秸秆和菌渣改良剂对高寒沙地土壤有机碳库的影响

采用田间定位试验研究了秸秆颗粒(JG)和菌渣颗粒(JZ)改良剂(施用量分别为6,12,18,24 t/hm~2)对川西北高寒沙地土壤碳库的影响。结果表明:施用JG和JZ改良剂可显著提高沙化土壤有机碳含量、有机碳储量、活性碳、土壤微生物量碳、微生物熵和碳库管理指数,其中对土壤微生物量碳和微生物熵的提升效果最为显著。与CK相比,施用第2年JG处理土壤有机碳含量、有机碳储量、活性有机碳、碳库管理指数平均增加96.2%,100.0%,157.1%,169.4%,JZ处理平均增加69.2%,66.3%,85.7%,81.7%;而JG处理土壤微生物量碳、微生物熵分别较CK平均增加934.0%,433.0%,JZ处理平均增加956.2%,546.4%。JG改良剂对土壤有机碳库组分和碳库管理指数的提升效果优于JZ,而JZ改良剂更有利于提升土壤微生物量碳含量和土壤有机碳的周转速率。秸秆和菌渣改良剂均可增加沙化土壤有机碳库各组分含量,提高土壤有机碳周转速率和碳库管理指数,具有快速培肥沙化土壤的效果。     

氮磷添加对毛竹林土壤有机碳矿化及其激发效应的影响

摘 要：【目的】养分输入会显著影响土壤有机碳矿化,但毛竹林土壤有机碳激发效应对不同类型养分输入的响应及其机制尚不明确。【方法】选用尿素和磷酸二氢钠作为外源养分,通过80 d的培养试验,研究氮素、磷素及两者联合添加对毛竹林土壤有机碳矿化及其激发效应、微生物功能以及土壤理化性质的影响。【结果】氮素、磷素及两者联合添加均显著提高了土壤原有有机碳矿化累积CO2排放量（增幅分别为91.3%、19.2%和94.9%）,产生显著的正激发效应,其中氮素及其与磷素联合添加诱导的正激发效应强度显著大于磷素添加处理。上述三种养分添加处理均显著提高了土壤pH、活性有机碳库（微生物量碳、可溶性有机碳和烷氧碳组分）、碳降解酶（?-葡萄糖苷酶和蔗糖酶）活性以及cbhI和GH48功能基因丰度,但抑制了多酚氧化酶和RubisCO酶活性;另外,土壤无机氮含量（NH4+-N和NO3--N）在氮和氮磷添加下增加却在磷添加下降低。相关性分析表明,累积激发效应与土壤pH、活性有机碳库、无机氮含量、碳降解酶活性以及cbhI和GH48功能基因丰度呈显著正相关,而与多酚氧化酶和RubisCO酶活性显著负相关。【结论】氮磷养分添加可能是通过影响土壤pH、活性碳氮含量,并提升微生物的活性和功能,从而显著提高土壤原有有机碳的矿化速率。     

成土母质和土地利用方式对土壤有机碳化学组成的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最重要的碳库之一,土地利用方式和成土母质是影响土壤总有机碳及其组分的重要因素。以湖南省花岗岩和玄武岩分布区的林地、旱地和稻田土壤(0～70 cm)为研究对象,采用H_2SO_4逐级水解法将土壤有机碳分为活性、半活性和惰性三个组分,探究土地利用方式和成土母质对土壤总有机碳及其各组分的影响。结果表明:不同母质和土地利用方式下,土壤活性、半活性、惰性有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐降低,且与总有机碳含量均呈极显著正相关关系;土壤活性、半活性和惰性有机碳占总有机碳库的比例分别为31.38%～45.41%、3.68%～12.25%和40.83%～59.29%,且随土层深度的增加占比不发生显著变化;玄武岩地区,表层(0～20 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳的储量在不同土地利用方式间占比不发生显著变化,而底层(20～70 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳在稻田中的储量均显著高于林地;花岗岩地区,除表层土壤半活性有机碳以外,表层和底层土壤中总有机碳及各组分有机碳储量在不同土地利用方式间均无显著性差异。双因素方差分析表明,成土母质显著影响表层土壤总有机碳和惰性有机碳的储量,而土地利用方式则显著影响底层土壤活性、惰性以及总有机碳的储量。综上可见,土壤有机碳主要以惰性有机碳的形式存在,土地利用方式和成土母质对土壤有机碳及其组分剖面分布有不同的影响。     

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。     

矿区复垦土壤碳组分对外源碳输入的响应特征

研究外源碳输入对复垦土壤有机碳及组分的影响,对于深入探究矿区复垦土壤有机碳提升及培肥管理具有重要意义。本文依托山西省襄垣县采煤沉陷复垦区的长期定位试验,研究了矿区复垦土壤碳组分对不同外源碳(生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆)输入的响应特征。分别在2011年与2016年对矿区复垦土壤样品进行采集,测定0～20 cm土层土壤有机碳、易氧化有机碳、活性碳库Ⅰ、Ⅱ的含量。结果表明,生物炭处理的土壤有机碳增长率和年变化量较对照(CK,无外源碳添加)分别增加101.80%和0.56g·kg–1·a–1,且均显著高于其他有机物料处理;生物炭、牛粪处理土壤0～20 cm土层固碳量较CK分别提高100.52%和91.52%,二者间差异不显著,均显著高于其他有机物料处理,堆肥、沼渣和秸秆处理间对土壤固碳量的提升作用不显著。添加有机物料均能显著增加复垦土壤易氧化有机碳的增长率和年变化量,均表现为堆肥处理最高,较CK分别增加12.37%和0.16 g·kg–1·a–1。复垦土壤活性碳库Ⅰ、Ⅱ的增长率和年变化量均为牛粪处理显著高于其他有机物料处理。有机物料添加均能提高土壤稳定性有机碳含量,与CK相比,生物炭和牛粪处理的提高幅度最大,显著高于其他有机物料,而牛粪与生物碳之间差异不显著。生物炭处理碳库管理指数最高,分别较堆肥、沼渣、牛粪、秸秆处理提高36.30%、52.23%、41.50%、52.02%。施用生物炭、堆肥、沼渣、牛粪与秸秆都能显著提升复垦土壤各碳组分含量和碳库管理指数,施用生物炭的效果最优,因此施用生物炭可作为矿区复垦土壤有机碳提升的有效管理措施。     

不同土地利用方式对三江平原湿地土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响

以中国科学院三江平原湿地生态试验站为对象,研究了不同利用方式(湿地草甸、旱田系统、退耕成草、退耕成林)对土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响.结果表明:土壤利用方式不同,土壤酶活性(转化酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶)、有机碳含量和土壤养分含量有较大差异.未开垦的湿地草甸,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量均为最高,开垦20年后,上述各种指标含量均有较大幅度降低;由耕地恢复为湿地后,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量有较大幅度的回升,而耕地恢复为林地后,上述各种成分也有不同程度地增加.因此,要保持三江平原湿地较高的土壤肥力和生物学特性,维持三江平原湿地土壤有机碳库稳定,对已开垦湿地进行部分退耕还湿势在必行.     

行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响

探讨行间生草对核桃园土壤养分、有机碳组分及酶活性的影响,为核桃园的土壤管理提供理论依据和基本资料。以汾阳核桃园土壤为研究对象,设置大豆、毛苕子、箭筈豌豆、黑麦草、自然生草、清耕6个处理,每个处理重复3次,研究核桃园不同土壤深度(0～60 cm)的土壤养分、有机碳组分、酶活性的变化特征。结果表明,随着土层深度的增加,土壤养分含量、酶活性、有机碳组分含量呈降低的趋势,生草对土壤表层(0～20 cm)的影响最大。在0～20 cm土层,与清耕相比,黑麦草处理显著增加土壤有效磷、速效钾的含量,分别为清耕的1.18、1.15倍;豆科植物(箭筈豌豆、毛苕子、大豆)处理下的土壤全氮、碱解氮含量分别提高了17.0%～19.3%、9.7%～11.7%。种植黑麦草的土壤总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)含量分别提高了21.3%、46.0%、40.1%、12.8%、37.0%;在20～40 cm土层,种植黑麦草的TOC、LFOC、DOC、POC、ROC含量分别提高了16.1%、46.0%、22.7%、8.2%、25.3%。豆科植物(大豆)处理显著提高土壤脲酶的活性(P<0.05),提高了16.0%;黑麦草处理显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性(P<0.05),分别提高了10.2%、32.5%、121.4%。因此,要根据土壤肥力状况,选择不同的生草进行种植。     

有机物覆盖对核桃园土壤有机碳库及酶活性的影响

【目的】 地面覆盖是重要的地面管理措施,简单省力,不仅可以提高土壤肥力,还可以促进土壤微域生态系统的可持续发展。研究核桃园有机物覆盖对土壤有机碳库及酶活性的影响,可为推广有机覆盖管理措施提供理论依据。 【方法】 基于核桃园连年有机物覆盖试验,采用随机区组设计,以不覆盖为对照,研究了地面覆盖有机肥、碎木屑后,土壤有机碳库、碳库管理及酶活性的变化及三者间的关系。 【结果】 1) 有机物覆盖处理提高了土壤各有机碳组分含量,随着土层的加深效应下降,覆盖有机肥效果优于覆盖碎木屑。在0—20 cm土层,覆盖有机肥处理的总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量分别为对照的1.66倍、1.33倍、6.99倍,覆盖碎木屑处理的稳定性有机碳含量为对照的1.42倍。2) 有机物覆盖处理在一定程度上提高了土壤碳库活度、碳库活度指数、碳库指数及碳库管理指数,随土层的加深处理间差异减小。在0—80 cm土层,覆盖有机肥处理的碳库活度及碳库活度指数为对照的2.9～5.9倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.3～2.5倍;覆盖有机肥处理的碳库指数为对照的1.1～1.7倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.1～1.5倍;覆盖有机肥处理的碳库管理指数是对照的3.3～9.8倍,覆盖碎木屑处理的为对照的1.6～2.8倍。3) 有机物覆盖处理提高了核桃生长期内的土壤过氧化氢酶活性、中性蛋白酶活性、脲酶活性和纤维素酶活性,覆盖有机肥处理的提高幅度为4.2%～103.0%,覆盖碎木屑的提高幅度为3.5%～47.3%。4) 土壤总有机碳含量与碳库指数、碳库活度指数、碳库管理指数均呈显著正相关,土壤脲酶活性、土壤纤维素酶活性与土壤总有机碳含量、可溶性有机碳含量及易氧化有机碳含量呈极显著正相关。 【结论】 地面覆盖有机肥、碎木屑可以提高核桃园土壤的碳库活度及土壤酶活性。      

长期外源有机物料添加对川中丘陵区农田土壤养分和有机碳组分的影响

有机肥和秸秆等有机物料添加是调控土壤肥力的重要手段，可促进农田土壤有机碳的数量和质量发生变化。研究选取盐亭紫色土农业生态试验站长期（16a）6种不同施肥处理试验小区，探究两种形式的外源有机物料（猪粪堆肥和秸秆还田）添加对土壤有机碳及总氮、总磷、硝态氮和速效磷养分含量的影响，并基于固态13C核磁共振波谱技术(13C-NMR)分析其对土壤有机碳化学组分的影响。研究发现，添加有机物料可显著增加0~30 cm土壤有机碳和各养分含量；猪粪堆肥施用对土壤总磷、速效磷和硝态氮含量的影响大于秸秆还田。结果还表明两种有机物料添加改变了耕层土壤有机碳化学组成及其稳定性，有机物料添加增加了0~10 cm表层土壤有机碳中烷氧基碳和羧基碳的比例，降低了烷基碳的比例，同时降低了10~20 cm土层羧基碳比例，增加了烷基碳比例。本研究可为区域旱耕地有机碳库稳定性及其碳汇功能评估提供科学依据。     

生物炭还田对植烟土壤活性有机碳及酶活性的影响

为探索不同来源的生物炭及其还田方式对连作植烟土壤的改良效果,以四川盐源红壤为研究对象,通过田间试验研究了不同生物炭类型(玉米秸秆生物炭YM、油菜秸秆生物炭YC)配合不同还田方式(条施、穴施、条施+穴施)下,土壤有机碳组分和土壤酶活性在烤烟不同生育期的变化特征。结果表明,生物炭类型和还田方式显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量,与CK(不添加生物炭)相比,生物炭处理的土壤TOC含量增加了6.9%~39.7%,其中油菜生物炭穴施还田的效果最佳。生物炭提高了土壤活性有机碳库和颗粒态有机碳含量,其中油菜生物炭处理的活性有机碳平均含量显著高于玉米生物炭,颗粒态有机碳含量则相反;与CK相比,玉米生物炭和油菜生物炭穴施还田提高了土壤可溶性有机碳含量,分别显著增加了25.3%~36.4%和33.3%~51.3%;油菜生物炭穴施还田的烤烟旺长期土壤微生物量碳、易氧化有机碳和颗粒态有机碳含量最高,较CK分别增加了34.6%、28.9%和38.3%。土壤蔗糖酶、蛋白酶活性总体受生物炭类型和还田方式的显著影响,与CK相比,油菜生物炭穴施还田的土壤蔗糖酶活性显著提高了24.1%~30.6%;玉米生物炭对烤烟现蕾期和成熟期土壤脲酶、蛋白酶活性提升效果总体优于油菜生物炭。综上,生物炭还田总体增加了植烟土壤有机碳库含量和酶活性,其中油菜生物炭穴施还田方式对土壤活性有机碳库、蔗糖酶活性的提升效果较佳。本研究结果为植烟土壤保育技术和生物炭在烟草生产的应用提供了科学依据和指导实践。