不同耕作方式对绿洲区农田土壤团聚体中微生物生物量碳、氮含量的影响

为了更好地研究不同耕作方式下绿洲区农田土壤团聚体中有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量之间的关系,选择4种耕作方式(免耕、少耕、深松、秋翻),对不同土层(0～20、20～40 cm)的土壤进行样品采集和分析,研究各粒级(粒径>2.00 mm、>1.00～2.00 mm、0.25～1.00 mm、<0.25 mm)土壤团聚体中有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量的变化特征。结果表明,在4种耕作方式下,在0～20 cm土层4种粒级的土壤团聚体中,粒径>2.00 mm的土壤团聚体的微生物量碳、微生物量氮含量最高,免耕、少耕、秋翻处理的土壤团聚体有机碳含量最高。对同一粒级的土壤团聚体而言,0～20 cm土层有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量高于20～40 cm土层。随团聚体粒级变小,土壤微生物量碳、微生物量氮含量逐渐降低;在秋翻方式下,土壤有机碳、微生物量碳、微生物量氮含量均最高,说明对该地区土壤翻动处理,可改善土壤微环境、增强土壤肥力,可作为改善绿洲区农田土壤的合理措施。     

不同形态的有机碳在土壤团聚体中的分布及耕作的影响

通过长期田间定位试验,研究了各级土壤团聚体中不同形态有机碳的分布模式,以及耕作方式的影响.实验结果是:两种耕作方式下,土壤总有机碳(TOC)、DOC和POC在＞2.0 mm粒级到＜0.053 mm粒级团聚体中,均呈倒V字形分布,具有相同的分布模式,且主要富集在2.0～0.25 mm团聚体中.结果表明:土壤团聚体中各种形态的有机碳在不同大小团聚体中的分布模式主要由土壤团聚体本身的性质决定,耕作方式的影响不显著;常规耕作降低了土壤中有机碳的含量,垄作免耕则能有效地保护土壤中的有机碳.

Abstract：

The distribution of different forms of organic carbon in soil aggregates and the effects of tillage methods on them were investigated in a long-term field experiment. The result showed that with any of the tillage methods studied, various forms of organic matter in the soil particles all exhibited a V-shaped distribution pattern, and their enrichment was mainly in 2.0～0.25 mm aggregates, suggesting that tillage methods did not significantly affect the distribution pattern of different forms of organic matter in the soil particles. Compared with conventional tillage, no-tillage and ridge culture effectively protected the contents of organic matter in the soil.     

覆盖作物种植对砂姜黑土团聚体稳定性及其有机碳组分的影响

为探究覆盖作物种植对淮北平原砂姜黑土团聚体稳定性和有机碳组分的影响,本研究以淮北平原砂姜黑土为研究对象,研究不压实及压实处理下不同覆盖作物类型（休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播）对表层土壤（0～10 cm和10～20 cm）团聚体稳定性及其有机碳组分的影响。结果表明：与休闲相比,种植不同覆盖作物（苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子）均能显著提高两种压实处理0～10 cm土层有机碳（SOC）含量,其中苜蓿处理增幅最大（14.3%）;在10～20 cm土层,仅苜蓿处理显著增加了SOC含量（9.17%～10.8%）。在0～10 cm和10～20 cm土层,各覆盖作物处理土壤水稳性团聚体平均质量直径（MWD）的变化规律与土壤有机碳完全一致,均表现为苜蓿处理显著提高了两个土层的MWD。与休闲相比,3个种植覆盖作物处理均能显著提高0～10 cm土层水稳性大团聚体（≥2 000μm）的含量;10～20 cm土层中仅苜蓿处理在两种压实处理下水稳性大团聚体（≥2 000μm）含量较休闲处理有显著提升。种植覆盖作物使不同粒级团聚体SOC含量均呈现出增加的趋势,其中苜蓿处理显著增加了0～10 cm和10～20 cm...     

不同土地利用下黑土土壤团聚体有机碳贮量的变化

[目的]为了解土地利用方式变化对黑土土壤有机碳及贮量的影响。[方法]以黑土区草地、耕地、樟子松人工林和天然次生林土壤为研究对象,对土壤团聚体有机碳与碳储量的分布和积累进行研究。[结果]在不同土地利用方式下,土壤团聚体的组成比例存在一定差异,但均以〉2mm团聚体为主。土壤不同团聚体有机碳含量的分配并不相同。相较于林地土壤,草地和耕地均降低有机碳在小粒级团聚体中的含量,而增大大粒级团聚体有机碳的含量。在不同土地利用方式下．土壤团聚体有机碳贮量变化规律与团聚体组成比例相吻合。[结论]土壤团聚体有机碳贮量的变化中,占主导地位的是团聚体组成比例。土地利用方式的改变影响黑土有机碳在不同大小团聚体中的分布和贮量。     

保护性耕作下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

依据吉林省德惠市田间定位试验(始于2001年),对玉米-大豆轮作和玉米连作模式下秋翻(MP)、垄作(RT)和免耕( NT)3种耕作方式的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体粒级分布、水稳性团聚体有机碳含量及团聚体稳定性进行了研究.结果表明,3种耕作方式下,＞0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在70％以上,最高可达93.29％,各粒级含量在两个土层中表现规律性不强.水稳性团聚体含量均在20％以上,最高可达35.5％,且表层高于底层.与干筛法测定的团聚体相比,＞0.25 mm团聚体含量明显减少,最大减少幅度为58.76％.两个土层中玉米-大豆轮作和玉米连作下的机械稳定性团聚体与水稳性团聚体对耕作处理的响应表现出一定的相似性,即RT＞NT＞MP.水稳性团聚体有机碳含量随粒径的减小而增大,3种耕作方式下有机碳含量表现为NT＞RT＞MP,表层高于底层,且玉米-大豆轮作高于玉米连作.比较3种耕作方式,垄作更有利于团聚体的形成和稳定,且玉米-大豆轮作好于玉米连作.     

亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征

研究不同种植年限果园土壤团聚体结构变化规律,探究各粒级团聚体有机碳、全氮分布变化特征,旨在为亚热带地区果园土壤肥力形成和变化规律等相关研究提供参考。以林地土壤(0 a)和不同种植年限(2、10、20、30 a)果园土壤为研究对象,分析种植年限与土壤团聚体结构及其有机碳和全氮含量的关系。结果表明:与林地土壤相比,开垦为果园后的土壤中2 mm团聚体含量显著增加;果园土壤团聚体含量随粒级减小而降低,其中2 mm和0.25～2 mm粒级分别占40.1%～64.9%和30.6%～46.4%;不同种植年限果园土壤各粒级团聚体含量无显著差异。各粒级团聚体有机碳和全氮含量随着种植年限的延长呈增加趋势,但C/N值呈下降趋势。相关分析表明,随种植年限延长而增加的土壤有机碳或全氮主要分布于0.25～2 mm粒级团聚体。亚热带地区林地开垦为果园可增加土壤大团聚体含量,但开垦为果园后种植年限对土壤团聚体各粒级的分布无显著影响。虽然随着种植年限延长可显著提高各粒径下有机质和全氮含量,但C/N降低,建议果园管理过程中应适当减施氮肥、增施有机肥,提高土壤养分有效性。     

耕作措施对土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

通过9a不同耕作的定位试验,研究了深松、旋耕、免耕和传统耕作4种耕作措施对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤水稳性团聚体及有机碳垂直分布的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕措施均提高了0～40cm土层中>2mm和0.25～2mm大团聚体含量、团聚体有机碳贡献率和团聚体平均重量直径,而传统耕作相应地增加了0～40cm土层中0.053～0.25mm微团聚体和<0.053mm粘砂粒含量及其有机碳贡献率。同时深松、旋耕、免耕措施提高了各土层总有机碳和耕层0～10cm所有级别团聚体有机碳含量,相比较而言,深松的作用效果更大。秸秆还田进一步提高了各土壤层次上总有机碳和所有级别团聚体的有机碳含量及大团聚体的形成与稳定。在玉米秸秆不还田的条件下,隔年深松比连年深松更有利于0～30cm大团聚体形成及总有机碳和各级别团聚体有机碳的积累。     

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^-2)、T3(240 kg·hm^-2)、T4(280 kg·hm^-2)、T5(320 kg·hm^-2),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明：随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^-2有机碳含量最高;>2...     

生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响

【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理：对照（不施有机物料,CK）、单施生物炭（5%生物炭,B）、单施秸秆（1.5%玉米秸秆,S）和生物炭与秸秆配施（5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS）。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对＞2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053-0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5-2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%-68%。单施生物炭对平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量（R_0.25）无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R_0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数（D）。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%-353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现“V”型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理＞BS处理＞CK处理＞B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5-1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%-33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。     

粉垄耕作对农田砂姜黑土土壤结构的影响

[目的]揭示粉垄耕作对砂姜黑土土壤结构的影响,探明其变化机理,为粉垄耕作技术推广应用提供理论依据。[方法]通过团粒分析仪和扫描电子显微镜(SEM)物理表征手段研究砂姜黑土团聚体分布及微形态等物理性质,比较分析了粉垄(FL)、深松(DP)、深翻(DT)3种耕作方式下砂姜黑土的物理变化差异。[结果]结果表明:与其他耕作方式相比,粉垄耕作显著增加了粒径小于2 mm的机械稳定性团聚体及0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径的水稳性团聚体,使大团聚体向小团聚体转变明显;同时,粉垄耕作下土壤微形态表现为表面骨骼颗粒粗糙、疏松和孔隙丰富等特点。[结论]粉垄耕作改变了砂姜黑土结构,为砂姜黑土地区推广应用粉垄耕作技术提供了理论依据。     

氮添加对高寒草甸土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

  目的  探讨不同氮添加条件下土壤团聚体分布及其碳氮含量的响应特征,以期为氮沉降背景下高寒草甸土壤固碳机制提供数据支撑。  方法  于2014年在青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0 g/（m2·a）（N0,对照）、2 g/（m2·a）（N2）、4 g/（m2·a）（N4）、8 g/（m2·a）（N8）、16 g/（m2·a）（N16）、32 g/（m2·a）（N32）6个水平氮素添加控制试验。通过湿筛法获得大团聚体（0.25 ~ 2 mm）、微团聚体（0.053 ~ 0.25 mm）和黏粉粒（< 0.053 mm）,并测定各粒级土壤团聚体有机碳和全氮含量。  结果  该高寒草甸土壤大团聚体质量百分比（79%）显著高于黏粉粒（13%）和微团聚体（8%）（P < 0.05）,各粒级团聚体质量百分比在不同氮添加处理下差异不显著（P > 0.05）,氮添加未显著改变土壤团聚体平均质量直径（P > 0.05）,这可能由于氮添加不仅提高了根系生物量,也降低了土壤微生物活性。氮添加降低了大团聚体和微团聚体有机碳含量,而增加了黏粉粒有机碳含量（P > 0.05）。相比于对照,氮添加使得微团聚体和黏粉粒全氮含量分别降低了2%和12%（P > 0.05）。氮添加显著降低了各粒级土壤团聚体C/N（P < 0.05）。  结论  不同粒级土壤团聚体C/N比值下降,表明未来持续氮沉降可能会加速高寒草甸土壤有机碳矿化。      

不同耕作方式对黑土结构性的影响

以吉林省中部玉米带黑土为供试土壤,研究了黑土不同剖面构型的结构特性。结果表明：不同耕作条件下,大于0．25mm水稳性团聚体的含量差异较大。“平面型”犁底层剖面构造有利于改善土壤结构。相关分析表明,大于0．25mm的水稳性团聚体含量与土壤有机质含量及作物产量呈显著相关,相关系数分别为0．860和0．703。     

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。     

耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳定性的影响

试验共设6个处理:深耕常规施肥(DCF)、深耕常规施肥增施有机肥(DM)、深耕常规施肥增施生物炭(DB)、旋耕常规施肥(SCF)、旋耕常规施肥增施有机肥(SM)、旋耕常规施肥增施生物炭(SB),利用湿筛法得到不同粒级土壤水稳性团聚体并测算其稳定指标,探明耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳性的影响,确定科学合理耕作施肥方式,为东北黑土持续利用提供科学依据。结果表明,各处理水稳性团聚体以5～2 mm、1～0.5 mm粒径为主。0～20 cm土层SM处理,20～40 cm土层DB、SB处理及40～60 cm土层DCF、SB处理,MWD、WSA、GMD值较高而PAD、D值较低,上述处理水稳性指标较优、土壤结构性状明显改善,为合理耕作施肥方式。结果分析可知,0～20 cm土层耕作与施肥通过单独作用对团聚体粒级组含量分布产生显著影响,而施肥及耕作施肥相互作用分别为改变20～40 cm、20～60 cm土层水稳性团聚体粒径分布主要作用因素,其中>5 mm及5～2 mm粒径团聚体与各水稳性指标显著相关,说明不同耕作与施肥方式通过提升上述粒径团聚体含量改善黑土团聚体水稳性和结构特性。     

不同耕作方式对黑土有机质和团聚体的影响

对吉林省公主岭市长期定位试验站不同耕作方式下黑土有机质含量和团聚体组成进行了测定分析,结果表明,与传统耕作秋翻秋耙匀垄相比,宽窄行交替休闲处理和全方位旋耕处理增加了土壤表层有机质含量和0～30cm范围内>0.25mm水稳性团聚体数量,改善了土壤结构。宽窄行交替休闲处理对于提高深层土壤有机质含量也有显著效果,优于其他处理,应加以提倡。     

不同保护性耕作方式对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响

【目的】探讨保护性耕作措施对土壤微团聚体有机碳含量及其氧化稳定性的影响。【方法】以关中平原历时7年、不同耕作方式(深松、旋耕、免耕、秸秆还田+传统耕作、传统耕作)的定位试验田为研究对象,于2008-10玉米收获后采集耕层(0~20 cm)土样,测定了全土及0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm,<0.01 mm土壤微团聚体中总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量,并对其相关性进行了分析。【结果】与传统耕作比较,深松和旋耕提高了土壤总有机碳含量,降低了有机碳的氧化稳定性,而免耕和秸秆还田+传统耕作对土壤总有机碳含量及氧化稳定性的影响较小。旋耕和深松使土壤总有机碳、易氧化有机碳、难氧化有机碳含量在0.05~0.25 mm和0.01~0.05mm微团聚体中显著增加,而在<0.01 mm微团聚体中有所降低;深松和旋耕对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响未达到显著水平,免耕明显降低了各粒级微团聚体有机碳的氧化稳定性。相关分析表明,总有机碳、易氧化有机碳含量在全土和0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm微团聚体之间呈极显著相关关系,而与<0.01 mm微团聚体之间无相关关系。【结论】土娄土总有机碳含量和氧化稳定性主要取决于0.05~0.25 mm微团聚体,深松、旋耕有利于总有机碳含量的积累及有机碳氧化稳定性的降低。     

耕作方式与秸秆还田方式对砂姜黑土地力的影响

本文采用二因素裂区试验,主区为耕作方式（A1为常规翻耕;A2为起垄种植,垄高10～15 cm;A3为免耕种植）,副区为秸秆还田方式（B1为激发式秸秆还田,前茬秸秆全部粉碎还田,加750 kg/hm2鸡粪;B2为常规还田;B3为秸秆移除）,研究耕作方式与秸秆还田方式对砂姜黑土地力的影响。结果表明,耕作方式和秸秆还田方式对小麦产量均有影响,但两者之间互作效应并不显著。其中：耕作方式中以免耕种植处理小麦产量最高,究其原因主要在于穗数增加;秸秆还田方式中以激发式秸秆还田处理小麦产量最高,究其原因主要在于千粒重增加。穗粒数在上述因素不同水平之间差异不显著。     

施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响

依托中国科学院千烟洲生态试验站,利用1998年建立的红壤水稻田长期定位施肥试验,研究秸秆还田(ST)、化肥(NPK)、有机肥(OM)等施肥方式对红壤水稻土各粒级团聚体分布及其碳氮含量影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤水稻土团聚体分布以<63μm的粉砂和粘粒为主,占41%-54%,长期施肥特别是施用OM有利于促进红壤水稻土大粒级团聚体形成;分别施用ST、NPK和OM均能提高红壤水稻土全土及各粒级团聚体中的有机碳和全氮含量,施用OM提高幅度最大。因此,在我国南方红壤稻作区的农业生产过程中应施用有机肥,从而改善土壤结构、碳贮量和养分状况。