长期施肥措施下土壤有机碳矿化特征研究

研究长期不同施肥措施下旱作农田土壤有机碳的矿化特征及其温度敏感性可为加深理解土壤碳循环过程提供理论依据。本文以半干旱黄土区粮-豆轮作体系为研究对象,通过两种不同温度(15℃和25℃)的室内培养试验,分析了长期不同施肥措施下土壤有机碳矿化的动力学特征及其温度敏感性。研究结果表明,土壤有机碳矿化速率在培养初期较高,之后缓慢下降。施肥措施和培养温度对土壤有机碳矿化均具有显著影响。与不施肥对照(CK)相比,在15℃培养条件下,长期单施磷肥(P)、氮磷配施(NP)和氮磷有机肥配施(NPM)处理的土壤有机碳累积矿化量(C_(min))分别增加41%、85%和89%,在25℃培养条件下,分别增加7%、46%和77%。另外,与CK处理相比,P、NP和NPM处理土壤有机碳矿化的温度敏感性(Q_(10))分别降低25%、21%和6%。施肥改变了土壤有机碳矿化的动力学参数,其改变程度与施肥种类和培养温度有关。与CK处理相比,在15℃培养条件下,P、NP和NPM处理的土壤潜在矿化有机碳量(C_p)分别增加29%、65%和48%;在25℃培养条件下,NP和NPM处理的C_p分别增加2%和21%,而P处理则减少36%。不同施肥处理土壤有机碳矿化速率常数(k)在15℃培养条件下变化较小,在25℃培养条件下则有较大幅度的增加。在25℃培养条件下,C_(min)和Cp随土壤有机碳和全氮含量的增加而显著增加。可见,长期施肥显著促进了半干旱黄土区粮-豆轮作体系土壤有机碳的矿化,减弱了土壤有机碳矿化的温度敏感性。     

不同培养温度下长期施肥红壤水稻土有机碳矿化特征研究

以长期不同施肥处理红壤水稻土为研究对象,布置不同温度下(15、25和35℃)的室内培养试验,研究有机碳矿化的温度敏感性及施肥对土壤有机碳矿化的影响,并分析土壤有机碳矿化与土壤理化性质和不同形态碳素之间的关系。结果表明,培养前期(0～7 d),土壤有机碳矿化速率快速下降,之后逐渐降低并最终趋于稳定。温度升高提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。磷肥和有机肥的施用提高了土壤有机碳累积矿化量。各处理土壤有机碳矿化的温度敏感性系数Q10为1.31～1.75,施肥提高了土壤有机碳矿化的温度敏感性。Q10与有机碳、全量和速效氮磷、微生物生物量碳、易氧化有机碳和胡敏酸碳呈显著或极显著的正相关关系。3种培养温度下土壤有机碳累积矿化量均与pH呈显著负相关,与有机碳和全氮呈显著或极显著正相关。25℃和35℃培养时,土壤有机碳累积矿化量与微生物生物量碳、胡敏酸碳和富里酸碳显著或极显著正相关。     

塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式下土壤有机碳含量及其碳矿化特征

[目的]探讨土地利用方式对土壤有机碳含量及碳矿化的影响,为塔里木盆地北缘绿洲土壤生态系统的保护和恢复建设提供理论依据。[方法]基于野外采样和室内培养试验,分析土壤有机碳含量的基本特征,利用回归分析法拟合出土壤有机碳矿化动态变化过程。[结果]矿化累积释放的CO2含量大小依次为:果园棉田人工林弃耕地荒草地盐碱地沙地。不同土地利用方式土壤有机碳矿化反应趋势相同,1~6d为快速分解阶段,日均矿化量高但反应时间短,6~28d为缓慢分解阶段,动态变化与前者相反。有机碳矿化率大小依次为:沙地荒草地盐碱地弃耕地人工林棉田果园,沙地最高,达(10.36±0.24)%,表明沙地土壤有机碳稳定性最差,而果园具有较强的固定有机碳能力。[结论]土地利用方式对土壤有机碳矿化及其固碳能力均有显著影响。     

长期施肥对西南黄壤有机碳平衡的影响

为阐明长期施肥对西南地区黄壤有机碳变化特征的影响,探讨土壤可持续利用培肥模式,从1995年起采用10种施肥模式(CK、1/4 M+3/4 NPK、1/2 M+1/2 NPK、M、NPKM、NPK、NK、N、NP、PK)对贵阳市小河区玉米地黄壤进行处理,分析了各施肥模式下土壤有机碳的变化特征及其与作物产量之间的动态变化关系。结果表明,随着施有机肥年限延长,土壤有机碳总体呈增加趋势,而施化肥表现出下降趋势,无机肥配施对提高土壤有机碳含量作用明显。不同施肥模式有机碳平衡变化很大,施有机肥,土壤有机碳平衡量均为正值,有机肥施用量的增加也会导致土壤有机碳含量提高;不施肥和施用化肥处理的有机碳平衡量均为负值,各施氮处理(NPK、NK、N、NP)间有机碳平衡量差异不显著(p值为0.08),但与不施氮处理(PK)的有机碳平衡量存在差异显著(p0.01)。黄壤有机碳平衡量与系统总碳投入之间呈现显著的正相关关系(R2=0.9995),维持黄壤有机碳平衡所需的最低碳投入量为每年2.57 t hm-2。施有机肥处理中,玉米产量与有机碳含量表现出较好的正相关关系(R2均大于0.6);而不施肥或施用化肥处理中,二者的相关性较差(R2均小于0.3)。以上结果说明,研究区黄壤中有机碳还没饱和,仍具一定的固碳潜力,施有机肥,尤其是有机肥与化肥配施可以提高土壤有机碳含量。     

长期施肥条件下红壤有机碳矿化对温度变化模式的响应

土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。土壤温度变化显著影响SOC的矿化特征,然而长期施肥条件下周期性温度变化和恒定温度这两种温度模式对SOC矿化影响的差异目前不清楚。本研究以湖南祁阳长期定位试验为平台,选取不施肥(CK)和有机无机肥配施(NPKM)2个处理,通过60 d室内控制培养试验,对比研究相同积温条件下,恒温(25℃)和变温(20～30℃,以25℃为均温)两种温度模式对CK和NPKM处理土壤有机碳矿化特征的影响。研究结果表明,各处理SOC矿化速率均在培养前期较高,且变温模式下SOC矿化速率显著高于恒温模式。培养结束后,各处理SOC累积矿化量变化范围为C 7.83～15.49 g·kg~(-1) SOC;相较于恒温模式,变温模式下CK和NPKM处理SOC累积矿化量分别增加了98%和57%(P0.05),说明变温模式相对于恒温显著促进了SOC矿化。在恒温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 7.83 g·kg~(-1) SOC)与NPKM处理(C 8.77 g·kg~(-1) SOC)相比无显著差异;而在变温模式下,CK处理SOC累积矿化量(C 15.49 g·kg~(-1) SOC)显著高于NPKM处理(C 13.76 g·kg~(-1) SOC),说明温度变化模式调控长期施肥对土壤有机碳矿化的影响。一级动力学方程模拟SOC矿化特征的结果表明,与恒温模式相比,变温模式下CK和NPKM处理SOC潜在矿化量分别显著提高了3.90和1.21倍,而SOC周转速率常数显著降低了71.6%和40.7%。以上研究结果表明变温模式相对于恒温模式显著促进了土壤有机碳矿化,且温度变化模式可以调控土壤有机碳矿化对长期施肥的响应。     

长期施肥对黄壤性水稻土有机碳矿化的影响

以贵州省农业科学院内黄壤性水稻土长期(22年)定位施肥试验为对象,采用室内模拟培养试验研究了不施肥(对照,CK)、施化肥(NPK)、低量有机无机肥配施(0.5MNPK)、施牛粪(M)和常量有机无机肥配施(MNPK)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:NPK处理土壤有机碳含量(21.6 g kg~(-1))与CK处理(22.8 g kg~(-1))基本相同,而0.5MNPK、M和MNPK处理的土壤有机碳含量较CK处理分别提高了30.6%、72.9%和62.2%,其中,M和MNPK处理差异达显著水平(p0.05)。模拟培养条件下,CO2产生速率在培养的第2天达到最大值,然后迅速下降,而后缓慢下降(第4~24天),后期(第24~30天)趋于稳定;各处理土壤有机碳矿化速率大小依次为:MMNPK0.5MNPKCKNPK,各处理土壤有机碳矿化速率随时间的动态变化均符合对数函数关系(p0.01)。培养结束(30 d)时,各处理土壤有机碳累积矿化量为1.23~2.37 g kg~(-1),以M处理和MNPK处理较高,较CK处理(1.46 g kg~(-1))分别增加了62.6%和44.2%(p0.05);各施肥处理土壤有机碳的累积矿化率(土壤有机碳累积矿化量/土壤有机碳含量)较CK处理(6.4%)均有所下降,以M处理和MNPK处理下降较多,降幅分别为1.2%和0.9%。土壤有机碳累积矿化量随培养天数的动态变化可以用一级动力学方程拟合(p0.01),模拟结果表明,CK处理土壤潜在可矿化有机碳量为1.55 g kg~(-1),与CK处理相比,NPK处理下降了11.6%,但差异不显著(p0.05),而有机肥处理(0.5MNPK、M和MNPK)有不同程度的提高(21.3%~73.6%),其中,M和MNPK处理提高幅度较大(p0.05);同时,MNPK处理能够提高土壤有机碳的周转速率,减少周转时间。上述结果指示黄壤性水稻土长期施用有机肥(0.5MNPK、M和MNPK)能够提高土壤有机碳的矿化速率,在促进土壤有机碳积累的同时降低其累积矿化率(单位有机碳矿化水平),增强土壤固碳能力。     

长期不同施肥模式下华北旱作潮土有机碳的平衡特征

【目的】研究土壤有机碳的平衡特征对于更好的了解土壤有机碳的稳定性和培肥效果具有重要意义。本研究以旱作潮土为研究对象揭示长期施肥对土壤有机碳平衡的影响并探讨可持续利用的培肥模式。【方法】以旱作潮土34年长期定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,研究不同施肥条件下土壤有机碳的含量、平衡,并通过相关分析分析土壤有机碳与施肥年限和作物产量的关系。试验处理包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、有机肥配施氮肥(NM)和秸秆配施氮肥(NS)处理。【结果】经过34年的不同培肥措施,有机无机配合施肥处理(NM、NS),施用化肥(N、NP、NPK)处理和CK处理土壤有机碳分别平均增加52.9%,29.0%和11.1%;不同施肥模式下有机碳的盈余量差异显著,施肥的各处理和不施肥处理土壤有机碳均有盈余,其中NM处理盈余量为C 6.61 t/hm~2,显著高于其它处理,其次是NS处理(C4.68 t/hm~2),不施肥处理盈余量最低,仅为C 0.21 t/hm~2,显著低于其它处理;旱作潮土有机碳的固定量与有机碳的投入量之间呈极显著的正相关性(r=0.86**);碳投入的平均转化效率为8.5%,要维持土壤有机碳的平衡,每年有机碳投入量为0.04 t/hm~2。土壤有机碳含量与小麦(r=0.37**)和玉米(r=0.42**)的产量呈极显著正相关。【结论】不同施肥处理(包括CK处理)土壤有机碳总体呈增加趋势,该地区旱作潮土有机碳仍具有一定的固碳潜力,其中有机肥与化肥配合施用是提高旱作潮土有机碳的最佳培肥措施,可以使土壤有机碳呈显著性增加,其次是氮磷钾肥配合施肥处理。     

森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒（>2 000、2 000~250、250~53、<53、53~20、20~2、<2μm）,与全土等重量开展矿化试验,研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO2累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。<2 μm和20~2 μm土壤颗粒CO2累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO2累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳（DOC, Dissolved organic carbon）、 土壤微生物生物量碳 (Soil microbial biomass carbon, MBC)、易氧化碳、游离氧化铁呈正相关性,而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析,综合特征指数显示<2 μm和20~2 μm颗粒最高,即它们的综合作用最大。因此,全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。     

吉林西部盐碱地区稻田土壤有机碳矿化特征

以吉林西部盐碱地区(前郭灌区)土壤为研究对象,选取不同盐碱程度的4块水田(P1、P2、P3和P4),采用野外实地调研采样与室内模拟试验相结合的方法,分别在培养期的第1,4,7,10,14,21,28,35,70天测定土壤CO_2气体的排放通量,结合土壤基本理化性质,分析盐碱稻田矿化模拟培养过程中CO_2通量的动态变化,研究土壤盐碱化程度对有机碳矿化过程的影响。结果表明:P1、P2、P3为弱碱化土,P4为强碱化土;各样地土壤有机碳(SOC)含量差异显著,并存在表层富集现象,与碱化度(ESP)呈显著负相关关系(r=-0.945);SOC矿化量累积过程与培养时间符合一级动力学模型C_t=C_0(1-e^-kt),各样地土壤在矿化培养初期CO_2释放量较大,释放强度降低较快,矿化速率随时间延长呈缓慢平稳下降,在培养期结束时降至最低。SOC矿化过程受多种因子共同作用,ESP是该过程的主要影响因子。土壤的盐碱化抑制了土壤碳循环的速度,相对于碳源过程而言,对碳汇的影响更大。伴随SOC含量增加,SOC矿化反应强度和矿化反应的完全程度加强,矿化反应累积量增加,反之,随ESP程度增加而减弱。     

不同有机肥施用模式下黄壤稻田根际和非根际土壤有机碳的矿化特征

【目的】研究长期施用有机肥对土壤有机碳矿化特征的影响,为提高土壤碳库稳定性和培肥土壤提供理论依据。【方法】贵阳黄壤肥力与肥效长期定位试验始于1994年,种植制度为单季水稻。2021年水稻收获后,选取不施肥(CK),平衡施用化肥(NPK),25%和50%有机肥氮替代化肥氮(0.25MNPK、0.5MNPK)和单施有机肥(M) 5个处理的水稻植株,用抖根法采集根际和非根际土壤样品,分析活性碳组分含量,以采集的土样进行室内培养试验,研究有机碳矿化特征。【结果】1)与NPK相比,3个有机肥处理的根际土壤有机碳(SOC)含量提升了26%～43%,非根际土壤SOC含量提高了24%～32%;根际土壤微生物量碳(MBC)含量提升了16%～31%,且比非根际土壤高148%;非根际土壤易氧化有机碳(LOC)含量显著提升了36%～75%;0.5MNPK处理非根际土壤可溶性有机碳(DOC)含量显著提升了54%,且根际土壤的DOC含量平均高于非根际土壤10%。2)有机肥施用可明显增加黄壤稻田根际及非根际土壤有机碳矿化量,非根际土壤有机碳矿化量和矿化率分别高于根际土壤30%和33%;较CK和NPK处理,有机肥施用...     

阿尔泰山冷杉林下土壤有机碳矿化特征

[目的]探讨阿尔泰山天然冷杉混交林不同海拔梯度下土壤有机碳矿化特征,为天然冷杉林土壤有机碳的分解转化过程研究提供理论依据。[方法]以新疆布尔津县境内阿尔泰山1 300~1 500,1 500~1 700,1 700~1 900m这3个海拔梯度的冷杉(Abies nephrolepis)混交林下土壤为研究对象,在研究了土壤有机碳含量特征的基础上,进一步利用双指数模型对有机碳矿化特点进行了探讨。[结果](1)3个海拔梯度的土壤有机碳含量均表现出随土层加深而降低的趋势,表层富集现象明显,且该趋势不随海拔梯度的变化而变化;(2)3个海拔梯度的各土层有机碳矿化趋势相似。即矿化初期CO2-C累积量增幅较大,而到了中、后期矿化曲线逐渐趋于平缓,CO2-C累积量增幅减小;(3)双指数方程可以很好地拟合出冷杉林土壤有机碳的矿化趋势;(4)土壤有机碳矿化过程进行到100d时各海拔梯度的各土层活性碳均未被完全分解;(5)矿化碳与土壤有机碳总量和活性碳含量均达到极显著相关水平。[结论]土壤有机碳矿化过程表现出明显随海拔变化的特征。土壤活性碳含量是影响矿化作用的直接因素。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

地下水位和长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化特征的影响

以1982年开始的长期定位试验红壤性水稻土为对象,采用室内模拟培养试验方法,对耕层土壤有机碳矿化特征进行分析,以探究两个地下水位(20 cm、80 cm)下,长期不同施肥处理(高量有机肥+化肥(2/3OM)、常量有机肥+化肥(1/3OM)、单施化肥(NPK))红壤性水稻土有机碳矿化特征和差异。结果表明,较高的地下水位促进土壤有机碳累积,提高了高量有机肥和常量有机肥处理的土壤有机碳矿化速率,且增加了其有机碳累积矿化量(C_t)及潜在可矿化有机碳量(C_0),但土壤有机碳累积矿化率在施用化肥的条件下表现为减少。长期不同施肥的红壤性水稻土土壤有机碳矿化特征在不同地下水位条件下变化明显,2个地下水位的土壤有机碳含量、土壤有机碳矿化速率及有机碳累积矿化量高低排序均表现为:2/3OM1/3OMNPK;20cm地下水位长期施用2/3OM和1/3OM土壤有机碳累积矿化率分别较NPK高出53.32%(P0.05)、15.44%,80 cm地下水位则分别低出5.56%、17.95%(P0.05);20 cm地下水位2/3OM和1/3OM处理的土壤潜在可矿化有机碳量(C_0)显著高于NPK处理,而80cm地下水位C_0表现为1/3OM处理显著低于NPK处理;地下水位对相同施肥处理土壤有机碳周转常数(k)影响不明显,而在同为80 cm的地下水位条件下,长期施用有机肥可显著提高k。因此,长期不同施肥对红壤性水稻土有机碳累积矿化率、潜在可矿化有机碳量及周转常数的影响在不同地下水位条件下发生变化。     

长期不同轮作模式对黄壤团聚体组成及有机碳的影响

依托23年的黄壤长期定位田间试验,对比研究玉米单作(MM)、小麦||绿肥–玉米轮作(WMR)和油菜–玉米轮作(RMR)对土壤团聚体组成及有机碳的影响。结果表明:各处理机械稳定性团聚体和水稳性团聚体均以大团聚体(>0.25 mm的团聚体)为优势团聚体,占比高达93.04%和74.59%以上;WMR和RMR处理较MM处理显著提高了5~2 mm和2~1 mm机械稳定性团聚体含量及>5 mm和5~2 mm水稳性团聚体含量;WMR处理的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)较MM处理显著增加了50%;WMR、RMR处理的PAD(团聚体破坏率)和ELT(土壤团聚体不稳定团粒指数)较MM处理分别显著降低了31.32%、25.97%和35.90%、30.65%;不同粒级水稳性团聚体中均以WMR处理的有机碳含量最高,>5、1~0.5、0.5~0.25 mm粒级团聚体的有机碳含量比MM处理显著增加了17.60%、34.41%、45.67%;土壤团聚体有机碳主要集中在>0.25 mm的大团聚体中,而在微团聚体中含量较少,轮作主要提高了>5 mm水稳性团聚体中有机碳的贡献率,WMR、RMR处理较MM处理分别提高了23.18和9.16个百分点。小麦||绿肥–玉米轮作能有效改善土壤团聚体组成,提高团聚体稳定性和有机碳含量,可作为贵州黄壤旱地较佳的轮作模式。     

长期不同施肥和耕作对坡耕地黄壤团聚体组成及有机碳的影响

为探究不同施肥和耕作对坡耕地黄壤团聚体组成及有机碳的影响,本文以贵州省农业面源污染长期定位监测为试验平台,对比研究不施肥+顺坡平作(T1)、常规施肥+顺坡平作(T2)、优化施肥+顺坡平作(T3)、优化施肥+横坡垄作(T4)、优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖(T5)和优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱(T6)对黄壤团聚...     

不同含水量及冻结温度对黑土冻融循环过程有机碳矿化的影响

[目的] 冻融过程土壤呼吸在年土壤呼吸总量中占有重要比例,研究探讨土壤冻融过程中含水量、冻结温度和冻融循环次数对土壤碳矿化动态的影响。[方法] 以黑龙江省嫩江县鹤山农场九三水土实验站黑土为研究对象,开展室内冻融程度模拟试验,进行7次冻融循环,设置100%田间持水量(100%WHC)、60%田间持水量(60%WHC)和30%田间持水量(30%WHC)3种土壤含水量;10 ℃恒温处理(对照)、-5 ℃冻结处理(轻度冻结)和-15 ℃冻结处理(重度冻结)3种环境温度。[结果] 冻融循环次数、含水量和冻结温度对CO₂排放量有显著影响,影响度分别为-0.63,0.21,0.14。解冻过程显著增加土壤碳矿化量;轻度冻结时,前3次冻融循环60%WHC土壤碳矿化量比100%WHC和30%WHC分别提高33.0%,35.2%,后4次冻融循环差异不明显;重度冻结时,前2次冻融循环100%WHC土壤碳矿化量,比60%WHC和30%WHC土壤分别提高25.2%,68.0%,后5次冻融循环差异不明显。[结论] 冻融循环次数对土壤CO₂排放量影响最大,含水量次之,冻结温度最小。冻融作用增加低含水量土壤的CO₂累积排放量;降低高含水量土壤的CO₂累积排放量;而对中等含水量土壤,轻度冻结增加CO₂累积排放量,重度冻结降低CO₂累积排放量。一级动力学方程对冻融土壤CO₂排放量的拟合效果较好(R²>0.997),含水量和冻结温度对有机碳矿化潜力C₀值有显著影响。     

培养温度对水稻土有机碳矿化参数的影响研究

采用室内培养法,对采自句容市华阳镇的水稻土进行5、15、25和35℃下的50 d培养实验,基于培养实验数据、6M HCl水解实验数据和三库一级动力学模型进行三库拟合,研究土壤有机碳矿化特征随培养温度的变化,并深入分析培养温度对Q10(土壤有机碳矿化温度敏感性系数)和三库拟合结果的影响。结果表明:(1)在5~35℃范围内,随培养温度升高水稻土有机碳矿化速率和累积矿化量均升高,15、25和35℃时土壤有机碳累积矿化量分别是5℃时的1.94倍、3.55倍、6.01倍。(2)培养温度的设定对三库拟合结果有较大影响,尤其是对活性碳库的影响,在不同培养温度下潴育、潜育、淹育水稻土活性碳的拟合值变异系数分别为64.9%、66.7%、48.5%。(3)Q10值变化范围在1.48~2.88,且随培养温度升高而降低、随培养时间增长而降低。Q10取2或者按照定义式测定的值对活性碳库和缓效性碳库拟合结果无影响,而对活性碳库和缓效性碳库平均驻留时间的拟合结果有影响。由此得出:利用在25℃下的培养结果估计的土壤有机碳库是存在一定误差的,应该进一步探索可行的三库拟合培养温度或寻找其他三库测定的方法;把Q10值取2代入三库一级动力学模型中对土壤有机碳进行三库拟合是可行的。     

长期施肥下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征

本研究探讨了24年长期施肥对褐土土壤有机碳(TOC)、有机碳储量(TOCs)、净固碳效率(NCSE)和碳库管理指数(CPMI)的影响,为评价褐土土壤碳库变化与质量及科学施肥提供理论依据。研究以褐土肥力与肥料长期定位试验为平台,通过9个处理[A组:不施肥处理(N_0P_0、CK);B组:单施无机肥处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3和N_4P_4);C组:有机肥与无机肥配施处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3和N_4P_2M_2);D组:单施高量有机肥处理(M_6)]测定土壤TOC与易氧化有机碳(ROOC)含量,并计算TOCs、NCSE及CPMI等相关指标。结果表明,在不同土层不同时期施用较高量有机肥配施无机肥及施用高量有机肥(N_3P_2M_3、N_4P_2M_2和M_6)均可提高TOC和ROOC含量,且随土层深度加深提升作用减弱。TOCs、NCSE与0~20 cm土层TOC含量在时间和空间上的变化规律基本一致。施用高量有机肥(C组、D组)可有效提高TOCs,A组、B组的TOCs均值分别比C组、D组低76.77%与17.36%。长期施肥处理可提高NCSE,尤其是施用有机肥处理可显著提高NCSE。NCSE为D组C组A组=B组;D组NCSE为1 152.27 kg·hm~(-2)·a~(-1),是C组的2.51倍,B组的16.20倍。与试验前相比,C组和D组的CPMI无显著变化,且C组与D组间差异不显著,但A组与B组比试验前降低16.38~40.02。与A组(CK)相比,B组中N1P1处理与C、D组处理显著影响CPMI,提高了23.30~45.67。在0~40 cm土层CPMI与ROOC含量呈显著正相关,CPMI可以很好地指示有机碳的变化。可见,施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施可极显著提高褐土土壤TOCs、NCSE和CPMI,即施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施(N_3P_2M_3和N_4P_2M_2)有利于褐土有机碳的固存,可减少无机肥的施用量,使土壤性质向良性方向发展,培肥土壤。     

长期施肥对西南黄壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响

为了解长期不同施肥措施下黄壤碳、氮、磷生态化学计量学特征,研究以贵州黄壤长期定位试验2003~2013共11年土样为研究对象,测定分析土壤碳、氮、磷养分及生态化学计量指标变化特征,旨为黄壤培肥、增加土壤碳汇提供重要理论依据。结果表明:(1)长期不同施肥措施下,有机碳、全氮、全磷含量变化较一致,均以有机肥处理较高,且随有机肥施用量增加而增加;(2)不同处理土壤C/N、C/P、N/P比变化范围为13.49~15.58、13.72~17.86、0.99~1.28,通过各处理变异系数和碳、氮、磷两两相关分析可知,黄壤C/N比较稳定,碳氮变化一致,而C/P、N/P比变化较大;(3)C/N、C/P比与有机碳呈极显著正相关关系,N/P比与全氮呈极显著正相关关系,但相关系数各不同;(4)与中国和世界土壤C/N/P比平均水平相比,黄壤碳、氮、磷比例失衡。     

土地利用方式对红壤和黄壤颗粒有机碳和碳黑积累的影响

颗粒有机碳和碳黑是土壤中两类性质不同的碳库,它们的数量可反映土壤有机质的稳定性。结果表明,浙江省红壤和黄壤中这两类碳库有很大的变化,并与土地利用方式存在联系。颗粒有机碳的数量及其占总有机碳的比例:林地>茶园>旱地;而碳黑占总有机碳的比例一般是:旱地、茶园>次生林地>原生林地。颗粒有机碳是土壤碳库的易变组分,易受利用方式改变而变化,颗粒有机碳占总有机碳的比例随土壤有机质的积累而增加。相同土地利用方式土壤中碳黑数量与粘粒呈正比。土壤中>1 mm水稳定性团聚体与颗粒有机碳含量相关,而土壤<0.25 mm团聚体与碳黑含量相关。