深松秸秆还田措施对东北黑土土壤呼吸及有机碳平衡的影响

针对我国东北黑土深松结合秸秆还田措施对土壤呼吸变化特征影响不清晰、土壤有机碳平衡不确定的问题,以东北典型黑土区--绥化市青冈县为例,开展了田间原位监测试验,研究了不同深松深度(深松25 cm、深松35 cm)结合不同秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)处理对土壤呼吸(包括根呼吸)和土壤有机碳平衡的影响。结果表明:不同田间管理条件下,土壤呼吸速率呈现"先升高,后降低",在7月中旬至8月初呼吸速率达到峰值的变化特征;各个生育期土壤累积呼吸量对总呼吸的贡献有所差别,其中以春玉米拔节期和吐丝期土壤呼吸对总呼吸贡献最大,分别占35.3%~41.2%和25.9%~31.9%。与农民习惯处理(不深松、秸秆不还田,FP)相比,深松结合秸秆还田处理提高了土壤呼吸速率并显著提高土壤呼吸累积量53.2%~108.0%(P<0.05);FP处理土壤有机碳表现为入不敷出,土壤有机碳平衡值为-647 kg C·hm^-2。单独深松处理(T1)土壤有机碳平衡表示为碳亏损,碳支出比FP高102.3%,有机碳损失最严重。单独秸秆还田处理(T2)、深松25 cm+秸秆还田处理(T3)和深松35 cm+秸秆还田处理(T4)较FP分别增加了土壤有机碳收入448.5%、477.7%和448.9%,土壤有机碳平衡均为正值,均能有效固存有机碳;与FP相比,深松和秸秆还田及两者结合的处理均能显著增加玉米产量13.8%~22.4%(P<0.05),达到12 t·hm^-2高产水平。深松结合秸秆还田措施能有效增加土壤活性,提高作物产量,是东北黑土地力提升和有机碳固存的推荐田间管理技术。     

深松施肥对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响

探究不同深松深度下施肥后对黑土碳排放与活性碳氮组分的影响，在黑龙江省绥化市试验点开展为期两年的大田试验， 共设5个处理：免耕+单施化肥（T1）、深松25cm+单施化肥（T2）、深松25cm+化肥有机肥配施（T3）、深松35cm+单施化肥（T4）和深松35 cm +化肥有机肥配施（T5）处理，主要分析了各处理的土壤呼吸动态、有机碳（Soil organic carbon, SOC）与全氮（Total nitrogen, TN）、活性碳氮组分包括溶解性有机碳（Dissolved organic carbon, DOC）、微生物量碳（Microbial biomass carbon, MBC）、易氧化有机碳（Readily organic carbon, ROC）、颗粒有机碳（Particulate organic carbon, POC）和微生物量氮（Microbial biomass nitrogen , MBN）、颗粒有机氮（Particulate organic nitrogen, PON）与酶活性包括乙酰基β-葡萄糖胺酶（N-acetylglucosaminnidase, NAG）、纤维素酶（Cellobiohydrolase, CBH）、β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase, BG）和木聚糖酶（β-xylosidase, BXYL）变化。结果表明：春玉米生育后期土壤呼吸速率逐渐下降，深松35cm（T4）显著提高碳排放36.82%，土壤温度与土壤呼吸呈极显著指数相关，免耕处理（T1）下土壤呼吸对土壤温度和水分变化最为敏感。深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性碳氮组分，相对免耕（T1）处理，深松25cm（T2）显著降低MBC、POC、DOC 和PON含量20.49%、40.56%、7.94%和33.43%（P<0.05），深松35cm（T4）显著降低SOC、MBC、POC、DOC、TN和PON含量9.44%、33.29%、77.62%、18.14%、14.60%和41.80%（P<0.05）；增施有机肥显著增加土壤碳氮组分含量，深松25cm时，有机无机配施（T3）相对单施化肥（T2）显著增加SOC、POC、ROC和PON含量8.37%、46.64%、35.10%和42.39%（P<0.05）；深松35cm时，有机无机配施（T5）相对单施化肥（T4）显著增加SOC、POC和PON含量8.45%、57.36%和44.83%（P<0.05）。深松25cm和深松35cm均显著降低土壤MBC/SOC、POC/SOC比例（P<0.05），深松35CM显著降低PON/TN比例（P<0.05），说明深松可以提高土壤碳氮稳定性。相对免耕处理（T1），深松后（T2和T4处理）土壤NAG、CBH、BG和BXYL 酶活均没有显著差异，而增施有机肥（T3相对T2处理）显著提高了土壤CBH酶活性。综合来看，深松25cm下化肥有机肥配施处理（T3）的土壤碳氮库组分含量较高，且土壤呼吸碳排放量低于同等施肥下的深松35cm处理（T5），T3处理更适宜在试验地区推广。     

黑土坡耕地横坡垄作对减少径流及土壤有机碳流失的作用

东北黑土坡耕地受土壤侵蚀和习惯顺坡耕作措施的影响,水土流失严重,土壤有机碳含量呈逐年下降趋势。针对东北黑土坡耕地不同垄作措施水土流失及土壤有机碳变化特征不明确的问题,采用田间定位试验的方法,探究了顺坡垄作和横坡垄作对坡耕地水土流失及土壤有机碳变化的影响。结果表明:(1)横坡垄作相对于顺坡垄作能显著减少径流总量97.1%,减少泥沙总量93.1%,表现出较强的拦截地表径流和泥沙的作用。(2)横坡垄作对比顺坡垄作可减少99.9%的SOC及99.3%的DOC流出耕地,坡肩和坡背是拦截迁移土壤有机碳的主要坡位,其中98.8%的SOC和94.4%的DOC被拦截在坡肩和坡背位置。(3)经过3年的改垄耕种,横坡垄作相对于顺坡垄作显著提高了玉米产量,且主要体现在坡肩和坡背位置(分别显著提高21.2%,19.4%(p<0.05))。因此,横坡垄作对比农民习惯的顺坡垄作具有明显的保水固土、减少有机碳流失和增加产量的多赢效果,可以作为东北黑土坡耕地土壤保护性耕作的推荐措施。