不同管理措施对滨海盐渍农田土壤CO2排放及碳平衡的影响

为探讨不同管理措施对滨海盐渍农田碳平衡的影响,本文通过玉米–小麦轮作试验,研究农田土壤的CO_2释放规律,及其农田碳收支状况。试验设计6个处理:1常规对照(CK);2有机肥常量(OF);3氮肥增施(NF);4秸秆还田(S);5有机肥加秸秆(OF+S);6免耕(NT)。研究表明,秸秆还田和有机肥的施用增加了土壤呼吸的强度,而免耕处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸总体表现为OF+SSOMNFCKNT。各处理土壤有机碳含量随着作物的收获逐渐升高,其中OF与NT增加最多,而增施氮肥处理并没有显著提高土壤的有机碳水平。各处理间的有机碳含量没有显著性差异。在两季作物种植结束后,各处理的碳输入均高于碳输出,均为碳净输入,表现出较强的碳汇特征。秸秆还田和单施有机肥的碳净输入均显著高于对照,可有效减缓因农田土壤CO_2排放而造成的全球气候变化问题。     

秸秆还田与氮肥运筹对土壤水碳氮耦合及作物产量的影响

探究全覆膜双垄沟播栽培下玉米秸秆还田与氮肥运筹对土壤水、碳、氮及作物产量的影响,为内蒙古黄土高原秸秆还田氮肥合理施用和节氮、高效秸秆还田技术研发提供科学依据。对比分析了氮肥习惯施用(FN)、氮肥习惯施用配合秸秆还田(FNS)、氮肥高量施用配合秸秆还田(HNS)、氮肥后肥前移施用(RN)、氮肥后肥前移施用配合秸秆还田(RNS)5种不同耕作措施对玉米农田土壤水分、土壤碳氮、酶活性、微生物量及玉米籽粒产量的影响,并通过相关分析和通径分析进一步揭示土壤理化性质和生物学性质变化规律及其耦合效应,明确秸秆还田玉米田不同氮肥运筹方式下土壤水碳氮演变特征。结果表明,与不还田相比,秸秆还田可显著提高0～100 cm土层土壤水分含量,且玉米秸秆还田与全膜垄沟栽培结合后(FNS、HNS、RNS),二者的协同效应较单一地膜覆盖(FN、RN)增强了土壤纳雨增墒能力,为秸秆的正常腐解提供了适宜水热环境；秸秆还田下不同氮肥运筹处理较对照FN均可显著提高土壤有机质和全氮含量,其中以氮肥后肥前移施用配合秸秆还田和氮肥高量施用配合秸秆还田提升效果最显著,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性以及微生物量碳、氮明显增加,表现为0～20 cm土层大于20～40 cm土层,秸秆不还田氮肥习惯施用和氮肥后肥前移施用无显著性差异；土壤微生物量碳、氮与土壤酶活性和土壤碳氮呈显著或极显著正相关关系,且土壤微生物量碳、氮对土壤有机质、蔗糖酶、全氮和过氧化氢酶变化较敏感,对土壤性质变化具有一定指示作用。在产量方面,还田处理FNS、HNS、RNS较对照FN分别提高5.30%、10.93%、11.41%,且氮肥的常量投入即可获得较高的氮肥偏生产力。综合土壤因子、玉米产量和氮素利用率来看,秸秆还田条件下可通过调整氮肥的后肥前移平衡土壤碳氮收支,实现节本增产增效,同时提高氮肥利用率,是内蒙古黄土高原地区一种节氮、稳产、增效秸秆还田技术模式。     

秸秆还田对盐渍土团聚体稳定性及碳氮含量的影响

以黄河三角洲典型盐化潮土为研究对象,分析了3种盐渍化程度(轻度、中度、重度)和3 a连续秸秆还田下土壤水稳性团聚体组成、稳定性以及各级团聚体C、N含量的变化。研究结果表明:重度盐渍土0.25～2 mm和0.053～0.25 mm团聚体所占比例显著低于轻度和中度盐渍土;土壤盐分含量与0.25～2mm团聚体中有机碳和全氮的分配比例、0.053～0.25 mm团聚体中全氮的分配比例成显著负相关。秸秆还田使轻度盐渍土平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和0.25 mm团聚体所占比例(R0.25)分别增加47.6%、39.7%和54.0%,使中度盐渍土MWD、GMD和R0.25分别增加31.0%、31.9%和31.4%;各粒级中秸秆还田使轻度盐渍土0.053～0.25 mm粒级有机碳和全氮含量增加最多,增加比例分别为29.1%和28.8%,该粒级中C、N分配比例也显著提高;秸秆还田使中度盐渍土0.25～2 mm团聚体有机碳及其分配比例提高最多,比例分别为56.1%和58.7%。秸秆还田对轻度和中度盐渍土团聚体的稳定性均起到了明显的改善作用,但不同盐渍土秸秆还田对土壤团聚体C、N分布的影响明显不同。     

免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,研究免耕条件下土壤水稳性团聚体和有机碳储量的变化,为进一步评价免耕措施对黄淮海平原土壤结构和质量的影响提供科学依据。设置免耕(NT)、免耕秸秆不还田(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析土壤表层(0~20 cm)及深层(20~60 cm)水稳性团聚体分布特征、土壤有机碳以及团聚体有机碳的变化和相互关系。研究结果表明:由于减少了对土壤的破坏以及增加了秸秆还田和有机肥的施用,与常规耕作相比,NT和NTRR可提高表层土壤有机碳含量和储量、水稳性团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),以及大团聚体有机碳的含量和储量。其中,秸秆覆盖比施用有机肥对表层土壤有机碳储量和0.25~2 mm团聚体有机碳储量的提高具有更显著的作用。与表层不同,深层土壤有机碳和大团聚体有机碳的含量和储量表现为NT相似文献   

长期施肥下新疆灰漠土有机碳及作物产量演变

为明确长期不同施肥下新疆灰漠土有机碳和作物产量演变特征,依托始于1990年的灰漠土肥力长期定位监测试验,选择对照(CK,不施肥)、施氮磷肥(NP)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、氮磷钾配合常量有机肥(NPKM)、氮磷钾配合高量有机肥(h NPKM,有机肥施用量为NPKM的2倍)、氮磷钾配合秸秆还田(NPKS)6个处理,分析不同处理下土壤有机碳和小麦、玉米产量演变特征,探讨碳投入及有机碳与作物产量的关系。结果表明:1)长期耗竭种植(CK)、连续施用NP或NPK肥,灰漠土有机碳含量持续下降,年均下降速率分别为0.094 g·kg~(-1)、0.043 g·kg~(-1)和0.053 g·kg~(-1),表明施化肥(NP、NPK)不能维持土壤有机碳含量,不利于土壤肥力的保持。NPKM和h NPKM处理,土壤有机碳显著增加,年均增加0.360 g·kg~(-1)和0.575 g·kg~(-1),增施有机肥是快速提高灰漠土肥力的重要措施。秸秆还田处理(NKPS),土壤有机碳年均增幅0.006 g·kg~(-1),与NPK处理对比,秸秆还田虽没有大幅度提高土壤有机碳,但维持了土壤肥力。2)较CK,长期化肥有机肥配施(NPKM、h NPKM)显著增加了作物产量(P0.05)。与NP和NPK比较,长期化肥有机肥配施显著提高了小麦产量(P0.05),但玉米产量与施化肥处理差异不显著(P0.05),玉米产量以平衡施肥(NPK)的增幅最高,达到220 kg·hm~(-2)·a~(-1)。小麦的产量变异系数(29.1%~43.9%)高于玉米产量变异(19.0%~32.7%)。化肥配合秸秆还田(NPKS)处理的小麦增产幅度与高量施用有机肥(h NPKM)处理接近,喻示了秸秆还田对作物增产的作用不可忽视。3)碳投入与土壤有机碳和小麦、玉米产量有显著线性正相关(P0.05)。基于以上分析,在干旱区灰漠土增加土壤碳投入(有机肥或秸秆)仍然是最基本的土壤培肥措施。     

长期施肥下潮土全氮、碱解氮含量与氮素投入水平关系

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下潮土全氮和碱解氮含量演变特征及其与氮素投入水平的关系进行研究。结果表明,不施氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量基本保持平衡或者缓慢增加;长期施用化学氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量均有所增加;施用有机肥和秸秆还田处理,土壤全氮和碱解氮含量均显著提高。单施化学氮肥处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量增加0.017 mg/kg;而氮磷钾化肥配施有机肥和氮磷钾化肥并秸秆还田处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量分别增加0.049和0.035 mg/kg。施氮磷钾处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量增加0.001 mg/kg;而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量均增加0.004和0.004 mg/kg。总的来说,施用化学氮肥、有机肥配施化肥及秸秆还田处理增加氮素投入量均可以提高土壤全氮及碱解氮含量,且有机肥配施化肥及秸秆还田处理优于单施化肥。综上所述,增施有机肥及秸秆还田对于提升土壤肥力及实现农业可持续发展具有深远意义。     

不同培肥措施对银北灌区土壤盐碱特性、玉米生长及产量指标的影响

为探究银北灌区盐碱地不同培肥措施下的土壤盐碱特性和作物生长情况,通过3年定位试验开展了不同量化肥、秸秆、生物有机肥应用后对土壤盐碱特性、春玉米生长及产量指标的影响研究。结果表明:(1)玉米播前土壤表现为对照脱盐碱化现象最明显,而高量生物有机肥和高量化肥有增加耕层土壤盐分含量的趋势,秸秆还田在降低玉米生长前期耕层土壤pH值方面较显著;(2)高量秸秆还田在提高玉米株高和增加玉米茎粗方面优于施用生物有机肥和中低量化肥,玉米株高、茎粗随着有机肥和秸秆用量的增加而提高;(3)在增加玉米穗长、穗粗和穗粒重方面,单施化肥措施优于单施秸秆或生物有机肥;在增加玉米百粒重方面,秸秆还田与化肥措施效果相当;培肥第3年各处理玉米产量表现为:施用生物有机肥T4>T3>T2,施用秸秆T6>T7=T5,施用化肥T10>T9>T8,配施处理T11>T12,玉米产量随生物有机肥和化肥施用量的增加而提高,秸秆还田在提高玉米产量方面优于生物有机肥,而中量秸秆还田在提高玉米产量方面优于高量和低量秸秆还田。与施用化肥相比,试验区连续3年配施生物有机肥在提高玉米产量方面已表现出优势,而配施秸秆在提高玉米产量方面尚未发挥优势,秸秆还田相对生物有机肥在提高作物产量方面存在滞后效应。     

长期秸秆还田与施氮后土壤活性碳、氮的变化

通过长期定位试验,研究了秸秆还田和施氮后小麦生育期内土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳(DOC)的变化,以期为关中麦玉轮作区土壤肥力的提升以及农业的可持续发展提供科学依据。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S+N)和秸秆不还田(N),副处理为3个不同施氮水平(0,168,252kg/hm~2)共6个处理。结果表明:土壤MBC从小麦分蘖期至越冬期降低,此后至拔节期升高且达到峰值,拔节期至成熟期降低。各处理土壤DOC从分蘖期至拔节期增加,拔节期达到峰值,此后至成熟期降低;而土壤MBN的动态变化在整个生育期呈现降低的趋势。秸秆还田处理的土壤MBC和DOC显著高于秸秆不还田处理,平均分别提高6.7%和9.3%;秸秆还田后土壤MBN均高于秸秆不还田处理,且在越冬期、拔节期和成熟期达显著水平;各处理的土壤MBC和MBN随着施氮量的增加而显著降低,还田处理的土壤DOC随施氮量的增加而显著增加,平均增加11.8%;而秸秆不还田各处理中土壤DOC含量表现出先增高后降低的趋势。可见,秸秆还田有提高土壤活性有机碳氮的作用,而过量施用氮肥对活性碳氮的提高有抑制作用。因此,关中平原麦玉轮作区实行秸秆还田配合施用适量氮肥是提高土壤肥力水平、实现农业可持续发展的有效措施。     

秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、 温室气体排放及土壤酶活性的影响

探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响,对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验,利用静态箱-气相色谱计数方法,在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N:120 kg·hm~(-2),240 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2))条件下,研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO2、N2O和CH4综合温室效应与排放强度,以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明:无秸秆还田时,高氮用量处理春玉米产量最高;秸秆还田后,中等氮用量处理(240 kg·hm~(-2))春玉米产量最高,且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时,随施氮量增加,CO2、N2O和CH4排放量均显著提高,综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P0.05);增施氮肥配合秸秆还田,增加了CO2和N2O的排放量,而土壤CH4的碳汇功能增强,温室气体排放量与强度未显著提高(P0.05)。无秸秆还田,增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性;而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此,秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm~(-2))玉米产量最高,且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用,推荐在生产中参考使用。     

秸秆还田施氮调节碳氮比对土壤无机氮、 酶活性及作物产量的影响

秸秆的质量,特别是C/N是影响秸秆分解速率和养分释放的重要因素。在秸秆还田条件下,如何科学合理地施用氮肥是秸秆利用和优化施肥研究的关键问题。本研究以秸秆还田施入碳氮的C/N为切入点,于2012—2013年通过田间试验(设秸秆不还田不施肥、秸秆还田不施氮、秸秆还田施用无机氮肥调节C/N为10∶1、16∶1和25∶1以及秸秆还田施用有机氮肥调节C/N为25∶1处理),研究秸秆还田不同氮输入对小麦-玉米轮作田土壤无机氮、土壤微生物量氮、酶活性以及作物产量的影响。结果表明:1)在C/N为25∶1下,施用有机氮肥和无机氮肥对土壤无机氮含量无显著影响;在施用无机氮肥的情况下,C/N越低土壤无机氮含量越高。2)秸秆还田施氮提高了土壤微生物量氮含量,但是各秸秆还田施氮处理之间差异不显著;秸秆还田不同施氮处理对脲酶活性无显著影响;秸秆还田施氮提高了FDA水解酶活性,并随C/N降低呈升高趋势,施用无机氮肥的效果强于施用有机氮肥的。3)秸秆还田施用无机氮肥显著提高了小麦和玉米地上部生物量,施用无机氮肥调节C/N为10∶1和16∶1相比于C/N为25∶1提高了小麦和玉米的苗期和成熟期地上部生物量;施用有机氮肥调节C/N为25∶1相比秸秆还田不施氮对地上部生物量无显著影响。秸秆还田施用无机氮肥提高了作物产量,施用无机氮肥调节C/N为16∶1产量最高,而施用有机氮肥调节C/N为25∶1有降低作物产量的趋势。综合以上结果来看,施用无机氮肥调节C/N为16∶1较为合理。     

Effects of Inorganic and Organic Fertilizers on Soil CO2 Efflux and Labile Organic Carbon Pools in an Intensively Managed Moso Bamboo (Phyllostachys pubescens) Plantation in Subtropical China

Impact of combined application of inorganic and organic fertilizers on soil carbon dioxide (CO₂) emission is poorly understood. We investigated the effects of inorganic fertilizer (IF), organic fertilizer (OF), and a mixture of organic and inorganic fertilizers (OIF) applications on the dynamics of soil CO₂ efflux in intensively managed Moso bamboo plantations. Soil CO₂ efflux and concentrations of water soluble organic C (WSOC) and microbial biomass C (MBC) in the IF treatment were higher than those in the control but lower than those in the OF and OIF treatments. Both OF and OIF treatments increased the SOC stock. Strong exponential relationships (p < 0.01) between soil temperature and CO₂ efflux were observed in all treatments. Soil CO₂ efflux in all four treatments was correlated with WSOC (p < 0.05) but not with MBC. We concluded the combined approach can possibly contribute to increasing the level of SOC stock in intensively managed plantations.     

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。     

生物炭及秸秆长期施用对紫色土坡耕地土壤团聚体有机碳的影响

依托紫色土坡耕地长期施肥试验观测平台,研究生物炭、秸秆对紫色土坡耕地团聚体有机碳分布的影响。长期施肥试验处理包括不施肥(CK)、无机氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田(RSD)、生物炭与无机氮磷钾配施(BCNPK)、秸秆与无机氮磷钾配施(RSDNPK)。利用湿筛法,进行土壤团聚体粒径分组,随后测定各粒径团聚体含量及其有机碳含量,并计算团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。结果表明,RSD、RSDNPK和BCNPK处理的表层SOC含量比CK处理增加43.1%～90.5%,SOC储量提高65.1%～74.3%,其中RSDNPK处理、BCNPK处理较NPK处理SOC显著增加25.2%～33.1%(P0.05), SOC储量显著提高23.2%～30.0%(P0.05)。团聚体MWD和GMD均为RSD处理RSDNPK处理BCNPK处理NPK处理CK处理; RSD处理0.25～2 mm的团聚体含量高达45.5%,较CK处理提高57.7%;秸秆和生物炭配施处理(RSDNPK处理和BCNPK处理)0.25～2mm的团聚体含量为41.3%～45.7%,而0.053mm粒径团聚体含量却降低54.1%～55.4%。NPK处理、RSD处理与CK处理的增长趋势相似,呈随团聚体粒径减小,团聚体有机碳含量先增大后减小,继而再增大的趋势;而RSDNPK、BCNPK处理则呈随粒径减小团聚体有机碳含量增加的趋势。生物炭和秸秆的施用能显著提升土壤有机碳含量,增强土壤结构稳定性,但生物碳的施用对提升土壤有机碳含量效果优于秸秆的施用,秸秆的施用对稳定土壤结构效果更优,因此生物炭和秸秆的施用可作为紫色土耕地土壤肥力维持和提升的有效管理措施。     

长期施肥对红壤稻田剖面土壤碳氮累积的影响

为了研究长期施肥对红壤稻田剖面土壤碳氮累积的影响,基于中国生态系统研究网络(CERN)桃源农业生态试验站网络监测数据,分析了不施肥(CK)、高量氮磷钾肥(NPK)、减量化肥加秸秆还田优化施肥(OF)对红壤水稻土剖面有机碳、全氮含量及其储量的影响。结果表明:(1)OF处理土壤碳氮含量及其储量随着土层深度的增加呈显著下降趋势(p<0.05)。(2)11 a施肥后,各处理表层(0-20 cm)土壤有机碳含量及碳储量差异显著,且OF>NPK>CK;表层全氮含量及氮储量在NPK与OF处理中无显著差异;40-80 cm土壤氮储量NPK处理显著大于OF处理。(3)各处理0-80 cm土体总有机碳储量差异不显著,NPK处理全氮储量显著大于OF处理。(4)与试验初期相比,各处理在20-40 cm土层,各指标含量增加幅度最大。(5)0-80 cm土体中,有机碳和全氮储量存在极显著正相关关系(y=11.644 x-0.8737,R²=0.9759)。综上所述,红壤稻田土壤有机碳、全氮及碳氮储量对长期不同施肥措施的响应在表层更灵敏;在20-40 cm土层碳氮累积速率最大,并有向深层累积的趋势;OF处理更显著增加表层土壤有机碳氮储量,而NPK处理对深层土壤碳氮储量增加较多。因此,长期高量化肥使用增加了氮素向土壤深处迁移的风险,减量施肥配以秸秆还田措施对保持红壤水稻土碳氮可持续变化更有利。     

有机物料对红壤团聚体稳定性的影响

试验设置了对照(CK)、秸秆混匀(M-Str)、秸秆覆盖(Str)、生物质炭混匀(BC)和猪粪混匀(SM)5个处理,采用室内培养法研究有机物料种类与施用方式对红壤团聚体稳定性的影响。结果表明,秸秆混匀与猪粪处理下土壤有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWC)、土壤抗破碎性和团聚体水稳定性(MWD)显著提高(p0.05),而秸秆覆盖对土壤有机碳和土壤团聚体形成的提升作用不明显(p0.05)。相对于对照处理,生物质炭提高了土壤有机碳含量,但对团聚体稳定性的影响不显著(p0.05)。秸秆混匀和猪粪处理下团聚体稳定性的变化与土壤累积呼吸之间存在线性关系(p0.05)。可见,有机物的性质(秸秆、猪粪和生物质炭)与还田方式(混匀和覆盖)对红壤团聚体的稳定性存在显著差异。     

有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。     

Variations of SOC and MBC observed in an incubated brown loam soil managed under different tillage systems for 12 years

To assess changes in organic carbon pools, an incubation experiment was conducted under different temperatures and field moisture capacity (FMC) on a brown loam soil from three tillage practices used for 12 years: no‐till (NT), subsoiling (ST) and conventional tillage (CT). Total microbial respiration was measured for incubated soil with and without the input of straw. Results indicated that soil organic carbon (SOC) and microbial biomass carbon (MBC) under ST, NT and CT was higher in soil with straw input than that without, while the microbial quotient (MQ or MBC: SOC) and metabolic quotient (qCO₂) content under CT followed the opposite trend. Lower temperature, lower moisture and with straw input contributed to the increases in SOC concentration, especially under NT and ST systems. The SOC concentrations under ST, with temperatures of 30 and 35°C after incubation at 55% FMC, were greater than those under CT by 28.4% and 30.6%, respectively. The increase in MBC was highest at 35°C for 55%, 65% and 75% FMC; in soil under ST, MBC was greater than that under CT by 199.3%, 50.7% and 23.8%, respectively. At 30°C, the lower qCO₂ was obtained in soil incubated under NT and ST. The highest MQ among three tillage practices was measured under ST at 55% FMC, NT at 65% FMC and CT at 75% FMC with straw input. These data indicate the benefits of enhancing the MQ; the low FMC was beneficial to ST treatment. Under higher temperature and drought stress conditions, the adaptive capacity of ST and NT is better than that of CT.     

玉米秸秆不同构件混合分解的非加和效应及其对土壤有机碳矿化的影响

[目的]研究玉米秸秆不同构件混合分解的非加和效应及其对黄绵土土壤有机碳矿化的影响,为秸秆还田背景下坡地土壤CO2排放提供理论支撑。[方法]采用室内模拟试验,试验设置无玉米秸秆土壤对照(CK)及4种玉米秸秆添加处理:茎+土壤(CKS)、叶+土壤(CKL)、鞘+土壤(CKLS)、混合玉米秸秆+土壤(CKM)。[结果]培养结束土壤有机碳矿化累积排放量实测值显著高于预测值,且促进作用主要是由培养初期快速分解阶段(1~28d)导致的。培养结束后混合玉米秸秆剩余质量预测值明显高于实测值,且元素含量发生明显改变,其中全氮含量预测值明显低于实测值,C/N预测值明显高于实测值。培养结束后CKS处理土壤微生物碳含量明显高于其他几种处理,其他几种处理差异不显著;添加玉米秸秆处理土壤微生物量氮明显降低,相应的土壤微生物量C/N增大,CKS,CKL和CKM处理与CK处理差异达到显著水平。土壤可溶性有机碳(DOC)含量CKLS和CKM处理明显高于其他3种处理,CKS与CKL处理与对照差异不显著。[结论]玉米秸秆不同构件按比例混合对玉米秸秆分解产生协同促进作用,混合分解过程促进氮累积。