玉米高产田土壤微生物量碳的肥力特性分析

以松辽平原玉米带高产土壤和平产土壤为研究对象,研究了不同玉米产量土壤微生物量碳的变化特征及其与土壤理化性质、玉米产量的相关性.结果表明:高产培育模式下,土壤微生物量碳、微生物商显著增加;土壤微生物量碳与土壤有机碳、全氮显著正相关(P<0.05),与有效磷、>0.25 mm团聚体数量及平均重量直径极显著正相关(P<0.01),与土壤容重显著负相关(P<0.05),与pH、结构破坏率极显著负相关(P<0.01),与玉米产量极显著正相关(P<0.01).由此可见,土壤微生物量碳是反映玉米高产培育模式下土壤肥力变化的重要指标.     

添加葡萄糖及硫酸铵对水稻土微生物生物量和功能多样性的影响

【目的】高养分浓度可能对土壤的碳氮转化和微生物特性产生显著影响。研究高养分浓度下添加葡萄糖对土壤中碳氮的转化调控及其微生物变化特征,可为正确认识特殊条件下养分转化过程特性,提出提高氮素利用效率的措施提供科学参考。【方法】采集中国亚热带地区典型的水稻土样品,设置不同硫酸铵用量和葡萄糖添加量处理,布置室内培育试验,研究了不同处理下土壤中NH4+-N、NO3--N、矿质氮、微生物生物量及微生物群落功能多样性变化。【结果】与不添加葡萄糖处理相比,高硫酸铵用量处理下,添加不同浓度葡萄糖处理NH4+-N、NO3--N和矿质氮变幅分别为-4.3%-10.2%、-8.0%-41.8%和-3.9%-10.4%,而微生物量碳显著增加了89.6%-126.7%,微生物量氮增加了11.5%-109.0%。中等硫酸铵用量处理下,添加葡萄糖处理NH4+-N、NO3--N和矿质氮浓度变幅分别为-7.5%-5.8%、6.1%-58.3%和-7.2%-49.4%;微生物量碳氮也有增大趋势。BIOLOG分析显示,高、中硫酸铵用量处理下,AWCD值、Shannon、Simpson和McIntosh指数一直处于较低水平。与常规硫酸铵用量处理相比,仅添加葡萄糖和常规硫酸铵用量下添加葡萄糖后,NH4+-N、NO3--N和矿质氮浓度显著降低了17.3%-29.0%、21.4%-92.9%和18.8%-45.9%,微生物量碳、氮没有显著增加,AWCD值和微生物功能多样性指数水平较高。葡萄糖及硫酸铵对土壤微生物量碳和AWCD值的影响存在交互作用。【结论】较高的养分浓度下添加葡萄糖,调节了土壤C/N比,土壤微生物活动增强,提高了氮素的生物固持效率,降低了土壤中无机氮的含量。在当前大量施用无机氮肥背景下,尤其要重视有机无机肥配合,调控氮素转化过程,降低氮素损失风险。     

云南亚热带常绿阔叶林土壤微生物量对大气氮沉降的响应

以玉溪市城区生态植物园中结构和功能保护较好的次生常绿阔叶林为研究地点,分别设置0、1、5、10、15和30 g/(m²·a)共6个氮浓度试验处理,采用林冠下喷雾的方式处理2年,采集0～10 cm表层土壤测定土壤全碳和全氮含量、活性有机碳含量及其转化率、微生物量碳和氮含量。研究结果表明：中高浓度大气氮沉降明显增加了土壤全碳和全氮含量,降低了活性有机碳含量及其转化率,减少了微生物量碳和氮含量,说明中高浓度大气氮沉降能够影响亚热带常绿阔叶林土壤碳循环和氮循环进程,增加土壤碳库和氮库,改变土壤碳组分,延缓土壤碳转化过程,减少土壤微生物总量。数据相关分析结果表明：土壤全碳含量与大气氮沉降浓度呈多项式关系,即土壤全碳含量随大气氮沉降浓度升高而增加,在10 g/(m²·a)N水平达到最大值[(31.05±1.94) g/kg],之后随着大气氮沉降浓度的继续升高而降低;土壤全氮含量与大气氮沉降浓度呈线性正相关关系,即土壤全氮含量随着大气氮沉降浓度持续升高而不断增加;土壤活性有机碳含量及其转化率、微生物量碳和氮含量与大气氮沉降浓度呈线性负相关关系,即随着大气氮...     

高产农田生态系统土壤有机碳的输出规律及其影响因素

本研究以吨粮县山东桓台为试验基地，分析高产条件下不同秸秆还田模式和氮肥水平对土壤有机碳输出——土壤呼吸的影响及其变化规律。研究表明，土壤呼吸与温度的相关程度较大，且与日平均气温和地温有较好的指数关系。高产（吨粮）条件下土壤呼吸的强度在(CO     

水田土壤中氮素含量对活性有机碳变化的影响

通过培育试验研究水田土壤对外加无机氮和有机碳的响应机制,考查不同形态和含量的无机氮和定量的葡萄糖对水田土壤的施肥效应.水田土中施加氮肥消耗土壤中的有机碳,硝态氮对热水提取有机碳(HWC)损耗更多,土壤主要进行异养硝化作用和反硝化作用,从而使HWC下降,外源葡萄糖的加入激发了土壤中原有的顽固态碳,使得表现HWC升高,这可能存在有机碳的起爆效应.     

华西雨屏区光皮桦林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至12月,对华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)林进行了模拟氮沉降试验,应用LI-8100土壤碳通量分析系统和气压过程分离(Barometric Process Separation,BaPS)技术分别研究了4个氮沉降水平0(CK)、5(L)、15(M)、30(H)gN·m-2·a-1下土壤呼吸的日变化和月动态.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节动态,各处理土壤呼吸最高值均出现在7月份;氮沉降初期,各处理土壤呼吸差异不明显,5月份以后各氮沉降处理土壤呼吸开始表现出抑制效应,随着施氮浓度的增加,抑制效应愈加明显(CK>L>M>H);土壤呼吸日变化基本呈现单峰曲线,呼吸速率最高值一般出现在14:00-16:00.随着氮沉降的增加,对土壤呼吸产生的抑制效应增强,这可能与光皮桦林土壤本身的氮素状态有关.各处理土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著指数正相关关系,对土壤呼吸与土壤温度和湿度的偏相关分析得出,温度能解释土壤呼吸的大部分变异(50.1%～79.8%),是影响光皮桦林土壤呼吸的主导因子.随着氮沉降浓度的增加,土壤呼吸的Q10值减小,表明氮沉降可能降低了土壤呼吸的温度敏感性.     

几种人工湿地基质微生物活性研究

人工湿地基质是人工湿地处理系统的重要组成部分,采用土壤培养和污水模拟试验相结合,选择4种基质研究其微生物活性变化及其对氮去除的影响.结果表明:砂子/土壤/泥炭的混合物,土壤/砂子的混合物,土壤和砂子的微生物活性(微生物生物量碳、微生物生物量氮、基础呼吸和酶活性)存在很大的差异,微生物活性的大小顺序是:砂子/土壤/泥炭混合物>土壤>土壤/砂子混合物>砂子.基质微生物活性受其碳含量影响并与碳含量呈正相关.氮去除量与基质微生物活性有关,并与基质微生物生物量碳、氮和基础呼吸呈显著正相关(P<0.05).微生物活性可以作为反映人工湿地净化能力的有效指标.     

不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

侵蚀环境退耕撂荒地植被恢复中土壤生物学特性演变

采用时空互代法,以侵蚀环境不同退耕年限撂荒地为研究对象,分析了其土壤微生物量与其相互关系及呼吸强度等土壤生物学性质演变特征.结果表明,退耕撂荒地植被恢复演替中,土壤生物学性能在10年左右便可以得到基本恢复,土壤微生物量碳(C)、氮(N)、磷(P)含量随演替进展均呈逐渐增加的趋势,且它们之间具有显著的线性正相关关系,土壤呼吸强度也随演替进展而呈对数函数增长趋势.     

不同施氮水平对草甸黑土有机碳化学稳定性的影响

氮肥的施用会影响作物生物量,从而影响进入土壤中的有机碳的量,影响土壤有机碳的稳定性和积累。该研究在定位试验的基础上,结合2种酸解法,分析了不同施氮水平下黑土中土壤酸水解碳和酸解残留碳的变化,以揭示不同氮肥处理对草甸黑土有机碳化学稳定性的影响。试验设置5个处理,包括不施氮肥(N0)、优化施氮70%(N168)、优化施氮(N240)、传统高量施氮(N270)、优化施氮130%(N312)。结果表明:2种酸解法获得的有机碳组分结果变化趋势基本一致。施用氮肥增加了土壤有机碳含量,4个施氮处理有机碳含量显著高于N0(P0.05),N240处理有机碳含量最高;施用氮肥提高了土壤中易酸解有机碳的含量,不同施肥处理中N240处理含量最低,N312处理含量最高,但施氮处理间差异不显著(P0.05);施用氮肥降低了土壤难降解有机碳的含量,N240处理显著高于其他处理(P0.05),N240处理土壤有机碳活性指数与N0的相近,低于其他氮肥处理,N270显著提高了土壤有机碳活性指数(P0.05),而N312显著降低了土壤难降解有机碳指数(P0.05)。施用氮肥通过增加土壤活性有机碳含量来增加土壤有机碳的含量,合理的氮肥用量可以增加土壤中难降解有机碳指数,提高有机碳的化学稳定性。可以通过合理施用氮肥来调控草甸黑土有机碳含量及其稳定性。     

外加碳氮对不同有机碳土壤N2O和CO2排放的影响

以两种有机碳含量不同的土壤为对象,采用室内培养试验方法,研究了外加可溶性碳氮对黄棕壤(高有机碳含量)和紫色土(低有机碳含量)N₂O、CO₂排放的影响。试验设置五种处理分别为:对照(CK),低氮(LN),高氮(HN),低氮配施碳(LNC)和高氮配施碳(HNC).结果表明,土壤有机碳含量较高的黄棕壤各处理N₂O与CO₂排放均高于紫色土。与对照相比,单施氮肥显着促进了两种土壤N₂O排放,紫色土HN处理N₂O排放最高,而黄棕壤LN处理最高;与单施氮肥相比,LNC和HNC处理均显着降低了紫色土N₂O排放,而黄棕壤仅LNC处理N₂O排放显着降低。外源碳的输入显着提高了两种土壤CO₂排放,但单施氮肥对CO₂排放影响不明显。黄棕壤N₂O排放通量与CO₂排放通量呈极显着正相关,而紫色土N₂O排放通量与CO₂排放通量没有相关关系。上述结果说明,外加可溶性碳氮源对土壤呼吸及硝化-反硝化强度有一定的激发效应。     

好气和淹水处理间苏南水稻土有机碳矿化量差异的变化特征#br#

 【目的】探讨好气与淹水处理间水稻土有机碳矿化量差异的变化特征。【方法】采集江苏省常熟市全市范围的代表性水稻土样品并布置室内好气与淹水处理的恒温培育试验,观测土壤有机碳矿化的动态过程及矿化量变化,比较分析不同水分状况处理的土壤有机碳矿化量差异及形成机制。【结果】培养过程中不同水分状况处理下土壤有机碳日均矿化量变化趋势有显著差异,好气处理下培养前期迅速下降,而淹水处理下则迅速升高,并均在培养10 d后趋于稳定;好气与淹水处理间有机碳日均矿化量差异主要表现在培养前期,随培养时间延长而不断减小,以致培养后期差异不明显。好气处理下土壤的基础呼吸强度、有机碳日均矿化量和累计矿化量分别是淹水处理的2.26—19.11、0.96—2.41、0.96—2.41倍。统计分析表明,土壤中微生物生物量碳、氮含量越高则好气与淹水处理间呼吸强度差异越大,而若土壤中微生物生物量氮、水溶性有机碳含量越高则好气与淹水处理间土壤有机碳日均矿化量差异越大。【结论】淹水处理造成土壤微生物活性降低是导致土壤呼吸强度下降的主要原因,而在整个培养过程中土壤有机碳矿化量的变化还与水溶性有机碳含量有关。     

Differences in Organic C Mineralization Between Aerobic and Submerged Conditions in Paddy Soils of Southern Jiangsu Province, China

Moisture regime plays a crucial role in the mineralization of soil organic carbon (SOC). In this paper, the dynamics of SOC mineralization in typical paddy soils of Changshu, Jiangsu Province, China, was investigated by incubation test in laboratory. The differences in SOC mineralization under aerobic and submerged conditions of paddy soils were also studied. Results showed that the daily mineralization of SOC under different moisture regimes was significantly different in the whole incubation period, at the beginning of the incubation, it decreased quickly under aerobic condition, but increased rapidly under submerged condition, and both remained constant after 10 d of incubation. The differences in SOC mineralization were found to be mainly at the beginning period of the incubation and decreased along with the incubation time. Thus, the difference was not significantly different at the later incubation period. The respiration intensity, daily and cumulative mineralization of SOC under aerobic condition was 2.26–19.11, 0.96–2.41, and 0.96–2.41 times than those under submerged condition, respectively. Statistic analyses showed that the higher the contents of microbial biomass carbon and nitrogen, the more significant difference in respiration intensity between aerobic and submerged conditions, but the higher the contents of microbial biomass nitrogen and dissolved organic carbon, the more significant difference in daily mineralization of SOC between the two conditions. The decrease in soil microbial activity under submerged condition was the main reason leading to the decrease in respiration intensity, but the decrease in SOC mineralization was also correlated with the changes in dissolved organic carbon over the whole incubation period.     

茶园与相邻林地土壤有机碳及基础呼吸的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤基础呼吸的垂直分布特征进行了研究, 并试图寻求其与土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明茶园和林地土壤有机碳、土壤呼吸积累量、水溶性有机碳和微生物生物量碳均随着土壤深度的增加而减少, 且茶园均值大于林地。在0~100 cm土壤层次内, 茶园土壤质量敏感性指标(WSOC/SOC)平均值、代谢熵(qCO₂)平均值均大于林地, 微生物熵(qMBC)平均值小于林地。茶园和林地土壤基础呼吸速率与SOC、WSOC及MBC呈显着正相关, 向后筛选回归模型表明对茶园土壤基础呼吸的影响作用依次为SOC>MBC>WSOC,对林地土壤基础呼吸的影响作用则为WSOC>SOC>MBC.茶园土壤代谢作用强于林地, 但茶园有机碳库的稳定性比林地差, 不利于土壤有机碳库的积累, 为促进茶叶生产的持续健康发展, 茶园土壤需要更加科学合理的施肥和耕作措施。     

提高氮肥利用效率的微生物量机制探讨

通过温室盆栽实验,探讨了硫酸铵与有机碳源（葡萄糖和羧甲基纤维素钠）配合使用提高黄筋泥及红砂土中氮肥利用效率的微生物机制。结果表明,配施有机碳不仅明显增加了红壤微生物量中的碳、氮,而且还提高了黑麦草的干物质量及植物吸氮量。相对而言,在黄筋泥上的配施效果优于红砂土。因此,配施有机碳源能提高氮素的植物有效性,其重要机制是通过增加土壤微生物的数量和活性从而使施用的氮素更好地被转化和利用。     

海南岛文昌市不同森林类型土壤有机碳分布特征及其影响因素

土壤有机碳分布对于生态系统碳循环过程有重要意义,热带森林土壤存在高度空间异质性,不同森林类型下土壤有机碳的分布仍存在很大不确定性。因此,以海南岛文昌市五种森林类型的表层土壤为研究对象,探究其有机碳分布特征,并通过相关性分析、逐步回归分析和冗余分析阐明影响土壤有机碳分布的主要影响因子,结果表明:文昌市五种森林类型土壤有机碳含量范围在6.18－35.71k/kg,木麻黄人工林土壤有机碳含量最低,不利于土壤碳固存,有机碳分布表现为桉树人工林>人工混交林>次生林>相思人工林>木麻黄人工林;不同森林类型中有机碳含量变化与土壤中全氮含量、碳氮比变化一致;影响有机碳分布的主要因素为土壤全氮含量和碳氮磷化学计量比。研究结果可以为热带地区土壤碳固存及森林生态系统管理保护提供理论依据。     

福建典型冷浸田土壤活性有机C、N 组分特征

基于福建典型冷浸田与邻近景观单元内的非冷浸田7对14个土壤样品数据,利用配对 t检验等统计方法研究冷浸田土壤活性有机C、N组分特征。结果表明,冷浸田土壤有机C含量与C/N较非冷浸田分别提高22.1％与0.56个单位,差异显著,但冷浸田土壤微生物生物量C与水溶性C组分含量及二者占有机C比重均显著低于非冷浸田,同样,冷浸田土壤微生物生物量N含量及其占全N比重也显著低于非冷浸田。冷浸田土壤有机质含量丰富,但组分品质差。冷浸田土壤微生物生物量C或水溶性C或可作为冷浸田改良效果评价的参考指标之一。     

深松秸秆还田措施对东北黑土土壤呼吸及有机碳平衡的影响

针对我国东北黑土深松结合秸秆还田措施对土壤呼吸变化特征影响不清晰、土壤有机碳平衡不确定的问题,以东北典型黑土区--绥化市青冈县为例,开展了田间原位监测试验,研究了不同深松深度(深松25 cm、深松35 cm)结合不同秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)处理对土壤呼吸(包括根呼吸)和土壤有机碳平衡的影响。结果表明:不同田间管理条件下,土壤呼吸速率呈现"先升高,后降低",在7月中旬至8月初呼吸速率达到峰值的变化特征;各个生育期土壤累积呼吸量对总呼吸的贡献有所差别,其中以春玉米拔节期和吐丝期土壤呼吸对总呼吸贡献最大,分别占35.3%~41.2%和25.9%~31.9%。与农民习惯处理(不深松、秸秆不还田,FP)相比,深松结合秸秆还田处理提高了土壤呼吸速率并显著提高土壤呼吸累积量53.2%~108.0%(P<0.05);FP处理土壤有机碳表现为入不敷出,土壤有机碳平衡值为-647 kg C·hm^-2。单独深松处理(T1)土壤有机碳平衡表示为碳亏损,碳支出比FP高102.3%,有机碳损失最严重。单独秸秆还田处理(T2)、深松25 cm+秸秆还田处理(T3)和深松35 cm+秸秆还田处理(T4)较FP分别增加了土壤有机碳收入448.5%、477.7%和448.9%,土壤有机碳平衡均为正值,均能有效固存有机碳;与FP相比,深松和秸秆还田及两者结合的处理均能显著增加玉米产量13.8%~22.4%(P<0.05),达到12 t·hm^-2高产水平。深松结合秸秆还田措施能有效增加土壤活性,提高作物产量,是东北黑土地力提升和有机碳固存的推荐田间管理技术。     

不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征

为探讨不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征,通过为期196 d的土壤有机碳矿化培养试验,对高、中、低3种不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤进行了研究。结果表明:不同地力玉米田土壤有机碳矿化速率随时间的变化呈现相同的变化趋势,即随培养时间延长,呈现先高后低的变化趋势,最后趋于平稳;但随地力等级的降低,土壤有机碳矿化速率逐渐减小。培养结束时,不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳累积矿化量之间均存在显著性差异(P0.05);低地力土壤有机碳稳定性最差,固存量最小。同一地力,20～40 cm土层土壤有机碳矿化速率和累积矿化量较0～20 cm显著降低(P0.05),表层土壤稳定性较差,不利于土壤有机碳固定。伴随土壤有机碳矿化过程,土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤可溶性有机碳(DOC)含量均较初始含量显著降低(P0.05);土壤有机碳潜在矿化势(Cp)与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、MBC和DOC均呈极显著正相关。土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程,且当地力等级变化时,各土层土壤有机碳的稳定性均受到不同程度的影响。     

长期少免耕与氮肥减量对全膜双垄沟播玉米产量及碳排放的调控作用

【目的】明确氮肥减量条件下耕作方式对土壤呼吸、碳排放、作物产量的影响,揭示玉米生长与土壤碳排放的关系。【方法】于2018—2019年依托2012年布设于甘肃农业大学旱作农业综合实验站的耕作方式及氮肥减量长期定位试验。本试验以具有良好集雨抑蒸、增温保墒作用的全膜双垄沟播技术为前提,采取二因素裂区设计,主区为4种耕作方式：翻耕（T1）;旋耕（T2）;深松耕（T3）和免耕（T4）,副区处理为两个施氮水平：氮肥减量（N1：基施氮200 kg·hm^-2）和传统施氮（N2：基施200 kg·hm^-2+拔节期施100 kg·hm^-2）。研究不同处理的玉米生长、土壤呼吸速率特征、碳排放量和土壤有机碳含量的变化,分析碳排放效率 （CEE） 及净生态系统生产力 （NEP）。【结果】（1） 耕作方式及施氮水平显著影响全膜双垄沟播玉米的生长,耕作方式对干物质积累的影响主要在灌浆期和成熟期,免耕处理显著提高了该时期的干物质积累量、生长率和净同化速率,较其他耕作方式籽粒产量提高2%—15%;施氮水平在拔节期—开花期对干物质的影响较大,但同一耕作方式下N1与 N2水平的产量差异不显著。（2）土壤呼吸速率呈先升高后降低的单峰曲线,在大喇叭口期—开花期达到峰值,耕作方式对土壤呼吸、碳排放量及碳排放效率的影响大于施氮水平,免耕处理的土壤呼吸速率较旋耕、翻耕和深松耕分别降低了4.3%、12.9%和24.3%,总碳排放量降低了21.5%、13.4%和31.2%,碳排放效率提高26.5%—55.9%;免耕减施氮肥较其他处理碳排放总量降低489—1 917.5 kg·hm^-2,碳排放效率提高了20.1%—56.2%。（3） 所有处理均表现为大气CO₂的“汇”,但免耕和减施氮肥表现出更强的碳汇效应,与传统翻耕相比,免耕处理0—5 cm土层有机碳含量增加了11.3%（P<0.05）,与传统施氮相比,氮肥减量水平下0—10 cm土层的有机碳含量提高了5.8%（P<0.05）。（4）全膜双垄沟播玉米碳排放效率与干物质积累量、生长率和净同化率呈显著正相关关系,玉米碳排放效率与土壤有机碳含量呈极显著负相关,其原因主要是耕作方式和氮肥减量促进了玉米光合能力,从而捕获更多CO₂,进而提高了玉米固碳能力。【结论】在472—491 mm的年降水条件下,免耕结合氮肥减量（基施氮200 kg·hm^-2）能提高玉米产量、土壤有机碳含量,降低碳排放总量,提高碳排放效率,是陇中黄土高原全膜双垄沟播玉米一项绿色增产技术,建议在生产中使用。