江西余江县高产水稻土有机碳和养分含量变化

 【目的】研究高产水稻土有机碳和养分含量变化状况，为水稻土的定向培肥和持续利用提供科学参考。【方法】通过田间采样分析并比较第二次土壤普查的背景资料，研究江西省余江县高产水稻土有机碳和养分的含量状况及其近20余年来的变化情况，并分析其环境意义。【结果】江西省余江县高产水稻土表层0～10 cm的有机碳、全氮和速效磷含量分别为（20.2±3.88）g·kg-1、（2.09±0.55）g·kg-1、（42.7±32.7）mg·kg-1，均达到非常丰富的水平。近20余年来土壤有机碳库基本保持稳定、处于平衡状态，但全氮和速效磷含量显著增加，而速效钾含量变化不明显。高产水稻土表层0～10 cm的磷固定量和固定率分别为（142.7±41.1）mg·kg-1和（36.2±10.4）%，CEC为（7.93±1.32）cmol·kg-1，并不比一般水稻土和旱地红壤高。这使通过施肥进入土壤的磷活动性增加，以致更易进入水体，可能是区域水体富营养化的主因。【结论】经过长期的耕作培肥，高产水稻土的有机质和速效磷含量均达到非常丰富的水平，有机碳库基本处于平衡状态，但磷的固定量并不高。由于该类型土壤的固钾能力较弱，高产水稻土的速效钾含量并不丰富，应当重视钾库的平衡保持和提高。     

退化红壤的有机质状况及施肥影响的研究

对比研究了我国南方主要类型经红壤的有机质含量状况及腐殖质的组成特征，并定位观测了施肥对退化红壤有机质的积累过程的影响。     

施肥条件下瘠薄红壤的物理肥力恢复特征

在中国科学院红壤生态开放实验站布置田间长期定位试验,研究施肥条件下瘠薄红壤的肥力恢复特征,本文报道土壤物理性状的变化。结果表明,施用有机肥处理的大团聚体含量比单施化肥处理高100~150g/kg。施用有机肥6年,旱作条件下大团聚体含量达到500~600g/kg,已接近丰产桔园红壤的含量水平,而单施化肥处理为400~450g/kg,比一般红壤条件还低。耕种6年后,红壤的容重降至0.9~1.1mg/cm3。施用有机肥还提高土壤的总孔隙度1%~8%;提高传导孔隙的比例3%~20%;使 >200m孔隙的比例达到9.6%~.9%,平均14.6%,接近丰产桔园的水平;提高田间持水量0.7%~4.5%,显著增强土壤的持水能力。因此,有机肥施用是恢复和保持红壤物理肥力的重要而有效的措施。     

红壤稻田土壤有机质的积累过程特征分析

通过田间采样分析 ,研究了不同利用年限红壤稻田土壤有机质含量的变化及其过程和机理 ,确定达到平衡状态时红壤稻田土壤的有机碳含量水平。结果表明 ,在水耕条件下 ,土壤有机碳和全氮的积累过程可大致分为快速增长和趋于稳定阶段 ,水耕利用 30年 ,0～ 2 0cm土壤有机碳含量达到 2 0gkg- 1,全氮含量 1 6gkg- 1,随后 ,即使利用年限长达 80年 ,土壤有机碳和全氮含量变化趋于稳定 ,没有显著提高。 2 0天的培养期内 ,不同利用年限红壤稻田 0～ 1 0cm土层有机碳和有机氮的矿化率分别为 2 2 %～3 3%和 2 8%～ 6 7% ;总体来说 ,有机碳、氮的矿化率随红壤水稻土的熟化过程而升高。随着利用年限的增加 ,微生物生物量碳一直保持增加的趋势 ,而微生物生物量氮在利用 30年后其增加趋势明显趋缓 ;利用30年的红壤稻田 ,0～ 1 0cm土壤微生物生物量C、N为 332 8mgkg- 1和 2 3 85mgkg- 1,比利用 3年分别高1 1 1 %和 4 7%。与利用 3年的红壤稻田相比 ,利用 30年后细菌数量增加了 1 1倍 ( 0～ 1 0cm)和 3 8倍 ( 1 0～2 0cm) ,利用 80年后更显著地增加了 1 9倍 ( 0～ 1 0cm)和 1 2倍 ( 1 0～ 2 0cm) ;真菌的数量也呈上升的趋势 ,但在 30年利用后基本趋于稳定 ;此外 ,细菌的群落从荒草地的 4个种到 30～ 80年水田     

红壤稻田土壤溶解有机碳含量动态及其生物降解特征

本通过田间采样分析和室内培育试验,研究了不同利用年限的3种红壤水田土壤中溶解有机C(DOC)的含量动态和生物降解特征。结果表明：土壤DOC的含量随土壤深度而降低,二具有显负相关性。0-30cm土壤DOC的含量及其占总C比例随土壤有机C含量的升高而增大。DOC的季节变化明显,主要与气候因素有关：降雨和灌水可显提高DOC的含量,是落干时含量的1．44-2．50倍。淋溶试验结果表明,从试验开始,淋滤液中DOC的浓度呈增加趋势,至2l天时达到最大,其后又趋下降。在49天的培养期内,DOC的分解速率为3l％-58％,其中低分子量组分能在数天内降解掉。不同土壤间DOC的分解速率有明显差异。     

溶液培养条件下腐殖酸对Cr(Ⅵ)微生物还原的影响

探明铬(Cr)的氧化还原作用机制对于深入认识其污染过程特征进而制订科学的防控措施有重要意义。本研究采用从山西大同风化煤、河南巩县褐煤和云南昆明滇池底泥中提取的腐殖酸(分别记为HAs、HAh、HAk),通过分别添加,以及共同添加葡萄糖和不同制备来源或不同浓度的腐殖酸,并接种水稻土悬液,研究了溶液培养条件下腐殖酸对Cr(Ⅵ)的微生物还原过程的影响。结果表明:在有充足碳源存在条件下腐殖酸能够发挥其电子传递作用促进Cr(Ⅵ)的微生物还原过程。腐殖酸促进Cr(Ⅵ)还原的作用随其添加浓度的升高而增强,腐殖酸浓度为0.02 g/L时其促进作用较微弱,而2.00 g/L时培养期间Cr(Ⅵ)的还原率达到95%以上。腐殖酸的结构组成差异对其作用于Cr(Ⅵ)的微生物还原过程有重要的影响,腐殖化程度相对较高的HAk和HAs对Cr(Ⅵ)的微生物还原的促进作用明显,HAk更因含有一定量的多糖或类多糖物质而加快了Cr(Ⅵ)微生物还原过程的发生时间,而HAh则对Cr(Ⅵ)的微生物还原的影响较小。     

红壤水稻土肥力性状的演变特征

大田条件下 ,通过选点采样分析 ,研究了不同利用年限红壤水稻土的物理、化学和生物学性质的动态变化特征。荒地红壤水耕利用后 ,土壤颗粒组成呈现规律性变化 ,粘粒 (<0 0 0 2mm)含量从荒地红壤的 3 9%下降到 80a稻田土壤的 1 7% ,而粉砂 (0 0 2～ 0 0 0 2mm)含量升高。土壤pH一般增加 0 5～ 1个单位 ;0～ 1 0cm土壤有机碳和全氮含量从荒地红壤的 4 5 8gkg- 1和 0 3 9gkg- 1增加到 3 0a红壤稻田的1 9 6gkg- 1和 1 62gkg- 1,其后 ,即使利用时间长达 80a ,土壤有机碳和全氮含量并没有显著差异 ;土壤全磷含量 ,经 3a水耕利用后可从荒地红壤的 0 5gkg- 1提高到 1 3gkg- 1,表明通过施肥可使红壤磷素快速积累 ;而在水耕利用过程中 ,红壤稻田土壤的钾素含量呈下降趋势 ,经 80a利用的红壤稻田 ,0～ 1 0cm土壤钾素含量仅为荒地红壤的 80 % ;全铁和游离铁的含量也呈下降趋势。随着水耕熟化过程 ,细菌数量和脲酶活性也明显升高。不同利用年限红壤稻田土壤的各项性状指标的变化结果还表明 ,荒地红壤水耕利用后要达到高度熟化的稻田土壤肥力水平 ,需要经过 3 0a的时间     

不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子

基于第二次土壤普查和新疆土壤调查等 2 4 4 0个典型土壤剖面数据和 1∶4 0 0万中国植被图 ,对中国不同植被类型下的 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳密度和储量进行估算 ,绘制了土壤有机碳储量的地理分布图 ,并且对土壤有机碳储量与生境条件之间的关系进行统计分析。结果表明 :不同植被类型下的土壤有机碳密度存在显著差异 ,草甸和森林最高 ,灌木和农田次之 ,再其次是草原 ,最低的是荒漠 ;基于植被分类计算的我国 1 0 0cm和 2 0cm厚度土壤有机碳总储量分别为 6 9.38Gt和 2 3.81Gt。 1 0 0cm深度土壤碳储量在森林、农田、灌丛、草甸、草原、荒漠植被下分别为 1 7.39Gt、1 4 .6 9Gt、1 3.6 2Gt、1 2 .2 2Gt、7.4 6Gt、3.93Gt;土壤有机碳储量的空间分布差异明显 ,具有明显地域性 ,青藏高原东南地区、阿尔泰山和天山山地等高寒草甸、灌丛草甸区是土壤有机碳储量最高的地区 ,其次是东北地区北部的针叶林、草甸区和我国南方的亚热带阔叶林区 ,土壤有机碳储量最低的地区是西北地区和藏北高原的荒漠、草原干旱区 ;在不同生态系统中环境变量对土壤有机碳储量的影响是不同的 ,在温带草原年平均温度是土壤有机碳储量主要控制因素 ,而对于针叶林海拔是导致土壤有机碳储量变异的主导因子 ;随着研究尺度的细化 ,环境变     

县域尺度红壤丘陵区水稻土有机碳模拟

区域尺度土壤有机碳储量的时空变化及其管理是全球气候变化和农业可持续发展研究的重要内容。本文以中亚热带红壤丘陵区的江西省余江县为例,基于12a的长期试验和1998年、2001年的野外定位采样对比研究,利用反硝化分解模型?DNDC(Denitrification-Decomposition)在田块和县域尺度研究了县域尺度表层(0~20 cm)水稻土有机碳储量的时空变化规律。结果表明,以长期试验数据验证,DNDC模型可以较好地模拟水稻土表层有机碳的长期动态变化。2001年农田水稻土(面积为3.6×108m2)表层(0~20 cm)有机碳总储量为2.9×109kg,平均土壤有机碳密度为6.0 kg m-2。1998年至2001年余江县水稻土表层土壤有机碳库逐年增加,年际平均变化量为3.0×107kg。通过对余江县水稻田模拟不同碳投入的情景,分析预测1998年至2017年土壤有机碳储量,种植绿肥提高秸秆还田比率同时减少化肥的投入,可有效地增加红壤区域有机碳蓄积。     

不同肥力红壤水稻土根际团聚体组成和碳氮分布动态

研究水稻种植期间表层土壤团聚体数量及其有机碳、全氮含量的变化,对揭示人为耕作的影响、认知土壤肥力的演变规律具有重要意义。选择两种不同肥力的红壤性水稻土进行田间根袋试验,分别于水稻插秧前、分蘖期、孕穗期和成熟期采样,分析了水稻生长过程中根际和非根际土壤团聚体组成、稳定性以及有机碳、全氮分布的动态变化。结果表明,低肥力土壤团聚体以0.25 mm大团聚体为主(56.2%~64.0%),0.25~1 mm粒级团聚体含量最高;除1~2 mm粒级外,水稻生育期内根际土壤各粒级团聚体含量均有显著变化;取样时期、根际作用与取样时期的交互效应对0.25~1 mm和0.053~0.25 mm粒级含量有显著影响。高肥力土壤中以0.25 mm微团聚体为主(59.8%~72.0%),0.053~0.25 mm粒级团聚体比例最高,取样时期显著影响0.25 mm大团聚体含量,根际作用与取样时期的交互效应对2 mm粒级含量有极显著影响。与非根际相比,根际土壤大团聚体的破坏率较低,平均重量直径(MWD)较高,种植水稻有助于提高根际土壤的稳定性。两种肥力土壤团聚体中有机碳和全氮含量均表现为1~2 mm粒级最高,0.053~0.25 mm粒级最低,大团聚体中显著高于微团聚体。根际土壤中,水稻成熟期各粒级团聚体有机碳含量与插秧前无显著差异,而分蘖期和孕穗期有明显波动;水稻的生长降低了大团聚体中的全氮含量,对高肥力土壤的影响更为显著。总体而言,低肥力土壤中,根际作用主要影响团聚体组成和稳定性,取样时期影响团聚体碳氮含量;高肥力土壤中,团聚体组成和碳氮分布受根际作用和取样时期的共同影响。