长期施肥对土壤有机碳和无机碳的影响

利用18年长期定位试验,研究了在不同施肥条件下,土壤有机碳和无机碳在0~50 cm土层分布特征。结果表明,施肥对土壤有机碳的影响随着土层深度的增加而下降,0~7.5 cm土层的土壤有机碳比7.5~15 cm、15~30 cm、30~50 cm分别增加了4.6%、22.0%、63.1%,而无机碳含量随着土层深度的增加而增加,与有机碳的变化规律正好相反。不同种类的肥料对土壤有机碳的影响也不相同,化肥、有机肥长期配合施用和长期施用有机肥可以在0~30 cm土层增加土壤有机碳含量,降低土壤中的无机碳含量,而长期单施化肥对土壤的有机碳和无机碳含量无明显差异。     

祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

珠江三角洲平原农田土壤有机碳组分及剖面分布特征

采集珠江三角洲平原20个农田不同发生层的土壤样品,研究了土壤有机碳(SOC)及其组分,包括高锰酸钾氧化碳(POXC)、不同浓度硫酸氧化的有机碳组分(CF1、CF2、CF3和CF4)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)的分布特征及其相互关系和影响因素。结果表明:SOC含量变幅为1.88~52.78 g kg~(-1)。SOC、CF1、CF2、CF3、POXC、FAC、HAC含量均在耕作层(Ap1)中最高,平均值分别为17.87、7.29、4.32、2.57、0.58、1.72、2.60 g kg~(-1),在水耕氧化还原层(Br)中最低;CF4和HMC含量在Bg层土壤中最高,平均值分别为5.32、15.03 g kg~(-1)。Ap1、Ap2、Br、Bg层中POXC占有机碳比例平均值分别为3.2%、3.3%、3.5%、3.6%,活性有机碳(CF1+CF2)是土壤有机碳的主要组分,在各发生层土壤中所占比例均60%。土壤腐殖质以HMC为主,所占比例约80%。土壤有机碳及其各组分之间均呈极显著正相关,土壤有机碳及其组分与土壤全氮、碱解氮呈极显著正相关,与pH值呈显著负相关。     

长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响

以稻田免耕长期定位试验为平台,研究长期垄作免耕对稻田土壤有机碳剖面分布的影响。结果表明,垄作免耕(中稻)、垄作免耕(稻油)、常规平作(中稻)和水旱轮作(稻油)4种耕作处理实施20年后,稻田0-60cm土体中各土层有机碳含量最高值和最低值分别出现在垄作免耕(稻油)和水旱轮作(稻油)中,且水旱轮作(稻油)中各土层有机碳含量均显著低于其他耕作处理;垄作免耕(稻油)中0-10cm和40-60cm土层有机碳含量与垄作免耕(中稻)、常规平作(中稻)之间差异不显著,但20-40cm土层有机碳含量则显著高于其他耕作处理(P<0.05),可见同传统耕作相比,长期垄作免耕(稻油)稻田的增碳优势主要体现在20-40cm土层。不同耕作处理连续实施20年后,稻田0-60cm土体有机碳密度的高低顺序为垄作免耕(稻油)>垄作免耕(中稻)>常规平作(中稻)>水旱轮作(稻油),且处理间差异显著(P<0.05)。垄作免耕15～20年期间,稻田0-10cm表层土壤有机碳储量基本稳定,但20-40cm土层有机碳储量仍有增加,其中垄作免耕(稻油)增加最为明显,表明20-40cm土层碳累积是长期垄作免耕下稻田发挥增碳功能的重要机制。     

不同地表覆盖栽培对旱地土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响

通过田间长期定位试验,分层采集冬小麦-休闲种植体系0—40 cm土层的土样,研究了常规、地表覆膜和覆草栽培对土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响。结果表明,覆膜或覆草可以显著增加地上部小麦生物量和子粒产量。不同地表覆盖对0—40 cm土层的无机碳含量和分布无显著影响,但与常规栽培相比,地表覆膜使0—5 cm土层的有机碳含量显著降低,0—40 cm各土层轻质有机碳表现出明显降低趋势,平均降低 C 6.1~74.5 mg/kg;地表覆草却表现出明显增加土壤轻质有机碳的趋势,0—5,5—10,10—20 cm土层的轻质有机碳含量分别增加C 235.2、190.0和144.9 mg/kg,相当于常规的38.7%,32.9%和34.5%。同时,覆草栽培还表现出降低0—10 cm土层轻质有机质含碳量的趋势,并使0—20 cm土层轻质有机碳占有机碳的比例显著高于常规栽培和地表覆膜处理。可见,地表长期覆膜不利于旱地土壤有机碳累积,覆草不仅可以增加表层土壤的轻质有机碳累积,还可改善土壤碳氮组成。     

不同肥料配合施用土壤有机碳盈亏分布

几种施肥处理的田间试验结果表明：连续四年不施肥，土壤有机碳亏缺主要来自松结态有机无机复合体及缩合程度较低的腐殖质。因此，四年间土壤供肥能力明显降低。仅施化肥保持高产，土壤有机磷亏缺不多，亏损主要来自稳结态和紧结态腐殖质，由于残体“自然归还”的补偿，松结态碳尚有盈余，因此，对土壤复合体和供肥性能的不良影响较轻。有机肥与化肥配合施用，土壤有机碳均呈盈余平衡。土粪与化肥配合，盈余碳几乎在松结态与稳结态及     

六道沟小流域地形序列土壤碳剖面分布特征及影响因素

为了更好地理解黄土高原植被恢复与生态重建过程对土壤碳循环过程的影响,研究选取位于黄土高原六道沟小流域的典型土壤地形序列(东北坡NE序列,西坡W序列),分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:六道沟小流域地形序列土壤有机碳含量在0—50cm土层内随土层深度增加而显著降低,50cm土层以下基本趋于稳定,且剖面上层(0—50cm)有机碳含量显著高于剖面下层(50—200cm,p0.05),但在同一深度土层(0—50,50—200,0—200cm)不同坡向林地和草地土壤有机碳平均含量均没有显著差异(p0.05)。与有机碳相比,无机碳含量相对较高并且主要在剖面下部(50cm以下)不同深度土层富集。NE序列林地和草地剖面无机碳平均含量接近(p0.05),而W序列林地剖面无机碳平均含量显著高于草地(p0.05);不同坡向草地剖面无机碳平均含量无显著差异(p0.05),但不同坡向林地剖面无机碳平均含量表现为W序列显著高于NE序列(p0.05)。0—50cm土层有机碳含量与pH、容重和土壤含水量均呈极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度呈极显著正相关关系;50—150cm土层无机碳含量与pH和土壤总孔隙度均呈极显著负相关关系,而与容重、黏粒含量和土壤含水量均呈极显著正相关关系。NE序列和W序列2 m土体总碳密度相当,分别为15.2~47.4kg/m~2和18.3~51.3kg/m~2,其中无机碳密度占78%~94%,1—2m土层总碳密度占2m土体总碳密度的35%~74%。若只考虑土壤有机碳库或只考虑浅层1m土壤碳库,六道沟小流域2m土体总碳储量平均将被低估88%和51%。     

三江平原典型环型湿地土壤有机碳剖面分布及碳贮量

选取岛状林(棕壤型草甸白浆土)、小叶章草甸(潜育白浆土)和毛果苔草沼泽湿地(腐殖质沼泽土)研究了三江平原典型环型湿地土壤剖面有机碳分布特征与积累现状。结果表明,从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳含量和有机碳储量变化明显。小叶章草甸剖面土壤有机碳含量高于岛状林,但两者差异不大;毛果苔草沼泽湿地明显高于岛状林和小叶章草甸,最大值(为284.1 g kg-1)出现在10~20 cm,20 cm以下明显下降。从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳储量明显增加。1m深度内有机碳储量分别为1.04、1.48和4.22×104t km-2。     

不同施氮水平对库尔勒香梨园土壤氨挥发损失的影响

为探究不同施肥处理对库尔勒香梨园土壤氨挥发的影响,选取6年生库尔勒香梨树为研究对象,在香梨年生育期内,设置了不施肥(N_0P_0K_0)、不施氮肥(N_0PK)、低氮量(N_1PK)、中氮量(N_2PK)、高氮量(N_3PK)5个处理,采用密闭式集气法对不同施肥处理的氨挥发进行田间定位测定。结果表明,不同施肥处理氨挥发速率在一天内的表现为:晚上(20:00～08:00)上午(08:00～12:00)中午(12:00～16:00)下午(16:00～20:00)。日积量夜间白天。不同施肥处理氨挥发年生育期累积量表现为:N_0P_0K_0N_0PKN_1PKN_2PKN_3PK。温度、灌水、施氮对库尔勒香梨园土壤氨挥发均有显著影响,施氮对库尔勒香梨园土壤的氨挥发影响最大。施氮处理N_1PK、N_2PK、N_3PK的氨挥发年生育期累积量分别为34.94、36.38、44.42 kg·hm~(-2)·年~(-1),氨挥发净损失率分别为4.48%、2.72%、3.60%。N_2PK处理的库尔勒香梨产量最高,达到6 213.50 kg·hm~(-2),且氨挥发净损失率最小,为2.72%。综合生产及环境效益,推荐本区域库尔勒香梨园的最佳施氮量为300 kg·hm~(-2)。     

喀斯特峰丛洼地次生林土壤有机碳的剖面分布特征

采用样方法研究了喀斯特峰丛洼地八角枫(Alangium chinensis)、盐肤木(Rhus chinensis)、黄荆(Vitex negundo) 3种典型次生林群落土壤有机碳（SOC）含量、密度的剖面分布特征。结果表明,土壤有机碳含量与土壤根系生物量呈极显著正相关;不同次生林群落060 cm土壤有机碳平均含量和密度不同,依次为黄荆八角枫盐肤木,盐肤木的碳含量显著低于黄荆和八角枫群落,碳密度显著低于黄荆;3种次生林群落土壤碳含量和密度都与土壤深度有较好的线性关系,随土壤深度的增加而降低,2060 cm各层次的差异不显著,但均显著低于010 cm土层;不同次生林群落土壤各层次碳含量和密度均表现为为黄荆八角枫盐肤木,其中盐肤木群落1040 cm 3个层次的碳含量及2030 cm的碳密度显著低于另外2个群落。由此可见,喀斯特峰丛洼地退化生态系统合理的植被恢复方式是促进该区域生态重建和碳贮存的关键。     

施氮对库尔勒香梨树体氮素吸收和积累的影响

以6年树龄库尔勒香梨为试材,采用整体挖掘和分器官解剖的方法,对不同施氮处理库尔勒香梨树体氮素吸收和积累进行分析。结果表明:年生长周期内库尔勒香梨树体干物质形成及氮素累积主要以当年新生器官侧枝、叶和果实为主,其中叶片对香梨树体干物质积累和氮素吸收、积累的贡献较大。施氮对库尔勒香梨树体干物质、氮素积累和产量形成具有显著的促进作用,但并不是氮肥施得越多越好。结合不同施氮处理下库尔勒香梨树体的当季肥料利用率和农学养分效应,推荐6年生库尔勒香梨最佳施氮量为300 kg·hm~(-2)(0.667 kg·株~(-1))。     

有机液肥对赣南脐橙园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

研究有机液肥灌溉施用对脐橙园土壤团聚体及其有机碳分布的影响,为赣南脐橙园有机液肥灌溉施用技术提供理论依据。在大田条件下开展有机液肥灌溉施肥试验,设置不施肥(CK)、单施化肥溶液(T1)、单施植物源有机液肥(T2)、50%化肥N+50%植物源有机液肥N(T3)4个处理,每个处理6次重复,每年4～10月期间,每10～15 d灌溉施肥1次,不同处理每次灌溉施肥量相同,连续处理2年后采集0～15 cm土层土样进行团聚体及其有机碳含量的测定;研究了有机液肥灌溉施肥模式对土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量的影响。结果表明:与T1相比,T2和T3处理均显著提高了土壤>0.25 mm机械稳定性和水稳定性团聚体含量,其中机械稳定性团聚体分别显著增加了13.57%和11.87%,而水稳定性团聚体差异不显著。 T2、T3处理机械稳定性团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较T1处理分别显著提高了21.15%、15.38%和33.85%、29.23%,而T1、T2、T3处理水稳定性团聚体MWD和GMD均无显著差异。同时,T2和T3处理优化了土壤团聚体有机碳含量与分布,较大幅度提高土壤总有机碳和大团聚体(>0.25 mm)有机碳含量。相关性分析表明,MWD、GMD与>0.25 mm团聚体含量均呈线性正相关,分形维数与>0.25 mm团聚体含量呈线性负相关。团聚体MWD、GMD与>2 mm团聚体有机碳含量均呈显著正相关。由此可见,有机液肥灌溉施用促进了脐橙园土壤大团聚体的形成,改善了土壤结构稳定性,提高了土壤总有机碳和大团聚体有机碳含量。     

有机无机氮肥配施对土壤氮淋失及油麦菜生长的影响

利用网室盆栽试验,研究了相同施氮量不同有机无机氮配施比例：0∶4、1∶3、1∶1、3∶1和4∶0对油麦菜产量及土壤氮淋失的影响。结果表明,0∶4配比（单施无机氮肥）处理土壤渗虑液pH值最低,而总氮、硝态氮和铵态氮淋失量最高,分别为926.6、648.3和194.7mg;配施有机肥能够显著提高渗滤液pH值和增加油麦菜产量,同时降低土壤氮淋失量,且随有机肥配施量增加,土壤氮淋失量下降明显,而1∶1有机无机氮配比处理油麦菜产量最高;硝态氮是土壤主要的氮淋失形态;油麦菜移栽第5 d和第18 d是土壤总氮、硝态氮淋失高峰期,且无机氮肥追施能够增加总氮、硝态氮的淋失量;土壤铵态氮淋失量随油麦菜生长总体上呈下降趋势。从兼顾油麦菜产量和减轻氮对环境污染两个角度考虑,有机无机氮1∶1的用量配比较佳。     

长期有机无机肥配施下红壤性稻田水稻产量及土壤有机碳变化特征

利用中国农业科学院红壤实验站红壤稻田长期定位试验,研究了长期有机无机肥配施下双季稻增产潜力和土壤有机碳变化特征。31年的试验结果表明,1）施肥能促进水稻早晚稻稻谷和地上部产量增加,其中,有机肥配施均衡的NPK处理促进作用最大,NPKM处理下稻谷年均产量比NPM、 NKM、 PKM、 M和NPK分别高 5.8%、 10.9%、 16.2%、 15.9%和20.4%。2）施肥能促进水稻土有机碳含量增加,其中,有机肥配施均衡的NPK处理提升效果最为明显, NPKM处理下所测年度土壤有机碳平均含量比NPM、 NKM、 PKM、 M和NPK分别高出2.5%、 3.5%、 2.0%、 0.6%和 32.8%。3）随着试验的进行,单施有机肥对早、 晚稻稻谷和地上部产量的促进效果逐步优于单施化肥氮、 磷、 钾处理（NPK）,对土壤有机碳的提升效果也明显优于单施化肥氮、 磷、 钾。红壤性稻田双季稻生产实践中,有机无机肥配施模式值得推荐,但需均衡配施化肥氮、 磷、 钾。     

库尔勒香梨年生长期生物量及养分积累变化规律

以6年树龄的库尔勒香梨为试材,对香梨树生物量及养分吸收规律进行了研究。结果表明,年生长期内香梨单株树体干物质、氮、磷、钾的积累量均随生育期的推进呈增长趋势,与萌芽前期相比,分别增加5804.92 g、75.71 g、27.11 g和103.10 g。其中膨果期的积累量和积累速率都较大,干物质、氮、磷、钾的积累量分别占积累总量的53.52 %、 22.93 %、 44.04%和62.66%。库尔勒香梨每生产1000 kg 果实需要吸收氮（N）7.52 kg、磷（P）4.29 kg和钾（K）6.05 kg。     

有机和无机烟草专用肥配合施用对烟草生产效益和肥料氮素利用率的影响

通过盆栽和田间试验方法,研究了烟草无机专用肥与烟草生物有机专用肥配合施用对烟草整个生育期土壤氮素水平、 烟草地上部干物质累积量、 产量及其氮素利用率的影响。研究结果表明, 与单施烟草无机专用、 烟草生物有机专用肥相比,70%无机专用肥氮+30%生物有机专用肥氮,总施氮量为60 kg/hm2时,烟草整个生育期土壤硝态氮和铵态氮含量分别显著提高了3.75%~118.14%、 0~16.35%、 全氮含量提高了0.77%~10.42%,烟草地上部分干物质累积量增加了0.76%~51.88%,增产8.63%~15.28%,土壤偏生产力提高了5.39%~27.24%,烟草氮素利用率提高了3.21%~208.38%,烟草的生产效益和氮素利用率均达到了最佳,而生物有机专用肥氮在总氮量中所占比例为5%时,对烟草整个生育期土壤有效氮含量、 烟草产量和氮素利用率作用不明显。 因此, 70%无机专用肥氮与30%生物有机专用肥氮配施、 总氮量为60 kg/hm2是值得推荐的配施比例和用量。     

有机无机氮肥配施对菜地土壤二氧化碳和甲烷排放的影响

采用静态箱—气相色谱法研究不同种类有机无机肥料配合施用对盆栽莴苣土壤二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)排放规律及排放量的影响。以等氮(N)用量为基准,磷(P)、钾(K)用量相应折算,分别以猪粪、沼渣沼液、猪粪堆肥与化肥进行配施,且各处理N、P、K总施用量一致。共设置6个处理:不施肥(CK);不施氮肥(PK);施纯化肥(NPK);有机无机肥配施1(20%猪粪N+80%化肥N,NPKM1);有机无机肥配施2(20%沼渣沼液N+80%化肥N,NPKM2);有机无机肥配施3(20%猪粪堆肥N+80%化肥N,NPKM3)。结果表明:莴苣全生育期内土壤CH_4排放各处理呈现"源"、"汇"交替现象,各时间测点排放通量在每次施肥后均呈现升降波动趋势,直至总体趋于平稳;各阶段排放累积量随着生育期的变化,处理间差异逐渐明显。莴苣盆栽土壤CH_4累积排放量为-5.90～-0.42 kg·hm~(-2),大小表现为CK=PKNPKNPKM3NPKM1NPKM2。莴苣全生育期内土壤CO_2的各时间测点排放通量总体呈现上升趋势,受施肥影响略有波动;各阶段排放累积量随着生育期的增加,处理间差异更加明显。莴苣盆栽土壤CO_2累积排放量为1 506.37～2 260.58 kg·hm~(-2),大小表现为NPKM3NPKM1NPKNPKM2PKCK。莴苣盆栽全球增温潜势为1.50～2.23 t CO_2eq·hm~(-2),大小表现为NPKM3NPKM1NPKNPKM2PKCK。总体而言,不同有机无机肥料配施表现为菜地土壤的CH_4汇,以沼渣沼液配施效果最佳,而猪粪类有机肥配施会导致菜地全球增温潜势升高,应合理搭配进行施用。     

外源营养物质对表征土壤质量的生物学指标的影响

土壤微生物指标(土壤微生物组成和多样性、土壤微生物生物量、土壤微生物活性)、土壤酶活性和土壤动物是表征土壤质量的三大重要生物学指标。这些指标极易受土壤环境因素和人为活动的影响。诸如土壤水分、温度、耕作制度以及外源有机、无机物质等均对它们有较大的影响。本文就外源有机、无机营养物质对上述生物学指标的影响进行了综述。     

长期施肥对浙江稻田土壤团聚体及其有机碳分布的影响

以浙江省稻田长期定位试验站为依托,研究长期不同施肥措施对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。研究结果表明,与不施肥对照(CK)相比,栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施栏肥(OM)、秸秆与化肥配施(NPKRS)和单施秸秆(RS)处理均显著提高了2 mm和2~0.25 mm水稳定性大团聚体的含量和团聚体平均重量直径(p0.05),强化了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用。此外,长期有机无机配施(NPKOM和NPKRS)处理显著提高了各个粒级团聚体中有机碳含量,并且显著增加水稳定性大团聚体有机碳的贡献率,而长期单施化肥和单施秸秆处理并未有效增加土壤总有机碳含量。不同施肥处理下,2~0.25 mm粒级团聚体有机碳占土壤总有机碳的34.2%~48.6%,是土壤有机碳的主要载体。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)技术对2~0.25 mm和0.053 mm团聚体进行结构表征,发现长期单施有机肥或者有机无机配施下芳香族C较CK提高29.9%~45.2%,较NPK处理提高22.3%~36.6%,提高了土壤有机碳的芳构化。在有机碳积累方面,施用有机肥,尤其是栏肥与化肥配施,同时强化了团聚体对有机碳的物理保护以及促进了化学抗性有机碳组分的积累,是加强稻田土壤有机碳库积累的合理施肥模式。