改良剂施用对矿区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳组分的影响

  目的  探究施用不同种类和数量改良剂对矿区复垦土壤水稳性团聚体和有机碳的影响。  方法  在山西省古交市屯兰煤矿复垦6年的地块上设置随机区组试验,在0 ~ 20 cm土层按土壤重量的1%、3%、5%分别施用腐殖酸和泥炭两种改良剂,于施用后1年和2年时两次取样测定0 ~ 20 cm土壤团聚体组成、有机碳含量及其组分,对不同种类和数量改良剂的改良效果进行评价。  结果  施用腐殖酸、泥炭后1年时各处理土壤 > 2 mm水稳性团聚体质量分数均高于对照,增幅为1.53% ~ 62.27%,且土壤水稳性团聚体均以大团聚体（> 0.25 mm）为主;施用改良剂后2年时各处理土壤水稳性大团聚体含量降低,降幅为1.73% ~ 11.35%,土壤团聚体以 < 0.053 mm粒级的团聚体为主。施用改良剂后腐殖酸处理的土壤有机碳储量、固碳量和固碳速率呈先增加后减少的趋势,泥炭处理随泥炭施用量的增加而增加。施用改良剂后土壤 > 2 mm粒级团聚体质量分数与土壤有机碳储量呈显著正相关。施用改良剂能增加复垦土壤矿物结合态有机碳含量,且施用腐殖酸处理的含量高于泥炭处理。施用改良剂后2年时与1年相比,复垦土壤颗粒态有机碳含量呈增长的趋势,土壤铁铝键结合态有机碳含量则呈降低趋势。施用腐殖酸、泥炭可增加复垦土壤羧酸、醇类等官能团含量,显著增加土壤中多糖物质的含量。  结论  在矿区复垦土壤上施用腐殖酸、泥炭可显著增加土壤大团聚体数量,提高土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒态有机碳含量及土壤固碳量;随腐殖酸、泥炭施用量增加,土壤固碳速率增加、固碳效率减小;复垦区土壤改良需逐年施用腐殖酸、泥炭等改良剂,才能获得稳定的改良效果。     

福鼎茶园土壤团聚体有机碳分布与分子结构特征

以福建省福鼎市白琳镇(BL)、点头镇(DT)、磻溪镇(PX)、管阳镇(GY)和太姥山镇(TMS)的茶园土壤为研究对象,研究其团聚体组成及稳定性,各粒级团聚体有机碳含量、固碳贡献率及有机碳红外光谱,旨在从团聚体尺度揭示茶园土壤有机碳分布及其分子结构特征。结果表明:(1)不同采样地土壤团聚体组成存在差别,但随土层加深,大团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(0.053~0.25 mm)含量均减少,而粉-黏粒团聚体(＜0.053 mm)含量增大;(2)随土层加深,所有采样地平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)减小,分形维数(D)增大,团聚体结构稳定性降低;(3)各粒级团聚体有机碳含量随土层加深而减小,固碳贡献率主要受团聚体含量的影响,大团聚体固碳贡献率相对更大;(4)各粒级团聚体有机碳均主要来源于多糖碳或脂肪碳,0-15 cm土层土壤粉-黏粒团聚体比大团聚体和微团聚体有机碳更稳定,15-30 cm土层各级团聚体均比0-15 cm土层对应粒级团聚体有机碳更稳定。研究成果可为茶园土壤有机碳的科学管理提供理论参考。     

改良剂对旱地红壤团聚体及有机碳分布的影响

基于野外旱地红壤定位试验,研究改良剂(生物质炭与过氧化钙)对旱地红壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响。结果表明,施用生物质炭与过氧化钙后,土壤水稳性大团聚体的含量及团聚体平均重量直径均得到了不同程度的提高;而C1Ca1、C1Ca2、C2Ca1、C2Ca2处理分别提高0.25mm团聚体含量64.46%,75.70%,26.31%和16.06%,其中以C1Ca2(生物质炭758kg/hm2与过氧化钙121kg/hm2)处理效果最好。除单施过氧化钙外,其他处理土壤有机碳含量及储量均有不同程度的增加,生物质炭与过氧化钙配施效果优于单施;在各级土壤团聚体中,不同处理团聚体有机碳含量大小顺序大致为C2Ca2C2Ca1C1Ca2C1Ca1C2C1CKCa1Ca2。因此,改良剂能有效改善旱地红壤团聚体稳定性及提高有机碳含量,且配施效果优于单施。     

秸秆还田深度对土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为探究玉米秸秆还田至不同深度后对土壤团聚体及有机碳含量的影响,采用田间微区试验,将秸秆磨碎后分别还田至0～10、10～20、20～30、30～40 cm 4个深度土层,同时设置不还田对照,共计5个处理,连续种植玉米两年后采集土壤样品,采用湿筛法将团聚体分为>2、2～0.25、<0.25 mm共3个粒级,测定了土壤及团聚...     

紫云英添加对土壤团聚体组成及有机碳分布的影响

以湖北省武汉市稻田土壤为研究对象,分别设置不添加紫云英(CK)、添加2%土壤质量的紫云英(G1)、添加4%土壤质量的紫云英(G2)3个处理,进行干湿交替模拟培养试验,研究培养60、120和180d土壤团聚体组成及团聚体内有机碳的分布特征。结果表明:添加紫云英培养120 d增加了各处理>2 mm团聚体含量,培养60 d时G1处理的增幅最大(78.08%),培养120 d时G2处理的增幅最大(77.31%),且显著提高了团聚体的平均重量直径。不同培养时期添加紫云英均提高了土壤的有机碳含量,且G2处理土壤有机碳含量高于G1处理,各处理随着培养时间的增加有机碳含量先增加后降低。团聚体中有机碳含量均随着粒级的减小而降低,紫云英添加培养180 d时团聚体各粒级有机碳含量均有所提升,且>2 mm团聚体的有机碳含量增幅最大(17.17%～43.67%)。紫云英添加培养120 d时主要增加大团聚体内各有机碳组分的相对含量,180 d时显著增加了微团聚体内细颗粒有机碳的含量。     

轮作休耕模式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为探究轮作休耕模式对红壤坡耕地团聚体稳定性及有机碳含量的影响,通过田间试验设置了休闲地、玉米单作、玉米-豌豆-玉米和玉米-苕子-玉米4个处理,分析了不同种植模式下土壤团聚体稳定性及有机碳含量,结果表明:(1)不同种植模式下土壤机械稳定性和水稳定性团聚体组成均以≥0.25 mm粒径占比最高,机械稳定性团聚体占比在80.68%以上,水稳定性团聚体达到了77.05%以上,且≥0.25 mm团聚体所占比例大小顺序为:休闲地>玉米-豌豆-玉米>玉米-苕子-玉米>玉米单作。(2)根据不同团聚体稳定指数(MWD,GMD,R_0.25和PAD)显示,休闲地的团聚体稳定性最好,与玉米单作之间差异显著,且休闲地和玉米轮作两种模式下团聚体稳定性均优于玉米单作。(3)玉米单作土壤团聚体有机碳含量最低,玉米轮作和休闲地能显著提高有机碳含量,并且玉米-苕子-玉米轮作效果最优; ≥0.25 mm粒径范围的团聚体储存的有机碳含量最高。(4)通过对土壤水稳性团聚体稳定指数与有机碳含量的相关性分析表明,4个不同团聚体稳定指数与有机碳含量都呈极显著正相关关系,与R_0.25相关程度最高。研究结果可为试验区域坡耕地水土流失防治提供理论依据。     

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。     

茶园土壤团聚体分布特征及其对有机碳含量影响的研究

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对茶园土壤团聚体的分布及其有机碳的含量及分布进行了研究.结果表明:茶园0-20 cm,20-40 cm土层土壤团聚体的分布均以>2.00mm和2～5 mm团聚体为主,分别占总团聚体的比例为56.57%和69.53%.茶园土壤团聚体平均重量直径平均值为1.02 mm,并且随着土壤层次的增加有增加的趋势.茶园0-20 cm土层0.25～0.5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,20-40 cm土层<0.25 mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,而2～5 mm粒径土壤团聚体有机碳含量在0-20 cm和20-40 cm土层均最低.茶园0-20 cm土层.各粒径团聚体中的有机碳分配比例均高于20-40 cm土层土壤.     

紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组成及其碳氮的影响

紫云英翻压还田是南方传统稻田土壤培肥增产的主要措施。依托连续12年田间定位试验,通过设置CK（不施化肥,紫云英不还田）、单施化肥（GM0）和4个梯度的紫云英翻压量（GM1-4）处理,分析连续多年紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组分、团聚体中碳氮含量和储量,并通过傅里叶红外光谱测定各粒级有机官能团类型及相对含量,探讨连续多年紫云英翻压还田对土壤团聚体组分及其碳氮分布的影响。结果表明,在该土壤中粒级>2 mm土壤团聚体含量最高,占总量的61.12%～68.53%,其次是2～0.25 mm粒级团聚体。紫云英翻压还田较单施化肥处理提高了>2 mm粒级团聚体所占百分比（5.93%～9.91%）。紫云英翻压还田提高了粒级>0.053 mm团聚体中有机碳含量和各个粒级中全氮含量,其中粒级>0.25 mm团聚体的碳氮含量与紫云英翻压量之间呈现出显著正相关关系。紫云英翻压还田分别显著提高了19.42%～37.09%有机碳和22.31%～40.13%氮的总储量,其中粒级>2 mm团聚体中碳氮储量随着紫云英翻压量的增加而增加。>2 mm粒级团聚体中碳氮的分布也随着紫云英的翻压还田而增加。通过傅里叶红外光谱认为土壤各粒级团聚体中脂肪族有机碳和芳香族有机碳以及N-H官能团含量也随着紫云英翻压还田而增加,其中N-H官能团含量与紫云英翻压量之间呈现出显著的正相关关系。紫云英翻压还田同时提高了各团聚体中1 630/2 850+2 940和1 720/2 850+2 940相对比值,其中>2 mm和2～0.25 mm粒级团聚体中1 630/2 850+2 940相对强度比值与紫云英翻压量之间均呈显著性相关关系。综上,紫云英翻压还田不仅有利于改善稻田土壤团聚体组分,增加有机碳和全氮在土壤团聚体中的储存,还提高了团聚体有机碳的活性和稳定性,从而有助于提升稻田土壤肥力。     

海泡石对镉污染土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

通过大田试验,研究了在镉污染菜地原位钝化修复过程中海泡石对土壤团聚体组成和稳定性以及有机碳含量影响。结果表明,与对照相比,施用海泡石后整体上减少了5~8mm和0.25mm级别团聚体的数量,而2~5,1~2,0.5~1,0.25~0.5mm级别团聚体数量则不同程度增加,且随着海泡石施用量增加,其数量呈显著增加(P0.05)。在0—15cm土层中,土壤团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)随海泡石施加浓度增加呈现先增加后降低,而在15—20cm土层中则有所降低。施用低浓度海泡石(0.5%)时,土壤有机碳(SOC)含量有所减少,最大降低了21.1%,而当海泡石添加剂量达到1%(H_1)和1.5%(H_(1.5))后,土壤有机碳含量整体上有所提高,较对照相比,最大增幅分别达到2.9%和70.3%。与对照相比,施用海泡石后增加了大团聚体中土壤有机碳的贡献率。     

典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的分布及组成

对河北省典型农耕区褐土水稳性团聚体有机碳的组成特征进行了解析。结果表明,研究区水稳性土壤团聚体随粒径的减小而呈现"两头低中间高"的不规则W形分布趋势。藁城市和行唐县两地全土有机碳含量基本相当,分别为12.49和11.20g/kg。土壤有机碳主要受团聚体粒径分布的制约,藁城市和行唐县农耕区褐土优势团聚体(1000~250μm和250~53μm)中有机碳的比例分别为69.53%和82.71%。藁城市和行唐县20μm的团聚体有机碳含量分别为12.78和20.02g/kg,可作为研究区褐土固碳的稳定性指标。红外光谱解析表明,研究区土壤团聚体有机碳以芳香碳(大团聚体57.35%;微团聚体67.69%)和多糖碳(大团聚体29.43%;微团聚体:25.2%)为主。气候条件的差异可能是导致藁城市和行唐县土壤有机碳官能团组成差异的主要原因。大团聚体有机碳中主要是脂肪碳、多糖碳等活性较高的碳,而稳定的芳香碳则趋向于被保护在微团聚体中。     

有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应的影响

[目的]合成有机碳土壤改良剂,为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供技术支撑。[方法]选择甘肃省张掖市甘州区的风沙土,采用田间试验方法,进行有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应研究。[结果]有机碳土壤改良剂施用量与风沙土孔隙度、团聚体、持水量、有机质、速效养分、微生物数量、酶活性和玉米产量呈正相关关系;与体积质量、pH值呈负相关关系。施用有机碳土壤改良剂与传统化肥比较,风沙土体积质量、pH值、Hg,Cd,Cr和Pb分别降低8.46%,4.87%,17.95%,27.78%,15.75%和18.03%;总孔隙度、团聚体、持水量、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾分别增加8.15%,23.98%,8.15%,3.16%,0.10%,2.13%和1.18%;真菌、细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和玉米施肥利润分别增加59.18%,41.75%,23.28%,57.09%,13.54%,10.71%和2 180.40元/hm2。[结论]施用有机碳土壤改良剂,能有效地改善风沙土理化性质和生物学性质,提高玉米产量。     

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。     

保护性耕作对土壤团聚体及其有机碳含量的影响

为了探讨保护性耕作对旱作农田套作模式土壤团聚体的影响,在重庆北碚西南大学试验农场对传统耕作(T)、垄作(R)、传统耕作+覆盖(TS)和垄作+覆盖(RS)4种处理下的西南紫色土丘陵区小麦—玉米—大豆套作体系玉米大豆共生时期土壤团聚体进行筛分和测定分析.结果表明:在玉米条带,随着团聚体粒级的减小各处理间水稳性团聚体质量分数差异降低,且差异主要出现在＞0.25 mm粒级的大团聚体中.但是在小麦—大豆条带,不同处理的水稳性团聚体含量没有明显差异.不同土层的土壤水稳性团聚体含量趋势一致,大小排序为A1(＞2 mm粒级的团聚体)＞A2(2～0.25 mm粒级的团聚体)＞M2(＜0.053mm粒级的团聚体)＞M1(0.25～0.053 mm粒级的团聚体).0-5 cm土层＞2 mm粒级的团聚体含量在36.31％～54.84％之间,低于5-10 cm土层的含量(55.22％～70.73％),耕作处理对土壤水稳性团聚体的影响主要表现在0-5 cm土层中,5-10 cm土层各处理间没有差异.不同粒级团聚体内有机碳含量大小排序为A2＞A1＞M1＞M2,有机碳主要富集在2～0.25 mm粒级的团聚体内,其中的水稳性团聚体有机碳含量变化尤其敏感.保护性耕作措施能显著提高土壤有机碳含量,虽然2～0.25 mm粒级中的有机碳含量最高,但是它的质量分数较低,土壤总有机碳增加主要是由于＞2 mm粒级的土壤水稳性团聚体有机碳含量提高.在西南紫色土丘陵区小麦—玉米—大豆套作模式下,保护性耕作有利于改善土壤团聚体结构,增加大团聚体含量,促进土壤有机碳的固定.     

麻栎林龄对土壤水稳性团聚体及其有机碳含量的影响

为了解林龄对土壤团聚体及其有机碳含量的影响,探求各级团聚体中碳含量与团聚体稳定性之间的关系,以17、26和65 a的麻栎人工林为对象,研究了林地0～40 cm土壤水稳性团聚体组成、团聚体水稳定性以及各级团聚体有机碳含量的变化规律和相互关系。结果表明:①林龄对土壤团聚体组成及其水稳定性影响显著,影响效果随林龄增加而增强,随土层加深而减弱;②林龄对土壤团聚体有机碳含量影响显著,影响程度随林龄增加而增强;③0.25 mm土壤团聚体有机碳含量与各级土壤有机碳含量密切相关,也是影响团聚体水稳定性的主要因素。     

保护性耕作下土壤团聚体组成及其有机碳分布特征

依据吉林省德惠市田间定位试验（始于2001年）,对玉米-大豆轮作和玉米连作模式下秋翻（MP）、垄作（RT）和免耕（NT）3种耕作方式的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体粒级分布、水稳性团聚体有机碳含量及团聚体稳定性进行了研究。结果表明,3种耕作方式下,〉0.25 mm机械稳定性团聚体含量均在70%以上,最高可达93.29%,各粒级含量在两个土层中表现规律性不强。水稳性团聚体含量均在20%以上,最高可达35.5%,且表层高于底层。与干筛法测定的团聚体相比,〉0.25 mm团聚体含量明显减少,最大减少幅度为58.76%。两个土层中玉米-大豆轮作和玉米连作下的机械稳定性团聚体与水稳性团聚体对耕作处理的响应表现出一定的相似性,即RT〉NT〉MP。水稳性团聚体有机碳含量随粒径的减小而增大,3种耕作方式下有机碳含量表现为NT〉RT〉MP,表层高于底层,且玉米-大豆轮作高于玉米连作。比较3种耕作方式,垄作更有利于团聚体的形成和稳定,且玉米-大豆轮作好于玉米连作。     

冬季不同种植模式对稻田土壤团聚体及其有机碳的影响

为探究冬季不同种植模式对稻田土壤结构和质量的影响,设置5种冬季种植模式:冬季休闲(冬闲)、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作(马铃薯、紫云英、油菜),通过测定稻田不同土层土壤团聚体组成和团聚体有机碳含量,分析稻田土壤团聚体的水稳性和团聚体有机碳分布。结果表明,在0~30 cm土层深度:>2 mm粒级的土壤团聚体含量最高,其次是<0.053 mm粒级的土壤团聚体,1~2、0.5~1、0.25~0.05、0.053~0.25 mm粒级的土壤团聚体含量相近;各冬季种植处理模式均提高了稻田水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和平均几何直径(GMD),其中冬种油菜、冬季轮作以及冬种紫云英处理的MWD较冬闲处理分别显著提高21.50%、21.16%、16.32%(P<0.05),冬种油菜和冬季轮作处理的GMD较冬闲处理分别显著提高83.31%、62.50%(P<0.05);冬季不同种植模式显著降低了土壤水稳性团聚体的分形维数(P<0.05),有利于维持土壤结构的稳定性;相对于冬闲处理,其余不同冬季种植模式处理的各粒径下土壤团聚体有机碳含量有增加的趋势。综上可知,冬季不同种植模式均有利于稻田土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累,其中冬季轮作模式的效果最佳。本研究结果为南方冬闲田优化种植模式提供了理论依据。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈V形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。