长期施肥措施下土壤有机碳矿化特征研究

研究长期不同施肥措施下旱作农田土壤有机碳的矿化特征及其温度敏感性可为加深理解土壤碳循环过程提供理论依据。本文以半干旱黄土区粮-豆轮作体系为研究对象,通过两种不同温度(15℃和25℃)的室内培养试验,分析了长期不同施肥措施下土壤有机碳矿化的动力学特征及其温度敏感性。研究结果表明,土壤有机碳矿化速率在培养初期较高,之后缓慢下降。施肥措施和培养温度对土壤有机碳矿化均具有显著影响。与不施肥对照(CK)相比,在15℃培养条件下,长期单施磷肥(P)、氮磷配施(NP)和氮磷有机肥配施(NPM)处理的土壤有机碳累积矿化量(C_(min))分别增加41%、85%和89%,在25℃培养条件下,分别增加7%、46%和77%。另外,与CK处理相比,P、NP和NPM处理土壤有机碳矿化的温度敏感性(Q_(10))分别降低25%、21%和6%。施肥改变了土壤有机碳矿化的动力学参数,其改变程度与施肥种类和培养温度有关。与CK处理相比,在15℃培养条件下,P、NP和NPM处理的土壤潜在矿化有机碳量(C_p)分别增加29%、65%和48%;在25℃培养条件下,NP和NPM处理的C_p分别增加2%和21%,而P处理则减少36%。不同施肥处理土壤有机碳矿化速率常数(k)在15℃培养条件下变化较小,在25℃培养条件下则有较大幅度的增加。在25℃培养条件下,C_(min)和Cp随土壤有机碳和全氮含量的增加而显著增加。可见,长期施肥显著促进了半干旱黄土区粮-豆轮作体系土壤有机碳的矿化,减弱了土壤有机碳矿化的温度敏感性。     

黄土高原旱地不同种植系统对土壤水稳性团聚体及碳氮分布的影响

以黄土高原连续进行了27年的长期定位试验为对象,研究了粮-草长周期轮作、粮-豆短周期轮作、玉米连作和小麦连作系统土壤团聚体及其碳氮分布特征,并分析了土壤碳氮分布与土壤团聚体及其碳氮含量之间的关系。结果表明:黄土高原旱作农田土壤中0.053 mm团聚体含量最高,占土壤质量的35%,长周期轮作系统0~20 cm和20~40 cm土层土壤0.25~2 mm团聚体含量高于玉米连作、小麦连作和短周期轮作系统,而0.053 mm团聚体含量低于这3种轮作系统,且长周期轮作系统土壤团聚体的平均重量直径和几何平均直径也较高。种植系统对团聚体有机碳和全氮分布的影响主要体现在0~20 cm土层土壤,长周期轮作系统土壤中2 mm和0.25~2 mm团聚体有机碳含量显著高于其他种植系统,0.25 mm团聚体有机碳含量与其他种植系统差异不显著。长周期轮作系统团聚体全氮含量均显著高于其他种植系统,碳氮比则呈现出相反的趋势。土壤总有机碳、氮含量与团聚体有机碳、氮含量呈极显著正相关关系。土壤有机碳和全氮含量的变化主要取决于0.25~2 mm和0.053~0.25 mm团聚体有机碳和全氮的变化,而且有豆科植物苜蓿长期参与的长周期轮作系统可以有效改善土壤结构,提高土壤和团聚体的有机碳和全氮含量。     

砒砂岩改良风沙土对铵态氮吸附特性影响研究

由于砒砂岩的广泛分布和煤炭资料的开发利用,晋陕蒙接壤区出现了一系列生态环境问题。为恢复区域生态,尝试利用区域内的砒砂岩来改良风沙土,以实现砒砂岩的资源化利用和受损生态系统的修复,本研究设计了风沙土中砒砂岩不同添加比例(0、10%、25%、50%、75%、90%、100%)的改良模式。研究了25℃下不同改良模式对NH+4-N吸附动力学和等温吸附特征的影响,评价了不同模型对改良土壤的适应性,以期为建立合理的氮肥施用指标和提高肥料利用率提供依据。结果表明:相同条件下,砒砂岩对NH+4-N的吸附量大于风沙土;随着砒砂岩添加比例的增加,改良土壤对NH+4-N的吸附量呈线性增加关系。砒砂岩的添加可以显著增加风沙土对NH+4-N的吸附,增加土壤供氮的持续性,提高肥料的有效性。准二级动力学模型可用于拟合改良土壤对NH+4-N的吸附动力学曲线。NH+4-N的等温吸附曲线以Freundlich模型拟合效果更优。各处理对NH+4-N的吸附均为自发过程,且为有利吸附,吸附速率由膜扩散和颗粒内扩散共同控制。