渭北旱塬区秸秆覆盖还田对土壤团聚体特征的影响

为了研究不同秸秆覆盖还田量对半湿润易旱区土壤团聚体分布状况和稳定性特征的影响,在渭北旱塬设置三种覆盖还田量(SM1:13 500 kg/hm2、SM2:9 000 kg/hm2、SM3:4 500 kg/hm2),以不覆盖为对照进行定位试验,研究了秸秆覆盖还田对土壤容重、土壤有机碳、土壤团聚体数量、大小及分形维数的影响。结果表明,秸秆覆盖还田后,土壤容重随秸秆覆盖还田量的增加而减小,0~20 cm土层土壤容重较对照降低了2.00%~5.28%(P>0.05);土壤总有机碳含量随着土层深度的增加而递减,在0~20 cm土层,土壤总有机碳含量较对照显著提高10.82%~23.93%。10~30 cm土层,SM2处理下>0.25mm机械稳定性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于SM1、SM3,各处理间差异不显著;在0~40 cm土层,各处理>0.25 mm土壤水稳性团聚体、MWD和GMD较CK均有不同程度提高,但差异不显著。各处理均可提高0~30 cm土层土壤团聚体稳定性,其中SM2团聚体分形维数D最小,其次为SM1、SM3。可见,秸秆覆盖还田可促进土壤团聚体的形成,提高团聚体的稳定性,以SM2覆盖还田的效果最佳。     

长期传统耕作对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

通过野外调查取样,并结合室内实验分析,对甘肃会宁县丘陵地区不同耕作年限黄绵土耕地不同土层(0～ 20 cm,20～40 cm)土壤团聚体分布及稳定性和水稳性团聚体有机碳含量进行研究.结果表明:未经开垦土壤团聚体稳定性最好,耕作明显地破坏土壤团聚体,降低其稳定性;经过70 a以上时间开垦,0～ 20 cm和20～40 cm土层≥0.25 mm直径水稳性团聚体含量分别下降了40.5％和12.5％.耕作层水稳性团聚体平均重量直径和几何均重直径比亚表层平均大了10％,两土层之间的差异随着耕作年限变小.0～20 cm土层,＞2mm和0.25～0.106mm直径水稳性团聚体有机碳含量较高;20 ～ 40 cm土壤各直径水稳性团聚体有机碳含量差异不明显,耕作层以及亚表层水稳性团聚体有机碳含量整体表现出不断下降的趋势.平均重量直径和几何均重直径与土壤有机碳之间很好的相关性表明团聚体对于有机碳的保持作用关键.     

深松和秸秆还田对灌耕灰钙土团聚体特征的影响

2015—2017年设置传统旋耕秸秆不还田(RT)、深松35 cm秸秆不还田(ST)及深松35 cm秸秆还田(STS)3个处理,应用干筛法和湿筛法对0～40 cm土层团聚体数量、组成和稳定性进行研究。结果表明,STS能促进土壤大团聚体的形成并促进团聚体的稳定,深松和秸秆还田均可显著影响团聚体数量和大小(P<0.05)、促进不同粒级团聚体更新转化。干筛法下,0～40 cm土层,STS处理最佳,>0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR_0.25)、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)较RT分别增加3.0%、9.5%和15.5%,分形维数(D)降低4.5%。湿筛法下,STS处理的WR_0.25(>0.25 mm水稳性团聚体含量)、MWD、GMD较RT分别增加45.2%、12.0%和9.1%,D值降低1.1%。干筛法和湿筛法下,不同土层均以0～10 cm土层R_0.25(直径>0.25 mm团聚体含量)、MWD、GMD值STS较RT的增幅最大,干筛法下,分别增加8.6%、18.0%、25.3%,湿筛...     

秸秆还田量对陇中旱作麦田土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

为探明秸秆还田后土壤团聚体与有机碳的变化特征和作用机制,依托2019年布设于甘肃省定西市李家堡镇的不同秸秆还田试验,设置两种秸秆类型：小麦秸秆和玉米秸秆,秸秆还田量分别为：0（CK）、3 500（低量）、7 000（中量）、14 000 kg·hm^-2（高量）,研究了秸秆还田对陇中黄土高原旱作农田土壤团聚体稳定性和有机碳的影响。结果表明：土壤机械稳定性团聚体以>0.25 mm团聚体为主,且随土层加深粒径逐渐增大,水稳性团聚体均与之相反;秸秆还田较不还田处理的机械稳定性和水稳性<0.25 mm粒级团聚体含量分别降低了3.53%～21.74%和2.73%～8.95%,土壤机械稳定性和水稳性团聚体平均重量直径MWD、几何平均直径GMD的提升幅度最大分别达到16.29%、30.12%和20.93%、12.12%,团聚体破碎率PAD降低了2.53%～13.23%,在中量秸秆还田时效果最好,且玉米秸秆比小麦秸秆效果更明显。秸秆还田提升了土壤有机碳含量,且在表层土壤秸秆还田量越高,对土壤有机碳的提升效果越显著,其中玉米秸秆高量还田处理的土壤有机碳含量较CK显著提高了...     

冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响

以伊犁托乎拉苏大草原土壤为研究对象,进行0~20 cm草地表层土壤混合样品多点采集,实验室内依据干筛法取得各粒级大团聚体,模拟不同含水率、冻融试验,利用湿筛法获得每种粒级的水稳性大团聚体质量,对实验数据进行统计分析,研究草地土壤在冻融环境条件下其水稳性大团聚体的特征、变化规律及其机理。研究结果表明:(1)初始水分含量是影响土壤水稳性大团聚体的关键因素。随着土壤初始含水率的提高,5 mm、5~4mm、4~2 mm、2~1 mm四个粒径组水稳性团聚体,呈现出逐渐降低、或先升高后降低的变化趋势;1~0.5 mm、0.5~0.25 mm呈现先降低后增加、或先增加后降低再增加的趋势。(2)冻融循环次数是影响土壤水稳性大团聚体的重要因素。随冻融循环次数的增加,各组粒级水稳性团聚体表现出的规律性不尽相同,1 mm水稳性团聚体整体有降低趋势,1~0.5 mm、0.5~0.25 mm两组粒径水稳性团聚体则整体呈现增加趋势。(3)冻结温度是影响土壤水稳性大团聚体的另一重要因素,随着冻结温度的降低,5 mm与5~4 mm水稳性团聚体有降低的趋势,1~0.5 mm与0.5~0.25 mm水稳性团聚体有升高的趋势,4~2 mm与2~1 mm两个粒级水稳性团聚体并无显著变化。     

苏打型草甸碱土团聚体特征对长期有机培肥措施的响应

松嫩平原西部苏打草甸碱土具有碱性强、结构性差的特点。本研究以长期定位试验为基础,开展长期施用有机肥措施下苏打型草甸碱土团聚体特征的研究。根据有机肥施用年限,设置4个处理,分别为:施用有机肥5a(S5)、9a(S9)、12a(S12),以不施用有机肥作为对照(CK),每个处理重复3次,重点研究土壤水稳性团聚体分布特征、平均重量直径、几何平均直径、分形维数。结果表明:苏打草甸碱土经过有机培肥处理,大团聚体数量增加,小团聚体数量减少,有机培肥9a处理大团聚体含量(35.20%)最高;各有机培肥处理水稳性团聚体平均重量直径(27.54~54.22 mm)、几何平均直径(0.13~0.17 mm)均优于对照(13.48mm、0.08mm),分形维数(2.86~2.88)均小于对照(2.95),有机培肥9a处理土壤结构稳定性(平均重量直径54.22 mm、几何平均直径0.17 mm、分形维数2.86)最好;经回归分析,水稳性大团聚体含量与平均重量直径、几何平均直径呈正相关,与分形维数呈负相关。综合结果来看,有机培肥处理均促进了表层土壤大团聚体的形成,并提高了其结构稳定性,而有机培肥9a处理效果最好。     

渭北旱塬植被恢复对土壤有机质和水稳性团聚体含量的影响

植被恢复可改变土壤水稳性团聚体的形成及其对土壤有机质的保护。通过对渭北旱塬礼泉县北部不同土地利用类型下土壤水稳性壤团聚体和有机质含量的分析,探讨了两者之间的关系。结果表明：＞0.25 mm土壤水稳性团聚体百分含量,平均质量直径和土壤有机质（SOM）含量在林地和永久性荒地中较农地大,而农地土壤水稳性团聚体的分形维数较大。矩法参数（Cs）在农地和一年荒地中为负值,而在林地和永久性荒地为正值。土壤有机质与水稳性团聚体平均质量直径线性正相关,粒级小于0.25 mm的水稳性团聚体中有机质含量最小,随粒级的增加,有机质线性增加,表明存在于水稳性团聚体内部的有机质矿化程度降低,同时也表明有机质为水稳性大团聚体的形成提供了良好的物质基础。渭北旱塬植被恢复可提高土壤有机质和水稳性团聚体含量。     

无定河流域植被恢复对土壤团聚体及碳固定的影响

对无定河流域坡耕地和4、5、10、30、50年植被恢复样地土壤水稳性团聚体含量,全土样及不同直径水稳性团聚体中的有机质、速效磷含量进行了测定分析,计算了土壤有机碳密度,旨在评价植被恢复对土壤结构、养分及土壤固定的影响。结果表明:各样地全土样有机质和速效磷含量分别介于6.73~31.83 g·kg-1和1.93~14.72 mg·kg-1之间,不同直径团聚体有机质和速效磷含量分别介于7.15~26.03 g·kg-1和3.71~16.64 mg·kg-1之间。相对农地,植被恢复能明显增加表层土壤有机质含量和有机碳密度,杜梨群落增加幅度最高,增加值分别为24.93 g·kg-1和91.98 mg·cm-2;水稳性团聚体以0.05 mm和0.05~0.1 mm为主,含量分别在37.06%~57.22%和21.71%~29.76%之间;不同直径水稳性团聚体中有机质含量表现为2 mm至0.2~0.5 mm之间,直径愈小,有机质含量愈高,0.2~0.5 mm至0.05 mm之间,粒径愈小,有机质含量愈低;除1~2 mm团聚体中的速效磷含量最高外,2 mm至0.05 mm团聚体之间,粒径愈小,速效磷含量愈低。土壤有机碳密度与植被恢复年限呈线性正相关关系。相对于土壤碳固定,土壤抵抗水力侵蚀的能力需更长时间才能显著提高。相对慢速湿润,快速湿润条件下各直径水稳性团聚体有机质含量均较高。研究区大雨或暴雨是造成该区域土壤结构恶化和有机碳损耗的主要原因。     

退耕年限与方式对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

以黄土高原南部退耕还林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕还草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地为研究对象,以临近长期耕作坡耕地(CK)作为对照,采用湿筛法,分离出2 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm和0.25 mm 5个粒级的水稳性团聚体,研究了退耕年限与方式对团聚体稳定性和不同粒径团聚体有机碳分布的影响。结果表明:在0~20 cm土层,退耕还林还草与未退耕相比能显著提高2 mm和1~2 mm粒径团聚体含量,显著减少0.25 mm粒径团聚体含量,其中对于2 mm和1~2 mm粒径团聚体在不同退耕年限与方式下含量表现为GL15GL06FL06FL15CK和GL15FL06GL06FL15CK;退耕还林和还草增加了两个土层的团聚体稳定性,GL15的平均重量直径(MWD)值和几何平均直径(GMD)值均最大,土壤结构最稳定,其次为GL06;不同退耕年限,2 mm粒径下退耕还林地和还草地、1~2 mm粒径下退耕还草地团聚体有机碳含量均随退耕年限的延长而增加。20~40 cm土层中,团聚体含量均值随粒径的减小而增加;MWD和GMD值均小于0~20 cm层;各粒径范围内退耕还林与还草后的团聚体有机碳含量与坡耕地相比总体表现出减小的趋势。研究结果表明,退耕改善了土壤结构,对各粒径团聚体有机碳含量分布的影响随退耕年限与方式不同效应各异,且GL15相较于其它退耕年限和方式下的样地有更好的土壤团聚体稳定性和更多的团聚体有机碳积累。     

不同轮作模式对土壤团聚体组成及有机碳分布的影响

选择干旱区玛纳斯河流域绿洲长期连作棉田土壤为研究对象,研究连作棉田、轮作玉米、轮作大豆、玉米//大豆间作和休闲免耕5种模式对土壤团聚体组成及有机碳分布特征的影响。结果表明：不同种植模式对土壤团聚体有明显的影响,土壤机械稳定性团聚体含量在粒径53～250 μm为最高,占39%～53%,水稳性团聚体含量呈最低; >250 μm机械稳定性团聚体含量在不同种植模式间差异显著,表现为大豆轮作>玉米轮作>休闲免耕>棉花连作>玉米//大豆间作; 秋季作物收获后,轮作大豆和玉米//大豆间作模式土壤团粒指数比春季分别减少18.7%和15.6%; 土壤团聚体有机碳及微生物量碳含量主要集中在>250 μm大团聚体中,而在微团聚体中含量较少; 不同模式土壤有机碳含量顺序为大豆轮作>玉米轮作>棉花连作>休闲免耕>玉米//大豆间作。比较几种种植模式,大豆轮作和玉米轮作有利于团聚体的形成和稳定,可作为长期连作棉田较为理想的短期轮作倒茬模式。     

不同栽培模式及施氮量对土壤团聚体的影响

通过长期定位试验研究了不同栽培模式(休闲,常规,覆草,垄沟覆盖)和施氮量(N0,N120,N240)条件下西北旱地土壤团聚体组成、稳定性及其与土壤有机碳、土壤水分、产量等的相关关系,结果表明:干筛法0.25~10mm团聚体含量垄沟覆盖显著低于常规和覆草栽培模式,而>10mm的大团聚体显著高于常规和覆草模式,垄沟覆盖栽培促进0.5~5 mm团聚体向更大级别进一步团聚;干筛法0.25~10mm团聚体总量N240处理显著高于N0。湿筛法>0.25 mm水稳性团聚体含量覆草和垄沟覆盖栽培显著高于常规,不同施氮量间无显著差异。干筛法团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)垄沟覆盖显著大于覆草和常规模式;水稳性团聚体MWD覆草模式显著大于常规,覆草模式GMD显著大于垄沟覆盖模式;不同施氮量下水稳性团聚体MWD差异不显著,N0处理的GMD显著大于N120、N240。覆盖栽培可以提高土壤团聚体的稳定性,不同施氮量间团聚体稳定性差异不显著。历年2m土层土壤贮水量平均值与水稳性团聚体GMD呈显著正相关,不同栽培模式主要通过影响土壤水分来影响土壤团聚体状况;历年平均产量与水稳性团聚体GMD呈显著负相关,说明干旱半干旱地区土壤水稳性团聚体直径应较小,利于提高土壤保水和水分有效性,进而促进作物产量的提高。     

绿肥填闲种植对旱作冬小麦农田土壤团聚体有机碳含量的影响

依托黄土塬区4 a绿肥填闲种植田间定位试验,开展不同填闲作物对土壤团聚体组成及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明填闲种植措施下土壤有机碳库的物理保护机制提供依据。试验设置4个处理,即冬小麦夏闲期种植长武怀豆(SB)、苏丹草(SG)、怀豆/苏丹草混播(Mix)和裸地休闲(CK)。利用干筛法将全土筛分为>5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm等4个粒级,分别测定土壤和各粒级团聚体中有机碳和颗粒有机碳含量,进而计算团聚体平均重量直径及有机碳贡献率。结果表明：绿肥种植对土壤团聚体分布有显著影响,各绿肥处理均有利于0～10 cm土层土壤团聚体的形成,但对亚表层土壤团聚结构影响较小。与CK相比,在0～40 cm各土层,SB、SG和Mix处理均显著提高土壤有机碳含量、颗粒有机碳含量及团聚体平均重量直径,提高幅度分别为7.9%、8.0%和7.9%,其中SB更有利于表层土壤有机碳的固存,且土壤有机碳和颗粒有机碳含量之间呈显著正相关关系,这两者与团聚体平均重量直径之间均呈显著负相关关系。不同处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与CK相比,SB和Mix均显著...     

秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响

为明确秸秆还田对东北黑土水分特征及物理性质的影响,设置秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）和秸秆不还田翻耕(FD)3个处理,测定土壤含水量、水分特征曲线、容重、硬度、土壤三相比及结构稳定性等参数。结果表明：（1）秸秆覆盖还田可显著提高春季耕层（0~30 cm）土壤含水量,较秸秆不还田翻耕处理增幅为11.17%~150.84%;不同处理耕层土壤在水吸力中吸力段土壤含水量变化曲线平滑,秸秆覆盖还田处理具有较高的土壤持水性。（2）秸秆还田能显著提高土壤水分有效性,与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆覆盖还田处理0~10 cm土层土壤田间持水量提高4.85%~11.03%,土壤凋萎系数提高10.85%~18.00%;秸秆翻埋还田处理0~10 cm土层土壤重力水增加9.65%~80.73%。秸秆翻埋还田提升了土壤供水能力,土壤比水容量较秸秆不还田翻耕处理增加4.8%~10.0%。（3）与秸秆不还田翻耕处理相比,秸秆还田降低了收获后土壤紧实度,降低幅度为0.18~0.31 MPa;秸秆覆盖还田增加表层土壤容重,降低土壤孔隙度,促进三相结构趋于合理,显著增加土壤结构稳定性。（4）皮尔森相关分析表明,三相比R值与结构距离（r=0.73^*）、土壤容重（r=0.70^*）相关性显著,在一定范围内三相比R值的增加有利于改善并促进土壤结构稳定。综上可知,东北黑土农田实施秸秆还田是提高春季土壤含水量、增强土壤持水性、提升土壤供水能力、调节土壤紧实性、调控土壤三相比、改善土壤结构和提高土壤宜耕性的有效措施。     

麦后复种绿肥对土壤有机碳及其固持特征的影响

设置不同减施化肥+绿肥处理,分析麦后复种毛叶苕子对土壤有机碳、土壤团聚体有机碳含量、分布、富集系数及贡献率的影响.结果表明:土壤有机碳含量在小麦不同生育期存在差异,复种毛叶苕子后土壤有机碳含量显著增加,绿肥初花期土壤有机碳含量较绿肥播种前提高了11.3％;不同减施化肥+绿肥处理团聚体有机碳含量与团聚体粒级分布有差异,随...     

阜新露天煤矿排土场边坡土壤团聚体稳定性及分形特征

露天煤矿排土场边坡水土流失严重.以阜新露天煤矿排土场为对象,探究不同坡位、坡向和恢复年限间土壤团聚体稳定性及分形维数的差异,为排土场边坡生态恢复提供理论依据.选取自然恢复5 a和10 a排土场边坡,分析坡上、坡中和坡下以及阴坡与阳坡间土壤团聚体的平均质量直径(MMD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和破坏率(P...     

耕作方式及秸秆还田对土壤性质、微生物碳源代谢及小麦产量的影响

以小麦品种济麦22为试验材料,采用裂区试验设计,耕作方式为主区,分别设常规翻耕(C)、深松(S)、旋耕(R)处理,副区为秸秆还田量,分别设秸秆全还田(P)和秸秆不还田(A)处理,采用Biolog Eco技术测定土壤微生物碳源代谢功能,并分析土壤基本理化性质和作物产量。结果显示:深松与秸秆还田均有利于土壤含水量和有机碳含量的提高,0～15 cm土层分别提高了9.78%和24.00%,15～30 cm土层分别提高了7.08%和15.81%;深松提高了15～30 cm土层的pH值6.67%,秸秆还田提高了0～15 cm土层的pH值4.32%。深松和秸秆还田均有利于代谢多样性(丰富度指数、香浓多样性指数)、碳源代谢强度的提高,0～15 cm土层分别提高了26.84%、3.84%和38.02%,15～30 cm土层分别提高了11.87%、 3.63%和14.74%。主成分分析表明常规翻耕秸秆不还田和旋耕耕作秸秆不还田碳源代谢功能相近,15～30 cm层次内常规翻耕秸秆全还田碳源代谢功能和深松耕作秸秆全还田处理相近。深松和秸秆还田平均提高了小麦产量5.82%,微生物碳源代谢功能与小麦产量具有极显著的相关性。     

覆盖方式对旱作小麦田土壤团聚体有机碳的影响

依托中国科学院长武黄土高原农业生态实验站的长期覆盖试验,分析研究秸秆覆盖和地膜覆盖对黄土高原旱作冬小麦田土壤团聚体分布和团聚体有机碳的影响,共包括4种处理:无覆盖(CK)、全年9 000 kg·hm~(-2)秸秆覆盖(M_(9000))、全年4 500 kg·hm~(-2)秸秆覆盖(M_(4500))和全年地膜覆盖(PM)。结果表明:(1)与CK处理相比,M_(9000)处理土壤总有机碳含量提高8.1%(P0.05),M_(4500)和PM处理较CK处理无显著差异。(2)M_(9000)、M_(4500)处理0.25 mm团聚体含量较CK处理分别提高6.6%、4.1%,PM处理降低1.7%。(3)与CK处理相比,M_(9000)处理平均重量直径(MWD)值提高9.2%,PM处理降低14.8%;M_(9000)处理几何平均直径(GMD)提高13.0%,PM处理降低15.7%(P0.05)。(4)土壤总有机碳与0.25 mm团聚体含量、MWD和GMD值呈显著正相关。(5)各处理中,5 mm和0.25 mm团聚体中有机碳含量较高;M_(9000)处理可不同程度地提高各级别团聚体中有机碳的含量,PM处理作用不明显;土壤有机碳主要储存在机械稳定性大团聚体中,且5 mm团聚体对总有机碳的贡献率最大,M_(9000)、M_(4500)处理可提高0.25 mm团聚体有机碳的贡献率。(6)各处理土壤总有机碳与5 mm和0.25 mm机械稳定性团聚体中有机碳呈极显著正相关。因此,长期秸秆覆盖不仅可以提升团聚体水平和稳定性,还可增加团聚体中有机碳含量,有利于土壤有机碳的固定。该区全年9 000 kg·hm~(-2)秸秆覆盖处理效果最好。     

Long-term cultivation and landscape position effects on aggregate size and organic carbon fractionation on surface soil properties in semi-arid region of Iran

This study was carried out to investigate the effects of long-term cultivation and landscape position on organic carbon content and soil aggregation. Sampling sites were determined based upon land use at the end of 50 years soil use and management, cultivated/annual wheat cropping and grazed pasture, and landscape position in Chaharmahal-va-Bakhtiary province, southwest Iran. Soil samples were collected from the 0–5 cm and 5–15 cm depths in two adjacent fields that have the same slope and aspect. The soil was silty clay at the summit and footslope positions, and was a silty clay loam at the backslope. Wet-sieving analysis and aggregate-size fractionation methods were used to separate the samples into three aggregate fractions (i.e., 2–4.75, 0.25–2, and 0.053–0.25 mm). The treatments were arranged in a factorial design. Land use significantly affected the water-stable aggregate fractions, so that the wet soil stability of the macroaggregates (i.e., 2–4.75 mm) was higher in the pasture, whereas it was greater for the meso-aggregates (i.e., 0.25–2 mm) in the cultivated soils. Cultivation decreased both the wet-aggregate stability and percent of macroaggregates whereas long-term pasture enhanced aggregation. Soil organic carbon (SOC) content within aggregates and primary particles was also significantly influenced by landscape position, land use, and the depth of sampling. The SOC content was higher in clay than those in silt and sand contents. The SOC content decreased as depth increased in all fractions. In general, the highest and lowest wet-stable aggregates were observed on the footslope and backslope positions, respectively.