应用DNDC模型分析施肥与翻耕方式对土壤有机碳含量的长期影响

利用中国农业大学曲周实验站的氮磷化肥配施长期定位试验和翻免耕长期定位试验数据验证DNDC(脱氮—分解 )模型 ,说明其模型模拟值与实测值之间吻合程度较好 ,证明DNDC模型可以用来模拟当地土壤有机碳(SOC)含量的动态变化。对 2个试验长期 (10 0a)的模拟结果表明 :对于氮磷化肥配施试验 ,对照、单施氮肥和单施磷肥的处理SOC含量呈现下降趋势 ,氮肥与磷肥配合施用的处理土壤有机碳含量均呈上升的趋势 ,每年施用氮肥(纯N) 2 70kg·hm-2 配合施用磷肥 (P2 O5) 135kg·hm-2 的处理SOC含量与初始值相比增加了 31%。对于翻免耕试验 ,免耕并施用 112 5kg·hm-2 氮肥 (纯N)再配合每年秸秆还田 4 5 0 0kg·hm-2 的处理比初始值增加了 6 2 % ,翻耕并施用 187 5kg·hm-2 氮肥、15 0kg·hm-2 磷肥再配合每年秸秆还田 4 5 0 0kg·hm-2 的处理SOC含量比初始值增加了 5 6 %。从DNDC模型模拟得出 ,实行秸秆还田或增加作物生物产量还田及免耕等耕作措施将有效持续的增加SOC含量 ,提高土壤的可持续利用能力。     

长期定位施肥对水稻、小麦产量和土壤养分的影响

经连续12年有机肥和化肥配施的定位试验,至第12年对水稻、小麦进行数据监测,结果表明,3个施化肥处理中,施栏肥配施化肥处理的有效穗比秸秆还田配施化肥作物（小麦、单季稻）2季增加86.9万/hm2,秸秆还田配施化肥的有效穗比单施化肥作物（小麦、单季稻）2季增加11.65万/hm2;作物（小麦、单季稻）产量2季以施栏肥配施化肥比秸秆还田配施化肥年平均增产367.5 kg/hm2,增长率为3.4%,秸秆还田配施化肥比单施化肥年增长率提高了5.8%。3个不施化肥处理中,施栏肥的有效穗比秸秆还田作物（小麦、单季稻）2季增加33.3万/hm2,秸秆还田的有效穗比不施肥（对照）作物（小麦、单季稻）2季增加19.95万/hm2。施栏肥比秸秆还田年平均增产277.5 kg/hm2,增长率7.4%,秸秆还田比不施肥（对照）增产15.8%。土壤养分施栏肥和秸秆还田耕层（0～20 cm）土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷均有提高,施栏肥增幅最大,无机区增幅较小。而全钾、速效钾含量变化程度不同。通过监测结果得出,以栏肥配施化肥的施肥方式对作物增产和改良土壤效果最好。     

水稻田秸秆还田条件下的氮肥调控与钾肥替代试验

进行了水稻田秸秆还田条件下的氮肥调控与锌肥替代试验。结果表明:氮肥分基肥、蘖肥、拔节肥3次施用比分基肥、蘖肥2次施用,增产效果明显,增加778 kg/hm~2、增幅15.48%;氮肥3次施用+秸秆还田也有一定增产效果,与未施秸秆还田比较,产量增加80kg/hm~2、增幅1.38%。氮磷钾配施+秸秆还田与不施钾肥比较,产量增加878 kg/hm~2、增幅17.54%;在秸秆还田条件下,钾肥施用量应为推荐使用量的3/4为宜。     

长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响

本文以氮磷钾肥为试验中的无机肥,以猪厩肥、小麦秸秆以及玉米秸秆为试验中的有机肥,设置了7组不同的处理,分别是空白对照处理、氮磷钾处理、氮磷钾+猪厩肥处理、氮磷钾+增量猪厩肥处理、氮磷钾+小麦秸秆处理、氮磷钾+增量小麦秸秆处理、氮磷钾+玉米秸秆处理,通过对7组不同配施处理的试验,研究了长期有机无机肥料配施对土壤微生物学特性及土壤肥力的影响。     

长期秸秆还田与施肥对成都平原稻-麦轮作下作物产量和土壤肥力的影响

为了研究长期秸秆覆盖还田配合不同施肥处理对成都平原稻-麦轮作下作物产量及土壤肥力的影响及提出该种植模式下的作物最佳施肥方案和明确土壤培肥效果,2005-2011年,在成都平原灰色冲积水稻土壤上,采用秸秆覆盖还田配施不同用量氮磷钾肥连续免耕轮作种植水稻和小麦,研究不同处理对作物产量的影响;于2010年水稻收获后采取耕层(0~5,5~15和15~30cm)土样,分析不同处理对壤理化性状的影响。在相同化肥用量条件下,秸秆覆盖还田能显著增加水稻和小麦产量。在秸秆还田基础上增施氮肥和钾肥都能显著提高水稻和小麦产量,而磷肥只能增加小麦产量,对水稻产量没有影响。秸秆覆盖还田比单施化肥每季每公顷至少能节约60 kg N/hm2、60 kg P2O5/hm2和90 kg K2O/hm2。秸秆还田配施化肥处理分别比对照处理降低了0~5和5~15 cm的土层容重,提高了土壤总孔隙度、土壤团聚体数量、耕层土壤养分速效量以及有机质含量,特别是0~5 cm土层,说明连续秸秆覆盖加免耕促进土壤有机质和养分在表土层富集。     

培养实验研究长期不同施肥制度下中层黑土氧化亚氮的排放特征

在水分含量为80%WHC条件下,培养实验研究吉林省公主岭市国家黑土肥力与肥料效益长期定位监测基地土壤氧化亚氮(N2O)的排放特征.以考查不同施肥制度下黑土氧化亚氮排放差异.培养6 d的结果表明,土壤N2O排放量随有机肥施入量的增加而增加,MOCK(耕作但不施任何肥)、M1CK(耕作并施中量有机肥)和M2CK(耕作并施高量有机肥)处理N2O-N排放量分别为5.64、23.3和213 μg·kg-1.化肥配施降低N2O排放量,MON(耕作并施氮肥)、MONP(耕作并配施氮磷肥)和MONPK(耕作并配施氮磷钾肥)处理N2O-N排放量分别为85.0、9.71和7.29 μg·kg-1.氮肥与有机肥配施使N2O的排放量显著增加,M2N(耕作并配施高量有机肥和氮肥)的N2O-N排放量高达316 μg·k-1.氮磷肥和氮磷钾肥配施对土壤N2O的排放影响因有机肥施用量的不同而异.氮磷钾肥与高量有机肥配施显著减少N2O-N排放,其排放量仅为117μg·kg-1.培养结束后,土壤硝态氮含量明显减少,反硝化作用是土壤N2O产生的主要过程.     

秸秆还田结合减量施肥对水稻产量和土壤养分的影响

为探明河北滨海稻区水稻秸秆还田条件下,最适的化学肥料施用体系,达到肥料减量和土壤培肥目的。在大田试验条件下,设置不同施肥方案：T1(常规施肥)、T2(减施氮肥5.74%,减施肥料19.97%)、T3(减施氮肥15.02%,减施肥料25.84%)、T4(减施氮肥20.88%,减施肥料34.01%)等4个处理,研究秸秆还田结合不同减量化施肥方案对水稻生长发育和产量及土壤养分的影响。结果表明,在秸秆还田模式下,减量化施肥处理均未对水稻生长发育产生负影响,并且保障了水稻产量;秸秆还田后,土壤养分含量相比还田前有所提高,相比于T1处理,减量施肥处理组有机质含量显著提高15%～24%,速效钾含量显著降低12%～21%,碱解氮和速效磷未形成显著性差异。其中T3处理组,水稻最高分蘖数、分蘖生长速率、有效穗数、结实率都显著提高,株高和千粒质量并未表现显著差异,水稻最终产量提高了17.14%。因此,在冀东水稻种植地区,秸秆还田与减量施肥T3(减施氮肥15.02%,减施肥料25.84%)的配施方式是该地区最优减量化栽培方式。     

小麦秸秆还田对棉花农艺性状及产量的影响

研究小麦秸秆还田对棉花生产的影响,结果表明：氮磷钾肥配施条件下,秸秆还田对“鄂杂棉10号F1”始花期无影响,其吐絮期比未盖草延迟1 d,生育期为128 d。秸秆养分的释放有后延效应,但棉花采收期并无延迟,氮磷钾肥配施＋全量秸秆还田处理霜前花占89.4%,比氮磷钾肥配施高0.7个百分点。盖草时期为6月中旬,秸秆干重以3 t/hm2为宜。腐熟剂有加快秸秆腐熟养分释放、改善田间小气候的作用;氮磷肥配施＋全量秸秆还田＋腐熟剂处理比氮磷肥配施＋全量秸秆还田处理增产128.94 kg/hm2,增幅4.28%。氮磷钾肥配施处理单产为3275.86 kg/hm2,比氮磷配施处理增产452.77 kg/hm2、增幅16.04%,缺钾相对产量为86%,表明钾肥在棉花生产中具有不可替代的作用。     

小麦秸秆不同还田量对中稻生长发育及产量的影响

以国家土壤有机质提升和测土配方施肥项目为支撑,研究了秸秆不同还田量及钾肥、腐熟剂不同用量对中稻生长发育及产量的影响。结果表明,在氮磷钾肥配施条件下,秸秆还田＋腐熟剂对中稻分蘖初期生长有一定的抑制作用,中期促进分蘖,后期增加实粒数,提高产量;腐熟剂推荐使用量以30kg／hm2为宜。不加腐熟剂秸秆还田分蘖初期对中稻生长影响不大,后期能促进分蘖,增穗、增粒、增产。连续几年实施秸秆还田后应调整氮钾施用量,推荐调整氮肥的基追比例,将基肥：分蘖肥：穗肥的比例由2：1：1调整为2．5：1：O．5。在氮磷钾肥配施条件下,实行全量秸秆还田能提高中稻的产量,单产达8100kg／hm2,较氮磷钾肥配施增产310kg/hm2．增幅3．98％：在氮磷钾肥配施条件下,全量秸秆还田＋腐熟剂30kg／hm2也能显著增加中稻产量,单产可达8225kg／hm2,较氮磷钾肥配施增产435kg／hm2。增幅5．58％。     

干旱区棉花秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性及根系生物量的影响

【目的】本研究探讨干旱区棉田土壤氮素转化过程及对棉花根系生物量的影响,明确棉田土壤氮素有效性对农业管理措施的响应,为棉田制定高产高效管理措施,实现棉花高产优质低成本及环境友好生产服务。【方法】在定位试验条件下,采用裂区设计,以秸秆不还田(S0)与秸秆还田(S1)为主区,4种施肥处理(不施肥(F0)、施氮磷钾化肥(F1)、施有机肥(F2)、施氮磷钾化肥+有机肥(F3))为副区,分析了秸秆还田和施肥对土壤氮素有效性的影响,探讨了棉田土壤氮素转化过程,包括净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率和反硝化速率的变化,明确了土壤有效氮含量和棉花根系生物量对秸秆还田和施肥措施的响应。【结果】(1)秸秆还田和施肥显著增加了土壤净矿化速率、总硝化速率和反硝化速率,棉花不同生育时期不同施肥处理间各指标的变化不同,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,在盛花期均有最大速率;(2)秸秆还田和施肥显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,但秸秆还田下施肥处理间差异不显著,棉花盛花期和盛铃期土壤无机氮含量显著高于收获期;(3)秸秆还田显著降低了棉花根冠比,对根系生物量、细根/粗根比影响不显著,施肥显著增加了根冠比、根系生物量及细根生物量,施肥处理之间差异不显著。综上所述,秸秆还田能增加土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮、铵态氮和可吸出无机氮含量以及根系生物量。有机肥无机肥配施有最大的土壤净矿化速率、净硝化速率、总硝化速率、反硝化速率、硝态氮和可吸出无机氮含量。有机肥无机肥配施也有最大的根系生物量和粗根细根比。【结论】秸秆还田和施肥有利于促进土壤氮素转化过程,增加土壤有效氮含量,对根系生长及生物量产生影响。在干旱区实施秸秆还田,结合有机无机肥配施技术有利于加速土壤养分转化,提高肥料利用效率,增加有效养分含量,促进作物根系生长和地上部碳同化能力。     

The efficiency of long-term straw return to sequester organic carbon in Northeast China's cropland

Black soil is one of the most precious soil resources on earth because it has abundant carbon stocks and a relatively high production capacity. However, decreasing organic matter after land reclamation, and the effects of long-term inputs of organic carbon have made it less fertile black soil in Northeast China. Straw return could be an effective method for improving soil organic carbon (SOC) sequestration in black soils. The objective of this study was to evaluate whether straw return effectively increases SOC sequestration. Long-term field experiments were conducted at three sites in Northeast China with varying latitudes and SOC densities. Study plots were subjected to three treatments: no fertilization (CK); inorganic fertilization (NPK); and NPK plus straw return (NPKS). The results showed that the SOC stocks resulting from NPKS treatment were 4.0 and 5.7% higher than those from NPK treatment at two sites, but straw return did not significantly affect the SOC stocks at the third site. Furthermore, at higher SOC densities, the NPKS treatment resulted in significantly higher soil carbon sequestration rates (CSR) than the NPK treatment. The equilibrium value of the CSR for the NPKS treatment equated to cultivation times of 17, 11, and 8 years at the different sites. Straw return did not significantly increase the SOC stocks in regions with low SOC densities, but did enhance the C pool in regions with high SOC densities. These results show that there is strong regional variation in the effects of straw return on the SOC stocks in black soil in Northeast China. Additional cultivations and fertilization practices should be used when straw return is considered as an approach for the long-term improvement of the soil organic carbon pool.     

长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响

【目的】探讨长期不同施肥方式对提升东北黑土土壤有机碳和农田基础地力的差异。【方法】以国家黑土肥力和肥料效益长期监测试验（1989-2011年）资料为基础,采用 DSSAT ver.4.0作物生长模型模拟：（1） CK（对照,不施肥）;（2）NPK（施氮磷钾肥）;（3）NPKM（有机肥+NPK化肥,M指有机肥）;（4）l.5NPKM（NPKM处理的1.5倍）;（5）NPKS（秸秆+NPK化肥,S指玉米秸秆）5种施肥方式下东北黑土区春玉米20年的农田基础地力产量,在分析长期不同施肥措施下基础地力与土壤有机碳的演变规律的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。【结果】经过20年施肥管理,NPK、NPKM、1.5NPKM和NPKS施肥处理春玉米农田基础地力产量分别增长了53.4%、78.0%、101.2%和69.4%,而CK处理的基础地力产量随时间延长呈下降趋势。到2008年,1.5NPKM、NPKM、NPKS、NPK 4个处理的土壤有机碳含量分别比CK处理的土壤有机碳含量增加了65.6%、65.1%、26.0%和21.7%,土壤有机碳储量分别提升了69.9%、44.2%、25.2%和16.7%。土壤有机碳含量与春玉米基础地力产量呈显著正相关（P＜0.01）,土壤有机碳含量每增加1 g?kg^-1,春玉米农田基础地力产量大约提高220 kg?hm^-2。【结论】土壤有机碳是黑土区基础地力的主要驱动因素,有机肥或秸秆与化肥配施提升了土壤有机碳,因而能有效提高春玉米农田基础地力产量和基础地力贡献率。增加有机物料投入是黑土区农田基础地力培育的最佳施肥措施。     

Dynamics of organic carbon and nitrogen in deep soil profile and crop yields under long-term fertilization in wheat-maize cropping system

Soil organic carbon(SOC) and nitrogen(N) are two of the most important indicators for agricultural productivity. The primary objective of this study was to investigate the changes in SOC and N in the deep soil profile(up to 100 cm) and their relationships with crop productivity under the influence of long-term(since 1990) fertilization in the wheat-maize cropping system. Treatments included CK(control), NP(inorganic N and phosphorus(P) fertilizers), NPK(inorganic N, P and potassium fertilizers),...     

长江下游稻麦轮作农田不同施肥措施的固碳潜力分析

基于长江下游稻麦轮作农田27个长期试验点184组样本数据,采用Meta分析法研究无机氮肥（N）、无机氮磷钾肥配施（NPK）、单施有机肥（O）和有机无机肥配施（OF）4种施肥措施下农田土壤有机碳含量相对年变化量、固碳持续时间以及在固碳周期内的固碳比例。结果表明,N、NPK、O和OF处理均能增加农田表土有机碳含量相对年变化量,分别为0.05、0.19、0.22和0.31 g·kg-1·a-1,其中,以OF等处理下为最大。两熟制和三熟制农田表土有机碳含量相对年变化量分别为0.26和0.21 g·kg-1·a-1;随着监测时间的延长,N、NPK、O和OF等4种处理下农田表土有机碳增加速率逐渐降低,农田土壤固碳持续时间分别达19、36、51和47 a,以O处理最长。整个固碳周期内土壤所能增加的有机碳比例分别为6.93%、18.98%、22.34%和32.33%,以OF处理下为最高。从农田土壤固碳角度考虑,有机无机肥配施为长江下游稻麦轮作农田较为适宜的施肥方式。     

地膜覆盖与施肥对秸秆碳氮在土壤中固存的影响

[目的]作物秸秆不仅含有较高的有机碳,而且含有丰富的矿质营养元素.秸秆还田是东北黑土地区培肥土壤和农业可持续发展的重要技术措施.然而不同地膜覆盖(简称"覆膜")及施肥方式下秸秆碳(C)和氮(N)在土壤中的固持特征还不是很明确.本研究通过定量分析秸秆碳对土壤有机碳(SOC)和秸秆氮对土壤全氮(TN)的贡献,探讨不同覆膜和...     

Discrepancy in Response of Rice Yield and Soil Fertility to Long-Term Chemical Fertilization and Organic Amendments in Paddy Soils Cultivated from Infertile Upland in Subtropical China

From 1990, over 17 years field experiment was carried out in paddy field cultivated from infertile upland to evaluate the response of rice productivity, soil organic carbon (SOC), and total N to long-term NPK fertilization or NPK combined with organic amendments. The field trials included NPK (N, P, K fertilizer), NPKRS (NPK combined with rice straw), NPK2RS (NPK combined with double amount of rice straw), NPKPM (NPK combined with pig manure) and NPKGM (NPK combined with green manure) and the cropping system was rice-rice {Oryza sativa L.) rotation. Annual rice yield, straw biomass, and harvesting index increased steadily with cultivation time in all treatments. Average annual rice yield from 1991 to 2006 was ranged from 7 795 to 8 572 kg ha-1 among treatments. Rice yields in treatments with organic amendments were usually higher than that in treatment with NPK. Contents of SOC and total N also increased gradually in the cultivation years and reached the level of 7.82 to 9.45 and 0.85 to 1.03 g kg-1, respectively, in 2006. Soil fertilities in treatments with chemical fertilization combined with organic amendments were relatively appropriate than those in treatment with NPK. There was obvious discrepancy between cumulative characters of rice yield and soil organic fertility in newly formed paddy field. Compared with relatively high rate of crop productivity improvement, cumulative rates of SOC and total N were much lower in our study. SOC and total N contents were still less than half of those in local highly productive paddy soils after 17 years cultivation in subtropical China. Present work helps to better understand the development of infertile paddy soils and to estimate the potential of yield improvement in this region.     

不同农作管理措施对东北地区农田土壤有机碳未来变化的模拟研究

【目的】研究与探索不同农作管理措施对东北农业土壤有机碳的影响,为东北地区高产高效低碳农业及可持续发展提供科学依据。【方法】不同农作管理措施能够影响土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）的未来变化,该研究基于东北地区4个长期定位试验站点（黑龙江省哈尔滨站点、吉林省公主岭站点、吉林省德惠站点、辽宁省沈阳站点）的试验数据,用站点的实测作物产量和SOC双标准对DAYCENT模型进行校验。DAYCENT模型调整的相关参数包括作物参数、耕作方式参数、施肥参数、收获参数和有机肥参数等,在对所选试验站点的长期定位试验结果校验后,利用已校验的各项参数,对模型模拟情况进行验证,发现模型模拟值与实测值吻合良好,表明DAYCENT模型适用于这4个地区的作物产量和SOC模拟,可以较好地模拟SOC的动态变化。进而研究在未来气候变化情景下（representative concentration pathway 4.5,RCP 4.5）,用校验了的DAYCENT模型对这4个站点在4种不同管理情景（施用化肥、增施有机肥、秸秆还田、免耕）下的SOC变化情况进行模拟。【结果】模拟结果显示,对于哈尔滨站点,采用有机肥和氮磷钾化肥配施处理（MNPK）在短时间内使SOC升高较快,而从长远来看,配施低量有机肥与单施用化肥对SOC增加的斜率基本一致,但由于化肥和有机肥配施（MNPK）处理的初始SOC含量高,其SOC未来含量的绝对值也比较高;对于德惠站点,虽然短时间内,免耕处理SOC低于常耕处理,但长期看来,免耕更有利于增加SOC,其SOC涨幅逐渐高于常耕处理,40年间相对增加了11.88%;公主岭站点有机肥氮磷钾化肥配施和氮磷钾化肥结合秸秆还田措施较单施化肥可显著提高农田SOC;沈阳站点的未来有机碳模拟发现,在单施化肥情况下,未来的42年内SOC呈略微下降趋势,相对降低2.83%,从长远看来,单施化肥并不能使该地区SOC增加,因此,可以考虑采用有机肥和氮磷钾化肥配施等措施来提高该地区的农田SOC。【结论】DAYCENT模型可以有效地模拟作物产量和土壤有机碳的动态变化,模型适应性较强,同时DAYCENT模型可用于模拟站点未来SOC的动态变化。在东北地区农田土壤管理方面,可通过合理的有机肥化肥配施、推广免耕和秸秆还田技术来固定土壤碳,最终达到提高土壤有机碳库和促进农业可持续发展的目标。     

长期施肥下黑土碳氮和土壤pH的空间变化

试验研究了长期不同施肥下剖面(0~100 cm)土壤有机碳、全氮、硝态氮、微生物碳氮以及土壤pH的空间变化。结果表明:与单施化肥相比,长期有机肥和化肥配施显著提高了0~20 cm表层土壤有机碳、全氮、硝态氮和微生物碳氮含量,并且土壤有机碳和微生物碳氮的增加主要集中在0~40 cm土层。在0~20 cm和20~40 cm土层,等氮量有机无机肥配施(M1NPK和SNPK)处理土壤有机碳含量显著高于化肥NPK处理(P0.05),同时二处理土壤全氮含量没有由于化肥氮施用量减少而下降。与不施肥ck相比,单施化肥显著降低了土壤微生物量碳氮含量。在40 cm土层以下,与NPK处理相比,M2NPK、NP和N处理硝态氮累积量明显增加,而M1NPK和SNPK处理硝态氮累积量明显减少。长期不同施肥对土壤酸化的影响主要集中在0~40 cm土层,单施化肥处理土壤pH显著低于不施肥(ck)和有机无机肥配施处理(P0.05),其中2012年秸秆还田(SNPK)处理0~20 cm土壤pH比NPK处理高2.17。表明有机无机肥配施不仅能提高和维持土壤碳氮水平,还能防止土壤酸化的发生,尤其施用有机肥氮替代部分化肥氮的有机无机肥配施模式是东北黑土区最有效的施肥措施之一。     

潮土区小麦、玉米残体对土壤有机碳的贡献——基于改进的RothC模型

【目的】为进一步了解秸秆还田对土壤有机碳(SOC)的提升效果,探究作物残体(根系与秸秆)对潮土区SOC的贡献,为华北冬小麦-夏玉米区SOC提升提供理论依据。【方法】基于腐解试验的有机物料碳残留率数据,获得4种有机物料在RothC-26.3模型最优时对应的DPM/RPM参数值(易分解植物残体和难分解植物残体的比值)。利用修订的DPM/RPM参数,获得了改进的RothC-26.3模型,并用郑州潮土区短期腐解试验(2012年11月至2013年11月)和长期定位试验数据(1990—2008年)进行验证,模拟出郑州潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦、玉米残体在3种不同施肥处理下(不施肥CK,平衡施肥NPK和秸秆还田NPKS)对新形成SOC的贡献。【结果】在模型达到最优时,小麦根系(wheat root,WR)、小麦秸秆(wheat straw,WS)、玉米根系(corn root,CR)和玉米秸秆(corn straw,CS)的DPM/RPM值分别为0.89、3.04、4.35和3.25。模型结果显示,CK处理小麦根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例均为50%,而来源于小麦根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成的SOC比例分别为60%、40%;小麦根和玉米根固碳效率分别为15.5%、10.8%;NPK处理小麦根系、玉米根系的碳投入占碳投入的比例分别为60%、40%,而来源于小麦根系、玉米根系的SOC(0—20 cm)占新形成SOC的比例分别为71%、29%;小麦根和玉米根固碳效率分别为17.5%、11.4%;NPKS处理小麦根系、玉米根系、玉米秸秆的碳投入的比例分别为47%、21%、32%,而小麦根系、玉米根系、玉米秸秆对新形成的SOC(0—20 cm)贡献分别为50%、22%、28%;小麦根系、玉米根系、玉米秸秆的固碳效率分别为16.9%、11.2%、11.4%。总之,冬小麦-夏玉米轮作系统中无论是不施肥、平衡施肥还是秸秆还田处理,小麦根系对新形成SOC的贡献率(50%—71%)大于玉米根系和玉米秸秆对新形成SOC贡献率(22%—40%)。源自小麦的SOC占新形成SOC的比例均分别大于源自小麦的碳投入占总碳投入的比例,而源自玉米的投入及其对新形成SOC的贡献则反之。小麦根系的固碳效率(15.5%—17.5%)大于玉米根系和玉米秸秆的固碳效率(10.8%—11.4%)。【结论】改进后的RothC模型可用来探究潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦、玉米残体对新形成SOC的贡献。郑州潮土区冬小麦-夏玉米轮作系统中小麦根系对新形成SOC的贡献率均大于玉米根系和玉米秸秆的贡献率。根茬还田(尤其是小麦根茬还田)更有利于提升土壤有机碳含量。     

模拟降水条件下生物炭对酸性红壤理化性质的影响

【目的】明确降水条件下生物炭对红壤理化性状的影响。【方法】采用室内模拟降水的方法,将以花生壳为原料在400℃热解制备的生物炭施入红壤,在气温25-30℃、单次降水量20 mm条件下进行连续试验约20 d,分析生物炭对施肥和未施肥红壤的速效钾（SAK）、速效磷（SAP）、铵态氮（SAN）、硝态氮（SAN）、有机碳（SOC）、活性铝（SAA）以及pH值在降水前后的变化。共设8个试验处理：未施肥+未施C（CK）、未施肥+1%生物炭（C1）、未施肥+2%生物炭（C2）、未施肥+3%生物炭（C3）;施肥+未施C（F）、施肥+1%生物炭（FC1）、施肥+2%生物炭（FC2）、施肥+3%生物炭（FC3）。施肥土壤施用KH₂PO₄ 0.14 g·kg^-1、KNO₃ 0.51 g·kg^-1、NH₄NO₃ 0.80 g·kg^-1和Ca(NO₃)₂ 0.95 g·kg^-1。【结果】施用生物炭的红壤,其速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮、活性铝、有机质和pH等指标在降水后均有较大变化,且不同生物炭用量对红壤理化性质的影响存在较大差异。施用3%生物炭时,土壤理化性质在降水前后变化最为显著,C3处理的pH值比CK处理提高了0.60个单位,速效钾的下降幅度比CK少9.5%,速效磷、硝态氮的下降幅度分别比CK高出33.2%和40.5%,有机碳和铵态氮则没有明显变化,活性铝下降了91.1%。而降水后FC3处理的pH值比F处理提高了1.09个单位,速效钾的下降幅度比对照少10.3%,速效磷和硝态氮的下降幅度分别比F处理高23.4%和21.9%,有机碳和铵态氮的增幅分别比F处理高23.6%和5.4%,活性铝下降了94.8%。【结论】在降水条件下,生物炭有利于酸性红壤保持适宜的速效钾含量,提高土壤pH值和有机碳含量,以及能大幅降低土壤活性铝浓度,且对施肥后酸性红壤理化性质的影响更明显。