长期施肥对红壤和潮土颗粒有机碳含量与分布的影响

【目的】为阐明长期施肥对红壤和潮土不同大小颗粒有机碳含量和分布的影响,探讨土壤持续利用培肥模式。【方法】采集17年长期施用不同肥料后的红壤和潮土,通过物理分组方法得到砂粒、粗粉粒、细粉粒、粗黏粒及细黏粒,观测了不同颗粒有机碳含量和分布的状况。【结果】与不施肥（CK）相比,施用有机肥（M、NPKM）和秸秆还田（NPKS）均可显著增加红壤和潮土总有机碳及不同颗粒有机碳组分的含量,其中以配施有机肥效果最为明显。施化肥有利于增加细黏粒的有机碳含量。各级颗粒中以砂粒的有机碳（POC）含量增幅最高,在红壤和潮土中分别增加1.7～3.8倍和1.9～2.8倍,对施肥最敏感。施肥使红壤和潮土有机碳在砂粒中的分布比例分别提高了37.7%～91.5%和63.6%;黏粉粒中有机碳的分布比例因颗粒大小不同而有差异,但总体上施肥降低了黏粉粒中矿物结合态有机碳（MOC）的分布比例,相应地施肥提高了POC与MOC的比率（WPOC/WMOC）,改良了土壤有机碳性质。【结论】长期施肥下壤质红壤比轻质潮土固存了更多的有机碳。配施有机肥和秸秆还田是提高两种土壤不同颗粒有机碳含量的有效措施。     

长期施肥对红壤旱地有机碳、氮和磷的影响

通过长期田间定位实验研究了不同施肥处理对红壤旱地土壤养分库累积和养分供给的影响。研究结果表明:长期单施氮肥易造成土壤酸化和土壤磷库消耗;不施氮肥土壤的氮库会发生明显耗竭,导致土壤水溶性氮含量下降;施用磷肥土壤的速效磷含量有所增加;施用有机肥(猪粪)可以显著增加土壤氮库、磷库和碳库,并缓解土壤酸化;有机肥施用使土壤速效磷含量大幅度增加,可能会导致磷素流失风险。     

长期施肥对红壤旱地有机碳、氮和磷的影响

通过长期田间定位实验研究了不同施肥处理对红壤旱地土壤养分库累积和养分供给的影响。研究结果表明:长期单施氮肥易造成土壤酸化和土壤磷库消耗;不施氮肥土壤的氮库会发生明显耗竭,导致土壤水溶性氮含量下降;施用磷肥土壤的速效磷含量有所增加;施用有机肥(猪粪)可以显著增加土壤氮库、磷库和碳库,并缓解土壤酸化;有机肥施用使土壤速效磷含量大幅度增加,可能会导致磷素流失风险。     

长期定位施肥对设施土壤团聚体内颗粒有机碳含量的影响

以长期定位施肥的设施土壤为材料,采用土壤有机碳物理分组方法,研究了长期定位施肥对团聚体内颗粒有机碳(POMC)含量的影响.结果表明,有机肥和有机无机肥配施处理下的土壤大团聚体内微团聚体之间的粗POM和单施无机肥处理的粗POM平均碳含量要比不施肥高6.97倍和4.85倍.施肥对细POM C浓度的影响没有明显规律.长期施用有机肥料或配施无机肥(除AN处理外)还提高了大团聚体包襄的徽团聚体内(intra-mM)的和游离微团聚体内的(free intra-m)POM C含量,而无机肥的施用却导致了intra-mM和free intra-mPOM C含量下降22.5%～21.1%.     

长期施肥对红壤性水稻土根际土壤可溶性有机碳含量的影响

[目的]研究长期施肥对红壤性水稻土根际土壤可溶性有机碳的影响。[方法]采用田间定位试验,研究了不同施肥制度下红壤性水稻土根际土壤可溶性有机碳（DOC）的动态变化。[结果]与非根际土壤相比,根际土壤DOC含量的变化趋势呈现为水稻分蘖期低、抽穗期高、结实期低、成熟期高;而与移栽前相比,水稻收获时土壤DOC含量增加明显。[结论]种植水稻有利于保持和提高土壤有机碳库质量。     

长期施肥下旱地红壤不同保护态有机碳库变化特征

为研究长期施肥对旱地红壤不同保护态有机碳组分（库）的影响,在不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施常量氮磷钾肥（NPK）、施2倍量氮磷钾肥（HNPK）、氮磷钾肥配施有机肥（NPKM）、单施有机肥（M）6个处理下,分析物理-化学联合分组方法分离的土壤未保护、物理保护、物理-化学保护、物理-生物化学保护、化学保护、生物化学保护的有机碳组分的含量特征及其与总有机碳含量的关系,并探究土壤各保护态有机碳库储量与累积碳投入量间的关系。结果表明,CK与N处理间的土壤各保护态有机碳组分的含量均无显著差异（P>0.05）。与CK相比,施氮磷钾肥（NPK、HNPK）与有机肥（M、NPKM）处理的土壤总有机碳含量、未保护有机碳组分含量、物理保护有机碳组分含量分别提高13.3%～48.0%、39.2%～221.5%、41.9%～132.3%,土壤未保护有机碳、物理保护有机碳占土壤总有机碳的比例提高1.9～10.0、2.5～5.5个百分点,增幅均达显著水平（P<0.05）,该效应在施有机肥条件下表现更为明显。土壤各保护态有机碳组分含量与总有机碳含量均呈正相关关系,线性回归方程拟合结果显示,单位总有机碳含...     

长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响

【目的】土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理：不施肥处理（CK）,施氮磷钾化肥处理（NPK）,施70%化肥+30%有机肥处理（70F+30M）,施50%化肥+50%有机肥处理（50F+50M）,施30%化肥+70%有机肥处理（30F+70M）,于 2017 年早稻种植前采集耕层 （0—20 cm） 土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放 CO₂-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理（70F+30M、50F+50M 和30F+70M）土壤有机碳显著高于NPK处理（P<0.05）,平均较NPK处理提高了31.31%,以50F+50M和30F+70M处理较为显著。各处理有机碳矿化速率均在培养后的第1天达到峰值且差异显著,排序为50F+50M>30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量（P>0.05）,70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理（P<0.05）,分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率（累积矿化量占有机碳总量的比率）变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理（P<0.05）。施肥处理均不同程度地提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以30F+70M处理最高,较NPK提高了1.19倍。不同施肥处理较不施肥均未明显改变土壤有机碳周转速率及半周转期。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）、累积矿化量及累积矿化率均显著受土壤有机碳含量及投入碳量的影响,且呈现正相关关系。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）/土壤有机碳比值与所投入碳量呈现显著正相关（P<0.05）;土壤有机碳的周转速率常数（k）与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。     

长期定位施肥下灰漠土有机碳演变特征分析

[目的]研究不同施肥管理措施下农田土壤有机碳的变化规律,探明灰漠土有机碳含量提升及定向培育指标.[方法]依托始于1990年的国家灰漠土肥力与肥料效益长期定位监测试验,分析耕层与剖面土壤有机碳(SOC)的动态演变特征,拟合有机碳SOC (g/kg)与试验持续时间t(a)的线型回归方程,确定土壤有机碳变化的特征值.[结果]耕层(0～ 20 cm)土壤有机碳含量与施肥年限间存在显著相关性,配施有机肥(1.5NPKM、NPKM)和PK处理达极显著相关;施用有机肥(1.5NPKM、NPKM)土壤有机碳的增加速率分别是秸秆还田(N PKS)的28.8和15.2倍.除NP处理表现为增碳外,其他施用化肥处理均表现为减碳.NK、NPK、N、PK处理土壤有机碳下降速率依次为0.024、0.027、0.031和0.059 g/(kg·a).灰漠土有机碳投入的平均转化效率为23.6;(线性方程:Ssoc=0.236C-0.306(R2=0.894,P＜0.001)),维持新疆灰漠土有机碳的碳投入量为1.3 t/(hm2·a).[结论]与不施肥或长期施用化肥相比,在干旱区灰漠土采用有机无机配施固碳效应显著,其碳投入与土壤有机碳呈显著线性正相关(P＜0.001),增加土壤碳投入(有机肥或秸秆)仍然是提升或维持土壤肥力的主要措施.     

施肥对红壤有机碳矿化特征的影响

为阐明不同肥料施用对红壤有机碳矿化及几种碳形态的影响,对长期定位试验红壤单施有机肥(M)、施用化肥(NPK)、化肥十有机肥(NPKM)、不施肥(CK)4个处理的土样进行室内培养,在培养期间定期采样红壤CO2释放量及土壤微生物生物量碳(SMBC)和可溶性有机碳(WSOC)的含量进行分析.结果表明:1)不同施肥处理CO2释...     

红壤性水稻土有机无机复合体中碳氮特征对长期施肥的响应

【目的】研究长期施肥对红壤性水稻土有机无机复合体中有机碳（OC）、全氮（TNOIC）特征的影响,为红壤性水稻土管理和培育土壤肥力提供依据。【方法】以长期定位施肥试验的红壤性水稻土为研究对象（始于1984年）,选取CK（不施肥）、PK（施磷钾肥）、NPK（施氮磷钾肥）、NPKM（施70%氮磷钾肥+30%有机肥）4个处理。采集0—20 cm土层土样,分析各粒级（<2、2—10、10—20、20—50和50—250μm）有机无机复合体的分布,并探讨施肥对复合体中有机碳（OC）和全氮（TNOIC）含量、储量和碳氮比（C/N）的影响,以及有机无机复合体中OC和TNOIC对红壤性水稻土有机碳（SOC）、全氮（TN）贡献率的影响。【结果】与不施肥CK相比,施肥处理显著提高了20—50μm粒级复合体的比例,降低了<10μm粒级复合体比例,而NPKM处理与其他施肥处理相比,50—250μm粒级复合体的比例增加更显著;不同施肥对各粒级复合体中OC和TNOIC含量影响不同,与PK相比,NPK处理的50—250μm粒级复合体中OC和TNOIC分别增加了36.3%、80.6%;与NPK相比,NPKM...     

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。     

长期不同施肥红壤粒径分布的多重分形特征

【目的】通过探讨长期不同施肥后红壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示不同施肥模式对土壤粒径分布的影响,为农田土壤发育过程以及科学合理利用红壤提供理论支撑。【方法】以湖南省祁阳试验点红壤旱地长期定位试验（1990年至今）为依托,采用激光粒度分析仪测定1990年初始土样（O）与连续22年不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、有机无机配合施用（NPKM）和单施有机肥（M）4种施肥模式下小麦-玉米轮作系统中耕层土壤（0-20 cm）颗粒分布;应用多重分形理论以盒计维方法分析了土壤粒径分布多重分形参数的变化趋势;并对多重分形参数、土壤颗粒与土壤有机质进行相关性分析,阐明多重分形参数表征土壤粒径分布的精准性。【结果】多重分形参数可以反映土壤粒径分布的非均匀程度,与红壤黏、粉粒含量、土壤有机质含量显著相关;运用多重分形参数表征土壤粒径分布具有较高的灵敏性与精准度。红壤粒径广义维数（D(q)）在﹣10≤q≤10的范围内,其中D(q＜0)比D(q＞0)更为敏感,表明广义维数（D(q)）在稀疏区域的标度性低于密集区域的标度性。与初始土样（O）相比,长期不同施肥对容量维数（D0）与信息维数（D1）无显著影响,但显著提高了关联维数D2（0.864-0.883）、D1/D0（0.921-0.932）;处理间均表现为M、NPKM＞NPK、CK、O,也显著提高了奇异强度α0（1.129-1.177）和奇异谱宽Δα（1.966-2.707）等多重分形参数,处理间均表现为NPK、CK＞M、NPKM＞O。【结论】在成土条件、种植制度和管理措施均一致的条件下,无论是单施有机肥（猪粪）还是有机肥（猪粪）配合施用化肥均可以显著提高红壤粒径分布局部密集程度,促进土壤细化,加快土壤不均匀性发展,增强了土壤颗粒异质性。多重分形参数可以表征土壤粒径分布的细微差别,为土壤粒径分布的精准研究提供了技术支持。     

广东罗浮山土壤有机碳储量与组分垂直分布特征

对广东罗浮山不同海拔有代表性的10个土壤采样点进行剖面挖掘,采集0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm土层的土壤样品,采用化学分析方法对土壤有机碳(SOC)含量、土壤活性有机碳(POXC)含量、土壤有机碳的各组分含量及土壤基本理化指标进行分析,探讨罗浮山不同海拔各土壤剖面有机碳储量及组分的垂直分布规律。结果表明：罗浮山土壤有机碳和活性有机碳均集中分布在0~40 cm深度的土壤中,且0~20 cm SOC含量及储量与海拔呈显著正相关;随着海拔的升高,SOC含量及储量、POXC含量以及土壤有机碳各组分含量均呈增加趋势;随土层深度增加,SOC含量及储量、POXC含量、C_F1和C_F2含量均呈降低趋势,而C_F3和C_F4含量则反之;POXC含量、土壤有机碳各组分含量与SOC含量均呈极显著相关,增加SOC积累是提高SOC各组分含量的主要途径。     

南方红壤稻田与旱地土壤有机碳及其组分的特征差异

大量研究证明稻田土壤比旱地土壤更具同碳潜力,但至今对稻田土壤同碳机制的认识尚不甚清楚.本研究于2007年利用两个开垦年代相似,近20多年分别一直种植双季稻和双季玉米的长期定位试验,来比较不同种植模式下土壤有机碳及其组分的差异.结果表明,水田土壤总有机碳和总氮的浓度分别是旱地的2.2倍和2.5倍.与试验前相比.水稻种植显著提高了土壤有机碳的含量,增幅达到30.8%,而旱地的前后差异不显著.在所有团聚体粒径水平上,水田有机碳的浓度均显著高于旱地.其中53-250 μm微团聚体相差最大,水田是早地的近3倍.水田微团聚体保护碳(iPOM-m)在土壤中的浓度是旱地的4.2倍,微团聚体保护碳在总有机碳中的比重也显著高于旱地,达到25.5%.是旱地的2倍.水田和旱地iPOM-m组分碳的差异能够解释其总有机碳差异的42.8%.上述结果可以增强我们对稻田土壤同碳机制的了解.为稻田土壤碳管理提供理论依据.     

Response of Soil Organic Carbon and Its Aggregate Fractions to Long-Term Fertilization in Irrigated Desert Soil of China

Irrigated desert soil samples in the Hexi Corridor of China were collected over a period of 23 years from a site where different fertilization methods had been used. Changes of soil organic carbon （SOC） and its water stable aggregate （WSA） size fractions were studied. The effects of various fertilization methods on the distribution of added organic carbon （OC） in different WSA size fractions were also analyzed. The results showed that the applied fertilizations for 23 years improved SOC concentrations and OC concentrations in all WSA size fractions compared to the non-fertilized treatment （CK）. In addition, fertilization obviously increased the OC stocks of2 mm, 0.25-2 mm and 0.053-0.25 mm WSA fractions, respectively. A signiifcant positive correlation was found between soil C gains and OC inputs （r=0.92, P〈0.05）, indicating that SOC may have not reached the saturation point yet at the site. The C sequestration rate was estimated by 14.02%at the site. The OC stocks in all of the〈2 mm WSA fractions increased with the increase of OC input amounts;and the conversion rate of the input fresh OC to the OC stock of〈0.053 mm WSA fraction was 1.2 and 2.6 times higher than those of the 0.25-2 mm and 0.053-0.25 mm WSA fractions, respectively. Therefore, the〈0.053 mm WSA fraction was the most important component for soil C sequestration in the irrigated desert soil.     

不同植茶年限土壤团聚体有机碳的分布特征

【目的】探索和了解茶园土壤有机碳的稳定性及碳固持能力。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,开展植茶年限为15 a、22 a、30 a和50 a土壤团聚体有机碳分布特征研究。【结果】随着土壤团聚体粒径的减小,团聚体总有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和可矿化碳含量增加,最大值主要集中于＜0.25 mm、0.5—0.25 mm团聚体中,而团聚体微生物量碳含量则随粒径减小而先增加再减小,最大值分布于5—2 mm团聚体中,团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例随团聚体粒径减小而减小;随植茶年限的延长,团聚体中总有机碳含量增加,活性有机碳和颗粒有机碳先降低再增加,植茶22 a时含量最低,而水溶性有机碳、可矿化碳和微生物量碳则呈现先增加再降低的趋势,植茶30 a时含量最高,且团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例均随着植茶年限的延长呈现下降的趋势;土壤团聚体总有机碳以及各个碳组分含量均为0—20 cm土层大于20—40 cm土层,而土壤团聚体各组分有机碳占总有机碳的比例均为20—40 cm土层大于0—20 cm土层。【结论】较小粒径团聚体有机碳稳定性较强,土壤有机碳固持能力存在临界植茶年限;0—20 cm土层碳汇效应较20—40 cm土层强。     

长期施肥下黄壤性水稻土有机碳组分变化特征

【目的】土壤有机碳具有高度异质性,不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同,其生物有效性和肥力功能不同,并反映出不同的稳定机制,所以深入研究土壤有机碳的组分特征,对于更好地了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义。本研究以黄壤性水稻土为对象,旨在研究揭示长期施肥对土壤有机碳组分特征的影响并探讨合理培肥模式。【方法】以中国黄壤性水稻土18年长期施肥定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,采用土壤有机碳物理-化学联合分组方法,重点研究不同施肥条件下土壤有机碳组分含量及分配比例的变化,并通过定量分析组分碳含量与年均碳投入量的关系,探讨土壤有机碳饱和现象。试验处理包括不施肥对照（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、无机肥配施低量有机肥（0.5MNPK）和无机肥配施高量有机肥（MNPK）,碳投入梯度为0.87-6.02 t·hm^-2·a^-1。【结果】与不施肥（CK）相比,单施化肥（NPK）处理显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、化学保护粉粒组有机碳和生物化学保护粉粒组有机碳含量,总有机碳提升10%;有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、物理保护有机碳、化学保护粉粒组、黏粒组有机碳和生物化学保护粉粒组、黏粒组有机碳,增加幅度高于化肥处理,总有机碳提升24%-46%,其中以有机无机肥配施（MNPK）的提升幅度最大;与不施肥（CK）及单施化肥（NPK）处理相比,有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）土壤物理保护有机碳的分配比例显著升高;模型分析发现,长期施肥条件下土壤游离态粗颗粒有机碳浓度与年均碳投入量呈显著的线性关系,而化学保护态有机碳浓度与生物化学保护态有机碳浓度以及土壤总有机碳含量,均与年均碳投入量呈显著的“饱和曲线效应”的对数函数关系。【结论】有机无机肥配施是提升黄壤性水稻土有机碳水平的最佳培肥措施,并以物理保护有机碳的提升幅度最大,强化了有机碳的物理稳定机制;黄壤性水稻土较稳定的有机碳组分（化学保护态、生物化学保护态）以及总有机碳存在饱和现象,在当前条件下出现饱和限制。