陇东旱塬苹果细根对覆膜的可塑性响应

为探明陇东旱塬苹果树根系年周期生长动态规律,以及覆膜保墒措施下垂直土层根系数量、形态、分支特性、土壤理化性状的时空差异,以18 a生苹果树(‘长富2号’/山定子)为试材,于苹果根系3次发根高峰:春季萌芽至新梢旺长前(Ⅰ)、新梢停长期(Ⅱ)和采果后至落叶期(Ⅲ),采用土壤剖面法调查清耕(CK)、覆膜2 a (2Y)、覆膜4 a (4Y)和覆膜6 a (6Y)的根系空间分布,并对根系生物量、根长、表面积、比根长、比分支数等进行测定,探索不同覆膜年限处理下细根生长时空动态特征。借助回归统计分析,阐明苹果树细根生长策略对覆膜年限的响应。结果表明:在苹果根系生长年周期中,第Ⅲ次发根高峰最为重要。各处理苹果细根在第Ⅲ次发根高峰的生物量占3次发根高峰期总生物量的73.55%～84.85%,在第Ⅰ发根高峰表层土壤(0～20 cm)的细根分支数分别为第Ⅲ次发根高峰的130.67%、100.53%、156.63%和238.63%,可提高原位土壤资源利用效率;在第Ⅲ次发根高峰中, CK促进细根根长与根表面积在表层土壤中的分布,分别为第Ⅰ次发根高峰的275.64%和248.96%;并抑制细根分支,分支数和比分支数仅为第Ⅰ次发根高峰的76.53%和14.68%,以达到扩展有效营养空间、降低根系内部竞争的作用。短期覆膜(2Y)各土层的土壤含水量分别为CK的112.39%、118.04%、124.06%、133.59%和114.49%,细根生物量在3次发根高峰中分别为CK的116.72%、232.35%和112.09%;土壤表层细根比根长在第Ⅰ和Ⅲ次发根高峰相比CK分别提高47.1%和62.92%,根表面积则分别提高67.21%和56.88%;深层土壤(80～100 cm)细根分支数相比CK分别提高282.22%和7.27%。可见2Y处理可促进表层土壤细根形态性状的表达及深层土壤根系分支结构的建成,细根均匀分布于垂直土层0～100 cm的距干0～120 cm范围内。6Y处理在年生长初期表层土壤的细根分支数和比分支数相比CK分别提高6.11%和34.6%,而在年生长后期则仅为CK的58.1%和19.56%,呈年生长初期重分支、年生长后期简化分支的构型特点,并显著抑制第Ⅲ次发根高峰细根生长,深层土壤的细根根长、根表面积和比根长仅为CK的35.19%、40.43%和82.67%。即苹果细根生长受物候期和树体营养周转的影响,在年生长初期应用"资源保守获取型"生长策略,在年生长后期采取"资源快速获取型"生长策略;短期覆膜(2Y)可改善土壤理化性状,促进细根拓展延伸范围;长期覆膜(6Y)对亚表层土壤(20～40 cm)的破坏作用,阻碍细根下扎,集中土壤表层分布。     

凋落物双倍添加和移除对米槠林土壤水解酶活性及其化学计量比的影响

土壤酶与土壤养分紧密相关,并能够活化土壤中营养元素从而改善土壤环境质量,为更加深入了解全球气候变化背景下森林凋落物数量的变化及其酶化学计量比的影响,以亚热带米槠林为研究对象设计随机区组试验,设置3种凋落物处理(移除凋落物(NRNL)、添加双倍凋落物(NRDL)、保留凋落物(CK)),通过测定土壤微生物生物量碳、氮和水解酶活性(β—葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、β—N—乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)),探讨排除根系作用下双倍添加和移除地上凋落物对米槠林土壤养分状况和土壤生态酶化学计量特征的影响。结果表明,与对照(CK)相比,NRDL处理显著提高了CBH和LAP活性,同时提高了土壤总碳(TC)、全氮(TN)、矿质氮、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量氮(MBN)含量,而NRNL处理只降低了土壤MBC含量。同时发现,土壤生态酶化学计量比未受到凋落物输入处理的影响,CK、NRNL和NRDL处理土壤酶活性比ln(βG+CBH)∶ln(NAG+LAP)分别为1.25,1.36,1.30;ln(βG+CBH)∶ln(AP)分别为0.78,0.78,0.83;ln(NAG+LAP)∶ln(AP)分别为0.62,0.58,0.64。相关分析表明,TC、TN、矿质氮、DOC、DON、MBC和MBN分别与βG、CBH、AP和LAP活性呈显著正相关;冗余分析表明,DOC是驱动土壤水解酶活性和化学计量比变化的关键因子。综上,NRDL通过增加土壤DOC的浓度,从而提高土壤水解酶活性,研究结果可为亚热带森林土壤养分管理提供基础数据。     

紫云英施用量对土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响

利用紫云英还田的定位试验研究不同紫云英施用量下土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性的变化。试验包括对照、施用化肥和4个紫云英施用量(30、60、90和120 t·hm~(-2))处理。结果表明:与对照相比,施用化肥和紫云英均能够显著增加土壤活性有机碳(可溶性有机碳、热水提取态有机碳、微生物生物量碳和颗粒有机碳)含量,并且随着紫云英施用量的增加土壤活性有机碳含量显著增加。土壤碳转化酶活性的变化规律与土壤活性有机碳相同,其中施用化肥和紫云英较对照处理分别提高14%和24%~55%的纤维素酶活性、27%和45%~187%的蔗糖酶活性、42%和51%~165%的β-葡萄糖苷酶活性、11%和11%~24%的酚氧化酶活性以及16%和16%~27%的过氧化物酶活性。与对照相比,施用化肥对相对酶活性(酶活性与微生物生物量碳的比值)无显著影响;增加紫云英施用量能够显著增加相对蔗糖酶和相对β-葡萄糖苷酶活性,降低相对酚氧化酶活性和相对过氧化物酶活性。逐步回归分析表明土壤活性有机碳组分含量主要受纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的影响。     

膨润土与秸秆配施对根区土壤有机碳化学结构和酶活性的影响

为揭示膨润土与秸秆配施后土壤有机碳及其化学结构特征,选取黄土高原旱作区3年田间定位试验中的秸秆还田(S)、单施膨润土(B)、膨润土配施秸秆(H)、不施膨润土和秸秆不还田(CK)4个处理,研究膨润土与秸秆配施对根际土壤有机碳含量、有机碳化学结构和酶活性的影响。结果表明:施用膨润土和秸秆均能不同程度提高土壤有机碳含量,其中H处理较CK显著提高了19.65%。与CK相比,仅有H处理显著增加了烷基碳和烷氧碳的相对含量和脂族碳/芳香碳值,分别提高了25.53%、18.00%和50.98%;仅有H处理芳香性显著降低了30.93%;与CK相比,各处理增加了烷基碳/烷氧碳值,增幅为5.26%～17.54%,差异不显著;各处理降低了羧基碳和芳香碳相对含量,降幅分别为24.50%～38.19%和1.29%～21.97%,差异不显著。与CK相比,S、B和H处理蔗糖酶活性显著提高12.63%～33.16%;β-葡萄糖苷酶活性显著提高10.72%～45.56%;锰过氧化物酶活性显著提高25.10%～70.98%。相关性分析表明,土壤蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶和锰过氧化物酶活性均与有机碳含量、烷基碳含量和烷基碳/烷氧碳值呈正相关,与羧基碳和芳香性呈负相关。综上所述,膨润土与秸秆配施能够提高土壤有机碳含量,提高土壤酶活性,增加活性有机碳含量,使土壤有机碳分子活化,有利于改善黄土高原旱作区土壤状况。     

长期秸秆还田对水稻土团聚体有机碳及胞外酶的影响

土壤团聚体有机碳和胞外酶对于改善土壤结构和提高土壤碳固存能力至关重要，且易受农艺生产措施的影响。为探讨秸秆还田下土壤有机碳组分及胞外酶活性变化，开展了35年水稻-小麦轮作试验。本试验设置了无肥区(CK)、化肥区(NPK)和秸秆还田+化肥区(NPKS)，研究了不同农艺措施对土壤团聚体有机碳(SOC)及其活性组分（可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)）含量与碳循环相关胞外酶（β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)）活性的影响。结果发现，大于0.25 mm团聚体中SOC、DOC和MBC含量显著高于小于0.25 mm粒级，且均以NPKS处理的效果最优，促进了土壤大团聚体有机碳组分更新。各粒级团聚体中MBC/SOC和DOC/SOC比值相对稳定，这表明MBC和DOC与SOC的动态变化趋势较为一致，可作为评价土壤有机碳的敏感指标。2~0.25 mm粒级是团聚体胞外酶主要载体，均以NPKS处理活性最高；但大于2 mm团聚体酶活性在不同农艺措施之间差异不显著。土壤团聚体中有机碳组分与胞外酶表现为互相促进的关系，其中SOC、DOC和MBC分配差异的主要影响因子为CBH，次要影响因子是BG；而EOC仅受到CBH的正向影响。CBH和BG可促进土壤有机碳周转，且在2~0.25 mm大团聚体中互促作用更剧烈。综上，长期秸秆还田配施化肥不仅有利于提升大团聚体碳的更新和周转速率，还提高了SOC含量，是稻田土壤可持续固碳的重要农艺途径。     

互花米草入侵对潮滩土壤活性有机碳组分的影响

对外来种互花米草替代本土植物盐蒿后生长8、12、14年的湿地土壤以及盐蒿湿地表层土壤(0～10 cm)的活性有机碳(微生物量碳、可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳之间的关系。结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在显著差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳的变化趋势一致,表现为互花米草湿地>盐蒿湿地,且随着互花米草生长时间增长而明显增加;土壤活性有机碳与土壤总有机碳存在显著正相关关系;土壤活性有机碳与土壤总有机碳的比值则随着互花米草生长时间增长而逐渐减小,表明入侵年限长的互花米草湿地活性有机碳库周转率降低,生物可利用性减小,有利于土壤有机碳的累积。这可能是互花米草生长导致土壤总有机碳含量显著增加的主要原因。     

外源磷输入对农区湿地土壤碳库有效性及周转特性的影响

通过添加土壤原总磷(TP)0~60%的过磷酸钙和室内培养的技术手段,研究了外源磷素输入对农区湿地土壤碳库有效性及其周转特性的动态影响。结果表明,随外源磷素输入水平的增加,土壤可溶性有机碳(DOC)含量和微生物量碳(MBC)含量增加;土壤总有机碳(TOC)含量下降,下降率最高达23%。活性有机碳成分中,外源磷输入对高活性有机碳(HLOC)影响最显著,60%磷素输入处理HLOC含量比未施加外源磷素高54%;易氧化有机碳(ROC)含量随外源磷输入水平的增加而下降,最大下降率为22%;中活性有机碳(MLOC)含量、活性有机碳(LOC)含量无明显改变。涉碳循环生物酶中,β-葡聚糖苷酶(βG)和纤维二糖水解酶(CBH)活性均随外源磷素输入水平的增加而显著提升,但脱氢酶(DH)活性并无显著变化。此外,土壤碳矿化强度和潜在矿化势也与外源磷素输入后的土壤TP呈正相关。总体来看,外源磷素输入显著增加了湿地土壤碳库的有效性及周转速率。     

化肥减施对紫云英还田土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响

【目的】评价紫云英绿肥还田配施化肥对稻田土壤活性有机碳含量以及与碳转化相关酶活性的影响。【方法】田间试验在浙江省金华市红壤黄筋泥土发育而成的水稻土上进行。供试紫云英 (Astragalus sinicus L.) 品种为‘宁波大桥’,每年4月在紫云英盛花期异地翻压。试验连续进行了6年,处理包括空白对照 (CK)、单施常规量化肥 (CF),单施紫云英 (MV),紫云英配合20%、40%、60%和80%的常规化肥量共7个处理。除空白和单施化肥处理外,其它处理均翻压45 t/hm2紫云英鲜草。N、P₂O₅、K₂O化肥常规用量分别为210、56.3、112.5 kg/hm2。水稻收获后,采集0—20 cm表层土样,测定了土壤活性有机碳 (可溶性有机碳 (DOC)、热水提取态有机碳 (HEOC)、微生物生物量碳 (MBC)、颗粒有机碳 (POC)、易氧化有机碳 (ROC)) 和总有机碳 (TOC) 含量,以及碳转化酶 (纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶) 活性。【结果】与CF相比,MV处理能够显著增加DOC、HEOC和ROC含量,对MBC和TOC含量无显著影响;显著增加纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,对酚氧化酶和过氧化物酶活性无显著影响。四个紫云英配施化肥处理中,DOC和POC含量以MV + 60%CF处理最高,显著高于MV处理。随着配施化肥量的增加,土壤碳库管理指数随之增加。MV处理的纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶活性均显著低于其与化肥配合处理,上述五种酶活性均以MV + 60%CF处理最高。几何平均酶活性和总体酶活性均表现为MV < MV + 20%CF < MV + 40%CF、MV + 80%CF < MV + 60%CF处理 (P < 0.05)。通径分析表明纤维素酶活性对HEOC具有最大的直接正效应,蔗糖酶活性分别对DOC和MBC表现出最大的直接正效应,β-葡萄糖苷酶活性分别对POC和ROC表现出最大的直接正效应。酚氧化酶活性对DOC表现出最高的间接效应,β-葡萄糖苷酶活性则对HEOC具有最高的间接效应,过氧化物酶活性分别对MBC、POC和ROC表现出最大的间接效应。【结论】紫云英还田量为45 t/hm2条件下,适当减少常规化肥用量能够显著增加土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性,以配施60%的化肥用量效果最佳。土壤活性有机碳含量受纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的直接影响,而受酚氧化酶和过氧化物酶活性的间接影响。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

湘西北天然林转换对土壤活性有机碳与酶活性的影响

[目的] 了解土壤活性有机碳(SOC)组分和酶活性对天然林转换的响应,为预测区域土壤健康演变和环境变迁提供科学依据。[方法] 选取本底一致,利用历史清晰的天然常绿阔叶林以及由此转变而来的针叶人工林、果园、坡耕地和水田,应用物理、化学和生物化学分析技术,研究表土活性有机碳组分和酶活性对天然林转换的响应规律与差异。[结果] 天然林改为果园、坡耕地和水田后显著降低土壤有机碳、活性有机碳含量和酶活性,降幅分别为42%～67%,47%～88%和36%～89%。其中,以易氧化有机碳、微生物生物量碳含量和蔗糖酶活性的敏感性相对高于SOC敏感性,敏感地指示土壤有机碳库及活性的降低,易氧化有机碳更适宜推广应用。天然林改为人工林,土壤活性有机碳、酶活性的敏感性一般低于天然林改为果园、坡耕地,相对有利于土壤中活性有机碳库的保存。活性有机碳占总有机碳的比例由天然林改为人工林后显著降低,敏感地指示土壤碳库质量的下降。[结论] 天然林转换不仅导致土壤活性有机碳数量大幅减少,有机碳库的质量下降,与之相关的酶活性也降低;土壤有机碳的活性和酶活性的降低,指示天然林转换后土壤生物健康/质量的退化。     

不同施肥处理土壤覆膜后秸秆碳对土壤有机碳的贡献

基于公主岭黑土长期定位试验站,利用13C标记的玉米秸秆进行田间原位培养试验,分析不同施肥处理土壤覆膜后秸秆碳在土壤的转化及其对土壤总有机碳(SOC)的贡献,以期为东北黑土区土壤培肥和碳的固存提供依据。结果表明:裸地土壤添加秸秆后不施肥(CK)与单施化肥(NPK)处理SOC的δ13C值显著高于有机肥配施化肥(MNPK)处理(P<0.05);覆膜土壤添加秸秆第360天SOC的δ13C值为-18.27‰^-17.19‰,且各施肥处理间差异不显著(P>0.05)。覆膜条件下土壤有机碳中秸秆碳(13CSOC)含量显著高于(P<0.05)裸地,尤其在第60天覆膜处理是裸地处理的1~3倍,说明覆膜改善了土壤的水热条件,促进了秸秆碳在土壤中的积累。裸地条件下CK、NPK和MNPK处理秸秆碳对土壤有机碳的贡献率平均分别为1.28%,1.32%和0.46%;覆膜条件下分别为0.81%,1.51%和0.97%。由上可以看出,无机氮、磷和钾养分的供应有利于秸秆碳在土壤的积累,对土壤有机碳库固定起着正反馈作用。     

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

红壤是我国重要的土壤类型之一,其耕地地力低下问题亟待解决。探究不同改良措施影响下红壤地力提升效果,对实现中低产田可持续利用具有重要意义。本研究以湖南第四纪红黏土发育的旱地红壤为研究对象,分析了休闲（F）、不施肥（CK）、单施无机肥（NPK）、无机肥配秸秆还田（NPKS）、无机肥配施生石灰（NPKL）、无机肥配施骨粉有机肥（NPKA）和无机肥配施生物有机肥（NPKC）等改良措施下不同土层和改良年限土壤中pH及养分含量的变化,并利用微孔板荧光法比较了土壤中碳氮磷循环相关酶活性的差异。结果表明,不同改良措施显著影响土壤养分及酶活性。与CK相比,2020年NPKC处理0～20 cm土层中有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量分别提高了73%、29%、61%和1 847%,同时该处理也显著增加了参与碳循环α-1,4-葡糖苷酶（αG）、β-1,4-葡糖苷酶（βG）、β-1,4-木糖苷酶（βX）、纤维二糖水解酶（CBH）和参与氮循环β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖酐酶（NAG）活性。相关分析表明,SOM与αG、βG、βX、CBH和NAG酶活性呈显著正相关（P < 0.01）,pH与酸性磷酸酶（ACP）活性呈显著负相关（P < 0.01）。改良措施对0～20 cm土层酶活性的影响大于20～40 cm。2019年,NPKA处理0～20 cm土层中CBH酶活性较CK提高了352%,而在20～40 cm土层中CBH酶活性仅较CK提高了2%。此外,不同改良措施土壤中ACP酶活性也呈现出随改良年限增加而增加的趋势。综上可知,无机肥配施有机物料显著提升红壤养分状况,改善土壤酶活性,可作为贫瘠红壤地力提升的有效改良措施。     

成土母质和土地利用方式对土壤有机碳化学组成的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最重要的碳库之一,土地利用方式和成土母质是影响土壤总有机碳及其组分的重要因素。以湖南省花岗岩和玄武岩分布区的林地、旱地和稻田土壤(0～70 cm)为研究对象,采用H_2SO_4逐级水解法将土壤有机碳分为活性、半活性和惰性三个组分,探究土地利用方式和成土母质对土壤总有机碳及其各组分的影响。结果表明:不同母质和土地利用方式下,土壤活性、半活性、惰性有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐降低,且与总有机碳含量均呈极显著正相关关系;土壤活性、半活性和惰性有机碳占总有机碳库的比例分别为31.38%～45.41%、3.68%～12.25%和40.83%～59.29%,且随土层深度的增加占比不发生显著变化;玄武岩地区,表层(0～20 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳的储量在不同土地利用方式间占比不发生显著变化,而底层(20～70 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳在稻田中的储量均显著高于林地;花岗岩地区,除表层土壤半活性有机碳以外,表层和底层土壤中总有机碳及各组分有机碳储量在不同土地利用方式间均无显著性差异。双因素方差分析表明,成土母质显著影响表层土壤总有机碳和惰性有机碳的储量,而土地利用方式则显著影响底层土壤活性、惰性以及总有机碳的储量。综上可见,土壤有机碳主要以惰性有机碳的形式存在,土地利用方式和成土母质对土壤有机碳及其组分剖面分布有不同的影响。     

生物炭还田对植烟土壤活性有机碳及酶活性的影响

为探索不同来源的生物炭及其还田方式对连作植烟土壤的改良效果,以四川盐源红壤为研究对象,通过田间试验研究了不同生物炭类型(玉米秸秆生物炭YM、油菜秸秆生物炭YC)配合不同还田方式(条施、穴施、条施+穴施)下,土壤有机碳组分和土壤酶活性在烤烟不同生育期的变化特征。结果表明,生物炭类型和还田方式显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量,与CK(不添加生物炭)相比,生物炭处理的土壤TOC含量增加了6.9%~39.7%,其中油菜生物炭穴施还田的效果最佳。生物炭提高了土壤活性有机碳库和颗粒态有机碳含量,其中油菜生物炭处理的活性有机碳平均含量显著高于玉米生物炭,颗粒态有机碳含量则相反;与CK相比,玉米生物炭和油菜生物炭穴施还田提高了土壤可溶性有机碳含量,分别显著增加了25.3%~36.4%和33.3%~51.3%;油菜生物炭穴施还田的烤烟旺长期土壤微生物量碳、易氧化有机碳和颗粒态有机碳含量最高,较CK分别增加了34.6%、28.9%和38.3%。土壤蔗糖酶、蛋白酶活性总体受生物炭类型和还田方式的显著影响,与CK相比,油菜生物炭穴施还田的土壤蔗糖酶活性显著提高了24.1%~30.6%;玉米生物炭对烤烟现蕾期和成熟期土壤脲酶、蛋白酶活性提升效果总体优于油菜生物炭。综上,生物炭还田总体增加了植烟土壤有机碳库含量和酶活性,其中油菜生物炭穴施还田方式对土壤活性有机碳库、蔗糖酶活性的提升效果较佳。本研究结果为植烟土壤保育技术和生物炭在烟草生产的应用提供了科学依据和指导实践。     

覆盖栽培对渭北旱地冬小麦生产力及土壤肥力的影响

【目的】 覆盖栽培可以有效地改善土壤物理、化学及生物学特性,对土壤质量与作物生产力的持续提高具有重要作用。本研究通过3年田间定位试验,比较了渭北旱地几种覆盖栽培方式下冬小麦生产力及土壤肥力状况,以最大化地发挥覆盖措施的作用和效益。 【方法】 本试验于2014年9月—2017年6月在陕西富平综合试验站进行,共设4个处理,包括传统栽培 (CK)、秸秆覆盖 (NPS)、地膜覆盖 (NPP) 和垄沟覆盖 (RFPS),每个处理重复3次,完全随机排列设计。于冬小麦收获期采集植株样品及表层 (0—20 cm) 和亚表层 (20—40 cm) 土壤样品,分析冬小麦生产力、土壤养分、有机碳、活性有机碳及酶活性的变化。 【结果】 与CK相比,RFPS、NPP和NPS产量分别显著增加了51.8%、41.3%和13.7%,水分利用率分别提高了40.9%、34.0%和11.2%,处理之间差异显著 (P < 0.05);3种覆盖栽培方式均提高了冬小麦籽粒和秸秆氮磷钾吸收量,尤其是RFPS和NPP处理 ( P < 0.05)。RFPS处理较CK显著 ( P < 0.05) 提高了表层土壤全量氮磷钾 (6.5%、4.5%和8.0%)、速效氮磷钾 (46.1%、37.8%和19.5%)、有机碳 (5.1%)、活性有机碳 (15.1%) 含量及3种酶 (蔗糖酶、脲酶和磷酸酶) 活性 (24.6%、34.6%和27.4%),增幅明显高于NPP与NPS处理,且明显改善了亚表层土壤质量;NPP处理表层土壤蔗糖酶活性较CK显著 ( P < 0.05) 提高了9.6%,0—40 cm土层氮磷钾、有机碳及其他酶活性差异较小;NPS处理表层土壤速效氮磷钾含量较CK显著 ( P < 0.05) 提高了22.7%、19.9%和15.0%,有机碳提高了4.1%,活性有机碳提高了12.5%,3种酶活性分别提高了12.0%、15.5%和12.0%,且一定程度上改善了亚表层土壤质量,但对0—40 cm土层全量氮磷钾含量影响较小。 【结论】 垄沟覆盖栽培方式对提高渭北旱地冬小麦生产力及土壤肥力水平具有显著效果,可在当地农业生产中推广使用。      

深松和秸秆深还对黑土有机碳及其活性组分的影响

深松和秸秆还田是增加土壤耕层厚度、提高有机质含量和培肥地力的重要途径。试验以吉林省农业科学院长期定位试验站黑土为研究对象,采用田间原位培养方法,探究深松和秸秆深还后土壤有机碳及其活性碳组分变化。结果表明:(1)在0～20 cm表层中,深松(DL)处理的土壤有机碳含量在0～360 d内无明显变化,而活性有机碳含量和微生物熵在30 d和150 d显著提高;秸秆深还(DS)处理的土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量以及微生物熵在整个培养期较CK处理平均提高2.96%、17.36%、18.16%和14.80%。(2)在20～35 cm亚表层中,与CK相比,DL处理的土壤有机碳、活性有机碳含量和微生物熵在30 d时显著增加,60 d时各指标明显降低;DS处理的土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和微生物熵比CK显著提高10.69%、24.86%、21.93%和10.14%。(3)相关分析表明土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、微生物熵两两之间存在极显著正相关。综上可见,秸秆深还能显著提高表层和亚表层土壤活性有机碳含量和微生物熵以及亚表层土壤有机碳含量。     

种植绿肥与稻秸协同还田对单季稻田土壤有机碳库和酶活性的影响

种植绿肥和秸秆还田是稻田土壤培肥的重要措施。研究江汉平原单季稻田冬闲期种植绿肥及稻秸不同利用模式对土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为合理利用秸秆和土地资源提供科学依据。该研究基于3 a田间定位试验,以稻秸不还田不种绿肥(CK1)和不施肥空白(CK0)为对照,分析了冬闲期稻秸全量覆盖单独还田(RSM)、稻秸原位焚烧还田(RSB)、单种绿肥(GM)以及稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用(RSM+GM)等处理模式下土壤有机碳各组分含量、碳库管理指数、酶活性的变化及其与水稻产量的关系。结果表明:与CK1和CK0相比,RSB处理3 a后显著降低了土壤稳态有机碳含量,对土壤总有机碳、活性有机碳含量以及碳库管理指数均无显著影响;而GM、RSM及RSM+GM处理3a后显著提高了土壤活性有机碳含量、碳库指数、碳库活度、碳库活度指数和碳库管理指数,尤其是RSM和RSM+GM处理还可显著提高土壤总有机碳含量,且多数指标均以RSM+GM处理增幅为最大,其次是RSM处理。与CK1相比,RSB处理3a后显著提高了过氧化氢酶和蔗糖酶活性,但对土壤脲酶活性无显著影响;而RSM、GM及RSM+GM处理模式3 a后均可显著增加土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,其中RSM+GM处理模式在1 a后即可显著提高土壤脲酶活性,2 a后显著提高土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,3 a后土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性增幅均是最大。相比于CK1,RSM和RSB处理模式3 a的稻谷增产效果均不显著,而GM和RSM+GM处理模式连续3 a显著提高了稻谷产量,增幅分别为6.88%～11.67%和6.00%～13.40%。相关性分析表明,土壤总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数、土壤酶活性与水稻产量之间均呈极显著正相关关系。综上,在江汉平原单季稻作条件下,冬闲期稻秸全量覆盖还田或种植绿肥均可改善土壤肥力,增加作物产量,但前者更有助于土壤有机碳积累,后者更利于作物产量提升。为了兼顾秸秆资源利用、土壤质量改善和作物增产稳产,稻田冬闲期稻秸全量覆盖与种植绿肥协同还田利用模式是一种较好的选择。     

有机培肥显著提升矿区复垦土壤活性有机碳含量

  【目的】  土壤有机碳作为土壤肥力的核心,其不同组分间具有高度异质性。研究不同施肥措施对煤矿区复垦土壤有机碳及其各组分提升的差异特征,可为煤矿区土壤修复提供理论依据。  【方法】  田间试验在山西煤矿复垦区进行,复垦始于2014年,种植作物为大豆 (1年) 和玉米 (2年) 轮作,采样时 (2018年) 种植作物为玉米。试验共设5个处理分别为未复垦自然恢复 (ZH)、不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 和有机肥配施化肥 (MNPK)。使用物理?化学联合分组方法,将土壤有机碳分为游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护4个组分,分析了不同施肥处理下土壤各组分有机碳的含量,计算了各组分有机碳与总有机碳含量间的相关关系。  【结果】  相较于自然恢复处理,CK、NPK、M、MNPK处理中土壤总有机碳含量分别提高了11.8%、24.0%、49.3%和38.8%,有机肥处理又显著高于CK和NPK处理。M、MNPK处理下,游离活性有机碳含量分别为2.11 和1.68 g/kg,物理保护有机碳含量分别为0.70 和0.49 g/kg,均显著高于CK和NPK处理;化学保护和生物化学保护组分的有机碳含量在各处理间差异不显著。除了微团聚体内的轻组和粘、粉粒外,各组分质量比例在不同施肥处理间均存在显著差异,施用有机肥主要增加了大团聚体 (游离活性态和物理保护态) 的质量比例,改善了土壤结构。相关分析表明,游离态的粗颗粒和细颗粒有机碳及物理保护有机碳与总有机碳含量间呈现极显著正相关关系 (P < 0.01),其中拟合方程的斜率表示组分碳含量随单位总有机碳含量增加而引起的变化值,最高的为游离粗颗粒有机碳组分,达到39.7%,游离细颗粒和物理保护有机碳组分的变化率分别为18.6%和21.7%;而化学保护粘、粉粒和生物化学保护粘粒组有机碳与总有机碳含量无显著相关性。  【结论】  施肥和轮作与自然恢复状态相比,短期可显著提高土壤有机碳含量,施用有机肥效果好于单施化肥。单施或者与NPK配合施有机肥主要促进了土壤大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳含量的提升,单施有机肥效果更佳。由于新增的土壤有机碳活性高,需要长时间持续投入才可能恢复土壤有机碳的稳定性。     

长期不同施肥下我国4种典型土壤活性有机碳及碳库管理指数的变化特征

研究长期不同施肥处理对3种旱作土壤(黑土、潮土和红壤)及1种水田土壤(水稻土)活性有机碳含量(LOC)及碳库管理指数(CMI)的影响,为优化施肥管理措施提供科学依据。结果表明:水田土壤总有机碳含量(TOC)和LOC含量高于旱作土壤。单施化肥(NPK),旱作3种土壤TOC、LOC较不施肥对照(CK)显著增加,而水田较CK无显著差异。化肥配施秸秆处理(NPKS),旱作和水田土壤TOC、LOC、活性有机碳占总有机碳的比例(LOC/TOC)及CMI均显著增加,潮土TOC和LOC含量增加最多,增加比例分别为37.6%和66.9%。化肥配施有机肥处理(NPKM),旱作和水田土壤的TOC、LOC、LOC/TOC及CMI均显著增加,其中黑土增加比例最大,分别为90.3%、140.9%、5.1%及277%。旱作和水田土壤的活性有机碳及碳库管理指数均对施肥响应敏感,具有相对一致的响应特征,即长期有机无机肥配施能显著提高土壤活性有机碳含量及碳库管理指数,且效果优于化肥配施秸秆和单施化肥处理。     

不同有机废弃物堆肥对土壤有机碳库及酶活性的影响

采用盆栽试验的方式,探讨了施用50 g/kg的啤酒污泥堆肥(BSC)、牛粪堆肥(DMC)和菇渣堆肥(SMC)对苹果土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(AC)、水溶性有机碳(WSOC)、可矿化碳(PMC)和碳库管理指数(CPMI)以及5种土壤酶活性的影响.结果表明:与CK相比,施用啤酒污泥、牛粪和菇渣3种堆肥化处理有机物后,土壤SOC、AC、WSOC、PMC含量明显增加,SOC含量分别是CK的2.51,2.46,2.65倍,AC含量分别是CK的5.70,5.45,5.00倍;WSOC含量分别比CK高361.21％,382.90％,312.73％;PMC含量分别比CK高349.57％,341.59％,318.11％,并且其有效率在短期呈增加趋势,土壤CPMI显著提高,分别是CK的6.86,6.49,5.66倍;BSC、DMC、SMC处理的土壤脲酶、中性磷酸酶、蛋白酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均显著提高.啤酒污泥堆肥(BSC)因含有活性颗粒,所以对土壤有机碳库及酶活性的影响最为明显,其次是牛粪堆肥(DMC),菇渣堆肥(SMC)因有机碳趋于稳定,表现最差.