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。     

灌淤土农田土壤有机碳及碳库管理指数对施肥措施的响应

为了探讨施肥对灌淤土水旱轮作农田土壤有机碳和碳库管理指数的影响特征,寻求合适的土壤增碳措施,在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系中,通过3 a田间定位试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥配施(NPK+M)、化肥+玉米秸秆(NPK+S)和农民习惯施肥(CON)6个不同施肥措施对0~20 cm耕层土壤总有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数的影响。结果表明,在同等氮素供应水平下,无论水田或旱地,NPK、M、NPK+M和NPK+S处理都能达到土壤增碳效果,3年的土壤培肥后,其土壤总有机碳和活性有机碳含量分别达10.03~10.60 g·kg~(-1)和3.00~4.35 g·kg~(-1),与试验前(9.92 g·kg~(-1)和2.48g·kg~(-1))相比分别提高了1.2%~6.8%和20.8%~75.2%,M处理显著高于CK。施用有机肥3 a以上,才能显著提高土壤碳库、碳库活度、活度指数和碳库管理指数。因此,从土壤总有机碳及其活性组分提升的角度考虑,应在平衡施用NPK的基础上,提倡水旱轮作农田长期增施有机肥来提高土壤碳库管理指数。     

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。     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施,但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验,设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比,HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量,同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例;而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知,长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量,且提高覆盖量有助于促进...     

不同耕作措施对麦—豆轮作条件下土壤有机碳库与微生物商的影响

以长期定位试验为基础,对麦-豆轮作次序下不同耕作措施间的土壤有机碳、易氧化碳以及微生物生物量碳进行了测定,计算了土壤微生物商在各个序列中变化并对土壤各级有机碳库进行了相关分析.结果表明:两种轮作次序下传统耕作结合秸秆还田、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖与传统耕作不覆盖相比更有利于土壤有机碳库含量的提高,同时各处理表层有机碳含量明显高于其它层次并且随着土层的增加而递减.相关分析结果显示,土壤活性有机碳较大程度上依赖土壤有机碳的含量,同时也说明易氧化碳与微生物都在一定程度上表征了土壤中活性较高部分的有机碳含量.不同耕作处理的土壤微生物商均表现为NTS、NT、TS处理大于T处理,和不同耕作处理下土壤总有机碳含量的变化趋势一致.相较于其它处理免耕秸秆覆盖的土壤微生物商在各个序列中变化最明显,说明免耕秸秆覆盖对土壤有机碳含量的增加和土壤有机质的累积的贡献最大.     

种植枸杞对次生盐渍化土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以次生盐渍化弃耕地为对照,研究种植枸杞对次生盐渍化土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明:与弃耕地相比,4 a、7 a、11 a枸杞地0~100 cm土壤有机碳分别增加41.6%、46.5%、51.1%,活性有机碳分别增加57.1%、57.9%、54.4%,非活性有机碳分别增加24.0%、33.2%、47.3%,增加量在0~10 cm和60~80 cm土层最为明显;次生盐渍化土地种植枸杞后碳库活度和碳库活度指数有所增加,碳库指数和碳库管理指数明显增加,土壤质量得到改善。土壤总有机碳、活性有机碳、非活性有机碳和碳库指数与土壤肥力提高、含盐量和p H的降低密切相关,可作为表征次生盐渍化土壤质量改善的指标。     

秸秆带状覆盖对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨秸秆带状覆盖对旱地不同剖面深度土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化态碳(EOC)的影响,于2017—2020年在甘肃省布设秸秆带状覆盖试验,设玉米整秆带状覆盖(TSM)处理,以黑膜双垄沟全膜覆盖(TPM)和传统露地平作(TNM)为对照.结果表明:土壤有机碳和活性碳组分含量...     

地表覆盖对黄土高原土壤有机碳及其组分的影响

基于中国科学院长武黄土高原农业生态实验站2008年开始田间定位试验资料,分析研究秸秆覆盖与地膜覆盖对黄土高原土壤有机碳（SOC）及其组分的影响,试验包括5个处理：对照不覆盖（CK）、作物生育期9000 kg ·hm-2秸秆覆盖（M1）、作物生育期4500 kg·hm-2秸秆覆盖（M2）、夏闲秸秆覆盖（SF）、作物生育期地膜覆盖（PM）。2010（干旱年）、2012（丰水年）两次测定结果表明：0～30 cm土层平均,与CK相比,2012年土壤有机碳（SOC）含量M1处理提高了7．4％,潜在矿化碳（PCM）含量M1、M2、SF处理分别提高了37．8％、23．9％、7．2％,微生物量碳（MBC）含量M1和M2处理分别提高了59．9％和42．3％,碳库管理指数（CMI）M1、M2、SF 处理分别提高了53．1％、35．6％、13．9％;2010年M1处理CMI较CK提高了16．1％（P＜0．05）,其余处理土壤有机碳各指标与CK差异两年均不显著。不同覆盖方式对表层土壤有机碳及各项指标影响较大,随土层加深影响减弱,其中秸秆覆盖4年后碳库管理指数均有显著提高。两种活性有机碳的相对含量与其各自绝对含量的变化基本一致,且有机碳各指标间显著相关。综合来看,高量秸秆覆盖能够提高表层土壤有机碳及其组分含量,地膜覆盖对土壤有机碳及其组分积累影响不大。     

保护性耕作措施对轮作蚕豆碳氮积累及产量的影响

以轮作7 a的蚕豆/玉米/甘薯旱三熟种植模式下的蚕豆农田(Vicia faba L)为研究对象,设置平作(T)、垄作(R)、平作+秸秆半量覆盖(TS1)、垄作+秸秆半量覆盖(RS1)、平作+秸秆全量覆盖(TS2)、垄作+秸秆全量覆盖(RS2)6个处理,测定了不同耕作模式下蚕豆各器官的碳氮含量、碳氮储量以及产量等指标。结果表明,与对照平作(T)相比,垄作、秸秆覆盖均能提高蚕豆的碳储量和氮储量,蚕豆单株碳、氮储量以垄作加秸秆覆盖(RS2)处理最高,较平作(T)分别增加了52.05%和59.99%;垄作(R)较平作加全量秸秆覆盖处理(TS2)的籽粒氮含量提高5.9%,平作(T)较平作加全量秸秆覆盖处理(TS2)的籽粒氮含量提高了10.25%;单株干物质积累量表现为RS2TS2RS1RTS1T;垄作、秸秆覆盖均显著提高蚕豆产量,RS2的产量较T处理显著提高了51.97%,保护性耕作措施下的蚕豆平均产量为2 619.15 kg·hm~(-2),且产量与农艺性状指标都呈显著正相关。综合所有指标来看,在不同耕作模式中,以垄作加全量秸秆覆盖(RS2)处理对于增加蚕豆各器官碳氮储量及单株干物质积累量效果最明显,进而促进蚕豆增产。     

中国旱作农区不同量秸秆覆盖综合效应研究进展Ⅰ.不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应

随着节水农业和土壤碳循环理论的发展和成熟,不同量秸秆覆盖研究作为当代保护性农业的新颖课题之一,备受广泛关注.为了深刻理解不同量秸秆覆盖的农田生态环境效应,本文综述了不同量秸秆覆盖对土壤温度、水分、养分、酶、土壤碳库、生物结构和农田杂草病虫及小气候影响的研究现状和进展,旨在为该领域的研究和发展提供参考依据.     

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。     

土地整治工程对土壤碳固持的影响

为了探求土地整治工程对土壤碳固持的效应,分析在改善土地利用形式和条件的同时,对生态环境效应的影响等。本研究开展了盐碱地、风沙地和黄土废弃宅基地等3类土地整治工程对土壤碳固持的作用和影响研究。结果表明,盐碱地、风沙地和废弃宅基地等3类土地整治类型土壤剖面总碳含量均得到提高;风沙地、废弃宅基地整治类型,土壤有机碳含量的变化显著影响土壤剖面总碳含量;而盐碱地整治类型,无机碳含量的变化显著影响土壤剖面总碳含量。3类整治类型不同程度地促使0~100 cm土壤剖面碳密度的提升;盐碱地、风沙地整治类型土壤剖面上的总碳含量和总碳密度变化趋势较一致;废弃宅基地整治类型因土壤容重变化较大,土壤剖面上的土壤总碳含量与总碳密度变化趋势不一致。由此可以得出,土地整治对增加农田土壤碳库容量有着重要意义,研究不同类型土地整治对土壤碳固持的影响有助于精确评估土壤碳库的总储量。     

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...     

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。     

麦后复种绿肥对土壤有机碳及其固持特征的影响

设置不同减施化肥+绿肥处理,分析麦后复种毛叶苕子对土壤有机碳、土壤团聚体有机碳含量、分布、富集系数及贡献率的影响。结果表明:土壤有机碳含量在小麦不同生育期存在差异,复种毛叶苕子后土壤有机碳含量显著增加,绿肥初花期土壤有机碳含量较绿肥播种前提高了11.3%;不同减施化肥+绿肥处理团聚体有机碳含量与团聚体粒级分布有差异,随着团聚体粒级的增大其含量呈升高趋势,5 mm粒级占比最大,其中F70+G处理团聚体有机碳含量最高,由小麦收获期的16.17 g·kg~(-1)增加到绿肥初花期的17.35 g·kg~(-1);所有土壤团聚体有机碳含量富集系数集中在0.83～1.58,随着粒级的减小呈增大趋势,在1～3 mm粒级中,除绿肥初花期F100处理,其他处理富集系数均大于1,处于优先积累状态。0.5 mm粒级的贡献率最大,占80%以上,且不同处理之间差异显著,而1～3 mm粒级贡献率最小。复种毛叶苕子后会使土壤有机碳含量、团聚体有机碳含量及富集系数增加,同时促进了团聚体有机碳的分布及固持。     

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。