无害化污泥堆肥施用量对沙质潮土土壤活性有机碳组分的影响

无害化污泥堆肥是指城市生活污水处理过程中产生并经无害化处理最终符合《城镇污水处理厂污泥处理土地改良用泥质》(GB/T 24600—2009)土地利用标准的堆肥产品(以下简称为污泥堆肥)。以河南省小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2013—2016年田间连续定位试验,研究了污泥堆肥不同施用梯度对土壤活性有机碳组分含量和活性有机碳组分在土壤有机碳(SOC)中分配比例的影响,试验处理设置为不施污泥堆肥(CK)、15 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW1)、30 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW2)和45 t·hm~(-2)污泥堆肥(SW3)。结果表明,较CK处理,施用污泥堆肥处理土壤SOC、全氮(TN)含量和土壤综合肥力指数(IFI)均显著升高,尤其是施用量为45 t·hm~(-2)时效果最显著(P0.05),分别增加了265.83%、284.31%和55.51%。施用污泥堆肥处理各活性碳组分含量均显著提高,且与其施用量呈正比,施用污泥堆肥处理中活性碳库各组分含量呈现:颗粒态有机碳(POC)轻组有机碳(LFOC)溶解性有机碳(DOC)微生物量碳(SMBC)。施用污泥堆肥处理促进微生物量碳分配比例(SMBC/SOC),其中SW3处理促进效果最为显著,较CK增加了256.84%(P0.05)。主成分分析结果与以上结果基本一致,表明污泥堆肥主要是通过施入量的不同影响土壤中活性碳组分及其分配比例。冗余分析结果进一步发现,土壤肥力水平、速效养分、pH和土壤水分对土壤活性碳组分含量及其分配产生影响,其中土壤综合肥力IFI指数显著影响土壤活性有机碳组分含量及其分配率(P0.05),解释率达64.3%。综上可知,连续施用4年污泥堆肥能提高沙质潮土土壤肥力,改善土壤质量,施入量为45 t·hm~(-2)时效果最为显著。     

连续施用土壤改良剂对沙质潮土肥力及活性有机碳组分的影响

【目的】以河北省廊坊市小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2015—2018年田间连续定位试验,研究两种土壤改良剂对土壤活性有机碳组分含量和土壤碳库管理指数的影响,以期为沙质潮土有机碳库培育,改善土壤质量提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,设4个处理:(1)单施化肥(CK);(2)CK+有机改良剂15 t·hm-2(T1);(3)CK+无机改良剂2.25 t·hm-2(T2);(4)CK+有机改良剂15 t·hm-2+无机改良剂2.25t·hm-2(T3)。收获季测定土壤有机碳、全氮、pH、速效磷、速效钾,并运用修正的内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数(IFI)。再分析活性有机碳各组分含量,并计算碳库管理指数(CPMI)。最后通过CPMI和IFI指示指标评价连续施用土壤改良剂对沙质潮土改良的应用效果。【结果】较CK处理,施用有机改良剂处理土壤总有机碳(TOC)和土壤综合肥力指数(IFI)均显著提高,尤其是有机无机改良剂配施时效果最显著;施用有机改良剂处理各活性碳组分含量均呈升高趋势,并且活性有机碳各组分含量呈现为:易氧化有机碳(LOC)可溶性有机碳(DOC)微生物量碳(MBC);施用有机改良剂各处理土壤活性碳库组分有效率均呈下降趋势,T1、T3处理土壤易氧化有机碳有效率(LOC/TOC)较CK分别显著降低了12.57%和12.02%,微生物量碳有效率(MBC/TOC)较CK分别显著降低了12.84%和12.30%,单施无机改良剂处理较CK无显著影响,说明施用有机改良剂增加活性有机碳各组分含量的同时,向土壤中输入了更多的稳定态碳,进而导致有效率的降低;施用有机改良剂各处理土壤碳库指数显著升高、碳库活度显著降低,说明施用有机土壤改良剂能够促进土壤碳库的积累;施用有机改良剂各处理土壤碳库管理指数均呈升高趋势。主成分分析结果表明,施用有机改良剂能够影响土壤中活性碳各组分含量及其有效率。【结论】连续施用有机改良剂能够显著提高沙质潮土肥力,增加土壤碳库管理指数,累积碳库库容,改善土壤质量。     

不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响

为研究施用不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响,2016—2017年在内蒙古河套灌区盐碱土壤进行田间定位试验,设置4个实验处理:习惯处理(CK)、CK+有机土壤改良剂(M)、CK+复合土壤改良剂(G)、CK+有机土壤改良剂+复合土壤改良剂(M+G)。收集2017年收获季耕层0～20 cm土壤,测定各小区土壤中的水溶性离子含量、全盐量(TS)、钠吸附比(SAR)、pH、土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)、微生物量碳(MBC)以及土壤碳库管理指数(CPMI),并分析各指标间的关系。结果表明:与CK相比,施用土壤改良剂各处理土壤Ca2+含量提高了13.07%～33.33%,土壤Na+、Cl-和SO24-含量分别降低了29.83%～46.19%、12.06%～33.19%和19.90%～34.59%,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别降低了12.67%～26.91%、33.02%～47.06%和2.21%～4.56%。其中M+G处理改良效果最好,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别显著降低了26.91%、47.06%和4.56%(P0.05);施用土壤改良剂各处理SOC、LOC和MBC含量分别较CK提高了18.90%～43.87%、54.55%～82.33%和64.04%～86.85%。其中M+G处理提升效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。同时,施用改良剂各处理CPMI提升了95.44%～135.83%,其中M+G处理提升效果最明显,且达到显著水平(P0.05);相关性分析表明,试验土壤LOC、MBC和CPMI均与TS和SAR呈极显著负相关关系(P0.01),说明土壤LOC、MBC以及CPMI对盐碱土壤化学性质的变化较敏感。研究表明,施用有机土壤改良剂和复合土壤改良剂均降低了土壤含盐量、钠吸附比和pH,提升了土壤有机碳及其组分含量和土壤碳库管理指数,其中有机土壤改良剂和复合土壤改良剂配施对盐碱土壤质量的提升效果最明显。     

碳水耦合作用对土壤活性有机碳组分及碳库管理指数的影响

为了研究碳水耦合作用对土壤活性有机碳(LOC)组分及碳库管理指数的影响,通过有机碳含量高(H,4.0％)、中(M,2.0％)、低(L,0.5％)3个水平和含水量高(70％～80％)、中(50％～60％)、低(30％～40％)3个水平,进行室内裂区设计模拟培养试验,分析其活性有机碳含量和碳库指数的变化.结果表明:碳水耦合...     

耕作方式与秸秆还田对表层土壤活性有机碳组分与产量的短期影响

为探明耕作方式和小麦秸秆还田对稻田表层(0～20cm)土壤活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)和作物产量的短期影响,于2011年在湖北省随州市均川镇,设置了免耕(NT)和翻耕(PT)两种耕作方式以及6000(SR3)、4000(SR2)、2000(SR1)、0kg·hm-2(SR0)4种还田量。结果表明:相对于翻耕,免耕显著提高水溶性有机碳(WSOC)23%～68%(P<0.0001)、微生物生物量碳(MBC)21%～40%和易氧化态碳(EOC)10%～63%(P<0.0001),但不影响颗粒态碳。相对于秸秆不还田处理(SR0),SR2和SR1显著提高WSOC37%～74%(P<0.0003);EOC含量随还田量增加而增加。对CPMI的影响,耕作处理表现为免耕>翻耕,秸秆还田处理为SR3>SR2>SR1>SR0。处理SR3、SR2和SR1比SR0分别使产量提高了7.7%～16%、17%～35%和23%～28%。线性相关分析表明,WSOC与产量有极显著相关性(P<0.01),表明土壤水溶性碳对短期土壤管理措施的改变反应敏感。     

秸秆还田方式对旱地草甸土活性有机碳组分的影响

为阐明不同秸秆还田方式下草甸土活性有机碳组分的分布特征,基于玉米田间定位试验,分析了不同耕作与秸秆还田方式下三个深度土层土壤有机碳及其活性组分的变化。结果表明：频繁的翻耕加速了表层（0~20 cm）土壤有机碳的矿化分解,使有机碳含量下降;免耕秸秆覆盖还田有利于表层土壤有机碳的增加,秸秆翻耕还田促进了中层（20~40 cm）土壤有机碳的积累;秸秆连续翻耕还田提高了中层土壤高活性和中活性有机碳的含量及土壤碳库管理指数,秸秆浅翻还田对表层和中层低活性有机碳的影响显著高于深翻还田与覆盖还田,但短期内秸秆连续浅翻还田与深翻还田对提高土壤碳库管理指数的差异不大。研究表明,土壤高活性和中活性有机碳对耕作深度的响应更加敏感,而秸秆还田主要使低活性有机碳增加,这也是玉米增产的主要原因。     

覆草旱作对稻田土壤活性有机碳的影响

[目的]研究覆草旱作和免耕覆草旱作稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的特征.[方法]在江西省余江县水稻原种场的双季稻田,设置常规水作、裸地旱作、覆草旱作、免耕裸地旱作和免耕覆草旱作5个处理.于第5年晚稻收获期,采集以上处理的耕层土壤样品,测定了土壤总有机碳和活性有机碳含量.[结果]与常规水作相比,覆草旱作和...     

土壤碳矿化及活性有机碳影响因子研究进展

碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,直接影响土壤碳库向大气的排放量,与全球气候变化密切相关。土壤活性有机碳周转较快,对干扰的反应比较敏感,常作为评价土壤碳库微小变化的有效指标,在陆地碳循环研究中具有非常重要的作用。本文对土壤碳矿化和活性有机碳的影响因子研究进展作了简要概述,旨在为正确理解全球变化背景下的土壤碳循环过程与机理提供理论参考。     

轮耕对夏玉米田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

采用田间定位试验,研究秸秆还田条件下,连续常规耕作(3C)、1年深翻+2年常规耕作(DP2C)、2年深翻+1年常规耕作(2DPC)和连续3年深翻(3DP)对活性有机碳的时空变化以及碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数的影响。结果表明,秸秆还田条件下,各处理0~40 cm土层土壤活性有机碳含量均随生育进程的推进先增后降,开花期达到峰值。与常规耕作相比,深翻能够显著提高0~40 cm土层活性有机碳、总有机碳和碳库管理指数,分别平均提高2.33%、4.54%和3.82%。不同耕作处理间0~40 cm土层土壤总有机碳和活性有机碳含量以3DP处理最高、2DPC处理次之,两者均显著高于3C处理。从土壤空间角度看,3DP处理和2DPC处理能够有效延缓土壤总有机碳、活性有机碳含量的降低速度,促进有机碳在土层中的均匀分布。但从生态效益和节本增效的角度出发,连读多年常规耕作后,秸秆还田条件下,隔一年深翻既能增强土壤碳汇能力,又可改善大气环境,是适合该地区的耕作方式。     

土壤有机碳组分化学测定方法及碳指数研究进展

为探究土壤有机碳组分化学测定方法的优缺点和适宜使用范围,基于前人研究,对近年来使用较多的KMnO₄氧化法、改进的Walkley-Black氧化法、酸水解法测定土壤有机碳组分的原理、特点和适用范围进行了全面综述,重点阐述了3种方法测定有机碳组分的优缺点,探讨了有机碳组分测定方法发展对碳库管理指数（CMI）计算方法的完善,以及不同测定方法分类的有机碳活性组分和惰性组分在固碳指数（RI）计算上的差异。利用文献计量分析方法,比较了3种方法在近19年（2001—2019年）的引用量,以及近10年（2010—2019年）利用这3种方法进行CMI和固碳研究的引用趋势。在比较3种方法优缺点和引用趋势的基础上,得出如下结论：KMnO₄氧化法适合用于土壤活性有机碳测定和CMI的计算,且使用20 mmol·L^-1 KMnO₄能够有效规避该方法的多数缺点;改进的Walkley-Black氧化法适合用于土壤固碳研究和CMI的加权计算;酸水解法适合于以探究生化稳定性为目标的有机碳活性组分和稳定组分测定。最后,展望了未来在有机碳组分测定方法的发展方向、提高土壤固碳潜力和建立碳库评估新模型上需要深入研究的重点问题,旨在为揭示土壤质量动态变化提供科学参考。     

长期施用有机肥对潮土区甘薯碳氮积累与分配的影响

[目的]甘薯碳氮积累与分配是影响产量形成的关键因素.研究长期有机肥料添加条件下甘薯碳氮积累与分配的响应关系,为实现潮土区甘薯高产高效栽培提供科学依据.[方法]以40年潮土长期定位试验(徐州)为平台,选择不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)、施有机肥料(M)、有机肥料+氮磷钾肥处理(MNPK)处理作为研究对象,测定分析不...     

秸秆还田对小麦玉米轮作田土壤有机碳质量的影响

利用小麦-玉米轮条件下不同秸秆还田方式进行定位试验,对不同秸秆还田方式下土壤有机碳和活性有机碳含量进行了6a11季的连续监测,结果表明:单施化肥和秸秆还田配施化肥均能提高土壤有机碳含量;3种还田方式均能显著提高活性有机碳和碳库管理指数,表现为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田;3种秸秆还田处理的土壤有机碳增长速率为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田。小麦季玉米秸秆还田对有机碳活性提升效果优于两季秸秆还田和玉米季小麦秸秆还田。     

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤有机碳库的影响

【目的】土壤有机碳库能够有效地表征土壤的固碳容量,研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园（2-3年、9-10年、16-17年）为研究对象,选取邻近耕地为对照,分析退耕植茶对土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳质量分数、密度的影响,并对土壤碳库管理指数进行计算,分析土壤有机碳库、碳库管理指数与退耕年限的关系。【结果】退耕植茶地土壤总有机碳质量分数呈先降低后升高的趋势,与对照相比,退耕植茶16年后,0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层有机碳质量分数分别增加了5.67%、5.67%和0.78%,土壤总有机碳密度亦在该年限显著增加。退耕植茶地土壤活性有机碳质量分数显著增加,平均增幅是总有机碳的23倍,土壤活性有机碳密度在0-40 cm土层的增幅表现为退耕植茶16-17年（平均182.26%）＞9-10年（平均177.74%）＞2-3年（平均132.74%）。0-10 cm和0-20 cm土层土壤活性有机碳密度分别占0-40 cm剖面的30%和50%以上。退耕植茶地土壤非活性有机碳质量分数及密度的变化趋势与总有机碳较为一致。与对照相比,退耕植茶2-3年土壤活性有机碳有效率最高,且表现出一定的表聚现象,但差异不显著,表明活性有机碳的有效率对土层的变化不敏感。随着退耕植茶年限的延长,土壤碳库管理指数先下降后上升,但均显著高于对照,且在退耕植茶16-17年达到最大值。0-10 cm和20-40 cm土层土壤碳库管理指数较大,说明表层和深层碳库均具有一定的固碳效应,且退耕植茶对表层碳库的影响尤为明显。【结论】随着退耕植茶年限的延长,土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的质量分数均有所增加。退耕植茶16年后,土壤0-40 cm剖面上总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照,0-10 cm土层有机碳累积效果最佳。土壤活性有机碳的有效率在退耕植茶后显著增加,碳库管理指数在退耕植茶16-17年0-10 cm土层上最高,表明退耕植茶工程增强了土壤的碳汇效应,土壤质量向着良性方向发展。     

不同有机废弃物提升新围涂地土壤有机碳库与生物活性的效果

为了解不同来源有机废弃物在提升新围涂地土壤有机碳库和生物活性的作用,采用盆栽试验方法开展了为期30周的施用等有机碳量猪粪、鸡粪、水稻秸秆、蔬菜收获残留物、厨余垃圾堆肥、沼渣、猪粪/稻草秸秆堆肥和生活垃圾堆肥等8种有机废弃物后涂地土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤酶活性的动态观察。结果表明：施用各种有机废弃物对改善土壤性状均有明显的效果,在提升土壤有机碳库、生物活性及农田碳库管理指数方面以经过生物发酵处理的猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥、餐厨垃圾堆肥和沼渣为佳;其次为猪粪、鸡粪和水稻秸秆;蔬菜收获残留物因主要由新鲜有机物质组成,其稳定性较差,对提升土壤有机碳库和生物活性的效果较差。施用有机废弃物后,土壤碳库、土壤微生物生物量及其他土壤性状可随试验时间发生明显的变化。研究认为,从提升土壤有机碳库和生物活性考虑,在新围涂地改良中应优先施用猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥、餐厨垃圾堆肥和沼渣等有机废弃物。     

黑土有机培肥对土地生产力及土壤肥力影响研究

20年定位监测结果表明,有机肥与化肥配施处理,可显著提高土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量。其中,高量有机肥与氮、磷、钾化肥配施处理耕层有机质与全氮含量比试验前分别增加39.0%和30.7%。化肥与有机肥长期配施对土地生产力贡献优于相应化肥单施。N素化肥生产力贡献率72.9%,与有机肥配施对土地生产力贡献率92.2%,增产贡献率86.0%,比氮、磷、钾化肥处理增产贡献率高1.8%。有机肥对土地生产力贡献为80.3%,无肥处理贡献率为39.6%。高量有机肥与氮、磷、钾化肥配施对土地生产力贡献居首,能有效增加土壤养分含量,是提高生产力水平和培肥地力的最佳施肥结构。     

麦豆轮作体系有机肥和氮肥不同组合对复播大豆产量及土壤有机碳的影响

【目的】分析周年不同施肥组合对土壤有机碳及大豆产量的影响,筛选最佳施肥组合,为伊犁河谷地区周年施肥提供重要的理论依据。【方法】采用裂区试验设计,主区为小麦季施肥,设置4个处理分别为CK(无肥)、A(氮肥)、B(有机肥)、C(有机肥+氮肥),副区为大豆季施肥,在主区A、B、C三个处理上基础上设置不追施氮肥和追施氮肥150 kg/hm²两个施氮水平。研究不同施肥组合对土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、碳库管理指数(CPMI)及产量的影响。【结果】随着土层(0~100 cm)深度的增加各处理土壤SOC、EOC呈现出先升高后降低的趋势,对CPMI的影响无明显规律;A₁、A₂、B₁、B₂处理的土壤SOC、EOC含量在土层深度为20~30 cm处达到最高值而各处理无显著性差异,但C₁、C₂在30~40 cm达到峰值与各处理达到显著性水平(P < 0.05);就两年土壤0~100 cm 各土层CPMI均值来说均为C₁处理表现最高;(C₁)处理比周年施氮处理(A₂)和对照(CK)分别高出8.3%、50.62%;产量与土壤SOC、EOC、CPMI具有显著性相关。【结论】C₁处理不仅可以改善土壤质量,提高土壤固碳能力,还可以提高作物产量。在滴灌条件下小麦复播大豆农田筛选出最有利于固碳高产的周年施肥组合。     

外源有机碳对植烟土壤活性有机碳及酶活性的影响

试验设置2%木本泥炭(M1)、2%草本泥炭(M2)和2%褐煤(M3)3个处理,对植烟土壤的活性有机碳、碳库管理指数和酶活性进行了考察。结果表明:施用外源有机碳可以提高土壤活性有机碳(LOC)、高活性有机碳(HLOC)和碳库管理指数(CMI),提升幅度为木本泥炭褐煤草木泥炭;施用外源有机碳后,植烟土壤的过氧化氢酶活性均无显著变化,施用木本泥炭12个月后,土壤蔗糖酶活性降低了54.6%,脲酶活性升高了25.9%,而草本泥炭和褐煤处理的土壤蔗糖酶和脲酶活性变化不大。     

免耕秸秆覆盖对土壤活性有机碳库的影响

为探索免耕秸秆覆盖对土壤有机碳库的影响,通过定位试验研究内蒙古武川县旱作免耕覆盖耕作模式下农田不同形态碳素含量、碳素有效率及碳库管理指数变化。结果表明,免耕秸秆覆盖处理比传统耕作显著提高土壤总有机碳、可溶性碳、微生物量碳及易氧化碳的含量及土壤碳库各项指数,且免耕同一留茬高度不同覆盖量处理间各项指标值差异显著,随秸秆覆盖量的增加各项指标值也增加。土壤易氧化碳与碳素有效率A、B、C及土壤碳库管理指数均呈极显著正相关关系,与土壤碳库管理指数的相关系数达0.991,易氧化碳作为土壤活性碳的指标可以更灵敏更直接地反映土壤有机碳短期的变化状况,免耕秸秆覆盖对于提高土壤有机碳库中各项指标值的贡献大于传统耕作。     

土壤活性有机碳的监测及在土地管理中的应用

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中比较活跃的化学组分,在陆地碳的循环研究中扮演了非常重要的作用。土壤活性有机碳可用溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFC)、易氧化有机碳(LOC)、土壤微生物生物量碳(SMBC)和潜在可矿化碳(PMC)表示。本文综述了这五种活性有机碳的分组和测定方法,以及活性有机碳对不同施肥措施、不同耕作措施和土地利用方式的响应。表明在不同土地管理措施下,土壤活性有机碳的不同组分均发生相应变化,这对调节土壤养分循环、维持土壤肥力和完善碳循环的动态平衡机制具有十分重要的意义。并展望了今后的研究方向,以期为农业的可持续发展提供科学参考,为土壤养分的高效利用和土地的科学管理奠定基础,为开展有机质的累积与矿化提供依据。