凋落物输入对木荷林土壤微团聚体有机碳及其化学结合形态的影响

[目的]探究地上凋落物、地下根系和菌根输入对红壤恢复林地土壤微团聚体的影响,为退化地进行森林恢复后土壤功能重建和生态系统碳循环提供依据。[方法]以亚热带红壤侵蚀退化地恢复形成的典型阔叶林分木荷纯林为研究对象,设置无凋落物(CT)、菌根(M)、根系+菌根(RM)、地上+地下凋落物(LRM)和地上凋落物加倍(DLRM) 5种输入处理,对土壤微团聚体组成、有机碳及其化学结合形态进行分析。[结果]木荷恢复林土壤微团聚体质量百分比、有机碳、钙键结合态有机碳(Ca-SOC)、铁铝键结合态有机碳[Fe(Al)-SOC]和Ca-SOC/SOC在不同处理间均无显著差异(p>0.05);相对于CT,LRM处理使20～50μm和50～200μm粒级微团聚体Fe(Al)-SOC/SOC分别降低了40.06%和46.67%(p<0.05)。土壤微团聚体质量百分比、有机碳、Ca-SOC和Fe(Al)-SOC均随粒级的增大而减小,有机碳及结合态有机碳趋于在较小粒级的微团聚体颗粒组(<20μm)中富集。微团聚体Ca-SOC含量(0.55～1.28 g/kg)远低于Fe(Al)-SOC含量(6.88～...     

南方三种典型水稻土长期试验下有机碳积累机制研究Ⅰ.团聚体物理保护作用

选取我国南方三种典型水稻土的长期试验田,采集长期不同处理下的未破坏土壤样品,采用低能量超声波分散法分离得到不同粒径的团聚体颗粒组,研究不同处理下这些团聚体颗粒组中的有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量及其分配变化,探讨土壤有机碳积累与团聚体物理保护的关系。结果表明:供试三种水稻土团聚体颗粒组的组成以200~20μm和20~2μm粒径为主,分别占22%~43%和27%~44%,微团聚化作用较强。SOC含量以2 000~200μm和<2μm粒组中最高;而易氧化态碳(Labile organic car-bon,LOC)主要富集于2 000~200μm粗团聚体颗粒组中,其占SOC的比例(LOC/SOC)也是以该粒径中明显最高。直径为2 000~200μm的粗团聚体颗粒组作为新增有机碳的主要载体,随不同耕作和施肥等长期处理的变化最为强烈,其中又以红壤性水稻土的SOC和LOC随不同施肥的变化最为强烈,说明其良好管理下的有机碳累积效应最为显著。统计分析表明,全土的有机碳积累量与2 000~200μm粗团聚体的有机碳积累量之间的关系可用抛物线拟合(R2=0.95,n=8)。由此看来,长期试验下新固定的有机碳积累及其粗团聚体保护可能存在某种饱和机理。计算表明,供试水稻土的粗团聚体保护在长期试验期内还未达到其饱和限,本研究结果支持了我国学者对于近20年来南方水稻土特别是红壤丘陵区水稻土有机碳固定速率较高的认识。同时,红壤性水稻土的粗团聚体保护作用最强,仍然具有明显的固碳潜力,这也提示土壤中氧化铁对水稻土中有机碳的固定和化学稳定可能有重要贡献,水稻土固碳的团聚体保护作用与团聚体中有机碳的化学结合机制有关。     

南方三种典型水稻土长期试验下有机碳积累机制研究I．团聚体物理保护作用

选取我国南方三种典型水稻土的长期试验田,采集长期不同处理下的未破坏土壤样品,采用低能量超声波分散法分离得到不同粒径的团聚体颗粒组,研究不同处理下这些团聚体颗粒组中的有机碳（Soil organic carbon,SOC）含量及其分配变化,探讨土壤有机碳积累与团聚体物理保护的关系。结果表明：供试三种水稻土团聚体颗粒组的组成以200—20μm和20～2μm粒径为主,分别占22％～43％和27％一44％,微团聚化作用较强。SOC含量以2000—200μm和〈2μm粒组中最高;而易氧化态碳（Labile organic carbon,LOC）主要富集于2000～200μm粗团聚体颗粒组中,其占SOC的比例（LOC／SOC）也是以该粒径中明显最高。直径为2000—200μm的粗团聚体颗粒组作为新增有机碳的主要载体,随不同耕作和施肥等长期处理的变化最为强烈,其中又以红壤性水稻土的SOC和LOC随不同施肥的变化最为强烈,说明其良好管理下的有机碳累积效应最为显著。统计分析表明,全土的有机碳积累量与2000～200μm粗团聚体的有机碳积累量之间的关系可用抛物线拟合（R2=0．95,n=8）。由此看来,长期试验下新固定的有机碳积累及其粗团聚体保护可能存在某种饱和机理。计算表明,供试水稻土的粗团聚体保护在长期试验期内还未达到其饱和限,本研究结果支持了我国学者对于近20年来南方水稻土特别是红壤丘陵区水稻土有机碳固定速率较高的认识。同时,红壤性水稻土的粗团聚体保护作用最强,仍然具有明显的固碳潜力,这也提示土壤中氧化铁对水稻土中有机碳的固定和化学稳定可能有重要贡献,水稻土固碳的团聚体保护作用与团聚体中有机碳的化学结合机制有关。     

不同土地利用下湖北江汉平原湿地起源土壤有机碳组分的变化

调查采集长江荆江段湿地围垦农田土壤的表土样品,实验室分析总有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWEC)、颗粒态有机碳(POC)、易氧化有机碳(LOC)及有机碳键合组分含量特征,比较分析不同土地利用方式下湿地起源土壤有机碳组分的变化。结果表明,棉田土壤总有机碳含量为(8.86±0.73)g/kg,桔园的为(9.07±0.01)g/kg,湿地的为(10.30±0.37)g/kg,稻田的为(15.57±1.92)g/kg。即棉田和桔园的总有机碳含量接近于湿地的,而稻田的较大幅度高于前面旱地和湿地的。同时,稻田的热水溶性有机碳含量显著高于棉田的(p<0.05);颗粒态有机碳含量显著高于桔园的(p<0.05);易氧化有机碳含量变化与总有机碳一致。但是,从不同组分比率来说,湿地、稻田、棉田间HWEC/SOC、POC/SOC和LOC/SOC均无显著差异(p>0.05),而桔园HWEC/SOC显著高于其他利用方式的(p<0.05),棉田POC/SOC显著高于桔园的(p<0.05),桔园LOC/SOC显著高于湿地的(p<0.05)。供试土壤中铁铝键合态有机碳含量均显著高于相应钙键合态有机碳(p<0.05),且后者在不同土地利用方式下变化微弱。从研究结果来看,同是湿地起源的土壤,化学键合组分的差异明显大于物理分离组分的差异,特别是稻田铁铝键合态有机碳和残渣态有机碳含量及其比例显著高于棉田、桔园和湿地的(p<0.05),这进一步说明稻田土壤存在的氧化铁化学结合稳定机制促进了氧化铁活性较高的稻田土壤有机碳稳定积累。     

有机肥增减施后红壤水稻土团聚体有机碳的变化特征

利用一个长达35 a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将部分原化肥处理增施有机肥,部分原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥,研究有机肥增减施后长期不同施肥红壤性水稻土团聚体有机碳变化特征及影响。结果显示:红壤性水稻土以0.25 mm团聚体为主;长期不同施肥下土壤团聚体有机碳含量高低排序均表现为:0.25 mm团聚体0.25～0.053 mm团聚体(0.053 mm)团聚体,长期施用有机肥可提高红壤水稻土各粒级有机碳含量和2mm团聚体有机碳的贡献率。施肥对红壤性水稻土各粒径团聚体有机碳影响的大小排序为:0.053 mm0.25～0.053 mm(2 mm)2～0.25 mm;游离氧化铁和络合态铝对2～0.25 mm粒径团聚体有机碳有着重要影响,游离氧化铁在2 mm团聚体的形成中发挥作用。增加有机肥施用量可提高2 mm各粒级团聚体有机碳含量,减施有机肥则显著降低各粒级团聚体有机碳含量。不管减施还是增施有机肥均导致2mm团聚体有机碳贡献率降低;同时,减施有机肥后2 mm的各级团聚体有机碳贡献率提高,而增施有机肥后2～0.25 mm团聚体有机碳贡献率提高。     

五台山土壤水稳性团聚体Ca—SOC和Fe(Al)—SOC分布特征

以五台山垂直带土壤为研究对象,按照垂直分布从高到低依次对亚高山草甸土(A)、山地草甸土(B)、棕壤(C)、淋溶褐土(D)和石灰性褐土(E)进行采集,研究土壤本身及各土壤2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体钙键合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键合有机碳(Fe(Al)—SOC)的分布特征。结果表明:从A到E,各土壤Ca—SOC的含量没有明显变化趋势,而Fe(Al)—SOC的含量呈先升高后降低的趋势。随着团聚体粒径的减小,A的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势相反(前者先升高后降低,后者先降低后升高),B的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量呈先降低后升高的趋势,D的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势与B相反,表现为先升高后降低;此外,C的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐减小,而E的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐增加。相关性分析表明,各土壤及2mm团聚体Fe(Al)—SOC与土壤有机碳含量之间呈显著正相关,相关系数分别为r土壤=0.898(P0.05),r2mm=0.978(P0.01)。各土壤及团聚体中Fe(Al)—SOC的含量明显大于Ca—SOC的含量,而且2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量间都呈显著正相关。因此,五台山各土壤铁铝键的键合能力以及铁铝复合体的稳定性均高于Ca—SOC,且土壤和各级团聚体Fe(Al)—SOC的含量及分配比例明显高于Ca—SOC。     

江汉平原不同土地利用和起源下农田土壤有机碳组分变化

调查采集了江汉平原不同土地利用和起源农田土壤表土样品,分析总有机碳(SOC)、热水溶性有机碳(HWEC)、易氧化有机碳(LOC)及其有机碳键合组分含量特征,并探讨有机碳量和与之影响的主要土壤因素的关系。结果表明:不同土地利用和起源均会影响土壤有机碳水平,表现为湿地起源水田有机碳含量(18.34±5.78)g/kg显著高于旱地(11.18±3.39)g/kg,而红壤水田有机碳含量(16.21±4.13)g/kg与旱地(14.54±3.41)g/kg之间差异不显著;不同起源水田下无显著差异,而红壤起源旱地显著高于湿地起源旱地。HWEC和LOC及其占SOC比例均表现为湿地起源水田显著高于红壤水田。不同土地利用和起源下土壤有机碳的稳定机制不同,粘粒保护在湿地起源土壤中具有显著作用,而水田条件下,土壤有机碳的化学结合稳定显得与游离氧化铁的保护有关,红壤起源水田土壤中由于游离氧化铁的大量存在,这种保护作用对于土壤有机碳的稳定具有显著的贡献。     

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。     

后续施肥措施改变对红壤性水稻土团聚体有机碳组分的影响

利用一个长达30年且已进行适当变更的长期定位施肥试验,采用物理方法对团聚体有机碳进行分组,并运用δ13 C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化改常、常改高、高改化、常改化)3年后红壤性水稻土团聚体有机碳组分含量及其分布比例的变化规律,以期为调控稻田土壤肥力及红壤性水稻土有机碳库的管理提供理论依据。结果表明:与施用化肥30年相比,长期施用有机肥显著提高了红壤性水稻土团聚体总有机碳、粗游离态颗粒有机碳(cfPOC)、细游离态颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)及矿物结合态有机碳(MmMOC)的含量,其中以游离态颗粒有机碳变幅最大,达67.5%~150.0%,对施肥最敏感,能较好地反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。在后续施肥过程中,增加有机肥施入量(化改常、常改高)团聚体总有机碳、粗游离态颗粒有机碳(cfPOC)、细游离态颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)及矿物结合态有机碳(MmMOC)含量将分别显著提高5.2%~15.5%,2.8%~40.2%,18.9%~43.9%,2.8%~17.6%,5.1%~8.2%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低15.8%~20.9%,12.6%~26.9%,24.6%~48.4%,19.9%~23.9%,4.9%~21.9%。在所有施肥处理条件下闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)分布比例最低,为11.3%~13.4%;矿物结合态有机碳(MmMOC)分布比例最高,为50.4%~59.0%,是红壤性水稻土固存有机碳的主要形式。外源新碳施入量越多,大团聚体及其各有机碳组分的新碳含量越高,且45.6%~50.1%进入矿物结合态有机碳组分,34.1%~42.3%进入游离态颗粒有机碳组分,11.8%~18.0%进入闭蓄态颗粒有机碳组分。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或提升土壤不同组分有机碳库。     

互花米草入侵对我国红树林湿地土壤碳组分的影响

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。     

红壤水稻土有机碳库的平衡值确定及固碳潜力分析

平衡状态时的土壤有机碳含量水平确定对于正确评价土壤的固碳潜力和制定合理的有机物质分配措施有重要意义。本文通过比较红壤典型地区不同时期水稻土有机碳含量变化、不同利用年限水稻土有机碳含量动态、以及有机碳输入输出量状况,分析红壤水稻土有机碳库的平衡值,进而估计较大区域内水稻土的固碳潜力。过去20余年来江西省余江县水稻土的有机碳含量总体呈上升趋势,但高产水稻土的有机碳含量稳定在18.5 g kg-1;水耕利用30 a,土壤有机碳含量达到19.0(±1.20)g kg-1,其后变化幅度很小;若使目前的较高形成量水平达到平衡,则土壤有机碳含量为19.2(±1.10)g kg-1。综合分析,在较高生产力水平条件下,红壤水稻土有机碳的平衡值为18~20 g kg-1,平均为19.0±1.0 g kg-1。过去20余年来,江西省余江县水稻土有机碳储量增加了6 955(±1 116)kg hm-2。据此计算我国亚热带地区水稻土过去20年固定大气CO2量555.1(±88.7)Tg,其作为碳汇的作用是相当明显的。目前仍有相当面积的水稻土其有机碳含量低于平衡水平,估计还可平均固碳5 150(±1 063)kg hm-2。据此,若保持现实较高生产力水平,则我国亚热带地区水稻土未来可新固定大气CO2量411.0(±84.7)Tg。     

长期施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响

通过土壤有机质物理分组和室内培养的方法,研究了长期定位施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响。结果表明:平衡施肥(NPK、2NPK)和施用有机肥(OM、NPKOM)显著提高玉米产量,降低产量年际变异系数,同时也显著提高了土壤有机碳(SOC)和活性有机碳(LOC)的含量。根据有机碳物理分组方法,将SOC分成五部分,其中,与矿物结合的有机碳占绝对优势,微团聚体中的粉黏粒(s+c_mM)和大团聚体中的粉黏粒(s+c_M)分别占SOC的31%～53%和28%～38%,其次为微团聚体间的细颗粒有机质(fPOM)和微团聚体中的细颗粒有机质(iPOM_mM),分别占8%～15%和7%～21%,粗颗粒有机质(cPOM)仅占5%～12%。施有机肥(OM、NPKOM)显著提高了颗粒有机碳组分,包括cPOM、fPOM和iPOM_mM组分碳的数量,但是对矿物结合态碳(s+c_M、s+c_mM)影响不明显。施无机肥对有机碳库组成(除s+c_mM外)影响不显著。在有机肥处理中(OM、NPKOM)土壤有机碳周转速率最快,相应的半衰期最短,是CK处理的0.47倍～0.70倍,是无机肥处理的0.11倍～0.95倍。原土有机碳周转时间与LOC/SOC呈显著正相关(r=0.66*)。研究表明平衡施肥和有机肥能提高土壤地力,同时还有利于土壤有机碳的积累。     

黑垆土有机碳在团聚体中的分配及其保护机制

以黄土高原广泛分布的黑垆土为研究对象,研究了6个粒级团聚体中总有机碳(TOC)、稳定性有机碳(St OC)、矿物保护态有机碳(MOC)、化学稳定性有机碳(ROC)和游离氧化铁(Fed)、无定形氧化铁(Feo)、络合态氧化铁(Fep)以及黏土矿物含量的特征,重点分析了有机碳在各粒级团聚体中的分配及其与黏土矿物和各种形态氧化铁之间的相关性,及探讨了有机碳的保护机制。结果表明:黑垆土中约80%的土壤有机碳赋存于0.5~0.25、0.25~0.05和0.05 mm的3个粒级团聚体中;黑垆土中的有机碳以St OC为主,其含量随着团聚体粒级的减小而增加。在0.5~0.25和0.25~0.05 mm团聚体中,TOC含量与Fed含量呈正相关关系,相关性系数(r)均为0.72(P0.05);在0.25~0.05 mm粒级团聚体中,ROC含量与Fed含量呈正相关关系(r=0.68,P0.05),而St OC和MOC含量与伊利石含量具有正相关关系r分别为0.71(P0.05)和0.68(P0.05)。黑垆土中对有机碳起保护作用的主要是Fed和伊利石,但二者对有机碳的保护机制可能有所不同:Fed与有机碳络合形成化学稳定性有机碳,而伊利石主要通过吸附作用实现对有机碳的保护。     

水分状况对紫色母岩发育的水稻土团聚体及有机碳分布影响

在紫色丘陵区采集了因水分状况影响而形成的4种类型紫色水稻土土样,利用湿筛法获得不同粒径的团聚体,分析了其有机碳和不同土壤发生层中易氧化碳、微生物生物量碳和水溶性碳含量。结果表明,A层土壤中>2 mm的团聚体以潜育型水稻土和渗育型水稻土最高,分别占76.65%和75.92%,其次是潴育型水稻土占43.86%,淹育型水稻土只有13.10%;不同土壤发生层间土壤团聚体的组成也存在较大的差异;除潴育型水稻土的P层外,其余各层土壤的有机碳53.7%~96.2%均分布在>0.25 mm团聚体中;潜育型水稻土的微生物生物量碳和易氧化碳含量在4种水稻土中最高,分别为282.5 mg kg-1和6.59 g kg-1,水溶性有机碳则以渗育型水稻土最高;有机碳含量与>2 mm团聚体含量呈极显著正相关关系,与<0.25 mm微团聚体数量呈显著负相关关系。     

后续施肥措施改变对水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响

利用一个长达30 a且已进行适当变更的长期定位施肥试验,改施C4玉米秸秆以替代C3水稻秸秆,运用δ~(13)C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化肥改为常量有机肥、常量有机肥改为高量有机肥、高量有机肥改为化肥、常量有机肥改为化肥)3 a后对红壤性水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤性水稻土团聚体分布以大团聚体(0.25 mm)为主,占72.48%~86.33%。与施用化肥30 a相比,长期施用常量有机肥、高量有机肥有利于促进红壤性水稻土粗大团聚体(2 mm)的形成,并提高团聚体平均重量直径(MWD)。团聚体中有机碳含量随着团聚体粒径的增大而增大,大团聚体更有利于有机碳富集。长期常量有机肥、高量有机肥处理下红壤性水稻土中有机碳主要贮存在粗大团聚体(2 mm)中,而长期化肥处理下以细大团聚体(2~0.25 mm)对土壤有机碳贡献率最高。外源新碳施入量越多,全土和各粒径团聚体新碳含量越高,且外源新碳主要分布在大团聚中。在后续施肥措施改变3年后,增加有机肥施入量(化改常、常改高)2 mm粗大团聚体、MWD、全土及各粒径团聚体中有机碳含量将分别显著提高7.08%~73.13%、5.38%~44.22%、14.53%~38.50%、0.70%~35.86%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低28.17%~43.20%、21.17%~31.54%、17.54%~27.30%、11.49%~29.77%。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。     

长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地有机碳库组成特征

以长期（1988 —2014年）配施有机肥小区的对照(CK)、CK+花生秸秆(PS)、CK+稻秆(RS)及CK+猪粪(PM)的红壤旱地土壤为材料,采用Zimmermann等建立的方法将土壤有机碳逐级筛分为颗粒有机碳(POC)、砂粒和稳定团聚体碳(SAOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分,并基于洛桑模型(RothC)将上述碳组分进一步划分为易分解植物残体碳(DPM)、难分解植物残体碳(RPM)、微生物生物量碳(BIO)、腐殖质碳(HUM)以及惰性有机碳(IOM)五个碳库,分析了长期配施作物秸秆与猪粪对各组分有机碳的影响,探讨了外源碳投入量及铁铝氧化物与各组分碳的相关关系。结果表明：长期配施秸秆与猪粪的红壤旱地中各组分有机碳含量和分布比例大小依次为：SAOC > rSOC > LOC > POC > DOC,而RothC模型各碳库含量和比例大小依次为：HUM > IOM > RPM > BIO > DPM。长期配施作物秸秆与猪粪的红壤旱地中HUM、BIO与IOM碳库组分的含量与比例均无显著变化,已处于相对稳定的平衡状态。与CK处理相比,PM处理可以显著增加红壤旱地SOC;PS和RS处理可显著提高红壤旱地中DPM和RPM的含量,且RS处理有助于DPM与RPM中的有机碳向BIO与HUM转换。相关分析表明,外源碳投入量及土壤中非晶质氧化铝数量的增加有助于红壤旱地中稳定态有机碳的累积。     

亚热带丘陵几种林地土壤剖面有机碳和轻组有机碳的分布

通过选取亚热带丘陵区3种不同母质发育的林地土壤,分析有机碳及轻组有机碳的剖面分布特征。结果表明:土壤有机碳含量(SOC)、轻组有机碳含量(LFOC)和LFOC/SOC均随剖面深度的加深而降低,分别介于1.49～16.80 g kg-1、0.11～2.58 g kg-1和3.2%～20.2%之间,以表层土壤SOC、LFOC的数量最为丰富、质量最高,且各土壤的剖面分布趋势相似。不同母质发育的剖面土壤发生层有机碳储量介于66.66～95.83 t hm-2,以板岩红壤最高,花岗岩红壤最低;而轻组有机碳储量介于6.09～10.37 t hm-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。从储量上看,底土层(B、BC、C层)贮存了主要的有机碳和可观的轻组有机碳。此外,亚热带林地表层土壤LFOC/SOC要高于温带林地表层土壤,这反映出气候、地形和当地土地利用方式对土壤碳质量具有重要影响。     

地下水位及有机肥对红壤性水稻土有机碳活性组分的影响

利用自1981年开始的红壤性水稻土长期定位试验,对耕层土壤有机碳活性组分、孔隙状况及团聚体进行分析,以探究不同地下水位(20、80 cm)和施肥(高量有机肥、常量有机肥、化肥)管理对红壤性水稻土有机碳活性组分的影响,并分析孔隙状况和团聚体对土壤有机碳活性组分的作用关系.结果表明:降低地下水位导致高量有机肥和化肥处理的轻...     

增减施有机肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及胶结物的影响

利用具有35a的长期定位试验,在保证原定位试验继续正常开展的前提下,将原化肥处理改施有机肥,原有机肥处理改施化肥或增施有机肥,分析增减施有机肥后耕层土壤团聚体稳定性总有机碳(TOC)及其组分和铁铝氧化物的变化与作用关系,探究胶结物对红壤性水稻土团聚体稳定性变化的影响。结果表明:化肥(CF)及常量有机肥(NOM)处理增施有机肥后,团聚体平均重量直径(MWD)变化不明显,易氧化有机碳(EOC)分别升高87.44%和20.53%;高量有机肥(HOM)及NOM处理减施有机肥后,MWD分别显著降低8.39%和6.80%,高改化(H-C)处理的TOC、轻组有机碳(LFOC)及粗颗粒态有机碳(cPOC)含量显著降低,而常改化(N-C)处理的TOC及其组分变化不明显。无论增施还是减施有机肥,铁铝氧化物含量的变化规律不明显。相关及结构方程模型分析表明,大于0.25mm团聚体含量是影响团聚体稳定性的唯一直接影响因素;影响MWD及大于0.25mm团聚体含量的效应系数由大到小依次为:易氧化有机碳、轻组有机碳、游离氧化铁、络合态铁。因此,大于0.25mm大团聚体在红壤性水稻土的团聚体稳定性中发挥主导作用,有机碳...     

红壤性水稻土不同粒级团聚体有机碳矿化及其温度敏感性

采用室内培养方法,研究不同温度(15℃、25℃和35℃)条件下红壤性水稻土不同粒级团聚体(2 mm、1～2 mm、 0.25～1 mm、0.053～0.25 mm和0.053 mm)中有机碳矿化特征,分析团聚体有机碳矿化对全土有机碳矿化的贡献并探讨团聚体有机碳矿化的温度敏感性。结果表明:0.25 mm大团聚体较0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳和全氮,碳氮比随团聚体粒级减小而降低。全土和各粒级团聚体有机碳矿化速率在培养的前7d快速下降,之后缓慢降低并在培养后期趋于稳定。25℃和35℃培养时,有机碳累积矿化量在1 mm团聚体中最高,在0.053～0.25 mm团聚体中最低,且有机碳累积矿化量与有机碳和全氮含量显著或极显著正相关。2 mm和0.25～1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,贡献率分别为34.6%和28.8%。培养温度的升高显著提高了全土和团聚体的有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。不同粒级团聚体有机碳矿化的温度敏感性系数为1.38～2.00,与有机碳、全氮和碳氮比均极显著正相关。综上所述,0.25 mm大团聚体在红壤性水稻土有机碳矿化中发挥主导作用,升温促进了不同粒级团聚体有机碳的矿化,团聚体有机碳矿化的温度敏感性与有机质的数量和质量密切相关。