施用生物质炭对旱地红壤有机碳矿化及碳库的影响

为探究生物质炭施入旱地红壤后对该地区土壤有机碳矿化以及有机碳库的影响,采用田间定位试验,设置7种生物质炭施用量处理,分别为0(C0),2.5(C1),5(C2),10(C3),20(C4),30(C5),40t/hm2(C6),以三库一级动力学理论为基础,对这7种处理的土样进行了室内呼吸培养试验。结果表明:(1)与C0相比,C4、C5和C6处理的土壤有机碳含量呈上升趋势,C5处理土壤有机碳含量上升幅度最大为14.66%;C2、C3、C4、C5和C6处理土壤活性碳均显著增加,C6处理增幅最大为25.00%;土壤惰性碳在C3、C4、C5和C6处理中显著增加,增幅分别为18.92%,40.09%,53.60%和49.55%;除C5处理外,其他生物质炭施用量下土壤缓性碳相对于C0处理,分别降低了1.96%,6.54%,8.82%,9.31%和12.91%。(2)与C0处理相比,施加生物质炭后土壤有机碳累积矿化量均显著降低,C6处理降低幅度达25.93%。随着生物质炭施用量的增加,土壤有机碳累积矿化量逐渐降低。(3)土壤有机碳、活性碳和惰性碳与生物质炭施用量存在极显著(p0.01)的正相关,土壤缓性碳与其存在显著(p0.05)的负相关。研究结果可为提升典型旱地红壤肥力,减缓温室气体排放提供科学依据。     

低丘红壤肥力的时空变异

利用地统计学方法研究了我国中亚热带低丘红壤区土壤肥力的时空变异。1 985年和 1 997年 ,在 1 .35km2 的区域内以 1 0 0m× 1 0 0m的网格采集了 1 0 5个表层土壤样品。分析结果表明土壤肥力性质具有较大的空间变异 ,速效磷的变异系数最高 ,而pH的变异系数最低。土壤pH空间相关性强 ,而有机质、速效磷和速效钾空间相关性中等。未开垦前 ,土壤肥力性质的空间相关间距大于等于红壤丘陵的直径 ;开垦 1 2年后 ,土壤肥力性质的相关间距减少 ,其中pH和速效钾的相关间距与红壤丘陵的半径相当。土壤肥力性质及其变化值的克立格插值结果显示出一定的空间相似性 ,说明地统计学方法可以同时分析土壤肥力在时间和空间上的变异     

浙江省森林土壤有机碳密度空间变异特征及其影响因素

基于Moran’s I指数和GIS地统计插值方法研究浙江省森林土壤有机碳密度(SOCD)的空间自相关性及其分布特征,并采用线性回归方程分析影响因素对SOCD的作用。结果表明:浙江省森林土壤0～30 cm层次SOCD为71.2 t hm-2,较全国土壤平均碳密度低;全局Moran’s I=0.176,显示显著空间自相关性;浙江省森林SOCD呈现自西南向东北梯级递减趋势,表现为三条平行的带状分布;优势树种、坡位、龄组、海拔、灌木覆盖度、灌木平均高、平均年龄与SOCD呈极显著正相关关系,坡向与SOCD呈显著正相关关系,草本覆盖度与SOCD呈极显著负相关关系,草本平均高影响不显著;影响因素作用于SOCD14.9%的变异。     

红壤水稻土有机碳库的平衡值确定及固碳潜力分析

平衡状态时的土壤有机碳含量水平确定对于正确评价土壤的固碳潜力和制定合理的有机物质分配措施有重要意义。本文通过比较红壤典型地区不同时期水稻土有机碳含量变化、不同利用年限水稻土有机碳含量动态、以及有机碳输入输出量状况,分析红壤水稻土有机碳库的平衡值,进而估计较大区域内水稻土的固碳潜力。过去20余年来江西省余江县水稻土的有机碳含量总体呈上升趋势,但高产水稻土的有机碳含量稳定在18.5 g kg-1;水耕利用30 a,土壤有机碳含量达到19.0(±1.20)g kg-1,其后变化幅度很小;若使目前的较高形成量水平达到平衡,则土壤有机碳含量为19.2(±1.10)g kg-1。综合分析,在较高生产力水平条件下,红壤水稻土有机碳的平衡值为18~20 g kg-1,平均为19.0±1.0 g kg-1。过去20余年来,江西省余江县水稻土有机碳储量增加了6 955(±1 116)kg hm-2。据此计算我国亚热带地区水稻土过去20年固定大气CO2量555.1(±88.7)Tg,其作为碳汇的作用是相当明显的。目前仍有相当面积的水稻土其有机碳含量低于平衡水平,估计还可平均固碳5 150(±1 063)kg hm-2。据此,若保持现实较高生产力水平,则我国亚热带地区水稻土未来可新固定大气CO2量411.0(±84.7)Tg。     

长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地有机碳库组成特征

以长期（1988 —2014年）配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料,采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分,并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库,分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响,探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明：长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为：SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC,而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为：HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化,已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比,PM处理可以显著增加红壤旱地SOC;PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量,且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明,外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。     

长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地有机碳库组成特征

以长期(1988—2014年)配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料,采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(r SOC)组分,并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库,分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响,探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明:长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为:SAOC> rSOC> LOC> POC> DOC,而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为:HUM> IOM> RPM> BIO> DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化,已处于相对稳定的...     

不同施肥处理红壤生物活性有机碳变化及与有机碳组分的关系

采用物理分组方法对长期不同施肥处理的旱地红壤有机碳组分进行了区分,布置室内培育试验观测了培养过程中土壤有机碳的矿化动态,通过拟合一级动力学方程计算土壤生物活性有机碳库量.研究结果表明,不同施肥处理的土壤中,轻组有机碳(LF-C)、团聚体包裹的粗颗粒有机碳(iPOMc-C)及细颗粒有机碳(iPOMf-C)、矿物结合态有机碳(mSOC)分别占总有机碳的7%～10%、0.5%～1.5%、4%～7%、76%～85%,并与总有机碳(TOC)含量显著相关;厩肥处理显著增加了各组分含量,其作用优于绿肥处理和单施无机肥处理(CK);培养过程中土壤有机碳矿化动态符合一级反应动力学方程;有机无机肥配施处理的土壤生物活性有机碳库(C0)显著提高;和绿肥相比,厩肥处理中生物活性有效碳库(C0)增加幅度更大,但其周转速率常数k更小;各组分有机碳含量与C0含量均达到极显著(p＜0.01)相关,但除LF-C外其余有机碳组分占TOC的百分率均与C0达到极显著水平.     

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.     

土壤活性有机碳库测定方法研究进展

就目前国内外土壤活性有机碳库的各种测定方法及其特点作了较为详细的阐述,并就各种方法的适用范围和存在的问题进行了较为深入的分析,提出了进一步完善土壤活性有机碳的测定方法是将来的研究重点。     

长期施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响

通过土壤有机质物理分组和室内培养的方法,研究了长期定位施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响。结果表明:平衡施肥(NPK、2NPK)和施用有机肥(OM、NPKOM)显著提高玉米产量,降低产量年际变异系数,同时也显著提高了土壤有机碳(SOC)和活性有机碳(LOC)的含量。根据有机碳物理分组方法,将SOC分成五部分,其中,与矿物结合的有机碳占绝对优势,微团聚体中的粉黏粒(s+c_mM)和大团聚体中的粉黏粒(s+c_M)分别占SOC的31%～53%和28%～38%,其次为微团聚体间的细颗粒有机质(fPOM)和微团聚体中的细颗粒有机质(iPOM_mM),分别占8%～15%和7%～21%,粗颗粒有机质(cPOM)仅占5%～12%。施有机肥(OM、NPKOM)显著提高了颗粒有机碳组分,包括cPOM、fPOM和iPOM_mM组分碳的数量,但是对矿物结合态碳(s+c_M、s+c_mM)影响不明显。施无机肥对有机碳库组成(除s+c_mM外)影响不显著。在有机肥处理中(OM、NPKOM)土壤有机碳周转速率最快,相应的半衰期最短,是CK处理的0.47倍～0.70倍,是无机肥处理的0.11倍～0.95倍。原土有机碳周转时间与LOC/SOC呈显著正相关(r=0.66*)。研究表明平衡施肥和有机肥能提高土壤地力,同时还有利于土壤有机碳的积累。     

红壤旱地有机质的积累规律及其影响因素

长期(13年)定位试验表明:3种类型有机肥(厩肥、绿肥和秸秆)都能增加红壤旱地有机质的积累,但速度不同。在当地习惯用量的条件下,有机质的年增长量以厩肥最快、其次是绿肥、再次是秸秆。土壤有机质的积累和肥料用量间的关系服从规律:Y(有机质的积累量)=AebX (X为有机肥用量)。影响土壤有机质积累速度的主要因素是有机肥用量和它们的C/N。而有机肥的C/N则影响不同有机肥的有机质积累系数(单位肥料用量的有机质积累量)。 在生产实践上通过施用有机肥提高红壤(特别是红壤丘陵区)有机质水平要解决两个问题:肥源和运输,否则难以实行。本试验结果表明:本田秸秆就地还田也能增加红壤有机质的积累,但是速度较慢。秸秆就地还田不仅使作物吸收的大部分(>60%)K素重新还回土壤,而且解决了红壤旱地有机肥施用的肥源和运输问题,从而使这一措施在生产上实际可行。     

土壤有机碳的剖面分布特征及其密度的估算方法研究——以我国东北地区为例

土壤有机碳(C)库在全球变化研究中具有极其重要的地位,而土壤剖面中有机C分布特征及估算方法是精确计算土壤有机C库的前提。本文收集了《中国土种志》和东北3省土种志中有关的土壤剖面属性数据,建立以土壤有机C为主体的数据库,讨论了土壤剖面有机C的分布特征及土壤剖面不同分类单元下土壤有机C的估算方法,为合理和准确地估算土壤有机C密度及土壤有机C库提供科学依据。     

长期不同施肥下红壤活性有机质与碳库管理指数变化

对长期不同施肥5a和10a后红壤活性有机质进行了测定，结果表明，耕作10a不施肥或仅施化肥（CK、N、NP、NK、PK、NPK）的土壤活性有机质（LOM）及碳库管理指数（CMI）都明显下降，最大下降（CK）分别为40．5％和48．1；而有机肥或有机肥化肥配合施用（M、MNPK、1．5MNPK），LOM和CMI则显著升高，最大升高（1．5MNPK）分别为183％和195；秸秆还田（SNPK）处理LOM和CMI先下降后增加，5a分别下降25．2％和31，10a又分别上升17．9％和13。说明化肥主要提高非活性有机质，有机肥则显著改善土壤有机质质量，秸秆还田对提高红壤有机质质量比有机肥慢。用33mmol L^-1、167mmol L^-1、333mmol L^-1KMnO4测定的三种活性有机质（本文分别称其为高活性有机质HLOM、中活性有机质MLOM和活性有机质LOM）的含量依次增加，分别占总有机质的5．6％、9．6％和14．5％。三种活性有机质之间呈显著或极显著相关，HLOM与MLOM相关系数为0．478^＊，HLOM与LOM为0．592^＊＊，MLOM与LOM为0．716^＊＊。作物产量只与MLOM和LOM极显著相关，相关系数分别为0．821^＊＊和0．602^＊＊，而和总有机质没有显著的相关性。同时，LOM及CMI与土壤阳离子交换量、交换性钾、交换性钙、盐基总量、微量元素等呈显著或极显著正相关，但总有机质与上述土壤化学指标相关性差。这些结果暗示LOM和CMI比总有机质更能客观反映土壤肥力和土壤质量的变化情况，应该成为描述土壤质量和评价土壤管理的良好指标。     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

湘中低山丘陵红壤森林生态系统土壤动物群落结构的特征

中亚热带低山丘陵区,气候温暖、湿润,植被生长繁茂,土壤动物资源丰富。通过对湘中丘陵山地红壤森林土壤动物群落定位调查,共获得36 018只土壤动物标本,计有31类,其中蜱螨类、弹尾类和线虫类为优势类群,三类群占动物总量的92.33%,为森林土壤动物群落的主体。其他28类常见类群和稀有类群,分别占土壤动物总量的5.28%和2.39%。土壤动物密度(104ind m-3)受多种环境因素制约,其主要限制因素是植被类型和土壤干湿季节变化,根据4个采样点的定位调查结果,以地带性常绿阔叶次生林和灌草丛群落最丰富,分别为78.41(104ind m-3)和75.33(104ind m-3),人工针叶林土壤动物密度仅为56.41(104ind m-3)。土壤动物在土体中垂直分布与土壤有机物质的表聚和土壤理化特性的垂直差异有密切关系,在森林土壤中主要分布于凋落物层和土壤的腐殖质层,向下锐减。     

低丘红壤区旱地土壤渗透性与可蚀性定量关系的研究

应用人工模拟降雨仪和Guelph仪对我国南方低丘红壤区旱地土壤的渗透性与可蚀性之间的定量关系进行了研究,结果表明,第四纪红色土和红砂发育的旱地坡地0－5cm表层土壤饱和渗透率Kfs与土壤的可蚀性K呈现负相关,且它们之间的定量关系可概括为：K≈a.K^-bfs c,其中a,b,c均为土壤有关的系数。     

土壤有机碳密度及储量的统计研究

阐明了土壤有机碳密度及储量统计的重要意义 ,介绍了国内外有关土壤有机碳储量研究的最新进展 ,探讨了一种较为精确的土壤有机碳密度计算方法并列举了计算实例 ,为全面而细致地统计我国土壤有机碳储量提供了一条可能途径     

不同施肥处理对旱地红壤团聚体中有机碳含量及其组分的影响

借助筛分、浮选等物理分组和化学分析方法研究了不同施肥处理下旱地红壤团聚体中不同有机碳组分的差异.结果表明：长期施肥显著地提高了土壤中总有机碳含量（TOC）和团聚体中轻组有机碳（LF-C）、团聚体内粗颗粒有机碳（CF-C）、团聚体内细颗粒有机碳（FF-C）和矿物结合态有机碳（mSOC）的含量,且各有机碳组分与TOC均呈极显著相关;团聚体中有机碳含量随团聚体的粒级减小而降低,厩肥处理的促进效果最明显;团聚体中有机碳主要以mSOC形式存在.有机肥的施入降低了大团聚体的周转,秸秆处理对团聚体的形成和稳定效果优于厩肥处理;在红壤地区有机无机肥配施使得有机碳在团聚体形成及稳定方面的作用得以加强.     

鄂南丘陵区棕红壤硼的分布和迁移特点及其调控

针对鄂南丘陵棕红壤区农业持续发展中作物需硼问题，以集水面为单位和室内盆栽、人工模拟降雨试验相结合的方法，系统地研究了鄂南丘陵棕红壤区土壤硼的含量分布、形态和周年变化、动态规律及不同土地利用方式、耕作制度下土壤硼的迁移平衡规律，在此基础上建立了土壤硼循环的综合模拟模型。研究结果表明，同一集水面不同高程农田硼的分布、迁移和循环规律有一定差异；各形态硼的变化周期较为一致。热水溶性硼在集水面土壤中有明显的表层富集现象，在不同地形部位其系数有所不同。硼的表层流失以土壤体内向下淋失，受作物叶面积指数和土壤稳渗速率影响较大。