长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离2 mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和0.053 mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使2 mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2 mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25 mm和0.053 mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比施肥显著增加土壤总有机碳和2 mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02 t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M)、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm2·a)。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P0.05);碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且2 mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在2 mm团聚体中。     

红壤有机碳组分中微生物群落构成及均匀度决定其矿化特征

  【目的】  有机碳矿化是陆地碳循环的关键环节,探究长期不同施肥下有机碳组分的矿化特征及其微生物学响应,以明确有机碳在土壤中的固存过程和损失机制。  【方法】  选取中国农业科学院祁阳红壤肥力长期试验的撂荒(CK₀)、不施肥对照(CK)、氮磷钾化肥配施(NPK)和化肥配施有机肥(NPKM) 4个处理,通过物理分组方法获得粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、团聚体内颗粒有机碳(iPOC)和矿物结合态有机碳(MOC)。以该4个处理的有机碳组分进行室内培养试验,研究有机质的矿化动态。采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定各组分中的微生物量及组成,再利用冗余分析明确微生物群落特征对有机碳矿化的贡献。  【结果】  长期施肥显著提升了红壤总有机碳水平,显著提高了活性有机碳组分(cPOC、fPOC、iPOC)的占比。有机碳组分的矿化速率表现出明显的阶段性特征:前期(矿化1～35天)矿化迅速,后期逐渐变缓并趋于平稳。各组分平均最大矿化速率和累积矿化量均表现为fPOC>cPOC>iPOC>MOC,表明fPOC组分的活性最高,可矿化性最强。与CK相比,CK₀处理的cPOC、fPOC、iPOC和MOC组分最大矿化速率分别提高了158.0%、36.4%、67.3%和146.0%;NPK处理的4个组分有机碳的矿化速率与CK无显著差异;NPKM处理分别提高了246.0%、62.9%、21.4%和183.0%。土壤有机碳组分快速矿化阶段(矿化15天)的总PLFA生物量表现为fPOC最高,平均为94.5 nmol/g,约为其他组分(平均26.1～35.0 nmol/g)的3倍。各组分中革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G–)比例表现为MOC (6.06)>cPOC (5.18)>fPOC (1.26)>iPOC (1.03),平均真菌/细菌(F/B)为iPOC (0.11)>fPOC (0.10)>MOC (0.06)>cPOC (0.03),fPOC和iPOC组分F/B值较高而G+/G–值较低,且二者的微生物群落多样性指数都高于其他组分,表明二者群落结构更稳定,所受养分胁迫较少,群落多样性高。冗余分析表明,微生物群落特征对组分矿化的总解释率达96.4%,其中总PLFA含量、真菌、革兰氏阴性菌是对有机碳组分矿化影响最大的3个因素。  【结论】  土壤有机碳的可矿化程度与微生物群落结构及群落的物种均匀度密切相关。长期施肥尤其是有机无机肥配施,提高了活性组分中的微生物量,因此提高了土壤中可矿化碳的比例,加之有机肥直接为土壤养分循环提供了额外的能量来源,促进了有机碳的矿化,这可能是施用有机肥提高土壤肥力的原因之一。     

长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究平台,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯农田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明：耕层土壤团聚体占比随着粒径的减小呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒径减小呈增加趋势。施肥显著影响马铃薯农田土壤团聚体分布及有机碳含量。长期化肥与有机肥配施（NPK+OM）和单施有机肥（OM）较单施化肥（NPK）显著增加>0.25 mm团聚体含量（R0.25）和平均质量直径（MWD）,显著提高大团聚体（>1 mm）对有机碳的贡献率。长期施用有机肥（NPK+OM和OM）较单施化肥（NPK）显著增加0～20 cm土层土壤团聚体有机碳储量,增幅达63.5%～82.8%。长期覆膜导致>2 mm粒径的大团聚体数量和MWD显著下降,覆膜与单施化肥（NPK）对团聚体有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,在西北黄土丘陵半干旱区和黄绵土质地条件下,长期化肥与有机肥配施（NPK+OM）或单用有机肥（OM）可显著提高耕层土壤大团聚体含量（R0.25）及其稳定性,促进新碳向大团聚体富集,增加团聚体有机碳储量,有利于农田土壤固碳。地膜...     

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。     

有机肥增减施后红壤水稻土团聚体有机碳的变化特征

利用一个长达35 a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将部分原化肥处理增施有机肥,部分原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥,研究有机肥增减施后长期不同施肥红壤性水稻土团聚体有机碳变化特征及影响。结果显示:红壤性水稻土以0.25 mm团聚体为主;长期不同施肥下土壤团聚体有机碳含量高低排序均表现为:0.25 mm团聚体0.25～0.053 mm团聚体(0.053 mm)团聚体,长期施用有机肥可提高红壤水稻土各粒级有机碳含量和2mm团聚体有机碳的贡献率。施肥对红壤性水稻土各粒径团聚体有机碳影响的大小排序为:0.053 mm0.25～0.053 mm(2 mm)2～0.25 mm;游离氧化铁和络合态铝对2～0.25 mm粒径团聚体有机碳有着重要影响,游离氧化铁在2 mm团聚体的形成中发挥作用。增加有机肥施用量可提高2 mm各粒级团聚体有机碳含量,减施有机肥则显著降低各粒级团聚体有机碳含量。不管减施还是增施有机肥均导致2mm团聚体有机碳贡献率降低;同时,减施有机肥后2 mm的各级团聚体有机碳贡献率提高,而增施有机肥后2～0.25 mm团聚体有机碳贡献率提高。     

长期不同施肥管理对稻田土壤有机碳库特征的影响

以19年的长期定位施肥土壤为材料,研究不同施肥管理:不施肥(CK),施无机肥(N、NP、NK、NPK),施有机肥(OM),有机-无机配施(F、F')下稻田耕层土壤有机碳库组分及含量变化.结果表明:不同施肥方式对土壤有机碳及其组分有显著影响,土壤总有机碳(TOC)变化趋势为有机无机配施(平均12.34g/kg)>单施有机肥(平均12.15 g/kg)>无肥(平均10.56 g/kg)>化肥(平均9.78 g/kg);有机肥和化肥配施土壤徽生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及SMl3(2/TOC、WSOC/TOC、LFOC/TOC均显著高于单施化肥土壤的.与不施肥相比,化肥、有机肥的施用均显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC,其中,化肥的施用更有利于土壤重组有机碳(LFOC)的积累.单施有机肥或有机无机配施显著增加了较大粒级(>0.25 mm)水稳性团聚体及其TOC含量,而单施化肥则显著增加了较小粒级(<0.25 mm)及其TOC含量.因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤质量和持续生产力.     

长期施肥对黑土有机碳矿化和团聚体碳分布的影响

采用我国东北地区的连续施肥28 a的典型黑土,通过颗粒分组的方法,研究了长期不同施肥处理对土壤团聚体形成和有机碳在各级团聚体中的分布规律,以及各粒级团聚体对养分的贡献能力的影响。结果表明,施用有机肥促进了土壤中大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,尤其以2~1 mm粒级增加的比例最大;而当化肥和有机肥配合施用后,主要促进土壤中<1 mm团聚体形成,尤其对0.5~0.25 mm粒级团聚体形成的促进作用最大。施肥(无论是有机肥还是化肥)能增加土壤有机碳含量,而且,化肥有机肥配合施用较单施化肥和单施有机肥的效果更好。随着团聚体粒级的降低,团聚体中有机碳的分配出现两个峰值,分别在2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级中出现。单施化肥处理及化肥有机肥配施处理与无肥处理相比均增加了0.5~0.25 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率;单施有机肥的处理与无肥处理相比增加了1~0.5 mm粒级团聚体对有机碳的贡献率。然而,对于东北的典型黑土,2~1 mm和0.25~0.053 mm两个粒级对土壤有机碳的保护作用最大,表明团聚体对有机碳的保护作用是碳分配和矿化分解作用的综合结果,通过调控施肥种类可以达到有效保护土壤质量和肥力的效果。     

化肥配施不同剂量有机肥对黑土团聚体中有机碳与腐殖酸分布的影响

【目的】 团聚体的形成为土壤有机碳的稳定提供了重要的物理保护,施用有机肥影响着土壤团聚体的形成,量化有机肥施用剂量与团聚体有机碳稳定性之间的关系对于阐明农田土壤有机碳的固碳机制具有重要意义。 【方法】 以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站为平台,选择连续10年进行化肥配施不同剂量有机肥处理[0、7.5、15、22.5 t/(hm2·a)]的黑土为研究对象,将团聚体分组与腐殖酸提取相结合,分析了不同粒径团聚体中有机碳和腐殖酸的含量与光学特性。 【结果】 1)与单施化肥相比,化肥配施有机肥增加了大团聚体( > 0.25 mm)的分配比例与团聚体的平均重量直径,二者均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高,回归拟合分析表明,团聚体的平均重量直径与有机肥剂量之间呈现显著的正相关关系(P=0.03)。2) 2~0.25 mm团聚体是黑土有机碳的主要贮存场所,约占有机碳总量的64.8%~68.8%,大团聚体中有机碳的含量与储量均随着有机肥剂量的增加而逐渐升高, < 0.053 mm团聚体中有机碳含量与储量则维持在较稳定的水平。3)各粒级团聚体中腐殖酸碳含量以0.25~0.053 mm团聚体最高,各粒级团聚体中腐殖酸碳占有机碳百分比之间的差异不显著。化肥配施有机肥提高了各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量,使团聚体对有机碳的固持能力增加,且各粒级团聚体中腐殖酸碳的含量随着有机肥剂量的增加逐渐升高。4)化肥配施有机肥增加了各粒级团聚体中腐殖酸的E4/E6比值,表明其分子结构简单化,且以 > 2 mm和0.25~0.053 mm团聚体中腐殖酸E4/E6比值的增加最显著。 【结论】 在黑土中,长期连续进行化肥配施有机肥,促进了团聚体的形成,改善了耕层土壤结构,增加了团聚体中有机碳的积累与固持能力,并使各粒级团聚体中腐殖酸的结构“年轻化”,这种促进作用在高剂量有机肥施用下更为显著。实际生产中,在短期内可通过适当提高有机肥的施用量以提高黑土肥力及其固碳能力。     

长期不同施肥下塿土有机碳和全氮在团聚体中的分布

【目的】研究小麦/玉米轮作体系不同施肥方式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)在(?)土不同水稳性团聚体中的分布特征,以期深入理解不同施肥方式对土壤碳、氮固持的机制。【方法】采集(?)土21年长期肥料定位试验不同施肥处理0-10 cm和10-20 cm土层土样,分析其水稳性团聚体(2 mm、2~1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm以及0.25 mm)有机碳和全氮的分布特征。试验设不施肥(CK),化肥氮磷钾配施(N、NP、NK、PK、NPK)和秸秆还田配施氮磷钾(SNPK)以及两个水平有机肥与氮磷钾配施(M1NPK、M2NPK)9个处理。【结果】长期施肥0-10 cm土层土壤团聚体SOC和TN含量明显高于10-20 cm,平均增幅20%以上。2~1 mm或1~0.5mm团聚体中SOC和TN的含量最高,0.25 mm团聚体最低。长期不施磷肥处理的土壤团聚体SOC和TN含量均与CK相似。NP、NPK以及SNPK处理,0-10 cm土层SOC较CK分别增加16%~43%、9%~40%和22%~47%;TN增幅分别为28%~48%、39%~61%和39%~91%。10 20 cm土层,NP、NPK以及SNPK处理2mm、2~1 mm、1~0.5 mm土壤团聚体SOC较CK增幅分别为35%~49%、17%~40%和45%~46%,TN增幅分别为44%~47%、39%~54%和54%~64%。长期有机肥与氮磷钾配施处理(M1NPK、M2NPK),0-10 cm土层的团聚体SOC平均较CK分别增加68%~122%和61%~163%,TN平均分别增加84%~133%和97%~175%;10-20 cm土层,SOC较CK平均增幅分别为20%~61%和39%~118%,TN增幅平均分别为43%~86%和107%~136%。SOC和TN主要储存于0.25 mm团聚体中(40%)2~1 mm团聚体储存最少(10%)。长期不施氮或不施磷对SOC和TN在团聚体中的储存比例基本没有影响。长期NP、NPK以及M1NPK、M2NPK均降低了各土层SOC和TN在2 mm或2~1 mm的储存比例增加了在1~0.25 mm团聚体储存比例。2 mm或2~1 mm团聚体的C/N比值高于微团聚体(0.25 mm),而与CK相比,长期施肥降低了土壤团聚体的C/N比值。【结论】关中地区(?)土长期偏施化肥对有机碳和全氮在团聚体的含量及分布没有显著影响而长期氮磷或氮磷钾化肥配合、氮磷钾与有机物配合均明显增加土壤团聚体的有机碳及全氮含量,特别是长期氮磷钾配合有机肥能显著增加土壤1~0.25 mm团聚体对土壤有机碳和全氮的固存比例,提高土壤有机碳和全氮储量减少温室气体的排放。     

长期施肥对灌漠土团聚体及其稳定性的影响

利用设计在武威的长期定位试验研究了单施氮肥或有机肥、有机肥与氮肥配施等措施对灌漠土团聚体及稳定性的影响。结果表明,与不施肥相比,单施氮肥不能显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量,而单施有机肥或者与氮肥配施能够显著提高各粒级水稳性团聚体有机碳的含量。其中0.25~2 mm粒级水稳性团聚体的有机碳浓度高于其它粒级。相关分析表明,0.25 mm水稳性团聚体的含量与土壤有机碳水平呈显著正相关。不同处理的0.25 mm水稳性团聚体含量依次为:农肥、绿肥和秸秆的处理CK、农肥+氮肥、绿肥+氮肥和秸秆+氮肥的处理氮肥处理(P0.05)。可见,单施有机肥能促进0.25 mm水稳性团聚体的形成,而单施氮肥或者与有机肥配施不利于0.25 mm水稳性团聚体的形成。     

长期不同施肥模式对潮土有机碳组分的影响

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式条件下潮土有机碳组分变化及其分布规律。结果表明,与不施肥（CK）比较,长期氮、磷、钾平衡施用（NPK）、秸秆还田（NPKS）和有机无机肥配施（NPKM和1.5NPKM）均显著提高了潮土粗自由颗粒有机碳（cfPOC）、微团聚体内物理保护颗粒有机碳（iPOC）及矿物结合有机碳（mSOC）的含量,其中以粗自由颗粒有机碳增幅最高,达114.5%～278.9％,对施肥最敏感,能较好反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。矿物结合有机碳是潮土固存有机碳的主要形式,它占总有机碳的67.0%～80.4%。除偏施化肥（N和NP）外,其它施肥模式增加的总有机碳有49.1%～58.1%进入矿物结合有机碳组分;26.2%～31.7%进入粗、细自由颗粒有机碳组分;15.7%～20.9%进入物理保护有机碳组分。偏施化肥（N和NP）有利于自由颗粒有机碳的增加。综上分析,长期有机无机肥配施或秸秆还田是提升潮土不同组分有机碳库的较好施肥模式。     

不同施肥模式下设施菜田土壤团聚体养分和微生物量特征

【目的】针对设施蔬菜生产中普遍存在的化肥施用严重超量、化肥与有机肥配施模式不合理等现象,利用日光温室蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,研究了不同施肥模式对设施菜地土壤团聚体养分、微生物量碳氮含量的影响,为设施蔬菜优质高效生产和减量施用化肥提供科学依据。【方法】将25%或50%的无机氮肥用玉米秸秆或猪粪中氮替代,进行温室蔬菜田间定位试验。试验共设5个处理(各处理等氮、等磷、等钾):1)全部施用化肥氮(4/4CN);2) 3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4MN);3) 2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4MN);4) 2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4MN+1/4SN);5) 2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN)。在定位试验第6年冬春茬黄瓜季拉秧期采取耕层土壤样品,分析土壤团聚体分布规律和稳定性,并测定各粒级团聚体中土壤养分和微生物量碳、氮含量。【结果】设施菜地土壤团聚体以250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体为主,其含量分别平均为32.0%和38.4%。较4/4CN模式,有机肥/秸秆替代化肥模式提高了土壤大团聚体(> 250μm)比例。配施秸秆模式对土壤团聚体分布影响相对较大,并显著提高土壤团聚体机械稳定性,平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)分别提高6.1%和11.2%。在<250μm团聚体、250~1000μm团聚体、1000~2000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,不同有机肥化肥配施模式(3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN、2/4CN+1/4MN+1/4SN、2/4CN+2/4SN)土壤有机碳含量较4/4CN模式分别增加36.8%~89.6%、34.9%~100.3%、29.5%~69.2%和21.7%~72.1%,分别平均增加69.8%、76.6%、56.9%和49.2%。不同施肥模式对有机碳、全氮、硝态氮、速效磷的影响规律基本一致。土壤有机碳、全氮主要分布在250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,平均分别占土壤有机碳储量的34.1%、35.2%和土壤全氮储量的34.0%、36.4%。土壤硝态氮在250~1000μm团聚体与1000~2000μm团聚体中含量较高,土壤速效钾、微生物量碳氮含量表现为随土壤团聚体直径的增大而提高,而速效磷则随土壤团聚体直径的增大而降低。【结论】设施菜田土壤团聚体优势粒级为> 2000μm团聚体和250~1000μm团聚体,配施秸秆模式显著提高土壤团聚体的机械稳定性。有机肥/秸秆替代化肥模式提高土壤各级团聚体有机碳、全氮、硝态氮和速效磷含量。设施菜地土壤有机碳氮主要分布在250~1000μm团聚体和> 2000μm团聚体中,而微生物量碳、氮含量随土壤团聚体直径的减小而呈增加的趋势。     

Long-term manure application increased soil organic carbon and nitrogen mineralization through accumulation of unprotected and physically protected carbon fractions

Soil organic carbon(SOC) and nitrogen(N) mineralization are important biogeochemical processes associated with soil fertility. These processes are influenced by physically, chemically, and biologically stabilized SOC fractions, the mechanisms of which are not well known. The present study was conducted to evaluate the combined effect of manure and mineral fertilizers on the contents of SOC fractions to promote the mineralization of SOC and N.Treatments included: i) no fertilizer control(CK); ii)...     

施肥措施对复垦土壤团聚体碳氮含量和作物产量的影响

研究复垦后不同施肥措施下有机碳（OC）和全氮（TN）在水稳性团聚体及粉黏粒组分中的分布特征,以期深入理解不同施肥措施下土壤有机碳的固持机制。以生土和连续6年不同施肥措施的复垦土壤为研究对象,采集0～20 cm耕层土壤样品,利用湿筛法进行土壤粒径分组,分析大粒径大团聚体（> 2 mm）、小粒径大团聚体（0.25～2 mm）、微团聚体（0.053～0.25 mm）和粉黏粒组分（< 0.053 mm）中OC和TN含量,判断各粒径团聚体及粉黏粒组分中有机碳储量的驱动因素,探究团聚体及粉黏粒组分中有机碳含量与作物产量之间的关系。试验设不施肥（CK）、施氮磷钾化肥（NPK）、单施有机肥（M）和有机无机肥配施（MNPK）4个处理。结果表明：1）整个试验周期（2008-2013年）,同CK相比, NPK、M以及MNPK处理均显著提高了玉米籽粒产量,且以MNPK处理的效果最显著,分别提高了79.49%、116.07%和113.85%。     

长期施肥下灰漠土有机碳组分含量及其演变特征

采用湿筛和重液悬浮的物理分组方法分析了18年不同施肥模式下灰漠土有机碳组分含量差异及其演变特征。结果表明:与不施肥相比,长期有机无机肥配施(NPKM和1.5 NPKM)增加各有机碳组分的效果最显著,且粗和细自由颗粒有机碳、物理保护有机碳、矿物结合有机碳增加速率最高,平均分别达到0.12、0.06、0.08及0.17g/(kg.a);秸秆还田使粗和细自由颗粒有机碳分别以0.05和0.03 g/(kg.a)的速率增加,而撂荒和施化肥维持着各有机碳组分的含量。不同有机碳组分间存在显著的相关性,其中以粗自由颗粒有机碳含量增幅最高,不同施肥模式下平均增幅是其它有机碳组分的2.18~.0倍;以矿物结合有机碳所占比例最高,达到56.9%7~7.8%,说明粗自由颗粒有机碳对施肥较敏感,而矿物结合有机碳是灰漠土固存有机碳的主要形式。综上分析,长期有机无机肥配施是提高灰漠土有机碳组分含量和培肥土壤的有效模式。     

不同施肥管理对红壤性水稻土有机碳、氮形态的影响

A long-term experiment beginning in 1981 in Jinxian County of Jiangxi Province, subtropical China, was conducted in a paddy field under a double rice cropping system with four different fertilization regimes, including 1) no fertilizer as control (CK), 2) balanced chemical N, P, and K fertilizers (NPK), 3) organic manure using milk vetch and pig manure in the early and late rice growing season, respectively (OM), and 4) balanced chemical fertilizers combined with organic manure (NPKM). Samples (0-17 cm) of the paddy field soil, which was derived from Quaternary red clay, were collected after the late rice harvest in November 2003 for determination of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and fractions of organic C and N. Results showed that TOC and TN in the NPKM and OM treatments were significantly higher than those in other two treatments (CK and NPK). Application of organic manure with or without chemical fertilizers significantly increased the contents of all fractions of organic C and N, whereas chemical fertilizer application only increased the contents of occluded particulate organic C (oPOC) and amino acid N. In addition, application of organic manure significantly enhanced the proportions of free particulate organic carbon (fPOC) and oPOC in total C, and those of amino sugar N and amino acid N (P < 0.01) in total N. In contrast, chemical fertilizer application only increased the proportions of oPOC and amino acid N (P < 0.05). There were no significant differences in either contents or proportions of soil organic C and organic N fractions between the NPKM and OM treatments. These indicated that organic manure application with or without chemical fertilizers played the most significant role in enhancing soil organic C and N quantity and quality in the paddy field studied.     

长期施肥对栗褐土有机碳含量及其组分的影响

【目的】作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在耕地生产力和作物产量方面发挥着重要作用。本文以25年长期定位施肥试验为依托,分析了不同施肥处理对栗褐土有机碳含量及其组分的影响,为调控农田土壤肥力及栗褐土有机碳库的管理提供科学依据。【方法】田间试验开始于1988年,设置8个施肥处理为不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷肥合施(NP);单施低量有机肥(M1);低量有机肥与氮肥合施(M1N);低量有机肥与氮磷肥合施(M1NP);高量有机肥与氮肥合施(M2N);高量有机肥与氮磷肥合施(M2NP)。于第25年玉米播种前,采集以上处理的耕层(0—20 cm)土壤样品。借助有机碳物理分组方法和化学分析方法,测定了土壤总有机碳和有机碳各组分的含量。【结果】长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土总有机碳、游离态颗粒有机碳以及闭蓄态颗粒有机碳含量,其中有机肥与化肥配施尤其是高量有机肥与化肥配施的作用更加明显。与不施肥相比,高量有机肥与无机肥配施(M2N、M2NP)总有机碳含量增加了121.1%、166.8%,游离态颗粒有机碳增加了239.2%、359.2%,闭蓄态颗粒有机碳增加了288.4%、289.9%。单施氮肥(N)及有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)可显著提高矿物结合态有机碳含量,增幅分别为27.8%、34.8%、33.3%。不施肥条件下,栗褐土有机碳中颗粒有机碳与矿物结合态有机碳所占的比例相当,长期施肥提高了颗粒有机碳特别是闭蓄态颗粒有机碳的比例,降低矿物结合态有机碳所占的比例,闭蓄态颗粒有机碳成为栗褐土有机碳的主要贮存库。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈极显著正相关,矿物结合态有机碳含量与总有机碳及其他组分的有机碳之间均无明显相关。【结论】化肥、有机肥以及有机肥与化肥配施能够提高栗褐土游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳以及总有机碳含量。高量有机肥与化肥配施更有助于栗褐土游离态、闭蓄态颗粒有机碳的积累,有利于土壤养分有效性的提高和有机碳品质的改善。氮肥单施、有机肥与氮磷肥配施则是提高矿物结合态有机碳含量的有效措施。     

有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。     

The Effects of Long‐term Fertiliser Applications on Soil Organic Carbon and Hydraulic Properties of a Loess Soil in China

Based on a 28‐year in situ experiment, this paper investigated the impacts of organic and inorganic fertiliser applications on soil organic carbon (SOC) content and soil hydraulic properties of the silt loam (Eumorthic Anthrosols) soils derived from loess soil in the Guanzhong Plain of China. There were two crop (winter wheat and summer maize) rotations with conventional tillage. The treatments included control without fertiliser application, organic manure application (M), chemical fertiliser application (NP), and the application of organic manure with chemical fertiliser (MNP). The results showed that the 28‐year organic manure applications (M and MNP) significantly (p < 0·05) increased SOC content at surface layer (0–10 cm), but the effect of chemical fertilisers alone on SOC was not significant. Organic manure treatments (M and MNP) apparently improved soil hydraulic properties. Compared with control, field capacity and total porosity significantly (p < 0·05) increased while soil bulk density significantly (p < 0·05) decreased for organic manure applications. The M and MNP treatments increased soil water retentions by 3·2–10·8%, which was dependent of suction tensions. However, the NP treatment had no significantly impact on soil water retention compared with control. Neither organic nor inorganic fertiliser applications significantly changed saturated hydraulic conductivity. However, a clear difference was observed for unsaturated hydraulic conductivity between the M and the control at 0–5 cm. Overall, long‐term applications of organic manuring increased SOC content and amended soil hydraulic properties. However, the effects of chemical fertilisers on these soil properties were limited. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.