连续种植不同绿肥的土壤团聚体碳分布及其固持特征

为探讨连续种植绿肥对土壤团聚体碳的影响,以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanussativus L.)、蓝花苕子(Viciacracca L.)、毛叶苕子(Viciavillosa Roth)、光叶苕子(Viciavillosa var.)为研究对象,分析连续种植不同绿肥条件下的土壤团聚体碳含量、分布、富集及固持特征。结果表明:清耕条件下的土壤有机碳含量在空间分布上变化较小,种植的绿肥作物不同使得土壤有机碳含量、土壤团聚体有机碳含量在空间分布上产生变化,在0～20 cm土层中,光叶苕子提升效果较为明显,而在20～40 cm土层中肥田萝卜提升效果较为明显,其中,两者对5～0.25 mm粒径的土壤团聚体碳含量提升最为显著。土壤团聚体碳含量随着粒径减小而呈现下降的趋势,各粒径土壤有机碳的富集系数在1.23与0.88之间,且随着粒径的减小呈现下降的趋势,在1 mm粒径中,几乎所有处理富集系数均大于1,处于积累状态,0.25 mm粒径的团聚体碳贡献率占了80%以上,其中5 mm粒径的碳贡献率最大,且在不同绿肥之间差异较大,0.5～0.25 mm粒径的碳贡献率最小。连续种植绿肥,土壤总有机碳的积累随着各粒径土壤团聚体有机碳含量的增加而增加,总有机碳与5～0.5 mm粒径的团聚体碳含量显著相关,且5～1 mm粒级土壤团聚体的增加对土壤总有机碳积累的影响较为突出,连续种植绿肥促进了有机碳在大团聚体中的固持。     

采煤塌陷区复垦土壤团聚体碳氮分布对施肥的响应

为了揭示长期不同培肥措施下采煤塌陷区复垦土壤团聚体有机碳氮含量的变化规律,通过干筛法研究了不施肥(CK)、单施有机肥(M)、单施化肥(CF)、有机肥与化肥配施(MCF)、生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施下复垦4年和8年土壤各粒级团聚体分布组成特征以及各团聚体有机碳氮含量的变化规律。结果表明,复垦土壤团聚体含量随粒级减小呈先减小后增大的变化趋势,其中以3~2mm粒级团聚体含量最低,占团聚体总量2%~3%,以2~1mm粒级团聚体含量最高,占团聚体总量25%~31%。不同培肥措施下复垦4年和8年土壤团聚体分布特征无明显差异,但较未复垦生土明显降低了7mm和7~5mm团聚体含量。复垦8年土壤的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于复垦4年土壤,分形维数(D)值低于复垦4年土壤。各培肥处理间以单施有机肥MWD、GMD值最高,D值最低。各培肥处理土壤团聚体有机碳氮含量随粒径减小递增,以0.5~0.25mm粒径团聚体最高,而有机碳储量以2~1mm粒级团聚体最高,分别占24.2%~33.8%和17.0%~33.1%。各处理间有机碳氮含量以单施有机肥处理最高,但不同处理间有机碳氮储量无显著差异。总体表明,采煤塌陷区复垦4年和8年土壤团聚体分布特征及碳氮储量无明显变化,单施有机肥可提高复垦土壤团聚体有机碳氮含量及团聚体稳定性。     

不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

采用湿筛法测量了岷江流域不同土地利用方式下不同土层（0—10,10—20,20—30 cm）土壤大团聚体（> 2 mm）、中间团聚体（0.25~2 mm）、微团聚体（53 μm~0.25 mm）以及粉+黏团聚体（<53 μm）的质量分数及各粒径团聚体中的有机碳含量,并探讨了各粒径土壤团聚体的有机碳储量。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响;土壤养分均呈现出一致性规律,大致表现为撂荒地 > 次生林 > 人工林 > 灌草丛 > 坡耕地,土壤全磷差异并不显著（p>0.05）;林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,灌草丛及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善,在0—30 cm土层内,灌草丛及坡耕地土壤颗粒的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）值均显著低于林地和撂荒地（p<0.05）,坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高（p<0.05）,表明林地开垦为坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力。不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度的增加而降低。在0—30 cm土层深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地 > 撂荒地 > 灌草丛 > 坡耕地,中间团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地,微团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地;粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地。各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化。     

土地利用方式对土壤水稳性团聚体有机碳的影响

对福建省建瓯市山地红壤的农业用地(坡耕地、茶园、桔园)、林地(杉木、木荷、封育)不同土层(0-10,10-20 cm)土壤团聚体有机碳含量与贮量进行研究.结果表明:林地开垦作为农地后,>2 mm土壤大团聚体的数量明显下降,<0.25 mm团聚体含量显著上升.不同土地利用方式的土壤大团聚体呈现粒径越大,团聚体有机碳含量越高的趋势,林地不同粒径团聚体有机碳含量都显著高于农业用地.林地随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量增加;而农地正好相反,随着团聚体粒径增大,土壤碳贮量反而下降.土壤总有机碳增加主要受到大团聚体有机碳增加的影响,其中>2 mm和0.5～2 mm粒径土壤团聚体对土壤总有机碳贡献最为突出.因此亚热带山地红壤内林地开垦为农业用地会导致富含碳的土壤大团聚体有机碳含量大幅度下降,团聚体的稳定性也随之下降.     

火烧迹地不同恢复方式土壤团聚体微生物量碳特征

为探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地土壤团聚体形成及其团聚体碳循环的影响,以大兴安岭1987年重度火烧后分别经过人工恢复(兴安落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,分析不同恢复方式下土壤团聚体有机碳、团聚体微生物量碳和团聚体K2SO4浸提碳的分布特征。结果表明:(1)不同林型间土壤团聚体有机碳含量、团聚体微生物量碳含量和团聚体K2SO4浸提碳含量差异显著(P0.05),其大小关系均是兴安落叶松人工林天然次生林樟子松人工林。(2)在不同植被恢复方式下,土壤有机碳含量和微生物量碳含量呈随团聚体粒径增大而增大的趋势,且大团聚体显著高于微团聚体(P0.05),土壤K2SO4浸提碳主要分布于1~0.5mm粒径及其更大粒径团聚体中。(3)土壤团聚体有机碳和团聚体微生物量碳富聚于土壤表层(0—5cm),其含量均随土层深度的增加而减小。除2 mm和2~1mm粒径外,其余粒径团聚体K2SO4浸提碳含量呈随土层深度增加而减小的趋势。(4)土壤微生物量碳与土壤有机碳和K2SO4浸提碳呈极显著正相关(P0.01),说明土壤微生物量碳与有机碳和K2SO4浸提碳之间有密切联系。     

不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其导水率的影响

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体稳定性及其导水率,揭示人为活动对土壤结构和水力特性的作用与影响,以库区内3种不同土地利用方式(旱地、水田、林地)土壤为研究对象,经干筛测定团聚体的组成状况,探究了不同土地利用方式下土壤团聚体、土壤有机碳和土壤饱和导水率的相互关系。结果表明:不同土地利用方式下土壤团聚体机械稳定性表现为旱地最高,林地次之,水田最低;有机碳含量则表现为林地水田旱地。不同土地利用方式下各粒径团聚体中的有机碳含量分布也各不相同,旱地土壤有机碳在粒径0.25 mm的团聚体中含量最高,水田土壤有机碳分布较为均匀,林地土壤有机碳主要集中在粒径1 mm的团聚体中。饱和导水率表现为林地旱地水田。相关性分析表明饱和导水率与有机碳含量呈显著正相关关系,但与团聚体机械稳定性没有明显关系。同时土壤MWD值和GMD值与有机碳含量都呈现出显著的负相关关系,表明土壤有机碳在土壤团聚体机械稳定性和土壤导水率方面都起着重要的作用。     

子午岭植被恢复过程中土壤团聚体有机碳含量的变化

土壤有机碳是土壤团聚体形成的重要胶结剂之一，土壤团聚体分布影响有机碳含量及其稳定性。对子午岭植被恢复过程中团聚体有机碳含量变化的研究结果显示：相对于农田，植被恢复可增加土壤各个粒径团聚体有机碳含量．同时增加不同层次土壤团聚体有机碳含量。就粒径而言，虽然各个植被下〈0．25mm土壤团聚体有机碳含量最低，植被类型变化对土壤团聚体有机碳含量影响最大的是〈0．25mm粒径，辽东栎林地〈0．25mm土壤团聚体有机碳含量是农田〈0．25mm团聚体有机碳含量的3倍；其次，植被类型对〉5mm团聚体有机碳含量影响较大，辽东栎、早期森林、灌丛、草地和弃耕地土壤〉5mm团聚体有机碳含量比农田土壤〉5ram团聚体有机碳含量高149％，209％，104％，62％，10％。说明植被演替可增加土壤团聚体有机碳含量，但首先是增加较大粒径团聚体的有机碳含量；随着植被的进一步演替，小粒径团聚体有机碳含量也相应的增加，这部分有机碳是稳定的，说明植被恢复增强了土壤的碳汇功能。     

华北地区土地利用类型对土壤呼吸、有机碳组分和水稳性团聚体的影响

土壤呼吸和土壤团聚体对土壤肥力、质量和土壤的可持续利用等具有重要作用。通过湿筛法得到华北地区不同土地利用类型土壤大团聚体(2 mm)、中间团聚体(0.25～2 mm)、微团聚体(53μm～0.25 mm)以及粉+黏团聚体(53μm)的质量分数和土壤呼吸速率。结果表明:不同土地利用类型土壤呼吸随着月份的增加呈先增加后降低趋势,在7月份最大,呈倒V字型变化规律,7月以后,土壤呼吸急剧降低,其中在1月份土壤呼吸速率最小。不同土地利用类型对土壤呼吸具有明显的影响,土壤呼吸速率大小基本表现为次生林人工林灌木农田果园,其中,次生林和人工林显著高于其他土地利用类型(p0.05),灌木和农田差异不显著(p0.05),果园显著低于其他土地利用类型(p0.05)。不同土地利用类型对土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)和轻组分有机碳(SLOC)影响较为明显,其大小基本表现为次生林人工林灌木农田果园。次生林和人工林以0.25 mm的大团聚体为主,占粒径总组成的20%以上;灌木以中间团聚体和粉+黏团聚体为主;而农田和果园则以粉+黏团聚体为主,约占粒径总组成的40%。林地的开垦会导致大团聚体的破碎化,灌木及农田0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而农田闲置为果园后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善。灌木及农田土壤颗粒的MWD(平均质量直径)和GMD(几何平均直径)值均显著低于林地和灌木(p0.05),农田撂荒后,MWD和GMD值均显著升高(p0.05),表明林地开垦后导致土壤团聚体的稳定性降低,而农田弃耕会增强团聚体的稳定性。土壤中0.25 mm团聚体含量、MWD、GMD和土壤呼吸均与土壤TOC,SLOC和POC皆呈现显著正相关性(p0.05),其中0.25 mm团聚体含量、MWD、GMD和土壤呼吸与LFOC和POC之间的相关关系达到极显著水平(p0.01),且相关系数较大,说明与土壤TOC相比,LFOC和POC对土壤水稳性团聚体和稳定性的贡献更大,并且LFOC和POC对土壤呼吸的贡献更大。     

不同土地利用方式下土壤团聚体的分布及其有机碳含量的变化

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对耕地、园地、林地和撂荒地土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下土壤闭聚体的分布均以＞2.00 mm团聚体为主,其它依次为0.5～1,1～2,＜0.25和0.25～0.5 mm粒径的团聚体.林地和撂荒地土壤有机碳含量随粒径的减小呈递增的变化趋势;耕地在0.25～0.5 mm和＜0.25 mm团聚体中有机碳含量较高,园地则以0.25～0.5mm粒径团聚体中有机碳含量最高.4种土地利用方式下,以＞5 mm团聚体中土壤有机碳含量差异最大,随着团聚体粒径的增加,它们之间的差异逐渐减小;各土地利用方式下表层土壤中,分布在＜0.25 mm和0.25～0.5mm团聚体粒径中有机碳占有机碳总量比例低于2～5,＞5和0.5～1 mm的团聚体.     

祁连山浅山区退耕地土壤团聚体及其有机碳和全氮的分布特征

[目的]分析祁连山浅山区退耕地土壤团聚体及其有机碳和全氮分布特征,为该区退耕地植被恢复及水土流失防治提供理论依据。[方法]以祁连山大黄山林区三种类型退耕地为研究对象,通过干筛法测定团聚体粒径,分析不同粒级团聚体组成及其有机碳和全氮分布规律。[结果] 3种类型退耕地≥0.25 mm的大团聚体含量高于0.25 mm的微团聚体,其中以5 mm和0.25～2 mm粒级团聚体为主;封育草地团聚体稳定性最强,平均重量直径(MWD)高于沙棘林地9.31%,高于未封育草地31.95%;未封育草地土壤有机碳含量低于沙棘林地和封育草地,且差异显著,三种类型退耕地土壤全氮含量没有明显变化趋势;0.25～2 mm团聚体有机碳含量最高,0.25 mm微团聚体全氮含量最高,沙棘林地和封育草地土壤团聚体养分优于未封育草地;与团聚体分布特征相同,5 mm和0.25～2 mm粒级团聚体依然是退耕地有机碳和全氮储存的主体。[结论]祁连山浅山区退耕地以≥0.25 mm的大团聚体为主,沙棘林地和封育草地团聚体稳定性及其有机碳和全氮含量高于未封育草地。     

广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

不同土地利用方式下第四纪古红土有机碳分布特征研究

以不同土地利用方式下（疏林荒草地、荒草地、林地和耕地）第四纪古红土和埋藏第四纪古红土剖面为研究对象,测定古红土各发生层全土及各粒级团聚体的有机碳含量,比较不同土地利用方式下第四纪古红土剖面及团聚体的有机碳分布特征。结果表明:（1）埋藏古红土有机碳含量较低,随深度分布均一,各粒级团聚体内有机碳含量随团聚体粒径减小而降低;（2）埋藏古红土出露地表后,由于受到人为活动影响,表层全土有机碳及各粒级团聚体有机碳含量均增加,呈现林地 > 耕地 > 疏林荒草地 > 荒草地 > 埋藏古红土的特征,其中,林地显著高于其他土地利用方式,说明林地是古红土分布区的一种较合理的土地利用方式;（3）耕地0 ~ 10 cm土层粒径 > 1 mm和 < 0.25 mm团聚体的有机碳含量均随团聚体粒径减小而逐渐增加,1 ~ 0.25 mm团聚体有机碳含量随团聚体粒径减小逐渐降低。其余土地利用方式下古红土均呈现 > 0.25 mm团聚体的有机碳含量随着团聚体粒径减小而逐渐降低,< 0.25 mm团聚体的有机碳含量随团聚体粒径减小而逐渐增加。     

北京山区典型人工林土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

以北京密云县红门川流域典型造林树种油松和侧柏为研究对象,在各林龄段的油松和侧柏(35a,40a和57a生油松林;20a,40a,57a侧柏人工林以及天然次生侧柏林)林内分别设置15m×15m样地,在每个样地中分层采集土壤样品,进行土壤理化性质的测定,并分析不同林龄油松和侧柏人工林土壤水稳性团聚体含量及其有机碳储量的分布特征。结果表明:(1)油松和侧柏人工林土壤均以水稳性小团聚体(粒径0.25mm)含量为主,分别为(40.64±7.64)%和(41.14±7.47)%,而大团聚体主要分布在0.5~1mm径级,分别为(21.13±5.48)%和(22.78±4.36)%;(2)随着林龄的增大,侧柏和油松林地的各粒径团聚体有机碳含量及土壤有机碳储量均呈增加的趋势。在不同植被恢复措施下,侧柏林地平均土壤有机碳含量和土壤有机碳储量均高于油松林,在不同径级团聚体均有很好的表现,表明侧柏人工林碳汇效益较油松林显著;(3)油松和侧柏2种典型人工林均以0.5~1.0mm径级的大团聚体土壤有机碳含量最高,分别为(12.63±8.65)g/kg和(18.40±7.79)g/kg。而土壤有机碳存储均以小团聚体(粒径0.25mm)为主要存储径级,分别占总量的(52.29±8.82)%和(51.16±4.63)%,其次为0.5~1.0mm大团聚体。     

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...     

旱地长期覆盖下土壤团聚体有机碳及无机碳的变化规律

[目的] 研究不同覆盖方式对黄土高原土壤团聚体内部有机碳、无机碳分布的影响,为研究覆盖条件下土壤团聚体碳固持机制提供理论依据,推动旱地农田土壤的高效管理。[方法] 依据2012年起实施的长期定位试验,以种植“先玉335”春玉米的耕作土壤为研究对象,设置秸秆覆盖(SM)、地膜覆盖(FM)、无覆盖(CK)3个处理,通过湿筛法分析不同粒径团聚体中碳分布特征及其酶活性。[结果] ①与无覆盖相比,秸秆覆盖显著增加了各个粒径团聚体有机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.8%~18.2%;而地膜覆盖则显著降低了各粒径有机碳含量(p<0.05),降低幅度为1.2%~7.1%。同一处理下,团聚体有机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。各粒径中有机碳储量在秸秆覆盖下高于地膜覆盖和无覆盖处理。②地膜覆盖相较无覆盖显著增加了团聚体中的无机碳含量(p<0.05),增加幅度为4.3%~5.9%;秸秆覆盖降低了无机碳含量,但差异不显著。同一处理下团聚体各粒径中无机碳含量随着粒径的减小先上升后降低。地膜覆盖显著降低了>2 mm团聚体粒径的无机碳储量,但显著提高了2~0.25 mm粒径的储量(p<0.05)。③秸秆覆盖显著增加了团聚体中的总碳含量,增加幅度为7.1%~12.4%;同时地膜覆盖和秸秆覆盖都显著提高了2~0.25 mm粒径的总碳储量(p<0.05)。④秸秆覆盖提高了团聚体中与碳循环相关酶的活性,地膜覆盖则对其产生降低的影响。相关性分析表明有机碳、总碳含量与碳循环相关的酶活性呈显著正相关关系(p<0.05)。[结论] 秸秆覆盖和地膜覆盖显著影响碳库在团聚体中的变化,其中秸秆覆盖在提升土壤地力,增加土壤碳的固定方面优于地膜覆盖,具有较大优势。     

中亚热带四种森林土壤团聚体及其有机碳分布特征

选择中亚热带地区4种典型森林类型:杉木林、湿地松林、毛竹林和次生林4种森林土壤为研究对象,研究了森林类型对土壤不同发生层水稳性团聚体及其有机碳分布特征的影响。结果表明:不同森林类型对>5 mm和2~5 mm土壤团聚体含量影响显著(p<0.05),表现为次生林>杉木林>毛竹林>湿地松林,而在其他粒径无显著差异。0~30 cm土层内团聚体R0.25和MWD次生林显著高于其他人工林,杉木林次之,湿地松林和毛竹林最低,其他土层无显著差异。各森林类型同土层不同粒径团聚体中有机碳含量随粒径大小变化,团聚体粒径越小,有机碳含量越高。0~10 cm土层同粒径土壤团聚体有机碳含量从大到小依次是次生林、杉木林、湿地松林和毛竹林,而在其他土层各森林类型之间差异不显著。     

长期施用有机肥对西北半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测实验站黄绵土区长期定位试验为研究平台,研究长期施肥对半干旱区小麦田土壤团聚体分布及其有机碳含量的影响。结果表明:0～20 cm土层土壤团聚体含量随粒级减小总体呈先降低后增加的变化趋势,团聚体有机碳含量随粒级减小呈增加的变化趋势。长期化肥与有机肥配施(NPKM)和单施有机肥(OM)较单施化肥(NPK)处理显著增加了>0.25 mm团聚体含量和团聚体平均质量直径,提高了>1 mm粒级土壤团聚体对有机碳的贡献率。各粒级土壤团聚体有机碳含量及团聚体有机碳储量均随着土层的加深而降低,>1 mm粒级团聚体有机碳对长期施用有机肥的农田有机碳变化响应敏感。NPKM和OM较NPK处理显著增加了0～20 cm土层土壤团聚体有机碳含量及其储量,其中0～10 cm土层团聚体有机碳储量分别增加了34.1% 和25.2%,10～20 cm土层分别增加了26.89% 和17.95%,而长期NPK处理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黄绵土条件下,长期施用有机肥(NPKM和OM处理)可显著提高耕层>0.25 mm团聚体含量及其稳定性,增加团聚体有机碳储量,土壤增碳培肥效果显著,而单施化肥对改善农田土壤团聚体结构及其固碳培肥效果不明显,需加强与有机肥配施从而实现土壤培肥。     

不同土地利用方式下土壤团聚体中养分的分布特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,就不同土地利用方式下土壤团聚体中主要养分的分布特征进行了研究。结果表明,不同土地利用方式下土壤团聚体均以2 mm粒径为主,0.5～0.25 mm粒径团聚体含量最少。不同土地利用方式下土壤有机碳,全氮、全磷、全钾,速效氮、速效钾在团聚体中的分布存在一定差异。土壤团聚体中有机碳、全氮含量均随团聚体粒径的增大而减小,碱解氮、全磷和全钾的含量在团聚体中的分布较均匀,而速效钾含量随粒径的减小呈先增大后略减小的变化趋势。不同土地利用方式下,各粒径团聚体对土壤主要养分分布的影响程度有所不同。土壤团聚体对土壤养分的贡献率中约有40%来自5 mm团聚体,这主要取决于团聚体含量的多少。     

名山河流域不同土壤类型和土地利用方式下有机碳的分布特征

以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体中有机碳含量的分布特征。结果表明:(1)名山河流域3种类型的土壤有机碳含量在17.50~34.70g/kg之间,含量高低表现为水稻土黄壤紫色土,水稻土含量分别是黄壤和紫色土的1.32,1.39倍;从不同的土地利用方式看,水田土壤有机碳及活性有机碳含量显著高于旱地、茶园和果园,土壤活性有机碳与土壤有机碳呈极显著正相关(R2=0.884 6);(2)土壤有机碳含量在土壤剖面中表现出随着土层深度的增加而降低的趋势,表层土壤(0—20cm)有机碳含量由高到低依次为水稻土黄壤紫色土,下层土壤(20—40cm)有机碳含量为水稻土紫色土黄壤,土壤活性有机碳含量的分布具有相似规律;(3)在不同土地利用方式下,表层土壤(0—20cm)有机碳含量大小关系表现为水田旱地果园茶园,下层土壤(20—40cm)有机碳含量表现为水田果园茶园旱地,水田表层、下层土壤活性有机碳含量均极显著地高于旱地、果园、茶园,再次证明活性有机碳是表征有机碳特性的重要指标;(4)3种类型土壤的团聚体在不同的利用方式下的有机碳含量表现出随着土壤剖面加深而降低的趋势,土壤团聚体的单位有机碳含量随着粒径的减小呈现波浪形的变化趋势,各粒径团聚体中的有机碳含量与土壤有机碳含量呈正相关关系。综上可知,土壤类型的差异和土地利用方式的不同会对土壤有机碳及各粒径团聚体中有机碳的含量及分布特征产生一定的影响。     

改良剂作用下滨海盐化潮土团聚体分布、稳定性及有机碳分布特征

通过对滨海盐化潮土小麦—玉米轮作2年田间定位试验,研究不同改良剂施用对土壤团聚体分布、稳定性及土壤团聚体中有机碳含量、各级团聚体有机碳对总有机碳贡献率的影响。试验共设置3个处理:对照(CK)、有机土壤改良剂(OSA)和有机—无机土壤改良剂(CSA),分析土壤团聚体分布、水稳性大团聚体(R_(0.25))、平均重量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)、分形维数(D)、有机碳储量(soil organic carbon storage,SOCS)和有机碳贡献率(contribution rate of organic carbon)。结果表明,滨海盐化潮土水稳性团聚体组成主要以0.25 mm粒径为主,改良剂施用后土壤R_(0.25)显著提高,其影响主要集中在5 mm和2～5 mm粒径级,OSA处理2个粒级团聚体含量较CK分别显著增加167.38%和59.00%,CSA处理分别显著增加89.17%和100.66%。施用OSA与CSA同时显著提高了土壤团聚体MWD和GMD值,说明2种改良剂的施用均有利于提高大团聚体数量及稳定性。施用改良剂2年处理土壤各粒级团聚体中有机碳含量均有所提高,OSA处理以1～2 mm粒级提高最多,CSA以2～5 mm粒级提高最多,且前者达显著水平。与CK相比,改良剂可促使土壤有机碳向大团聚体富集,显著提高1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率93.62%～109.76%,降低或显著降低1～2 mm粒级团聚体对土壤总有机碳的贡献率20.55%～24.92%。在小麦—玉米轮作模式下,改良剂施用不仅可以显著提高滨海盐化潮土水稳性大团聚体含量和稳定性,还可显著增加水稳性大团聚体有机碳含量与储量,是加强盐碱土壤有机碳库积累的有效措施。