农业废弃物料还田对土壤团聚体及土壤C和N的影响

为促进农业废弃物料的循环利用,选用秸秆(CS)、猪粪(PM)、酒渣(WR)、沼渣(BR)和菌渣(MR)5种来源于不同系统的农业废弃物料进行等碳量还田,外设单施无机肥(CF),不施肥(CK)以及裸地(CF)3个处理。测定了土壤水稳性团聚体、大团聚体包裹的微团聚体、土壤总有机碳(TOC)、全N以及团聚体结合态有机碳、N含量,以探讨农业有机废弃物料还田对土壤团聚体结构的稳定性以及土壤C、N的影响。与无机肥处理相比,有机物料还田分别使土壤大团聚体(Ma:0.25~8mm)、微团聚体(Mi:0.053~0.25mm)以及大团聚体包裹的微团聚体(Mm:0.053~0.25mm)含量平均增加34%、8%和34%,土壤团聚体平均重量直径(MWD)提高20%,土壤TOC含量平均增加61%,全N含量增加45%。其中以猪粪和酒渣最有利于团聚体以及土壤TOC、N含量的增加,沼渣效果最差。总体上有机物料还田促进了团聚体的形成和稳定,增加土壤TOC与N浓度,提高了团聚体对TOC和N的保护。     

不同有机物料还田对农田土壤有机碳以及微生物量碳的影响

为促进农业有机废弃物料的循环利用,选用来自5个涉农系统的有机物料(酒渣、沼渣、菌渣、猪粪和农田秸秆)进行还田,以单施化肥为对照研究其对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、微生物量碳(Microbial carbon,MBC)以及微生物商(Microbial quotient,Qmb)的影响。2011—2013年的数据结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田显著促进土壤SOC的积累,3年平均提高43%;其中沼渣和菌渣的效果好于猪粪、酒渣与秸秆,农田系统外的有机物料优于秸秆,更有利于SOC的积累。2)有机物料促进MBC的增加,较对照平均增加34%,其中酒渣、秸秆和猪粪对MBC的影响大于沼渣与菌渣。3)5种物料中,酒渣和秸秆还田提高土壤Qmb值;沼渣和菌渣还田降低土壤Qmb值,提高SOC的稳定性。     

秸秆不同还田方式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为提高玉米秸秆综合利用率,本文采用小区试验方法,研究连续5年不同秸秆还田方式对土壤化学性质、土壤团聚体比例及有机碳含量和玉米产量的影响。结果表明:秸秆连续还田后较对照明显增加土壤有机质含量和土壤pH。秸秆还田处理较对照增加土壤2.00 mm和0.25～2.00 mm团聚体粒级含量,其中秸秆全量还田处理的2.00 mm粒级团聚体比例较对照提高38.0%;秸秆全量还田除0.053 mm土壤团聚体有机碳含量均较对照降低,其余均增加;秸秆1/2还田可以有效增加土壤大团聚体粒级含量(0.25 mm),提高0.053 mm粒级团聚体中有机碳含量,明显提高玉米产量。由此可知,秸秆还田后有效改善土壤结构,增强通气与保水能力,提高土壤团聚体的稳定性,并增加土壤有机碳含量和改善土壤团聚体结构,并提高作物产量。     

长期连作棉田土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的变化

依托棉花长期连作定位试验,设置秸秆还田条件下棉花连作5、10、15、20年及无秸秆还田处理下连作5、10、20年处理,对比分析不同连作年限棉田土壤水稳性团聚体中养分的变化特征,对深入认识连作棉田土壤肥力演变及对合理施肥均具有重要的理论价值。结果表明,无论是秸秆还田还是无秸秆还田土壤中有机碳和全氮在水稳性团聚体总的分布规律是一致的,各个处理团聚体中的有机碳、全氮含量由高到低的顺序依次为:1 mm,0.053 mm,0.25≤粒径≤1 mm,0.053≤粒径0.25 mm,且各个处理团聚体中有机碳、全氮含量随着粒径的不断增大呈现先降低后增加的趋势。在秸秆还田处理中,各个粒径水稳性团聚体中有机碳、全氮含量随着连作年限的增加而增加;而无秸秆还田处理中,各个粒径水稳性团聚体中有机碳、全氮含量随着连作年限的增加而降低。土壤中全磷、全钾含量较均匀地分布在各个粒径的团聚体中,表明团聚体中全磷、全钾含量受粒径变化的影响较小。不同粒级水稳性团聚体中的养分对土壤总体养分的贡献率从高到低依次为0.25≤粒径≤1 mm、粒径0.053 mm、0.053≤粒径0.25 mm,粒径1 mm团聚体。秸秆还田处理下0.25≤粒径≤1 mm团聚体对土壤养分的贡献率总体随着连作年限的增加而增加;0.053≤粒径0.25 mm和粒径0.053 mm团聚体对土壤养分的贡献率随着连作年限的增加逐渐减低;粒径1 mm团聚体对土壤养分的贡献率没有表现出明显的规律。无秸秆还田处理0.25≤粒径≤1 mm、0.053≤粒径0.25 mm和粒径0.053 mm团聚体对土壤养分的贡献率与秸秆还田处理呈现相反的变化规律。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

施用有机肥提升不同土壤团聚体有机碳含量的差异性

基于收集已发表文献数据,建立具备相同有机碳分组方法(湿筛法)、相对独立的43篇文献的319组成对数据,利用Meta整合分析法研究不同耕地类型、种植制度及土壤质地条件下施肥对各粒径团聚体(2、2~0.25、0.25~0.053、0.053 mm)有机碳含量的影响程度。结果表明:与不施肥相比,施用有机肥和化肥均显著提升了土壤总有机碳(TSOC)及2、2~0.25、0.25~0.053 mm粒径团聚体有机碳含量,有机肥对总有机碳的提升幅度(38.0%)是化肥(8.8%)的4.3倍,而对各级团聚体有机碳的提升幅度(39.7%~72.3%)是化肥(4.3%~15.8%)的4.6~9.2倍(P0.05)。对于0.053 mm团聚体有机碳而言,施用化肥无影响,但有机肥能显著提升其有机碳含量。在同一条件不同粒径下,与不施肥相比,一年两熟、旱地、砂土及黏土下施用有机肥对2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量的提升幅度显著高于其他粒径。在同一粒径不同条件下,与不施肥相比,施用有机肥对不同粒径团聚体有机碳含量的提升幅度(P0.05)存在显著差异,分别为2~0.25 mm:砂土壤土、黏土;旱地水田、水旱轮作;0.25~0.053 mm和0.053 mm:一年一熟一年两熟;旱地水田、水旱轮作。施用化肥与施用有机肥结果类似,但差异不显著。施用化肥显著降低了水田中0.053 mm粒径团聚体有机碳含量,降低幅度为16.4%。0.25和0.25 mm粒径团聚体有机碳含量均与TSOC呈极显著正相关关系,TSOC每增加1.00g·kg~(-1)时,0.25 mm粒径团聚体有机碳含量的增加幅度(0.61 g·kg~(-1))要高于0.25 mm粒径(0.23 g·kg~(-1))。可见,施用有机肥有利于农田土壤团聚体有机碳的累积,尤其是大团聚体(0.25 mm),而不同条件下,尤其在旱地及质地较轻的砂土中,对土壤团聚体有机碳含量的累积更应该考虑有机肥的投入。     

添加玉米秸秆条件下土壤有机碳含量对温度变化的响应

通过室内培养试验,研究了不同温度(10、30、50℃)下添加玉米秸秆对土壤总有机碳、团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳含量的影响。结果表明,与未添加玉米秸秆(CK)相比,添加玉米秸秆后土壤中以上各种有机碳含量均明显增加,同时促进了土壤微团聚体向大团聚体的转化。随培养温度的升高,添加玉米秸秆后的土壤总有机碳含量、土壤中0.25~0.053和0.053 mm粒级团聚体有机碳含量以及土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)的有机碳含量下降,而2~0.25 mm粒级团聚体有机碳含量增加,说明添加玉米秸秆后温度升高不利于土壤总有机碳、较小粒级团聚体有机碳、水溶性有机碳及腐殖质碳的积累,同时也不利于土壤大团聚体的形成。     

复垦土壤水稳性团聚体碳氮分布对施肥的响应

为揭示不同培肥措施下采煤塌陷区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳、氮分布的变化规律,依托山西省潞安煤矿复垦土壤长期定位试验基地,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MCF)和生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施对不同复垦年限(4年,8年)土壤水稳性团聚体组成及碳、氮分布的影响。结果表明,不同复垦年限各处理均以0.053～0.25 mm水稳性团聚体含量最多,占团聚体总量的35%～50%;随复垦年限增加,M、MCF、MCFB处理提高了土壤大粒径水稳性团聚体(2 mm、1～2 mm)含量,而降低了微团聚体(0.053～0.25 mm)含量;与未复垦生土(RS)相比,不同复垦年限各处理均有助于2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm粒径土壤团聚体含量的提高,而与农田熟土(US)相比,则在一定程度上降低了1～2 mm,0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径土壤团聚体含量。与CK相比,各培肥处理均提高了土壤水稳性团聚体有机碳、氮含量,其中以单施有机肥(M)效果最好,有机碳、氮含量分别增加了5%～94%、58%～114%;各处理土壤团聚体有机碳、氮含量均高于RS但低于US。不同复垦年限各处理水稳性团聚体有机碳、氮储量均以0.053～0.25 mm粒径所占比例最高;复垦4年土壤团聚体有机碳、全氮以及复垦8年全氮的总储量均以单施有机肥处理最高,显著高于其他处理,而复垦8年有机碳总储量以MCF处理最高,与M和CF处理差异不显著,三者均显著高于MCFB和CK。由此可见,5种培肥措施中单施有机肥较其他处理更有助于提高复垦土壤团聚体有机碳、氮含量及其总储量。     

有机物料还田对夏玉米田土壤氮素形态、转化及利用的影响

为探究不同有机物料还田对土壤氮素转化与利用的影响,通过田间定位试验,在夏玉米季不同生育时期以无机肥(CF)为对照,测定秸秆(ST)、猪粪(PM)和沼渣(BR)3种有机物料等氮量还田处理的土壤全氮、硝态氮、铵态氮以及微生物量氮以及玉米产量等指标,并通过室内培养测定不同物料还田的土壤净氮矿化速率。结果表明:从对土壤总量影响来看,添加3种有机物料均能不同程度地增加土壤全氮含量,成熟期PM、BR和ST处理分别比CF提高16.62%、9.14%和8.60%。从氮素形态来看,PM处理可以提高土壤硝态氮含量,在玉米扬花期和成熟期分别提高37.05%和75.86%;BR处理可以提高土壤铵态氮含量,在整个玉米生育期土壤铵态氮提高16.83%。3种有机物料还田均可提高土壤微生物量氮,ST、PM和BR分别比CF高出15.76%、14.84%和17.85%。从不同有机物料还田的土壤氮矿化速率来看,PM和BR处理可显著提高土壤氮矿化速率,分别比CF高出33.53%和12.93%,ST处理的土壤氮矿化速率最低(0.03~1.06 mg/(kg·d))。就产量与氮肥吸收而言,PM处理玉米产量比ST处理提高8.10%,PM和BR处理氮肥吸收效率均显著高于CF和ST处理。3种有机物料还田均可提高土壤全氮水平,但在土壤氮素形态和氮矿化速率上有差异。在3种有机物料处理中,沼渣处理最有利于增加土壤无机氮含量,猪粪处理对于促进土壤氮矿化效果最佳,秸秆则显著减弱了土壤中氮的矿化速率。综上,猪粪和沼渣还田在提高土壤供氮能力、促进氮矿化与促进氮肥吸收上均显著优于秸秆,猪粪还田有利于提高玉米产量。     

重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳和黑碳的影响

为了揭示重度火烧对大兴安岭落叶松天然林土壤团聚体有机碳(SOC)和黑碳(BC)的影响,本文选取大兴安岭落叶松天然林重度火烧迹地为研究对象,并以未火烧落叶松天然林为对照,进行相关研究。结果表明:1)重度火烧明显增加表层土壤有机碳和黑碳含量。和对照样地相比,重度火烧迹地0~5 cm层全土有机碳增加了41.56%,黑碳增加了123.69%,黑碳含量增加显著(P0.05)。2)重度火烧明显增加了0~5 cm层的5 mm和0.25 mm团聚体比例,降低了0.25~5 mm团聚体比例。3)对照样地相比,重度火烧显著提高了0~5 cm土层内的5 mm和0.053 mm团聚体有机碳含量(P0.05),增幅达177.6%和127.27%。而0.25~2 mm团聚体有机碳含量在3个土层内较对照均有不同程度的降低。2种林地类型各粒径团聚体有机碳含量表现为随粒径增大而增加,随土层深度的增加而降低的趋势。4)团聚体中黑碳含量的分布规律与有机碳相似。重度火烧迹地0~5 cm层的5 mm、2~5 mm、0.053~0.25 mm、0.053 mm团聚体黑碳含量分别增加了4.92、4.19、1.06、0.44 g/kg,与对照之间的差异均达显著水平(P0.05);5)2种林地土壤团聚体BC/SOC比值在0.05~0.41之间,且重度火烧显著增加了BC/SOC比值(P0.05)。相关分析表明,各粒径团聚体有机碳和黑碳含量显著线性相关。      

Aggregate-associated changes in nutrient properties,microbial community and functions in a greenhouse vegetable field based on an eight-year fertilization experiment of China

Soil aggregation, microbial community, and functions(i.e., extracellular enzyme activities; EEAs) are critical factors affecting soil C dynamics and nutrient cycling. We assessed soil aggregate distribution, stability, nutrients, and microbial characteristics within 2, 0.25–2, 0.053–0.25, and 0.053 mm aggregates, based on an eight-year field experiment in a greenhouse vegetable field in China. The field experiment includes four treatments: 100% N fertilizer(CF), 50% substitution of N fertilizer with manure(M), straw(S), and manure plus straw(MS). The amounts of nutrient(N, P_2O_5, and K_2O) input were equal in each treatment. Results showed higher values of mean weight diameter in organic-amended soils(M, MS, and S, 2.43–2.97) vs. CF-amended soils(1.99). Relative to CF treatment, organic amendments had positive effects on nutrient(i.e., available N, P, and soil organic C(SOC)) conditions, microbial(e.g., bacterial and fungal) growth, and EEAs in the 0.053 mm aggregates, but not in the 0.053 mm aggregates. The 0.25–0.053 mm aggregates exhibited better nutrient conditions and hydrolytic activity, while the 0.053 mm aggregates had poor nutrient conditions and higher oxidative activity among aggregates, per SOC, available N, available P, and a series of enzyme activities. These results indicated that the 0.25–0.053 mm(0.053 mm) aggregates provide suitable microhabitats for hydrolytic(oxidative) activity. Interestingly, we found that hydrolytic and oxidative activities were mainly impacted by fertilization(58.5%, P0.01) and aggregate fractions(50.5%, P0.01), respectively. The hydrolytic and oxidative activities were significantly(P0.01) associated with nutrients(SOC and available N) and pH, electrical conductivity, respectively. Furthermore, SOC, available N, and available P closely(P0.05) affected microbial communities within 0.25, 0.25–0.053, and 0.053 mm aggregates, respectively. These findings provide several insights into microbial characteristics within aggregates under different fertilization modes in the greenhouse vegetable production system in China.     

Soil organic carbon associated with aggregate-size and density fractions in a Mollisol amended with charred and uncharred maize straw

Straw return has been strongly recommended in China, whereas applying biochar into soil is considered to provide more benefits for agriculture as well as the environment. In this study, a five-year(2011-2015) field experiment was conducted to evaluate the effects of uncharred maize straw amendment(MS) and charred maize straw amendment(charred MS) on organic carbon(C) contents in bulk soil and in various soil aggregate-size and density fractions. Compared to no amendment(CK), the bulk soil organic C content significantly improved by 9.30% for MS and by 23.4% for charred MS. Uncharred and charred maize straw applied annually at a consistent equal-C dosage resulted in 19.7 and 58.2% organic C sequestration efficiency in soil, respectively, after the five years of the field experiment. The percentages of macroaggregates(0.25 mm) and occluded microaggregates(0.25-0.053 mm) obviously increased by 7.73 and 18.1% for MS and by 10.7 and 19.6% for charred MS, respectively. Moreover, significant incremental increases of 19.4 and 35.0% in macroaggregate-associated organic C occurred in MS and charred MS, respectively. The occluded microaggregates associated organic C significantly increased by 21.7% for MS and 25.1% for charred MS. Mineral-associated organic C(0.053 mm) inside the macroaggregates and the occluded microaggregates obviously improved by 24.7 and 33.3% for MS and by 18.4 and 44.9% for charred MS. Organic C associated with coarse particulate organic matter(POM) within the macroaggregates markedly increased by 65.1 and 41.2% for MS and charred MS, respectively. Charred MS resulted in a noteworthy increment of 50.4% for organic C associated with heavy POM inside the occluded microaggregates, whereas charred MS and MS observably improved organic C associated with heavy POM inside the free microaggregates by 36.3 and 20.0%, respectively. These results demonstrate that uncharred and charred maize straw amendments improve C sequestration by physically protecting more organic C in the macroaggregates and the occluded microaggregates. Compared to the feedstock straw amendment, charred maize straw amendment is more advantageous to C sequestration.     

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。     

Inter-annual changes in the aggregate-size distribution and associated carbon of soil and their effects on the straw-derived carbon incorporation under long-term no-tillage

Converting from conventional tillage to no-tillage influences the soil aggregate-size distribution and thus soil organic carbon(SOC) stabilization. However, the dynamics of soil aggregation and the straw-derived carbon(C) incorporation within aggregate fractions are not well understood. An experiment was established in 2004 to test the effects of two treatments, no-tillage with residue(NT) and conventional tillage without residue(CT), on the soil aggregate-size distribution and SOC stabilization in a continuous maize(Zea mays L.) cropping system located in the semiarid region of northern China. Soil samples were collected from the 0–10 cm layer in 2008, 2010 and 2015, and were separated into four aggregate-size classes(2, 0.25–2, 0.053–0.25, and 0.053 mm) by wet-sieving. In each year, NT soil had a higher proportion of macroaggregates(i.e., 2 and 0.25–2 mm) and associated SOC concentration compared with CT. Additionally, to compare straw-derived C incorporation within NT and CT aggregate fractions, 13 C-labeled straw was incubated with intact NT and CT soils. After 90 days, the highest proportion of 13 C-labeled straw-derived C was observed in the 2 mm fraction, and this proportion was lower in NT than that in CT soil. Overall, we conclude that long-term continuous NT increased the proportion of macroaggregates and the C concentration within macroaggregates, and the physical protection provided by NT is beneficial for soil C sequestration in the continuous maize cropping system in semiarid regions of northern China.     

不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征

【目的】在已有团聚体碳氮分布研究的基础上,进一步研究不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征,并分析有机碳矿化的影响因素,为揭示施肥对土壤肥力的影响及土壤有机碳矿化作用机制提供理论依据。【方法】以长期定位施肥红壤性水稻土为研究对象,包括9个处理:不施肥(CK)、有机质循环(C)、氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、氮钾肥(NK)和氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。运用湿筛法得到2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm 5个粒级团聚体,观测团聚体和全土有机碳矿化动态变化,测定团聚体中微生物生物量碳含量和转化酶活性。【结果】全土和1 mm团聚体有机碳矿化速率在培养前期快速下降,之后逐渐降低至稳定状态,而1 mm粒级尤其是0.053—0.25 mm团聚体,有机碳矿化速率在培养前期降低幅度减小并更早达到稳定状态。有机碳累积矿化量在2 mm和1—2 mm团聚体中最高,在0.053—0.25 mm团聚体中最低。与对照相比,施磷肥处理(NP和NPK)各粒级团聚体有机碳累积矿化量平均提高17.0%—62.1%,施有机肥处理(C、NC和NPKC)则平均提高25.0%—80.5%。2 mm和0.25—1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,分别为21.0%—42.5%和20.6%—32.7%。0.25 mm大团聚体微生物生物量碳含量和转化酶活性均高于0.25 mm微团聚体。施磷肥处理各粒级团聚体微生物生物量碳含量较对照平均高73.4%—92.0%,施有机肥处理平均高60.8%—99.6%。磷肥和有机肥的施用显著提高0.25 mm大团聚体转化酶活性,其中NC处理大团聚体转化酶活性最高,较对照提高46.0%—135.0%。团聚体有机碳累积矿化量与有机碳、全氮、微生物生物量碳含量及转化酶活性均呈极显著正相关,但与有机碳的相关性最大。【结论】大团聚体在土壤有机碳矿化中发挥主导作用;有机碳含量是影响团聚体有机碳矿化的最主要因素;磷肥和有机肥的施用促进了土壤团聚体有机碳的矿化,是提高红壤性水稻土供肥能力的有效措施。     

氮添加对高寒草甸土壤团聚体分布及其碳氮含量的影响

  目的  探讨不同氮添加条件下土壤团聚体分布及其碳氮含量的响应特征,以期为氮沉降背景下高寒草甸土壤固碳机制提供数据支撑。  方法  于2014年在青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0 g/（m2·a）（N0,对照）、2 g/（m2·a）（N2）、4 g/（m2·a）（N4）、8 g/（m2·a）（N8）、16 g/（m2·a）（N16）、32 g/（m2·a）（N32）6个水平氮素添加控制试验。通过湿筛法获得大团聚体（0.25 ~ 2 mm）、微团聚体（0.053 ~ 0.25 mm）和黏粉粒（< 0.053 mm）,并测定各粒级土壤团聚体有机碳和全氮含量。  结果  该高寒草甸土壤大团聚体质量百分比（79%）显著高于黏粉粒（13%）和微团聚体（8%）（P < 0.05）,各粒级团聚体质量百分比在不同氮添加处理下差异不显著（P > 0.05）,氮添加未显著改变土壤团聚体平均质量直径（P > 0.05）,这可能由于氮添加不仅提高了根系生物量,也降低了土壤微生物活性。氮添加降低了大团聚体和微团聚体有机碳含量,而增加了黏粉粒有机碳含量（P > 0.05）。相比于对照,氮添加使得微团聚体和黏粉粒全氮含量分别降低了2%和12%（P > 0.05）。氮添加显著降低了各粒级土壤团聚体C/N（P < 0.05）。  结论  不同粒级土壤团聚体C/N比值下降,表明未来持续氮沉降可能会加速高寒草甸土壤有机碳矿化。      

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。     

施肥对坡地土壤团聚体与磷素赋存形态的影响

紫色土为长江上游农耕区主要土壤,多分布在山地丘陵区,其耕层较薄(30～80 cm),土壤养分质量分数普遍偏低,作物养分利用率低,但目前国内外关于团聚体尺度耕作土壤的磷素分异与循环规律的研究较少.为深入了解紫色土坡耕地长期施肥过程中的磷素养分库容和供应机制,本研究基于2002年开始的长期施肥定位试验,分析研究了西南紫色土区玉米/小麦轮作制度不同施肥方式下土壤团聚体发育特征,并结合碳、氮转化过程探讨紫色土培肥过程中磷素赋存形态及转化规律.结果表明:长期有机无机配合施肥促进大团聚体的形成,不同施肥平均重量直径(MWD)依次为:OMNPKRSDNPKNPKCK;长期施肥均不同程度提高了各粒径土壤团聚体中有机碳、全氮、全磷、速效磷及各形态无机磷(Ex-P, Al-P, Ca-P, Or-P)质量分数,其中主要提高了较大团聚体(2,0.25～2 mm)中养分质量分数.无机肥配施粪肥处理提升有机碳和全氮的效果优于无机肥配施秸秆,而对全磷和速效磷提升效果则相反.长期有机无机配合施用可有效提高各粒径团聚体中Ex-P,Al-P,Ca-P和Or-P质量分数,并促进Al-P,Ca-P向大团聚体转移,提高了土壤对有效磷素的保持能力.有机质添加处理在提高土壤有机碳和有机磷质量分数的同时,也对土壤磷素转化、提高磷素有效性具有重要影响.