南方典型水稻土长期试验下有机碳积累机制研究Ⅳ.颗粒有机质热裂解-气相-质谱法分子结构初步表征

采用热裂解-气相-质谱(Pyr-TMAH-GC/MS)技术对长期不同施肥处理下太湖地区黄泥土本体土壤及水稳性团聚体中颗粒有机碳(POC)的化学组分进行了研究。结果表明,POC的热裂解产物主要来源于脂肪族化合物和木质素类化合物。木质素类化合物主要以愈疮木基丙烷(G)和p-羟苯基(P)两种木质素单体为主,从而揭示黄泥土POC积累中草本植物(水稻、油菜的残茬和秸秆)的输入贡献。脂肪族化合物主要为C8-C30脂肪酸甲基酯(FAMEs),且大多为偶数碳结构。施肥改变了各裂解产物在本体土壤和水稳性团聚体中的分布,从而使得不同施肥处理下各类化合物对POC稳定性的贡献出现了差异。化肥配施猪粪下木质素类化合物以及微生物源的脂肪族化合物均贡献于本体土壤POC的积累与稳定,而化肥配施秸秆下本体土壤POC的化学稳定性主要归因于高等植物源化合物的贡献,其次为微生物源脂肪族化合物。化肥配施有机肥下水稳性团聚体中较高的POC主要归因于植物源有机物质的分解贡献。本研究揭示了合理施肥下水稻土中有机碳的化学抗性组分在土壤有机碳积累中的促进作用,各组分的相对分布差异可指示有机碳积累的不同来源。     

长期不同施肥对黄泥土水稳性团聚体颗粒态有机碳的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下太湖地区黄泥土耕层水稳性团聚体颗粒态有机碳含量的变化。结果表明,供试土壤水稳性团聚体组成以>2mm和2~0.25mm粒径为主,施肥下>2mm水稳性团聚体显著增加,并伴随2~0.25mm水稳性团聚体明显减少。颗粒态有机碳主要存在于>2mm水稳性大团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的减小而明显减少。>2mm水稳性大团聚体中的POC对施肥的响应较为敏感,以化肥与秸秆配施下该粒径水稳性团聚体中POC的积累效果最为明显。而化肥与猪粪配施则显著增加了2~0.25mm和0.25~0.053mm水稳性团聚体中的POC含量。土壤不同层次水稳性团聚体中POC的来源不同,在0~5 cm表层可能主要来源于作物根茬生物量,而在5~15 cm土层则可能跟施入的外源有机物有关。     

长期不同施肥管理对稻田土壤有机碳库特征的影响

以19年的长期定位施肥土壤为材料,研究不同施肥管理:不施肥(CK),施无机肥(N、NP、NK、NPK),施有机肥(OM),有机-无机配施(F、F')下稻田耕层土壤有机碳库组分及含量变化.结果表明:不同施肥方式对土壤有机碳及其组分有显著影响,土壤总有机碳(TOC)变化趋势为有机无机配施(平均12.34g/kg)>单施有机肥(平均12.15 g/kg)>无肥(平均10.56 g/kg)>化肥(平均9.78 g/kg);有机肥和化肥配施土壤徽生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及SMl3(2/TOC、WSOC/TOC、LFOC/TOC均显著高于单施化肥土壤的.与不施肥相比,化肥、有机肥的施用均显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC,其中,化肥的施用更有利于土壤重组有机碳(LFOC)的积累.单施有机肥或有机无机配施显著增加了较大粒级(>0.25 mm)水稳性团聚体及其TOC含量,而单施化肥则显著增加了较小粒级(<0.25 mm)及其TOC含量.因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤质量和持续生产力.     

长期不同施肥对太湖地区黄泥土总有机碳及颗粒态有机碳含量及深度分布的影响

研究了长期不同施肥处理(化肥与秸秆配施、化肥与猪粪配施、单施化肥和不施肥)下,水稻土总有机碳和颗粒态有机碳的深度变化。结果表明,总有机碳(TOC)和颗粒态有机碳(POC)的深度分布都符合幂函数方程(Y=aX-b);不同的施肥处理主要影响耕层土壤的TOC和POC含量,POC分配比例在土壤深度上也有差异。其中,化肥与猪粪配施处理,由于有机物质的输入其TOC和POC含量显著高于其它3种处理;不施肥处理的POC含量显著高于单施化肥和秸秆配施化肥。并且,没有观察到耕层POC含量与不同小区的作物平均产量间的显著线性关系,这意味着土壤POC仅从含量来说,与作物生物量的输入并没有直接关系。而可能与施肥中的直接输入有较大关系。同时,POC含量与大团聚体颗粒组含量间的相关性不显著,说明不同施肥处理下POC的结构和性质可能发生了变异,导致其对大团聚体颗粒组形成及其稳定性的作用存在差异。可见,不同的施肥处理并没有改变TOC和POC的深度分布格局,只是改变了它们在耕层土壤的含量以及POC的分配比例。不同施肥处理下POC的结构性质及其稳定性的变化还有待于进一步的研究。     

化肥与有机物料配施对黄褐土团聚体分布及有机碳含量的影响

通过对黄褐土小麦/玉米轮作定位试验,研究了不同施肥模式对土壤团聚体分布、稳定性及团聚体中有机碳含量、各级团聚体对有机碳的贡献率的影响。结果表明:黄褐土的水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,施有机物料增加了0.25 mm水稳性团聚体,同时提高团聚体的稳定性。团聚体有机碳主要存在于0.25 mm水稳性团聚体中,并随着水稳性团聚体粒径的增大而明显增加。化肥配施秸秆对黄褐土水稳性团聚体影响较大,显著增加0.053 mm各粒径水稳性团聚体含量,降低0.053 mm水稳性团聚体含量,同时显著提高团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和稳定率(R0.25),并且化肥配施秸秆对土壤中0.25 mm各粒径团聚体对有机碳的贡献率增加更为明显。而化肥配施鸡粪对土壤中0.25 mm各粒径团聚体中有机碳增加效果最好。     

长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以浙江省稻田长期定位试验站为依托,研究长期不同施肥措施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)和单施秸秆(RS)处理均显著提高了2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径(p0.05),强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)技术对2~0.25 mm和0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高29.9%~45.2%,较NPK处理提高22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的芳构化。在有机碳积累方面,施用有机肥,尤其是栏肥与化肥配施,同时强化了团聚体对有机碳的物理保护以及促进了化学抗性有机碳组分的积累,是加强稻田土壤有机碳库积累的合理施肥模式。     

施肥措施对复垦土壤团聚体碳氮含量和作物产量的影响

研究复垦后不同施肥措施下有机碳（OC）和全氮（TN）在水稳性团聚体及粉黏粒组分中的分布特征,以期深入理解不同施肥措施下土壤有机碳的固持机制。以生土和连续6年不同施肥措施的复垦土壤为研究对象,采集0～20 cm耕层土壤样品,利用湿筛法进行土壤粒径分组,分析大粒径大团聚体（> 2 mm）、小粒径大团聚体（0.25～2 mm）、微团聚体（0.053～0.25 mm）和粉黏粒组分（< 0.053 mm）中OC和TN含量,判断各粒径团聚体及粉黏粒组分中有机碳储量的驱动因素,探究团聚体及粉黏粒组分中有机碳含量与作物产量之间的关系。试验设不施肥（CK）、施氮磷钾化肥（NPK）、单施有机肥（M）和有机无机肥配施（MNPK）4个处理。结果表明：1）整个试验周期（2008-2013年）,同CK相比, NPK、M以及MNPK处理均显著提高了玉米籽粒产量,且以MNPK处理的效果最显著,分别提高了79.49%、116.07%和113.85%。     

深松施肥对黑土活性有机碳氮组分及酶活性的影响

探究不同深松深度下施肥后对黑土碳排放与活性碳氮组分的影响,在黑龙江省绥化市试验点开展为期两年的大田试验, 共设5个处理：免耕+单施化肥（T1）、深松25cm+单施化肥（T2）、深松25cm+化肥有机肥配施（T3）、深松35cm+单施化肥（T4）和深松35 cm +化肥有机肥配施（T5）处理,主要分析了各处理的土壤呼吸动态、有机碳（Soil organic carbon, SOC）与全氮（Total nitrogen, TN）、活性碳氮组分包括溶解性有机碳（Dissolved organic carbon, DOC）、微生物量碳（Microbial biomass carbon, MBC）、易氧化有机碳（Readily organic carbon, ROC）、颗粒有机碳（Particulate organic carbon, POC）和微生物量氮（Microbial biomass nitrogen , MBN）、颗粒有机氮（Particulate organic nitrogen, PON）与酶活性包括乙酰基β-葡萄糖胺酶（N-acetylglucosaminnidase, NAG）、纤维素酶（Cellobiohydrolase, CBH）、β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase, BG）和木聚糖酶（β-xylosidase, BXYL）变化。结果表明：春玉米生育后期土壤呼吸速率逐渐下降,深松35cm（T4）显著提高碳排放36.82%,土壤温度与土壤呼吸呈极显著指数相关,免耕处理（T1）下土壤呼吸对土壤温度和水分变化最为敏感。深松、施肥及其交互作用均显著影响土壤活性碳氮组分,相对免耕（T1）处理,深松25cm（T2）显著降低MBC、POC、DOC 和PON含量20.49%、40.56%、7.94%和33.43%（P<0.05）,深松35cm（T4）显著降低SOC、MBC、POC、DOC、TN和PON含量9.44%、33.29%、77.62%、18.14%、14.60%和41.80%（P<0.05）;增施有机肥显著增加土壤碳氮组分含量,深松25cm时,有机无机配施（T3）相对单施化肥（T2）显著增加SOC、POC、ROC和PON含量8.37%、46.64%、35.10%和42.39%（P<0.05）;深松35cm时,有机无机配施（T5）相对单施化肥（T4）显著增加SOC、POC和PON含量8.45%、57.36%和44.83%（P<0.05）。深松25cm和深松35cm均显著降低土壤MBC/SOC、POC/SOC比例（P<0.05）,深松35CM显著降低PON/TN比例（P<0.05）,说明深松可以提高土壤碳氮稳定性。相对免耕处理（T1）,深松后（T2和T4处理）土壤NAG、CBH、BG和BXYL 酶活均没有显著差异,而增施有机肥（T3相对T2处理）显著提高了土壤CBH酶活性。综合来看,深松25cm下化肥有机肥配施处理（T3）的土壤碳氮库组分含量较高,且土壤呼吸碳排放量低于同等施肥下的深松35cm处理（T5）,T3处理更适宜在试验地区推广。     

连续施肥20年后棕壤团聚体分布和碳储量变化

利用两种不同分离方法(干筛法与湿筛法)对耕作施肥20年后棕壤的团聚体组成、团聚体有机碳含量以及有机碳储量进行了研究。结果表明:棕壤团聚体以0.25～1mm团聚体为主。与长期不施肥比较,除0.25～1mm粒级外长期施用氮磷化肥使风干团聚体和水稳性团聚体中较大团聚体和微团聚体数量下降,降低了各级风干团聚体中有机碳积累,增加了水稳性团聚体中有机碳积累;长期施用有机肥较大团聚体和微团聚体数量增加及其相连的有机碳含量和储量均增加;长期有机无机肥配施大团聚体数量下降,微团聚体数量增加,有机碳含量均增加,大团聚体碳库储量下降,微团聚体碳库储量增加。由此可见长期施有机肥土壤结构改善,固C潜力增加。长期高量有机肥与无机肥配施可能有利于土壤固碳,但不利于作物生长。     

不同施肥方式对马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

针对马铃薯生产实践中长期单施化肥或化肥过量施用等不合理施肥措施导致土壤碳库活性变差和土壤生物活性降低等问题。通过田间定位试验,分析不同施肥方式:不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、有机无机肥配施（NPKM）对旱作马铃薯农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。结果显示,连续施肥5年后添加有机肥的M、NPKM处理较CK和NPK处理显著提高了土壤闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）和土壤颗粒态有机碳（POC）含量,降低了土壤矿质结合态有机碳（MOC）含量。与CK和NPK处理相比,M、NPKM处理闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）含量分别提高了32.52%、30.39%和27.09%、24.78%;土壤颗粒态有机碳（POC）含量分别提高了31.52%、29.65%和25.18%、23.15%。添加有机肥的M和NPKM处理显著提高了颗粒态有机碳（POC）的比例,降低了MOC的比例,与CK和NPK相比,M、MNPK处理中POC的比例分别增加了27.72%、25.23%和10.61%、7.54%,MOC的比例分别降低39.42%、33.16%和14.97%、9.81%。添加有机肥显著提高了土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）的含量,与CK处理相比,M和NPKM处理的TOC分别增加了15.28%和13.64%,MBC增加了21.82%和19.17%,ROC的含量分别增加了32.45%和31.35%;施用有机肥和有机无机配施均显著提高碳库管理指数（CPMI）较单施化肥分别提高28.8%和35.65%。综上所述,施用有机肥处理（M处理和MNPK处理）显著地提高了马铃薯农田土壤闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）、颗粒态有机碳（POC）和总有机碳（TOC）及微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（ROC）含量,提高了土壤碳库管理指数;即马铃薯栽培施用有机肥有利于土壤活性有机碳的积累、能够改变土壤有机碳组分分布特征。     

长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究平台,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明：耕层土壤团聚体占比随着粒径的减小呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒径减小呈增加趋势。施肥显著影响马铃薯农田土壤团聚体分布及有机碳含量。长期化肥与有机肥配施（NPK+OM）和单施有机肥（OM）较单施化肥（NPK）显著增加>0.25 mm团聚体含量（R0.25）和平均质量直径（MWD）,显著提高大团聚体（>1 mm）对有机碳的贡献率。长期施用有机肥（NPK+OM和OM）较单施化肥（NPK）显著增加0～20 cm土层土壤团聚体有机碳储量,增幅达63.5%～82.8%。长期覆膜导致>2 mm粒径的大团聚体数量和MWD显著下降,覆膜与单施化肥（NPK）对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区和黄绵土质地条件下,长期化肥与有机肥配施（NPK+OM）或单用有机肥（OM）可显著提高耕层土壤大团聚体含量（R0.25）及其稳定性,促进新碳向大团聚体富集,增加团聚体有机碳储量,有利于农田土壤固碳。地膜...     

长期不同施肥对新疆荒漠农田土壤碳含量及其剖面分布的影响

以建于1990年的新疆阜康荒漠生态系统观测研究站的长期施肥定位试验为平台，分析了不施肥（CK）、单施化肥（化肥常规NPK和化肥高量N2P2K）、化肥配施秸秆（化肥配施秸秆常规NPKS和化肥配施秸秆高量NPKS2）和化肥配施猪粪（NPKM）对农田土壤有机碳和无机碳含量与剖面分布及有机碳热稳定性的影响。结果表明：（1）长期施肥处理提高了土壤有机碳含量，其中耕层（0—20 cm）土壤有机碳响应最敏感，化肥配施秸秆还田处理下有机碳积累高于其他处理。（2）长期施肥处理均降低土壤有机碳稳定性，表明增加的土壤有机碳并不利于碳稳定。（3）长期施肥处理降低土壤无机碳含量，其降低程度随剖面呈下降趋势，可能由于灌溉淋洗导致深层土壤无机碳的净增加。（4）尽管长期施肥促进土壤有机碳累积，但由于降低无机碳含量及其储量，最终导致土壤全碳降低，表明土壤无机碳变化对干旱区土壤碳库变化具有决定性作用。结果表明，深入理解施肥措施对干旱区盐碱土的碳影响，需要同时考虑不同深度土壤有机碳和无机碳含量的变化。     

长期不同施肥模式对潮土有机碳组分的影响

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式条件下潮土有机碳组分变化及其分布规律。结果表明,与不施肥（CK）比较,长期氮、磷、钾平衡施用（NPK）、秸秆还田（NPKS）和有机无机肥配施（NPKM和1.5NPKM）均显著提高了潮土粗自由颗粒有机碳（cfPOC）、微团聚体内物理保护颗粒有机碳（iPOC）及矿物结合有机碳（mSOC）的含量,其中以粗自由颗粒有机碳增幅最高,达114.5%～278.9％,对施肥最敏感,能较好反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。矿物结合有机碳是潮土固存有机碳的主要形式,它占总有机碳的67.0%～80.4%。除偏施化肥（N和NP）外,其它施肥模式增加的总有机碳有49.1%～58.1%进入矿物结合有机碳组分;26.2%～31.7%进入粗、细自由颗粒有机碳组分;15.7%～20.9%进入物理保护有机碳组分。偏施化肥（N和NP）有利于自由颗粒有机碳的增加。综上分析,长期有机无机肥配施或秸秆还田是提升潮土不同组分有机碳库的较好施肥模式。     

三种南方典型水稻土长期试验下有机碳积累机制研究Ⅲ.两种水稻土颗粒有机质结构特征的变化

采用固体交叉极化魔角自旋¹³C核磁共振(CPMAS¹³C-NMR)波谱技术对长期不同施肥处理下红壤性水稻土和太湖地区黄泥土本体土壤以及水稳性团聚体中颗粒有机质（POM）的化学结构特征进行了研究。结果表明,不同施肥处理下本体土壤和不同粒径水稳性团聚体中POM的结构组成相似,主要由烷氧C、烷基C和芳香C组成,其中以烷氧C含量最高。施肥改变了本体土壤POM中各类C原子的相对百分含量,有机肥以及化肥配施有机肥条件下烷氧C含量明显降低,芳香C和酚基C含量有不同程度的增加,表明POM的稳定性增强;单施化肥下烷氧C含量最高,而烷基C、芳香C和芳香度均最低,POM的稳定性减弱,不利于POM的积累。施肥改变了黄泥土不同粒径水稳性团聚体中POM各类C原子的相对百分含量,从而使得不同粒径中POM对其团聚体的稳定性作用发生变化;而红壤性水稻土不同粒径水稳性团聚体POM各类C原子的相对百分含量并未明显受到施肥措施的影响。     

化肥减量配施有机肥对土壤有机碳及其组分的影响

为了探究化肥减量配施两种不同黄腐酸钾有机肥对土壤有机碳及其组分的影响,采取盆栽模拟大田种植,以不施肥和纯施化肥为对照,以100%化肥配施100%有机肥、75%化肥配施25%有机肥、50%化肥配施50%有机肥、25%化肥配施75%有机肥和100%有机肥为处理,探讨土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（LOM）和惰性有机碳（ROC）在不同生育期内的含量特征。结果表明：化肥减量配施有机肥各处理有机碳及其组分含量各生育期均表现为：花针期显著高于结荚期和成熟期,其中可溶性有机碳和微生物量碳结荚期含量显著高于成熟期（P＜0.05）;各处理有机碳及其组分含量均表现为：25%化肥配施75%生化黄腐酸钾处理显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理,50%化肥配施50%矿源黄腐酸钾处理显著高于不施肥、单施化肥和单施有机肥处理;其中花针期25%化肥配施75%生化黄腐酸钾处理SOC、DOC、MBC、LOM和ROC含量分别为133.0 g·kg-1、284.4 mg·kg-1、269.7 mg·kg-1、30.76 g·kg-1和111.2 g·kg-1,50%化肥配施50%矿源黄腐酸钾处理SOC、DOC、MBC、LOM和ROC含量分别为130.9 g·kg-1、250.5 mg·kg-1、251.7 mg·kg-1、29.86 g·kg-1和110.8 g·kg-1。综上,化肥减量配施生化黄腐酸钾对土壤有机碳及其组分含量的影响整体优于配施矿源黄腐酸钾（P＞0.05）,各生育期有机碳及其组分含量均表现为：化肥减量配施黄腐酸钾花针期显著高于结荚期和成熟期（P＜0.05）,其中25%化肥配施75%生化有机肥处理对提升土壤中有机碳及其组分含量效果最佳,其SOC、DOC、MBC、LOM和ROC含量各生育期分别增加0.15%-13.50%、3.45%-122.11%、15.37%-133.54%、2.56%-60.44%和0.36%-18.80%。     

长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离2 mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和0.053 mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使2 mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2 mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比施肥显著增加土壤总有机碳和2 mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02 t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm2·a)。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P0.05);碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且2 mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在2 mm团聚体中。     

不同土壤管理措施下塿土团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体是土壤的重要组成部分,其大小分布影响土壤的功能。本文利用22年土长期定位试验,研究不同土壤管理措施和不同施肥对土壤机械稳定性和水稳性团聚体的分布及其稳定性的影响。土壤管理措施包括裸地休闲、 撂荒和小麦/玉米轮作体系,其中小麦/玉米轮作体系中有9种施肥处理,分别为不施肥（CK）,化肥氮（N）、 磷（P）和钾（K）不同配施5个处理（N、 NP、 NK、 PK、 NPK）,秸秆还田与化肥配合（SNPK）,有机肥与化肥配施2个处理（M1NPK、 M2NPK）。结果表明,不同管理措施显著影响表层（010 cm）和亚表层（1020 cm）土壤的机械稳定性和水稳性团聚体的分布。与作物体系比较,长期休闲可显著增加机械稳定性微团聚体（0.25 mm）的含量,对水稳性团聚体的含量和分布没有显著影响。而长期撂荒显著增加了大于2 mm 的团聚体含量及团聚体的稳定性。长期不同施肥显著影响 030 cm 土层的机械稳定性和水稳性团聚体的分布,总趋势为施肥比不施肥处理降低了1 mm的团聚体含量,增加了0.25~1 mm的团聚体含量,但对土壤团聚体的稳定性没有显著影响。因此,土撂荒22年后显著增加了土壤团聚体的稳定性,而种植作物和不同施肥处理对土壤团聚体的稳定性影响甚微。     

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.     

长期添加外源有机物料对华北农田土壤团聚体有机碳组分的影响

土壤有机碳和团聚体对土壤肥力、作物产量、农业和环境发挥着重要作用,是土壤肥力的核心和可持续农业的基础。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站18年野外长期有机质物料和矿质肥料配施试验,开展不同施肥模式对土壤团聚体组成以及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明不同农业管理措施下土壤有机碳的物理保护机制提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、单施秸秆(S)、单施有机粪肥(M)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(SNPK)和化肥配施有机粪肥(MNPK)。利用干筛法将全土筛分为大团聚体(2 mm)、小团聚体(0.25～2 mm)和微团聚体(0.25 mm) 3种粒径团聚体,分别测定不同处理下全土及3种粒级团聚体中总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、酸解活性有机碳(AC)、惰性有机碳(ROC)和易氧化有机碳(LOC)含量。结果表明:施肥对土壤团聚体分布及稳定性有显著影响, SNPK显著提高了粒径0.25 mm团聚体含量和团聚体稳定性;DOC和ROC含量与粒径2mm团聚体含量显著正相关,其对促进大团聚体形成至关重要。不同施肥处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与传统的单独施用化肥处理(NPK)相比,SNPK和MNPK均显著提高了全土和团聚体各组分有机碳含量, SNPK对土壤有机碳的提升效果优于MNPK。各有机碳组分在团聚体中的含量均为小团聚体大团聚体微团聚体,其中,70%以上的各组分有机碳来自于粒径0.25mm的团聚体。在施用化肥基础上增施有机肥(MNPK)和实施秸秆还田(SNPK)提高了LOC在TOC中的占比,使LOC/TOC由CK的11.94%分别增加到14.95%和15.70%。MNPK利于LOC保存在大团聚体中,提高了土壤供肥能力;而SNPK促进了LOC向较小粒径团聚体迁移,增强了其在团聚体中的稳定性,提高了土壤的保肥能力。由此可见,长期实施有机无机肥料配合可以提高土壤碳储量和稳定性,这为全面实施秸秆还田的基础上推行有机粪肥部分替代化肥的养分管理策略提供了理论依据。     

烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响

采用盆栽试验,设置空白对照(CK)、化肥(F)、烟秆生物质炭(B)、烟秆生物质炭配施化肥(BF)4个施肥水平,配施化肥参考烟草专用肥养分配比(N︰P2O5︰K2O=12︰7︰22)与烟秆生物质炭混合施用,探究烟秆生物质炭与化肥配施对植烟土壤有机碳组分及微生物的影响。结果表明：(1)与单施烟秆生物质炭相比,烟秆生物质炭与化肥配施土壤pH显著降低6.59%;土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(EOC)含量显著增加,但土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著降低29.63%,土壤颗粒有机碳(POC)和微生物生物量碳(MBC)影响不显著;(2)与单施化肥相比,烟秆生物质炭与化肥配施使得土壤脱氢酶活性大幅提高近2倍;而与单施烟秆生物质炭相比,土壤蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性则显著降低;(3)烟秆生物质炭与化肥配施,能够提高土壤细菌群落丰富度及物种多样性;同时,与单施烟秆生物质炭相比,配施化肥使参与土壤有机质分解的土壤绿弯菌门相对丰度提高了16.79%,但土壤细菌α、β多样性显著降低;(4)RDA分析表明,土壤SOC、EOC、POC、MBC是影响土壤有机质分解和参与碳循环细菌分布的主要因素。综上所述,...