无定河流域植被恢复对土壤团聚体及碳固定的影响

对无定河流域坡耕地和4、5、10、30、50年植被恢复样地土壤水稳性团聚体含量,全土样及不同直径水稳性团聚体中的有机质、速效磷含量进行了测定分析,计算了土壤有机碳密度,旨在评价植被恢复对土壤结构、养分及土壤固定的影响。结果表明:各样地全土样有机质和速效磷含量分别介于6.73~31.83 g·kg-1和1.93~14.72 mg·kg-1之间,不同直径团聚体有机质和速效磷含量分别介于7.15~26.03 g·kg-1和3.71~16.64 mg·kg-1之间。相对农地,植被恢复能明显增加表层土壤有机质含量和有机碳密度,杜梨群落增加幅度最高,增加值分别为24.93 g·kg-1和91.98 mg·cm-2;水稳性团聚体以0.05 mm和0.05~0.1 mm为主,含量分别在37.06%~57.22%和21.71%~29.76%之间;不同直径水稳性团聚体中有机质含量表现为2 mm至0.2~0.5 mm之间,直径愈小,有机质含量愈高,0.2~0.5 mm至0.05 mm之间,粒径愈小,有机质含量愈低;除1~2 mm团聚体中的速效磷含量最高外,2 mm至0.05 mm团聚体之间,粒径愈小,速效磷含量愈低。土壤有机碳密度与植被恢复年限呈线性正相关关系。相对于土壤碳固定,土壤抵抗水力侵蚀的能力需更长时间才能显著提高。相对慢速湿润,快速湿润条件下各直径水稳性团聚体有机质含量均较高。研究区大雨或暴雨是造成该区域土壤结构恶化和有机碳损耗的主要原因。     

有机肥不同施用量对宁南土壤团聚体粒级分布和稳定性的影响

通过连续3 a有机肥施用田间试验研究了有机肥不同施用量对半干旱旱作区土壤团聚体各层粒径分布和稳定性的影响。试验设计为高肥H(有机肥90000 kg/hm2)、中肥M(有机肥60 000 kg/hm2)和低肥L(有机肥30 000 kg/hm2)3个施肥水平,每个层次设3次重复,供试作物为小麦,品种为西峰26;土壤团聚体的各个粒径分布状况采用干筛法和湿筛法测定。与试验开始时土壤相比,施肥处理0~10 cm和30~40 cm土层0.25 mm的水稳性团聚体含量最大增幅分别是35%和75%;0.5 mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈上升趋势,其中5 mm和2~5 mm大粒径团聚体的增加幅度最明显,0.25~0.5 mm的水稳性团聚体含量增加不显著。不同处理间5 mm土壤团聚体与0.25 mm土壤团聚体含量具有显著性差异。干筛结果表明,土壤中的团聚体主要以5 mm土壤团聚体为主,且处理之间差异性主要表现在0~20 cm土层。施肥处理使30~40 cm土层土壤团聚体的稳定性提高,稳定率平均较0~10 cm土层高87%。施肥处理平均重量直径均大于对照,且与0.25 mm水稳性团聚体含量呈显著正相关。有机肥不同施用量可显著增加土壤中大团聚体的比例,改良土壤中团聚体的结构;适宜的施肥量在60000 kg/hm2左右。     

退耕年限与方式对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

以黄土高原南部退耕还林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕还草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地为研究对象,以临近长期耕作坡耕地(CK)作为对照,采用湿筛法,分离出2 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm和0.25 mm 5个粒级的水稳性团聚体,研究了退耕年限与方式对团聚体稳定性和不同粒径团聚体有机碳分布的影响。结果表明:在0~20 cm土层,退耕还林还草与未退耕相比能显著提高2 mm和1~2 mm粒径团聚体含量,显著减少0.25 mm粒径团聚体含量,其中对于2 mm和1~2 mm粒径团聚体在不同退耕年限与方式下含量表现为GL15GL06FL06FL15CK和GL15FL06GL06FL15CK;退耕还林和还草增加了两个土层的团聚体稳定性,GL15的平均重量直径(MWD)值和几何平均直径(GMD)值均最大,土壤结构最稳定,其次为GL06;不同退耕年限,2 mm粒径下退耕还林地和还草地、1~2 mm粒径下退耕还草地团聚体有机碳含量均随退耕年限的延长而增加。20~40 cm土层中,团聚体含量均值随粒径的减小而增加;MWD和GMD值均小于0~20 cm层;各粒径范围内退耕还林与还草后的团聚体有机碳含量与坡耕地相比总体表现出减小的趋势。研究结果表明,退耕改善了土壤结构,对各粒径团聚体有机碳含量分布的影响随退耕年限与方式不同效应各异,且GL15相较于其它退耕年限和方式下的样地有更好的土壤团聚体稳定性和更多的团聚体有机碳积累。     

冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响

以伊犁托乎拉苏大草原土壤为研究对象,进行0~20 cm草地表层土壤混合样品多点采集,实验室内依据干筛法取得各粒级大团聚体,模拟不同含水率、冻融试验,利用湿筛法获得每种粒级的水稳性大团聚体质量,对实验数据进行统计分析,研究草地土壤在冻融环境条件下其水稳性大团聚体的特征、变化规律及其机理。研究结果表明:(1)初始水分含量是影响土壤水稳性大团聚体的关键因素。随着土壤初始含水率的提高,5 mm、5~4mm、4~2 mm、2~1 mm四个粒径组水稳性团聚体,呈现出逐渐降低、或先升高后降低的变化趋势;1~0.5 mm、0.5~0.25 mm呈现先降低后增加、或先增加后降低再增加的趋势。(2)冻融循环次数是影响土壤水稳性大团聚体的重要因素。随冻融循环次数的增加,各组粒级水稳性团聚体表现出的规律性不尽相同,1 mm水稳性团聚体整体有降低趋势,1~0.5 mm、0.5~0.25 mm两组粒径水稳性团聚体则整体呈现增加趋势。(3)冻结温度是影响土壤水稳性大团聚体的另一重要因素,随着冻结温度的降低,5 mm与5~4 mm水稳性团聚体有降低的趋势,1~0.5 mm与0.5~0.25 mm水稳性团聚体有升高的趋势,4~2 mm与2~1 mm两个粒级水稳性团聚体并无显著变化。     

不同耕作方式对宁南旱地土壤团聚体的影响

在宁南旱区对试验耕地定位实行连年传统翻耕(CT)、隔年免耕—深松(NT→ST)及深松—免耕(ST→NT)三种不同处理。用干筛法和湿筛法对连续3年处理后土壤团聚体的变化进行测定,分析结果表明,干筛法中NT→ST处理在0~40 cm土层中0.25 mm的机械稳定性团聚体比处理前和CT处理分别高33.11%、29.51%;ST→NT处理在0~40 cm土层中0.25 mm机械稳定性团聚体含量比处理前和CT处理分别高40.51%、36.91%。湿筛法中NT→ST处理在0~30 cm土层中0.25 mm的水稳性团聚体含量比处理前高7.33%,NT→ST处理在0~10 cm土层0.25 mm的水稳性团聚体比CT处理高1.47%,而在10~40 cm土层NT→ST处理和CT0.25 mm的水稳性团聚体含量差异不显著;ST→NT处理在0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体含量比处理前和CT处理分别高10.75%、10.12%。分析结果同时说明,采用深松—免耕(ST→NT)轮耕方式更有利于土壤团聚体含量和稳定性的增加。     

豆-麦复种模式对豫西丘陵区土壤团聚体及碳氮含量的影响

为了探究豆-麦复种模式对豫西旱作农田土壤团聚体稳定性及C、N含量的影响,在2014—2019年采用田间定位试验,设置玉米-小麦复种模式(CK)、花生-小麦复种模式(PW)和大豆-小麦复种模式(SW)3个处理。于2019年10月采集0～20 cm和20～40 cm土层土壤样品,利用湿筛法分析了土壤水稳性团聚体组成、稳定性以及团聚体各粒级有机碳和全氮含量。结果表明:土壤水稳性团聚体主要分布在0.25～2 mm粒级(占40.6%～64.9%),与CK相比,PW和SW处理可显著增加0～20 cm和20～40 cm土层2 mm、0.25～2 mm粒级水稳性团聚体比重。在0～20 cm土层,PW和SW处理下0.25 mm水稳性团聚体(WR_(0.25)),与CK相比分别显著增加11.0%、15.3%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))分别显著降低20.7%、34.2%,土壤团聚体平均质量直径(MWD)分别显著增加7.7%、20.4%,几何平均直径(GMD)分别显著增加25.5%和42.4%,分形维数(D)分别显著降低10.2%、14.5%。PW和SW处理使0～20 cm土层2 mm粒级团聚体有机碳、全氮含量分别较CK增加18.1%、51.2%和24.5%、81.6%,0.25～2 mm粒级团聚体有机碳、全氮含量分别较CK增加20.1%、29.9%和21.2%、24.6%,3种复种模式下0～20 cm土层的有机碳、全氮含量高于20～40 cm土层。SW处理在0～20 cm土层的2 mm、0.25～2 mm、0.053 mm粒级团聚体对土壤C和N的贡献率显著高于CK处理,分别高出143.1%、14.6%、39.2%和105.6%、13.9%、53.2%。综上所述,大豆-小麦复种模式长期种植能显著提升土壤C、N含量,促进土壤大团聚体的形成和稳定,对改善农田0～20 cm耕层土壤团聚体稳定性具有显著的效果。     

长期传统耕作对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

通过野外调查取样,并结合室内实验分析,对甘肃会宁县丘陵地区不同耕作年限黄绵土耕地不同土层(0～ 20 cm,20～40 cm)土壤团聚体分布及稳定性和水稳性团聚体有机碳含量进行研究.结果表明:未经开垦土壤团聚体稳定性最好,耕作明显地破坏土壤团聚体,降低其稳定性;经过70 a以上时间开垦,0～ 20 cm和20～40 cm土层≥0.25 mm直径水稳性团聚体含量分别下降了40.5％和12.5％.耕作层水稳性团聚体平均重量直径和几何均重直径比亚表层平均大了10％,两土层之间的差异随着耕作年限变小.0～20 cm土层,＞2mm和0.25～0.106mm直径水稳性团聚体有机碳含量较高;20 ～ 40 cm土壤各直径水稳性团聚体有机碳含量差异不明显,耕作层以及亚表层水稳性团聚体有机碳含量整体表现出不断下降的趋势.平均重量直径和几何均重直径与土壤有机碳之间很好的相关性表明团聚体对于有机碳的保持作用关键.     

秸秆还田与长期连作棉田土壤水稳性团聚体特征

以棉花长期连作定点试验田为研究对象,研究秸秆还田对长期棉花连作土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响。试验设长期连作5、10、20 a和30 a的秸秆还田小区及长期棉花连作5、10 a和20 a无秸秆还田小区,共计7个处理,每个处理3个重复。结果显示:无秸秆还田条件下,随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量和团聚体中有机碳含量逐渐降低,0.053 mm水稳性团聚体含量逐渐增加;而秸秆还田可以显著提高长期连作棉田土壤中1~0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值及团聚体中有机碳含量;秸秆还田条件下随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量逐渐增加,0.053mm水稳性团聚体含量逐渐降低,且对0~30 cm耕作层土壤影响较大;与无秸秆还田相比,秸秆还田长期连作棉田,随着连作年限的增加,团聚体分形维数(D)逐渐降低,而无秸秆还田分形维数(D)逐渐增加,团聚体分形维数表现为随土层加深而增大,最后在20~30 cm处趋于稳定。说明秸秆还田显著提高长期连作棉田水稳性团聚体的稳定性,对改善土壤结构、提升土壤的肥力具有积极作用,能够缓解长期连作对土壤物理性状产生的不利影响。     

渭北旱塬植被恢复对土壤有机质和水稳性团聚体含量的影响

植被恢复可改变土壤水稳性团聚体的形成及其对土壤有机质的保护。通过对渭北旱塬礼泉县北部不同土地利用类型下土壤水稳性壤团聚体和有机质含量的分析,探讨了两者之间的关系。结果表明：＞0.25 mm土壤水稳性团聚体百分含量,平均质量直径和土壤有机质（SOM）含量在林地和永久性荒地中较农地大,而农地土壤水稳性团聚体的分形维数较大。矩法参数（Cs）在农地和一年荒地中为负值,而在林地和永久性荒地为正值。土壤有机质与水稳性团聚体平均质量直径线性正相关,粒级小于0.25 mm的水稳性团聚体中有机质含量最小,随粒级的增加,有机质线性增加,表明存在于水稳性团聚体内部的有机质矿化程度降低,同时也表明有机质为水稳性大团聚体的形成提供了良好的物质基础。渭北旱塬植被恢复可提高土壤有机质和水稳性团聚体含量。     

黄土丘陵沟壑区不同年限苜蓿地土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性研究

为了探索种植苜蓿对土壤质量的影响，选取黄土高原丘陵沟壑区3、7、12 a和18 a生苜蓿草地0～60 cm土层土壤为研究对象，以农田为对照（CK），采用湿筛法研究了不同种植年限苜蓿草地土壤团聚体分布特征及其稳定性。结果表明：黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体组成随着粒径减小呈阶梯式递增态势，增幅为1.22%～61.43%，以＜0.25 mm的微团聚体占据优势级别，其比例达60.83%～79.72%。当农田更替为苜蓿草地后，在0～20 cm土层，随种植年限增加至12 a，土壤团聚化递增趋势明显，＞2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径的土壤水稳性团聚体分别为农田对照的2.03～2.75倍、1.98～2.72倍、1.31～1.65倍和1.15～1.36倍；平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）在0～20 cm土层均表现为12 a＞18 a＞7 a＞3 a＞CK，变化范围分别为0.34～0.70和0.18～0.26；分形维数（D）变化虽然较小，但在0～20 cm土层也呈现出了不同年限苜蓿草地均小于农田的规律性，变化范围为2.31～2.43。相关分析表明，＞0.25 mm粒径水稳性团聚体含量（WSAP_0.25）、MWD、GMD均与土壤总有机碳（TOC）含量呈显著正相关，而土壤黏粒、碳酸钙含量与土壤水稳性团聚体各指标间相关性均不显著。研究结果表明，有机质是黄土丘陵沟壑区土壤团聚的主要胶结物质，种植苜蓿能促进土壤团聚体形成，增强团聚体稳定性。