耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳定性的影响

试验共设6个处理:深耕常规施肥(DCF)、深耕常规施肥增施有机肥(DM)、深耕常规施肥增施生物炭(DB)、旋耕常规施肥(SCF)、旋耕常规施肥增施有机肥(SM)、旋耕常规施肥增施生物炭(SB),利用湿筛法得到不同粒级土壤水稳性团聚体并测算其稳定指标,探明耕作与施肥对黑土团聚体粒级分布及水稳性的影响,确定科学合理耕作施肥方式,为东北黑土持续利用提供科学依据。结果表明,各处理水稳性团聚体以5～2 mm、1～0.5 mm粒径为主。0～20 cm土层SM处理,20～40 cm土层DB、SB处理及40～60 cm土层DCF、SB处理,MWD、WSA、GMD值较高而PAD、D值较低,上述处理水稳性指标较优、土壤结构性状明显改善,为合理耕作施肥方式。结果分析可知,0～20 cm土层耕作与施肥通过单独作用对团聚体粒级组含量分布产生显著影响,而施肥及耕作施肥相互作用分别为改变20～40 cm、20～60 cm土层水稳性团聚体粒径分布主要作用因素,其中>5 mm及5～2 mm粒径团聚体与各水稳性指标显著相关,说明不同耕作与施肥方式通过提升上述粒径团聚体含量改善黑土团聚体水稳性和结构特性。     

保护性耕作对土壤团聚体及微生物特性影响研究概况

总结了近年来保护性耕作对土壤团聚体分布特征、稳定性以及土壤微生物多样性的影响结果:保护性耕作较传统耕作方式对土壤团聚体稳定性和土壤微生物多样性具有促进作用;免耕可以提高表层土壤大团聚体和水稳定性团聚体的含量;秸秆还田促进了团聚体的形成和稳定,深松会降低亚表层水稳性团聚体稳定性;免耕、少耕以及秸秆还田可明显提高表层土壤微生物量以及多样性,特别是对真菌种群多样性的影响最明显;免耕利于细菌和真菌数量的增加,秸秆还田利于放线菌数量的增加。结果可为评价和选择适当的耕作措施提供一定依据。     

不同形态的有机碳在土壤团聚体中的分布及耕作的影响

通过长期田间定位试验,研究了各级土壤团聚体中不同形态有机碳的分布模式,以及耕作方式的影响.实验结果是:两种耕作方式下,土壤总有机碳(TOC)、DOC和POC在＞2.0 mm粒级到＜0.053 mm粒级团聚体中,均呈倒V字形分布,具有相同的分布模式,且主要富集在2.0～0.25 mm团聚体中.结果表明:土壤团聚体中各种形态的有机碳在不同大小团聚体中的分布模式主要由土壤团聚体本身的性质决定,耕作方式的影响不显著;常规耕作降低了土壤中有机碳的含量,垄作免耕则能有效地保护土壤中的有机碳.

Abstract：

The distribution of different forms of organic carbon in soil aggregates and the effects of tillage methods on them were investigated in a long-term field experiment. The result showed that with any of the tillage methods studied, various forms of organic matter in the soil particles all exhibited a V-shaped distribution pattern, and their enrichment was mainly in 2.0～0.25 mm aggregates, suggesting that tillage methods did not significantly affect the distribution pattern of different forms of organic matter in the soil particles. Compared with conventional tillage, no-tillage and ridge culture effectively protected the contents of organic matter in the soil.     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益,有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明：保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏,降低团聚体周转速率,提高土壤结构的稳定性;保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量;保护性耕作可以提高耕层微生物生物量,尤其对真菌生物量影响显著;保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性,但并未改变微生物在团聚体中的分布模式;保护性耕作可提高土壤线虫多度,提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数,但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状,展望了保护性耕作今后的研究重点,以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持,推进我国农业可持续发展。     

耕作措施对土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

通过9a不同耕作的定位试验,研究了深松、旋耕、免耕和传统耕作4种耕作措施对关中塿土小麦-玉米轮作条件下土壤水稳性团聚体及有机碳垂直分布的影响。结果表明,与传统耕作相比,深松、旋耕、免耕措施均提高了0～40cm土层中>2mm和0.25～2mm大团聚体含量、团聚体有机碳贡献率和团聚体平均重量直径,而传统耕作相应地增加了0～40cm土层中0.053～0.25mm微团聚体和<0.053mm粘砂粒含量及其有机碳贡献率。同时深松、旋耕、免耕措施提高了各土层总有机碳和耕层0～10cm所有级别团聚体有机碳含量,相比较而言,深松的作用效果更大。秸秆还田进一步提高了各土壤层次上总有机碳和所有级别团聚体的有机碳含量及大团聚体的形成与稳定。在玉米秸秆不还田的条件下,隔年深松比连年深松更有利于0～30cm大团聚体形成及总有机碳和各级别团聚体有机碳的积累。     

一年两作栽培模式下保护性耕作对土壤团聚体及微生物的影响

保护性耕作可以提高土壤肥力,改善土壤结构,促进团聚体的形成。为了研究保护性耕作对土壤团聚体以及土壤微生物量等的影响,在山东省平度市兰底镇进行保护性耕作长期定位试验,设置保护性耕作下的不同施肥处理,分别为:免耕秸秆还田常规施肥(T1);免耕秸秆还田减少10%施肥量(T2);免耕秸秆还田减少20%施肥量(T3);传统耕作无秸秆还田(T0)为对照。研究结果表明:保护性耕作条件下土壤团聚体的稳定性都有一定程度的提高,其中T1平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)经过干筛处理和湿筛处理分别较传统耕作T0提高29.8%、26.4%和25.8%、17.2%。土壤各粒径团聚体的有机质、全氮、速效磷、速效钾均呈现T1>T2>T3>T0的规律,各粒径养分贡献率从大到小依次为>5 mm、2～5 mm、<0.25 mm、0.5～1 mm、0.25～0.5 mm、1～2 mm。保护性耕作可以有效提高土壤微生物的数量,T1处理的细菌、真菌、放线菌数量较T0分别增加27.9%、9.2%、24.5%;微生物量碳、氮、磷分别较T0处理增加38.4%、35.1%、21.0%。     

浅谈微团聚体对土壤肥力的影响

简述了土壤微团聚体的形成,分析了其对几种土壤类型肥力的影响,并提出今后改良土壤肥力的方向和方法。     

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.     

木霉菌肥对土壤团聚体微生物群落的影响

[目的]探究木霉菌肥对不同粒级团聚体微生物群落结构和多样性的影响,为提升土壤质量提供科学依据。[方法]以典型潮土为研究对象,设置单施化肥（CK）、木霉菌肥氮替代10%化肥氮（T1）、20%化肥氮（T2）、30%化肥氮（T3）和40%化肥氮（T4）处理。测定土壤基本理化性质、团聚体组成和稳定性,并用磷脂脂肪酸法分析团聚体微生物群落结构和相对丰度。[结果]随木霉菌肥施用量的增加土壤有机碳、全氮和矿质氮含量增加,土壤容重和pH值则呈现出逐渐降低的趋势。与CK相比,木霉菌肥显著增加>2 mm团聚体含量,且T3处理增幅最大为28.9%,T1和T4处理<0.25 mm团聚体含量显著增加。与CK相比,随木霉菌肥施用量的增加,团聚体稳定性先增加后降低,T3处理平均重量直径增幅最大为21.9%,而T1和T4处理平均重量直径无显著差异。木霉菌肥显著增加各粒级团聚体微生物总磷脂脂肪酸（PLFA）、真菌PLFA、细菌PLFA和放线菌PLFA,增加真菌/细菌比值,增加土壤生态系统的稳定性。T3处理各粒级团聚体真菌PLFA/细菌PLFA比值增幅最大。木霉菌肥施用降低1～2、0.5～1和0.25～0.5...     

微生物对土壤团聚体形成的影响

试验表明，大豆根瘤菌，园褐固氮菌，胶质芽孢杆菌，根霉和５４０６放线菌等均有助于土壤团聚体的形成，使粒径＞５ｍｍ，２－５ｍｍ的粒级量明显增多，供试菌株也表现有腐殖质化的作用和产生多糖的能力，使土壤水稳性团聚体含量相应提高。     

长期施肥对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响

 【目的】研究长期施用化肥以及化肥与稻草配合施用对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响。【方法】试验土壤采自湖南省望城无机有机肥长期定位试验田小区,各施肥处理为：CK（不施肥）、NP（施氮磷肥）、NPK（施氮磷钾肥）、NP+RS（施氮磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮磷钾肥和稻草）。【结果】氮磷钾长期平衡施用和化肥与稻草长期配合施用有利于2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体含量增加。与CK处理相比,化肥与稻草长期配合施用处理能提高2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体内的有机碳含量和全氮、可矿化氮含量,同时也显著提高了二者在较大粒径（2～5 mm,0.5～2 mm）水稳性团聚体内有机碳、全氮和可矿化氮储量。与CK处理相比,NPK长期平衡施用的处理,也能提高大粒径水稳性团聚体（2～5 mm,0.5～2 mm）内的有机碳、全氮、可矿化氮的含量和储量,但提高的幅度小于化肥与稻草长期配合施用的处理。【结论】水稳性大团聚体对土壤有机碳、氮具有强富集和物理保护作用;化肥和稻草长期配合施用能显著提高大团聚体内有机碳、氮的含量和储量,是改善土壤团粒结构,提升红壤水稻土肥力的有效措施。2～5 mm和0.5～2 mm粒径团聚体是红壤水稻土有机碳、全氮和可矿化氮的主要载体。     

不同施肥处理对红壤水稻土团聚体有机碳、 氮分布和微生物生物量的影响

【目的】研究不同施肥处理对红壤水稻土水稳性团聚体组成、不同粒级团聚体中有机碳、氮含量与分布及土壤微生物生物量碳氮含量的影响,为揭示施肥对土壤肥力形成演变的影响机制提供重要理论依据。【方法】依托鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站已进行了20年的长期定位试验,试验包括9个处理：对照（不施肥,CK）、有机质循环（C）、化学氮肥（N）、氮肥+有机质循环（NC）、化学氮磷肥（NP）、化学氮磷钾肥（NPK）、化学氮磷钾肥+有机质循环（NPKC）、化学氮磷肥（NK）和化学氮磷钾肥+1/2秸秆回田（NPKS）。采集各小区耕层土壤,利用湿筛法得到不同粒级水稳性团聚体,测定团聚体中有机碳、氮含量及土壤微生物量碳、氮含量。【结果】长期不同施肥处理对＞2 mm团聚体含量影响最大,与对照相比,施用有机肥的处理（NC、NPKC、C）该粒级团聚体含量分别提高了37.0%、22.6%和33.2%。各施肥处理下,有机碳、氮在1—2 mm团聚体中含量最高,在0.053—0.25 mm团聚体中含量最低,＞0.25 mm大团聚体比＜0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳、氮。有机肥的施用显著提高了各粒级团聚体中有机碳、氮的含量,NC处理各粒级团聚体中有机碳、氮含量均最高,与对照相比,各粒级有机碳提高了17.0%—34.6%,全氮提高了25.8%—48.3%。0.25—1 mm和＞2 mm粒级团聚体对全土有机碳和全氮的贡献率最大,前者贡献率分别为22.1%—30.3%和23.3%—33.7%,后者贡献率分别为24.7%—37.3%和25.5%—38.0%。不同施肥处理间土壤微生物量碳、氮含量也有显著差异,与对照相比, NC、NPKC和C处理微生物量碳提高了122.1%、127.0%、94.0%,微生物量氮提高了92.0%、43.1%、91.1%。＞2 mm团聚体含量与全土有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮含量及水稻产量呈显著或极显著正相关,＜0.053 mm团聚体则与之呈显著或极显著负相关。【结论】水稳性大团聚体是土壤有机碳、氮的主要载体;有机肥的施用显著提高了水稳性大团聚体及其中有机碳、氮的含量,是改善土壤团粒结构,提高红壤生物功能和生产力的有效措施。     

土壤硝化作用在团聚体中的分布以及耕作的影响

土壤团聚体是最重要的一种土壤结构体.在西南大学国家紫色土肥力定位监测点,研究了长期(18 a)垄作免耕和常规轮作两种不同耕作方式下,不同大小土壤团聚体中硝化细菌及硝化作用强度的分布模式.结果表明,不同团聚体中土壤硝化作用分布不同,耕作方式对其在团聚体中分布无明显影响.＞0.053 mm各粒级中,土壤硝化作用强度随团聚体粒径的减小而减小,而＜0.053 mm的粉砂与粘粒组分中也表现出较高强度;大团聚体(2.0～0.25 mm)中的硝化细菌数量明显高于微团聚体(0.25～0.023 mm),＜0.053 mm粒级硝化细菌也呈现出较高数量;团聚体中无机氮素(NH_4~+-N和NO_3~-N)和pH对土壤硝化作用影响较小,无明显相关规律.同时,垄作免耕有利于大团聚体形成,土壤结构好,且比常规轮作具有更强的硝化能力.

Abstract：

Soil aggregates are the most important structures of soil. This paper reports a study of the distribution patterns of nitrobacteria and nitrifying intensity in soil aggregates under conventional tillage (CT)and ridge tillage (RT) in an 18-year long- term field experiment. The result indicates that nitrification distribution patterns vary in different soil aggregates whereas tillage methods have no obvious effect on aggregates. For aggregates with a diameter ＞0. 053 mm, soil nitrifying capacity reduces with the reduction of the particle size, but the nitrification of silt and the clay (＜0. 053 mm) component is also fairly strong.The nitrobacteria content of large-sized aggregates (2.0～0. 25 mm) is higher than that of the microaggregates (0.25～0. 023 mm) and the number of nitrobacteria is also fairly great for the particle size ＜0. 053 mm. Nitrogen (NH_4~+-N and NO_3~--N) and pH have no significant influence on nitrification within aggregates and no distinct regularities can be detected. Ridging with no-tillage is advantageous to big aggregate formation, improves soil structure, and shows greater nitrification ability than convention tillage.     

土地利用方式变化对土壤微生物群落的影响

利用群落水平生理活性(CLPPs)和磷脂脂肪酸(PLFAs)方法,研究人工苜蓿、谷子、青贮玉米、原始群落等土地利用方式对宁夏中部干旱区荒漠草原土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明:不同土地利用方式显著改变革兰氏阳性菌(18∶1n9c)、腐生真菌(18∶2n6t)的生物量。青贮玉米、苜蓿利用方式下,土壤细菌、真菌的微生物生物量分别比谷子利用方式高0.79~1.41倍、0.84~0.94倍;革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)的生物量比谷子利用方式高0.33~1.00倍、1.05~1.64倍,革兰氏阴性菌(G-)的生物量增加幅度显著高于革兰氏阳性菌(G+)。和典型植被群落相比,玉米、谷子利用方式真菌在微生物群落中所占比例分别提高了16.87%、32.51%,土地利用方式会改变土壤真菌所占比例,加速了土壤向"真菌型"转化的速度。苜蓿、青贮玉米利用方式提升了以碳水化合物、芳香化合物、氨基酸类化合物为碳源的微生物类群代谢功能多样性,以羧酸类化合物为碳源的微生物类群受土地利用方式影响较小;然而,谷子利用方式下微生物群落对芳香类化合物利用能力明显较强,以羧酸类和氨基酸类化合物为碳源的微生物类群明显受到抑制。土壤微生物群落结构、功能多样性受土地利用方式影响出现差异;RDA分析表明以碳水化合物、芳香类化合物、氨基酸类化合物为碳源的微生物类群和土壤碱解氮正相关,以多聚化合物为碳源的微生物类群和土壤全磷质量分数呈正相关。革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌的变化显著受到土壤全磷质量分数的影响。不同土地利用方式下土壤碱解氮、全磷质量分数会对土壤微生物结构与功能产生影响,土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是土壤因子与微生物相互作用的结果。     

微生物修复茵剂对复垦金尾矿土壤微生物群落的影响

对河南省灵宝市阳平镇文西渠金尾矿区麦冬草(Ophiopogogon,japonicus(L.f.)Ker-Gawl.)复垦后的土壤细菌数量和群落的功能多样性进行了研究.结果表明复垦后金尾矿区土壤微生物细菌数达3.2×107个/(g土),并且文西渠金尾矿区土壤中存在一定量耐Au2+、Cd2+、Zn2+、Cr6+、Pb2+、Ni2+的菌株,主要是芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和短杆菌属(Brevibacterium).BIOLOGTM MicroPlate测试结果显示:Au、Cd重金属离子的复合污染使土壤微生物群落丰富度降低;外源耐Au、Cd的土壤ZZMZ微生物修复菌剂的添加可提高微生物对单一碳源底物的利用能力和增加利用不同碳底物的微牛物数量,从而减轻重金属污染引起的金尾矿区土壤微生物群落功能多样性的下降,为尾矿区生态环境加速恢复提供了一条有效途径.     

夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响。【方法】于2013-2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕-免耕-免耕-免耕（4aNT）、深翻-深翻-深翻-深松（3aPT-ST）、深松-深松-深松-深翻（3aST-PT）和深松/深翻（4aST/PT）轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、稳定率（WSAR）、破坏率（PAD）、分形维数（D）、峰凸系数（C_E）和偏倚系数（C_S）等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0-50 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻-深翻-深翻-深松和深松-深松-深松-深翻高40.4%-45.5%、61.8%-98.0%和39.4%-106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C_S均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和C_E均显著低于其他耕作处理（P＜0.05）。各参数之间的相关分析结果显示,WSAR、MWD、GMD和C_S之间相互呈极显著正相关,且均与PAD、D和C_E呈极显著负相关（P＜0.01）。【结论】夏闲期耕作会显著影响土壤水稳性团聚体的稳定性,而夏闲期深松/深翻轮耕处理能提高耕层水稳定性团聚体含量与稳定性,更好的改善旱地土壤结构,提高产量。     

免耕对东北黑土水稳性团聚体中有机碳分配的短期效应

 【目的】探讨免耕措施下黑土总有机碳和水稳性团聚体中有机碳分配的动态变化,以及免耕对团聚体结合碳和总有机碳之间相关关系的影响,为筛选出免耕对黑土结构和质量影响的评价指标提供科学依据。【方法】以在吉林省德惠市中层黑土上进行了5年田间定位试验的小区土壤为研究对象,对免耕（NT）、秋翻（MP）和垄作（RT）3种耕作处理下耕层（0～30 cm）黑土有机碳和团聚体结合碳的动态变化及其相互关系进行分析。【结果】5年的NT处理并没有增加耕层有机碳（SOC）平均含量,但显著增加了表层（0～5 cm）的SOC含量,增加量为2001年的9.9%。NT试验前后,黑土总有机碳和＞1 000 μm级团聚体结合碳变化趋势一致,总有机碳除在表层（0～5 cm）变化显著外,其它土层变化均不明显,但＞1 000 μm级团聚体结合碳各层均有显著变化,说明＞1 000 μm级团聚体结合碳对耕作方式的响应较总有机碳更为敏感。相关分析表明,NT处理下黑土总有机碳与＞1 000 μm级团聚体结合碳之间存在显著的正相关关系。【结论】黑土＞1 000 μm级团聚体可以用于评价免耕对黑土结构和肥力的短期影响。     

Effects of Long-Term Winter Planted Green Manure on Distribution and Storage of Organic Carbon and Nitrogen in Water-Stable Aggregates of Reddish Paddy Soil Under a Double-Rice Cropping System

In agricultural systems, maintenance of soil organic matter has long been recognized as a strategy to reduce soil degradation. Manure amendments and green manures are management practices that can increase some nutrient contents and improve soil aggregation. We investigated the effects of 28 yr of winter planted green manure on soil aggregate-size distribution and aggregateassociated carbon（C） and nitrogen（N）. The study was a randomized completed block design with three replicates. The treatments included rice-rice-fallow, rice-rice-rape, rice-rice-Chinese milk vetch and rice-rice-ryegrass. The experiment was established in 1982 on a silty light clayey paddy soil derived from Quaternary red clay（classified as Fe-Accumuli-Stagnic Anthrosols） with continuous early and late rice. In 2009, soil samples were collected（0-15 cm depth） from the field treatment plots and separated into water-stable aggregates of different sizes（i.e., 〉5, 2-5, 1-2, 0.5-1, 0.25-0.5 and 〈0.25 mm） by wet sieving. The long-term winter planted green manure significantly increased total C and N, and the formation of the 2-5-mm water-stable aggregate fraction. Compared with rice-rice-rape, rice-rice-Chinese milk vetch and rice-rice-ryegrass, the rice-rice-fallow significantly reduced 2-5-mm water-stable aggregates, with a significant redistribution of aggregates into micro-aggregates. Long-term winter planted green manure obviously improved C/N ratio and macro-aggregate-associated C and N. The highest contribution to soil fertility was from macro-aggregates of 2-5 mm in most cases.