灌淤土农田土壤有机碳及碳库管理指数对施肥措施的响应

为了探讨施肥对灌淤土水旱轮作农田土壤有机碳和碳库管理指数的影响特征,寻求合适的土壤增碳措施,在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系中,通过3 a田间定位试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥配施(NPK+M)、化肥+玉米秸秆(NPK+S)和农民习惯施肥(CON)6个不同施肥措施对0~20 cm耕层土壤总有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数的影响。结果表明,在同等氮素供应水平下,无论水田或旱地,NPK、M、NPK+M和NPK+S处理都能达到土壤增碳效果,3年的土壤培肥后,其土壤总有机碳和活性有机碳含量分别达10.03~10.60 g·kg~(-1)和3.00~4.35 g·kg~(-1),与试验前(9.92 g·kg~(-1)和2.48g·kg~(-1))相比分别提高了1.2%~6.8%和20.8%~75.2%,M处理显著高于CK。施用有机肥3 a以上,才能显著提高土壤碳库、碳库活度、活度指数和碳库管理指数。因此,从土壤总有机碳及其活性组分提升的角度考虑,应在平衡施用NPK的基础上,提倡水旱轮作农田长期增施有机肥来提高土壤碳库管理指数。     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施，但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验，设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理，研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比，HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量，同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例；而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知，长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量，且提高覆盖量有助于促进...     

地表覆盖对黄土高原土壤有机碳及其组分的影响

基于中国科学院长武黄土高原农业生态实验站2008年开始田间定位试验资料,分析研究秸秆覆盖与地膜覆盖对黄土高原土壤有机碳（SOC）及其组分的影响,试验包括5个处理：对照不覆盖（CK）、作物生育期9000 kg ·hm-2秸秆覆盖（M1）、作物生育期4500 kg·hm-2秸秆覆盖（M2）、夏闲秸秆覆盖（SF）、作物生育期地膜覆盖（PM）。2010（干旱年）、2012（丰水年）两次测定结果表明：0～30 cm土层平均,与CK相比,2012年土壤有机碳（SOC）含量M1处理提高了7．4％,潜在矿化碳（PCM）含量M1、M2、SF处理分别提高了37．8％、23．9％、7．2％,微生物量碳（MBC）含量M1和M2处理分别提高了59．9％和42．3％,碳库管理指数（CMI）M1、M2、SF 处理分别提高了53．1％、35．6％、13．9％;2010年M1处理CMI较CK提高了16．1％（P＜0．05）,其余处理土壤有机碳各指标与CK差异两年均不显著。不同覆盖方式对表层土壤有机碳及各项指标影响较大,随土层加深影响减弱,其中秸秆覆盖4年后碳库管理指数均有显著提高。两种活性有机碳的相对含量与其各自绝对含量的变化基本一致,且有机碳各指标间显著相关。综合来看,高量秸秆覆盖能够提高表层土壤有机碳及其组分含量,地膜覆盖对土壤有机碳及其组分积累影响不大。     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

绿肥填闲种植对旱作冬小麦农田土壤团聚体有机碳含量的影响

依托黄土塬区4 a绿肥填闲种植田间定位试验，开展不同填闲作物对土壤团聚体组成及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究，为阐明填闲种植措施下土壤有机碳库的物理保护机制提供依据。试验设置4个处理，即冬小麦夏闲期种植长武怀豆(SB)、苏丹草(SG)、怀豆/苏丹草混播(Mix)和裸地休闲(CK)。利用干筛法将全土筛分为>5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm等4个粒级，分别测定土壤和各粒级团聚体中有机碳和颗粒有机碳含量，进而计算团聚体平均重量直径及有机碳贡献率。结果表明：绿肥种植对土壤团聚体分布有显著影响，各绿肥处理均有利于0～10 cm土层土壤团聚体的形成，但对亚表层土壤团聚结构影响较小。与CK相比，在0～40 cm各土层，SB、SG和Mix处理均显著提高土壤有机碳含量、颗粒有机碳含量及团聚体平均重量直径，提高幅度分别为7.9%、8.0%和7.9%,其中SB更有利于表层土壤有机碳的固存，且土壤有机碳和颗粒有机碳含量之间呈显著正相关关系，这两者与团聚体平均重量直径之间均呈显著负相关关系。不同处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异，与CK相比，SB和Mix均显著...     

不同耕作措施对麦—豆轮作条件下土壤有机碳库与微生物商的影响

以长期定位试验为基础,对麦-豆轮作次序下不同耕作措施间的土壤有机碳、易氧化碳以及微生物生物量碳进行了测定,计算了土壤微生物商在各个序列中变化并对土壤各级有机碳库进行了相关分析.结果表明:两种轮作次序下传统耕作结合秸秆还田、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖与传统耕作不覆盖相比更有利于土壤有机碳库含量的提高,同时各处理表层有机碳含量明显高于其它层次并且随着土层的增加而递减.相关分析结果显示,土壤活性有机碳较大程度上依赖土壤有机碳的含量,同时也说明易氧化碳与微生物都在一定程度上表征了土壤中活性较高部分的有机碳含量.不同耕作处理的土壤微生物商均表现为NTS、NT、TS处理大于T处理,和不同耕作处理下土壤总有机碳含量的变化趋势一致.相较于其它处理免耕秸秆覆盖的土壤微生物商在各个序列中变化最明显,说明免耕秸秆覆盖对土壤有机碳含量的增加和土壤有机质的累积的贡献最大.     

种植枸杞对次生盐渍化土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以次生盐渍化弃耕地为对照,研究种植枸杞对次生盐渍化土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明:与弃耕地相比,4 a、7 a、11 a枸杞地0~100 cm土壤有机碳分别增加41.6%、46.5%、51.1%,活性有机碳分别增加57.1%、57.9%、54.4%,非活性有机碳分别增加24.0%、33.2%、47.3%,增加量在0~10 cm和60~80 cm土层最为明显;次生盐渍化土地种植枸杞后碳库活度和碳库活度指数有所增加,碳库指数和碳库管理指数明显增加,土壤质量得到改善。土壤总有机碳、活性有机碳、非活性有机碳和碳库指数与土壤肥力提高、含盐量和p H的降低密切相关,可作为表征次生盐渍化土壤质量改善的指标。     

盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数变化

对干旱区盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数的变化进行分析,结果表明,弃耕地恢复初期土壤有机碳及活性有机碳（LOC）含量均低于弃耕地（CK）,恢复3年（R3）、恢复5（R5）年和恢复10（R10）年的 LOC 都显著高于弃耕地,分别高出20．28％、16．00％和16．45％,土壤有机碳及活性有机碳含量均随着土层加深而降低,土壤碳库管理指数 CMI 在恢复初期低于 CK ,随着恢复年限的增加,R3,R5,R10土壤 CMI 显著高于CK 54．72％、19．79％和17．73％,R3、R5和 R10分别是 R1的3．20、2．48 和 2．43倍,表明干旱区盐渍化弃耕地经垦殖恢复后显著改善了土壤碳库质量,增加了土壤碳汇功能。相关分析表明,土壤 LOC 和 CMI 与土壤 Olsen－P 呈显著正相关关系,与 TOC 相比更能反映不同恢复年限土壤碳库的变化。     

不同覆盖方式对旱作农田土壤碳氮含量及玉米产量的影响

设置垄膜沟播(R)、平作全覆膜(P)和平作秸秆覆盖(S)3种不同覆盖栽培模式,以传统平作(CK)为对照,通过3 a大田定位试验,研究不同覆盖方式对农田土壤碳氮及其组分变化、玉米干物质积累和籽粒产量的影响。结果表明:连续覆盖3 a后,R和P处理土壤有机碳和全氮含量及储量均呈逐渐下降趋势,而S处理则呈上升趋势且每年的增幅逐渐增大;各处理0～40 cm土层土壤有机碳储量均表现为S>R>P>CK,全氮储量表现为S>CK>R>P,S处理有机碳和全氮储量分别较CK提高3.4%和7.5%;与CK相比,R和P处理可提高土壤碳氮比,在0～20 cm土层平均分别提高7.9%和9.6%(P<0.05),而S处理0～20 cm土层土壤碳氮比平均降低了9.9%(P<0.05);各覆膜处理(R和P)均较CK显著降低了0～40 cm土层土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性有机氮(DON)含量,而S处理较CK处理0～60 cm土层DOC和DON含量2 a平均均提高6.2%;各处理收获期硝态氮含量在0～100 cm剖面中的垂直分布与CK无明显差异;各处理土壤铵态氮含量均...     

不同培肥方式对黑土供磷能力的影响

利用采自海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验地的三个施肥处理:无肥(CK)、化肥(NP)、化肥配施有机肥(NPM)的土壤进行框栽试验,研究了不同培肥方式对黑土供磷能力的影响。结果表明:CK、NP、NPM土壤中的有机磷都能自然矿化,其中CK土壤有机磷矿化能力较弱,而NP、NPM土壤有机磷矿化能力较强,并且种植作物有利于土壤磷的矿化;CK土壤基础供磷能力较弱,施用磷肥可提高CK土壤的供磷能力,而NP、NPM土壤基础供磷能力较强,施用磷肥对土壤供磷能力影响不大;长期种植作物不施磷肥土壤中的磷处于耗竭状态,施NK肥种植作物处理能加剧土壤中磷的消耗;CK土壤供磷能力较弱,作物对土壤磷的依存率较低,对磷肥的利用率高,施用磷肥增产效果明显;NP、NPM土壤供磷能力较强,作物对土壤磷的依存率较高,对磷肥的利用率低,施用磷肥增产效果不大。     

Effects of long-term fertilization on oxidizable organic carbon fractions on the Loess Plateau,China

The effects of long-term fertilization on pools of soil organic carbon(SOC)have been well studied,but limited information is available on the oxidizable organic carbon(OOC)fractions,especially for the Loess Plateau in China.We evaluated the effects of a 15-year fertilization on the OOC fractions(F1,F2,F3 and F4)in the 0–20 and 20–40 cm soil layers in flat farmland under nine treatments(N(nitrogen,urea),P(phosphorus,monocalcium phosphate),M(organic fertilizer,composted sheep manure),N+P(NP),M+N(MN),M+P(MP),M+N+P(MNP),CK(control,no fertilizer)and bare land(BL,no crops or fertilizer)).SOC content increased more markedly in the treatment containing manure than in those with inorganic fertilizers alone.F1,F2,F4 and F3 accounted for 47%,27%,18% and 8% of total organic carbon,respectively.F1 was a more sensitive index than the other C fractions in the sensitivity index(SI)analysis.F1 and F2 were highly correlated with total nitrogen(TN)and available nitrogen(AN),F3 was negatively correlated with p H and F4 was correlated with TN.A cluster analysis showed that the treatments containing manure formed one group,and the other treatments formed another group,which indicated the different effects of fertilization on soil properties.Long-term fertilization with inorganic fertilizer increased the F4 fraction while manure fertilizer not only increased labile fractions(F1)in a short time,but also increased passive fraction(F4)over a longer term.The mixed fertilizer mainly affected F3 fraction.The study demonstrated that manure fertilizer was recommended to use in the farmland on the Loess Plateau for the long-term sustainability of agriculture.     

长期施肥对渭北旱塬麦田土壤线虫群落特征的影响

为探究长期定位施肥对黄土高原渭北旱塬麦田土壤线虫群落的影响,以长武国家黄土高原农业生态试验站的长期定位试验（1984—2018年）为平台,调查裸地（L）以及不施肥（CK）、施氮磷肥（NP）、单施有机肥（M）、氮磷肥配施有机肥（MNP）的小麦田土壤线虫群落数量、组成结构和生态功能指数,并分析其与土壤理化性质的关系。结果表明：（1）小麦田土壤线虫数量显著高于裸地,而CK、M和MNP处理使小麦田中土壤线虫数量比NP处理提高了31.63%~56.20%;（2）施肥减缓了长期种植小麦导致的食细菌线虫（特别是头叶属）相对丰度的下降,单施有机肥的处理（M）植食性线虫相对丰度显著降低,同时,相比于CK,施用有机肥的M和MNP处理杂食/捕食线虫相对丰度分别增加了18.4%和8.24%,表明有机肥对杂食/捕食线虫的促进作用;（3）长期施肥处理土壤线虫Shannon多样性指数（H）和指示土壤健康状况的瓦斯乐卡指数（WI）分别为1.80~2.19和0.36~0.68,相较于裸地（H=2.36;WI=1.57）有所下降,但M和MNP处理的线虫成熟度指数（MI）和结构指数（SI）均高于其他处理（L、CK和NP处理）,表明施用有机肥有助于土壤食物网维持复杂的结构和成熟稳定的状态;（4）不同施肥措施下土壤全氮、有机碳、微生物生物量碳和氮以及可溶性碳的变化是影响土壤线虫数量和群落特征的重要环境因素。     

不同荒漠生态系统下有机碳和微生物碳的分布特征

基于新疆古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠的3种建群灌木琵琶柴(Reaumuria soongori-ca)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)生态系统下土壤剖面实测数据,分析了土壤有机碳(SOC)和土壤微生物量碳(Mc)的垂直分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明:3个生态系统类型之间土壤剖面SOC分布状况和含量不存在显著差别,但每个生态系统土壤剖面土层之间存在显著差别。各生态系统土壤上层均存在着一定厚度的SOC富集层,中部(10～30cm)SOC含量迅速下降,下部有机碳含量低而稳定。Mc分布与含量与SOC存在相似的规律。Mc对90cm以上的土壤碳循环起着重要的作用,而对深层次的碳库影响不大,不会对全球变化做出响应,但意义更重要,它们可以更长期保留于土壤中而不释放回大气圈。     

长期施肥对绿洲农田土壤有机碳和无机碳的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站的绿洲农田养分循环长期定位试验（始于1990年）为研究平台,研究了无施肥处理（CK）、单施化肥处理（NPK）、有机/无机配施处理（NPKM）和秸秆还田处理（NPKS）下,土壤无机碳(SIC)和有机碳(SOC)在剖面和各施肥年限的含量变化特征及其影响。结果表明：施肥、剖面层次和施肥年限对SOC与SIC含量变化影响显著(P<0.01)。在各施肥处理中,与CK相比,NPK、NPKM和NPKS的SOC与SIC含量明显增加(P<0.05）,并且有机/无机肥配施模式下的SIC含量显著高于单施化肥模式;在剖面层次间,SIC含量从0～20 cm 的9.12 g/kg 增加到40～60 cm 的9.94 g/kg,而SOC变化趋势与之相反。表明合理施肥能够增加土壤表层有机碳含量,有机/无机配施会使耕层以下土壤无机碳增加。     

新垦淡灰钙土微生物生物量碳、氮、磷及玉米产量的研究

通过设置在宁夏红寺堡灌区开垦4 a的淡灰钙土上的定位试验,研究了不同施肥对新垦淡灰钙土微生物生物量碳、氮、磷及玉米产量的影响。结果表明:各施肥处理可以明显提高土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,不同处理相比,化肥配合羊粪效果最好,单施羊粪次之,单施化肥最低;与对照相比各施肥处理对玉米的增产效果极显著,各处理作用效果的排序为:氮磷 羊粪>氮磷锌钾>氮磷锌>氮磷>氮>羊粪>不施肥,氮磷 羊粪处理与单施氮肥和单施羊粪之间差异达极显著水平。化肥与有机肥羊粪配合施用既能显著增加土壤微生物生物量碳、氮、磷含量又能使玉米产量显著提高,因此是新垦淡灰钙土施肥的最佳选择。土壤微生物量碳与有机碳呈极显著正相关,与全氮呈显著正相关,表明其与土壤肥力关系密切,可作为评价新垦地土壤质量变化的生物学指标。