茶园土壤团聚体分布特征及其对有机碳含量影响的研究

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对茶园土壤团聚体的分布及其有机碳的含量及分布进行了研究.结果表明:茶园0-20 cm,20-40 cm土层土壤团聚体的分布均以>2.00mm和2～5 mm团聚体为主,分别占总团聚体的比例为56.57%和69.53%.茶园土壤团聚体平均重量直径平均值为1.02 mm,并且随着土壤层次的增加有增加的趋势.茶园0-20 cm土层0.25～0.5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,20-40 cm土层<0.25 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,而2～5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量在0-20 cm和20-40 cm土层均最低.茶园0-20 cm土层.各粒径团聚体中的有机碳分配比例均高于20-40 cm土层土壤.     

茶渣生物质炭对茶园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

将茶生产过程中产生的茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤(紫色土、水稻土和黄壤)进行112 d的室内培养试验,包括CK、0.5%、1%、2%和4%5种炭土比,共计15个处理,采用湿筛法分析不同生物质炭添加比例下3种茶园土壤水稳性团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:生物质炭输入后3种土壤>0.25 mm粒径水稳性大团聚体的数量有所增加,且生物质炭添加比例越高提升越大,其中紫色土中>2 mm粒径含量增幅最大,最高提升了12.71%;水稻土和黄壤则是0.25～2 mm粒径增幅最大,最高分别提升了8.25%和8.19%。3种土壤的MWD、GMD和R0.25值均有所增加,土壤水稳性团聚体稳定性增加,表现为高添加量下作用更显著,且对黄壤的提升效果最佳。3种土壤各粒径团聚体有机碳的含量大幅提升,且随添加比例的增加而增加,各处理间差异显著(P<0.05),紫色土中<0.053 mm粒径的增幅高达96.35%,水稻土中0.053～0.25 mm粒径有机碳含量增幅高达74.22%,黄壤中>2 mm粒径有机碳含量增幅最高达到334.79%。3...     

改良剂对复垦土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为探究改良剂对复垦土壤团聚体组成及有机碳含量的影响,采用田间微区的方法按表层0—20 cm土壤重量占比1%,3%,5%的比例添加泥炭、腐殖酸和蛭石,研究3种改良剂对复垦土壤团聚体组成、总有机碳、各粒级团聚体有机碳含量、土壤红外光谱特征的影响。结果表明:施用3种改良剂后各处理土壤机械稳定性团聚体均以>5 mm的最多,施用泥炭和腐殖酸后>5 mm团聚体含量随着改良剂施用比例的升高而增大,且MWD(平均质量直径)值均高于CK。其中,5%腐殖酸对调控>5 mm团聚体含量效果最佳,在6个月时>5 mm机械稳定性团聚体占比达到60.03%。而施用蛭石后>5 mm机械稳定性团聚体的占比与CK相比有所下降。施用3种改良剂后土壤水稳性团聚体以<0.053 mm团聚体含量最高,但其含量均随改良剂施用比例的升高而降低。泥炭和腐殖酸能够提高复垦土壤总有机碳的含量,增强抗侵蚀能力和团聚体的稳定性,而施用蛭石后有机碳含量减少。泥碳、腐殖酸和蛭石各处理下各粒级机械稳定性团聚体有机碳含量均以>5 mm最高,0.053~0.25 mm次之,<0.053 mm最少,有机碳含量贡献率也以>5 mm团聚体的最大,泥炭和腐殖酸处理下>5 mm团聚体有机碳含量贡献率均高于50%,<0.053 mm团聚体有机碳贡献率仅有0.63%~2.82%。从土壤的红外光谱特征峰可以看出,施用腐殖酸能够增加土壤中的多糖类物质,而多糖类物质有大量的—OH,能与黏粒矿物晶面上的氧原子形成氢键而把土粒团聚起来。     

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明：（1）黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0～20 cm土层中有机碳的含量均高于20～40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为：大针茅群落〉长芒草群落〉铁杆蒿群落〉百里香群落;（2）同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是：0.5～0.25 mm与1～0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,〉1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;（3）恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。     

长期梨树种植土壤团聚体组成及有机碳分布特征

为探究长期梨树种植土壤团聚体结构及其对土壤有机碳的影响，以砀山县良梨镇共12个年限的梨树土壤为研究对象，以果园附近农田土壤为对照，分析不同梨树种植年限土壤(0～20 cm)的团聚体粒级分布、土壤及各团聚体组分有机碳含量的动态特征。研究结果表明：随着种植年限的增加，土壤大团聚体(>0.25 mm)含量呈先上升后略有下降并趋于稳定的趋势，种植150 a处取得最大值达到798.8 g/kg。梨园土壤总有机碳含量、大团聚体有机碳含量相较对照农田土壤显著提高(P<0.05)，分别提高了1.45倍和2.24倍，而微团聚体(<0.25mm)有机碳含量显著下降。各个年限梨园土壤有机碳主要由大团聚体贡献，贡献率为68.06%～98.78%，相较农田土壤(39.76%)贡献率提高28.3%～59.02%；微团聚体的贡献率随着年限的增加而下降，表明梨园的长期种植促使有机碳从微团聚体向大团聚体分配。土壤大团聚体含量与有机碳含量呈极显著正相关(P<0.01)，均随着种植年限的增加先上升后下降至稳定趋势。表明梨园种植有利于改善土壤结构，增加土壤的固碳潜力。     

不同生长年限紫花苜蓿草地土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土高原地区不同生长年限紫花苜蓿(Medicago sativa L.)草地土壤团聚体0~40 cm土层的分布及其有机碳含量特征进行研究。结果表明:土壤总有机碳随着生长年限的增加而呈先增加后减小的趋势,各年限0~10 cm土壤有机碳含量均最高,呈表聚现象。不同生长年限紫花苜蓿湿筛处理下土壤团聚体均以0.106 mm粒级团聚体为主,约为40%~90%,随土层深度增加而减小;0.25 mm粒级团聚体在4年时含量最高,并随生长年限的增加呈先增加后减小的趋势。不同年限紫花苜蓿土壤团聚体有机碳以0.106 mm粒级团聚体含量最高,随粒级的减小而增加;不同年限紫花苜蓿土壤20~40 cm团聚体有机碳含量高于0~20 cm土层,并随生长年限增加呈先增加后减小的趋势。     

植被恢复对油茶园梯壁土壤团聚体及赋存有机碳的影响

为研究梯壁稳定性与植被演替之间的关系,选取不同植被恢复年限(2年、5年、10年、30年)和不同植被演替阶段(裸地、苔藓、苔草、苔草灌)的梯壁为研究对象,采集表层(0-5 cm)和亚表层(5-20 cm)土壤样品,分析恢复年限和演替阶段对梯壁土壤团聚体及其赋存有机碳的影响。结果表明:土壤大团聚体(＞0.25 mm)含量随演替阶段增加不断提高,相同演替阶段恢复年限越久大团聚体占比越高,30年苔草灌阶段大团聚体占比达91.63%;土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在0-5,5-20 cm土层均表现出随恢复时间增加逐渐增加趋势,30年土壤MWD和GMD分别为1.07~1.41,0.88~1.17 mm,在不同演替阶段表现为苔草灌＞苔草＞苔藓＞裸地;土壤有机碳含量与大团聚体显著相关(r=0.83,p＜0.001),表明植被演替与种植年限对于梯壁土壤固碳有积极影响。植被演替和植被恢复时长可以改善梯壁土壤结构,提高梯壁土壤团聚体稳定性和抗蚀性。研究结果可为优化梯田开发提供理论参考。     

保护性耕作下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

依据吉林省德惠市田间定位试验（始于2001年）,对玉米-大豆轮作和玉米连作模式下秋翻（MP）、垄作（RT）和免耕（NT）3种耕作方式的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体粒级分布、水稳性团聚体有机碳含量及团聚体稳定性进行了研究。结果表明,3种耕作方式下,〉0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在70%以上,最高可达93.29%,各粒级含量在两个土层中表现规律性不强。水稳性团聚体含量均在20%以上,最高可达35.5%,且表层高于底层。与干筛法测定的团聚体相比,〉0.25 mm团聚体含量明显减少,最大减少幅度为58.76%。两个土层中玉米-大豆轮作和玉米连作下的机械稳定性团聚体与水稳性团聚体对耕作处理的响应表现出一定的相似性,即RT〉NT〉MP。水稳性团聚体有机碳含量随粒径的减小而增大,3种耕作方式下有机碳含量表现为NT〉RT〉MP,表层高于底层,且玉米-大豆轮作高于玉米连作。比较3种耕作方式,垄作更有利于团聚体的形成和稳定,且玉米-大豆轮作好于玉米连作。     

中亚热带四种森林土壤团聚体及其有机碳分布特征

选择中亚热带地区4种典型森林类型:杉木林、湿地松林、毛竹林和次生林4种森林土壤为研究对象,研究了森林类型对土壤不同发生层水稳性团聚体及其有机碳分布特征的影响。结果表明:不同森林类型对>5 mm和2~5 mm土壤团聚体含量影响显著(p<0.05),表现为次生林>杉木林>毛竹林>湿地松林,而在其他粒径无显著差异。0~30 cm土层内团聚体R0.25和MWD次生林显著高于其他人工林,杉木林次之,湿地松林和毛竹林最低,其他土层无显著差异。各森林类型同土层不同粒径团聚体中有机碳含量随粒径大小变化,团聚体粒径越小,有机碳含量越高。0~10 cm土层同粒径土壤团聚体有机碳含量从大到小依次是次生林、杉木林、湿地松林和毛竹林,而在其他土层各森林类型之间差异不显著。     

土壤团聚体与有机碳稳定机制的研究进展

土壤不同稳定机制(物理、化学、生物)的有机碳是土壤中主要的物质基础,在土壤的各方面特性中都发挥着巨大的作用。土壤固定外源碳的能力与土壤中团聚体的组成息息相关。团聚体的评价指标很多,但其中应用最广泛的是:水稳性团聚体的数量、平均重量直径(MWD)、平均重量直径变化值和分形维数(fractal dimension,D)。相比土壤总有机碳(SOC),土壤物理、化学、生化的不同稳定机制团聚体有机碳在外界条件变化时,能够更好更快的反映土壤质量的变化。本文重点阐述了目前土壤团聚体形成与稳定机制以及不同稳定机制下的有机碳分离技术研究进展,并提出未来土壤团聚体与有机碳方面的研究重点。     

茶渣生物质炭对茶园土壤有机碳及其活性组分的影响

为探究生物质炭对茶园土壤有机碳含量及其稳定性的影响,将茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤（紫色土、水稻土和黄壤）进行112天的室内培养试验,包括CK,0.5%,1%,2%和4% 5种炭土比,共计15个处理,在培养的第1,2,7,30,60,112天取样测定。结果表明：茶渣生物质炭输入能显著增加紫色土、水稻土和黄壤总有机碳（TOC）含量和稳定性,且随添加比例的增加而增加,培养结束时3种土壤TOC的增幅范围依次为15.97%~96.64%,13.01%~72.36%和15.29%~321.43%,其中对黄壤TOC含量的提升作用最大;生物质炭加入后3种茶园土壤的微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）和易氧化有机碳（ROC）含量也得到显著提升,到培养结束时3种土壤MBC含量变化最大的是紫色土,增幅范围为12.97%~40.35%,WSOC和ROC含量变化最大的均为黄壤,增幅范围分别为12.50%~50.00%和5.66%~54.72%;茶渣生物质炭显著提升了3种土壤有机碳的氧化稳定性,且随添加比例的增加而增强,紫色土、水稻土和黄壤的氧化稳定系数提升范围分别为28.07%~146.66%,44.79%~225.66%和447.18%~1 941.19%。     

典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的分布及组成

对河北省典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的组成特征进行了解析。结果表明,研究区水稳性土壤团聚体随粒径的减小而呈现"两头低中间高"的不规则W形分布趋势。藁城市和行唐县两地全土有机碳含量基本相当,分别为12.49和11.20g/kg。土壤有机碳主要受团聚体粒径分布的制约,藁城市和行唐县农耕区褐土优势团聚体(1000~250μm和250~53μm)中有机碳的比例分别为69.53%和82.71%。藁城市和行唐县20μm的团聚体有机碳含量分别为12.78和20.02g/kg,可作为研究区褐土固碳的稳定性指标。红外光谱解析表明,研究区土壤团聚体有机碳以芳香碳(大团聚体57.35%;微团聚体67.69%)和多糖碳(大团聚体29.43%;微团聚体:25.2%)为主。气候条件的差异可能是导致藁城市和行唐县土壤有机碳官能团组成差异的主要原因。大团聚体有机碳中主要是脂肪碳、多糖碳等活性较高的碳,而稳定的芳香碳则趋向于被保护在微团聚体中。     

不同土地利用方式下土壤团聚体的分布及其有机碳含量的变化

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对耕地、园地、林地和撂荒地土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下土壤闭聚体的分布均以＞2.00 mm团聚体为主,其它依次为0.5～1,1～2,＜0.25和0.25～0.5 mm粒径的团聚体.林地和撂荒地土壤有机碳含量随粒径的减小呈递增的变化趋势;耕地在0.25～0.5 mm和＜0.25 mm团聚体中有机碳含量较高,园地则以0.25～0.5mm粒径团聚体中有机碳含量最高.4种土地利用方式下,以＞5 mm团聚体中土壤有机碳含量差异最大,随着团聚体粒径的增加,它们之间的差异逐渐减小;各土地利用方式下表层土壤中,分布在＜0.25 mm和0.25～0.5mm团聚体粒径中有机碳占有机碳总量比例低于2～5,＞5和0.5～1 mm的团聚体.     

黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布特征

为研究黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳含量和δ~(13) C值的分布特征,探讨黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布和稳定性,为该地区黑土的合理利用及土壤的合理培肥提供理论依据,以黑土区不同有机碳含量的水稻土为研究对象,利用湿筛法和物理分组技术分离提取各级团聚体及其颗粒有机物,采用~(13) C稳定同位素质谱技术分析有机碳含量及其δ~(13) C值。结果表明,黑土区水稻土以2~0.25mm团聚体为主,土壤有机碳主要富集在0.25mm团聚体中,尤其是2~0.25mm团聚体中;团聚体有机碳的δ~(13) C值随团聚体粒级的减小而增大,2mm和2~0.25mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳截获或碳固定能力,而0.25~0.053mm和0.053mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均大于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳固持或稳定的能力;除B-2土样外,各土样均以2~0.25mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最大,以0.25~0.053mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最小,且该团聚体中颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(r=0.917,P0.01),表明微团聚体闭蓄态的颗粒有机碳对土壤有机碳的固持和稳定发挥重要作用。土壤颗粒有机碳及各级团聚体中颗粒有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳及各粒级团聚体中有机碳的δ~(13) C值,团聚体颗粒有机碳的δ~(13) C值也随团聚体粒级的减小而增大。因此,黑土区水稻土中0.25mm的水稳性团聚体是有机碳的主要载体,团聚体颗粒有机碳作为活性碳库,较总有机碳更易反映黑土区水稻土有机碳的周转变化,其敏感性随团聚体粒级的增大而增强。     

改良剂作用下滨海盐化潮土团聚体分布、稳定性及有机碳分布特征

通过对滨海盐化潮土小麦—玉米轮作2年田间定位试验,研究不同改良剂施用对土壤团聚体分布、稳定性及土壤团聚体中有机碳含量、各级团聚体有机碳对总有机碳贡献率的影响。试验共设置3个处理:对照(CK)、有机土壤改良剂(OSA)和有机—无机土壤改良剂(CSA),分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R_(0.25))、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、分形维数(D)、有机碳储量(soil organic carbon storage,SOCS)和有机碳贡献率(contribution rate of organic carbon)。结果表明,滨海盐化潮土水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,改良剂施用后土壤R_(0.25)显著提高,其影响主要集中在5 mm和2～5 mm粒径级,OSA处理2个粒级团聚体含量较CK分别显著增加167.38%和59.00%,CSA处理分别显著增加89.17%和100.66%。施用OSA与CSA同时显著提高了土壤团聚体MWD和GMD值,说明2种改良剂的施用均有利于提高大团聚体数量及稳定性。施用改良剂2年处理土壤各粒级团聚体中有机碳含量均有所提高,OSA处理以1～2 mm粒级提高最多,CSA以2～5 mm粒级提高最多,且前者达显著水平。与CK相比,改良剂可促使土壤有机碳向大团聚体富集,显著提高1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率93.62%～109.76%,降低或显著降低1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率20.55%～24.92%。在小麦—玉米轮作模式下,改良剂施用不仅可以显著提高滨海盐化潮土水稳性大团聚体含量和稳定性,还可显著增加水稳性大团聚体有机碳含量与储量,是加强盐碱土壤有机碳库积累的有效措施。     

罗望子人工林土壤有机碳在不同团聚体中的特征

研究了干热河谷地区不同种植方式的罗望子人工林内0-10,10-20,20-40 cm土层土壤团聚体中的有机碳分布特征.结果表明,在所有样地中,1～0.5,0.5～0.25 mm这2个径级的土壤团聚体有机碳最高,10～5 mm团聚体有机碳最低.不同种植方式的人工林土壤团聚体有机碳差异较大,其中以罗望子+乡土草本,罗望子+百喜草2种种植方式的团聚体有机碳最高,罗望子+余甘子混交林内最低,但罗望子+乡土草本方式的团聚体有机碳高于罗望子+百喜草方式.光板地土壤团聚体有机碳在3个土层的差异较小.