生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体及其碳、氮分布的影响

为探究生物炭对亚热带红壤水稳性团聚体结构及其碳、氮分布的影响,针对亚热带红壤选用海鲜菇废菌棒为原料制备生物炭,通过短期盆栽试验,研究生物炭施用下土壤水稳性团聚体及其碳、氮分布特征。研究结果表明:(1)土壤水稳性团聚体均以 <0.25 mm粒径为主,其中生物炭配施化肥处理含量最高,为 65.88%,生物炭能够显著增加土壤粒径 >0.25 mm水稳定性团聚体比例,增幅达到 40.52%;配施化肥、猪粪则会降低其含量,降幅分别为 43.33%、25.33%;(2)生物炭配施化肥、猪粪可以显著提高土壤平均重量直径与几何平均直径;(3)施用生物炭可以显著提高土壤有机碳、全氮含量及碳氮比,平均增幅分别为 154.76%、74.05%、30.16%。综上所述,生物炭施用有利于提高亚热带红壤水稳性大团聚体含量及稳定性,且对于土壤碳氮含量的提升效果更为显著。     

玉米间作大豆、萝卜对红壤不同粒径水稳性团聚体碳氮分布的影响

为了探讨不同种植模式对红壤水稳性团聚体粒径分布以及不同粒级团聚体中有机碳、氮含量,土壤微生物量碳、氮含量的影响,选择大豆、萝卜与玉米间作及3种作物的单作进行田间试验,在作物成熟期采样,进行样品测定。结果表明:在玉米-大豆(玉//豆)、玉米-萝卜(玉//萝)、玉米单作(玉单)、大豆单作(豆单)、萝卜单作(萝单)处理中,大团聚体(> 0.25 mm)的百分含量明显高于微团聚体(<0.25 mm),其中以大团聚体中粒径为0.25~2 mm的百分含量最高且显著高于其余两种粒径,大团聚体百分含量表现为:玉//豆>玉//萝>玉单>萝单>豆单,微团聚体则与其相反。团聚体粒径中的有机碳含量表现为0.25~2 mm粒径最高、<0.25 mm粒径次之、>2 mm粒径含量最少、玉米大豆间作含量最高、玉米单作含量最低。团聚体粒级中全氮含量与有机碳分布一致,但单作的全氮含量高于间作。有机碳与全氮的C/N为间作高于单作,>2 mm粒径C/N高于其余两种粒径。微生物量碳、氮在团聚体粒径中的分布趋势一致,都表现为间作模式高于单作模式,大团聚体中的含量高于微团聚体。微生物量碳、氮的C/N为单作模式高于间作模式,微团聚体大于大团聚体。与单作相比,间作能提高土壤中水稳性大团聚体的含量,增加大团聚体粒径内的有机碳、氮及微生物量碳、氮的含量。     

不同利用方式和肥力红壤中水稳性团聚体分布及物理性质特征

研究了不同土地利用方式和土壤肥力对红壤水稳性团聚体及土壤物理性质的影响。结果表明,同一肥力水平下不同土地利用方式的土壤中,>0.25 mm水稳性团聚体含量变化趋势相同,均以旱地土壤含量最低,林地土壤最高。不同肥力水平下,林地、果园、水田中>5 mm水稳性团聚体含量变化均为:高肥力>低肥力。说明随土壤肥力的逐渐增高,有机质胶结物质含量增加,有利于形成更多的水稳性大团聚体。土壤团聚体稳定性与>0.25 mm水稳性团聚体含量呈极显著正相关,这表明>0.25 mm水稳性团聚体含量是影响土壤团聚体稳定性的主要因素。不同土地利用方式下的土壤物理性质(土壤容重、土粒密度、土壤孔隙度)存在较大差异,变化规律也不一致。但土壤容重和土壤孔隙度与>0.25 mm水稳性团聚体含量有很好的相关性。     

不同利用方式和开垦年限下红壤水稳性团聚体及养分变化研究

本文就不同开垦年限下旱地、水田、菜园和荒地土壤水稳性团聚体、有机C和各养分的变化规律及其相互关系进行了研究.结果表明,荒地开垦为旱地、水田和菜园后,>5 mm的水稳性团聚体含量迅速下降,但随着利用年限的延长,>0.25 mm的水稳性团聚体总量呈增加趋势.旱地和菜园土壤有机C的积累速度高于全N,而水田土壤中全N和有机C含量同时迅速上升.土壤全P含量随开垦年限增加快速升高,但土壤K素淋失严重,随着熟化程度的提高而降低.红壤各粒级水稳性团聚体含量与有机C和全N含量之间均达到了显著相关关系,而与全P和全K间相关性不显著.可见,土壤团聚体稳定性程度保持在何种水平,主要取决于农田有机C库及N的平衡状况.     

土地利用方式对土壤水稳性团聚体有机碳的影响

对福建省建瓯市山地红壤的农业用地(坡耕地、茶园、桔园)、林地(杉木、木荷、封育)不同土层(0-10,10-20 cm)土壤团聚体有机碳含量与贮量进行研究.结果表明:林地开垦作为农地后,>2 mm土壤大团聚体的数量明显下降,<0.25 mm团聚体含量显著上升.不同土地利用方式的土壤大团聚体呈现粒径越大,团聚体有机碳含量越高的趋势,林地不同粒径团聚体有机碳含量都显著高于农业用地.林地随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量增加;而农地正好相反,随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量反而下降.土壤总有机碳增加主要受到大团聚体有机碳增加的影响,其中>2 mm和0.5～2 mm粒径土壤团聚体对土壤总有机碳贡献最为突出.因此亚热带山地红壤内林地开垦为农业用地会导致富含碳的土壤大团聚体有机碳含量大幅度下降,团聚体的稳定性也随之下降.     

不同修复措施下红壤水稳性团聚体中有机质分布特征

试验设置作物对照(CK)、作物+PAM(聚丙烯乙酰)(C1)、作物+稻草覆盖(C2)、作物+带状牧草(C3)、作物+PAM+带状牧草(C4)和作物+稻草覆盖+带状牧草(C5)6个处理,分别于种植花生前(A)、花生收获后(B)和小麦收获后(C)采集表层土样,研究不同修复措施下鄂东南侵蚀红壤团聚体的稳定性及水稳性团聚体中有机质的分布特征。结果表明,C时期各处理>0.25mm水稳性团聚体含量的平均值比A时期提高了24.78%,以C2处理的水稳性团聚体含量最高。不同时期土壤和各级水稳性团聚体中有机质含量表现为B>C>A。随着团聚体粒径(>4mm,4～2mm,2～1mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm)减小,水稳性团聚体中有机质含量逐渐降低。土壤有机质含量与各粒径水稳性团聚体有机质含量呈线性正相关,小粒径(2～0.25mm)水稳性团聚体的有机质含量与土壤有机质含量呈极显著正相关(相关系数为0.779 2～0.828 6)。综合考虑土壤有机质含量和团聚体稳定性2个因素,稻草覆盖措施对侵蚀红壤的修复效果较好。     

不同退耕模式下土壤水稳性团聚体及其有机碳分布特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,对退耕还茶地和退耕还林地土壤水稳性团聚体及其有机碳分布特征进行研究。结果表明：（1）不同土层退耕还茶地土壤各粒径水稳性团聚体占总团聚体的比例均以〈0.25mm的含量最大,且与其他粒径间存在极显著差异;除2～1mm粒径外,退耕还茶地土壤与退耕还林地同粒级水稳性团聚体含量差异不显著。（2）0-20cm土层,团聚体的平均重量直径和平均几何直径表现为退耕还林较退耕还茶大,虽退耕还茶地破坏率与退耕还林的差异不显著,但退耕还茶地土壤团聚体破坏率高于退耕还林地的;20-40cm土层结果与之相反。（3）0-20cm土层,退耕还茶地随着水稳性团聚体粒径的减小土壤有机碳含量呈先减少,再增加,然后减少,最后增加的变化,且退耕还茶地土壤有机碳含量较退耕还林的高;20-40cm土层,退耕还茶地随着水稳性团聚体粒径的减小土壤有机碳含量呈先减少,再增加,最后减少的变化,除0.5～0.25mm和〉5mm这2个粒级外,退耕还茶地土壤有机碳含量较退耕还林的低。     

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.     

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。     

灌溉方式对保护地土壤微团聚体及其碳、氮分布的影响

以连续13年沟灌、滴灌和渗灌3种不同灌溉方式灌溉的保护地土壤为对象,研究不同灌溉处理保护地土壤微团聚体的分布及其碳、氮含量变化.结果表明,不同灌溉处理间,0-10 cm和10-20 cm土层土壤微团聚体含量均以渗灌处理最高,且0-10 cm土层灌溉处理间差异大于10-20 cm土层;各灌溉处理0-10 cm土层和10-20 cm土层土壤微团聚体均以0.01～0.05 mm粒级为优势粒级,0.05～0.25 mm粒级为次优势粒级,而＜0.01 mm粒级土壤微团聚体含量最少;灌溉处理间0-10 cm和10-20 cm土层各粒级土壤微团聚体全氮含量分布的总体趋势是滴灌高于沟灌和渗灌,且颗粒越小、这一处理间差异越明显,而处理间各粒级土壤微团聚体总碳含量差异不明显;0-10 cm土层某粒级土壤微团聚体总碳和全氮含量高于10-20 cm土层同粒级土壤微团聚体,而在同一土层微团聚体粒径越小、其总碳和全氮含量越高.从土壤结构及养分性状考虑,滴灌和渗灌比沟灌更适合于保护地蔬菜栽培灌溉.     

长期施用有机肥对红壤旱地土壤线虫群落的影响

基于红壤旱地(玉米)的长期施肥试验,研究长期施用有机肥对土壤线虫分布特征及群落结构的影响。田间试验处理包括:CK(对照)、ON1(低量有机肥)、ON2(高量有机肥)和ON2L(高量改良有机肥)。结果表明,施肥8a后,红壤旱地中共鉴定出15科、29属土壤线虫,包括8属植物寄生线虫、9属食细菌线虫、3属食真菌性线虫和9属捕食杂食性线虫,短体属(Pratylenchus)、小杆属(Rhabditis)和原杆属(Pro-torhabditis)为优势属。不同施肥处理中,土壤线虫总数的大小顺序为ON2>ON1>ON2L>CK。线虫群落生态指数对于施用有机肥有不同的响应:除SI外,其他虫群落生态指数均有显著差异,通过线虫群落结构的变化很好地反映了土壤的肥力变化状况,土壤线虫可以作为施有机肥过程中指示土壤健康质量的一个重要的生物学指标。     

长期施用有机肥对旱地红壤团聚体结构与稳定性的影响

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团聚体百分含量为:厩肥稻草绿肥还田对照。各有机肥处理中土壤中有机质、无定形氧化铁和无定形氧化铝含量较单施化肥处理分别增加了9%～54%、8.5%～21.7%和10.9%～26.8%。统计结果显示,0.25mm水稳性团聚体含量与土壤有机质含量成极显著正相关(p0.01);土壤团聚体破坏率与土壤有机质含量成极显著负相关(p0.01)。在单施化肥的基础上有机肥的施入不仅有利于红壤旱地土壤大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。     

The effect of tea plantation age on soil water-stable aggregates and aggregate-associated carbohydrate in southwestern China

Soil carbohydrates constitute an important component of soil organic matter (SOM), and substantially contribute to the stabilization of soil aggregates. Here, we aimed to investigate the distribution of water-stable aggregates and carbohydrates within water-stable aggregates of soil in tea plantations located in Zhongfeng Township of Mingshan County, Sichuan, which is in southwest China. Samples were collected from tea plantations of different ages (18, 25, 33, and 55 years old) and an area of abandoned land was used as a control(CK). We also examined correlations between soil carbohydrates fractions and aggregate stability. The results showed that the mean weight diameter (MWD) of soil aggregates in the tea plantations was significantly higher than that the control. Furthermore, the soil aggregate stability was significantly enhanced in tea plantations, with the 25-year-old plantation showing the most pronounced effect. Soils in the plantations were also characterized by higher concentrated acid-extracted carbohydrate content, and carbohydrate content in both surface and sub-surface layers were higher in the 25-year-old plantation. We also detected a significant positive correlation between the carbohydrate content of soil and MWD after tea plantation (P < 0.01). Notably, the association between dilute-acid extracted carbohydrate and the aggregate stability showed the highest correlation, indicating this carbohydrate fraction could be used as an index to reflect changes in soil quality during tea plantation development. We should develop a potential fertilisation programme to maintain SOM- Carbohydrates within aggregates and the appropriate pH for preventing soil structure degradation after 25 years of tea planting.     

长期施用无机肥对红壤旱地养分和结构及花生产量的影响

利用中国科学院红壤生态试验站20 a长期肥料定位实验,研究了长期施用无机肥对红壤旱地养分和结构及花生产量的影响。结果表明:不同无机肥处理花生果产量分布为:氮磷钾处理>氮磷钾钙处理>磷钾处理>氮磷处理>氮钾处理,各处理间差异显著,并以长期缺施磷肥对花生果产量影响最大。除全钾含量外,土壤中氮、磷养分全量与有效磷、交换钾含量均较土壤初始值有一定程度的上升。长期单施无机肥土壤有机质含量较土壤初始值增加了4.6~6.62 g kg-1。与有机肥和无机肥配施处理比较,单施无机肥土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量显著减少,团聚体破坏率提高了9.38%~16.56%,平均重量直径减少了0.15~0.18 mm。长期施用无机肥可以提高土壤养分含量从而有效地提高花生果产量,但另一方面其对土壤结构造成的破坏也影响了花生产量的提高,选用有机肥无机肥配施可以改善这种情况。     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

造林恢复植被后土壤的化学计量学特征对其碳组分的影响

Afforestation is recognized as an important driving force for soil organic C(SOC) dynamics and soil element cycling.To evaluate the relationships between soil C:N:P stoichiometry and SOC fractions,soil C:N:P stoichiometry distributions at 0–200 cm soil depths were analyzed and the contents of SOC fractions were evaluated in 9 typical land-use systems on the Loess Plateau of China.The contents of light fraction organic C,particulate organic C(53,53–2 000,and2 000 μm),labile organic C,microbial biomass C,and dissolved organic C decreased with increasing soil depth and were higher in afforested soil than in slope cropland soil.Compared with the slope cropland,different vegetation types influenced soil C:N,C:P,and N:P ratios,especially when C:P and N:P ratios were significantly higher(P0.05).Moreover,SOC fractions at the 0–10 and 10–40 cm depths were particularly affected by soil C:P ratio,whereas those at the 40–100 and 100–200 cm soil depths were significantly affected(P0.05) by soil N:P ratio.These results indicate that changes in SOC fractions are largely driven by soil C:P and N:P ratios at different soil depths after afforestation.     

中亚热带四种森林土壤团聚体及其有机碳分布特征

选择中亚热带地区4种典型森林类型:杉木林、湿地松林、毛竹林和次生林4种森林土壤为研究对象,研究了森林类型对土壤不同发生层水稳性团聚体及其有机碳分布特征的影响。结果表明:不同森林类型对>5 mm和2~5 mm土壤团聚体含量影响显著(p<0.05),表现为次生林>杉木林>毛竹林>湿地松林,而在其他粒径无显著差异。0~30 cm土层内团聚体R0.25和MWD次生林显著高于其他人工林,杉木林次之,湿地松林和毛竹林最低,其他土层无显著差异。各森林类型同土层不同粒径团聚体中有机碳含量随粒径大小变化,团聚体粒径越小,有机碳含量越高。0~10 cm土层同粒径土壤团聚体有机碳含量从大到小依次是次生林、杉木林、湿地松林和毛竹林,而在其他土层各森林类型之间差异不显著。     

Corn-soybean intercropping and nitrogen rates affected crop nitrogen and carbon uptake and C:N ratio in upland red soil

The objective of this research was to determine the effect of corn-soybean intercropping and nitrogen rates on crop biomass, nitrogen (N) and carbon (C) accumulation, and crop C:N ratio in upland red soil. Crop dry matter yields, nitrogen and carbon contents (including grain, straw and root) were measured. Compared with sole corn, corn dry matter yield and carbon accumulation decreased in intercropped soybean. Intercropping decreased the corn C:N ratio, whereas it increased soybean C:N ratio. Nitrogen application significantly increased corn yield, nitrogen and carbon accumulation, but reduced those of soybean. Nitrogen application decreased corn straw C:N ratio and increased soybean straw C:N ratio in most intercropping systems. In conclusion, intercropping and nitrogen rates affected the growth of corn and soybean, changed the allocations of nitrogen and carbon, and altered C:N ratios in different parts of the crops.     

有机肥对旱地红壤供磷效应的研究

研究了施用有机肥对土壤磷形态的影响 ,分析了不同有机肥施用量下土壤各种磷组分变化。结果表明 ,施用有机肥能显著增加旱地红壤的速效磷含量。有机肥对土壤速效磷的影响随其 C/P比不同而不同。有机肥能提高土壤中等活性有机磷的含量。中等活性有机磷是土壤速效磷主要的有机磷源。施用有机肥 ,能增加土壤磷的供应和贮备 ,并能增加作物的吸磷量及产量     

Role of soil organic matter in stabilization of water-stable aggregates in Soils under different types of land use

Three Andosols (used as grassland, upland field, and paddy field) and two Gray Lowland soils (used as upland field and paddy field) were examined to study the role of organic matter in the stabilization of soil aggregates. It was found that prolonged use of Andosols as grassland or as upland field enabled to maintain a higher level of soil organic carbon than use as paddy field. However, paddy soil exhibited a greater aggregate stability (determined by wet-sieving procedure) than soil under upland field or grassland management. Comparison between two Gray Lowland soils also showed that aggregates in the paddy soil were more stable than in the upland field soil. Among organic constituents examined (such as sodium pyrophosphate (SPP)-extractable organic matter and carbohydrates), only the contents of hot water (HW)-extractable carbohydrates of the soils were significantly correlated with aggregate stability. Paddy soils which showed a greater aggregate stability contained a larger amount of HW -extractable carbohydrates in the soils, and a larger amount of HW -extractable carbohydrates regardless of the size of their aggregates compared with other soils. These findings suggest that HW -extractable carbohydrates which represents easily decomposable organic materials may be of special importance for the stabilization of aggregates in the soils.