Influence of Extreme Management on Decomposable Soil Organic Matter Pool

Basing on two long-term model experiments (microplots as well as greenhouse pot experiment) the influence of extreme management on a very easily decomposable pool of soil organic matter (SOM) was measured. The carbon content (C hwe ) of a hot water extractable pool of SOM was used as an indicator for the decomposable C pool. This parameter reflects both the dynamics of the amount of decomposable organic C pool and the different transformation conditions in case of the pot experiment (outside versus inside the greenhouse). Depending on soil type and both the total and decomposable organic matter level at the starting point of the experiments we can observe differences in the decreasing speed of the decomposable C pool: in the soils having a high level of SOM at starting point C hwe pool decreases more rapidly compared to the soils unfertilized or in case of the only P and K treatment of the Static Fertilization Experiment at the beginning of the pot experiment. At least we can observe a difference in decreasing intensity of this C hwe pool when comparing different soil types.     

侵蚀环境坡耕地改造对土壤活性有机碳与碳库管理指数的影响

采用时空互代法,在典型侵蚀环境纸坊沟流域内选取营造果园和修建梯田两种坡耕地改造模式的土壤样品为研究对象,以坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳（TOC）、活性有机碳（LOC）、非活性有机碳（NLOC）及碳库管理指数的演变特征。结果表明,坡耕地改造为梯田后,土壤碳库各组分随改造年限显著增加。碳库指数（CPI）和碳库管理指数（CPMI）总体呈现逐渐增加趋势。改造为果园后,TOC,LOC和NLOC表现规律不一,但总体呈现波动式上升。CPI和CPMI随年限波动式上升,其后CPI逐渐趋于稳定,而CPMI开始缓慢回落,30a时仍较坡耕地增加。研究表明,通过工程和营造果园可以提高土壤碳库各组分含量,使土壤经营和管理趋于科学化,土壤质量向良性发展。相关性分析说明有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性极其密切,可以作为反映坡耕地改造过程中土壤质量评价的指标。     

水蚀风蚀交错带植被恢复对土壤有机质和氮素的影响

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,探讨了植被恢复对土壤有机质(SOM)和氮古量的影响.结果表明,研究区不同植被恢复模式表层(0-20 cm)SOM和全氮(TN)的变化顺序为:天然草地灌丛人工草地弃耕地农田,但是相互间统计差异不显著(p0.05).意味着不同模式对促进土壤质量恢复均有一定的作用,但效果并不明显,因此考虑到研究区水分的限制性,建议植被恢复模式以草地为主,植被恢复阶段对SOM和TN的影响表现为前期(<14 a)降低而后期稳定增加的趋势.但对矿质氮(N_(min))则无显著影响.坡向比较结果表明,南坡(背风坡)SOM,TN以及矿质氮均显著高于北坡(迎风坡).这与其它地区的研究结果恰恰相反,这一特征意味着土壤沙化导致土壤肥力退化的机理可能在于土壤沙化因增强SOM的矿化消耗而降低了土壤养分的累积.     

土壤动物在土壤有机质形成中的作用

作为土壤生态系统重要组成部分的土壤动物,在土壤元素循环转化和迁移过程中发挥着重要的作用。土壤动物是凋落物分解的"微型粉碎机",通过体内"特殊转换器",影响土壤有机质的转化、腐殖质的形成。本文从土壤动物对地表枯落物分解入手,分析了影响土壤动物对凋落物分解的因素,土壤动物通过刺激土壤酶活性,与土壤微生物群落一起,加快土壤有机物的分解,促进土壤腐殖质的转化。旨在拓宽土壤动物生态功能,丰富土壤腐殖质形成机理学说,对保护土壤生物多样性、提高土壤地力、保障粮食安全具有重要的科学意义。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

平行高立式沙障对严重沙化草地土壤有机质含量及颗粒组成的影响

 为探索沙化草地植被恢复新途径,进而为制止草地退化制定有效措施提供理论支持,在草地严重沙化后形成的沙丘,且其上设置有不同年龄(2～3年和4～5年)平行高立式芦苇沙障的地段,分别对沙丘不同部位(迎风坡、背风坡和丘间低地)及沙障不同位置(沙障迎风面、背风面和两沙障中间)土壤有机质含量和土壤颗粒组成(机械组成)进行测定,并以同类型未设沙障的地段作对照,对平行高立式沙障治理严重沙化草地的效益进行了研究。结果表明,在严重沙化草地设置平行高立式沙障,可显著提高土壤有机质含量,土壤颗粒组成中,较粗的沙粒含量减少,较细的沙粒含量增加。     

土壤活性有机质的研究进展

本文简要综述了土壤活性有机质及其应用的研究进展,包括活性有机质的概念及其测定方法、活性有机质与土壤养分供应、土壤理化性质的关系及其活性有机质在反映土壤肥力综合评价土壤质量等方面的应用.     

土壤中颗粒状有机质对重金属的吸附作用

为了解土壤颗粒状有机质(POM)对重金属富集机理,用室内分析方法研究了土壤POM对Cu、Cd、Co、Pb、Ni和Zn等6种常见重金属的吸附作用。研究表明,土壤中颗粒状有机质(POM)对重金属有较高的吸附潜力,吸附过程是一个快速反应,在100分钟内可接近平衡。POM对重金属的吸附强度随pH的变化而变化,在pH5￣7范围达到较高水平,pH<5和pH>8均可降低POM对这些重金属的吸附;POM对重金属的吸附明显高于相同粒径的矿物质,也高于或接近于细土(<0.053mm)。重金属元素共存时,POM对重金属的吸附强度由大而小顺次为Cu>Pb>Cd>Cr>Co>Zn>Ni。移去土壤颗粒态有机质将显著降低土壤对重金属的吸附,增加土壤重金属的淋失风险。POM对重金属的强吸附性能可能是土壤中POM重金属富集的主要机理之一。     

应用~(13)C核磁共振技术研究土壤有机质化学结构进展

土壤有机质化学结构对准确评价土壤有机质的稳定性及其在土壤中的功能具有重要意义。土壤有机质化学结构的研究方法中,固态~(13)C核磁共振波谱技术(Solid-state ~(13)C-NMR spectroscopy)具有独特优势,对土壤有机质化学结构的解析更贴近真实状态,近年来已取得诸多新进展和新突破。综述了近年来应用~(13)C-NMR测定土壤全土、团聚体和密度组分、腐殖质组分的有机碳化学结构特征,分析了影响化学结构变化的因素。不同气候条件、植被类型、土地利用管理方式、土壤类型、土壤有机碳含量的全土中有机碳化学结构比较相似,均表现为烷氧碳比例最高,其次为烷基碳和芳香碳,羧基羰基碳比例最低。土壤有机碳主要来源于外源植物残体,植物残体化学结构的相似性可能是导致土壤有机碳化学结构相似的主要原因,环境条件、土壤自身属性和微生物活性的差异使土壤有机碳化学结构产生微小差异。土壤颗粒及化学组分间的有机碳分子结构差异较大,大颗粒有机碳中烷氧碳比例最高,小粒径及与矿物颗粒结合的有机碳中烷基碳和羧基羰基碳比例更高,粉黏粒和腐殖酸组分的有机碳化学结构在土壤类型间差异较大。今后的研究重点应更多地关注土壤有机质来源的定量化分析、土壤微生物对土壤有机碳组分和结构稳定性的贡献及调控机制、土壤有机碳稳定性的生物物理化学保护机制、空间大尺度环境因子/土壤生态过程与微观尺度的有机碳化学分子结构的耦合作用机制、跨学科的多种土壤有机碳化学分子结构测定辨识技术等方面的研究。     

沈阳市郊玉米连作土壤有机质组成及其对土壤结构的影响

通过对沈阳市郊玉米连作土壤的有机质、结构情况以及二者相互关系研究表明,土壤中有机质大致范围在16.31gkg-1～23.72gkg-1,腐殖质大致范围在15.17gkg-1～21.49gkg-1,非腐殖质大致范围在1.14gkg-1～2.59gkg-1;在腐殖质各组分中,胡敏素的含量最高,约占腐殖质总量的58.93%～66.34%,胡敏酸约占16.26%～22.87%,富里酸约占16.82%～18.20%,胡富比约在0.95～1.32之间;干筛处理后>0.25mm的土壤团聚体占到80%以上,其中以>2mm团聚体为主,湿筛处理后>0.25mm的土壤团聚体仅占20%左右,其中0.25～0.5mm团聚体为主,水稳性系数在17.33%～35.67%。对有机质及其各组分与土壤各级团聚体做的相关分析结果表明,有机质与0.25～5mm粒径组的团聚体呈显著相关,与>5mm团聚体不相关,且胡敏酸主要影响1～5mm大团聚体的形成。     

土壤团聚体中有机质研究进展

团聚体和有机质是保持土壤结构和肥力的基础,二者相互作用,不可分割,前者是后者存在的场所,后者是前者存在的胶结物质。在现有资料中,分别以团聚体和有机质为主要研究对象的报道较多,而团聚体中有机质性质的研究较少。本文从土壤有机质物理分组与化学分组相结合的角度,介绍国内外有关土壤团聚体中有机质的数量和特性及其对农业措施的响应方面的研究进展,内容包括团聚体分组、数量和稳定性,团聚体中的有机质的数量、未分组有机质的性质和腐殖物质组分的性质,颗粒分组中的有机质数量和性质,团聚体-密度联合分组中的有机质的数量和性质,不同土地利用方式和长期耕作施肥对团聚体中的有机质的影响等。以期推动不同粒级团聚体和不同HS组分相互作用及其对土壤固碳和肥力贡献研究工作的开展,为探索土壤有机质物理保护与化学保护之间的关系,揭示土壤固碳和培肥机理提供依据。     

土壤细颗粒对有机质的保护能力研究

本文主要综述了土壤细颗粒(<20μm或<50μm)对土壤有机质的保护能力,详细阐述了土壤储存细颗粒态有机质的能力模型及其意义,探讨了影响土壤细颗粒对有机质的保护能力的主要因素。     

不同耕作制度对紫色水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

以长期定位试验点的紫色水稻土为研究对象，研究了耕作制度对紫色水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。结果表明：稻田长期垄作免耕0～10cm土层有机质含量比常规平作高，10～60cm土层有机质含量则比常规平作低；表明稻田长期垄作免耕土壤有机质具有表层富集现象；水旱轮作各土层有机质含量均比常规平作低。垄作免耕各土层活性有机质含量普遍增加，水旱轮作表层（0～10cm）活性有机质含量减少，其余土层变化不大。对活性有机质组分含量的研究表明：与常规平作相比，垄作免耕增加了土壤表层活性有机质各个组分的含量，在其余土层增加了低活性有机质含量，而减少了高活性有机质含量；水旱轮作增加了各土层低活性有机质含量而减少了中活性和高活性有机质含量。垄作免耕所有土层的碳库管理指数都在100以上，水旱轮作除表层（0～10cm）小于100以外，其余土层都在100以上。由此可见，农业管理措施对土壤有机质、活性有机质及碳库管理指数有较大影响。     

农业管理措施对土壤有机碳动态变化的影响

土壤碳固定问题已成为陆地生态系统碳循环研究的热点问题。土壤碳固定是缓解温室效应加剧的有效方法之一。土壤有机碳含量变化受土地利用方式和耕作措施的强烈影响。将自然土壤转变为耕作土壤会导致土壤碳库的迅速下降,使土壤损失有机碳4.1-5.0×1013kg之间。采用新的农业措施会使碳损失量的60-70%重新被固定。这些措施有保护性耕作(少耕或免耕)、合理施用肥料、覆盖作物、应用深根且富含木质素的作物等。土壤除了固定有机碳外,干旱和半干旱地区土壤还具有固定无机碳的巨大潜力。文章还简要介绍了评价土壤有机碳的两种方法,并对今后的工作提出了几点建议。     

褐潮土的光谱特性及用土壤反射率估算有机质含量的研究

本文通过ASDFR便携式光谱仪对132个风干土壤样品的光谱反射率进行了实验室测定。根据土样光谱反射率变化,获得了褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱特征。结果表明,在400～1200nm范围之间,土壤有机质含量与土壤光谱反射率有较好的相关性。利用导数光谱方法建立了预测土壤有机质含量的方程,提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段。在波长447nm处采用反射率和A值(反射率倒数的对数)所建立的预测方程的预测精度较高。采用反射率的一阶微分建立的预测方程的最佳波段在516nm处。而A值一阶微分光谱在615nm处相关性最好。作为一项参考指标用光谱分析法评价土壤中有机质含量,以期对精准农业中土壤养分或肥力的预测具有一定的指导作用。     

水肥管理对半干旱丘陵区土壤有机质含量的影响

采用二次通用旋转组合设计,在辽西低山丘陵半干旱褐土区进行了8年的田间试验,研究了灌水、施用氮肥、磷肥和秸秆对土壤耕层有机质含量的影响。结果表明:灌水和施用磷肥促进了土壤中的有机质转化和作物吸收,使得土壤有机质含量降低;施用氮肥能够提高土壤中的有机质含量,但是过量施用氮肥则会使土壤中的有机质含量降低;秸秆还田能够显著提高土壤有机质含量。另外,灌水和施肥诸因素对于土壤有机质含量的影响不是孤立的,而是存在着复杂的交互作用,为了提高作物产量和保持土壤肥力,各种因素的合理配合是非常重要的。     

人为与环境因子对农田土壤有机质影响的比较研究——以典型黑土区和水稻土区为例

目前关于土壤有机质(SOM)影响因子的研究多涉及单一或少量因素,缺少环境因子与农田管理相结合的详细分析。为综合分析环境和人为因素对农田SOM的影响,利用2011年采集于典型黑土样区的281个样点和水稻土样区的193个样点,结合相应农田管理调查数据,采用双样本Kolmogorov-Smirnov检验、Kendallτ相关分析、随机森林模型进行对比研究。结果表明,通过综合环境与农田管理措施数据,随机森林方法可以较好地预测农田SOM含量,对其变异的解释度达到80%以上。人为与环境因素对SOM变异的解释能力在两样区间存在差异。SOM含量水平在黑土区受环境因子影响为主,在水稻土区受人为因子主导。相对重要性分析显示黑土区水热条件、黏粒含量影响显著,水稻土区田间管理作用明显。