双季稻区保护性耕作下土壤有机碳及碳库管理指数的研究

本文以双季稻区保护性耕作定位试验为研究对象,测定了保护性耕作下土壤不同层次总有机碳、活性碳的动态变化,并计算了各处理的碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数.结果表明,土壤总有机碳和活性碳均随土层的增加而减少,0～10 cm和10～20 cm土壤总有机碳分层受耕作方式影响大,而活性碳分层受秸秆还田影响大.秸秆还田提高土壤各层总有机碳,免耕提高土壤0～10 cm总有机碳,而旋耕和翻耕提高土壤10～20 cm总有机碳;其中旋耕提高土壤0～10 cm总有机碳,以及翻耕和秸秆还田提高土壤各层总有机碳具有可持续增加的潜力.秸秆还田和少免耕提高土壤0～20 cm土层活性碳.秸秆还田提高土壤0～10 cm总有机碳、活性碳、稳态碳、碳库指数以及碳库管理指数,同时提高了10～20 cm各项碳库指数,但降低了0～10 cm碳库活度和活度指数;免耕和旋耕分别提高土壤0～10 cm和10～20 cm的各项碳库管理指标.     

轮耕对双季稻田耕层土壤有机碳储量的影响

【目的】针对南方稻田连续免耕存在的有机碳表层富集现象,进行土壤轮耕效应的初步研究。【方法】试验选择双季稻区连续免耕7年稻田,研究了轮耕对耕层土壤有机碳含量及其对等质量法计算的耕层土壤有机碳储量影响。【结果】长期免耕后,翻耕、旋耕降低了表层0—5cm土壤有机碳含量,提高了下层5—20cm土壤有机碳含量,进而降低了耕层土壤有机碳层化率;而翻耕、旋耕后免耕土壤有机碳含量相对于翻耕、旋耕分别呈相反的趋势。2006—2009年表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量均以长期免耕最高。长期免耕后,翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量,进而在一定程度上影响耕层2550Mg·hm-2土壤有机碳的累积;而翻耕、旋耕后免耕耕层土壤有机碳储量较翻耕、旋耕有所降低。【结论】长期免耕后,连续免耕秸秆还田会增加表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量;而翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量。     

长期保护性耕作对黄土高原旱作农田土壤碳含量及转化酶活性的影响

【目的】探究黄土高原旱作农田粮草轮作系统长期保护性耕作对土壤碳含量、碳转化酶活性的影响,为旱作农田土壤固碳和农业可持续发展提供科学依据。【方法】基于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站开展的长期保护性耕作试验（开始于2001年）,分析传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕+秸秆覆盖（NTS）对玉米-冬小麦-饲用大豆粮草轮作系统玉米收获季不同土层（0—5、5—10、10—20 cm）土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）含量、β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-木糖苷酶（βX）活性的影响。【结果】（1）保护性耕作措施可显著增加SOC、MBC含量,其中0—5 cm土层提升效果最显著。与传统耕作相比,秸秆覆盖使SOC和MBC含量分别升高19.1%和39.9%,免耕使SOC和MBC含量分别升高15.1%和34.3%。（2）保护性耕作措施显著提高了土壤碳转化酶活性,表现为βG>CBH>βX活性,对保护性耕作措施最敏感的酶是CBH。相比传统耕作,秸秆覆盖使0—5和5—20 cm土层βG、CBH、βX活性分别增加20.3%、37.6...     

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。     

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。     

耕作方式对晋中玉米田土壤有机碳储量的影响

试验设置深翻秸秆不还田(PT)、深翻秸秆还田(PTS)、免耕秸秆不还田(NT)和免耕秸秆还田(NTS)4个处理,测定收获后耕层0～30 cm剖面土壤容重、有机碳含量及其储量,以探究不同耕作方式对晋中地区玉米田土壤有机碳储量的影响。结果表明,NTS和NT处理下土壤容重显著高于PT和PTS处理;NTS处理0～20 cm土层有机碳含量及其储量均最高,而PT处理20～30 cm土层有机碳含量及储量均显著高于其他处理;从0～30 cm剖面来看,NTS处理土壤有机碳储量显著高于其他处理。采用免耕秸秆还田措施可能是晋中地区玉米田潜在的土壤固碳途径。     

耕作方式与秸秆还田对表层土壤活性有机碳组分与产量的短期影响

为探明耕作方式和小麦秸秆还田对稻田表层(0～20cm)土壤活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)和作物产量的短期影响,于2011年在湖北省随州市均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000(SR3)、4000(SR2)、2000(SR1)、0kg·hm-2(SR0)4种还田量。结果表明:相对于翻耕,免耕显著提高水溶性有机碳(WSOC)23%～68%(P<0.0001)、微生物生物量碳(MBC)21%～40%和易氧化态碳(EOC)10%～63%(P<0.0001),但不影响颗粒态碳。相对于秸秆不还田处理(SR0),SR2和SR1显著提高WSOC37%～74%(P<0.0003);EOC含量随还田量增加而增加。对CPMI的影响,耕作处理表现为免耕>翻耕,秸秆还田处理为SR3>SR2>SR1>SR0。处理SR3、SR2和SR1比SR0分别使产量提高了7.7%～16%、17%～35%和23%～28%。线性相关分析表明,WSOC与产量有极显著相关性(P<0.01),表明土壤水溶性碳对短期土壤管理措施的改变反应敏感。     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响.笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响.结果表明:相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0～5 cm土层土壤总有机碳含量分别提高了1.81％、6.43％、14.04％,全氮含量分别提高了0.80％、10.04％ 、7.93％,免耕处理下10～20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0～5、5～10 cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0～5 cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10～20 cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0～10 cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用.总体来看,保护性耕作措施有利于表层0～5 cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下“养分表聚”的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善.     

保护性耕作对潮土碳、氮含量的影响（英文）

为了探明保护性耕作条件下有机碳循环与农田地力提升机制,为保护性耕作技术的推广应用提供科学理论支撑,笔者以保护性耕作长期试验地为平台,研究不同耕作处理对总有机碳、全氮及其不同组分在潮土中含量的影响。笔者通过研究不同耕作处理下土壤总有机碳、全氮、溶解性有机碳、溶解性有机氮、微生生物量碳、易氧化有机碳在不同土层深度中的分布情况,揭示保护性耕作措施对潮土碳、氮含量的影响。结果表明:相比于常规翻耕,2年或4年翻耕1次的间歇性翻耕和全免耕处理0~5 cm土层土壤总有机碳含量分别提高了1.81%、6.43%、14.04%,全氮含量分别提高了0.80%、10.04%、7.93%,免耕处理下10~20cm土层中总有机碳、全氮含量显著低于其它处理;秸秆还田条件下,实施间歇性翻耕和免耕能显著提升0~5、5~10 cm土层中土壤溶解性有机碳、氮含量;相比于常规翻耕,间歇性翻耕、免耕处理下0~5 cm土层土壤微生物量碳与易氧化有机碳含量均有不同程度地升高,免耕处理下10~20 cm土层中微生物量碳含量显著低于其它处理;秸秆还田对0~10 cm土层土壤总有机碳、全氮、溶解性有机氮及其它活性有机碳组分含量均有不同程度的提升作用。总体来看,保护性耕作措施有利于表层0~5 cm土层中碳、氮储量的增加,免耕条件下"养分表聚"的负面效应可通过间歇性翻耕得到改善。     

耕作方式对耕层黑土有机碳库储量的短期影响

【目的】探索不同耕作方式对耕层黑土有机碳含量的影响。【方法】以2001年秋在吉林省德惠市中层黑土上进行了3年的田间定位试验小区土壤为研究对象，对免耕、垄作和秋翻3种耕作处理下耕层土壤有机碳的动态变化进行了分析，并采用等深度和等质量土壤碳库储量计算方法，比较了不同耕作处理对耕层土壤有机碳库储量的影响。【结果】不同耕作处理对黑土耕层有机碳的影响无显著性差异，而且免耕处理在短期内没有引起耕层土壤有机碳含量的明显增加，反而有所降低。与2001年试验开始时相比，3年免耕管理使表层0～5 cm土壤有机碳含量仅增加了0.18％，而5～20 cm土层有机碳含量则明显降低。利用等深度（0～30 cm）和等质量（4 040 Mg）土壤碳库储量计算方法对比研究表明，将土壤容重考虑在内的等质量土壤有机碳库储量计算方法可以更准确的反映耕作对土壤有机碳库储量的影响。等质量方法计算表明，3年的免耕试验并没有使耕层土壤有机碳库储量发生明显变化。【结论】在质地粘重和排水不良的土壤上实行免耕，短期内土壤有机碳含量并没有增加。长期效果如何还有待观测。     

利用最小限制水分范围评价短期免耕对黑土有机碳矿化的影响

【目的】探索免耕、秋翻和垄作通过土壤物理特性对农田耕层黑土有机碳的影响。【方法】以2001年秋开始在吉林省德惠市中层黑土上进行了7年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕、秋翻和垄作3种耕作处理下耕层土壤有机碳含量进行分析。利用不同耕作方式下最小限制水分范围为评价指标来比较不同耕作处理对土壤有机碳矿化的影响。【结果】与秋翻相比,免耕显著增加了0—5cm土层有机碳含量,但5—30cm土层有机碳含量显著小于秋翻。免耕处理土壤有机碳分层率大于其它两种耕作方式。各年份免耕和秋翻处理下最小限制水分范围在0.129—0.170之间,随着耕作年限的增加,最小限制水分范围有减小的趋势,并表现出免耕小于秋翻的规律性。【结论】随着耕作年限的增加,覆盖于地表的秸秆在土壤有机碳表层累积过程中已经发挥了明显作用,与秋翻和垄作相比,免耕处理下土壤有机碳的分层率最大;最小限制水分范围可以用来评价免耕对土壤有机碳的影响,通过最小限制水分范围说明免耕对土壤有机碳的固定作用开始显现。     

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。     

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。     

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。     

耕作方式对冬小麦田土壤呼吸及各组分贡献的影响

 【目的】探讨不同耕作方式对冬小麦农田土壤呼吸组分及碳平衡的影响,比较不同耕作方式下农田的碳汇强度。【方法】试验于2006－2008年冬小麦生长季进行,共设3个处理：翻耕(CT)、旋耕(RT)、免耕(NT),采用静态箱法测定农田土壤CO2的排放速率,同时利用根去除法区分根系对土壤呼吸的贡献率,通过计算净生态系统生产力(NEP),来判断不同耕作方式下农田碳汇强度。【结果】耕作方式对冬小麦农田土壤CO2排放具有显著影响,且表现出明显的季节性排放特征,即先下降再升高,其中排放最低值出现在冬小麦越冬期。整个小麦生育期间农田CO2平均排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,其中根系呼吸所占比例平均为翻耕26.18%、旋耕29.96%、免耕36.44%。冬小麦生育期3种处理条件下,土壤呼吸中根系呼吸的贡献率波动在15%～85%,其中冬小麦拔节期农田土壤根系呼吸贡献率最高。【结论】3种耕作方式下农田土壤均表现为大气CO2排放的“汇”,但不同耕作方式下农田碳汇强弱不同,表现为免耕＞旋耕＞翻耕。     

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。     

Soil carbon storage and stratification under different tillage/residue-management practices in double rice cropping system

The importance of soil organic carbon(SOC) sequestration in agricultural soils as climate-change-mitigating strategy has become an area of focus by the scientific community in relation to soil management.This study was conducted to determine the temporal effect of different tillage systems and residue management on distribution, storage and stratification of SOC, and the yield of rice under double rice(Oryza sativa L.) cropping system in the southern China.A tillage experiment was conducted in the southern China during 2005–2011, including plow tillage with residue removed(PT0), plow tillage with residue retention(PT), rotary tillage with residue retention(RT), and no-till with residue retention on the surface(NT).The soil samples were obtained at the harvesting of late rice in October of 2005, 2007 and 2011.Multiple-year residue return application significantly increased rice yields for the two rice-cropping systems; yields of early and late rice were higher under RT than those under other tillage systems in both years in 2011.Compared with PT0, SOC stocks were increased in soil under NT at 0–5, 5–10, 10–20, and 20–30 cm depths by 33.8, 4.1, 6.6, and 53.3%, respectively, in 2011.SOC stocks under RT were higher than these under other tillage treatments at 0–30 cm depth.SOC stocks in soil under PT were higher than those under PT0 in the 0–5 and 20–30 cm soil layers.Therefore, crop residues played an important role in SOC management, and improvement of soil quality.In the 0–20 cm layer, the stratification ratio(SR) of SOC followed the order NTRTPTPT0; when the 0–30 cm layer was considered, NT also had the highest SR of SOC, but the SR of SOC under PT was higher than that under RT with a multiple-year tillage practice.Therefore, the notion that conservation tillage lead to higher SOC stocks and soil quality than plowed systems requires cautious scrutiny.Nevertheless, some benefits associated with RT system present a greater potential for its adoption in view of the multiple-year environmental sustainability under double rice cropping system in the southern China.