玉米秸秆还田下深松年限对土壤有机碳含量及胡敏酸结构特征的影响

为明确不同秸秆还田结合耕作措施下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对CK（不深松+不秸秆还田）、NFG（不深松+每年秸秆还田）、EFG（隔一年深松+每年秸秆还田）、TFG（隔两年深松+每年秸秆还田）和SFG（连年深松+每年秸秆还田）处理下土壤有机碳（SOC）含量及胡敏酸（HA）结构特征进行分析。结果表明：与CK相比,EFG处理0~10 cm土层的SOC、HA含量和PQ值分别显著增加25.23%、16.19%和4.27%,FA含量降低4.55%。10~20 cm土层,EFG处理的SOC含量最高,较CK增加13.18%;SFG处理的HA和FA含量较CK提高最多,增幅分别为13.27%和32.74%。通过HA三维荧光图谱发现,与CK(Ex/Em=270/455,270/460)相比,EFG(Ex/Em=280/455,270/465)处理下0~10 cm和10~20 cm土层中的HA荧光峰波长均有红移现象。土壤胡敏酸中包含两个组分,C1(Ex/Em=270/280)和C2(Ex/Em=440/515)同为类腐殖酸物质,胡敏酸整体腐殖化程度较高,结构较为复杂;其中EFG和TFG处理的C2组分所占比例最高,分别为28.59%和31.38%。各处理的C1和C2组分F_max值均较CK有所增加,即腐殖化程度增加。综上所述,EFG处理（隔一年深松+每年秸秆还田）通过提升土壤有机碳及腐殖酸类物质含量,增加腐殖化程度,加强了土壤的供肥能力,为黑龙江黑土区较佳的耕作技术措施。     

秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响

为明确秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响,设置秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）和秸秆不还田翻耕(FD)3个处理,测定土壤含水量、水分特征曲线、容重、硬度、土壤三相比及结构稳定性等参数。结果表明：（1）秸秆覆盖还田可显著提高春季耕层（0~30 cm）土壤含水量,较秸秆不还田翻耕处理增幅为11.17%~150.84%;不同处理耕层土壤在水吸力中吸力段土壤含水量变化曲线平滑,秸秆覆盖还田处理具有较高的土壤持水性。（2）秸秆还田能显著提高土壤水分有效性,与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆覆盖还田处理0~10 cm土层土壤田间持水量提高4.85%~11.03%,土壤凋萎系数提高10.85%~18.00%;秸秆翻埋还田处理0~10 cm土层土壤重力水增加9.65%~80.73%。秸秆翻埋还田提升了土壤供水能力,土壤比水容量较秸秆不还田翻耕处理增加4.8%~10.0%。（3）与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆还田降低了收获后土壤紧实度,降低幅度为0.18~0.31 MPa;秸秆覆盖还田增加表层土壤容重,降低土壤孔隙度,促进三相结构趋于合理,显著增加土壤结构稳定性。（4）皮尔森相关分析表明,三相比R值与结构距离（r=0.73^*）、土壤容重（r=0.70^*）相关性显著,在一定范围内三相比R值的增加有利于改善并促进土壤结构稳定。综上可知,东北黑土农田实施秸秆还田是提高春季土壤含水量、增强土壤持水性、提升土壤供水能力、调节土壤紧实性、调控土壤三相比、改善土壤结构和提高土壤宜耕性的有效措施。     

基于DNDC模型的不同水文年稻田水碳管理模式优化

为探究不同水文年型下稻田最优的水碳管理模式,基于2 a田间试验数据校正并验证了DNDC模型,选取了3种典型的水文年,模拟了不同灌溉模式和秸秆还田水平下稻田土壤有机碳（SOC）和水稻产量的变化,并对结果进行了比选。结果表明：DNDC模型可以较好地模拟节水灌溉条件下稻田SOC和水稻产量变化;灌溉模式影响了稻田SOC和水稻产量,相同秸秆还田水平下,控灌稻田0~10 cm土层SOC略低于淹灌处理,但水稻产量更高,控灌稻田的SOC和水稻产量分别较淹灌稻田降低了0.25%~1.92%和增加了0.32%~8.13%。随着秸秆还田水平的提高,不同水文年的稻田SOC均呈阶梯状上升趋势,但水稻产量和水分生产率的结果存在差异,平水年呈先升高后稳定的趋势,在6 500 kg·hm^-2秸秆还田水平下达到峰值,丰水年条件下秸秆还田的增产作用较枯水年更为明显。与1 000 kg·hm^-2的秸秆还田水平相比,8 000 kg·hm^-2秸秆还田水平下水稻产量和水分生产率在1964年（枯水年）分别增加了1.95%和2.27%,而在1977年（丰水年）分别增加了4.36%和4.38%。节水灌溉与秸秆还田耦合是值得推荐的水碳管理模式,平、枯、丰水年的推荐秸秆还田水平分别为6 000、6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2,SOC和产量达到潜力的99.2%和89.8%以上,水分生产率较相同秸秆还田量的淹灌处理高43.5%以上。     

不同秸秆与氮肥管理措施对夏玉米产量及氮素利用的影响

为探讨不同秸秆还田模式下,氮肥管理对夏玉米产量和氮素利用的影响,试验设置施氮措施和秸秆还田模式2个因素。施氮措施设稳定性氮肥施氮量F1（180 kg·hm^-2）、尿素减量施氮量F2（180 kg·hm^-2）和尿素农户传统施氮量F3（270 kg·hm^-2）3个水平;秸秆还田模式设秸秆不还田（N）和秸秆还田（S）2个水平,共6个处理。结果表明：在不同秸秆还田模式下,各施氮措施的玉米产量在8 708.16~9 626.71 kg·hm^-2之间,处理间无显著性差异（P>0.05）。在不同施氮措施下,秸秆还田（S）的产量均高于秸秆不还田（N）,增幅为4.96%~8.94%（P>0.05）。施氮措施对土壤N₂O排放量有显著影响（P<0.05）,在不同秸秆还田模式下,稳定性氮肥措施F1和尿素减量措施F2的土壤N₂O排放量显著低于F3尿素农户施氮措施,降幅为29.26%~68.52%,且F1和F2之间存在显著差异（P<0.05）。在不同施氮措施下,除了SF2和NF2处理之间的N₂O排放量有显著性差异(1.53 kg·hm^-2和1.91 kg·hm^-2),其他秸秆还田模式处理之间均无显著性差异（P>0.05）。不同秸秆还田模式下,各施氮措施的氨挥发累积量在1.61~15.40 kg·hm^-2之间,表现为：F3氨挥发累积量最高（14.37 kg·hm^-2和15.40 kg·hm^-2）,F2氨挥发累积量次之（11.80 kg·hm^-2和12.49 kg·hm^-2）,F1氨挥发累积量最低（1.61 kg·hm^-2和1.79 kg·hm^-2）,各施氮措施间达到显著水平（P<0.05）。在不同施氮措施下,秸秆还田（S）的氨挥发累积量较秸秆不还田（N）提高5.85%~11.18%,但除了SF3和NF3的氨排放量有显著性差异,其他处理间均无显著性差异。不同秸秆还田模式下,各施氮措施0~100 cm土层硝态氮含量均表现出F3>F2>F1;秸秆还田处理（SF1、SF2和SF3）的土壤硝态氮含量显著低于无秸秆还田（NF1、NF2和NF3）,分别显著降低了65.65%、144.79%和128.48%。因此,综合考虑作物产量和农田氮素损失,秸秆还田+稳定性氮肥处理（SF1）是本研究地区夏玉米稳产减排的最优试验处理组合。     

旧膜及秸秆覆盖对西北旱地马铃薯 产量及土壤水热的影响

为了探究旧膜二茬及秸秆带状覆盖条件下,马铃薯田的土壤水热特征及增产机制,设置旧膜直播(T1)、秸秆带状覆盖种植带不旋耕（T2）、秸秆带状覆盖种植带旋耕（T3）、新覆膜（T4）和露地平作（CK）5个处理进行田间试验。结果表明：各覆盖处理较CK提高产量14.24%~56.33%、商品薯率1.21%~22.60%及水分利用效率8.28%~55.39%（P<0.05）;产量与块茎形成期的单株薯干重正相关（r=0.744）,覆盖处理在块茎形成期较CK提高单株薯干重118.0%~720.0%（P<0.05）,以T4最高;覆盖处理对马铃薯水热特征有显著影响（P<0.05）,T1、T2的降温效应显著小于T3,T3的蓄水保墒效应与T4差异不显著,但显著大于T1、T2及CK。可见,在本试验条件下,秸秆带状覆盖种植带旋耕的产量高于旧膜直播、略低于新覆膜,但蓄水保墒效应与新覆膜相近,同时秸秆带状覆盖种植带旋耕较其余覆盖处理具有较明显的降温增墒效应,有利于促进马铃薯块茎的形成及膨大。     

秸秆还田量对陇中旱作麦田土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

为探明秸秆还田后土壤团聚体与有机碳的变化特征和作用机制,依托2019年布设于甘肃省定西市李家堡镇的不同秸秆还田试验,设置两种秸秆类型：小麦秸秆和玉米秸秆,秸秆还田量分别为：0（CK）、3 500（低量）、7 000（中量）、14 000 kg·hm^-2（高量）,研究了秸秆还田对陇中黄土高原旱作农田土壤团聚体稳定性和有机碳的影响。结果表明：土壤机械稳定性团聚体以>0.25 mm团聚体为主,且随土层加深粒径逐渐增大,水稳性团聚体均与之相反;秸秆还田较不还田处理的机械稳定性和水稳性<0.25 mm粒级团聚体含量分别降低了3.53%～21.74%和2.73%～8.95%,土壤机械稳定性和水稳性团聚体平均重量直径MWD、几何平均直径GMD的提升幅度最大分别达到16.29%、30.12%和20.93%、12.12%,团聚体破碎率PAD降低了2.53%～13.23%,在中量秸秆还田时效果最好,且玉米秸秆比小麦秸秆效果更明显。秸秆还田提升了土壤有机碳含量,且在表层土壤秸秆还田量越高,对土壤有机碳的提升效果越显著,其中玉米秸秆高量还田处理的土壤有机碳含量较CK显著提高了...     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

以陕北米脂谷子、苜蓿、柠条和枣树4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采集0~100 cm土层土壤样品,采样数共288个,分别对样品土壤的C、N、P及其生态化学计量比C/N、C/P和N/P进行了研究。结果表明：黄土丘陵区土壤C、N、P含量均值分别为2.12、0.21 g·kg^-1和0.43 g·kg^-1;C/N、C/P和N/P均值分别为10.83、5.0和0.48;土壤C、N、P及C/N、C/P和N/P的变异系数均大于10%且小于100%,属于中等变异。土地利用方式对土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征有显著影响,其中谷子地0~20 cm土层土壤C含量显著高于柠条地和枣树林（P<0.05）,谷子地20~40 cm土层的C含量显著高于苜蓿地（P<0.05）;0~20、20~40 cm和60~80 cm土层谷子地N含量显著高于柠条地（P<0.05）;苜蓿地P含量在0~20、60~80 cm和80~100 cm土层显著高于柠条地（P<0.05）。谷子地、苜蓿地和枣树林土壤C、N呈表聚性分布,而柠条地随深度增加无明显降低,表明柠条有较好的固碳能力。各土层C/N在不同土地利用方式间存在显著差异（P<0.05）,其中柠条地最高,谷子地最低;80~100 cm土层土壤C/P在柠条地和苜蓿地间具有显著差异（P<0.05）。0~20 cm和20~40 cm土层深度下,土壤N/P在不同土地利用方式之间具有显著差异（P<0.05）,其中谷子地最高,柠条地最低。通过典型相关分析得出,土壤C、N、C/P和N/P与环境因子中的土层深度、粘粒含量和土壤pH值的累积关系较大。     

长期施肥对绿洲农田土壤有机碳和无机碳的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站的绿洲农田养分循环长期定位试验（始于1990年）为研究平台,研究了无施肥处理（CK）、单施化肥处理（NPK）、有机/无机配施处理（NPKM）和秸秆还田处理（NPKS）下,土壤无机碳(SIC)和有机碳(SOC)在剖面和各施肥年限的含量变化特征及其影响。结果表明：施肥、剖面层次和施肥年限对SOC与SIC含量变化影响显著(P<0.01)。在各施肥处理中,与CK相比,NPK、NPKM和NPKS的SOC与SIC含量明显增加(P<0.05）,并且有机/无机肥配施模式下的SIC含量显著高于单施化肥模式;在剖面层次间,SIC含量从0～20 cm 的9.12 g/kg 增加到40～60 cm 的9.94 g/kg,而SOC变化趋势与之相反。表明合理施肥能够增加土壤表层有机碳含量,有机/无机配施会使耕层以下土壤无机碳增加。     

叶面喷施K2SO4对‘瑞雪’苹果果实糖代谢的影响

为探究喷施不同浓度叶面钾肥对苹果品种‘瑞雪’果实品质的影响,确定最适宜‘瑞雪’的钾肥浓度,以4年生的‘瑞雪’为试验材料,叶面钾肥种类为K₂SO₄,设置3个浓度梯度分别为T1（0.1%）、T2（0.3%）和T3（0.5%）,以喷施清水为对照（CK）。叶面钾肥分5次施入,第一次施肥时间为5月22日（花后38 d）,此后每隔一个月喷施一次。各处理分别于花后45、75、105、135 d和180 d采集果实样品并测定糖组分、糖代谢相关酶活性以及果实基本品质等指标。结果表明：与对照相比,处理组（T1、T2、T3）均显著提高了‘瑞雪’果实的单果质量,分别比CK高12.6%、25.9%和4.4%;果实硬度分别比CK显著提高7.7%、29.6%和12.1%;可溶性固形物含量分别比CK显著提高了1.14、1.95和0.87个百分点;处理组均显著降低了可滴定酸含量,分别比CK降低了0.04、0.05和0.09个百分点。其中,T2处理后的果实单果质量、硬度、可溶性固形物含量最高,单果质量为335.75 g,硬度为9.82 kg·cm^-2,可溶性固形物含量为16.35%。T3处理后的果实可滴定酸含量最低,为0.19%。施钾显著提高了新梢叶片中N、P、K、Ca和Mg的含量,显著提高了果实中N、K、Ca和Mg的含量,果实中P含量并没有显著上升。T2处理后成熟果实中果糖、蔗糖和葡萄糖含量显著上升,与CK相比分别提高了35.54%、33.22%、25.31%。钾可以提高果实中酸性转化酶（AI）、山梨醇氧化酶（SOX）、山梨醇脱氢酶（SDH）和蔗糖合酶（SS）的活性,在花后180 d时,T2处理 AI、SOX、SDH、SS活性相比于CK分别提升了4.54%、2.08%、19.11%、12.81%。相关分析表明,施钾与果实中葡萄糖含量在花后45 d和75 d具有极显著正相关性（r_45DAB=0.879^**、r_75DAB=0.893^**）;与山梨醇含量在花后180 d具有极显著负相关性（r_180DAB=-0.861^**）。施钾与果实中的中性转化酶活性在花后135 d具有极显著正相关性（r_135DAB=0.763^**）;与山梨醇氧化酶活性在花后45 d和75 d具有极显著正相关性（r_45DAB=0.717^**,r_75DAB=0.880^**）;与蔗糖合酶在花后180 d具有极显著正相关性（r_180DAB=0.739^**）。最适宜‘瑞雪’苹果喷施K₂SO₄叶面肥的浓度水平为0.3%（T2）,此浓度下可以显著提高果实产量和品质。     

覆盖栽培模式对冬小麦花后旗叶 光合特性及产量的影响

为探究旱地小麦秸秆带状覆盖栽培增产的光合特性和干物质积累转运的特征,在甘肃省半干旱雨养农业区以“陇中2号”为材料,研究了秸秆带状覆盖栽培（BS）、地膜覆盖栽培 （PF）和无覆盖露地栽培（CK）3种栽培模式下冬小麦花后旗叶光合特征、叶绿素荧光动力参数、干物质积累转运及产量的差异。结果表明：与CK相比,BS和PF显著提高了花后旗叶光合势、叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素/类胡萝卜素比率,且BS在生育后期优于PF。BS整个生育期的净光合速率、气孔导度均高于CK,而PF仅生育前期发挥正效应,生育中、后期出现了负效应。BS生育前中期胞间CO₂浓度、生育中后期旗叶瞬时水分利用效率均高于PF和CK,前者分别高出2.8%~8.2%和6.7%~11.3%,后者分别高出30.3%~44.8%和27.5%~39.3%。PF在灌浆中期以前,BS在整个花后生育期显著提高了小麦花后旗叶F_v/F_m、F′_v/F′_m、ΦPSⅡ、qP、ETR,降低了NPQ。BS较PF和CK显著提高了花后干物质输入籽粒量和对籽粒粒重的贡献率,2个指标分别增加2.6%、1.0%和14.2%、8.6%。BS显著增加了单位面积穗数,提高了产量,较CK增产35.4%。说明秸秆带状覆盖能显著改善旱地冬小麦花后光合效率,促进干物质积累转运,从而达到增产的效果。     

有机污染水灌溉对土壤有机碳状况的影响

以长期采用有机污染型水灌溉的陕西交口灌区的农田土壤作为研究对象,并以气候条件、土壤条件以及耕作制度基本一致,长期采用未污染的地下水灌溉的农田土壤作为对照,分别测定土壤剖面上总有机碳含量、有机碳组成等指标,结合第二次全国土壤普查资料,分析长期采用有机污染水灌溉对土壤有机碳累积速率及有机碳密度的影响,探讨关中土壤"环境碳容量"水平及提升土壤有机碳潜力的途径。结果表明:长期采用有机污染水灌溉,土壤有机碳主要在耕层(0~20 cm)极显著地增加,且增加部分主要是活性有机碳组分,其累积速率是对照灌区的近3倍,非活性有机碳处于相对平衡状态。土壤有机碳的剖面分布发生了明显的分化现象,活性有机碳的变化比总有机碳的变化更为显著。有机污染水灌溉的土壤有机碳密度显著高于对照土壤,尤其在0~40 cm范围内其差异达极显著水平。结果证实渭河水中富含的有机污染物提升了灌溉农田土壤有机碳贮量,关中地区农田土壤环境碳容量仍未达到饱和水平,通过外源有机碳的输入,仍然有增加土壤有机碳含量的可能。     

耕作方式对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

基于在黄土高原半干旱地区的典型代表—定西市安定区连续进行6 a的保护性耕作试验,研究了不同耕作方式对土壤总有机碳和活性有机碳的影响,并对各处理的碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了计算。结果表明:与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)和免耕不覆盖(NT)有利于土壤总有机碳含量和活性有机碳含量的提高,并且有随着土层深度的增加而递减的趋势;NT、NTS和TS有助于提高0～5 cm土层土壤活性有机碳占土壤总有机碳的百分率,尤以NTS处理的效果最为明显,说明NTS处理的土壤碳素活性大、易转化;对碳库各项管理指数来说,总体上秸秆覆盖或还田的贡献大于耕作措施,说明对土壤进行秸秆覆盖或还田有利于土壤碳库管理指数提高。     

密度调控对华北落叶松人工林土壤有机碳及养分特征的影响

以华北落叶松人工林为对象,研究不同林分密度下(分别为740、1480、2000和2170株.hm-2)各土层的土壤有机碳含量、有机碳密度、养分特征以及它们之间的相关关系。结果表明:土壤有机碳含量及碳密度随着土壤深度增加而减少,呈明显的垂直分布特征;当林分密度增大到2170株.hm-2时,土壤有机碳含量及碳密度显著增加至最大,分别为25.45g.kg-1和15.68kg.m-2,并与740株.hm-2林地土壤有机碳含量及碳密度差异显著。当林分密度由740株.hm-2增加到2170株.hm-2时,各种养分变化规律不尽一致,但当林分密度为2170株.hm-2时,0-60cm深度的土壤全氮、全磷及速效钾含量均保持在一个相对较高的水平,而土壤全钾和有效磷含量仅在0-20cm土层较高。对于落叶松人工林地整个土壤剖面,土壤有机碳含量及碳密度与土壤全氮、全磷、速效钾含量均呈显著或极显著正相关。从林地土壤固碳的角度,建议将华北落叶松人工林的林分密度控制在2170株.hm-2。     

外源铅在土壤中的年际变化及对土壤有机碳矿化和速效养分的影响

以关中土为供试土样进行田间试验,向耕层土壤中添加不同浓度外源铅(Pb0:背景值,CK;Pb1:175 mg·kg~(-1)+背景值;Pb2:350 mg·kg~(-1)+背景值),进行小麦—玉米轮作试验。分别于2011—2013年小麦收获季采集耕层(0~20 cm)土壤,分析土壤中铅全量及有效态铅含量的年际变化,以及铅对小麦-玉米轮作模式下土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、碱解氮、速效磷、速效钾含量的影响。结果表明,三年中,施铅处理下土壤中铅全量及有效态铅含量分别下降13.22%和30.65%,总体呈现逐年下降趋势。与对照(CK)相比,Pb1、Pb2处理下SOC平均含量分别下降了16.30%和11.86%;DOC平均含量分别下降了4.05%和7.34%,与土壤铅含量呈现显著负相关关系;低浓度铅污染下土壤微生物商(q M)显著高于对照土壤,微生物量碳含量变化不显著。此外,土壤速效养分的分析显示,土壤碱解氮含量在外源铅加入初期下降明显,且在Pb1处理下碱解氮减少量最大;土壤速效磷含量随土壤铅含量增加而呈现下降趋势;土壤速效钾含量则随土壤铅含量的增加而增加。试验表明,外源铅的加入影响了土壤有机碳的稳定性,对土壤碳、氮循环产生了一定的影响;能够与土壤溶液中的磷酸根生成难溶性盐,与土壤胶体或土壤矿物晶格中的K+发生置换,加大土壤速效养分的流失风险。     

土地利用对陕北水土流失区土壤有机碳、水分的影响

通过实地调查和采样,结合室内分析,研究了当地四种土地利用方式(果园、林地、草地、坡耕地)下土壤有机碳分布特征.结果表明:流域内所有土样土壤有机碳(SOC)含量的均值为13.13g·kg-1.其中,坡耕地的土壤有机碳均倩为12.93g·kg-1,与坡耕地相比,果园土壤有机碳均值(12.97g·kg-1)略有升高;草地和林...     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

不同荒漠生态系统下有机碳和微生物碳的分布特征

基于新疆古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠的3种建群灌木琵琶柴(Reaumuria soongori-ca)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和梭梭(Haloxylon ammodendron)生态系统下土壤剖面实测数据,分析了土壤有机碳(SOC)和土壤微生物量碳(Mc)的垂直分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明:3个生态系统类型之间土壤剖面SOC分布状况和含量不存在显著差别,但每个生态系统土壤剖面土层之间存在显著差别。各生态系统土壤上层均存在着一定厚度的SOC富集层,中部(10～30cm)SOC含量迅速下降,下部有机碳含量低而稳定。Mc分布与含量与SOC存在相似的规律。Mc对90cm以上的土壤碳循环起着重要的作用,而对深层次的碳库影响不大,不会对全球变化做出响应,但意义更重要,它们可以更长期保留于土壤中而不释放回大气圈。     

绿肥填闲种植对旱作冬小麦农田土壤团聚体有机碳含量的影响

依托黄土塬区4 a绿肥填闲种植田间定位试验,开展不同填闲作物对土壤团聚体组成及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明填闲种植措施下土壤有机碳库的物理保护机制提供依据。试验设置4个处理,即冬小麦夏闲期种植长武怀豆(SB)、苏丹草(SG)、怀豆/苏丹草混播(Mix)和裸地休闲(CK)。利用干筛法将全土筛分为>5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm等4个粒级,分别测定土壤和各粒级团聚体中有机碳和颗粒有机碳含量,进而计算团聚体平均重量直径及有机碳贡献率。结果表明：绿肥种植对土壤团聚体分布有显著影响,各绿肥处理均有利于0～10 cm土层土壤团聚体的形成,但对亚表层土壤团聚结构影响较小。与CK相比,在0～40 cm各土层,SB、SG和Mix处理均显著提高土壤有机碳含量、颗粒有机碳含量及团聚体平均重量直径,提高幅度分别为7.9%、8.0%和7.9%,其中SB更有利于表层土壤有机碳的固存,且土壤有机碳和颗粒有机碳含量之间呈显著正相关关系,这两者与团聚体平均重量直径之间均呈显著负相关关系。不同处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与CK相比,SB和Mix均显著...     

不同温度下添加绿肥对旱作农田土壤有机碳矿化的影响

为揭示气候变暖背景下绿肥添加对旱作农田土壤有机碳矿化的影响,采用室内恒温培养法,研究了添加长武怀豆（S）、黑麦草（R）、长武怀豆与黑麦草混合（M）在5℃、15℃、25℃下的土壤有机碳矿化过程。结果表明：培养温度和绿肥种类及其二者交互作用对土壤有机碳矿化速率均具有显著影响。在15℃和25℃下有机碳矿化速率峰值均出现在培养开始后第2天,然后快速下降并分别在第17天和第22天后趋于稳定;而在5℃下有机碳矿化速率峰值则推迟至第8天出现,然后缓慢下降至第42天后趋于稳定。在为期79 d的培养期间,土壤有机碳平均矿化速率和累积矿化量均随着温度升高而增加。与不添加绿肥的对照（CK）相比, S、M和R处理土壤有机碳累积矿化量提高了10.5~11.6倍（P<0.05）,绿肥处理间变化趋势为S>M>R,与其本身含碳量相一致。与CK相比,S、M和R处理土壤温度敏感性（Q₁₀）分别降低了11.0%、11.2%和11.8%。绿肥添加和增温同时还提高了土壤有机碳矿化动力学参数,其中S处理在不同温度下均较其他处理具有更高的土壤有机碳矿化速率常数。与CK相比,土壤碳素和氮素水平在培养结束后分别增加了36.0%~46.2%和39.3%~47.4%。表明添加绿肥尤其是豆科绿肥能够显著促进农田土壤有机碳矿化,改善土壤养分。     

Hierarchical responses of soil organic and inorganic carbon dynamics to soil acidification in a dryland agroecosystem,China

Soil acidification is a major global issue of sustainable development for ecosystems. The increasing soil acidity induced by excessive nitrogen(N) fertilization in farmlands has profoundly impacted the soil carbon dynamics. However, the way in which changes in soil p H regulating the soil carbon dynamics in a deep soil profile is still not well elucidated. In this study, through a 12-year field N fertilization experiment with three N fertilizer treatments(0, 120, and 240 kg N/(hm~2·a)) in a dryland agroecosystem of China, we explored the soil p H changes over a soil profile up to a depth of 200 cm and determined the responses of soil organic carbon(SOC) and soil inorganic carbon(SIC) to the changed soil p H. Using a generalized additive model, we identified the soil depth intervals with the most powerful statistical relationships between changes in soil p H and soil carbon dynamics. Hierarchical responses of SOC and SIC dynamics to soil acidification were found. The results indicate that the changes in soil p H explained the SOC dynamics well by using a non-linear relationship at the soil depth of 0–80 cm(P=0.006), whereas the changes in soil p H were significantly linearly correlated with SIC dynamics at the 100–180 cm soil depth(P=0.015). After a long-term N fertilization in the experimental field, the soil p H value decreased in all three N fertilizer treatments. Furthermore, the declines in soil p H in the deep soil layer(100–200 cm) were significantly greater(P=0.035) than those in the upper soil layer(0–80 cm). These results indicate that soil acidification in the upper soil layer can transfer excess protons to the deep soil layer, and subsequently, the structural heterogeneous responses of SOC and SIC to soil acidification were identified because of different buffer capacities for the SOC and SIC. To better estimate the effects of soil acidification on soil carbon dynamics, we suggest that future investigations for soil acidification should be extended to a deeper soil depth, e.g., 200 cm.