利用13C标记和自然丰度三源区分玉米根际CO2释放

石灰性土壤中,根际土壤释放的CO2有三个来源,即根源呼吸、土壤有机碳(SOC)分解和土壤无机碳(SIC)溶解,三源区分土壤释放的CO2是量化土壤碳平衡的前提.分别在玉米拔节期、抽穗期和灌浆期进行7 h的13CO2脉冲标记,经过27 d示踪期后破坏性取样,测定13C标记与自然丰度处理中,玉米地上部、根系、土壤和土壤CO2...     

玉米生长对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的根际效应

利用IsoSource模型三源区分玉米根际土壤CO_(2)释放来源（根源呼吸、土壤无机碳与有机碳释放）,研究玉米根际效应对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的影响。在玉米拔节期（24～53 d）、抽穗期（54～66 d）和灌浆期（67～99 d）末分别破坏性取样,测定根系、土壤有机碳和无机碳的~(13)C含量等指标;自拔节期开始至生育期末,每隔3d测定种植玉米与不种玉米的土壤呼吸CO_(2)量以及~(13)C-CO_(2)含量。结果表明,利用IsoSource软件三源区分土壤CO_(2)的排放,土壤CO_(2)排放累计量以根源呼吸贡献为主（48.0%）,其次为土壤有机碳（31.2%）,最小为土壤无机碳（20.8%）。玉米对土壤无机碳与有机碳释放均表现为正根际效应,从拔节期至生育期末,种植玉米土壤有机碳与无机碳的释放分别较不种植土壤多65%和156%。土壤无机碳对于稳定全球碳库和调节大气CO_(2)浓度具有重要意义,若忽视石灰性土壤无机碳对土壤CO_(2)释放的贡献,有可能高估土壤有机碳的分解。     

秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响

在富含碳酸盐的石灰性土壤上,土壤本身CO2释放不仅来自土壤有机碳（SOC）的分解,也源于无机碳（SIC）的溶解。在秸秆还田下,石灰性土壤CO2释放来源达到三个（秸秆碳、SOC和SIC）,由于区分技术的限制,当前区分CO2释放三源的研究,尚少见报道。以华北石灰性农田土壤为研究对象,采用13C标记玉米秸秆添加土壤进行室内培养32周,设置4个处理,分别为无添加对照（CK）、低量秸秆添加（S1,相当于田间秸秆还田量9.6 t?hm-2）、中量秸秆添加（S2,秸秆还田量28.8 t?hm-2）和高量秸秆添加（S3,秸秆还田量48.0 t?hm-2）,利用秸秆碳、SOC与SIC之间的δ13C差异,借助稳定同位素溯源模型IsoSource,区分土壤CO2的释放来源,明确秸秆添加对石灰性土壤有机与无机碳释放的影响。结果表明,随着培养时间的进行,土壤释放CO2中源于秸秆的贡献呈下降趋势;秸秆分解对土壤CO2释放的贡献随着秸秆添加量增加而增加,对于S1、S2和S3处理,土壤释放CO2中源于秸秆、SOC和SIC的贡献比值约分别为3:3:4、5:2:3和6:2:2;与CK相比,S1处理降低SOC分解的激发效应（程度为9%）,S2和S3处理反而增加了SOC分解的激发效应（程度分别为22%和57%）;秸秆和SOC矿化增加SIC溶解的释放,随秸秆添加量增加而增加,S1、S2和S3处理提高SIC源CO2的释放程度分别为368%、561%和652%。因此,秸秆添加不仅影响SOC源CO2的释放,也增加了SIC源CO2的释放,若忽略SIC溶解对土壤CO2释放的贡献,可能导致SOC矿化量的高估,进而影响SOC激发效应评估的准确度。     

玉米根际和非根际土壤细菌微多样性与土壤有机碳矿化的关系

[目的]运用高级别分类学分辨率揭示玉米根际和非根际土壤中细菌群落微多样性,并探讨微多样性与土壤有机碳矿化的关系,从更精细的分类学分辨率水平上为玉米根际土壤中微生物驱动的碳循环提供理论依据。[方法]以西北农林科技大学曹新庄试验农场为依托,采取田间生长条件下玉米根际和非根际两种土壤类型。利用高通量测序技术,比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上玉米根际和非根际土壤中的细菌群落结构,揭示细菌群落的微多样性。同时通过培养试验检测根际和非根际土壤的有机碳矿化特性。[结果]通过比较OTUs和ASVs两种分类学分辨率水平上的细菌群落,OTUs和ASVs两种方式显示出相似的细菌群落结构。在玉米根际和非根际土壤类型中,ASVs在更高分类学分辨率水平上描绘细菌群落组成,同时揭示了普遍存在于OTUs内的不同菌株或生态型。此外,两种不同生长策略(r-策略和K-策略)细菌物种的相对丰度差异是导致根际和非根际土壤细菌群落结构不同的主要因素。培养试验表明,根际土壤有机碳矿化量显著高于非根际土壤。3 a的连续采样分析结果表明,根系是田间成熟玉米根际和非根际土壤理化性质差异的主要因素而受时间(2019—2021年...     

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)>细砂粒无机碳(FIC)>粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)>粗砂粒有机碳(COC)>黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。     

南方稀土矿区水土保持植物根际土壤碳氮及pH特征

选取南方稀土矿区芒萁、宽叶雀稗、枫香和木荷四种典型水土保持植物,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素和有机碳含量特征以及pH的变化。研究表明,根际较非根际土壤全氮、铵态氮和硝态氮平均分别高出79.7%、34.2%和30.7%,土壤有机碳平均高出164.9%,pH平均高出0.13个单位。除pH外,根际土壤与非根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮和有机碳之间均差异显著(p0.05)。四种植物根际土壤全氮、硝态氮、铵态氮和有机碳的含量均较非根际土壤含量高。宽叶雀稗的根际土壤pH大于非根际土壤,而木荷、芒萁和枫香的根际土壤p H与非根际土壤无显著差异。在根际与非根际土壤中,土壤全氮与土壤有机碳之间呈显著正相关,而土壤全氮与土壤铵态氮、土壤全氮与土壤硝态氮之间均无相关性。即稀土矿区四种植物对碳氮主要养分均具有较强的截存效应,可作为稀土矿区生态恢复的主要植物。     

玉米品种对根际微生物利用光合碳的影响

通过温室盆栽试验,以玉米品种郑单958(ZD)和陕单8806(SD)为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)联合~(13)CO_2标记技术对不同品种玉米光合同化碳在玉米—根际土壤系统的分配特征以及利用新光合同化碳的微生物群落进行了定量研究。结果表明:ZD的生物量及其植株和根际土壤的~(13)C含量均显著高于相应的SD处理,说明玉米品种能够显著影响光合同化碳的分配。根际土壤中部分PLFA-C百分比和PLFA-~(13)C百分比在两品种间显著不同,且ZD种植土壤中表征细菌(包括革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-))和真菌的PLFA-C及PLFA-~(13)C含量均显著高于种植SD土壤。ZD土壤中表征G~+、G~-、真菌和放线菌的PLFA-~(13)C含量分别占总PLFA-~(13)C的2.4%、33%、35%和0.3%,而上述参数在SD土壤中的值分别为5.9%、55%、11%和1.1%。ZD处理较SD处理提高了真菌/细菌比值,降低了环丙脂肪酸/前体比值。本研究表明根际微生物对光合同化碳的利用受玉米品种的显著影响,G~-和真菌是利用光合同化碳的主要群落。     

不同管理方式对黑土农田根际土壤团聚体稳定性的影响

以长期定位试验为平台,采集草地(GL)、作物轮作(当季作物为大豆,RS)和连作(玉米、大豆、小麦连作,CM,CS,CW)共5个样地的根际土壤样品作为实验处理,通过对根际土壤团聚体稳定性及有机碳含量的研究,旨在阐明不同植被覆盖与作物轮作—连作对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明,土壤有机碳以如下顺序递减:GL>CS>CM>RS>CW;土壤全氮含量以如下顺序递减:GL>CS>CM>CW>RS。农田经过20年的生态恢复,植被演替成为草地,土壤有机碳含量比农田各处理平均高出7.8%。水稳性大团聚体(WSA_(>0.25mm))质量分数以如下顺序递减:GL>CM>RS>CS>CW,草地WSA_(>0.25mm)的质量分数比农田平均高出18.0%。WSA_(>0.25mm)有机碳含量与土壤总有机碳含量呈显著正相关(r=0.89,p<0.05)。从草地到农田各处理WSA_(>2mm)与其WSA_(>0.25mm)的变化趋势基本一致。WSA_(>2mm)有机碳含量与平均重量直径(MWD)呈极显著正相关(r=0.99.p<0.01),对土壤团聚体的稳定性具有重要作用。根密度与WSA_(>0.25mm)、WSA_(>2mm)质量分数及有机碳含量呈显著或极显著正相关,与MWD的相关性也达极显著水平(r=0.97,p<0.01),表明植物根系在水稳性大团聚体的形成与稳定过程中起着重要作用。     

石灰性土壤中控制有机碳分解的因子

我国华北、西北地区有大面积的石灰性土壤,其中相当一部分是农地。     

不同施肥方式对灌漠土土壤有机碳、无机碳和微生物量碳的影响

利用武威市白云试验站18a长期定位试验资料,研究了不同施肥条件下,土壤有机碳、无机碳和微生物量碳在0-40 cm土层的变化状况.结果表明,氮肥与有机肥长期配合施用和长期施用农肥可以在0 20 cm土层增加土壤有机碳含量,减少土壤中的无机碳含量,增加土壤微生物量碳含量;单施秸秆可增加土壤有机碳,而对无机碳和微生物量碳影响无明显差异;长期施用氮肥对土壤的有机碳、无机碳和微生物量碳均无明显差异.土壤有机碳与土壤无机碳含量呈显著负相关关系,而与土壤微生物量碳呈显著正相关关系.     

农业生产对石灰性土壤无机碳库损失的影响

一般认为,土壤无机碳（SIC）周转缓慢,在全球农田碳循环及应对气候变化等方面的作用有限。近年来越来越多的证据表明,土壤无机碳转化速率也较快,在土壤肥力、碳库转化和调节大气二氧化碳浓度方面的作用不容小觑。总结了国内外关于农田无机碳方面的研究进展,强调无机碳在农田土壤固碳、缓冲土壤pH等方面具有重要作用;农业生产特别是氮肥大量施用导致我国一些地区农田无机碳消耗,加速土壤酸化,增加了作物重金属污染风险,影响了农田土壤健康。认为我国“秦岭-淮河”南北分界区非石灰性土壤与石灰性过渡区、山东半岛棕壤与潮土过渡区、东北黑土与黑钙土过渡区等区域SIC含量相对较低、降水量相对较高,长期大量施用氮肥会导致农田表层SIC发生损失,属SIC损失敏感区。提出应进一步研究的问题,包括：查明农业生产特别是施用氮肥对土壤无机碳去向的影响,研究土壤有机碳-二氧化碳-钙离子-无机碳相互作用机理及对氮肥的响应,在全球碳循环及土壤碳收支平衡研究中,应考虑人类活动特别是农业生产对土壤无机碳库的影响。建议定期监测我国无机碳损失敏感区农田土壤无机碳含量,合理施肥以减少土壤无机碳损失。     

沟灌方式和有机无机氮比例对甜糯玉米种植土壤酶活性和活性有机碳的影响

通过田间试验,研究了不同沟灌方式与有机无机氮(N)比例对甜糯玉米产量,不同时期土壤酶活性和活性有机碳含量的影响,以探讨有利于提高玉米产量和土壤质量的水肥供应模式。结果表明:60%无机N+40%有机N处理(F3)时,固定隔沟灌甜糯玉米鲜穗产量比常规沟灌提高12.0%;与单施无机氮处理相比,常规沟灌时70%无机N+30%有机N处理(F2)和固定隔沟灌时F3处理提高玉米鲜穗产量。相同水肥条件下,抽雄期土壤脲酶和转化酶活性显著高于成熟期。与单施无机氮处理相比,有机无机氮肥配施有利于增加土壤易氧化碳和可溶性碳含量,其中F3处理最高。与常规沟灌相比,交替隔沟灌和固定隔沟灌对抽雄期和成熟期土壤过氧化氢酶和转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量均有不同程度的影响,且固定隔沟灌与F3组合抽雄期和成熟期土壤转化酶活性、易氧化碳和可溶性碳含量以及抽雄期土壤过氧化氢酶活性最高。因此,固定隔沟灌与F3组合有利于提高土壤过氧化氢酶和转化酶活性以及易氧化碳和可溶性碳含量,从而提高玉米鲜穗产量。     

旱地长期覆盖下土壤团聚体有机碳及无机碳的变化规律

[目的] 研究不同覆盖方式对黄土高原土壤团聚体内部有机碳、无机碳分布的影响,为研究覆盖条件下土壤团聚体碳固持机制提供理论依据,推动旱地农田土壤的高效管理。[方法] 依据2012年起实施的长期定位试验,以种植“先玉335”春玉米的耕作土壤为研究对象,设置秸秆覆盖(SM)、地膜覆盖(FM)、无覆盖(CK)3个处理,通过湿筛法分析不同粒径团聚体中碳分布特征及其酶活性。[结果] ①与无覆盖相比,秸秆覆盖显著增加了各个粒径团聚体有机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.8%~18.2%;而地膜覆盖则显著降低了各粒径有机碳含量(p<0.05),降低幅度为1.2%~7.1%。同一处理下,团聚体有机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。各粒径中有机碳储量在秸秆覆盖下高于地膜覆盖和无覆盖处理。②地膜覆盖相较无覆盖显著增加了团聚体中的无机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.3%~5.9%;秸秆覆盖降低了无机碳含量,但差异不显著。同一处理下团聚体各粒径中无机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。地膜覆盖显著降低了>2 mm团聚体粒径的无机碳储量,但显著提高了2~0.25 mm粒径的储量(p<0.05)。③秸秆覆盖显著增加了团聚体中的总碳含量,增加幅度为7.1%~12.4%;同时地膜覆盖和秸秆覆盖都显著提高了2~0.25 mm粒径的总碳储量(p<0.05)。④秸秆覆盖提高了团聚体中与碳循环相关酶的活性,地膜覆盖则对其产生降低的影响。相关性分析表明有机碳、总碳含量与碳循环相关的酶活性呈显著正相关关系(p<0.05)。[结论] 秸秆覆盖和地膜覆盖显著影响碳库在团聚体中的变化,其中秸秆覆盖在提升土壤地力,增加土壤碳的固定方面优于地膜覆盖,具有较大优势。     

Accurate and Precise Measurement of Organic Carbon Content in Carbonate-Rich Soils

Accurate measurement of soil organic carbon (SOC) is dependent on precise and fast methods for the separation of organic and inorganic carbon. The widely used methods involving thermal decomposition of soil samples at a specific temperature in an automated carbon (C) analyzer are susceptible to interference by carbonates and overestimation of organic C, and thus removal of carbonates by acid pretreatment of samples is recommended. Two carbonate-removal pretreatments including hydrochloric (HCl) acid addition and HCl fumigation are compared using the calcium carbonate (CaCO₃) standard and soil samples of varying SOC contents. Both pretreatment methods provided similar measurements of organic C, indicating that both methods are efficient in removal of carbonates present in the soil. However, the HCl fumigation method exhibited greater accuracy and precision compared to the HCl addition method. Hence, SOC measurement procedure involving HCl fumigation as a pretreatment for the removal of carbonates is recommended for carbonate-rich soils.     

氮输入对森林土壤有机碳截存与损耗过程的影响

大气氮沉降对受氮限制的陆地生态系统碳截存/损耗的机理尚不清楚,尤其是对土壤有机碳(SOC)的输入、转化和输出过程的认识明显不足。本文论述了外源性氮素(氮沉降、人为增氮)对凋落物分解、土壤有机碳各组分周转的影响,以及土壤呼吸各组分(根系自养呼吸、根际微生物呼吸和SOM分解)对增氮的响应等领域的最新研究进展,指出了在上述研究领域中存在的问题,并提出拟解决的途径以及未来的可能研究方向,以期为该领域的研究提供参考。     

有机无机肥配施对黄壤烟田有机碳组分的影响

采用长期田间试验,研究有机无机肥不同比例配施对土壤有机碳各组分含量的影响。结果表明,长期有机无机肥配施相比于对照增加了土壤总碳量和活性有机碳库,但未达到显著影响水平。有机肥提供30%氮结合化肥提供70%氮处理,与仅施用化肥相比,显著提高了土壤中可溶性有机碳、微生物生物量碳、轻组有机碳和颗粒有机碳含量,提升比例分别是61.19%、96.03%、52.17%和33.55%。有机肥提供30%氮量处理与对照相比,显著增加了黄壤中可溶性有机碳、微生物生物量碳、轻组有机碳和颗粒有机碳含量,再增加有机肥投入量,这些活性有机碳没有显著增加。综上说明,本地黄壤烟田采取有机肥提供30%氮结合化肥提供70%氮施肥措施,长期施用可显著培育黄壤烟田基础地力,同时提高烟叶的产质量,这对于保证我国烟叶生产的可持续发展具有非常重要的意义。