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。     

免耕对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响

研究了不同免耕方式对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响,结果表明,免耕对土壤有机碳的含量影响较小,但能显著增加土壤微生物碳的含量。作物种类及种植方式不同,其免耕的增产效果不同。     

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。     

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。     

玉米秸秆颗粒还田对土壤有机碳含量和作物产量的影响

为改进麦玉轮作区秸秆还田方式,推进秸秆资源高效利用,快速提升土壤质量,以秸秆不还田为对照（CK）,通过连续3年田间微区试验,研究了等量玉米秸秆粉碎还田（CCSI）和颗粒化还田（GSI）对0~20 cm和20~40 cm土层土壤有机碳（SOC）、可溶性有机碳（DOC）和作物产量的影响。结果表明：与CK相比,GSI和CCSI两种秸秆还田方式均能提高SOC和DOC含量,但主要集中在还田后1.5年内,还田后1.5~3年处理间无显著差异。在秸秆还田处理中,GSI处理能快速提高SOC和DOC含量。在还田当年,GSI处理0~20 cm土层SOC和DOC的平均含量较CCSI处理提高6.59%和3.00%,20~40 cm土层分别提高17.36%和12.65%,且两土层DOC/SOC也显著高于CCSI处理,但随着还田后时间延长,CCSI和GSI处理间差异逐渐缩小,还田后1.5年两者无显著差异。此外,GSI处理利于提高作物产量,且在还田当年增产效应更加突出。与CK和CCSI处理相比,GSI处理还田当年小麦产量分别提高9.80%和10.82%,玉米产量分别提高9.54%和3.45%。进一步分析发现,2013—2016年GSI处理虽然增加了经济投入,但由于具有更高的籽粒产量,最终获得较高的年均净利润,分别比CK和CCSI处理提高10.09%和3.24%。研究表明,秸秆颗粒还田较常规粉碎还田能快速提高SOC和DOC含量,促进当季作物增产,获得较高的经济效益。     

秸秆和生物炭还田对稻田土壤有机碳及其矿化的影响

通过对稻田土壤有机碳矿化特征及其活性组分的研究,为提高贵州黄壤稻田土壤固碳能力提供理论依据。设置4个处理：不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆配施化肥(NPKS)和生物炭配施化肥(NPKB),结合室内矿化试验对土壤碳氮比(C/N)、活性有机碳(AOC)含量、碳库管理指数(CPMI)和有机碳矿化进行研究。结果表明,与NPK处理相比,NPKB处理SOC含量和C/N分别显著提高9.10%、23.10%,NPKS处理TN含量最高,与CK处理相比显著提高19.39%。NPKS处理下,土壤易氧化有机碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量均最高,分别为5.88 g/kg、96.15 mg/kg和334.09 mg/kg。与NPK处理相比,NPKB处理显著增加了土壤稳态碳(SC)含量、碳库指数(CPI)和CPMI,对碳库活度(A)和碳库活度指数(AI)无显著影响,NPKS处理则显著增加了A、AI和CPMI。在培养期内,SOC矿化速率在第1天处于最大值,前期(第1～6天)大幅下降,后期(第6～45天)缓慢下降;第45天时,SOC累积矿化量在2.14～2.82 g/kg之间,而...     

水旱轮作条件下土壤有机碳的分解及土壤微生物量碳的周转特征

于1998年11月,用砂滤管法研究了水旱轮作条件下黄棕壤加入杂交狼尾草秸秆后有机碳(土壤原有碳 秸秆碳)的分解状况和微生物量碳的动态变化,为期1年。结果表明,有机碳的分解前期较快,7d时有机碳的分解量即占到年分解总量的37%～41%,以后逐渐变慢;淹水种稻后又有一个小的分解高峰,随后分解速率再次逐步降低,1年后有机碳被分解了5 45%～17 32%。有机碳的分解量随秸秆加入量的增加而增加,施加秸秆在加速有机碳分解的同时也弥补了土壤原有碳的损失。试验开始后土壤微生物量碳迅速上升,接着随时间延长而减少,种稻后土壤微生物量碳再次上升,随后又随时间延长而减少。土壤有机碳的微生物利用率为0 96%～3 38%,增施有机肥可提高土壤微生物对有机碳的利用率。土壤微生物量碳的周转率为1 00～1 13a-1,增施秸秆可使土壤微生物量碳及其周转率增加,从而提高土壤的保肥和供肥性能。有机碳的分解进程与微生物量碳的动态变化趋势一致,说明有机碳分解的快慢是土壤微生物活动强弱的外在表现。     

黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征

研究了黄土高原小流域尺度塬面、坡地、沟道和梯田4种地形条件下土壤有机碳总量和活性组分的分布、储量及碳库管理指数的差异.结果表明,小流域土壤有机碳和不同活性有机碳的变异系数介于32％-70％之间,表现出中到高度的变异特征.4种地形下各组分有机碳含量和储量以塬面土壤最高,沟道土壤最低,并随土层深度的增加而降低,降低程度随有机碳活性增强而增加.以塬面土壤为对照所获得的碳库管理指数可灵敏指示有机碳对地形条件的响应特征,中活性有机碳库管理指数的指示效果最好.研究结果可部分解释黄土高原土壤有机碳地带性分布特征.     

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。     

土壤有机碳库的影响因素及调控措施研究进展

对土壤有机碳储量的变化和影响土壤有机碳库的主要因素进行了分析,提出了增加土壤有机碳储量的调控措施,并对土壤有机碳库今后的研究方向进行了展望。     

水旱轮作种植模式对作物产量及资源利用效率的影响

[目的]为探明不同种植模式对作物周年产量和温光资源利用效率的影响.[方法]2017—2018年在湖北省荆州市江陵县三湖农场,采用随机区组设计,设置中稻-小麦、中稻-油菜、中稻-冬闲3种种植模式进行试验.[结果]中稻-小麦模式周年产量比中稻-油菜和中稻-空闲分别高8.06％和46.71％;3种种植模式水稻季差异不显著,差异主要来自冬季作物,小麦产量是油菜的2倍左右;在经济效益上,中稻-油菜模式收益最高,比中稻-小麦和中稻-空闲分别高1123和2959元/hm2,增幅率为6.63％和19.61％;在积温利用上,中稻-小麦模式积温利用效率最高,比中稻-油菜和中稻-空闲高1.27％和27.16％.[结论]中稻-油菜模式的经济效益高,环境风险比中稻-小麦式较小,冬闲田的资源利用效率浪费严重,应选出适应力强,且环境友好的冬季作物.     

水旱轮作与土壤肥力

水旱轮作是具有中国特色的种植制度,在我国农业生产中占有十分重要的地位.本文以营养元素锰为例,针对水旱轮作中出现的土壤肥力及植物营养问题进行了论述,并提出了进一步研究的方向和相应的防治对策.     

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。     

稻田水旱轮作(第3年度)的土壤微生物效应

稻田水旱轮作研究表明 :轮作区田块在夏作成熟期的细菌数量均高于连作 ,真菌的数量轮作方式 3比连作稍小 ,放线菌的数量轮作方式 2比连作稍小。其它生理群细菌数量 ,轮作与连作的差别都较大 ,总的趋势是轮作的微生物的数量明显大于连作     

烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳含量的影响

为探究烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳(SOC)含量的影响,通过田间小区试验,采用双因素裂区设计,测定烤烟与3个油菜品种（‘重蓉油1号’、‘德油早1号’和‘GSX-1’）轮作以及平衡施肥（减氮和增磷）下油菜季与烤烟季土壤的总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明,从油菜移栽初期到收获,SOC含量均有不同程度的上升,上升幅度为7.7%～166.49%;轮作处理的TOC含量和DOC含量相较对照有所增加,且收获期（180天）的TOC含量和DOC含量以‘重蓉油1号’最高,分别为对照处理的1.26和4.78倍。在烤烟整个生育期内,除个别处理外,其他土壤DOC含量呈下降趋势,TOC含量有所增加。此外,就施肥模式而言,减氮处理效果最佳。在烤烟收获期,除‘德油早1号’外,土壤TOC含量均以减氮处理最高,分别为常规施肥处理的1.20、1.44和1.02倍。综上‘,重蓉油1号’油菜与烤烟轮作、减施氮肥时SOC含量较高,是当地较优的种植模式。     

水旱轮作对草莓生物学和植物学特性的影响

[目的]研究"红颊草莓—空心菜"水旱轮作新模式对草莓生产过程中生物学和植物学特性的影响,为新模式的推广应用提供科学的理论依据。[方法]对连续3年种植草莓地块进行"红颊草莓—空心菜"水旱轮作,研究其栽培模式对红颊草莓物候期、株高、成活率和产量的影响。[结果]种植空心菜的地块种植草莓,其植株成活率和早期产量分别可达到97.3%和6 219.75 kg/hm2,显著高于休闲地块,对物候期的影响差异不大。[结论]连续种植3年的地块初步表现出连作障碍现象,草莓植株死亡率提高,早期产量显著下降;水旱轮作可以显著提高草莓植株的成活率和草莓早期产量,可以克服土壤连作障碍对生产带来的影响。     

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。     

紫花苜蓿——小麦轮作对小麦产量与土壤有机质的影响

采用随机区组设计法,研究了云贵高原喀斯特地区苜蓿—小麦轮作后对小麦产量及土壤有机质含量的影响。结果表明,苜蓿—小麦轮作能够显著提高小麦的籽粒产量,与小麦—小麦连作比较,小麦籽粒产量增加26.83%。苜蓿—小麦轮作能够显著提高0~10、10~30 cm土层的土壤有机质含量,与小麦—小麦连作比较,小麦播种前,轮作体系中0~10、10~30 cm土层的有机质含量分别较小麦—小麦连作体系高出42.47%、47.17%;小麦收获后,轮作体系中0~10、10~30 cm土层的有机质含量分别较小麦—小麦连作体系高出56.39%、54.60%。     

不同轮作体系土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响

采用盆栽试验,通过玉米-小麦和大豆-小麦轮作,探讨了不同种植模式中,土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响。结果表明,土壤中残留硒锌对小麦生物量和产量的影响与作物轮作体系有关。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌并没有表现出增加小麦产量的趋势,而大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌对小麦生物量和产量呈增加趋势。土壤残留硒锌可改变作物体内元素组成。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌有利于小麦籽粒对氮、钾、硫、钙、铁、锌、硒、铜元素的吸收累积。大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌促进小麦对钾、硫、镁、铁、锌、硒、铜、锰、硼的吸收,而氮、磷、钙吸收减少。