生物炭对两种植烟土壤活性有机碳的影响

为调查烟秆生物炭对典型植烟土壤根际与非根际活性有机碳组分的影响及其在不同土壤类型中是否具有一致性,选取我国烟草主产区贵州省毕节市黄壤区(东部的黔西林泉科技示范园)和黄棕壤区(西部的威宁黑石科技示范园)两个土壤类型,研究施用不同量烟秆生物炭(0、5、20、40 t·hm-2,分别记为B0、B5、B20、B40)后根际与非根际土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量的变化情况。施用生物炭后,根际土壤TOC、ROOC以及非根际土壤DOC在两个土壤中的表现基本一致,而其余则在两种土壤中表现不同。但整体表现为TOC、ROOC及DOC含量在B5处理中没有显著变化,而在B20和B40处理中显著增加,3种有机碳含量与B0相比,增幅最高分别可达305.63%、630.41%及768.48%;不同有机碳及土壤类型的峰值出现在B20或B40处理中。而对MBC来说,非根际土壤中MBC含量在黄壤B5处理中显著降低了20%,在黄棕壤B20和B40处理中分别显著增加了53.98%和145.80%,其余处理与B0之间没有显著差异;而在根际土壤中仅在黄壤B20处理中MBC含量显著增加42.17%,其余处理与B0之间均无显著差异。说明短期施用生物炭对植烟土壤活性有机碳组分(尤其是MBC)的影响与土壤类型、生物炭施用量、根际环境等有关。     

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从固碳减排角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。     

长期轮作施肥处理对植烟土壤有机碳组分和酶活性的影响

以贵州省遵义市烤烟长期(18年)定位试验为平台,研究两种种植制度(烤烟–玉米轮作和烤烟连作)下的3种不同施肥模式(不施肥、单施化肥、化肥有机肥配施)对植烟土壤有机碳组分、酶活性和碳库管理指数的影响,探究植烟土壤的碳素转化,为土壤碳素科学管理提供依据。结果显示：在相同种植模式下,化肥有机肥配施处理比单施化肥处理的土壤总有机碳(TOC)增加5.65% ~ 12.13%,其中,轻组有机碳(LFOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)分别提高23.33% ~ 28.71%、24.46% ~ 25.54%、10.26% ~ 18.99%,碳库管理指数增加12.89% ~ 23.34%;土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著增强,且与土壤有机碳各组分含量和碳库管理指数呈显著正相关(0.59^* ~ 0.97^**,n=18)。在相同施肥条件下,轮作处理的土壤有机碳含量、酶活性和碳库管理指数分别比连作处理提高6.14% ~ 23.51%、9.00% ~ 37.92% 和4.74% ~ 14.44%,以烤烟–玉米轮作+化肥有机肥配施处理最优。综上,通过“轮作+化肥有机肥配施”不仅能显著提高植烟土壤有机碳含量和碳库管理指数,还能增加土壤微生物生物量和活性有机碳(LOC)组分,对于提高植烟土壤肥力和维持土地生产力具有重要意义。     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

施用小麦秸秆或其生物炭对烟田土壤理化特性及有机碳组分的影响

  【目的】  以2年田间定位试验为依托,研究小麦秸秆及其生物炭连续施用对植烟土壤理化性状和有机碳组分的影响,为烟区土壤质量提升提供依据。  【方法】  田间试验在山东省诸城市潮褐土烟田上进行。试验设4个处理,分别为:常规施肥且秸秆不还田(CK),常规施肥+小麦秸秆还田(FS),常规施肥+小麦秸秆生物炭2.25 t/hm2 (FB1)和4.50 t/hm2 (FB2)。在烟叶收获后,采集0—20 cm耕层土样,测定了土壤基础理化指标和总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、活性有机碳(LOC)及轻组有机碳(LFOC)含量,并计算土壤碳库管理指数(CPMI)。  【结果】  连续施用小麦秸秆或其生物炭2年后,FB1和FB2处理TOC含量显著高于CK,增幅分别为74.9%和116.0%,而FS与CK处理间差异不显著。LFOC含量的变化趋势与TOC类似,FB1和FB2处理LFOC含量分别较CK处理显著增加154%和326%。FS处理HWC含量显著高于CK和FB1处理,而与FB2处理差异不显著。与CK相比,FS处理HWC含量增加了107%。FS和FB2处理MBC含量较CK分别增加了252%和144%,而FB1处理与CK相比差异不显著。FS处理LOC含量较CK显著增加了68.9%,而FB1、FB2处理LOC含量与CK相比差异不显著。FS处理还能显著降低土壤容重、增加土壤含水量及有效磷含量,其对部分土壤理化特性的改良效果优于生物炭处理(FB1和FB2)。此外,CPMI也以FS处理最高,较CK显著增加了73.5%,而FB1、FB2处理与CK处理差异不显著。  【结论】  连续秸秆还田有利于提升烟田土壤活性有机碳(MBC、HWC和LOC)含量,降低土壤容重,提高有效磷含量,提高土壤CPMI。而同量秸秆转化为生物炭后连续还田能够提高土壤总有机碳和轻组有机碳含量,更有利于土壤有机碳的长期固存。     

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。     

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。     

施肥对植烟土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响

采用盆栽试验的方法,设不施肥、单施氮肥、氮磷钾肥配施、氮磷钾肥,分别增施腐熟秸秆、芝麻饼肥和生物炭6个施肥处理,通过测定烟株生长发育过程中土壤有机碳组分和土壤呼吸速率的动态变化,探讨了不同施肥措施对植烟土壤有机碳组分和呼吸速率的影响.2次盆栽试验分别于2017年和2018年进行.结果表明,与未施肥和单施化肥相比,添加有...     

水土保持措施对红壤缓坡地土壤活性有机碳及酶活性的影响

基于植物篱和稻草覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,以花生常规等高种植为对照(CK),研究红壤缓坡地香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、稻草覆盖+香根草篱(HM)3种水保措施下旱、雨季土壤活性有机碳含量及土壤酶活性变化特征,探讨不同水保措施对土壤活性有机碳含量及土壤酶活性的影响。结果表明∶(1)稻草覆盖、香根草篱处理均能显著提高土壤微生物生物量碳含量(p0.05),其中稻草覆盖和香根草篱相结合效果最佳,且在旱季提升效果优于雨季;而稻草覆盖是提高土壤可溶性有机碳含量的主要影响因素;(2)稻草覆盖和稻草覆盖+香根草篱2种水土保持措施均能显著提高雨季土壤酶活性(p0.05),其中稻草覆盖起决定作用;各水土保持措施对旱季土壤酶活性的影响较小。(3)相关性分析表明,土壤β-葡(萄)糖苷酶和纤维素酶活性与土壤活性有机碳含量呈现良好的相关性(p0.05),对于评价红壤缓坡地水土保持措施土壤环境质量功能、指导实际生产等方面具有重要意义。     

土壤活性有机碳测定方法的改良

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,活性有机碳作为土壤碳库中最活跃的组分,对土壤碳含量的变化和碳排放具有较好的指示作用。目前活性有机碳的测定主要采用333 mmol L^-1KMnO_4氧化方法,然而该方法存在诸多不足,需要进行改良。采用改良方法(1:0.2 K_2Cr_2O_7-H_2SO_4)和KMnO_4法测定我国农田生态系统5个长期施肥站点土壤活性有机碳的含量。两种方法测定的土壤活性有机碳含量存在极显著的线性回归关系,且在各地点和施肥处理下均呈极显著的线性关系;改良方法测定的标准误和变异系数都比KMnO_4方法低;并且改良方法所需设备简单、操作简便快速等优点。因此本研究的改良方法与KMnO_4法相比具有一定的优势,可以考虑作为土壤活性有机碳测定的改良方法。     

蚯蚓粪与化肥配施对西瓜地土壤活性有机碳及酶活性的影响

[目的]探讨蚯蚓粪与化肥配施对西瓜种植的作用,为土壤培肥制度的建立及西瓜生产提供参考。[方法]以"黑彤K-8"为试材,通过大田试验研究了N100(尿素提供100%的氮)、M10N90(蚯蚓粪和尿素分别提供10%和90%的氮)、M30N70(蚯蚓粪和尿素分别提供30%和70%的氮)和M50N50(蚯蚓粪和尿素各提供50%的氮)等不同处理对土壤活性有机碳、碳库管理指数(CPMI)、酶活性和西瓜产量的影响。[结果]同N100处理相比,配施蚯蚓粪处理的高活性、中活性和活性有机碳含量均明显升高;M30N70处理的活性有机碳含量和CPMI显著高于其他处理,比N100处理分别高出30.10%和37.28%;同时,脲酶和蔗糖酶活性亦明显高于其它处理,其中蔗糖酶活性分别较CK,N100,M10N90和M50N50处理提高84.66%,62.33%,47.26%和22.46%。此外,M30N70处理的西瓜产量和肥料生产率最高,它可使西瓜产量分别比N100,M10N90和M50N50处理高出26.49%,13.34%,6.27%;M30N70处理的肥料生产率分别比N100,M10N90和M50N50处理高出166.50%,54.11%,21.37%。相关分析结果表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性、西瓜产量及肥料生产率的变化,比土壤总有机碳更具灵敏性。[结论]蚯蚓粪与化肥配施对西瓜生长具有显著的促进生长效果,其中3∶7比例配施的效果优于1∶9和5∶5比例。     

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.     

采伐干扰对东北温带次生林土壤碳矿化和活性有机碳的影响

在黑龙江东部的张广才岭选择典型次生杂木林进行不同采伐处理,一个生长季后测定了土壤潜在碳矿化速率和活性有机碳含量.结果表明:在28℃条件下经过90d的培养,土壤潜在碳矿化速率和碳矿化总量在所测定的土层中(0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm)均表现为:50%强度采伐>皆伐后农作>25%强度采伐≌对照>皆伐后造林的变化趋势,但各处理间差异不显著.土壤易氧化碳含量在3个土层50%强度采伐均显著高于对照.土壤微生物碳含量在0-10 cm和10-20 cm土层,50%强度采伐显著高于对照.在0-10 cm土层,皆伐后造林显著低于对照.水溶性有机碳含量在0-10 cm和10-20 cm土层,50%强度采伐显著高于对照,在20-30cm土层,皆伐后造林显著低于对照,这说明在东北温带次生林中,较大强度的择伐短期内可增加土壤活性有机碳含量.而皆伐后造林可导致土壤活性有机碳出现下降趋势.     

若尔盖高寒湿地土壤活性有机碳垂直分布特征

对若尔盖高寒湿地沼泽土和泥炭土的有机碳（TOC）和活性有机碳（LC）沿土壤剖面的分布特征研究表明，沼泽土的有机碳和全氮（TN）古量整体上从表层向下呈现下降趋势．中间在16～18cm处出现一个升高点，与当时的有机质来源和沉积环境有关。泥炭土有机碳沿土壤剖面并没有呈现同样的下降趋势．而是从表层向下至22cm呈现升高趋势，22cm向下才呈现下降趋势。全氮含量与有机碳含量的分布特征不同。在表层o～10cm古量较高，向下含量减小。沼泽土活性有机碳沿土壤剖面整体呈现下降趋势，变化于2．4～13．6mg／g．变异系数较大。达到53．25％。泥炭土活性有机碳沿土壤剖面规律性不明显，变化于30-45mg／g，变异系数只有11．62％。沼泽土的活性有机碳占到总有机碳的3％～17％。变化较大；而泥炭土的活性有机碳占到总有机碳的7％～12％，变化较小。沼泽土和泥炭土的有机碳活度（L）最大值并不是出现在表层，而是在表层稍微向下的部分（8～10cm）。再向下有机碳活度呈现下降的趋势。     

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。     

森林转换对土壤活性有机碳组分的影响

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)以及土壤理化指标,分析了林型转换后土壤活性有机碳组分变化特征及其与土壤理化因子间的相关关系。结果表明：(1)马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林后主要对0—10 cm土壤活性有机碳组分产生影响,其中土壤SOC,POC,EOC含量均在林型转换后出现下降,DOC含量上升,而MBC在林型转换前后无显著差异。(2)林型转换后各土层POC/SOC均出现下降,DOC和EOC占SOC比例总体呈升高趋势,MBC/SOC则未表现出明显规律。(3)土壤有机碳与活性碳组分以及TN,EC,NH⁺₄-N,NO^-₃-N均呈极显著正相关,各活性碳组分之间也存在极显著正相关关系(p<0.01)。综上,马尾松次生林转换成...