绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕; NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕; TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕; CT: 传统不留茬深翻耕—对照) 对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明：免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。     

不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响

为探明不同氮水平下秸秆、生物质炭添加对陇中黄土高原旱作农田土壤酸解有机氮组分的影响,2014年在定西市安定区李家堡镇布设的不同氮水平下秸秆、生物质炭添加定位试验(共9个处理),利用Bremner分级法,对该试验2018年收获后的土壤有机氮组分进行测定与分析。结果表明:在0～30 cm土层(0～5、5～10、10～30 cm土层),各处理酸解总有机氮、酸解氨态氮、酸解氨基酸态氮、酸解未知态氮含量均随土层的加深而降低,酸解氨基糖态氮含量随土层的加深而增加;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),生物质炭添加(BN0、BN50、BN100处理的均值)处理可提升酸解总有机氮含量10.12%、9.14%、7.61%(土层由上至下),提升酸解氨态氮含量15.02%、16.25%、17.19%(土层由上至下),提升酸解氨基酸态氮含量13.31%、11.84%、8.74%(土层由上至下),其中BN100处理下对其提升效应最显著;较之无炭处理(CN0、CN50、CN100处理的均值),秸秆添加处理(SN0、SN50、SN100处理的均值)可提升酸解氨基糖态氮含量26.46%、26.51%...     

秸秆还田量对陇中旱作麦田土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

为探明秸秆还田后土壤团聚体与有机碳的变化特征和作用机制,依托2019年布设于甘肃省定西市李家堡镇的不同秸秆还田试验,设置两种秸秆类型：小麦秸秆和玉米秸秆,秸秆还田量分别为：0（CK）、3 500（低量）、7 000（中量）、14 000 kg·hm^-2（高量）,研究了秸秆还田对陇中黄土高原旱作农田土壤团聚体稳定性和有机碳的影响。结果表明：土壤机械稳定性团聚体以>0.25 mm团聚体为主,且随土层加深粒径逐渐增大,水稳性团聚体均与之相反;秸秆还田较不还田处理的机械稳定性和水稳性<0.25 mm粒级团聚体含量分别降低了3.53%～21.74%和2.73%～8.95%,土壤机械稳定性和水稳性团聚体平均重量直径MWD、几何平均直径GMD的提升幅度最大分别达到16.29%、30.12%和20.93%、12.12%,团聚体破碎率PAD降低了2.53%～13.23%,在中量秸秆还田时效果最好,且玉米秸秆比小麦秸秆效果更明显。秸秆还田提升了土壤有机碳含量,且在表层土壤秸秆还田量越高,对土壤有机碳的提升效果越显著,其中玉米秸秆高量还田处理的土壤有机碳含量较CK显著提高了...     

不同耕作方式对宁南旱地土壤团聚体的影响

在宁南旱区对试验耕地定位实行连年传统翻耕(CT)、隔年免耕—深松(NT→ST)及深松—免耕(ST→NT)三种不同处理。用干筛法和湿筛法对连续3年处理后土壤团聚体的变化进行测定,分析结果表明,干筛法中NT→ST处理在0~40 cm土层中0.25 mm的机械稳定性团聚体比处理前和CT处理分别高33.11%、29.51%;ST→NT处理在0~40 cm土层中0.25 mm机械稳定性团聚体含量比处理前和CT处理分别高40.51%、36.91%。湿筛法中NT→ST处理在0~30 cm土层中0.25 mm的水稳性团聚体含量比处理前高7.33%,NT→ST处理在0~10 cm土层0.25 mm的水稳性团聚体比CT处理高1.47%,而在10~40 cm土层NT→ST处理和CT0.25 mm的水稳性团聚体含量差异不显著;ST→NT处理在0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体含量比处理前和CT处理分别高10.75%、10.12%。分析结果同时说明,采用深松—免耕(ST→NT)轮耕方式更有利于土壤团聚体含量和稳定性的增加。     

西南紫色土丘陵区不同耕作方式对土壤水热条件、有机碳含量及蚕豆产量的影响

在重庆北碚西南大学试验农场开展大田试验,设置传统耕作(T)、垄作(R)、传统耕作+半量秸秆覆盖(TS_1)、垄作+半量秸秆覆盖(RS_1)、传统耕作+全量秸秆覆盖(TS_2)、垄作+全量秸秆覆盖(RS_2)6个不同处理,研究不同耕作方式对蚕豆土壤水热条件、有机碳含量和蚕豆产量的影响及其相关关系。结果表明:秸秆覆盖下的土壤温度在低温时显著高于平作,在高温时则显著低于平作,而垄作的土壤温度与平作间没有明显的差异;在苗期、分枝期、开花期和成熟期,RS_2处理土壤水分均显著高于R处理;在分枝期、开花期和成熟期TS_2处理土壤水分均显著高于T处理;垄作和秸秆覆盖能提高土壤的有机碳含量,不同处理间的有机碳含量表现出RS_2TS_2RS_1TS_1RT的趋势;垄作和秸秆覆盖能提高蚕豆的产量,与对照T相比,R、TS_1、RS_1、TS_2、RS_2处理的蚕豆产量分别增产3.55%、9.20%、9.88%、10.78%、12.54%;蚕豆产量与土壤有机碳含量呈显著正相关。     

保护性耕作措施对西南旱地玉米田土壤有机碳、氮组分及玉米产量的影响

针对西南地区季节性干旱多发、土层浅薄、水土流失严重等问题,以"蚕豆/玉米/甘薯"旱三熟种植模式下玉米田为研究对象,设置平作+无秸秆覆盖(FT)、垄作+无秸秆覆盖(RT)、平作+半量秸秆覆盖(FH)、垄作+半量秸秆覆盖(RH)、平作+全量秸秆覆盖(FW)、垄作+全量秸秆覆盖(RW)6个处理开展田间试验,分析了玉米田土壤有...     

Distribution of soil aggregates and organic carbon in deep soil under long-term conservation tillage with residual retention in dryland

To ascertain the effects of long-term conservation tillage and residue retention on soil organic carbon(SOC) content and aggregate distribution in a deep soil(>20-cm depth) in a dryland environment,this paper analyzed the SOC and aggregate distribution in soil, and the aggregate-associated organic carbon(OC) and SOC physical fractions. Conservation tillage(reduced tillage with residue incorporated(RT) and no-tillage with residue mulch(NT)) significantly increased SOC sequestration and soil aggregation in deep soil compared with conventional tillage with residue removal(CT). Compared with CT, RT significantly increased the proportion of small macroaggregates by 23%–81% in the 10–80 cm layer, and the OC content in small macroaggregates by 1%–58% in the 0–80 cm layer. RT significantly increased(by 24%–90%) the OC content in mineral-SOC within small macroaggregates in the 0–60 cm layer, while there was a 23%–80% increase in the 0–40 cm layer with NT. These results indicated that:(1) conservation tillage treatments are beneficial for soil aggregation and SOC sequestration in a deep soil in a dryland environment; and(2)the SOC in mineral-associated OC plays important roles in soil aggregation and SOC sequestration. In conclusion, RT with NT is recommended as an agricultural management tool in dryland soils because of its role in improving soil aggregation and SOC sequestration.     

无定河流域植被恢复对土壤团聚体及碳固定的影响

对无定河流域坡耕地和4、5、10、30、50年植被恢复样地土壤水稳性团聚体含量,全土样及不同直径水稳性团聚体中的有机质、速效磷含量进行了测定分析,计算了土壤有机碳密度,旨在评价植被恢复对土壤结构、养分及土壤固定的影响。结果表明:各样地全土样有机质和速效磷含量分别介于6.73~31.83 g·kg-1和1.93~14.72 mg·kg-1之间,不同直径团聚体有机质和速效磷含量分别介于7.15~26.03 g·kg-1和3.71~16.64 mg·kg-1之间。相对农地,植被恢复能明显增加表层土壤有机质含量和有机碳密度,杜梨群落增加幅度最高,增加值分别为24.93 g·kg-1和91.98 mg·cm-2;水稳性团聚体以0.05 mm和0.05~0.1 mm为主,含量分别在37.06%~57.22%和21.71%~29.76%之间;不同直径水稳性团聚体中有机质含量表现为2 mm至0.2~0.5 mm之间,直径愈小,有机质含量愈高,0.2~0.5 mm至0.05 mm之间,粒径愈小,有机质含量愈低;除1~2 mm团聚体中的速效磷含量最高外,2 mm至0.05 mm团聚体之间,粒径愈小,速效磷含量愈低。土壤有机碳密度与植被恢复年限呈线性正相关关系。相对于土壤碳固定,土壤抵抗水力侵蚀的能力需更长时间才能显著提高。相对慢速湿润,快速湿润条件下各直径水稳性团聚体有机质含量均较高。研究区大雨或暴雨是造成该区域土壤结构恶化和有机碳损耗的主要原因。     

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。     

耕作方式对旱地麦田土壤团聚体及其碳氮组分分布的影响

为明确蓄水保墒耕作方式下旱地麦田土壤团聚体稳定性、有机碳及碳组分和全氮及氮组分在不同粒径团聚体组分中的分布特征,深入了解不同耕作方式下土壤碳氮固持机制,以连续3 a(2017—2020年)实施不同耕作方式(免耕、深松、深翻)后冬小麦收获期0～20 cm土壤为研究对象,采用湿筛法测算土壤团聚体的构成与稳定性(R_0.25,>0.25 mm团聚体含量;MWD,平均重量直径;GMD,几何平均直径),并测定各粒径团聚体有机碳(SOC)和碳组分(重组有机碳,HFOC;轻组有机碳,LFOC;易氧化有机碳,EOC;可溶性有机碳,DOC;颗粒有机碳,POC)含量、全氮(TN)和氮组分(硝态氮,NO^-₃-N;铵态氮,NH⁺₄-N;可溶性有机氮,SON)含量,分析了碳氮组分的相关关系。结果显示：(1)免耕和深松处理>2 mm团聚体土壤比例较深翻处理分别提高8.8%和22.1%,免耕有利于增加<0.053 mm粉黏粒比例,较深松和深翻处理分别提高46.4%和27.7%。深松处理较深翻...     

不同秸秆还田模式冬麦田土壤水分特征比较

在陕西杨凌区布设田间试验,在冬小麦发育期间观测5种不同玉米秸秆覆盖与耕作方式相结合模式的土壤水分特征。结果表明5种覆盖耕作模式的土壤水分垂直变异系数大小排列为传统翻耕(0.1376)>浅旋覆盖(0.1360)>传统覆盖(0.1309)>深翻覆盖(0.1265)>免耕留茬(0.1167);免耕覆盖土壤水分贮存量(342 mm)最高,以浅旋覆盖(289 mm)、传统翻耕(287 mm)土壤水分贮存量相对为低,深翻覆盖(307 mm)、传统覆盖(300 mm)土壤水分贮存量相对居中。     

Effects of long-term cultivation practices and nitrogen fertilization rates on carbon stock in a calcareous soil on the Chinese Loess Plateau

Soil organic carbon(SOC) and soil inorganic carbon(SIC) are important C pools in the Loess Plateau of Northwest China, however, variations of SOC and SIC stocks under different cultivation practices and nitrogen(N) fertilization rates are not clear in this area. A long-term field experiment started in June 2003 was conducted to investigate the SOC and SIC stocks in a calcareous soil of the Chinese Loess Plateau under four cultivation practices, i.e., fallow(FA), conventional cultivation(CC), straw mulch(SM), and plastic film-mulched ridge and straw-mulched furrow(RF), in combination with three N fertilization rates, i.e., 0(N0), 120(N120), and 240(N240) kg N/hm~2. Results indicate that the crop straw addition treatments(SM and RF) increased the contents of soil microbial biomass C(SMBC) and SOC, and the SOC stock increased by 10.1%–13.3% at the upper 20 cm soil depth in comparison to the 8-year fallow(FA) treatment. Meanwhile, SIC stock significantly increased by 19% at the entire tested soil depth range(0–100 cm) under all crop cultivation practices in comparison to that of soil exposed to the long-term fallow treatment, particularly at the upper 60 cm soil depth. Furthermore, moderate N fertilizer application(120 kg N/hm~2) increased SOC stock at the upper 40 cm soil depth, whereas SIC stock decreased as the N fertilization rate increased. We conclude that the combined application of crop organic residues and moderate N fertilization rate could facilitate the sequestrations of SOC and SIC in the calcareous soil.     

耕作方式及秸秆还田对土壤性质、微生物碳源代谢及小麦产量的影响

以小麦品种济麦22为试验材料,采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设常规翻耕(C)、深松(S)、旋耕(R)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(P)和秸秆不还田(A)处理,采用Biolog Eco技术测定土壤微生物碳源代谢功能,并分析土壤基本理化性质和作物产量。结果显示:深松与秸秆还田均有利于土壤含水量和有机碳含量的提高,0～15 cm土层分别提高了9.78%和24.00%,15～30 cm土层分别提高了7.08%和15.81%;深松提高了15～30 cm土层的pH值6.67%,秸秆还田提高了0～15 cm土层的pH值4.32%。深松和秸秆还田均有利于代谢多样性(丰富度指数、香浓多样性指数)、碳源代谢强度的提高,0～15 cm土层分别提高了26.84%、3.84%和38.02%,15～30 cm土层分别提高了11.87%、 3.63%和14.74%。主成分分析表明常规翻耕秸秆不还田和旋耕耕作秸秆不还田碳源代谢功能相近,15～30 cm层次内常规翻耕秸秆全还田碳源代谢功能和深松耕作秸秆全还田处理相近。深松和秸秆还田平均提高了小麦产量5.82%,微生物碳源代谢功能与小麦产量具有极显著的相关性。     

耕作方式对灌耕灰钙土耕层物理性质和玉米产量的影响

为探讨不同耕作措施对甘肃引黄灌区灰钙土土壤物理性状和玉米产量的影响,于2014—2017年在连续翻耕8 a的玉米田设置翻耕（CT）、旋耕（RT）、深松（ST）、免耕（NT）等4个单一耕作处理和翻耕-免耕（CT-NT）、深松-免耕（ST-NT）等2个轮耕处理。结果表明：RT处理0～10 cm和10～20 cm土层容重4个年度均是最低,与CT处理相比,第4年（2017）显著降低了8.70%和5.56%（P<0.05）;ST、NT、CT-NT、ST-NT处理20～30 cm和30～40 cm土层土壤容重随年份呈降低趋势,与CT处理相比,第4年（2017）显著下降了4.38%、3.16%、9.25%、7.54%和11.11%、5.56%、6.00%、11.11%;CT和RT处理显著降低了0～20 cm土层孔隙度,与CT相比,ST、CT-NT、ST-NT处理20～30 cm和30～40 cm土层土壤孔隙度在第4年（2017）显著增加了4.42%、9.60%、7.78%和14.18%、7.51%、14.18%;不同耕作处理均可降低0～45 cm土层土壤紧实度,与试验前（2014）相比,ST和...     

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。     

耕作措施对宁南山区缓坡地土壤团聚体及作物产量的影响

为探讨不同耕作措施对宁南山区缓坡耕地轮作体系土壤团聚体特征及作物产量的影响,在2015—2016年期间,开展了玉米-马铃薯轮作条件下传统平作(CK)、垄沟不覆膜(NH)、垄沟半覆膜(HP)和垄沟全覆膜(WP)4种不同耕作措施试验研究。结果表明:不同耕作措施对表层0～20 cm土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体影响均较为显著,对20～40 cm土层影响不显著;CK、WP和HP处理下0～20 cm土层范围内均为>5 mm和2～5 mm土壤机械稳定性团聚体含量高,而NH处理下为1～2 mm和0.5～1 mm土壤机械稳定性团聚体含量高,分别为16.25%、13.38%。CK处理下>5 mm土壤机械稳定性团聚体占比为30.99%,显著高于其他三种耕作方式,而NH处理下1～2 mm、0.5～1 mm和0.25～0.5 mm的土壤机械稳定性团聚体含量显著高于其他三种耕作方式。水稳性团聚体则表现为各处理>5 mm所占比例急剧下降。CK处理下显著低于其他处理,含量为1.96%。土壤机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)在NH、HP和WP处理下表层0～20 cm和底层20～40 cm显著...     

秸秆覆盖对宁南早作农田活性有机质及碳库管理指数的影响

在宁南半干旱区早作农田连续进行了4 a不同秸秆覆盖量的冬小麦栽培试验,对不同秸秆覆盖量下的土壤碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了分析.结果表明:与不覆盖(CK)相比,0.9-0.6万kg/hm2覆盖量下0～20 cm土层土壤总有机碳含量显著提高1.46～1.01...     

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。     

豆-麦复种模式对豫西丘陵区土壤团聚体及碳氮含量的影响

为了探究豆-麦复种模式对豫西旱作农田土壤团聚体稳定性及C、N含量的影响,在2014—2019年采用田间定位试验,设置玉米-小麦复种模式(CK)、花生-小麦复种模式(PW)和大豆-小麦复种模式(SW)3个处理.于2019年10月采集0～20 cm和20～40 cm土层土壤样品,利用湿筛法分析了土壤水稳性团聚体组成、稳定性...