35.5%—64.5%和6.2%—14.7%。施肥后团聚体的WR_0.25、MWD、GMD分别增加8.6%—12.5%、7.1%—15.1%、13.7%—28.4%,而D值降低2.3%—3.5%,说明长期施肥增强团聚体稳定性,改善团聚体结构。单施氮磷钾肥和氮磷钾肥配施有机肥均可显著提高各粒级团聚体中有机碳含量（P＜0.05）,并始终表现出HOM强于LOM、LOM强于NPK的处理效应,与对照相比,HOM处理各级团聚体中有机碳含量较对照提高了22.1%—36.6%。水稳性大团聚体是土壤有机碳的主要载体,不同处理间＞0.25 mm团聚体中有机碳的分量占土壤有机碳的比例表现出HOM（83.5%）＞LOM（81.6%）＞NPK（79.2%）＞CK（69.9%）的顺序。施肥各处理均可显著提高＞5 mm、2—5 mm、0.5—2 mm三级团聚体中有机碳对土壤有机碳的贡献率,且主要影响土壤有机碳在2—5 mm和0.5—2 mm两级团聚体中的分配率。＞0.5 mm的各级团聚体含量与土壤有机碳含量呈极显著正相关（P＜0.01）,说明施肥后土壤新增有机碳主要向＞0.5 mm的水稳性团聚体中富集。【结论】长期实行NPK平衡施肥及与有机肥配施有利于洞庭湖平原红壤性水稻土水稳性团粒结构的形成及大团聚体中有机碳的积累,与单施氮磷钾肥处理相比较,施用有机肥特别是高量有机肥与化学氮磷钾肥配施更有利于土壤良好结构体的形成和固碳能力的增强,是更优的稻田施肥模式。     

深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响

【目的】明确减少深松频次对黄土旱塬春玉米田土壤结构与土壤碳库的影响。【方法】2007—2019年在渭北旱塬春玉米田实施不同深松与免耕频次的保护性耕作长期定位试验,以连续深松(S)为对照,设置减少深松频次的免耕与深松结合耕作模式,分别是两年一深松(NS)和三年一深松(NNS)。分析减少深松频次对土壤团聚体、团聚体固碳能力、土壤碳库组成及碳库管理指数的影响。【结果】(1)减少深松频次提高了土壤大土壤团聚体(R0.25)含量,NNS处理下0—40 cm土层机械稳定性团聚体(DR0.25)含量提升3.8%,水稳定性团聚体(WR0.25)含量提升38.9%,NS处理下WR0.25提升41.8%。NNS处理降低了团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT),平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加13.2%和16.6%。(2)减少深松频次处理下团聚体总固碳能力(TOPC)得到显著提升。NNS处理0—40 cm土层平均团聚体固碳能力提升10.8%,但20—30 cm土层团聚体固碳能力有所下降。不同粒径团聚体固碳能力表明,0.25 mm粒径团聚体固碳能力较强。(3)NNS处理对0—40 cm土层土壤总有机碳(TOC)含量无显著影响,但增加了10—20 cm土层TOC含量,减轻了表层土壤有机碳层化效果,降低了30—40 cm土层TOC含量,促进了深层土壤有机碳的层化。(4)NNS处理0—40 cm土层活性有机碳(EOC)含量显著增加24.9%,EOC含量的增加提升了EOC/TOC比值,增加了碳库活度(A)和碳库活度指数(AI),相比于S处理,增加碳库管理指数(CPIM)39.8%。【结论】长期连续深松不利于土壤团聚体的形成及土壤碳库的良性循环,而三年一深松的耕作模式有助于降低土壤团聚体的破坏程度,提高碳库管理指数,增强土壤碳库的活度,调节土壤碳库的更新和循环,是适合该地区的耕作模式。     

不同植茶年限土壤团聚体全铝和交换态铝的分布特征

为阐明土壤团聚体全铝和交换态铝含量对植茶年限的响应特征,给茶园科学管理提供理论依据,采用野外实地调查和室内分析相结合的方法,以植茶16、23、31、53 a的土壤为研究对象,开展不同植茶年限土壤团聚体全铝和交换态铝的分布特征研究。结果表明:土壤全铝和交换态铝含量均随粒径的减小而升高,且主要分布于<0.25 mm粒径团聚体,分别为86.11~98.35 g·kg^-1和62.78~228.85 mg·kg^-1;随植茶年限的延长,各粒径团聚体全铝含量逐渐降低;但交换态铝含量有所升高,且在植茶23 a后增幅较大;不同植茶年限土壤团聚体交换态铝表聚现象明显;不同粒径团聚体对土壤全铝和交换态铝的保持和供应能力存在明显差异,全铝和交换态铝有向小粒径团聚体富集的趋势;土壤团聚体对全铝和交换态铝的贡献率分别有49%~79%和44%~73%来自>5 mm粒径团聚体,且在植茶23 a时最高。因此,应注意植茶23 a后0~20 cm土层交换态铝含量的变化。     

不同土地利用方式土壤团聚体有机碳分布特征——以海南省定安县为例

为了解不同土地利用方式下土壤团聚体的分布特征,选取海南定安县菜地、林地、农田和不同年限撂荒地撂荒地A(撂荒年限3年)、撂荒地B(3年撂荒年限8年)、撂荒地C(8年撂荒年限10年)0～30 cm土层土壤团聚体及其有机碳的分布进行研究。结果表明:同一种土地利用方式农田团聚体含量随着粒径的减小而增加,0.25 mm粒径时,其含量最大;不同年限撂荒地团聚体粒径组成呈双峰趋势,菜地团聚体粒径在1～2 mm时含量最大;林地团聚体含量随着粒径的减小而减少。在不同土层,农田5 mm粒径团聚体含量在表层最少,撂荒地5 mm粒径团聚体含量在表层最多,菜地团聚体含量随着土层的增加而减少;林地土壤团聚体变化较为复杂,说明人为活动(如施肥、踩踏、除草等)对较大粒径团聚体影响明显。不同土地利用方式下各粒径团聚体有机碳的含量也各有差异,总体上表现出随着团聚体粒径的减少团聚体有机碳含量呈增加的趋势。另外,农田、撂荒地A、撂荒地B、撂荒地C、菜地和林地粒径为0.25 mm的团聚体有机碳含量分别是粒径为5 mm的团聚体有机碳含量的2.78、2.45、3.71、3.73、4.08、2.92倍,其含量差异最大,由此可以说明在土地利用方式的变化过程中,最先影响的是粒径为5 mm团聚体中的有机碳累积和分布,是土地利用方式变化过程中较为敏感的部分。不同土地利用方式下团聚体有机碳中菜地农田林地撂荒地A撂荒地B撂荒地C,说明撂荒地10年内不利于团聚体有机碳的累积。     

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25～1 mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20～30 cm土层0.25 mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0～20 cm土层0.5～1 mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20～40 cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20～30 cm土层2～5 mm、30～40 cm土层0.5 mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0～30 cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10～30 cm土层各粒径团聚体和0～20 cm土层0.25～0.5 mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除5 mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。     

茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征

 【目的】弄清茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征，以期反映退耕还茶模式对土壤团聚体及其养分循环的影响，为协调区域土地利用及退耕还林（茶）工程的实施提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法，以撂荒地和桉树人工林为对照，就茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征进行了研究。【结果】（1）茶园和对照撂荒地、桉树人工林土壤团聚体中有机碳含量基本随团聚体直径的减小而增加，最大值均集中于＜0.25 mm团聚体中；（2）茶园及对照地土壤微生物量碳、氮含量则基本随团聚体直径的减小而降低，其中茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮含量最大值分布于5—2 mm团聚体中，茶园土壤除了＜0.25 mm团聚体外，其微生物量碳、氮的含量均高于撂荒地和桉树人工林同直径团聚体；（3）茶园及对照地土壤团聚体微生物熵基本随团聚体直径的减小而降低，其中茶园土壤团聚体微生物熵最大值分布于5—2 mm团聚体中，其分布规律与微生物量碳、氮基本一致。【结论】与撂荒地、桉树人工林相比，茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮较为丰富，大团聚体中的含量尤为突出，表明退耕还茶是研究区一种较为理想的退耕模式。     

干旱荒漠绿洲区不同土地利用方式对土壤易氧化及溶解性有机碳的影响

【目的】 研究新疆干旱荒漠绿洲区农田改建为果园或果农间作园后对土壤总有机碳、易氧化及溶解性有机碳的影响。【方法】 在阿克苏地区采集小麦地、枣园及枣麦间作园土壤,测定其总有机碳、易氧化及溶解性有机碳含量。【结果】 在0~100 cm土壤剖面上,不同土地利用方式下土壤总有机碳含量的平均值表现为枣园 > 枣麦间作 >小麦,土壤易氧化及溶解性有机碳含量表现为枣麦间作 > 枣园 >小麦。农田改建为果园或果农间作园后,显著提高了土壤总有机碳、易氧化及溶解性有机碳含量(P< 0.05)。易氧化及溶解性有机碳的分配比例则表现为由农田更替为果园后,降低了各土层易氧化有机碳分配比例。农田更替为果农间作园后,降低了0~10 cm和10~20 cm土层的易氧化有机碳分配比例,其余土层表现为增加。溶解性有机碳分配比例大致随土层深度增加呈先减少后增加的变化趋势。不同土地利用方式下,农田、果园和果农间作园的土壤易氧化有机碳、溶解性有机碳含量均与土壤总有机碳含量显著正相关(P< 0.05)。【结论】 新疆干旱荒漠绿洲区农田转化为果园提高了土壤有机碳的稳定性,促进了土壤有机碳的积累,农田转化为果农间作园仅提高了表层0~20 cm土层有机碳的稳定性。     

深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响

【目的】明确减少深松频次对黄土旱塬春玉米田土壤结构与土壤碳库的影响。【方法】2007—2019年在渭北旱塬春玉米田实施不同深松与免耕频次的保护性耕作长期定位试验,以连续深松（S）为对照,设置减少深松频次的免耕与深松结合耕作模式,分别是两年一深松（NS）和三年一深松（NNS)。分析减少深松频次对土壤团聚体、团聚体固碳能力、土壤碳库组成及碳库管理指数的影响。【结果】（1）减少深松频次提高了土壤大土壤团聚体（R_0.25）含量,NNS处理下0—40 cm土层机械稳定性团聚体（DR_0.25）含量提升3.8%,水稳定性团聚体（WR_0.25）含量提升38.9%,NS处理下WR_0.25 提升41.8%。NNS处理降低了团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）,平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）显著增加13.2%和16.6%。（2）减少深松频次处理下团聚体总固碳能力（TOPC）得到显著提升。NNS处理0—40cm土层平均团聚体固碳能力提升10.8%,但20—30cm土层团聚体固碳能力有所下降。不同粒径团聚体固碳能力表明,<0.25mm粒径团聚体固碳能力较强。（3）NNS处理对0—40cm土层土壤总有机碳（TOC）含量无显著影响,但增加了10—20cm土层TOC含量,减轻了表层土壤有机碳层化效果,降低了30—40cm土层TOC含量,促进了深层土壤有机碳的层化。（4）NNS处理0—40cm土层活性有机碳（EOC）含量显著增加24.9%,EOC含量的增加提升了EOC/TOC比值,增加了碳库活度（A）和碳库活度指数（AI）,相比于S处理,增加碳库管理指数（CPIM）39.8%。【结论】长期连续深松不利于土壤团聚体的形成及土壤碳库的良性循环,而三年一深松的耕作模式有助于降低土壤团聚体的破坏程度,提高碳库管理指数,增强土壤碳库的活度,调节土壤碳库的更新和循环,是适合该地区的耕作模式。     

稻麦轮作下紫色土有机碳活性及其对长期不同施肥的响应

【目的】研究稻麦轮作系统中紫色土总有机碳、活性有机碳和活性有机碳不同组分的变化特征及其对长期不同施肥措施的响应,揭示稻麦轮作系统长期不同施肥管理下有机碳质量和内在组成的变化。【方法】采集22年长期定位试验不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)、化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)、高量化肥氮磷钾+等量秸秆还田(1.5NPKS)和化肥氮磷钾+厩肥(NPKM)处理0—20、20—40、40—60 cm土层的土壤,测定了总有机碳、活性有机碳及其不同活性组分的含量,计算土壤碳库管理指数和不同活性组分的分配比例,分析了活性有机碳及其各组分与总有机碳的关系。【结果】长期不同施肥显著影响了各土层总有机碳和活性有机碳含量,与不施肥相比,所有施肥处理均维持或提高了土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,其中化肥氮磷钾+秸秆还田(NPKS)处理0—20、20—40和40—60 cm土层总有机碳含量分别提高32.5%、25.7%和5.3%,活性有机碳含量提高37.0%、44.7%和9.3%,碳库管理指数提高38%、49%和9%,其提升幅度高于其他施肥处理。长期不同施肥显著提高了各土层高、中、低活性有机碳含量,有机无机肥配施处理(NPKS、1.5NPKS、NPKM)提升效果高于单施化肥处理(NPK、N);但施肥对各活性组分占活性有机碳比例的影响较小,并没有改变各活性组分的分布格局。土壤活性有机碳及其高、中、低活性组分的含量与土壤深度有关,0—20 cm耕层土壤活性有机碳及高、中、低活性组分的含量均高于20—40和40—60 cm土层。不同土层高、中、低组分占活性有机碳的比例也存在较大差异,0—20 cm土层高、中、低活性组分占活性有机碳的比例平均为23.6%、35.6%和40.7%;下层土壤各活性组分的含量均下降,其中20—40 cm土层低活性组分下降程度较大,导致其占活性有机碳的比例下降至24.7%,而高活性和中活性组分的比例增加至30.5%和44.8%。土壤活性有机碳及其各组分与总有机碳含量呈显著线性正相关,表明土壤活性有机碳可以较好地反映总有机碳变化。【结论】稻麦轮作条件下,长期不同施肥可维持或提高土壤总有机碳、活性有机碳及其不同组分的含量,提高土壤碳库管理指数,氮磷钾肥配合秸秆还田总体提升效果较好,是促进土壤总有机碳和活性有机碳累积、改善土壤有机碳质量的推荐施肥措施。     

垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响

【目的】阐明垄作免耕对稻田土壤有机碳活性组分和δ13C的影响,为揭示垄作免耕下稻田土壤累积、转化的特殊性提供科学参考。【方法】依托稻田免耕长期定位试验,对比分析常规平作（中稻）、垄作免耕（中稻）、水旱轮作（中稻-油菜,稻油）和垄作免耕轮作（中稻-油菜,稻油）等4种耕作处理对不同深度（0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm）土层中总有机碳、颗粒有机碳、易氧化有机碳和δ13C等指标的影响。【结果】垄作免耕轮作（稻油）中,20—40 cm土层的总有机碳含量显著高于其它处理,各深度土层中颗粒有机碳含量和分配比例均高于其它耕作处理,10—20 cm和20—40 cm土层的易氧化有机碳含量显著高于其它耕作处理（P＜0.05）。水旱轮作（稻油）中,各土层的总有机碳含量、颗粒有机碳含量和易氧化有机碳含量均低于其它耕作处理。不同处理中,土壤碳库管理指数的最高值和最低值分别出现在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层和水旱轮作（稻油）的40—60 cm土层,垄作免耕轮作（稻油）的10—20 cm 和20—40 cm土层碳库管理指数显著高于其它处理（P＜0.05）。相比其它处理,垄作免耕轮作（稻油）的土壤有机碳δ13C值在0—40 cm深度范围的各土层中差异不大,到40—60 cm土层才出现显著升高。【结论】相比其它耕作处理,长期（20年）垄作免耕轮作（稻油）稻田20—40 cm土层中增碳优势突出,该耕作处理有利于稻田中土壤颗粒有机碳的形成和累积,对20—40 cm土层中活性碳库的稳定和保护作用明显优于其它耕作处理;有大量活性高、降解程度低的有机碳在垄作免耕轮作（稻油）的20—40 cm土层中累积。     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响，探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象，通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验，对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比，经过6年单施化肥处理后，土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降；而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异，作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累，其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出，与单施化肥相比，增幅分别为26%和136%；粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆，其中以猪粪配施化肥的效果最为突出，与单施化肥相比，增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明，单施化肥处理将引起土壤生产力的下降，有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区，不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异，玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量，而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累，有利于土壤生产力的提升。     

长期施肥对中国3种典型农田土壤活性有机碳库变化的影响

 【目的】观测分析了中国3种典型农田土壤——黑土、灰漠土和红壤有机碳在时间与空间上对长期不同施肥措施的响应特征，为农田土壤培肥提供理论依据。【方法】通过有机碳分组对比分析了长期施肥后土壤总有机碳与活性有机碳的含量与比例变化。【结果】16年后，不施肥（CK）灰漠土总有机碳、活性有机碳含量均呈显著下降趋势，下降幅度分别为11.7%和34.9%，且活性有机碳占总有机碳的比例也显著下降了5.4个百分点;长期施用氮肥（N）3种土壤总有机碳含量基本保持不变，但活性有机碳所占比例显著下降，其中黑土下降幅度高达9.5个百分点;化肥配施（NP，NPK）后，黑土和灰漠土活性有机碳占总有机碳的比例仍显著下降，红壤则略呈上升趋势;有机无机配施（NPKM、1.5NPKM），3种土壤的总有机碳、活性有机碳及活性有机碳占总有机碳的比例均显著提高，其中红壤上升幅度最大，NPKM处理提高幅度分别为80.6%、146.2%和7.5个百分点，其次是灰漠土，分别提高了64.4%、138.0%和5.0个百分点;实施秸秆还田（NPKS）后，红壤的总有机碳、活性有机碳及活性有机碳占总有机碳的比例分别增加了21.6%、59.0%和7.5个百分点，黑土和灰漠土则相对较稳定。【结论】活性有机碳占总有机碳比例对施肥措施反应敏感，长期不施肥或只施氮肥多数导致土壤总有机碳含量和活性有机碳所占比例下降，有机无机配施能维持和提高土壤有机碳含量和活性有机碳所占比例，且效果优于秸秆还田，优于化肥（NPK）配施。     

长期有机无机肥配施改变了土团聚体及其有机和无机碳分布

【目的】研究小麦-玉米轮作体系长期有机无机肥配施对土土壤水稳性团聚体分布及其有机碳、无机碳含量的影响,以了解土碳固存机制对施肥的响应。【方法】依托21年长期肥料定位试验,采集不施肥（CK）和施用有机无机肥（MNPK）处理0—10、10—20和20—30 cm土层土样,利用湿筛法分析不同大小水稳性团聚体的质量百分比、原土和团聚体中有机碳和无机碳含量。【结果】长期有机无机肥配施显著降低各个土层＞1 mm团聚体百分含量,显著增加0—20 cm土层0.25—1 mm团聚体百分含量。长期有机无机肥配施较对照显著降低了所有土层平均重量直径（MWD）,3个土层分别降低26.6%、38.3%和62.4%。显著降低了20—30 cm土层几何平均直径（GMD）,但对0—20 cm土层GMD值没有影响。有机无机肥配施较不施肥显著增加原土所有土层有机碳含量,3个土层有机碳含量分别增加150%、97%和42%;也增加了0—10 cm和10—20 cm土层所有级别团聚体有机碳的含量,其中0—10 cm土层＞2、1—2、0.5—1、0.25—0.5以及＜0.25 mm土壤团聚体有机碳含量增加幅度分别为163%、160%、111%、86%和61%,10—20 cm的增加幅度分别为97%、109%、118%、39%和45%,团聚体有机碳含量随团聚体增大而增加。长期有机无机肥配施显著增加20—30 cm土层无机碳含量,增加幅度为28.2%。另外,0—10 cm土层有机无机肥配施土壤大团聚体无机碳含量较对照有降低的趋势,其中＞2 mm和0.25—0.5 mm团聚体无机碳含量显著降低;10—20 cm土层影响不显著;而20—30 cm土层有机无机肥配施均显著增加了各团聚体无机碳含量,增幅为22.1%—36.6%。土大于50%的有机碳储存在＜0.25 mm的微团聚体中,1—2 mm团聚体储存最少（＜10%）。长期有机无机肥配施降低了＞2 mm和＜0.25 mm团聚体有机碳分配比例,其中0—10 cm土层分别降低了4.33%和13.78%,10—20 cm土层分别降低10.24%和7.81%。显著增加了0.5—1 mm和0.25—0.5 mm团聚体的有机碳分配比例,0—10 cm土层分别增加13.8%和5.66%,10—20 cm土层分别增加13.46%和5.41%。长期有机无机肥配施增加0—10 cm和10—20 cm土层0.5—1 mm和0.25—0.5 mm团聚体的无机碳分配比例,0—10 cm和10—20 cm增加量分别为9.03%、4.59%和9.28%、6.96%;显著降低了＞2 mm团聚体无机碳所占比例,分别降低6.95%和12.53%;对于20—30 cm土层,长期有机无机肥配施显著增加＜0.25 mm团聚体的无机碳分配比例,增加量为18.89%;显著降低了＞2 mm和1—2 mm团聚体无机碳分配比例,分别降低16.67%和5.28%。【结论】长期有机无机肥配施通过影响土团聚体分布以及碳在团聚体中的分配比例而增加有机碳固定。另外,GMD作为衡量土团聚体稳定性的指标较MWD更合理。     

长期施肥对洞庭湖双季稻区水稻土有机碳、氮积累及其活性的影响

【目的】土壤有机质及其活性是评价土壤肥力的重要指标,研究洞庭湖区典型双季稻轮作水稻土总有机碳、全氮积累及其活性对长期不同施肥的响应特征,为稻田施肥管理和土壤培肥提供科学依据。【方法】依托国家稻田土壤肥力与施肥效应长期试验平台,以不施肥处理(CK)为对照,研究农户习惯施氮磷钾化肥(CF)、施氮钾化肥(NK)、均衡施氮磷钾化肥(NPK)、低量有机肥与氮磷钾化肥配施(LOM,有机肥氮比例为30%)、高量有机肥与氮磷钾化肥配施(HOM,有机肥氮比例为60%)影响下0—20和20—40 cm土层土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量及储量积累效应、有机碳氮活性组分含量及其比例的变化特征。【结果】26年不施肥0—20 cm土层土壤TOC含量基本稳定,仅较原始土壤增加0.64 g·kg-1,持续植稻可能是其保持稳定的重要原因。两土层土壤TOC、TN含量在长期不同施肥后均有显著增加(P0.05),但其储量仅仅在均衡施氮磷钾化肥特别是与有机肥配施后显著提升(P0.05)。0—40 cm土层土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)含量变幅分别为64.54—708.76、22.92—92.25、39.06—63.24、10.76—31.87 mg·kg-1,均随土层加深而下降。施肥后0—20 cm土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量提高34.1%-81.8%、56.1%—134.4%、23.5%—42.0%、20.3%—83.2%,20—40 cm土层则分别提高-3.8%—38.1%、32.5%—78.2%、8.2%—37.5%、9.3%—56.8%,施肥对相同土层土壤MBC、MBN、DOC、DON含量的增加效应均表现出氮磷钾化肥配施有机肥明显优于化肥单施的处理效应,但不同化肥处理间0—20 cm土层土壤微生物量碳氮、溶解性有机碳氮含量差异不显著(P0.05)。随土层加深,土壤MBC/TOC、MBN/TN、DON/TN数值显著降低,而DOC/TOC值则有所增加。长期不同施肥有利于提升土壤总有机碳、全氮中活性组分比例,且以氮磷钾化肥配施有机肥处理效果最佳,其两土层土壤总有机碳、全氮中各活性碳氮组分的分配比例均较CK处理显著提高(P0.05),且该效应随有机肥用量增加而增强。土壤MBC、MBN、DOC、DON两两之间及与土壤总有机碳、全氮、容重、p H具有显著或极显著相关性,与碳氮比、粘粒含量的相关关系不显著,但总体以土壤微生物量碳氮所获相关系数高于溶解性有机碳氮。施肥明显提高早、晚稻产量,两土层MBC、MBN、DOC、DON均与周年水稻产量呈现正相关性,但相关系数总体上随土层加深而明显降低(P0.05)。【结论】在洞庭湖双季稻区,长期不同施肥后,相同类型土壤活性有机质组分中活性氮组分含量增加较活性碳组分更明显,氮磷钾化肥配施有机肥能显著提高0—40 cm土层土壤有机碳、氮活性,更有利于土壤总有机碳氮积累及生产力提升,土壤微生物量碳氮可更敏感地预测长期施肥影响下土壤质量的变化。