东北黑土区荒地开垦种稻后土壤养分及pH值的变化特征

以东北黑土区荒地(0年,为对照土壤,原始自然草甸植被)和不同开垦年限(12年、25年、35年、45年、62年和85年)稻田(地形、种植制度、施肥和水分管理等大致相同)土壤为研究对象,研究了荒地开垦种稻后土壤养分及土壤p H值的变化特征。结果表明,随开垦种稻年限的延长,土壤有机碳含量大体表现为先上升后下降趋势,在种稻85年时,0~20 cm和20~40 cm土壤有机碳含量显著低于荒地(P0.05),下降幅度分别为19.93%和25.51%,年下降率分别为0.09 g kg~(-1) yr-1和0.10 g kg~(-1)yr-1。土壤全氮、全磷含量随种稻年限延长大体呈下降趋势,种稻85年时,0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层土壤全氮含量分别下降了33.83%、41.31%和33.07%,土壤全磷含量分别下降了17.76%、21.71%和21.83%。0~20 cm土壤碱解氮含量呈逐渐下降趋势,20~40 cm和40~60 cm土壤碱解氮含量在种稻25年间和25~45年间呈下降的趋势。土壤速效磷含量呈波动变化,但以增加为主。土壤速效钾含量大体呈先上升后下降趋势。土壤p H值随种稻年限延长呈缓慢上升趋势,以20~60 cm土壤p H上升最为明显。因此,东北黑土区荒地开垦种稻后土壤由酸性趋于中性发展,土壤酸度得到改善,但土壤肥力明显下降,应注重有机碳的补充及氮磷钾肥的适量施用,以维持和提高土壤肥力水平。     

氮肥与有机肥配施对设施土壤腐殖质组分的影响

以连续5a设施番茄栽培定位施肥田间试验为依托,选择施氮量0、187.5、375.0、562.5kg·hm~(-2)(N0、N1、N2、N3)及氮肥与有机肥(M:75000kg·hm~(-2))配施(MN0、MN1、MN2、 MN3) 8个处理,研究了不同施氮及氮肥与有机肥配施处理土壤总有机碳(Total organic carbon,TOC)和水溶性有机碳(Water soluble organic carbon,WSOC)的含量及其剖面分布,土壤松/稳结态胡敏酸碳(Humic acid carbon,HA-C)和富里酸碳(Fulvic acid carbon,FA-C)含量、组成及其剖面分布。结果表明:各施肥处理TOC、WSOC、稳结态胡敏酸碳(HA_2-C)和稳结态富里酸碳(FA_2-C)含量均随土层深度增加呈逐渐下降趋势,而松结态胡敏酸碳(HA1-C)和松结态富里酸碳(FA_1-C)含量均随土层深度增加呈先增加后逐渐下降趋势。与单施氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施处理均使0～50 cm土壤TOC、WSOC、HA_1-C、FA_1-C和HA_2-C含量有所提高,其提高幅度分别为12.44%～87.38%、11.01%～168.32%、10.15%～235.54%、2.41%～205.21%和3.42%～92.61%;同时也显著提高了0～20 cm土层HA/FA及PQ(HA占(HA+FA)的比例)(P 0.05),使0～20 cm土层HA_1、HA_2和FA_1的C/N比增加,FA_2的C/N比略有下降,HA的E_4/E_6(在波长为465nm和665nm处吸光度的比值)降低,FA的E_4/E_6增加。本设施番茄栽培田间试验条件下,连续5 a氮肥与有机肥配施不仅显著提高了0～20 cm土壤有机碳数量,而且有利于FA向HA转化,促进胡敏酸的形成与累积,尤其是松结态胡敏酸的形成与累积,进而使土壤有机碳品质得到明显改善。     

黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其 ¹³C、 ¹⁵N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤（种植大豆年限大于60年,作为对照）和改种不同年限的稻田土壤（3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆）,利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和<0.053 mm团聚体组成有所增加,>2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径（MWD）与>2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系（P<0.01）,与0.25—0.053 mm、<0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系（P<0.01或P<0.05）;水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,>2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）,在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）;<2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而>0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ ¹³C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ ¹⁵N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ ¹³C、δ ¹⁵N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ ¹³C随着土层的加深而增大,δ ¹⁵N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。