不同施肥措施对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响

为探究不同施肥对黄土丘陵区农田土壤有机碳组分及碳库管理指数(CPMI) 的影响,以及提高旱区土壤碳“汇”能力提供理论依据,研究基于中科院安塞水土保持试验站长期定位试验,采用5种不同施肥设置[种植作物不施肥(CK)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥中配施氮磷肥(MNP)]对土壤有机碳组成及碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明：不同施肥处理能增加不同土层土壤有机碳及其组分含量,且土壤有机碳及其组分含量随土层深度增加而逐渐降低；施用有机肥处理(M和MNP)下0-20cm土壤有机碳及其组分含量高于化肥(NP和NPK)和CK处理,与CK处理为对照,M和MNP处理下有机碳含量分别增加133.59%、118.52%(P<0.05),易氧化有机碳含量分别增加51.73%、48.20%(P<0.05),可溶性有机碳含量分别增加61.54%、53.21%(P<0.05),土壤微生物碳含量分别增加68.34%、113.04%(P<0.05)；除土壤微生物碳以外,20-40cm土壤有机碳及其组分含量均无显著差异；不同施肥处理显著提高0-20cm 土壤CPMI,M处理下CPMI在所有施肥处理中最高,20-40cm 土壤中M处理下CPMI在所有施肥处理中最大,但各施肥处理间差异不显著。总体来讲,施用有机肥可以提高旱区土壤水土保持能力和土壤肥力,增强土壤碳“汇”功能及其土壤有机碳的稳定性。     

长期施肥对南方红壤碳库管理指数的影响

了解田间施肥措施对南方红壤碳库管理指数的影响具有重要意义,以湖北贺胜桥镇建立19 a的长期施肥试验小区为研究对象,研究了不施肥(CK)、施用有机肥(T1)、施氮磷钾肥(T2)和氮磷钾肥与秸秆配施(T3)4种处理对南方红壤有机碳和碳库管理指数的影响及差异.结果表明:(1)长期施肥能显著降低土壤容重,显著增加毛管孔隙度、毛...     

长期施肥对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以长期定位试验为研究对象,分析了长期施肥对土壤不同层次活性碳的影响,并计算了各处理的碳库指数和碳库管理指数。结果表明,土壤活性碳均随土层的增加而减少0,～7.5 cm土层的活性有机碳平均比7.5～15 cm、15～30 cm、30～50 cm高出6.6%、23.4%、57.1%。施肥均可以提高土壤活性有机碳和碳库指数。单施有机肥培肥土壤和有机肥、化肥的配合施肥对提高土壤中活性有机碳的作用较单纯施用化肥更为显著。施肥除了绿+N、秸+N、农+绿+N处理的碳库管理指数降低外,其它各处理的碳库管理指数均有所增加。农业生产中必须重视有机肥的合理施用,使土壤碳库处于良性状态,最终才有可能维持土壤的可持续性利用。     

施肥对黑土活性有机碳和碳库管理指数的影响

运用更有效的量化指标来了解和表征土壤碳库的变化是研究土壤碳库动态平衡的基础,也是评价土壤肥力和生态系统的可持续性的必要手段。我们采用土壤碳库管理指数,讨论了国家黑土肥力监测区内的不同施肥情况下土壤碳库的变化。结果显示:施肥与否、施肥种类和数量均对土壤活性有机碳和土壤碳库管理指数有非常显著的影响,施肥尤其高量有机肥与化肥(NPK)配施。更有助于土壤活性有机碳的增加,相应地也就提高了土壤碳库管理指数(CMPI),M2+CK、M4+CK、MO+NPK、M1+NPK、1.5M1+NPK、M2+NPK、M4+NPK各施肥处理对土壤活性有机碳提高的贡献率分别高达15.6％、24.8％、63.6％、135.1％、144.2％、185.9％和256.5％,对土壤碳库管理指数的提高系数达0.48、0.72、1.17、3.21、4.70、7.86和10.44。农业生产中必须切实地重视高量有机肥与化肥(NPK)的配施,以求保持土壤肥力,提高土壤质量,使土壤碳库处于良性状态,最终达到维持土壤的可持续利用之目的。     

施肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了不同施肥措施下（不施肥、单施有机肥、推荐施肥、习惯施肥和单施化肥）,土壤有机碳含量、活性有机碳含量和碳库管理指数的变化。结果表明:与不施肥相比,单施有机肥土壤有机碳和活性有机碳含量分别增加 11.68%,21.71%。推荐施肥和习惯施肥土壤有机碳含量分别增加 6.57%,7.58%,活性有机碳含量分别增加 8.53%,4.26%。单施化肥土壤有机碳与活性有机碳含量均没有显著增加;施有机肥和推荐施肥土壤碳库管理指数比不施肥分别高 31.79,13.01。单施化肥土壤碳库管理指数没有显著变化;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数、玉米子粒产量均存在极显著相关关系。碳库管理指数与玉米子粒产量极显著相关,能够指示土壤生产力的变化。可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力。     

关中平原地区果园和农田土壤有机碳组分及碳库特征

由于果树经济效益高,关中平原地区广泛推广农田转为果园。为明确关中平原地区农田转变为果园后土壤有机碳(SOC)组分含量及土壤碳库指数的差异,采用了野外调查和室内分析的方法,探究了关中平原地区农田生态系统中果园和农田的土壤碳组分及碳库管理指数的变化。结果表明,在0～20、20～60、60～100 cm土层中,果园土壤活性有机碳(LOC)含量较农田分别增加了33.91%、49.95%和35.37%;与农田相比,果园显著增加了20～60和60～100 cm土层LOC/SOC值,提高了深层土壤碳库活性,促进了土壤有机碳的利用;在0～100 cm土层的垂直梯度上果园和农田LOC含量均随土层深度增加而减少,土壤总有机碳含量无显著差异;果园的碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)均大于农田,增幅分别达6.12%和72.72%。相关分析表明,土壤有机碳组分、碳库活度、碳库管理指数与土壤主要肥力因子如有效磷、速效钾相关性密切,可以作为该地区农田生态系统土壤肥力的主要监测因子。研究表明,关中平原土地利用方式从农田转变为果园,将有效活化深层土壤的固有碳库,促进有机碳的分解与利用,土壤性能向良性发展。     

长期不同施肥管理对黑土活性有机碳及碳库管理指数的影响

通过15年长期定位试验,研究了不同施肥管理对黑土活性有机碳库的形成及碳库管理指数(CMI)的影响。结果表明,土壤有机碳、活性有机碳及CMI发生了显著的变化。与原始土壤相比,在东北黑土区经过15年的施有机肥及NPK化肥(NPKOM)与NP2K、NPK处理,土壤有机碳含量显著提高,其余处理间差异不显著。除NPKOM处理外,其余各处理土壤的CMI均呈下降趋势。不同活度的活性有机碳含量比较发现总体趋势为高活性有机碳<中等活性有机碳<惰性有机碳,各处理之间的变化趋势大体相同为NPKOM>NPK>NP≈NP2K>NK≈N2PK>PK>CK。从回归方程的分析可知,土壤中高活性有机碳的变化可以解释阳离子交换量变化的89.5%,交换性Ca含量变化的78%,交换性Mg含量变化的70.6%。从相关分析表明,作物产量,CMI和各处理的土壤中高活性有机碳含量呈极显著相关。     

长期轮作施肥处理对植烟土壤有机碳组分和酶活性的影响

以贵州省遵义市烤烟长期(18年)定位试验为平台,研究两种种植制度(烤烟–玉米轮作和烤烟连作)下的3种不同施肥模式(不施肥、单施化肥、化肥有机肥配施)对植烟土壤有机碳组分、酶活性和碳库管理指数的影响,探究植烟土壤的碳素转化,为土壤碳素科学管理提供依据。结果显示：在相同种植模式下,化肥有机肥配施处理比单施化肥处理的土壤总有机碳(TOC)增加5.65% ~ 12.13%,其中,轻组有机碳(LFOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)分别提高23.33% ~ 28.71%、24.46% ~ 25.54%、10.26% ~ 18.99%,碳库管理指数增加12.89% ~ 23.34%;土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著增强,且与土壤有机碳各组分含量和碳库管理指数呈显著正相关(0.59^* ~ 0.97^**,n=18)。在相同施肥条件下,轮作处理的土壤有机碳含量、酶活性和碳库管理指数分别比连作处理提高6.14% ~ 23.51%、9.00% ~ 37.92% 和4.74% ~ 14.44%,以烤烟–玉米轮作+化肥有机肥配施处理最优。综上,通过“轮作+化肥有机肥配施”不仅能显著提高植烟土壤有机碳含量和碳库管理指数,还能增加土壤微生物生物量和活性有机碳(LOC)组分,对于提高植烟土壤肥力和维持土地生产力具有重要意义。     

施肥对土壤不同碳形态及碳库管理指数的影响

分析了施肥对土壤活性碳（ＣＡ）、微生物生物量碳（ＣＭＢ）、矿化碳（ＣＭ）及碳库管理指数（ＣＰＭＩ）的影响。结果表明,不同土壤ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ的大小为：水稻土〉黄棕壤〉红壤〉潮土。施肥对ＣＡ和ＣＰＭＩ,ＣＭＢ和ＣＭ的影响分别为：处理３〉处理〉处理１〉处理４〉ＣＫ,处理３〉处理５〉处理４〉处理１〉ＣＫ。在提高ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ方面,稻草肥、绿肥优于厩肥,厩肥高量施用优于常量施用。     

荒漠草原表层土壤有机碳粒径组分及碳库管理指数特征

以探讨荒漠草原表层土壤粒径分布分形、不同粒径有机碳含量、碳库管理指数特征及其关系为目的，通过野外调查选取宁夏回族自治区盐池县花马池镇荒漠草原柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、短花针茅(Stipa breviflora)、蒙古冰草(Agropyron mongolicum)4种典型植被作为研究对象，采集典型植被冠下和丛间2种生境下表层(0—5 cm)土壤，分析不同植被表层土壤不同粒径有机碳含量、土壤碳库动态变化特征及其相关性。结果表明：(1)4种典型植被土壤粒径呈“单峰”型分布趋势，土壤颗粒主要集中分布于2～250μm粒径，分形维数(D)为2.56～2.63,100～500μm颗粒含量是植被间差异显著的主要原因。(2)4种典型植被冠下有机碳含量大于丛间有机碳含量，>250μm粗砂粒组分有机碳含量最高，不同粒径组分有机碳含量在灌丛和草本植被间差异显著(p<0.05)。(3)4种典型植被土壤TOC、AOC含量均表现为冠下大于丛间，TOC在不同群落间差异显著，灌木群落冠下碳库活度(A)和碳库管理指数(CPMI)相...     

长期施肥对潮土不同层次活性有机质及碳库管理指数的影响

为探索长期不同施肥下潮土不同土层活性有机质和碳库管理指数变化特征,选取不施肥对照(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、NPK配施有机肥(NPKM)和NPK配施秸秆还田(NPKS)4个典型施肥处理,测定并分析土壤高、中、低活性有机质含量以及碳库管理指数(CMI)变化特征。结果表明:各处理土壤有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小。施肥处理相对不施肥对照(CK)均明显提升了不同土层的有机质含量,以NPKM处理最高,达到13.91～33.55 g/kg。各处理以非活性和低活性有机质为主,且其比例随着土层加深而增加,其中CK处理比例最高,分别为35.6%～56.6%和17.7%～50.7%。施肥处理对土壤CMI均有提高,在0—40 cm土层,NPKS的高活性CMI最高,分别为149.54,147.01,237.65;而在40—60 cm土层,以NPKM处理的高、中活性CMI最高,达到237.65,537.67。综上所述,各处理土壤有机质和活性有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小;氮磷钾配施有机肥提升总有机质及活性有机质处理效果最佳。在上层土层(0—40 cm)氮磷钾配施秸秆有助于提升高、中活性有机质的碳库管理指数;而在下层土层(40—60 cm)则以氮磷钾配施有机肥最优。整体来看,NPK配施有机肥(NPKM)对土壤的肥力提升效果最好,NPK配施秸秆还田(NPKS)次之。     

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从"固碳减排"角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。     

长期施肥对土壤生物活性有机碳库的影响

采用土壤培养实验方法,研究了25年施肥对平凉黑垆土土壤生物活性有机碳库(C0)的影响。结果表明:土壤生物活性有机碳库(C0)以施用有机肥处理显著增大,其中以S+NP处理最高,达1071.00μg/g,M+NP处理为940.85μg/g,M处理为776.90μg/g,分别比CK增加1.86倍、1.51倍和1.07倍,单施N肥处理对土壤生物活性有机碳库影响不大,为399.10μg/g,仅比CK增加6.4%,NP配合处理为621.60μg/g,比CK增加65.76%。增施有机肥料可明显增大土壤生物活性有机碳库(C0),NP化肥配合施用也有良好效果,N肥单施无明显作用。土壤生物活性有机碳库(C0)占土壤总有机碳(TOC)的百分比为2.70%～6.34%,生物活性有机碳库的周转速率(K)为0.0223～0.0301d-1,生物活性有机碳库在土壤中的半周转期(T1/2)为22.55～31.09d。土壤生物活性有机碳库(C0)与土壤全氮呈极显著性正相关,与总有机碳(TOC)呈显著性正相关。     

轮作结合施肥对土壤有机碳及其组分和土壤养分的影响

研究了轮作结合施肥对土壤有机碳组分及土壤养分的影响,以期为优化眉豆-燕麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。本研究设燕麦连作、眉豆-燕麦轮作、眉豆连作模式分别结合不施肥、施化肥、施有机复合肥措施9个处理,三年连续田间定位试验,分析2018年收获后土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)、重组有机碳(HFOC)、微生物生物量碳(MBC)及养分含量。研究结果表明,各处理团聚体内SOC含量呈现先升高再降低的趋势,其中轮作结合施用有机复合肥处理SOC含量最高,达到41.36 g kg-1。在同一种植模式下ROC、DOC、MBC、碱解氮、速效磷、速效钾含量总体变化趋势为:施用有机复合肥>施用化肥>无肥,轮作结合施用有机复合肥处理较不施肥处理ROC、DOC、MBC、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别高7.54%、30.56%、13.35%、9.56%、31.88%、9.52%。HFOC含量总体变化趋势为施用有机复合肥>无肥>施用化肥,轮作结合施用有机复合肥处理较施化肥处理HFOC含量高12.10%。相同施肥条件下轮作模式ROC...     

施肥对植烟土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响

采用盆栽试验的方法,设不施肥、单施氮肥、氮磷钾肥配施、氮磷钾肥,分别增施腐熟秸秆、芝麻饼肥和生物炭6个施肥处理,通过测定烟株生长发育过程中土壤有机碳组分和土壤呼吸速率的动态变化,探讨了不同施肥措施对植烟土壤有机碳组分和呼吸速率的影响.2次盆栽试验分别于2017年和2018年进行.结果表明,与未施肥和单施化肥相比,添加有...     

长期定位试验下施肥对潮棕壤活性碳库及碳库管理指数的影响

分析了长期不同施肥制度对潮棕壤活性碳库及碳库管理指数的影响。结果表明:长期施肥不同施肥制度对土壤活性碳库、碳素有效率及碳库管理指数有很大影响,长期施用有机循环肥处理,尤其是循环肥配合均衡化肥(NPK+O)施用处理的土壤有机碳、易氧化碳(ROC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳含量(MBC)、土壤碳素有效率及土壤碳库管理指数明显高于对照处理的土壤。潮棕壤活性碳库中不同形态的碳素含量大小顺序为:CROC>CMBC>CDOC,同一施肥处理水平下,不同形态碳素有效率以ACC>ABC>AAC。相关分析表明:土壤碳素有效率和碳库管理指数与土壤的化学性质尤其是土壤养分因子呈显著或极显著相关,反应了农业生产措施对土壤碳库的影响,运用土壤碳库管理指数可以很好地反映出土壤碳库的动态变化。     

城市化对珠江三角洲存留常绿阔叶林土壤有机碳组分及其碳库管理指数的影响

通过对珠江三角洲城区(植物园、白云山、帽峰山)和郊区(鹤山、从化石门、鼎湖山)存留的6个常绿阔叶林进行调查,分析城市化对存留森林土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。在选择的样地按0—10,10—20cm分层采集土壤样品,并测定土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)和不易氧化有机碳(NROC)。结果表明:(1)城区森林土壤的TOC、ROC和NROC含量显著低于郊区(P0.05)。(2)在0—10cm层次,城区森林土壤碳库的活度和活度指数显著高于郊区(P0.05);在10—20cm,城区森林土壤碳库的活度和活度指数也高于郊区,但差异不显著。(3)在0—10,10—20cm,郊区森林土壤的碳库指数和碳库管理指数显著高于城市森林(P0.05)。城市化导致存留常绿阔叶林土壤有机碳活性增加,但不利于土壤总有机碳积累。     

Effects of Straw Incorporation on Soil Organic Carbon Density and the Carbon Pool Management Index under Long-Term Continuous Cotton

The objective of this experiment was to study the effects of residue management on soil organic carbon density and the carbon pool management index under continuously cropped cotton (Gossypium hirsutum L.) in China’s Xinjiang Province. The experiment included the following nine treatments: (i) annual straw incorporation during 5, 10, 15, 20, 25, and 30 years of continuous cotton and (ii) annual straw removal during 5, 10, and 15 years of continuous cotton. The results showed that the total organic carbon, labile organic carbon, the labile organic carbon/total organic carbon ratio, soil organic carbon density, and the carbon pool management index all increased with time in the straw incorporated treatment, but decreased with time in the straw removed treatments. Soil carbon concentrations, which are naturally low in the Xinjiang Region, had not reached saturation after 30 years of continuous cotton with straw incorporation.     

樱桃栽培中施用蚯蚓粪对土壤有机碳氧化稳定性及碳库管理指数的影响

[目的]探讨樱桃栽培中蚯蚓粪与化肥以不同比例配施对土壤有机碳、易氧化碳、氧化稳定性及碳库管理指数的影响,为提高土壤质量管理和增强农业固碳减排潜力提供依据。[方法]通过5a的大田试验,研究N100(尿素提供100%的氮),M10N90(蚯蚓粪和尿素分别提供10%和90%的氮),M30N70(蚯蚓粪和尿素分别提供30%和70%的氮)和M50N50(蚯蚓粪和尿素各提供50%的氮)等不同施肥处理对土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)含量、有机碳氧化稳定性及碳库管理指数(CPMI)的影响。[结果]M30N70和M50N50处理的SOC含量分别比N100处理高出12.07%和18.75%;M30N70处理的MBC,ROC含量和CPMI均最高,并显著高于其它处理,其中ROC含量分别比N100,M10N90和M50N50处理提高51.34%,15.16%和6.47%,CPMI分别高出73.07,30.06和20.71;但M30N70处理的有机碳氧化稳定系数明显低于其他处理,比N100处理降低36.22%。[结论]在樱桃栽培中配施蚯蚓粪措施有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,其中蚯蚓粪与化肥以3∶7比例搭配的影响作用最显著。