黑土水溶性有机碳对有机物料还田的响应

【目的】探究不同有机物料还田措施下黑土水溶性有机碳含量及组成的变化特征,为黑土区土壤肥力提升提供科学依据。【方法】以黑龙江省克山县定位7年的有机物料还田小区为研究对象,采用常规测定及荧光分析方法,以单施化肥处理为对照,对配施有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料处理下土壤水溶性有机碳含量及结构进行分析。【结果】与单施化肥相比,配施有机物料使土壤水溶性有机碳含量提升9.65%—20.30%,土壤总有机碳含量提升6.63%—14.86%。各有机物料还田处理下土壤水溶性有机碳中类酪氨酸蛋白质物质、类色氨酸蛋白质物质减少。有机肥施入使水溶性有机碳中溶解性微生物代谢产物增加,使富里酸类物质、腐殖酸类物质增加并使二者结构简化;秸秆、生物炭使土壤水溶性有机碳中富里酸类物质结构简化;生物炭的添加使土壤水溶性有机碳中腐殖酸类物质复杂化。【结论】有机肥、生物炭、秸秆3种有机物料不同程度上提升了土壤水溶性有机碳中各组分含量、增强土壤微生物分解代谢、使水溶性有机碳中结构相对简单的富里酸组分含量增加、结构简化,其中以有机肥效果最佳。     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。     

生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响

【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理：对照（不施有机物料,CK）、单施生物炭（5%生物炭,B）、单施秸秆（1.5%玉米秸秆,S）和生物炭与秸秆配施（5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS）。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对＞2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053-0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5-2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%-68%。单施生物炭对平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量（R_0.25）无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R_0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数（D）。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%-353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现“V”型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理＞BS处理＞CK处理＞B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5-1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%-33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。     

不同秸秆利用方式对黑土团聚体及其腐殖物质的影响

为探讨秸秆的不同利用方式还田对黑土肥力的影响,通过5年田间试验,研究了黑土连续施用玉米秸秆、生物质炭和牛粪配施化肥对土壤团聚体及其腐殖物质组成的影响。结果表明：与无化肥和有机物料添加对照处理相比,单施化肥（NPK）、NPK+生物质炭（BC）、NPK+牛粪（CM）和NPK+秸秆（CS）处理显著促进了>0.25 mm大团聚体的形成;与NPK相比,NPK+BC、NPK+CM和NPK+CS处理均显著提高了土壤总有机碳、胡敏酸与胡敏素含量,也显著增加了大团聚体与微团聚体中有机碳以及胡敏酸与胡敏素含量。不同秸秆利用方式之间相比,施用生物质炭更有利于提高土壤总有机碳和胡敏素的积累,而秸秆直接还田处理更有利于土壤胡敏酸的形成。连续5年施用秸秆、秸秆生物质炭和牛粪的田间试验促进了黑土良好结构的重建,从而提升土壤物理保护有机碳的潜力及有机碳的稳定性,同时也促进了土壤胡敏酸和胡敏素的积累,改善了土壤有机质品质,提高了土壤肥力,实现了提升黑土肥力与固碳的协同效应。     

有机物料还田对黑土有机碳及其组分的影响

土地长期处于过度开垦状态,农药、化肥大量施用,使土壤肥力下降,有机碳含量下降,作物产量降低。通过两组试验,一组是有机肥,另一组是秸秆全量还田,两组均以单施化肥处理(CK)为对照,三年试验结果表明,秸秆还田和施用有机肥增加土壤总有机碳含量;有机肥和秸秆还田处理下土壤轻组有机碳含量高于单施化肥处理的对照组,增幅为2.4%～22.6%;相关性分析表明,土壤轻组有机碳增加有助于提高玉米产量;有机肥和秸秆还田可提高作物产量,秸秆还田增产5.8%～7.2%,有机肥还田增产7.0%～13.3%。     

模拟玉米秸秆及其生物炭还田对黑土有机质数量及化学结构特征的影响

通过365 d田间原位模拟试验,以典型黑土为研究对象,采用土壤腐殖质化学分组以及固态13C-核磁共振技术研究了全量（12 t/hm2）玉米秸秆还田至0～15 cm土层以模拟秸秆浅旋还田（SI15）、0～35 cm土层以模拟秸秆深混还田（SI35）、玉米秸秆覆盖（SM）、全量玉米秸秆制备的生物炭（BC4）以及与全量玉米秸秆相等碳量的生物炭施入量还田（BC12）至0～15 cm土层处理对土壤有机碳含量、土壤腐殖物质形成以及土壤有机质的化学结构特征的影响。结果表明：与ck相比,SI15与BC12处理分别显著提高土壤总有机碳（SOC）含量21.83%和20.34%,对SOC数量提升作用最大,其次为BC4处理。于活性有机碳而言,SI15、BC4和BC12均显著提高土壤水溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量。对于相对稳定的土壤腐殖物质而言,不同秸秆还田方式均显著增加胡敏素（HM）和胡敏酸（HA）含量（SI35处理HA除外）,不同秸秆还田方式之间相比,SI15、BC4和BC12处理对提高HM的作用最大。玉米秸秆及其制备的生物炭还田对土壤有机质（SOM）的化学结构特征影响不同,SM、SI15和SI...     

不同施肥方式下黑土有机碳的变化规律研究

通过长期定位试验研究了施肥对黑土有机碳总量、组成、品质的影响。试验设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥与化肥配施(NPKM)和秸秆与化肥配施(NPKS)4个处理。结果表明:施肥有利于土壤有机碳及有机碳各组分含量的增加。各处理有机碳及各组分含量的高低表现为:NPKM>NPKS>NPK>CK。单施化肥使土壤的HA/FA比值降低,胡敏酸的E4/E6比值提高,使各形态碳含量增加,Kos值降低,但变化较小。有机物质与化肥配施能使土壤的HA/FA比值和E4/E6比值都有所提高,显著地增加土壤中活性有机碳的含量,降低土壤有机碳的Kos值,其中NPKM处理效果更好。长期有机肥与化肥配施,对改善土壤腐殖质的腐殖化程度和提高其活性,降低土壤有机碳的抗氧化能力,提高土壤养分供应能力具有良好的作用,是保持土壤肥力的最优施肥方式。     

秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及水稻产量的影响

为了综合评价不同秸秆还田方式对低产水稻田土壤性质及水稻产量的影响,研究了秸秆原料生物炭+化肥、发酵床秸秆垫料有机肥和秸秆+猪粪有机肥施用后土壤养分、有机质、易氧化有机碳及水稻生长和产量的变化。与不施肥对照相比,不同秸秆还田方式下土壤中速效养分含量均有不同程度增加,但差异均不明显。秸秆生物炭+化肥有利于水稻稳产高产,产量高达7.86 t/hm~2,比单施化肥和不施肥对照分别增加9.78%和62.4%;秸秆生物炭施用有利于水稻分蘖期与拔节期生长和吸收养分,发酵床秸秆垫料有机肥和猪粪秸秆有机肥两种处理的水稻产量及生物量均显著低于单施化肥处理。表明不同秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及产量有着不同的影响,其中施用秸秆生物炭能提高土壤肥力并显著提高水稻产量。短期来看,不配施化肥而单施发酵床秸秆垫料有机肥或秸秆猪粪有机肥对水稻生长不利,长期效果有待观察。     

有机无机配施对巫溪县植烟土壤碳库的影响

【目的】研究有机无机配施对巫溪县植烟土壤有机碳组成、碳库管理指数及有机碳官能团的影响,为提高植烟土壤质量,合理施肥提供参考。【方法】采用大田试验,在等氮量投入的条件下设4个处理：纯化肥(CF)、纯化肥配施菇渣有机肥(CMO)、纯化肥配施高碳基肥(CHB)、纯化肥配施生物有机肥(CBO)。通过测定土壤总有机碳、活性碳组分含量和利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)测定土壤有机碳官能团结构,研究有机无机配施对土壤碳库的影响。【结果】(1)与单施化肥相比,配施有机肥土壤有机碳含量略有增加,各处理间无显著差异,显著提高烤后烟产量产值。(2)配施有机肥处理的土壤活性碳库中的可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)含量均显著高于单施化肥处理。其中CMO处理土壤DOC含量提升最大,分别比CF、CHB、CBO提高67.13%、12.84%和28.54%;CBO处理土壤MBC含量提升最多,与CF相比土壤MBC含量增加42.32%;CHB处理土壤易氧化有机碳(EOC)比CF高11.43%。(3)配施有机肥的处理中,CMO处理土壤DOC分配比例最大,CBO处理土壤MBC分配比例最大,CHB处理土壤EOC...     

施肥对黑土有机无机复合体组成及有机碳分布特征的影响

利用长期定位试验研究了施肥对黑土有机无机复合体组成及有机碳在土壤有机无机复合体中分配的影响,试验设不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机肥与化肥配施(NPKM)和秸秆与化肥配施(NPKS)4个处理.结果表明:施肥有利于土壤有机碳及有机碳各组分含量的增加.不同的施肥处理中,施用有机物料处理对黑土有机碳在有机无机复合体中分配影响最为突出,有利于土壤粉粒级和细砂粒级复合体的形成,使土壤中这2个粒级的复合体含量增加,粘粒复合体含量减少.同时使土壤有机碳在粉粒级和细砂粒级复合体中的分配量增加,在粘粒复合体中的分配量减少.施肥使有机碳的各组分在不同的复合体中含量都趋于增加,其中HA.C增加的幅度要大些.不同施肥处理中,有机肥与化肥配合(MNPK)施用的效果最好.     

秸秆还田与有机肥对黑土区土壤团聚性的影响

土地长期处于过度开垦状态,化肥大量施用,使土壤肥力下降,有机碳含量下降,作物产量降低。通过两组试验,1组施用有机肥,另1组秸秆全量还田,2组均以单施化肥处理(CK)作为对照。结果表明,秸秆还田和施用有机肥可增加黑土5 mm粒径大团聚体含量,有效缓解土壤大团聚体减少;有机肥和秸秆还田处理下机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和水稳性团聚体MWD均高于CK;施用有机肥和秸秆还田显著提高土壤有机碳含量SOC,增幅2.4%～40.8%;施用有机肥和秸秆还田可有效提高作物产量,秸秆还田平均增产17.09%,施用有机肥平均增产23.41%。     

秸秆还田方式和数量对棕壤有机碳活性的影响

【目的】探讨玉米秸秆还田方式和数量对土壤有机碳组分的影响。【方法】以沈阳农业大学棕壤长期定位试验站为平台,设计大田小区试验,采用玉米秸秆半量和全量还田、直接和腐熟还田处理,研究了春玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期土壤有机碳含量及其活性和惰性指数的动态变化状况。【结果】①在春玉米生长期内,秸秆还田处理均能增加土壤有机碳含量,且腐熟还田比直接还田的增加量更多,更有利于土壤有机碳累积和培肥地力;在不施化肥条件下,无论秸秆直接还田还是腐熟还田,半量还田处理的土壤有机碳增加量比全量还田处理增加的要多,而在配施化肥后,全量秸秆还田处理的土壤有机碳增加量大于半量秸秆还田处理。②秸秆还田处理均可以提高土壤有机碳活性指数。秸秆单独还田处理能提高土壤有机碳活性指数,但只有在成熟期效果明显;而秸秆与化肥配施后,直接还田处理以及半量还田处理对土壤有机碳活性指数的提高最明显。③单施化肥处理会导致土壤有机碳含量及其惰性指数降低,不利于土壤有机碳的保持和提高。【结论】秸秆还田有利于增加土壤有机碳含量,秸秆腐熟还田配施化肥处理更有利于培肥地力,增加土壤有机碳积累;而单施化肥不利于土壤有机碳的保持和提高;秸秆直接还田和单独还田提高了土壤活性有机碳指数。     

生物质炭配施有机物料对红壤碳组分及酶生态化学计量特征的影响

【目的】分析生物质炭和有机物料施用对旱地红壤有机碳组分和酶活性的影响,探明微生物的碳氮磷元素限制特征,为提升红壤有机碳稳定性提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置不施有机物料对照(ck)、玉米Zea mays秸秆单施、羊粪单施及其分别与生物质炭(玉米秸秆炭)配施等6个处理。试验开始2 a后测定土壤有机碳组分、土壤养分质量分数、碳氮磷循环相关碱解酶活性和氧化酶活性。【结果】与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与有机物料配施显著增加了土壤有机碳和碱解氮质量分数(P<0.05),提高了土壤碳氮比和碳磷比及惰性碳组分质量分数,降低了有机碳活性指数。有机物料施用显著提高了纤维二糖水解酶(CB)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(PERO)活性(P<0.05);与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理显著降低β-葡萄糖苷酶(BG)活性50.9%、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性32.1%、NAG活性45.3%、酸性磷酸酶(PHOS)活性40.0%(P<0.05)。与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施降低了多酚氧化酶(PHOX)活性28.6%和PERO活性22.2%,但...     

有机物料添加对黑土团聚体稳定性及有机碳影响

东北黑土区土壤质量退化主要表现为有机质质量分数逐年下降,潜在威胁区域生态环境和国家粮食安全.因此,亟需找到改善耕层黑土结构、增加有机质质量分数进而提升土地生产力的有效途径.以典型黑土区耕层土壤为研究对象,通过室内恒温恒湿培养的方法,对比分析了3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)对土壤团聚体分布、团聚体稳定性、团聚体有机碳质量分数的影响.结果 表明:①添加秸秆、猪粪肥分别通过增加粒径(D) 2.000 mm和D＞0.250 mm团聚体质量分数,进而显著提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD).②3种有机物料均能不同程度提高土壤总有机碳质量分数,其中生物炭和猪粪肥效果优于秸秆,猪粪肥提高D＞0.053 mm团聚体有机碳质量分数的效果最为显著.③各处理土壤团聚体有机碳对总有机碳的贡献主要集中在0.250 mm＜D≤2.000 mm团聚体,且添加秸秆和猪粪肥效果优于生物炭.④MWD与0.053 mm＜D≤0.250 mm团聚体有机碳显著正相关,但与土壤总有机碳无相关关系.整体而言,猪粪肥对黑土结构以及土壤有机碳的改良效果最优,在评价外源有机物料添加对黑土的改良效果时,除总有机碳外,还需考虑团聚体的稳定性及敏感粒径团聚体有机碳的影响.     

生物炭与秸秆还田对水稻土碳氮转化及相关酶活性的影响

通过秸秆炭化还田和秸秆直接还田对比试验研究生物炭与秸秆还田对土壤碳氮转化相关酶、微生物量碳及矿质态氮的影响,为秸秆炭化还田生产实践提供科学依据。采用田间微区试验,基于等氮磷钾养分设计,设置6个施肥处理:不施肥(CK)、单施生物炭(C)、单施秸秆(S)、氮磷钾化肥配施(NPK)、生物炭配施氮磷钾(CNPK)和秸秆配施氮磷钾(SNPK)。分别在水稻插秧前(BF)、分蘖盛期(TS)、抽穗期(HS)和成熟期(MS)研究土壤中β-葡萄糖苷酶活性、蔗糖酶、脲酶活性和蛋白酶活性及微生物量碳、矿质态氮含量的动态变化。结果表明:在等氮磷钾养分条件下,秸秆炭化还田和秸秆直接还田均能提高土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性、并能增加微生物量碳和矿质态氮含量;且生物炭配施氮磷钾化肥和秸秆配施氮磷钾化肥分别优于单施生物炭和单施秸秆;土壤中的微生物量碳、β-葡萄糖苷酶和蔗糖酶三者之间呈两两显著及极显著相关关系,相关系数分别为:0.894*,0.872*和0.956**;矿质态氮分别与蛋白酶活性、脲酶间呈极显著相关(0.966**)和显著相关(0.834*)。在等氮磷钾养分条件下,秸秆直接还田对土壤β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、蛋白酶和矿质态的促进作用优于秸秆炭化还田。秸秆炭化还田对土壤脲酶、微生物量碳提升作用优于秸秆直接还田。水稻秸秆炭化还田对土壤碳氮转化有促进作用。     

玉米秸秆与秸秆生物炭对2种黑土有机碳含量及碳库指数的影响

采用室内培养的方法,研究玉米秸秆、玉米秸秆炭和两者混合配施添加到有机碳含量不同的2种黑土之后对土壤矿化、土壤有机碳组分及土壤碳库的影响,为不同退化程度黑土的修复提供依据。结果发现,秸秆施入低有机碳土壤的CO_2释放量高于高有机碳土壤,秸秆炭施入对2种黑土CO_2释放无显著影响;秸秆对高有机碳土壤有机碳含量提高更显著,秸秆炭能提高2种黑土的有机碳含量;秸秆提升黑土活性有机碳含量,秸秆炭施入降低了黑土活性有机碳含量,2种土壤之间无明显差异;秸秆与秸秆炭配施提高黑土的微生物量碳含量效果最佳,且对高有机碳土壤提升更大;秸秆施入对高有机碳黑土的可矿化碳含量增加影响更大,秸秆炭降低了2种黑土可矿化碳含量。另外,秸秆与秸秆炭的施入对低有机碳土壤的碳库管理指数影响更大。结果表明,秸秆与秸秆炭混合配施,在保障养分供应的同时能提高土壤有机碳的储量。对于低有机碳黑土,适当增加秸秆炭的施入,更利于有机碳的固持;对于高有机碳土壤,宜适当提高秸秆的施入,可减少CO_2释放,提高土壤养分含量。     

典型区域秸秆和有机肥混土填埋后的腐解特征

【目的】秸秆和有机肥是我国农田主要有机物料来源，翻压旋耕是其主要的还田方式，明确其在我国典型农田土壤中的腐解过程特征和驱动因素，可为更好利用秸秆资源与合理施用有机肥提供科学依据。【方法】在我国典型黑土、潮土和红壤上开展大田有机物料混土填埋试验。设置4种处理：小麦秸秆混土(WS+soil)、玉米秸秆混土(MS+soil)、猪粪混土(PM+soil)和牛粪混土(CM+soil)，按土重﹕物料碳=100﹕4.5，称取物料土壤混合物200 g装于尼龙袋填埋于土壤中，填埋后1年内采样6次，之后2—2.5年采样一次，满3年采样一次，共8次采样。分析各混土有机物料的腐解差异，采用双指数方程明确易分解有机碳库和难分解有机碳库比例和腐解速率，阐明各土壤中有机物料的快速腐解速率、慢速腐解速率及积温转折点，并用随机森林模型来量化物料组成和环境因素分别对腐解速率的相对贡献。【结果】秸秆混土的腐殖化系数为22%—43%，有机肥混土的为45%—58%。有机肥混土腐解较秸秆慢，区域间差异不大，从北往南有机物料腐解加快，且秸秆腐解较有机肥快。秸秆的易分解有机碳库比例(70%—87%)高于有机肥的易分解有机碳库比例(5...     

黄壤性水稻土有机碳及其组分对长期施肥的响应及其演变

【目的】不同保护机制的有机碳由于稳定性的差异,表现出不同的肥力效应和生物有效性。研究贵州省主要水稻土类型黄壤性水稻土有机碳组分对长期施肥的响应及其演变,为区域稻田土壤固碳潜力评估和地力提升技术筛选提供科学依据。【方法】依托贵州省黄壤性水稻土长期施肥定位试验(始于1995年),采集2006—2014年间5个偶数年份不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、低量有机肥无机肥配施(0.5MNPK)和常量有机肥无机肥配施(MNPK)5个处理的土样,采用Stewart物理-化学联合分组法和碳氮分析仪,测定土壤总有机碳及未保护(即游离活性)、物理保护、化学保护和生物化学保护4个有机碳组分的含量,并采用线性回归法分析其演变特征。【结果】与不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理相比,施用有机肥(M、0.5MNPK和MNPK)显著增加了土壤游离活性、物理保护、化学保护有机碳含量(P0.05),总有机碳提升15%—39%,其中以常量有机无机配施(MNPK)的提升幅度最高。拟合分析发现,2006—2014年间,4个施肥处理的土壤有机碳及其组分含量随时间均呈增加趋势,除生物化学保护有机碳外,其余组分有机碳在有机肥处理下的线性增加趋势比单施化肥(NPK)处理下更为明显,不施肥处理随时间无明显变化。施用有机肥(M、0.5MNPK和MNPK)处理的土壤游离活性、物理保护、化学保护有机碳含量的年均增加速率和增幅均高于不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理,总有机碳的年均增加速率分别为不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理的3.5—3.7倍和1.5—1.6倍。游离活性有机碳占总有机碳的比例(58%—63%)是其他组分的3—14倍。【结论】未保护游离活性有机碳是土壤总有机碳的最大部分,且对施肥响应最敏感。常量有机无机肥配施是提升土壤有机碳储量的最有效模式。     

我国典型农田土壤中有机物料腐解特征及驱动因子

【目的】研究不同有机物料在我国典型农田土壤中的腐解残留率变化。结合气候、土壤等环境因素,阐明秸秆和粪肥在我国农田土壤中的腐解特征及其主控因素,为因地制宜的合理利用有机资源和培肥土壤提供科学依据。【方法】在“国家土壤肥力肥效监测基地”中的黑土、潮土和红壤实验站,开展大田填埋试验。有机物料烘干后过2 mm筛,置于48 μm孔径尼龙网袋后填埋在土壤中。共4种供试有机物料：小麦秸秆（WS）、玉米秸秆（MS）、猪粪（PM）和牛粪（CM）。根据各地温度差异,分别在填埋后49—360 d内采样6次。通过分析腐解过程中有机碳含量的变化,整合土壤积温与腐解残留率的相关关系,采用VPA（方差分解分析）定量化气候因子,有机物料性质及土壤养分对不同有机物料腐解的相对贡献率。【结果】秸秆的腐殖化系数为11%—39%,粪肥的为50%—57%,秸秆腐解速率显著高于粪肥,且南方红壤上腐解速率高于北方黑土。地积温方程可拟合有机物料腐解残留率变化,由该方程可知,秸秆和粪肥易分解碳库占比分别为76%和43%,稳定碳库分别为17%和53%。但秸秆和粪肥易分解碳库的分解速率常数（k）无显著差异,其周转积温（1/k）约为1 400—2 000℃。物料性质是有机物料腐解的最主要影响因子,贡献率为28%;其次是气候,贡献率为20%。秸秆腐解过程中主要影响因子为气候因子、有机物料性质和土壤因子三者的交互作用,贡献率达42.3%。粪肥腐解过程中主要影响因子为气候因子,贡献率为38.3%。【结论】秸秆腐解速率和其有机碳库中易分解碳库比例明显高于粪肥,秸秆腐解受到气候、土壤和物料性质协同作用影响,而粪肥则受气候因子影响最大。在田间秸秆还田时需结合当地水热条件确定还田时间和还田量,粪肥则建议在还田前进行堆腐,且注意施用时间。     

不同生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化特征的影响

【目的】探究不同生物质来源制备的生物炭材料对酸性紫色土有机碳矿化的影响,为生物炭的合理利用提供科学依据。【方法】选取玉米秸秆、鸡蛋壳和紫茎泽兰为原料制备生物炭,分析不同生物炭理化特性差异,通过室内恒温培养试验研究生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化量、矿化速率、激发效应及CO2释放等的影响。【结果】紫茎泽兰、玉米秸秆生物炭比表面积、孔隙度大于鸡蛋壳生物炭;鸡蛋壳生物炭C、H含量最低,C/H含量占比最高,达到79.33%,稳定态碳含量占比最大,可达86.03%。生物炭施入均能增加土壤总有机碳含量,且其增幅随培养时间延长呈下降趋势;生物炭施入促进了土壤呼吸,产生正激发效应,但有机碳矿化率增幅随培养时间延长而下降,最终降至25 mg/（kg·d）左右,以鸡蛋壳生物炭处理的土壤有机碳矿化速率下降趋势尤为明显。【结论】添加玉米秸秆和紫茎泽兰生物炭后,土壤总有机碳增幅远大于鸡蛋壳生物炭处理,固碳作用强;添加鸡蛋壳生物炭后,土壤有机碳矿化速率最大,土壤碳库稳定作用弱,相较于秸秆类（玉米秸秆和紫茎泽兰）生物炭处理,不利于固碳减排。