保护性耕作对潮土团聚体组成及其有机碳含量的影响

利用保护性耕作长期定位试验平台,研究了小麦-玉米轮作条件下连续5年实施免耕与秸秆还田对农田潮土团聚体组成、团聚体中有机碳含量的影响。结果表明:相比于常规翻耕,常规翻耕+秸秆还田、免耕、免耕+秸秆还田处理下5 mm粒级机械稳定性团聚体含量显著提升,增加比例分别为16.62%、16.05%、44.23%;而免耕、免耕+秸秆还田能显著提升5~2 mm粒级水稳性团聚体含量,提升比例分别为29.81%和64.28%,同时团聚体稳定率也有一定的提高;实施免耕能显著提高5~2、2~1 mm粒级水稳性团聚体中有机碳含量;除常规翻耕+秸秆还田处理下2~1 mm粒级外,秸秆还田对各粒级团聚体中有机碳含量均有不同程度的提升作用。     

免耕对潮土不同粒级团聚体有机碳含量及微生物碳代谢活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站玉米-小麦轮作免耕定位试验平台,研究不同耕作方式对潮土不同粒级团聚体的分布、有机碳含量及微生物群落碳代谢活性的影响。结果表明,与传统翻耕处理相比,免耕潮土中大于250μm粒级团聚体显著增加(p0.05),50～2μm粒级团聚体显著减少(p0.05),250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体没有明显变化;大于250μm和250～50μm两个粒级团聚体有机碳含量显著升高(p0.05),50～2μm和小于2μm两个粒级团聚体有机碳含量没有明显变化,250～50μm粒级取代50～2μm粒级成为对土壤有机碳总量贡献最大的团聚体。BIOLOG测试结果表明,免耕和翻耕两种措施下不同粒级团聚体微生物群落碳代谢特征存在明显差异,且免耕处理250～50μm和小于2μm两个粒级团聚体微生物群落碳代谢活性显著低于翻耕处理(p0.05)。结果显示,免耕有利于小粒级团聚体向大粒级团聚体方向聚合,大于50μm粒级团聚体固持的有机碳增多,其中持碳最多的250～50μm粒级团聚体的微生物碳代谢活性下降,故土壤有机碳稳定性升高。     

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。     

不同施肥处理对旱地红壤团聚体中有机碳含量及其组分的影响

借助筛分、浮选等物理分组和化学分析方法研究了不同施肥处理下旱地红壤团聚体中不同有机碳组分的差异.结果表明：长期施肥显著地提高了土壤中总有机碳含量（TOC）和团聚体中轻组有机碳（LF-C）、团聚体内粗颗粒有机碳（CF-C）、团聚体内细颗粒有机碳（FF-C）和矿物结合态有机碳（mSOC）的含量,且各有机碳组分与TOC均呈极显著相关;团聚体中有机碳含量随团聚体的粒级减小而降低,厩肥处理的促进效果最明显;团聚体中有机碳主要以mSOC形式存在.有机肥的施入降低了大团聚体的周转,秸秆处理对团聚体的形成和稳定效果优于厩肥处理;在红壤地区有机无机肥配施使得有机碳在团聚体形成及稳定方面的作用得以加强.     

秸秆全量还田下沼液替代化肥对潮土团聚体及结合有机碳的影响

  目的  通过探究黄淮海平原秸秆全量还田条件下长期沼液替代化肥对潮土水稳性团聚体及结合有机碳影响,以期为改善土壤结构,增加土壤有机碳积累及推动种养结合循环农业发展提供科技支撑。  方法  采集长期持续进行不同沼液替代化肥处理（不施肥对照,CK;单一施用沼液,BS;单一施用化肥,CF;以及沼液半量替代化肥,BSCF）的表层（0 ~ 20 cm）土壤,利用湿筛法分离水稳性团聚体并测定不同粒径团聚结合有机碳分布变化情况。  结果  相较于对照,各施肥处理均能显著增加了外源有机碳投入,增加水稳性大团聚体质量组成比例,提高团聚体稳定性,其中沼液半量替代化肥处理 > 0.25 mm粒径水稳性团聚体质量组成比例提升效果最为明显,平均重量直径和几何平均直径最高,而团聚体破碎率和分形维数最低。不同处理团聚体结合有机碳含量随粒径增加表现出先升高后降低的趋势,其中以0.25 ~ 2 mm粒径最高。同时各施肥处理均增加各粒径团聚体结合有机碳含量,显著提高 > 0.25 mm粒径大团聚体结合有机碳贡献率,降低 < 0.053 mm粒径粘粉粒结合有机碳的贡献率。  结论  在黄淮海平原秸秆全量还田条件下通过沼液半量替代化肥不仅有利于水稳性大团聚体的形成和团聚体稳定性的提高,达到改善土壤结构的目的,而且能够调控各粒径团聚体结合有机碳贡献率,达到平衡土壤有机碳的维持和养分的释放目的。     

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。     

长期施肥措施下灰漠土有机碳及团聚体稳定性特征

团聚体的物理保护是土壤有机碳稳定的重要机制之一,团聚体的形成也必须依赖土壤中的有机碳.通过31年的长期定位试验,研究不同养分管理措施对土壤有机碳及团聚体稳定性的影响,探明土壤各粒级团聚体结合碳的分配状况,探讨土壤团聚体对有机碳的物理保护机制,为西北干旱区农田土壤碳优化管理提供依据.采集6个不同施肥措施的长期试验处理的土...     

长期定位施肥对潮土团聚体结构及其磷组分的影响

以国家潮土肥力与肥料效益监测基地的长期施肥试验为基础,从土壤团聚体微域环境的角度研究潮土不同团聚体中磷的形态及含量对单施化肥和化肥配施有机肥的响应.结果表明:(1)潮土土壤团聚体主要分布在0.25～5 mm范围,占土壤总重量的60.72%～77.99%;其次为>5 mm团聚体;<0.25 mm团聚体占的比例最低,仅为7.09%～13.68%.化肥处理0.25～5 mm团聚体重量比例(60.72%)显著低于其余处理的重量比例(71.5%～77.99%),而>5 mm团聚体重量比例(25.82%)显著高于其余地块的重量比例(11.90%～19.98%);在长期施用有机肥的处理(MNPK和1.5MNPK)中,<0.25 mm的团聚体重量比例(7.09%)相比不施肥的(13.68%)降低了6.37%,0.25～5 mm团聚体比例却增高5.95%.(2)不同粒径团聚体,施肥可显著提高有效磷、有机磷和无机磷的含量,增加幅度从大到小均依次为1.5MNPK,MNPK,NPK;全磷中无机磷所占比例(88.25%～92.67%)要远远高于有机磷所占比例(7.33%～11.75%).(3)潮土有机磷组分,MLOP含量最高,所占比重也最大(65.97%～70.29%),MSOP居中,LOP和HSOP含量和比重最小.而作为主要形态的MLOP在各施肥处理中的含量由低到高依次为CK,NPK,MNPK,1.5MNPK;潮土中的无机磷组分里,Ca10-P含量最高,所占比重也最大(42.6%～66.8%),然后依次是Ca8-P,A1-P,O-P,Ca2-P和Fe-P.     

长期秸秆还田对潮土土壤团聚体碳氮和作物产量的影响

为探究潮土区长期秸秆还田对土壤团聚体碳、氮含量和作物产量的影响,以河北省低平原潮土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,利用38年化肥与秸秆配施长期定位试验,研究了不施肥(CK)和等量氮、磷肥用量下0 kg/hm²(S0)、2250 kg/hm²(S2250)、4500 kg/hm²(S4500)和9000 kg/hm²(S9000)秸秆还田量下,土壤团聚体碳、氮含量和作物产量。结果表明:与不施肥CK相比,长期施肥与秸秆还田可以增加各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,其中,秸秆还田对提高0～10 cm表层土壤水稳性团聚体有机碳含量效果较好,且随秸秆还田量的增加,水稳性团聚体有机碳提升效果越明显。长期秸秆还田对各粒径团聚体中碳氮比无较大影响。>0.25 mm团聚体中有机碳和全氮富集系数较高,且0～10 cm土层,S2250、S4500和S9000处理均表现为随着团聚体粒径减小团聚体中有机碳富集系数逐渐降低。长期秸秆还田可以提高作物产量,且高秸秆还田量对小麦产量的提高效果更明显。>0.25 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量之间的关系最密切,当该粒径团聚体中有机碳含量增加1 g/kg时,小麦产量可以增加329.62 kg/hm²;而0.25～0.053和<0.053 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量相关性较差。综上,秸秆还田可以增加土壤团聚体中有机碳含量,提升土壤肥力,促进作物增产。     

长期施用不同有机物料对土壤团聚体特征的影响

农业有机物料是重要的资源,为研究施用不同有机物料对土壤水稳性团聚体分布、稳定性及有机碳的影响,采用对照(CK)、玉米秸秆(Str)、堆肥(C)、牛粪(PM)、沼渣(BgR)、生物炭(BC)6种处理,通过田间7年定位试验,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定土壤有机碳含量,计算了水稳性团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值、分形维数(D)和土壤不稳定团粒指数(E_(LT))。结果表明:与对照相比,5种不同有机物料处理下0~15 cm土层水稳性大团聚体(0.25 mm)含量、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、土壤有机碳含量显著增加(P0.05),分形维数(D)、土壤不稳定团粒指数(E_(LT))显著减小(P0.05),土壤团聚体结构稳定性明显得到增强。土壤有机碳与水稳性大团聚体(0.25mm)含量间呈现出极显著正相关关系(P0.001)。生物炭和秸秆处理的团聚体稳定性变化最为明显,土壤结构改善效果最好,生物炭、沼渣处理最有利于促进土壤有机碳的累积。各处理15~30 cm土层,土壤团聚体及有机碳含量差异不显著(P0.05)。采取施用不同有机物料的方式对耕地进行保育,显著提高了耕作层水稳性大团聚体含量和有机碳含量,增强了团聚体结构稳定性,改善了土壤结构和肥力状况。     

长期定位施肥对潮土有机氮组分和有机碳的影响

利用河南封丘潮土的13年长期施肥试验,采用Bremner法研究了潮土耕层有机氮组成的变化,分析了长期施肥对土壤有机氮组份和有机碳含量的影响。与不施肥和单施化肥相比,施有机肥或有机肥与化肥配施显著提高了土壤全氮、酸解有机氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、非酸解有机氮和有机碳的含量。有机氮主要由酸解铵态氮和氨基酸态氮组成,其次为酸解未知态氮和非酸解有机氮,氨基糖态氮含量最小。施有机肥尤其利于氨基酸态氮和非酸解有机氮的形成。施肥处理的酸解有机氮占全氮的比例减小,主要是由氨基酸态氮、酸解铵态氮占全氮的比例减小所致。与1989年试验开始时的土壤初始值相比,施有机肥能提高土壤全氮含量和有机质含量。在供应等氮磷钾的情况下,有机无机配施增加了土壤供氮能力、有机质含量和作物产量,是维持土壤肥力和保护环境最优的施肥方式。     

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。     

添加玉米秸秆对白浆土重组有机碳及团聚体组成的影响

研究添加有机物料后,土壤重组有机碳含量变化及其对土壤团聚体组成的影响,对于科学评价秸秆还田对土壤的培肥作用及其环境效应具有重要意义。采用室内培养试验,培养120 d,研究耕作白浆土耕层土壤和母质层中添加不同比例秸秆对土壤重组有机碳积累量、团聚体组成及各粒级团聚体中有机碳分布的影响。结果表明:随秸秆施用量增加,耕层土壤和母质的重组有机碳含量均呈同步增加趋势,耕层土壤和母质相比,重组有机碳增量差异不大,两者增量差值仅为0.34 g kg-1,但两者的有机碳增率差异很大,耕层土壤仅为85.51%,母质则高达556.23%。说明在成土过程中,耕层土壤中有机质的累积会降低其固碳潜力,而在母质层中,其固碳"位点"处于"空置"状态,因此有很强的固碳潜力。同时,秸秆的添加,促进了土壤中小粒径团聚体(0.25 mm)向大团聚体(0.25mm)的转化,耕层土壤和母质土壤在秸秆添加量为3%和2%时大团聚体中有机碳的贡献率最高,分别为69.90%和65.48%。在白浆土中添加玉米秸秆培养后,其母质的固碳能力大于耕层土壤。     

不同有机厩肥输入量对土壤团聚体有机碳组分的影响

土壤是重要的有机碳库,其微小变化可能引起大气CO2浓度水平的较大变异。土壤团聚体对土壤有机碳具有物理保护作用。有机厩肥的输入既可以提高土壤有机碳含量,又可以促进土壤团聚体的形成,对土壤有机碳的截获和保持有重要意义。本实验采用湿筛的方法分离土壤团聚体,并对团聚体进行有机碳组分分离。通过对连续8年施加不同量有机厩肥试验的研究发现:适量的有机厩肥施用可以显著地提高土壤的平均质量直径(MWD),改善土壤结构;过量施用有机厩肥则明显降低了>2 000μm团聚体含量。潮棕壤有机碳主要分布在250～53μm和2 000～250μm团聚体中,两者相加约占有机碳全量的73.7%～78.5%。并且随着有机碳输入量的增加,土壤有机碳主要贮存在2 000～250μm团聚体中。有机厩肥的施加明显地加快了>2 000μm团聚体的更新速率。土壤轻组分有机碳含量也随有机厩肥输入量的增加而不断增加,高量有机厩肥下占全量的22.1%。土壤固定有机碳的能力有限,存在明显的等级饱和现象。因此,在有机质匮乏的土壤施用有机肥意义重大,应尽量减少向高有机质土壤输入有机碳。     

长期有机–无机肥配施对农田杂草土壤种子库的影响

为揭示长期有机-无机肥配施处理下农田杂草土壤种子库的特征变化规律,本研究通过田间长期定位施肥模式试验,运用群落生态学方法研究了小麦-大豆轮作制度下大豆种植季7种施肥处理区杂草土壤种子库的结构及其生物多样性特征。结果表明,土壤样品中共检出杂草种子16种,隶属于10科; 土壤种子库总密度分布在15995~106300 grain/m2范围。长期有机-无机肥配施处理区的杂草土壤种子库优势物种组成较为简单,优势种为12种,配施麦秸处理区主要以栗米草为主,配施粪肥处理区主要以水苋菜为主; 土壤种子库的密度显著降低至15995~41900 grain/m2范围; 物种丰富度降低至7.67~9.33范围,并且将物种多样性和均匀度指数维持在休闲与纯化肥处理区之间（1.5~2.0和0.6~0.8）。长期配施麦秸、 粪肥均显著影响土壤杂草土壤种子库的结构特征,且麦秸与粪肥品种间差异的影响大于麦秸施用量差异的影响。因此,本研究认为有机-无机肥配施既有利于作物的优质高产,也可以通过调整有机肥种类以及与施用量来调控杂草土壤种子库,实现经济效益和生态效益的双赢。     

长期施肥对红壤不同形态碳的影响

长期定位施肥对红壤不同形态有效碳的影响试验研究结果表明,与对照相比,长期施肥后红壤不同形态有效碳均有不同程度提高,且全C、矿化碳的变化为厩肥>绿肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,易氧化碳、C库管理指数(CPMI)、C素有效率的变化为绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照,微生物生物量C变化为绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,绿肥和稻草秸秆肥可有效改善土壤肥力及理化性状。C库管理指数与土壤养分因子量相关或极相关关系,反映了农业生产措施对土壤C库的影响,可运用其评估土壤C库的变化。     

施用有机肥对土壤团聚体稳定性的影响

施用有机肥是循环农业的典型措施,能够净化环境、保证食品安全、加强土壤的可持续利用。本文以中国农业大学曲周试验站长期设施蔬菜地为研究对象,试验已进行6年,共设单施有机肥、有机无机配施与无机肥3种施肥处理。结果表明:施用有机肥处理的土壤有机C含量显著高于有机无机配施和无机肥处理107.02%、171.71%;干筛分析表明有机肥处理下的土壤非水稳性团聚体的平均重量直径(WMD)和几何平均直径(GMD)值均显著高于有机无机配施与无机肥65.68%、4.18%和16.80%、8.26%;湿筛结果也表明有机肥处理下的土壤水稳性团聚体WMD、GMD值显著高于有机无机配施与无机肥41.12%、34.78%和77.78%、63.16%;0~20 cm耕层有机肥处理增加了土壤分散系数,而20~40 cm耕层有机肥处理显著降低了土壤分散系数。在蔬菜有机栽培中单施有机肥可增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体及耕层下微团聚体含量,是改良土壤结构的有效措施。     

长期有机无机肥料配施对干旱区栗钙土微生物量碳的影响

为了阐明不同施肥方式对干旱区栗钙土中微生物量碳含量的影响,利用长期定位试验研究了土壤微生物量碳含量的季节变化及其在不同土层中的分布。结果表明:与对照(CK)相比,不同施肥方式均增加了微生物量碳的平均含量,其中有机肥和无机肥配施(NPKM)的增幅最大,其次是单施有机肥(M),单施化肥(NPK)的增幅最小,增幅分别为56.7%、39.9%和27.3%。不同施肥方式下的微生物量碳均有较明显的季节变化,马铃薯苗期和收获后的微生物量碳含量较低,变化范围为40.6~51.4mg·kg~(-1),马铃薯块茎形成期和膨大期含量最高,变化范围为49.2~63.4mg·kg~(-1)。不同施肥方式下微生物量碳的含量及处理之间的差异在0~10cm土层最大,随着土层的加深,微生物量碳的含量及处理间差异均减小。所以在阴山北麓地区增施有机肥,尤其是有机肥与化肥配合施用对增加耕层土壤有机质,提升微生物量碳含量有重要作用。