长期施肥潮土在玉米季施肥初期的有机碳矿化过程研究

以黄淮海平原长期定位试验地2007年玉米播种期土壤为研究对象,通过室内37天的培养实验并选择4个应用比较广泛的方程对土壤有机碳矿化过程进行拟合,其目的主要是为了比较研究长期不同施肥土壤在玉米季施肥初期有机碳矿化过程及主要矿化参数的差异,并评估矿化参数和主要土壤性质之间的相关关系.结果表明,37天培养期内各施肥处理土壤CO2-C累积释放量与土壤有机碳、全氮含量和微生物活度均呈显著正相关,大小依次为OM＞1/2OM+1/2NPK＞NPK＞NP＞PK＞CK＞NK,有机碳矿化过程均呈曲线形式,与Jones(1984)改进的一级动力学方程拟合效果最好.拟合所得土壤潜在可矿化有机碳量(C0)、易矿化有机碳量(C1)和初始潜在矿化速率(C0k)均表现出有机肥处理高于化肥处理,施肥处理高于不施肥处理(NK处理除外),与土壤有机碳、全氮和土壤微生物活度均呈显著正相关;有机碳矿化速率(k)和土壤潜在可矿化有机碳占土壤总有机碳的比例在处理间差异均不显著,除k与有机碳呈显著负相关外,其他与土壤性质均无显著相关性.因此,我们推测有机肥和化肥的平衡施用均能显著增强土壤有机碳的矿化作用,有利于土壤无机养分的释放,同时使部分有机碳在土壤中积累.     

侵蚀红壤区植被恢复对表层与深层土壤有机碳矿化的影响

试验研究了典型红壤侵蚀区不同植被恢复年限(0,11,31a)的表层(0—10cm)和深层(60—80cm)土壤有机碳矿化特征。结果表明:深层土壤有机碳84d累积矿化量或潜在矿化量显著低于表层土壤,植被恢复则显著增加了表层和深层土壤累积矿化量或潜在矿化量(P0.05),相关分析显示土壤有机碳累积矿化量或潜在矿化量与WSOC、MBC和SOC显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,表明碳矿化底物数量是决定土壤碳累积矿化量或潜在矿化量的主导因子;对照表层土壤的矿化速率常数(k)高于深层土壤的,植被恢复降低了表层土壤的k值(P0.05),对深层土壤的k值却没有显著影响;而深层土壤矿化率显著高于表层土壤,且植被恢复后均显著降低(P0.05),相关分析显示土壤有机碳矿化率与微生物代谢熵呈极显著的正相关(P0.01),表明微生物碳利用效率是影响土壤碳矿化率的重要因素,而深层土壤微生物碳利用效率显著低于表层土壤,但植被恢复可以改善侵蚀红壤的环境条件,提高土壤微生物的碳利用效率,从而增强土壤固碳能力。     

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

不同培养温度下长期施肥红壤水稻土有机碳矿化特征研究

以长期不同施肥处理红壤水稻土为研究对象,布置不同温度下(15、25和35℃)的室内培养试验,研究有机碳矿化的温度敏感性及施肥对土壤有机碳矿化的影响,并分析土壤有机碳矿化与土壤理化性质和不同形态碳素之间的关系。结果表明,培养前期(0～7 d),土壤有机碳矿化速率快速下降,之后逐渐降低并最终趋于稳定。温度升高提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。磷肥和有机肥的施用提高了土壤有机碳累积矿化量。各处理土壤有机碳矿化的温度敏感性系数Q10为1.31～1.75,施肥提高了土壤有机碳矿化的温度敏感性。Q10与有机碳、全量和速效氮磷、微生物生物量碳、易氧化有机碳和胡敏酸碳呈显著或极显著的正相关关系。3种培养温度下土壤有机碳累积矿化量均与pH呈显著负相关,与有机碳和全氮呈显著或极显著正相关。25℃和35℃培养时,土壤有机碳累积矿化量与微生物生物量碳、胡敏酸碳和富里酸碳显著或极显著正相关。     

荒漠绿洲农田盐渍化过程中土壤有机碳和全氮变化特征

以干旱绿洲区大麦和苜蓿2种作物不同盐渍化农田为研究对象,以未盐渍化农田为对照,研究农田盐渍化过程中土壤(0-40cm)有机碳和全氮含量变化特征及其影响因素。结果表明:(1)随盐渍化程度的加剧,各层土壤有机碳和全氮含量呈波动式降低,土壤(0-40cm)有机碳和全氮储量也呈波动式降低。在未盐渍化农田的大麦地和苜蓿地,土壤表层(0-10cm)有机碳和全氮含量分别为9.19,1.08g/kg和6.81,0.656g/kg,轻度、中度、重度和极重度盐渍化农田土壤表层有机碳和全氮含量分别比未盐渍化农田下降了14.03%,26.26%,42.01%,48.03%;19.08%,35.63%,46.84%,56.88%;-14.15%,5.89%,17.12%,29.89%;-11.18%,-6.91%,11.84%,29.27%。(2)在大麦地,未盐渍化农田与极重度农田土壤表层碳氮比值差异显著(P0.05);而在苜蓿地,不同盐渍化阶段农田间土壤表层碳氮比值差异均不显著(P0.05);从层间差异来看,各盐渍化阶段农田土壤上下层碳氮比值差异均不显著(P0.05)。(3)不同盐渍化程度以及不同深度土壤中的有机碳和全氮含量存在很好的相关关系。(4)在大麦地,有机碳和全氮储量与土壤砂粒含量呈极显著负相关(P0.01),与作物产量呈显著正相关(P0.05),此外有机碳含量还与土壤电导率呈极显著负相关(P0.01),而全氮储量与土壤含水量呈极显著负相关(P0.01)。在苜蓿地,土壤有机碳储量与土壤电导率呈显著负相关(P0.05),全氮储量与作物产量呈极显著正相关(P0.01)。     

尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。     

可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机碳矿化的关系

采用我国东部地区的黑土、潮土、黄泥土和红壤水稻土,通过室内分析和培育试验,研究了不同水分条件下可溶性有机碳含量及土壤有机碳矿化量的动态变化,分析了淹水导致可溶性有机碳含量的变化程度及其对土壤有机碳矿化量的可能影响.结果表明,可溶性有机碳含量与水土比呈直线相关关系,累计提取量随浸提时间增加,单次提取量随提取次数降低.在8周的培养期内,淹水处理的可溶性有机碳含量均显著高于好气处理,黄泥土一号高46%～117%(p＜0.05),黄泥土二号高112%～285%(p＜0.001),潴育黄泥田高21%～73%(p＜0.05).在培养的前3周(黄泥土一号)或前4周(黄泥土二号),不同水分处理的日均土壤有机碳矿化量有极显著差异(p＜0.01),其后,差异不显著;但在整个培养过程中,淹水处理的累计土壤有机碳矿化量均极显著高于好气处理(p＜0.01).培养过程中,土壤有机碳的矿化速率动态与可溶性有机碳含量的变化趋势相一致,特别是黄泥土二号,可溶性有机碳含量与土壤有机碳日均矿化量达到极显著的相关关系(好气相关系数0.942,淹水相关系数0.975).结果还表明,两种黄泥土有机碳矿化量(包括日均矿化量和累计矿化量)的差异并不与全土有机碳含量相关,而主要是其可溶性有机碳含量明显不同所致.因此,对于原土可溶性有机碳含量较高的土壤,淹水显著提高可溶性有机碳量是导致其土壤有机碳矿化量高于好气处理的主要原因.     

长期施肥条件下红壤有机碳矿化对温度变化模式的响应

土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。土壤温度变化显著影响SOC的矿化特征,然而长期施肥条件下周期性温度变化和恒定温度这两种温度模式对SOC矿化影响的差异目前不清楚。本研究以湖南祁阳长期定位试验为平台,选取不施肥(CK)和有机无机肥配施(NPKM)2个处理,通过60 d室内控制培养试验,对比研究相同积温条件下,恒温(25℃)和变温(20～30℃,以25℃为均温)两种温度模式对CK和NPKM处理土壤有机碳矿化特征的影响。研究结果表明,各处理SOC矿化速率均在培养前期较高,且变温模式下SOC矿化速率显著高于恒温模式。培养结束后,各处理SOC累积矿化量变化范围为C 7.83～15.49 g·kg~(-1) SOC;相较于恒温模式,变温模式下CK和NPKM处理SOC累积矿化量分别增加了98%和57%(P0.05),说明变温模式相对于恒温显著促进了SOC矿化。在恒温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 7.83 g·kg~(-1) SOC)与NPKM处理(C 8.77 g·kg~(-1) SOC)相比无显著差异;而在变温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 15.49 g·kg~(-1) SOC)显著高于NPKM处理(C 13.76 g·kg~(-1) SOC),说明温度变化模式调控长期施肥对土壤有机碳矿化的影响。一级动力学方程模拟SOC矿化特征的结果表明,与恒温模式相比,变温模式下CK和NPKM处理SOC潜在矿化量分别显著提高了3.90和1.21倍,而SOC周转速率常数显著降低了71.6%和40.7%。以上研究结果表明变温模式相对于恒温模式显著促进了土壤有机碳矿化,且温度变化模式可以调控土壤有机碳矿化对长期施肥的响应。     

不同有机物料还田对华北农田土壤固碳的影响及原因分析

中国农业面临着废弃物数量大、污染严重,农田土壤生产力低的现实问题。该研究以增加农田土壤固碳为目标对砂质农田进行有机物料还田,将秸秆、猪粪、沼渣和生物炭4种物料用尿素调节等氮还田,对农田土壤有机碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳的含量进行测定,并探究不同有机物料还田对土壤有机碳的影响原因。研究结果表明:物料还田3a后,生物炭、猪粪和沼渣处理土壤有机碳(SOC)比秸秆处理分别高262.4%、26.8%和20.7%;2014—2015年生物炭处理的土壤微生物量碳(MBC)较秸秆处理降低2.9%~35.5%,猪粪处理和沼渣处理的土壤可溶性有机碳(DOC)分别提高17.1%~60.1%和7.2%~64.8%;2014—2015年生物炭、猪粪和沼渣处理土壤颗粒有机碳(POC)较秸秆处理提高10.8%~148.2%、9.5%~58.3%和11.3%~57.6%;物料还田后,土壤总有机碳(TOC)和POC呈极显著的回归关系(R2=0.67,P0.001),土壤DOC与MBC有极显著相关性(R2=0.52,P0.001)。与秸秆还田相比,生物炭还田有利于土壤POC的累积进而促进土壤有机碳的提升,猪粪和沼渣则通过提高土壤MBC、DOC和POC的含量,促进土壤有机碳的周转和固定。从农田土壤固碳角度而言,生物炭,猪粪和沼渣还田优于秸秆还田。     

耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响

以稻田免耕长期定位试验点为平台,研究耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同耕作制度下稻田土壤有机碳日均矿化量均表现前期快速下降而后逐渐趋于平稳,培养结束时有机碳日均矿化量仅为第1天的3.1%～6.7%;另外,实行稻油轮作可有效降低土壤有机碳矿化速率。垄作免耕(中稻-油菜)处理有机碳日均矿化量、累积矿化量及矿化强度均为根际大于非根际土壤,而其他处理则是根际小于非根际土壤。稻田根际与非根际土壤有机碳平均日均矿化量随培养时间均符合幂函数变化规律,在62d培养期内,除第1天外,非根际土壤平均日均矿化量均大于根际土壤平均日均矿化量,差异变幅范围为67.0%～98.7%。各处理稻田根际与非根际土壤有机碳日均矿化量、累积矿化量和矿化强度均与其相应pH显著相关;根际与非根际土壤间有机碳日均矿化量和累积矿化量差异均与其微生物生物量碳、氮含量显著相关。     

植被自然恢复过程中土壤有机碳密度与微生物量碳动态变化

以黄土丘陵区典型草原带宁夏固原地区为例,研究了退耕地在植被自然恢复过程中土壤有机碳密度及微生物量碳的动态变化。结果表明,植被自然恢复过程中,土壤有机碳(SOC)和微生物量碳(SMBC)表现为0-5cm土层5-10cm土层10-20cm土层,且在不同土层之间的差异性达到极显著水平(P0.01)。SOC和SMBC在植被自然恢复过程中亦表现出一定的表聚性。土壤剖面各土层SOC和SMBC皆随植被恢复年限的增加总呈上升趋势,且与恢复年限之间呈极显著的对数函数关系。植被恢复0～23a期间,表层土壤(0-5cm)SOC和SMBC年增长率分别为4.81%和6.96%,增加幅度较大;植被恢复23～75a期间,表层土壤SOC和SMBC的年增长率均为0.25%,增加趋势减缓。土壤剖面各土层微生物熵(SMQ)变化于2.113～4.375。土壤有机碳周转速率在恢复前期(0～12a)较快,恢复后期(12～75a)趋于稳定,土壤有机碳积累与转化主要发生在土壤表层。SOC和SMBC之间有极显著的线性正相关关系。植被恢复0～23a期间,与对照农地相比,0-20cm土层土壤有机碳密度增加了85.23%,增加速率较快;而在植被恢复23～75a期间,有机碳密度仅增加了6.60%,增幅减缓。表明植被自然恢复有助于黄土丘陵区土壤有机碳储量的增加,促进土壤碳固定。     

模拟氮添加对亚热带杉木人工林土壤有机碳矿化的影响

为探讨氮添加对亚热带杉木人工林土壤有机碳矿化的影响，选择福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站38年生杉木人工林土壤为研究对象，设置N0(0 mg/kg)、N10(100 mg/kg)、N25(250 mg/kg) 3个氮添加水平，并进行117 d的培养。结果表明：(1)氮添加后，土壤有机碳矿化速率在培养开始(0 d)即达到最大值，在培养前期(0～57 d)这一段时间内N0、N10和N25处理的有机碳矿化速率平均值显著下降了44%、45%、47%，而在整个培养期间3个处理有机碳平均矿化速率分别为9.97、9.27、8.89 mg/(kg·d)；(2)有机碳矿化累积量随培养时间延长显著增加，随氮添加增加显著降低，与N0处理相比，培养117 d后N10、N25处理有机碳矿化累积量平均值分别降低了3.4%、7.4%；(3)微生物生物量对氮添加响应并不显著，但真菌/细菌比随氮添加增加而增大。总体上，氮添加主要是通过改变土壤有机碳和氮抑制了土壤有机碳矿化。因此，氮添加后土壤中碳、氮养分含量的变化是有机碳矿化变化的主要原因，而微生物群落结构变化则不是主要因素。     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

从微生物角度揭示气候变暖对土壤有机碳转化影响的研究综述

土壤有机碳(SOC)是维持陆地生态系统生产力和可持续性的关键,以CO₂为主的温室气体过量排放导致全球气候持续变暖,对全球SOC转化产生关键作用。微生物是SOC周转的动力,是全球变暖影响SOC储量与化学特性的关键媒介。研究发现,气候变暖导致大部分农田和森林有机碳储量下降,但草原有机碳含量升高,这可能与微生物对有机碳的异化分解和同化固定之间的权衡有关。气温升高可直接提高微生物的呼吸活性,导致真菌在土壤微生物的比例降低,而细菌所占比例升高,对土壤碳库储存产生不利影响;在永久和半永久冻土中,冻融促进土壤活性有机碳库的释放,提高了土壤微生物的碳矿化速率,导致有机碳严重的矿化流失。然而,气温升高和与之相伴的CO₂浓度升高有利于植物生长,使得植物光合作用增强,向土壤中输入的有机碳增加;这些外源有机碳在微生物的作用下转化为稳定的SOC,有利于SOC累积。尽管已有大量研究,但气候变暖对SOC库的整体影响与微生物机制仍不明确。从多角度入手,深入认识气候－微生物-SOC之间的关系,有利于在全球变化的大背景下,充分发挥土壤碳汇效应,为“碳达峰”和“碳中和”提供理论与政策依据。     

集约经营毛竹林土壤活性有机碳库研究

为了解毛竹林集约经营后土壤有机碳库发生的变化,采集了集约经营历史5～10年竹林的土壤样品进行分析,并与粗放经营毛竹林进行比较。研究结果表明:毛竹林集约经营后土壤总有机碳、水溶性有机碳和微生物量碳含量都明显减少,与粗放经营毛竹林之间有显著差异(P<0.05),并且微生物量碳占总有机碳比例也显著降低,水溶性有机物质的分子量也明显变小。集约经营后竹林土壤矿化态碳数量及其占总有机碳比例增强,说明毛竹集约经营使土壤有机物质稳定性变差,矿化率增加。毛竹林土壤总有机碳、水溶性碳、微生物量碳及矿化态碳两两之间相关性均达极显著水平(P<0.01),土壤各类有机碳含量与土壤全氮、水解氮含量间相关性也达显著或极显著水平。毛竹集约经营未改变各类有机碳的剖面变化特征。     

有机碳含量对黑土区水稻土有机碳短期分解行为的影响

采用东北黑土区的水稻土(起源土壤为黑土),通过野外实地调查取样和室内短期淹水培养(73 d)试验,研究有机碳含量为高(H)、中(M)、低(L)的3种土壤有机碳矿化过程,并分析矿化过程中日均矿化量与水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(ROC)含量的关系。结果表明,(1)在淹水培养73 d内,H、M和L土壤有机碳的矿化过程大致相同,在培养2周内为快速矿化阶段,在培养2~9周内为缓慢矿化阶段,在培养9周后为相对稳定矿化阶段;淹水培养73d时,H、M和L土壤有机碳的累积矿化量分别为1269.5 mg kg-1、1047.4 mg kg-1和873.0 mg kg-1,占土壤有机碳的比率分别为32.1 mg g-1、37.5 mg g-1和50.0 mg g-1。(2)在培养7~56 d内,3种土壤有机碳的日均矿化量与MBC含量之间呈显著线性正相关(P<0.01),微生物量碳组分含量是影响土壤有机碳短期分解行为的关键因素。     

添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的影响及激发效应

为了探讨长期不同施肥潮土有机碳矿化对添加牛粪的响应特征及添加牛粪对长期不同施肥潮土有机碳矿化的激发效应,以始建于1986年的长期定位试验为平台,通过室内恒温培养的方法研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥(不施肥,CK;常量有机肥,SMA;常量化肥,SMF;常量有机无机配施,1/2(SMA+SMF))潮土有机碳矿化、土壤有机碳及活性碳库组分(微生物量碳、可溶性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳)含量的变化特征。结果表明:无论添加牛粪与否,长期不同施肥潮土有机碳矿化过程均符合一级动力学方程,而牛粪的添加显著增加了长期不施肥、长期单施化肥和长期有机无机配施土壤的有机碳矿化速率常数,增长幅度分别为21.74%、35.00%和45.00%;添加牛粪提高了长期不同施肥潮土有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量,却显著降低了可溶性有机碳含量;牛粪对长期不施肥、长期施用常量有机肥、常量化肥和常量有机无机配施潮土有机碳矿化的正激发效应分别达到了48.56%、3.60%、48.43%和3.92%,且对长期不施肥及长期施用常量化肥潮土的激发效应显著高于对长期施用常量有机肥及长期有机无机配施土壤;冗余分析显示添加牛粪对长期不同施肥土壤有机碳矿化的激发效应与土壤活性组分碳氮比呈正相关,与土壤养分含量呈负相关。该研究不仅为合理施用有机肥和实现农田生态系统的可持续发展提供理论依据,还有利于实现农业资源再利用及其效益最大化。     

茶园多植物覆盖种植对土壤酶活性和有机碳矿化特征的影响

为量化不同覆盖作物种植模式对茶园土壤酶活性及有机碳矿化特征的影响,以湖北省十堰市郧阳区谭家湾茶园为研究对象开展覆盖作物多样性试验,设置四种覆盖作物种植模式:无覆盖作物(A0)、2种覆盖作物(A1)、4种覆盖作物(A2)、8种覆盖作物(A3),测定茶园0～20 cm和20～40 cm土层的土壤酶活性、有机碳矿化速率以及累积矿化量,并对其进行一级动力学方程拟合,得出有机碳潜在矿化势(C_p)和矿化常数(k)。结果发现,覆盖作物种植小区的土壤酶活性均高于对照小区,0～20 cm土层的酶活性均高于20～40 cm,不同覆盖作物类型对土壤过氧化氢酶和脲酶活性的影响具有显著差异(P0.05),但对土壤磷酸酶没有显著影响。与过氧化氢酶相比,土壤脲酶、磷酸酶是更重要的土壤碳循环参与者,其活性与有机碳矿化作用之间呈极显著正相关关系(P0.01),在土壤有机碳分解转化过程中具有重要作用。各处理的土壤有机碳矿化速率均呈现先升高后降低最后趋于平稳的趋势,0～20 cm土层的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均高于20～40 cm土层。0～20 cm土层C_p/k表现为A1A2A3A0,20～40 cm土层C_p/k表现为A1A2A0A3,两土层均以A1的土壤有机碳矿化作用最强。A1的微生物量碳和可溶性有机碳均高于其他处理,为作物生长发育提供了充足的养分,pH值也最高,有利于阻抗土壤酸化。     

秸秆覆盖对冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响

通过对黄土高原旱塬区冬小麦地4种覆盖方式下(无覆盖对照处理(CK)、全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(M1)、全生育期4 500kg/hm~2秸秆覆盖(M2)和夏闲期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM))土壤的田间定位试验和室内分析,探讨不同秸秆覆方式对冬小麦地土壤有机碳及其组分含量以及各组分之间相关性的影响。结果表明:(1)较CK(无覆盖对照)处理,M1(全生育期9 000kg/hm~2)、M2(全生育期4 500kg/hm~2)和SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理,均显著增加0—10cm和10—20cm土层的土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳含量(p0.05),而20—40cm土层差异不明显,其中M1(全生育期9 000kg/hm~2)处理效果最佳,SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理作用相对较弱。(2)不同覆盖方式影响土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳在总有机碳中的分配比例,土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为1.96%~3.31%,2.83%~3.78%,18.13%~37.25%。(3)各覆盖方式下土壤有机碳及其组分含量都随着土层的逐渐深入而下降,且土层越深,变化越趋于缓慢。(4)不同覆盖方式下的土壤有机碳及其组分含量两两之间均达到了极显著正相关关系(p0.01),颗粒有机碳、微生物量碳和潜在矿化碳与土壤有机碳的相关系数依次为:0.847,0.700,0.614,可见微生物量碳、潜在矿化碳、颗粒有机碳含量在一定程度上决定于土壤有机碳的贮存量。综上所述,秸秆覆盖对土壤有机碳及其组分含量具有增加效应,全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖方式实际运用价值较高。颗粒有机碳和微生物量碳的动态变化更能反映土壤有机碳的早期变化,是土壤肥力变化更加敏感的指标。     

川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征

以川中丘陵区柏木低效林改造10年后的四种模式:纯杂交竹模式(Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis daii)(CZ)、柏木(Cupressus funebris)+桤木(Alnus cremastogyne Burk.)+杂交竹模式(BZQ)、柏木+麻栎(Quercus acutissima Carruth)模式(BL)、柏木+杂交竹模式(BZ)为研究对象,纯柏(CB)为对照,对土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量及土壤理化性质进行了研究。结果表明:(1)土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量均随着土层深度的增加而下降。不同模式0~40 cm土层土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和水溶性碳含量均为BZQCBBZBLCZ(P0.05),表明BZQ模式在提高土壤有机碳方面作用最明显。(2)相关分析表明,土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和水溶性碳含量均呈极显著正相关(P0.01),土壤活性有机碳不同组分之间也正相关。(3)土壤湿度、全N、全P、全K、硝态氮、铵态氮和速效钾含量与土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分呈正相关,土壤温度与微生物量碳含量极显著正相关(P0.01),而与水溶性碳含量极显著负相关(P0.01)。