秸秆添加对土壤有机碳库分解转化和组成的影响

研究秸秆添加量对黄潮土和砂姜黑土有机碳库分解转化和组成的影响规律,为调节土壤碳循环、培肥地力提供科学依据。通过1年的室内培养试验,研究了添加0~400 g·kg-1秸秆时,两种土壤的有机物料分解率、腐殖化系数、C/N及土壤活性有机碳、非活性有机碳、总有机碳和碳库活度(活性有机碳与非活性有机碳的比值)的变化。结果表明:随秸秆用量的增加,有机物料在土壤中的分解率增加,腐殖化系数降低;土壤活性有机碳、非活性有机碳、总有机碳含量和碳库活度均增加,与秸秆添加量呈极显著线性正相关关系;土壤活性有机碳和总有机碳含量间具有极显著线性正相关性关系,腐殖化系数同土壤碳库活度呈极显著线性负相关。与砂姜黑土相比,秸秆在黄潮土中更易分解,但黏粒含量较高的砂姜黑土更有利于土壤碳的储存。试验1年后,黄潮土活性有机碳占总有机碳的比例和碳库活度分别比砂姜黑土平均高7.6个百分点和12.3个百分点,砂姜黑土的腐殖化系数和C/N分别比黄潮土平均高3.2个百分点和2.3。综上,秸秆添加越多,碳库活度便越高,越有利于有机物料分解,降低腐殖化系数;黏粒含量越高,有机物料的分解受阻,腐殖化系数便越高。     

水分状况对红壤水稻土中有机物料碳分解和分布的影响

以室内模拟的方法研究了好气、淹水和干湿交替3种水分条件下有机物料碳在红壤水稻土中分解和分布的差异。试验结果表明,干湿交替条件下有机物料的分解速率最高,好气条件下次之,淹水条件下较低。好气和淹水条件下添加物料促进土壤原有有机碳的矿化,产生正激发效应,而干湿交替条件显著抑制了土壤原有有机碳的矿化,呈负激发效应,随着培养时间的延长激发效应减弱。干湿交替条件下添加有机物料处理的土壤胡敏酸(Humic acid,HA)色调系数和E4/E6比值显著低于淹水和好气条件,淹水培养使土壤胡敏酸的结构简单化,干湿交替使胡敏酸芳构化和腐殖化程度增加,结构复杂化。有机物料碳在土壤腐殖质组分中的分配比例显示,干湿交替和好气条件促进了胡敏酸的形成,提高了土壤原有富里酸(Fulvic acid,FA)组分的转化和胡敏酸组分的分解;淹水条件下物料碳在富里酸组分中分布比例较高,且抑制了土壤原有胡敏酸组分的分解。有机物料碳在0.053 mm粒级团聚体中分布比例较大,干湿交替和淹水条件下更为明显。     

不同有机物料对原生盐碱地土壤腐殖质结合形态及组成的影响

为了探究不同种类有机物料及同种有机物料的不同形态对原生盐碱地土壤腐殖质结合形态及组成的影响。以吉林省西部地区原生盐碱地为研究对象,采用连续3年的大田试验,通过大田取样和室内分析相结合的方式对其进行研究。试验设颗粒秸秆(KL)、正常玉米秸秆(JG)、羊粪(YF)、牧草(MC)和对照(CK)5个处理,采用Anderson结合态腐殖质分组法提取土壤腐殖质,研究了不同有机物料对原生盐碱地土壤腐殖质结合形态及组成的影响。结果表明:(1)施加不同有机物料较CK处理均提高了原生盐碱地土壤腐殖质含量,促进土壤中各种结合形态腐殖质含量的增加,其中KL、MC、YF 3个处理间松结合态腐殖质含量差异不显著,但相比CK处理均差异显著。对联结合态腐殖质含量影响较大,各处理间均差异显著。KL处理与其他处理稳结合态腐殖质含量差异显著,其中JG、MC、YF 3个处理间差异不显著,但相比CK处理均差异显著。紧结合态腐殖质含量各处理同CK相比差异显著,KL处理同JG处理差异显著,其他处理间差异不显著。(2)不同有机物料均能提高松/紧比值和松/稳比值,有利于腐殖质的更新及土壤肥力的提高。(3)对胡富比(H/F)的影响则表现为各处理同CK处理相比差异显著,胡富比(H/F)的增加表征着富里酸的缩合转化,进一步形成结构复杂,芳香化程度高胡敏酸,增加了土壤胡敏酸含量,促进土壤腐殖质的聚合程度以及腐殖化度的提高。综合得出,有机物料能够增加原生盐碱地土壤腐殖质含量,提高各结合形态腐殖质含量。同种有机物料不同形态作用差异显著,中颗粒秸秆(正常玉米秸秆经过粉碎高温高压处理,长2cm、直径0.5cm的圆柱形颗粒)效果远好于其他处理。     

不同来源腐殖质的化学组成与结构特征研究

分析了木本泥炭与水稻土和黑土两种土壤、混合物料发酵肥和鸡粪发酵肥两种有机肥共5种样品在腐殖质含量、表面特征、元素组成和官能团结构等方面的差异,以研究木本泥炭对提升土壤有机质(SOM)和改良土壤的潜在作用。结果表明,木本泥炭腐殖质含量最高,可达862.7 g·kg-1,但其腐殖质富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(Hu)组分的相对比例与2种有机肥和2种土壤的腐殖质组分存在显著差异,其腐殖质以HA为主,腐殖化程度更高,颗粒更为细小致密。木本泥炭碳含量较高,但氮含量相对较低,导致其腐殖质碳/氮(C/N)比可达100以上,远大于有机肥和土壤。同时,木本泥炭腐殖质缩合度、芳香化度和聚亚甲基化程度更高,分子结构更复杂,难以被微生物分解。然而,木本泥炭腐殖质FA和HA组分仍具有较高的氧化度和羧基含量,表明其含氧官能团还未充分降解。本研究揭示,木本泥炭对提升SOM具有较大的潜力,但在实际施用过程中,应当调节其腐殖质组分至适宜比例,适度降低其颗粒大小和聚亚甲基链,同时添加生物激发剂和保持秸秆还田,以激发微生物快速转化,平衡木本泥炭的分解。     

土壤施用有机物料后重组有机质变化规律的探讨——Ⅱ.对重组有机质中腐殖质组成和胡敏酸光学性质的影响

本文进一步探讨土壤施用有机物料后重组有机质的变化规律。测定了重组有机质中各种结合形态腐殖质组成和胡敏酸的光学性质。试验结果表明:土壤施用有机物料后,各种结合形态腐殖质的PQ¹⁾在第一年基本上下降,第二年又回升。腐殖化度降低的幅度和持续时间,与有机物料种类和用量及其分解的环境条件有关。施用有机物料还能使松、稳结合态胡敏酸的△logk和E₄/E₆提高,RF降低,光密度曲线陡度加大。     

菌剂对鸡粪堆肥腐殖质含量品质的影响

腐殖质是评价堆肥品质的重要因素,该文利用鸡粪和秸秆为原料进行高温好氧堆肥,设计接种菌剂和不接种菌剂(对照)2个处理,研究菌剂添加对堆肥腐殖质形态、含量、品质的影响。结果表明:与对照相比,接种菌剂可以加快有机物的降解,矿质化时间缩短14d,菌剂具有良好的保碳效果,总有机碳含量提高了16.1%,同时总腐殖酸、游离腐殖酸以及水溶态腐殖酸及胡敏酸的含量,分别提高了38.7%,45.7%、39.0%及54.9%。接种菌剂可以提高腐殖酸的活性,堆肥结束后,接种菌剂处理的游离腐殖酸和水溶性腐殖酸含量均增加,而对照处理的含量均降低;堆肥可以提高腐殖酸质量,堆肥结束后两个处理总腐殖酸含量均下降但是缩合度、腐殖化率、腐殖化指数及胡敏酸百分比均提高,特别是添加菌剂的处理腐殖化程度明显高于对照。说明了菌剂可以增加堆肥腐殖质含量,提高腐殖质缩合度、芳构化程度及活性。     

有机物料对白土土壤胡敏酸结构特征的影响

【目的】研究有机物料施入对白土土壤的腐殖质含量组成和胡敏酸(HA)结构特征的影响,为明确不同腐殖质组分对土壤肥力的影响提供理论依据。【方法】供试土壤为江苏省溧阳市南渡镇"白土改良大田示范试验核心区"的南方中低产水稻土(白土)。试验设秸秆还田(ST)、施有机肥(OM)和对照(CK,不施有机物)3个处理,培肥3年。同时采集试验田周围相邻的江苏省耕地质量监测点(2007~2013年)的每年施化肥(LAF)和长期不施肥(NF)的两种处理土壤进行比对研究。分别测定土壤的基本理化性质及其腐殖质含量的组成,并提取土壤胡敏酸(HA)固体样品利用红外光谱和元素分析来进行结构表征。【结果】秸秆还田和施有机肥处理的有机碳、全氮含量明显高于对照;与对照相比,施有机物料土壤HA的E4/E6比值增加,且秸秆还田施有机肥对照。红外光谱显示,试验区域和耕地监测点的不同处理土壤HA均在1650 cm-1处(酰胺I带)和1550 cm-1处(1500~1580 cm-1酰胺II带伸缩振动)有特征吸收。施有机肥和秸秆还田处理土壤HA的2920/1720、2920/1650比值显著大于对照。在元素组成上,OM、ST处理的土壤腐殖质(HA)中C、H、N的含量比均高于CK,相对长期施化肥(LAF)和不施肥(NF)的土壤有明显提高,而氧元素的含量呈降低的趋势;OM和ST处理土壤HA的[H]/[C]和[O]/[C]原子数比均低于CK;与LAF和NF处理相比,试验区域各处理土壤腐殖质的[H]/[C]和[O]/[C]原子数比均有明显降低。【结论】有机物料施入土壤后可增加土壤有机碳含量,改善土壤理化性质,提高作物产量和品质,且施入土壤的有机物料可转化为新的腐殖质,降低土壤的腐殖化程度。土壤腐殖质(HA)的红外光谱分析说明,白土土壤HA具有明显的酰胺类化合物特征。有机物料施入后使得土壤脂族性增强,羧基量减少,芳香度降低;秸秆还田和施有机肥处理与对照相比,土壤HA的[H]/[C]和[O]/[C]比均有下降的趋势,且HA的氮素含量明显增加,这显示有机物料施入后白土土壤腐殖质发生"脱水"过程,同时也反映了白土土壤腐殖质形成的特征。     

风沙土不同有机组分对氨氮的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了风沙土不同有机组分对氨氮的吸附特征影响。结果表明,去除腐殖质后的风沙土对氨氮的吸附能力大大降低,其碳标化饱和吸附量Гmoc和吸附分配系数Koc分别只能达到原样的68.58%和28.24%,说明腐殖质是影响氨氮在风沙土上吸附特征的主要因素;轻组有机质是一类橡胶态胶体,氨氮在橡胶态胶体上的吸附以分配作用为主,其碳标化吸附分配系数为81.58;重组有机质对氨氮的吸附起主导作用,其碳标化饱和吸附量为3350.55mg.kg-1;重组有机质是一类玻璃态胶体,氨氮在玻璃态胶体上的吸附除分配作用外,还存在孔隙填充方式的吸附;重组有机组分中的紧结态腐殖质（胡敏素）对氨氮的吸附起关键作用,其碳标化饱和吸附量可达6626.30mg.kg-1,影响机制主要为稳、紧结态腐殖质是形成土壤疏松多孔团聚体结构的重要胶结物质。在其所形成的有机-无机复合体中存在着孔隙填充方式的氨氮吸附。考查土壤对氨氮的吸附能力不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响土壤对氨氮吸附特征的重要因素。以重组为基准,轻组有机质、稳结态腐殖质和紧结态腐殖质携载吸附态氨氮可分别按重组的0.59、1.05倍和2.50倍估算。     

添加蒙脱石是否促进白花苜蓿的腐殖化进程？

植物残体和微生物生物量是腐殖物质(Humicsubstance,HS)形成的主要母体材料,同时黏土矿物作为土壤的重要组成部分,在HS的形成中也扮演重要角色,然而目前有关黏土矿物对HS形成过程的具体影响还不清楚。选择将黏土矿物-蒙脱石和微生物-土壤浸提液作为控制条件对白花苜蓿进行模拟培养腐殖化,通过表征培养过程中总有机碳(Total organic carbon,TOC)含量、类腐殖质组成、类胡敏酸(Humic-like acid,HLA)的元素组成和红外光谱特征,探究蒙脱石添加对白花苜蓿腐殖化进程的影响。结果表明,模拟培养腐殖化后,蒙脱石添加虽然加速了TOC的分解,促进HLA的生成,但使HLA的缩合度降低,结构简单化;而土壤浸提液添加则使蒙脱石处理加快了结构更加复杂的HLA积累。培养后,不同处理的HLA均向着接近土壤胡敏酸(Humic acid,HA)O/C和H/C值的方向发展,其中未添加蒙脱石处理(AnM)的HLA复杂化程度与真正的HA最接近,更进一步说明蒙脱石不能促进HLA更接近土壤HA。综上,在模拟培养腐殖化条件下,蒙脱石添加可促进白花苜蓿TOC的分解及其HLA的形成,从而加快白...     

子午岭人工油松林不同管理方式对土壤腐殖质性质及结合形态的影响

以黄土丘陵沟壑区的子午岭人工油松林区的土壤为研究对象,综合研究了不同管理措施,不同深度土壤的腐殖质组成、结合形态及胡敏酸的光学特征。结果表明:不同管理方式下土壤腐殖质各组分有机碳含量为胡敏素(HM)富里酸(FA)胡敏酸(HA),其对土壤腐殖质组分和结合形态的影响主要集中在0-40cm土层之间;PQ值天然油松林(N)粗放管理型(E)精细管理型(F),油松林各层土壤的PQ均小于26%;E4/E6和色调系数(ΔlogK)的值为FEN,RF的平均值为NEF。综合研究表明,天然油松林土壤有机碳的腐殖化程度和芳化度较人工油松林显著提高,说明人为干扰不利于土壤腐殖质品质的提高,反而使其腐殖化程度下降,降低土壤胡敏酸的氧化稳定性,不利于森林土壤的肥力发展。     

不同培肥措施下黄潮土肥力变化定位研究

本试验是1977-1985年在华北地区的黄潮土上进行的定位培肥试验.试验结果表明:施用不同有机肥培肥,均比单施化肥,土壤中总碳增加量达到极显著水平,土壤腐殖质组分含量、土壤微形态特征、以及水稳性团粒结构的数量均有明显的变化.作物产量的效应,其差异显著性达到极显著水平.培肥9年的试验中,土壤肥力的变化明显地制约着作物产量的升降.     

黑土肥力变化特点及其与土壤复合胶体性质的关系

黑土占黑龙江省耕地面积一半以上,是肥沃的土壤.但是,开垦后用养结合不好,土壤肥力呈现明显下降的趋势.本文拟从研究黑土肥力下降及其与土壤复合胶体的关系,以及有机质培肥黑土的效果及其对土壤复合胶体的影响,探索黑土肥力下降原因及培育高产黑土的技术途径,以便为快速培育高产黑土提供科学依据.为此,我们采集不同开垦年限的黑土和施用有机质不同程度培肥的黑土,进行了比较研究.     

淹水土壤有机酸积累与秸秆碳氮比及氮供应的关系

有机酸积累和毒害是稻田秸杆还田中受到广泛关注的问题。本文以水稻与小麦秸杆为材料，采用淹水培养研究了甲酸、乙酸、丙酸及丁酸在士壤中的积累及其与秸秆碳氮比、氮肥添加量的关系。结果表明，在不施用氮肥的情况下。随秸秆用量的增加，秸秆处理的有机酸积累均显著增多。与稻秸处理相比，麦秸处理的有机酸（尤其足丙酸）积累量显著较高，土壤溶液中NH4^＋浓度显著较低。加入尿素明显减少有机酸积累，促进CH4排放，但对CO2的排放无显著影响；氮素的影响在麦秸处理中表现的尤为明显。上述结果说明麦秸的高碳氮比增加了无机氮的生物固定，抑制有机酸向CH4转化，从而导致麦秸处理有机酸积累量高于稻秸处理。施用氮肥是减少麦秸还田后有机酸积累的有效措施之一，但此措施将可能促进CH4的排放。     

半干旱区长期施肥对作物产量和土壤肥力的影响

本文通过１５年的定位试验,研究了等氮等磷条件下不同肥料种类对作物产量及土壤养分供应能力的影响。结果表明:１、施用化肥与施用各种有机肥处理间产量差异不显著,但以施用化肥处理产量最高,全年产量为６５０８.５ｋｇ／ｈｍ2;２、各施肥处理均不同程度地促进了土壤全量养分和速效养分的增加;３、高碳类有机肥对土壤有机无机复合状况及腐殖质结合形态有较好的效果;４、对土壤酶活性影响较大,尤其是提高了土壤中蔗糖酶和脲酶的活性,绿肥表现最佳;５、对土壤水分类型及孔隙组成也有一定的影响,提高了土壤水分含量,改善了土壤物理性状;６、增加了土壤团聚体的含量,促进了微团聚体的形成,提高了团聚度和团聚水平     

施用秸秆对土壤有机碳组成和结构稳定性的影响

在室内条件下培养 6个月时随秸秆添加量的增加 ,土壤中总有机碳 (TOC)、焦磷酸钠提取有机碳 (SPPC)、水解碳水化合物 (HDC)、热水提取碳水化合物 (HWC)的含量和水稳性团聚体含量极显著增加 ,粘粒分散率除一个盐土土样外其余 3个土样显著降低。虽然玉米秆和小麦秆分别对TOC、SPPC、水稳性团聚体和粘粒分散性的影响之间没有显著差异 ,但是有小麦秆处理比玉米秆处理HDC和HWC含量高的趋势。TOC、SPPC、HDC和HWC分别与水稳性团聚体显著正相关 ,与粘粒分散率显著负相关 ,但总体而言 ,HWC与团聚体的稳定性更相关 ,HDC和粘粒的分散性更相关。     

长期施用有机肥对土壤及不同粒级中有机磷含量与分配的影响

通过在黄棕壤上开展的 14年田间定位试验研究稻 -麦水旱轮作下长期施用有机肥对土壤及不同粒级中有机磷的影响。结果表明 :与不施肥的对照和单施化肥相比 ,有机肥与化肥长期配合施用能显著增加土壤有机磷总量 ;就有机磷的形态而言 ,长期施肥主要增加中等活性有机磷的含量。土壤不同粒级中总有机磷的含量顺序为 :0～ 2 μm >2～ 10 μm >5 0～ 10 0 μm >10～ 5 0 μm。从分配系数上看 ,土壤有机磷各形态中以对植物有效性较高的中等活性有机磷占绝对优势 ,对植物有效性最高的活性有机磷仅占 3 %左右。长期施用有机肥后使分配在活性、中等活性组分中有机磷的比例增加 ,而稳定性有机磷中的比例下降。     

不同培肥方式黑土腐殖质形态特征研究

针对吉林省黑土区存在的土壤有机质下降、耕地质量退化等问题,利用公主岭国家黑土肥力与肥料效益监测基地连续20年的长期定位试验,采用核磁共振波谱分析法(NMR)、红外光谱分析法(IR)等现代分析方法,研究了不同培肥途径耕层土壤腐殖质的组成、形态结构及动态变化趋势。结果表明:不同培肥途径对耕层土壤腐殖质特征影响明显。施用玉米秸秆处理(S+NPK)和施用有机肥+轮作处理(M+NPK+R)均显著增加了土壤胡敏酸中脂肪族结构成分,单施有机肥处理(M+NPK)显著增加了土壤胡敏酸中羟基含量,S+NPK处理游离羧基含量显著增多。S+NPK、M+NPK及M+NPK+R处理,土壤富啡酸的甲基、亚甲基和次甲基结构成分显著增多,游离羧基含量也显著增多。单施化肥处理,浸提的富啡酸中无机碳酸盐和硅酸盐成分明显增多,化肥长期施用导致土壤中游离富啡酸数量显著减少,土壤的耗竭式利用,导致土壤中铁、铜结合态或络合态的富啡酸增加。不同培肥方式对黑土胡敏酸和富啡酸的元素组成影响有较大的差异,但均可引发胡敏酸C含量降低,N含量增加,富啡酸C、N、H含量增加,O含量降低,可通过不同的培肥方式对土壤腐殖质的元素组成进行调节。     

应用15N示踪研究麦秸还田中氮的去向

应用¹⁵N示踪技术研究了麦秸铺施和混施方式下,秸秆中氮在土壤中的去向。试验结果表明:1.麦秸铺盖土表还田的,夏谷地上部分和籽粒部分对秸秆氮的利用率分别为28.3%和15.2%,而麦秸与土壤混合施用还田的,其对秸秆氮的利用率则分别为20.6%和12.0%。前者明显优于后者。2.夏谷生长87天后,麦秸铺施还田的,秸秆氮有28.3%进入夏谷株体中;16.5%进入土壤腐殖质;0.5%和3.1%分别进入渗漏水和以气态等形式逸失;残留于土壤中的秸秆氮(包括夏谷根系)约有51.6%。而麦秸混施还田的,秸秆氮进入夏谷株体、土壤腐殖质、渗漏水和以气态逸失的量分别占施入秸秆氮总量的20.5%,14.8%,0.2%和11.5%,残留于土壤中的约占总量的53.0%。     

IMPACT OF SULFUR FERTILIZATION ON DIFFERENT FORMS AND BALANCE OF SOIL SULFUR AND THE NUTRITION OF WHEAT IN WHEAT-SOYBEAN CROPPING SEQUENCE IN TARAI SOIL

A field experiment was conducted at farmer's field in Mollisols of Tarai soils in Uttarakhand (India), to assess the direct and residual effect of sulfur fertilization in wheat-soybean cropping sequence. Four levels of sulfur (S; 0, 15, 30, and 45 kg ha^?1) were applied to main crop (wheat) along with recommended dose of nitrogen (N), phosphorous (P), and potassium (K). The direct and residual effect of sulfur at highest level showed 27 and 6 percent increase in grain yield of wheat and soybean over control, respectively. The increase in grain yield of wheat was significant at each sulfur level. The direct as well as residual effect of sulfur showed significant increase in sulfur concentration and its uptake by grain and straw except increase in sulfur concentration and uptake by soybean straw. In wheat-soybean cropping sequence, the agronomic efficiency and apparent sulfur recovery decreased with increase in levels of sulfur, but the percent response increased with increasing sulfur application. Different forms of sulfur such as total sulfur, organic sulfur, calcium chloride extractable sulfur, potassium dihydrogen phosphate extractable sulfur, and non-sulfate sulfur in post-harvest soil increased according to sulfur level applied but it decreased under control and also after residual crops. The buildup of sulfur in surface soils was greater than in the deeper soils. Application of sulfur showed the positive sulfur balance and it increased with increase in sulfur level, while it was negative under control. A major portion (46–62%) of applied sulfur contributed to increase in sulfur content of root zone soil followed by unaccounted component (25–40%) and small portion (11–18%) was absorbed by wheat plant as uptake.     

秸秆还田对稻田土壤溶液中溶解性有机质的影响

研究了麦秆不同方式还田、施用无机氮肥及不同移栽时间对水稻田土壤溶液中溶解性有机碳（DOC）、溶解性有机氮（DON）浓度的影响。结果表明，淹水后土壤溶液中DOC浓度在淹水初期明显增加，而后逐渐下降。添加麦秆这一有机物料，在水稻生长期前2个月内显著提高了DOC，对DON在一段时间内也表现出促进作用，其后差异不显著。施用无机氮肥降低了土壤溶液中DOC、DON浓度。DON的浓度与施肥量呈负相关。水稻推迟移栽，土壤溶液中溶解性有机质（DOM）均显著降低。