基于不同施肥模式添加生物炭后菜地土壤CO2释放特征及不同形态碳含量变化

【目的】研究4种常规施肥模式下,添加生物炭后菜地土壤（褐潮土）CO₂释放量、可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（SMBC）含量的变化,阐明添加生物炭对土壤CO₂释放及不同形态碳的影响。【方法】采用室内恒温好氧培养-气象色谱测定方法,在不施肥（CK）、施有机肥（M）、施化肥（F）、有机无机混施（M+F）4种模式下投入2%和4%（质量比：生物炭/土壤干重）生物炭,定期采集气样和土样,分析土壤CO₂的释放量及DOC、SMBC含量的动态变化,并分析DOC、SMBC含量变化与CO₂释放量变化之间的相关关系。【结果】在F和M+F基础上,添加生物炭处理的土壤CO₂释放速率在培养前期（2—8 d）显著高于未添加生物炭处理,而在10—60 d,二者CO₂释放速率无显著差异;在CK和M基础上,添加与未添加生物炭处理在整个培养期间CO₂释放速率没有显著差异。在CK基础上,添加2%和4%生物炭后CO₂累积释放量分别为2 839和3 272 mg·kg^-1,与CK（3 134 mg·kg^-1）相比均无显著差异;而在F和M+F基础上,添加2%和4%生物炭后CO₂累积释放量均显著提高,分别提高20.6%和19.8%、29.9%和40.7%。相关分析表明,未添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO₂释放量之间无相关关系,而添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO₂释放量极显著相关。【结论】将生物炭单独投入未施肥土壤中,土壤CO₂排放量未出现明显增加或降低;在有机肥基础上添加生物炭,土壤CO₂排放量随着生物炭投入量的增加而增加;在化肥、有机无机配施基础上添加生物炭后,土壤CO₂排放增加比例最高。     

施用不同种类氮肥对陕西关中地区塿土碳释放的影响

采用密闭培养法探究了不同类型氮肥对土壤碳释放的影响及可能的调控机理,为土壤碳氮调节提供参考。分别在未干烧及干烧条件下,测定加入三种氮肥[NH_4NO_3、KNO_3、(NH_4)_2SO_4]之后土壤碳释放量、释放比例、土壤pH值及矿质态氮含量的变化。结果表明:未干烧条件下加入不同氮肥均增加了塿土CO_2的释放,比对照平均增加36.6%;加入(NH_4)_2SO_4的土壤CO_2增加幅度显著高于其他处理,与施氮促进有机质矿化以及硝化作用降低pH值促进碳酸盐分解有关;干烧后土壤硝化作用及pH值降低幅度低于未干烧土壤,但加入氮肥仍促进了土壤CO_2的释放,且比对照平均增加24.5%;整个培养过程估算出CO_2源于无机碳的释放比例平均为27.2%。这表明无机碳也是西北石灰性土壤碳释放的来源,对于大量施用氮肥引起的无机碳释放应当在今后的碳氮研究中引起重视。     

氮肥及硝化抑制剂配合施用对石灰性土壤二氧化碳释放的影响

为研究施用氮肥对同时含有有机碳及无机碳石灰性土壤碳释放的影响,在陕西杨凌进行田间试验,比较了不同施氮量(0、160、220 kg·hm~(-2))及其与硝化抑制剂(DCD)配合(N160、N220及N160+DCD、N220+DCD)对土壤pH值、矿质态氮含量和二氧化碳(CO_2)释放量的影响。结果表明:施用氮肥显著降低了耕层土壤pH;配施DCD后土壤pH降低幅度小于未加DCD处理;加入DCD使氮肥的硝化过程推迟了约20 d;未加DCD处理的土壤CO_2释放量随施氮量增加而增加,试验结束时(施肥37 d后)土壤CO_2累积释放量最高达到167.1 g·m~(-2)。与N0处理相比,N160和N220处理的土壤CO_2累积释放量显著增加,增幅分别为20.9%和25.7%;N160+DCD和N220+DCD处理显著降低了土壤CO_2累积释放量,比对应相同施氮量处理分别降低了13.5%和11.0%。上述结果说明施用氮肥会同时影响石灰性土壤有机碳及无机碳的释放,施用氮肥引起的土壤无机碳的释放值得关注。     

不同施氮处理玉米根茬在土壤中矿化分解特性

以黄土高原南部地区7a定位试验不同氮肥处理玉米根茬为研究对象,通过室内培养试验研究了施氮量分别为0、120和240 kg N/hm² 处理玉米根茬(分别用R₀、R₁₂₀、R₂₄₀表示)在15-20 cm和45-50 cm土层土壤中有机碳矿化及其对土壤微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量的影响。结果表明,不同处理玉米根茬C/N为R₀>R₂₄₀>R₁₂₀。培养条件下,R₁₂₀和R₂₄₀根茬的碳矿化速率高于R₀根茬,R₁₂₀与R₂₄₀根茬之间差异不显著。不同处理根茬C/N与其培养过程中碳素累积表观矿化量呈极显著负相关关系。3种施氮量处理的玉米根茬在培养过程中有机碳矿化率、潜在碳矿化量、土壤微生物量碳、可溶性有机碳含量均为添加R₁₂₀根茬的处理最高,R₂₄₀次之,R₀最低。添加R₁₂₀和R₂₄₀根茬显著提高了培养起始时土壤矿质态氮含量。R₀、R₁₂₀和R₂₄₀根茬在15-20 cm土层土壤中的碳矿化率分别比其在45-50 cm土层土壤中高51.70%、26.41% 和27.84%。在评价根茬还田对农田生态系统碳、氮等养分循环的作用时,应同时考虑施肥对根茬分解和转化的影响。     

外加碳氮对不同有机碳土壤N2O和CO2排放的影响

以两种有机碳含量不同的土壤为对象,采用室内培养试验方法,研究了外加可溶性碳氮对黄棕壤(高有机碳含量)和紫色土(低有机碳含量)N₂O、CO₂排放的影响。试验设置五种处理分别为:对照(CK),低氮(LN),高氮(HN),低氮配施碳(LNC)和高氮配施碳(HNC).结果表明,土壤有机碳含量较高的黄棕壤各处理N₂O与CO₂排放均高于紫色土。与对照相比,单施氮肥显着促进了两种土壤N₂O排放,紫色土HN处理N₂O排放最高,而黄棕壤LN处理最高;与单施氮肥相比,LNC和HNC处理均显着降低了紫色土N₂O排放,而黄棕壤仅LNC处理N₂O排放显着降低。外源碳的输入显着提高了两种土壤CO₂排放,但单施氮肥对CO₂排放影响不明显。黄棕壤N₂O排放通量与CO₂排放通量呈极显着正相关,而紫色土N₂O排放通量与CO₂排放通量没有相关关系。上述结果说明,外加可溶性碳氮源对土壤呼吸及硝化-反硝化强度有一定的激发效应。     

温度与微生物制剂对小麦秸秆腐解及土壤碳氮的影响

【目的】探讨不同温度和添加微生物制剂条件下,小麦秸秆腐解对土壤中不同形态碳、氮含量的影响,为评价秸秆还田措施补充土壤养分、改善土壤肥力的贡献提供理论依据。【方法】采用室内模拟恒温培养方法,于15和20 ℃条件下,在装有127.5 g风干土样的培养盆中,分别添加不同量秸秆（0.961,0 g/盆）和微生物制剂（2.88,0.961,0 mg/盆）,后培养75 d,测定秸秆腐解期间CO₂释放量及腐解后土壤中不同形态碳、氮的含量。【结果】温度对秸秆腐解和养分释放影响较大,而微生物制剂未表现出作用效果。经75 d腐解培养后,添加秸秆与对照相比,15 ℃下秸秆CO₂-C的净累积释放量较20 ℃下低37.1%,而土壤有机碳和微生物量碳净增量分别增加了260%和949%;同时,15 ℃下土壤全氮和铵态氮含量分别较20 ℃下降低了100%和18.4%,微生物量氮提高了262%。【结论】较低的温度有利于秸秆对土壤有机碳和微生物量碳、氮的截留和保蓄,而较高的温度会加速秸秆有机碳向无机碳转化,同时微生物制剂在本研究的水热条件下未能发挥作用。     

秸秆还田与氮肥配施对中南地区稻田土壤固碳和温室气体排放的影响

秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥（150、225、300 kg·hm^-2和375 kg·hm^-2）对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm^-2,比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N₂O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO₂的累积排放量,但在一定程度上增加了CH₄的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO₂-eq·hm^-2,显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO₂-eq·hm^-2,以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO₂-eq·hm^-2,因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。     

纳米碳溶胶配施尿素对土壤N2O排放的影响

为研究纳米碳材料对土壤N₂O排放的影响,选用纳米碳溶胶（一种纳米级材料,利用电解石墨制备而成）作为供试材料,以未经秸秆还田改良（秸秆离田）和秸秆还田改良的潮土为供试土壤,通过培养试验探讨纳米碳溶胶对潮土N₂O排放的影响,培养条件为25℃和80%田间持水量。结果表明：施氮条件下,添加纳米碳溶胶显著增加了秸秆离田土壤N₂O排放,但显著降低了秸秆还田土壤N₂O排放,减排效率达63%。纳米碳溶胶显著提高了两种处理土壤的硝化潜势（PNR）,但降低了秸秆还田土壤反硝化潜势（PDR）。然而,秸秆离田土壤PDR对纳米碳溶胶无显著响应。纳米碳溶胶通过促进秸秆离田土壤的硝化作用提高N₂O排放。对于秸秆还田土壤,纳米碳溶胶减排N₂O的机理可能是土壤可溶性有机碳含量的增加一方面激发了土壤异养微生物对底物无机氮的固持,另一方面促进了土壤彻底反硝化过程。     

土壤碳酸盐几种测定方法的比较

碳酸盐是石灰性土壤碳库的重要组成，探索其测定方法对碳循环研究有重要意义。采用不同碳酸盐含量的[HT5”，7SS]土[KG-*4][HT5”，7”]娄[HT5”SS]土为样本，比较CO₂吸收法、改良气量法及总有机碳分析仪法测定碳酸盐含量的差异。结果表明：3种方法之间存在显著的相关性，改良气量法快速且易于操作，适合大批量样品的测定，但结果稍偏高；总有机碳分析仪法测定的无机碳含量回收率偏低，变异系数相对较大，当土壤无机碳含量较低时尤其明显；CO₂吸收法相对于其他两种方法比较稳定，变异系数较小，回收率达到98.46%，但测定相对耗时，适合样品比较多且精度要求较高的测定。     

铵态氮源和碳源对土壤N2O、CO2释放的影响

在田间持水量WFPS为70%、温度为20℃的条件下,通过室内静态培养方法研究铵态氮源与不同碳源结合,对华北平原典型小麦-玉米轮作体系土壤N₂O、CO₂释放的影响。其中,碳源种类分别为葡萄糖、果胶、淀粉、纤维素、木质素和秸秆。结果表明添加葡萄糖和果胶有效促进了土壤N₂O的释放,并在第1 d达到最大值,分别为4039.85 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1和2533.44 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1;添加纤维素和只施秸秆处理降低了N₂O释放。施入碳源增加了CO₂释放,顺序为纤维素> 淀粉> 葡萄糖> 果胶> 秸秆> 木质素。培养结束后土壤中铵态氮几乎消耗完全,除添加葡萄糖处理外,其他施碳土壤的硝态氮含量均有所增加。在培养前3 d,土壤NH₄⁺和NO₃^-总含量与N₂O释放量显著相关。     

保护性耕作对农田碳效应影响研究进展

 土壤碳循环在全球气候变暖上具有重要的作用,也越来越受到人们的关注。保护性耕作具有减少土壤侵蚀、提高秸秆利用效率和增加土壤有机质等特点,对土壤碳汇效应具有重要的影响。国内外在保护性耕作上对土壤碳循环等方面取得了丰硕的成果。随着保护性耕作碳循环方面研究的深入,人们对保护性耕作的农田碳效应及其机制的认识也越来越深入。本文对国内外保护性耕作对农田碳效应的影响进行了比较客观详尽的阐述,并再此基础上提出了未来本领域的研究重点,以期对中国开展相关的研究提供借鉴。     

湘东丘陵4种林地深层土壤颗粒有机碳及其组分的分配特征

选取湘东丘陵区4种典型母质发育的林地土壤(花岗岩红壤、板岩红壤、第四纪红土红壤、酸性紫色土),分层次采集土壤剖面样品,采用物理分组方法,研究深层土壤颗粒有机碳(POC)及其组分(粗颗粒有机碳CPOC、细颗粒有机碳FPOC)的数量分布和分配比例,探讨POC及其组分与土壤有机碳、质地的关系。结果表明,4种土壤剖面POC储量介于2.63-11.59 t/hm2,以花岗岩红壤最高,其次为板岩红壤,第四纪红土红壤和酸性紫色土相对最低。4种土壤POC占SOC的比例(POC/SOC)介于1.5%-13.9%,花岗岩红壤POC/SOC随剖面加深而升高,板岩红壤和第四纪红土红壤则降低,紫色土POC/SOC在40-60 cm土层达到最大值后迅速降低。在40 cm以下的深层土壤中,花岗岩红壤和紫色土保存有数量可观、比例更高的POC。第四纪红土红壤POC储量相对较少、POC/SOC也在表土层较高。花岗岩红壤POC中以CPOC为主,而紫色土以FPOC为主,板岩红壤和第四纪红土红壤中CPOC和FPOC比例接近。所选4种土壤POC组分中,FPOC数量更能代表SOC数量的变化。SOC储量和质地是影响不同母质土壤POC及其组分分配差异的重要因素,在林地开发利用中也应重视深层土壤(40 cm)中储藏的活性碳组分。     

川西亚高山-高山土壤表层有机碳及活性组分沿海拔梯度的变化

青藏高原东缘亚高山-高山地带土壤碳被认为是我国重要的土壤碳库,作为高海拔低温生态系统,土壤碳对土壤暖化的响应可能也更加敏感。该区域亚高山森林一般分布在海拔3200 m以上,上缘接高山树线和灌丛草地,土壤有机碳含量高。海拔梯度上变化的土壤环境因子是主要土壤温度,海拔梯度上高寒土壤有机碳及活性有机碳组的分布格局,可体现海拔梯度上温度因子对土壤碳动态的影响。对沿海拔3200 m(亚高山针叶林)、3340 m(亚高山针叶林)、3540 m(亚高山针叶林)、3670 m(亚高山针叶林)、3740 m(亚高山针叶林)、3850 m(高山林线)、3940 m(高山树线)、4120 m(高山草地)的土壤表层(0-20 cm)有机碳和活性有机碳组分含量进行分析,结果表明在该海拔范围内,表层土壤总有机碳含量随着海拔的升高而增加,显示高海拔有利于土壤碳的固存;土壤活性有机碳组分中,颗粒态有机碳含量及其占总有机碳比例与海拔呈显著正相关,在海拔最高的4120 m含量和占有机碳总量比例分别达到50.81 g/kg和56.52%。在该海拔范围内海拔越高颗粒态有机碳占有机碳比例越高,显示高海拔土壤有机碳更多以土壤颗粒态碳形式贮存。微生物量碳、水溶性碳、轻组分有机碳与海拔高度没有明显的相关性,表明这些活性有机碳组分受海拔因素影响不大;易氧化有机碳含量与海拔高度显著正相关。因此,颗粒态有机碳含量及其比例可作为高海拔地带土壤活性有机碳库动态的特征指标,表征高海拔地带土壤有机碳动态与贮量受温度影响的指标。     

不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征

为探讨不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征,通过为期196 d的土壤有机碳矿化培养试验,对高、中、低3种不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤进行了研究。结果表明:不同地力玉米田土壤有机碳矿化速率随时间的变化呈现相同的变化趋势,即随培养时间延长,呈现先高后低的变化趋势,最后趋于平稳;但随地力等级的降低,土壤有机碳矿化速率逐渐减小。培养结束时,不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳累积矿化量之间均存在显著性差异(P0.05);低地力土壤有机碳稳定性最差,固存量最小。同一地力,20～40 cm土层土壤有机碳矿化速率和累积矿化量较0～20 cm显著降低(P0.05),表层土壤稳定性较差,不利于土壤有机碳固定。伴随土壤有机碳矿化过程,土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤可溶性有机碳(DOC)含量均较初始含量显著降低(P0.05);土壤有机碳潜在矿化势(Cp)与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、MBC和DOC均呈极显著正相关。土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程,且当地力等级变化时,各土层土壤有机碳的稳定性均受到不同程度的影响。     

农田转变为果园后土壤有机碳含量的变化

【目的】探讨农田转变为果园后土壤有机碳含量和组成的变化,为了解不同利用方式下土壤有机碳变化和长武地区土壤碳库的演变提供参考。【方法】以位于黄土高原南部沟壑区陕西长武地区塬面上的农田和不同树龄(≤5年、5年~≤15年、15年)的果园为研究对象,对其0~200cm土层土壤有机碳的组成、剖面分布、储量等进行分析。【结果】农田转变为果园后,土壤总有机碳和易氧化有机碳的含量在树龄15年果园中分别下降了22.55%和25.79%,差异均达到显著水平(P0.05)。树龄15年果园土壤紧结合态有机碳含量与农田相比下降了25.08%(P0.05)。土壤总有机碳、稳结合态有机碳及紧结合态有机碳含量在0~200cm土层总体呈"S"型分布。树龄15年果园与农田、树龄≤5年及树龄5年~≤15年果园相比,其0~100cm土层土壤紧结合态有机碳含量和100~200cm土壤松结合态有机碳含量均较低。与农田相比,树龄15年果园的土壤总有机碳储量显著降低(P0.05),下降幅度为22.35%。【结论】农田转变为果园后,土壤总有机碳、易氧化有机碳含量及有机碳储量下降,且随着树龄的增加,以上3个指标明显降低;总有机碳及结合态有机碳含量在0~200cm土层分布差异明显。     

不同管理措施土娄土无机碳储量及其与有机碳含量的关系

【目的】研究长期不同管理措施和作物轮作体系下,不同施肥处理土壤剖面中无机碳含量分布和无机碳储量及其与耕层土壤有机碳含量的关系。【方法】采用长期定位试验(1990-2014年),以土娄土为供试土壤,设置裸地休闲、自然撂荒及冬小麦-夏玉米轮作体系(以下简称作物轮作体系)3种土壤管理措施,其中作物轮作体系设9个施肥处理,分别为不施肥(对照,CK)、氮肥(N)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、秸秆+氮磷钾(SNPK)、低量有机肥+氮磷钾(M1NPK)和高量有机肥+氮磷钾(M2NPK),共计11个处理,测定耕层(0~20cm)有机碳含量、不同土层(0~300cm)无机碳含量,并计算0~100cm、0~300cm土层无机碳储量,然后分析不同土层无机碳储量与耕层有机碳含量的关系。【结果】不同土壤管理措施显著影响了0~20cm土层有机碳含量,其中长期撂荒与作物轮作体系的土壤有机碳含量相近,且显著高于裸地休闲处理。在作物轮作体系下,不同施肥处理对0~20cm土层有机碳含量也有明显影响,其中有机物和N、P、K配施的SNPK、M1NPK、M2NPK处理的有机碳含量显著高于CK。不同土壤管理措施和作物轮作体系下各施肥处理0~300cm土层的无机碳含量分布均呈类似"S"形曲线,其中0~40cm土层较高,随着土层深度的增加无机碳含量下降较快,在80~140cm土层最低,然后逐步升高到160~180cm达到最高值,之后一直呈缓慢下降趋势。对于0~100cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒和作物轮作体系处理;作物轮作体系中M2NPK处理显著高于其他处理。对于0~300cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒处理;作物轮作体系中施用有机肥处理则显著低于其他施肥处理,其他施肥处理均提高了0~300cm土层无机碳储量,其中PK、NP、NPK、SNPK处理显著高于CK。0~100cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量之间呈显著正相关,但0~300cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量呈负相关。【结论】在干旱、半干旱地区,如果有灌溉条件,建议用0~300cm土层无机碳储量来研究无机碳与有机碳的关系较为准确。另外在研究区施用有机肥可显著提高土壤有机质含量,但不能同时提高土壤无机碳固存。     

江西省典型森林类型土壤碳贮量 及碳汇能力研究

基于全国林业碳汇监测与计量体系的建立袁采用野外调查尧取样和室内实验分析相结合的方法袁研究了江西省4 种森林类型土壤碳贮量及碳汇能力分布特征袁结果表明院4种森林类型土壤有机碳含量与有机碳密度表现出 相似的规律袁从大到小依次为阔叶林跃杉木林跃针阔混交林跃松木林袁森林土壤平均有机碳密度15.69渊依10.28冤kg/m2袁低于我国森林土壤有机碳密度19.36 kg/m2的平均水平袁其中阔叶林的土壤有机碳密度最大袁其平均碳密度分别是另外3 种森林类型的1.2耀1.8 倍曰4 种森林类型土壤有机碳密度尧土壤有机碳含量及其差异程度均随土壤深度的增加而减少袁0耀30 cm 土层土壤有机碳密度分别占整个剖面的50%左右袁0耀10 cm 土层土壤有机碳含量为10耀30 cm 土层的 1.7~2.3 倍袁为30耀100 cm 土层的3~4 倍曰森林土壤碳贮量占整个森林生态系统总碳贮量的73.72%~79.08%袁在森林生态系统碳循环中具有重要的地位和作用遥     

The potential of green manure to increase soil carbon sequestration and reduce the yield-scaled carbon footprint of rice production in southern China

Green manure (GM) has been used to support rice production in southern China for thousands of years. However, the effects of GM on soil carbon sequestration (CS) and the carbon footprint (CF) at a regional scale remain unclear. Therefore, we combined the datasets from long-term multisite experiments with a meta-analysis approach to quantify the potential of GM to increase the CS and reduce the CF of paddy soils in southern China. Compared with the fallow–rice practice, the GM–rice practice increased the soil C stock at a rate of 1.62 Mg CO₂-eq ha^–1 yr^–1 and reduced chemical N application by 40% with no loss in the rice yield. The total CF varied from 7.51 to 13.66 Mg CO₂-eq ha^–1 yr^–1 and was dominated by CH₄ emissions (60.7–81.3%). GM decreased the indirect CF by 31.4% but increased the direct CH₄ emissions by 19.6%. In the low and high CH₄ emission scenarios, the CH₄ emission factors of GM (EF_gc) were 5.58 and 21.31%, respectively. The greater soil CS offset the increase in GM-derived CF in the low CH₄ scenario, but it could not offset the CF increase in the high CH₄ scenario. A trade-off analysis also showed that GM can simultaneously increase the CS and reduce the total CF of the rice production system when the EF_gc was less than 9.20%. The variation in EF_gc was mainly regulated by the GM application rates and water management patterns. Determining the appropriate GM application rate and drainage pattern warrant further investigation to optimize the potential of the GM–rice system to increase the CS and reduce the total CF in China.     

Long-Term Manure Amendments Enhance Soil Aggregation and Carbon Saturation of Stable Pools in North China Plain

Organic amendment is considered as an effective way to increase soil organic carbon （SOC） stock in croplands. To better understand its potential for SOC sequestration, whether SOC saturation could be observed in an intensive agricultural ecosystem receiving long-term composted manure were examined. Different SOC pools were isolated by physical fractionation techniques ofa Cambisol soil under a long-term manure experiment with wheat-maize cropping in North China Plain. A field experiment was initiated in 1993, with 6 treatments including control （i.e., without fertilization）, chemical fertilizer only, low rate of traditional composted manure （7.5 t ha-h）, high rate of traditional composted manure （15 t ha-~）, low rate ofbio-composted manure （7.5 t ha-h） and high rate of bio-composted manure （15 t ha-h）. The results showed that consecutive （for up to 20 years） composted manure amendments significantly improved soil macro-aggregation, aggregate associated SOC concentration, and soil structure stability. In detail, SOC concentration in the sand-sized fraction （〉53 ~tm） continued to increase with manure application rate, while the silt （2-53 I.tm） and clay （〈2 ~tm） particles showed no further increase with greater C inputs, exhibiting the C saturation. Further physical separation of small macro-aggregates （250-2 000 tam） into subpools showed that the non-protected coarse particulate organic matter （cPOM, 〉250 pro） was the fraction in which SOC continued to increase with increasing manure application rate. In contrast, the chemical and physical protected C pools （i.e., micro-aggregates and silt-clay occluded in the small macro- aggregates） exhibited no additional C sequestration when the manure application rate was increased. It can be concluded that repeated manure amendments can increase soil macro-aggregation and lead to the increase in relatively stable C pools, showing hierarchical saturation behavior in the intensive cropping system of North China Plain.