耕作方式对稻麦轮作区土壤碳氮储量与层化率的影响

为研究不同耕作方式对稻麦轮作农田土壤碳氮固持和层化情况的影响,于2013年开始在江苏省泰州市姜堰区河横生态农业科技示范园进行试验,设置了少耕秸秆还田(MT)、旋耕秸秆还田(RT)、翻耕秸秆还田(CT)、翻耕秸秆不还田(CT0)4种处理。分层采集各处理0～20cm土壤,测定土壤容重、有机碳和全氮含量,计算碳氮比、层化率、土壤有机碳和全氮储量(等质量法)。结果表明,MT、RT、CT分别提高0～5cm、5～10cm和10～20cm有机碳和全氮含量。10～20cm土壤碳氮比随着耕作强度提高而减小。MT显著提高有机碳和全氮含量层化率,0～5cm土层:10～20cm土层碳氮比层化率随着耕作强度增加而增加。MT提高了0～20cm土壤有机碳储量和0～10 cm土壤全氮储量,但是0～20 cm土壤氮储量不及RT和CT。秸秆还田提高0～20cm土壤有机碳、全氮含量、碳氮比,显著增加了有机碳和全氮储量,具有良好的碳氮固持效应,但是对土壤有机碳和全氮含量层化率影响不显著。结果可为探寻有利于农田土壤碳氮库构建、提高土壤肥力的耕作方式提供理论依据。     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。     

耕作方式对稻田土壤有机碳与易氧化有机碳的影响

以稻田免耕长期定位试验站为平台,研究不同耕作方式对紫色水稻土有机碳以及易氧化有机碳剖面分布的影响。结果表明:连续耕作20年后,不同耕作处理稻田剖面(0～60cm)中有机碳含量随着采样深度加深而降低,土壤有机碳含量最高值和最低值分别出现在垄作免耕(稻油)表层(0～10cm)和水旱轮作(稻油)底层(40～60 cm),其中垄作免耕(稻油)处理中0～10 cm和10～20 cm土层有机碳含量和常规平作(中稻)、垄作免耕(中稻)之间差异并不显著,但其20～40cm土层有机碳含量则显著高于其他耕作处理(P<0.05),表明长期耕种20年后,耕层(0～20cm)土壤有机碳含量已趋于平稳;另外,同传统耕作处理相比,长期垄作免耕(稻油)的固碳潜力主要表现在20～40cm土层。常规平作(中稻)和垄作免耕(中稻)处理剖面土壤易氧化有机碳含量均随土层加深而降低,而垄作免耕(稻油)和水旱轮作(稻油)则分别在20～40cm和10～20cm土层出现易氧化有机碳含量增加的现象,表明耕作和轮作方式对土壤有机碳稳定性具有明显的影响。对不同耕作处理稻田土壤有机碳与易氧化有机碳、易氧化有机碳分配比例之间的关系分析,其一元线性回归方程分别为:y=1.990 1x+6.521 4,R=0.881 9,n=16;y=0.270 4 x+7.345 7,R=0.542 2,n=16,表明稻田土壤易氧化有机碳与其有机碳关系密切,可用于表征该区域土壤碳库的变化大小。     

耕层厚度对华北高产灌溉农田土壤有机碳储量的影响

针对华北平原长期少免耕可能导致的耕层变浅、变紧的问题,通过人为设置不同耕层厚度试验,采用等质量土壤有机碳库储量和层化比的研究方法,研究了4种耕层厚度（10、20、30、40 cm）水平下0～50 cm土壤有机碳的变化。2 a的田间试验结果表明,不同耕层厚度对土壤有机碳含量有显著差异,与2007年试验开始时相比,土壤有机碳质量分数都不同程度下降,下降幅度为22%～48%。利用等质量计算方法表明20 cm耕层厚度的处理土壤有机碳储量最高。通过层化比的研究表明,随着时间的推移,20 cm的耕层厚度层化比最高,其     

黄土丘陵区退耕还林土壤不同大小颗粒固碳过程与速率

为揭示黄土丘陵区退耕还林土壤固碳过程及其变化机制,采用物理分组法探讨了安塞纸坊沟退耕15~45 a刺槐与柠条林地土壤砂粒、粉粒、黏粒截存有机碳的效应与速率。结果表明,对比坡耕地,两种退耕林地土壤颗粒结合碳含量均随退耕年限延长显著增加,并且表层0~10 cm土壤增幅最高,10~60 cm各土层增幅基本接近。退耕15~45 a期间,刺槐与柠条林0~20 cm土层均以粉粒碳密度增速最高,分别达0.21、0.11 Mg/(hm2·a),砂粒碳和黏粒碳增速相近,平均分别为0.13、0.06 Mg/(hm2·a)。同样的变化发生在0~60 cm土层,但各颗粒碳密度增速为0~20 cm土层的1.6~2.5倍。按此增速到退耕45 a时柠条林地砂粒碳、粉粒碳、黏粒碳相比坡耕地分别增大了2.6、1.1、0.8倍,刺槐林地则分别增大了8.3、2.2、2.8倍,并且对总有机碳累积贡献的平均比率为:砂粒碳(23%)等于黏粒碳(26%)且均小于粉粒碳(51%)。此外碳库管理指数比碳库活度与土壤总有机碳库变化有更显著的线性相关性。综上分析,该区域退耕刺槐林比柠条林土壤有更强的固碳效应,两种林地均以粉粒碳为主要固碳组分,以砂粒碳周转速率最快。     

土地利用变化对碳收支平衡的影响研究——以重庆市为例

运用实证研究、对比分析和相关分析等方法分析土地利用结构变化与碳收支的关系;探讨如何通过优化土地利用结构来实现碳收支的平衡。结果表明:净释碳量与各种土地利用类型的相关系数都很高,且与居民点及工矿用地、交通用地、水利设施用地、园地、林地成正相关,与耕地、牧草地、其它农用地、未利用地和其它土地成负相关。因此,增强碳汇功能必须优化森林结构,提高林地净初生产力,加强耕地保护力度,充分发挥耕地的碳汇作用;通过控制居民点及工矿用地规模来优化产业结构和产业布局,通过合理规划交通用地来优化能源利用率,以减弱碳排功能。     

保护性耕作模式对黑土有机碳含量和密度的影响

以公主岭市长期（10 a）保护性耕作定位试验为研究对象,分析与传统耕作模式相比的几种保护性耕作模式对黑土固碳效应的影响。共设4种耕作模式,即秋翻秋耙匀垄、秋灭茬匀垄、全面旋耕深松和宽窄行交替休闲（又叫松带、苗带交替休闲）（后3种视为保护性耕作）。结果表明,经过10 a的耕作试验,不同的耕作模式对土壤有机碳有显著的影响。表层0～20 cm秋翻秋耙匀垄和秋灭茬匀垄模式的土壤有机碳含量最低,深层30～50 cm全面旋耕深松模式的土壤有机碳质量分数显著低于其他耕作模式13.49%～25.14%;0～50 cm耕层     

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm²(N)、99 kg/hm²(N1,减氮10%)、88 kg/hm²(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO₂排放强度和CH₄排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO₂排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO₂排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO₂排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37～489.00 g/m^2<...     

养殖废水灌溉对玉米地土壤水溶性碳及其剖面分布的影响

为了研究养殖废水灌溉对土壤水溶性碳量及其占总有机碳量比例的剖面分布的影响,设置水质和灌溉量处理,测定了玉米地土壤总有机碳和水溶性碳量,分析了水溶性碳占总有机碳比例及其剖面分布特征。结果表明,总有机碳及水溶性碳量在土壤表层较高,且随着土层加深均有所减少。养殖废水灌溉条件下的土壤总有机碳和水溶性碳量总体上比清水灌溉处理的高,这说明在一定范围内养殖废水灌溉更有利于土壤中有机碳量的增加。清水灌溉条件下,灌水量为640 m~3/hm~2时土壤总有机碳量最高;灌水量为760 m~3/hm~2时水溶性碳量最高。养殖废水灌溉条件下,灌水量为880 m~3/hm~2时土壤总有机碳和水溶性碳量均为最高。由于土壤中的总有机碳在土壤深层分布较少,且随土层加深土壤总有机碳量下降幅度减小,水溶性碳占总有机碳的比例随土层深度加深而逐步增加。养殖废水灌溉有利于土壤总有机碳、水溶性碳量的增加,并可促进二者在土壤表层的积累。     

灌溉方式对宁夏枸杞园土壤碳库特征及枸杞生长的影响

通过3年田间定位的枸杞灌溉试验,分析了滴灌和漫灌2种灌溉方式对旱区枸杞园土壤活性有机碳库及枸杞生长的影响。结果表明,滴灌对土壤总有机碳含量影响整体呈现出提升的作用,碳库管理指数高于漫灌处理,尤其是0~10和10~20cm表层土壤中易氧化态有机碳含量显著增加,分别提高12.99%和18.67%,且在120~140cm土层易氧化态有机碳有明显累积,提高幅度达到38.17%。采用滴灌和漫灌两种灌溉模式,枸杞总产量无明显差异,但滴灌模式下水生产率较漫灌提高112.12%,且果实等级率也有所提高。因此,针对研究区域枸杞生产管理现状,通过滴灌模式,有利于土壤有机碳质量提升,培肥枸杞果园土壤,能够满足生长需求,对实现长期可持续生产提供科学依据。     

不同连作年限设施农用地土壤有机碳与细菌群落功能特征

为探明不同连作年限设施农用地土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)与细菌群落功能变化及其动态响应关系,以北京市南郊设施农业集中地为研究区,采用时空替代法系统分析了未种植(CK)、连作年限0～5年(0～5 a)、5～10年(5～10 a)、10～20年(10～20 a)和20年以上(20 a+)SOC、细菌群落结构及其代谢功能的变化。结合冗余分析(RDA)、典型相关分析(CCA)、PICRUSt2功能预测及Mantel test探究了SOC及其活性组分与细菌优势菌群的动态响应,以及与细菌代谢功能的相互关系。结果表明：连作使研究区微生物生物量碳(Microbial biomass carbon, MBC)、易氧化有机碳(Easily oxidizes organic carbon, EOC)、SOC含量及土壤有机碳密度(Soil organic carbon density, SOCD)均随种植年限先增后减,可溶性有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)含量在20 a+时最高,微生物熵(Q)随连作年限增加而减小。连作降低了土壤细菌的多样性...     

水氮耦合对黑土稻田土壤呼吸与碳平衡的影响

为探明不同水氮耦合方式对东北黑土区稻田碳循环的影响,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2018年进行大田试验,试验设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌水方式,全生育期施氮量设置0、85、110、135 kg/hm~24个水平(N0、N1、N2、N3),测定了8种不同水氮耦合方式下水稻不同生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率的变化以及水稻收获后各器官的固碳量。结果表明,水稻植株总固碳量为446. 49～716. 92 g/m~2,各处理水稻收获后各器官固碳量从大到小依次为穗、茎、叶、根,分别占植株总固碳量的53. 69%～59. 44%、27. 42%～30. 12%、7. 24%～8. 96%、4. 71%～8. 35%。控制灌溉模式能提高水稻植株固碳量,其中CN2处理的总固碳量最大。相同施氮量、控制灌溉模式下,茎、叶、根固碳量均大于常规灌溉模式,除CN0处理穗固碳量低于FN0处理外,其余相同施氮量、控制灌溉模式下的穗固碳量均大于常规灌溉模式。不同水氮耦合方式下,水稻从返青期至乳熟期各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率、根呼吸速率均呈先升高、后降低的趋势,且均在分蘖期达到峰值。除返青期外,与不施肥处理相比,施肥后各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均增大,且随着施氮量的增加而增大。控制灌溉模式下各施氮量处理水稻各生育期(除返青期外)平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均高于常规灌溉模式下相同施氮量处理。8种不同水氮耦合方式下黑土稻田均表现为较强的碳"汇",控制灌溉模式能够增加碳"汇"强度,其中CN2处理碳"汇"强度最大。本研究结果可为提高黑土稻田固碳减排潜力提供理论基础,为估算区域乃至全球碳平衡提供数据支撑。     

施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

保护地不同灌溉方式下土壤碳库管理指数的研究

以沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉方法进行保护地长期定位灌溉试验,保护地分3层采取0~45 cm土层的土壤样品,测定供试土壤的总有机碳、活性有机碳含量,计算出碳库管理指数,研究了不同灌溉方法对保护地土壤总有机碳和活性有机碳的影响。结果表明,土壤总有机碳和活性有机碳均随土层的加深而减少。在0~15 cm和15~30 cm土层,3种灌溉处理土壤的总有机碳含量顺序为滴灌>渗灌>沟灌,而30~45 cm的总有机碳含量顺序则为渗灌>滴灌>沟灌;各层次土壤活性有机碳含量排列顺序均为渗灌>滴灌>沟灌,且30~45 cm土层渗灌与沟灌的差异达到了5%显著水平;各灌溉处理、不同深度土层的土壤碳库管理指数大小排列顺序均为渗灌>滴灌>沟灌,但只有15~30 cm土层滴灌、渗灌的碳库管理指数与沟灌的差异达到了5%显著水平。     

生物碳对土壤中镉的影响研究

重金属镉在土壤中的污染日益严重,降低土壤中有效镉的含量相当必要。为降低土壤镉污染程度,探讨生物碳降低土壤镉活性的应用效果。试验结果表明,施用生物碳能降低交换态镉的含量,促进碳酸盐结合态、铁猛氧化结合态及有机态镉的形成,其最佳施用量为6g/kg土。     

秸秆还田配施氮肥对土壤碳氮含量与玉米生长的影响

为明确宁夏扬黄灌区秸秆还田条件下的适宜施氮量,在玉米秸秆全量还田条件下,设4种纯氮施用水平(0 kg/hm~2(N0)、150 kg/hm~2(N1)、300 kg/hm~2(N2)、450 kg/hm~2(N3)),以秸秆还田不施氮肥(N0)为对照,研究了秸秆还田配施不同纯氮水平对土壤有机碳氮含量、微生物量碳氮含量和酶活性及其对玉米生长的影响。结果表明,秸秆还田配施氮肥有利于耕层土壤有机碳和全氮含量的提高,随施氮量的增加,土壤碳氮比降低,其中以N2和N3处理对提高耕层有机碳氮含量效果最佳。秸秆还田条件下土壤微生物量碳氮比随施氮量的增加而降低,N2处理对微生物量碳含量、N3处理对微生物量氮含量的提高作用最为显著。秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤脲酶、过氧化氧酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,以N2和N3处理的改善效果较优。秸秆还田配施氮肥对玉米前期生长影响不显著,而N2处理对中后期玉米生长具有显著促进作用。2年玉米籽粒产量以N2处理增产效果最佳,平均较N0处理提高22.0%。通过2年研究结果表明,在宁夏扬黄灌区实施秸秆还田配施氮肥措施可增加土壤有机碳氮含量,调节土壤碳氮比,促进玉米生长,进而提高玉米产量,以秸秆还田配施纯氮300 kg/hm~2效果最佳。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

退耕还林工程建设对吴起县域植被碳储量的影响

采用标准样地调查结合数据分析的方法研究了吴起县退耕还林工程实施后,人工林的含碳率、碳储量及空间分布特征,结果表明：吴起县9类退耕还林地植被层总碳密度由大到小的顺序为：柠条〉刺槐〉沙棘〉紫穗槐〉臭椿〉山杏〉山桃〉侧柏〉油松,均大于天然草地的总碳密度;吴起县退耕还林12年后植被的总碳储量为152.53万t,是退耕还林前1998年总碳储量的3.2倍,且其空间分布也发生了较大的转变。吴起县退耕还林地的平均碳密度值远低于我国及世界各地森林平均碳密度的一些估计值,各类林地生态系统的碳储量还有很大潜力空间。     

水氮运筹影响高留残茬黑土稻田碳收支机理分析

为探明水氮运筹对稻田生态系统碳收支的影响,开展大田试验,设置浅湿干灌溉（D）和淹水灌溉（F）两种灌溉模式,及110kg/hm2（当地施肥标准,N1）、99kg/hm2（减氮10%,N2）和88kg/hm2（减氮20%,N3）3个施肥水平,观测高留残茬稻田水稻收获后不同器官的干物质量及碳含量,同时监测稻田CO2和CH4排放通量,计算水稻净初级生产力（NPP）和稻田净生态系统初级生产力（NECB）。结果表明：水氮运筹会影响稻株各器官干物质及碳含量,所有处理中DN2处理NPP最大（8918.02kg/hm2）,浅湿干灌溉模式各处理NPP均大于淹水灌溉模式,分别增加12.13%、36.73%、8.01%;浅湿干灌溉模式增加了稻田土壤呼吸的CO2排放通量,减施氮肥则降低了CO2排放通量,浅湿干灌溉减施氮肥降低了CH4排放通量;两种灌溉模式下各处理CO2和CH4排放总量均随氮肥施用量减少而降低,淹水灌溉模式下各处理CH4排放总量均显著高于浅湿干灌溉模式（P＜0.05）;各处理稻田生态系碳净收支均为正值,黑土区高留残茬稻田生态系统表现为碳“汇”,其中DN2处理NECB最高,为1950.96kg/hm2。综合来看,浅湿干灌溉模式+减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”最强。研究可为寒地黑土保护提供理论参考和技术支撑。     

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm²)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO₂排放通量和CH₄排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明：不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%～40.92%、24.63%～31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH₄排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO₂排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出...