改良剂对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响

基于室内模拟培养试验,研究改良剂(生物质炭、过氧化钙)对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响。试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72g/kg)、C(生物质炭,21.46g/kg)、C+Ca。结果表明:各处理土壤微生物量碳、氮以及可溶性有机碳具有相同的变化趋势,即前期(3d内)都增加较快,在第3天达到最大值,随试验进行有所下降,配施效果优于单施。各处理可溶性有机氮在21d内缓慢增加;第21天时,C+Ca、Ca、C相比CK分别显著增加了62.1%,55.5%,40.9%;35d以后,配施(C+Ca)与单施过氧化钙(Ca)的效果显著优于单施生物质炭(C)和对照(CK)。120d培养期内,配施(C+Ca)处理能够明显提高微生物量碳、氮以及可溶性有机碳、氮的平均含量;微生物量碳的平均含量大小顺序为C+CaCCKCa,微生物量氮的平均含量C+Ca处理显著高于其他处理;可溶性有机碳的平均含量大小顺序为C+CaCaCCK,可溶性有机氮的平均含量C+Ca、Ca处理显著高于CK、C处理。微生物量碳、氮以及可溶性有机碳之间互为极显著正相关(P0.01),而微生物量碳与可溶性有机氮之间呈极显著负相关。因此,生物质炭和过氧化钙能有效提高旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮,且生物质炭与过氧化钙配合施用更有助于土壤改良。     

长期秸秆还田与施氮后土壤活性碳、氮的变化

通过长期定位试验,研究了秸秆还田和施氮后小麦生育期内土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳(DOC)的变化,以期为关中麦玉轮作区土壤肥力的提升以及农业的可持续发展提供科学依据。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S+N)和秸秆不还田(N),副处理为3个不同施氮水平(0,168,252kg/hm~2)共6个处理。结果表明:土壤MBC从小麦分蘖期至越冬期降低,此后至拔节期升高且达到峰值,拔节期至成熟期降低。各处理土壤DOC从分蘖期至拔节期增加,拔节期达到峰值,此后至成熟期降低;而土壤MBN的动态变化在整个生育期呈现降低的趋势。秸秆还田处理的土壤MBC和DOC显著高于秸秆不还田处理,平均分别提高6.7%和9.3%;秸秆还田后土壤MBN均高于秸秆不还田处理,且在越冬期、拔节期和成熟期达显著水平;各处理的土壤MBC和MBN随着施氮量的增加而显著降低,还田处理的土壤DOC随施氮量的增加而显著增加,平均增加11.8%;而秸秆不还田各处理中土壤DOC含量表现出先增高后降低的趋势。可见,秸秆还田有提高土壤活性有机碳氮的作用,而过量施用氮肥对活性碳氮的提高有抑制作用。因此,关中平原麦玉轮作区实行秸秆还田配合施用适量氮肥是提高土壤肥力水平、实现农业可持续发展的有效措施。     

玉米植株不同部位还田土壤活性碳、氮的动态变化

探讨玉米植株不同部位腐解对还田土壤活性碳、 氮动态变化的影响。采用室内培养方法,通过动态监测土壤微生物量碳（SMBC）、微生物量氮（SMBN）、可溶性碳（DOC）和矿质氮含量,研究等量玉米根茬、秸秆、茎及叶4个部位在连续7季还田（秸秆+根茬还田）和不还田土壤（仅根茬还田）中的腐解转化特征。结果表明,秸秆腐解的最初 7 d是土壤活性碳、 氮动态变化的高峰期;腐解期间（62 d）SMBC、SMBN含量表现为添加秸秆始终高于根茬,叶分别在前28 d、14 d内高于茎,后期则低于茎,秸秆介于茎、叶之间;土壤DOC、矿质氮含量为叶＞秸秆＞茎＞根茬;培养结束时,各处理SMBC和矿质氮含量均较起始（0 d）显著提高,DOC含量基本保持不变,SMBN含量显著下降。与不还田土壤相比,还田土壤对新鲜残体的腐解影响不显著,且两者间土壤活性氮组分的差异较碳组分明显。腐解期间土壤活性碳、 氮的动态变化主要取决于各器官碳、 氮等化学组分的差异性,等量秸秆较根茬更有利于补充土壤活性碳、氮数量,土壤活性氮组分对还田土壤的响应较碳组分灵敏。     

有机物料输入稻田提高土壤微生物碳氮及可溶性有机碳氮

土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮是土壤碳、氮库中最活跃的组分,是反应土壤被干扰程度的重要灵敏性指标,通过设置相同有机碳施用量下不同有机物料处理的田间试验,研究了有机物料添加下土壤微生物量碳（soil microbial biomass carbon,MBC）、氮（soil microbial biomass nitrogen,MBN）和可溶性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、氮（dissolved organic nitrogen,DON）的变化特征及相互关系。结果表明化肥和生物碳、玉米秸秆、鲜牛粪或松针配施下土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮显著大于不施肥处理（no fertilization,CK）和单施化肥处理,分别比不施肥处理和单施化肥平均高23.52%和12.66%（MBC）、42.68%和24.02%（MBN）、14.70%和9.99%（DOC）、22.32%和21.79%（DON）。化肥和有机物料配施处理中,化肥+鲜牛粪处理的微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮最高,比CK高26.20%（MBC）、49.54%（MBN）、19.29%（DOC）和32.81%（DON）,其次是化肥+生物碳或化肥+玉米秸秆处理,而化肥+松针处理最低。土壤可溶性有机碳质量分数（308.87 mg/kg）小于微生物量碳（474.71 mg/kg）,而可溶性有机氮质量分数（53.07 mg/kg）要大于微生物量氮（34.79 mg/kg）。与不施肥处理相比,化肥和有机物料配施显著降低MBC/MBN和DOC/DON,降低率分别为24.57%和7.71%。MBC和DOC、MBN和DON随着土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、全氮（total nitrogen,TN）的增加呈显著线性增加。MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC和DON+MBN之间呈极显著正相关（P<0.01）。从相关程度看,DOC+MBC和DON+MBN较MBC、DOC、MBN、DON更能反映土壤中活性有机碳和氮库的变化,成为评价土壤肥力及质量的更有效指标。结果可为提高洱海流域农田土壤肥力,增强土壤固氮效果,减少土壤中氮素流失,保护洱海水质安全提供科学依据。     

秸秆还田与水分管理对稻田土壤微生物量碳、氮及溶解性有机碳、氮的影响

采用田间小区试验,于2011年晚稻季在湖南省长沙县金井镇研究水分管理方式(间歇灌溉和长期淹水)和秸秆还田量(无秸秆还田,低量秸秆还田和高量秸秆还田)对稻田土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量的影响。结果表明,在长期淹水的条件下,高量秸秆还田较无秸秆还田可提高土壤微生物量碳、氮和土壤可溶性有机碳、氮的含量;间歇灌溉条件下,低量秸秆还田较高量秸秆还田可提高土壤微生物量碳、氮和土壤可溶性有机碳、氮的含量。无秸秆还田条件下,间歇灌溉处理比长期淹水处理土壤微生物量碳、氮和可溶性有机氮含量高,可溶性有机碳含量低;高量秸秆还田下,长期淹水处理比间歇灌溉处理土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量高。不同水分管理方式对不同秸秆还田量下稻田土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量影响不同。     

不同比例蚓粪替代化肥对设施土壤活性碳氮含量的影响

  目的  土壤微生物量碳氮（MBC、MBN）和水溶性有机碳氮（WSOC、WSON）是土壤中活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探究不同比例蚓粪替代化肥条件下,设施土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮含量变化特征,旨在为设施土壤合理施肥提升提供科学依据。  方法  依托温室内有机肥替代部分化肥长期定位试验,以黄瓜为供试材料,试验共设6个处理,分别为100%化肥（CF100）、75%化肥（CF75）、25%蚓粪替代化肥（VM25）、50%蚓粪替代化肥（VM50）、100%蚓粪替代化肥（VM100）、不施肥（CK）。  结果  0 ~ 10 cm土层土壤活性碳氮含量略高于10 ~ 20 cm土层,其在生育期内呈先增高后降低的变化趋势。其中VM50处理提升效果最显著,较CF100处理分别提高了66.46%（0 ~ 10 cm土层）、76.02%（10 ~ 20 cm土层）;在黄瓜盛果期各处理土壤WSOC含量相对较高,VM50处理土壤WSOC含量较CF100处理分别提高22.88%（0 ~ 10 cm土层）、18.84%（10 ~ 20 cm土层）;0 ~ 10 cm土层,与CF100相比,生育前期VM25处理对土壤MBN含量提升效果较好,生育后期VM50处理对土壤MBN含量提升效果较好。10 ~ 20 cm土层,在黄瓜初果期各处理土壤WSON含量相对较高,VM50处理土壤WSON含量较CF100处理分别提高50.90%（0 ~ 10 cm土层）、12.55%（10 ~ 20 cm土层）;3种比例蚓粪替代化肥显著提高0 ~ 10 cm土层 MBC、WSOC在总有机碳,MBN、WSON在全氮中的占比,VM25、VM50处理对反映土壤微生物群落的结构信息的土壤MBC/MBN降低效果较好,VM50处理对土壤WSOC/WSON降低效果较好。  结论  在设施栽培条件下,可以通过蚓粪适量施入的措施合理替代化肥,达到给作物持续供应养分的目的,为设施栽培中科学合理施肥提供科学依据。     

肥力梯度红壤上不同形态氮库对玉米吸氮量的贡献

不同形态的土壤氮素是作物吸收氮素的主要来源,而土壤肥力不仅影响氮素的含量,也影响氮素的有效性,进而影响作物对氮素的吸收利用。明确不同肥力红壤中各形态氮素的变化及其对作物吸氮量的贡献,可为阐明氮素循环机制和沃土培肥提供理论依据。2019年5月在湖南祁阳红壤实验站选取低肥力、中肥力和高肥力红壤进行田间微区试验,设置不施氮（N0）和常规施氮（N1）两个处理。分析了2020年玉米（该试验的第三季作物）种植前和收获后土壤矿质氮（MN）、固定态铵（FN）、微生物生物量氮（MBN）和可溶性有机氮（SON）含量的变化及其与玉米地上部吸氮量的关系,并通过结构方程模型（SEM）建立了各形态氮库与吸氮量的关系模型。结果发现,N0条件下高肥力土壤的籽粒产量约为中肥力土壤的4.6倍,但在N1条件下,高肥力土壤的玉米产量和生物量与中肥力土壤无显著差异,但其吸氮量显著高于中肥力土壤。与种植前相比,N0条件下,收获后中肥力土壤FN含量显著提高了63%,低肥力和高肥力土壤分别增加了47%和11%。与其相反,土壤MN、MBN和SON含量均有所降低。土壤MN含量降低了0.4~4 mg?kg-1;MBN降低了18%~44%且土壤肥力间无显著差异;SON减少了55%~84%。N1条件下,土壤MN含量降低了约22~38 mg?kg-1; MBN降低了32%~72%;而SON的减少量在高肥力土壤中可达99 mg?kg-1,分别为中肥力土壤和低肥力土壤的2.0倍和9.3倍。相关分析结果表明,地上部吸氮量与MBN、SON和NH4+-N减少量存在显著正相关关系。结构方程模型结果进一步表明,SON和NH4+-N直接影响吸氮量,MBN通过影响SON和MN间接影响玉米地上部吸氮量。总体而言,SON和MBN可直接或间接影响玉米对氮素的吸收利用,是土壤中重要的氮素存在形态,应进一步加强对其形态转化的机制研究,可促进红壤培肥和氮素高效利用。     

侵蚀型红壤植被恢复后土壤微生物量碳、氮的演变

为了解侵蚀型红壤植被恢复后土壤生物学肥力的变化,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品。分析结果表明:侵蚀型红壤上木荷、杉木造林17年后,土壤微生物量碳、氮上升明显,木荷、杉木林表层(0～0.2m)土壤微生物碳、氮分别比对照增加了11.94,8.85,7.53,4.34倍。种植9年的黑麦草、杉木和胡柚3个处理表层土壤(0～0.2m)微生物量碳也比对照高出2.3～2.7倍,微生物量氮比对照高出0.7～1.4倍。从不同植被土壤比较来看,木荷、黑麦草土壤微生物碳氮比较低,表层土壤分别为7.03和7.24,而杉木土壤其微生物碳氮比相对较高,表层土分别为8.55(17年生)和8.68(9年生)。     

紫云英翻压对水田土壤可溶性有机氮及生化性质的影响

以亚热带红泥砂田为研究对象,在15℃和25℃条件下,利用淹水培养法模拟水田土壤紫云英翻压还田,研究其对土壤可溶性有机氮(SON)、酶活性及微生物量碳、氮的影响。结果表明:15℃和25℃条件下翻压紫云英后土壤SON含量总体呈先上升后下降并趋于平稳的变化规律,分别于培养15 d和10 d达到峰值,比未翻压紫云英处理提高138.11%和84.20%。两种温度条件下翻压紫云英均显著提高土壤SON含量、脲酶、蛋白酶和谷氨酰胺酶活性以及微生物量碳和氮。土壤SON含量与脲酶、蛋白酶、谷氨酰胺酶、微生物量碳和氮呈显著或极显著正相关。翻压紫云英后水田土壤SON的迁移及其环境风险应引起充分关注。     

长期不同施氮处理玉米根茬的田间分解特性

以7年氮肥定位试验地玉米根茬为研究对象,通过把玉米根茬按2%比例与15 cm和45 cm土层深度的土壤混合后田间埋袋的方法,研究长期不同施氮量处理[分别为0 kg(N)?hm?2、120 kg(N)?hm?2和240 kg(N)?hm?2]的玉米根茬(分别用R0、R120、R240表示),在陕西省长武黑垆土中埋藏分解1 a后对土壤碳、氮组分的影响及根茬有机碳的分解特性。与未添加玉米根茬的对照土壤相比,玉米根茬加入能够显著增加各层土壤的微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量,3种施氮量处理间差异不显著。随着分解时间延长,土壤可溶性有机物中结构相对复杂的芳香类化合物比例逐渐增加。分解1 a后,R0、R120和R240根茬的有机碳残留率在15 cm土层中分别为44.4%、35.3%和34.9%,在45 cm土层中分别为53.3%、44.3%和42.5%。R0根茬的碳残留率显著高于R120和R240;玉米根茬在15 cm土层的碳分解率和分解速率常数显著高于45 cm土层。采用一级动力学方程拟合玉米根茬碳残留率变化结果显示,R0、R120和R240根茬有机碳分解95%所需要的时间在45 cm土层比15cm土层分别长3.2 a、2.3 a和1.9 a。氮肥施用量影响玉米根茬在土壤中的分解特性,在评价农田氮肥施用与土壤固碳时,应考虑不同氮肥用量下残茬养分组成及其在土壤中分解的差异。     

湘北红壤丘岗稻田土壤有机碳、养分及微生物生物量空间变异

通过对湘北典型红壤丘岗254个稻田耕层样(01～8.cm)进行分析,比较了微地形对稻田土壤有机碳、氮、磷和微生物生物量的影响。结果表明,丘岗底部稻田土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、可溶性氮含量分别比丘岗中下部稻田高14.6%1、3.6%、24.6%、20.4%和95.8%,丘岗中下部稻田土壤Olsen-P含量比丘岗底部稻田高33.3%,差异均达极显著水平(P0.01)。不同部位稻田土壤全磷、微生物生物量磷含量和有效磷库(微生物生物量磷与Olsen-P之和)含量差异不显著。此外,丘岗底部稻田土壤碳磷比、微生物生物量碳磷比和微生物商比丘岗中下部稻田高12.7%,28.5%,8.2%,其差异达显著(P0.05)或极显著(P0.01)水平。但微生物生物量氮/全氮、微生物生物量磷/全磷、土壤碳氮比和微生物生物量碳氮比差异不显著。     

不同利用年限红壤水稻土有机碳和养分含量的粒级分布变化

通过田间采样结合沉降法分级提取,研究了不同利用年限红壤水稻土有机碳和养分含量的粒级分布变化特征。结果表明,红壤水稻土有机碳和养分含量随土壤颗粒粒径的增大而下降,但在各粒级中的分布比例存在显著差异。<0.002mm、0.002～0.02mm、0.02～0.05mm、>0.05mm粒级的有机碳占全土有机碳的比例分别是29.2%、30.7%、11.9%、15.4%,氮的相应数值为36.7%、31.9%、10.2%、14.0%,磷为49.2%、26.5%、11.1%、12.4%,钾为36.9%、33.4%、12.9%、20.0%。总体来说,黏粒和粉粒中有机碳和养分的分布比例较高。红壤水稻土有机碳和养分含量及分布比例还随利用年限而有明显变化。开垦利用不到10a的水田土壤,有机碳和养分含量较低且主要集中在<0.002mm粒级中;而利用超过10a的水稻土,有机碳和养分在粉粒中(0.002～0.05mm)的比例大于50%。各利用年限的红壤水稻土多以0.02～0.05mm粒级的C/N为最高,并随利用年限延长而下降。红壤水稻土各粒级有机碳和养分含量及分布状况随利用年限的变化反映了土壤肥力熟化和养分有效性的提高过程。     

红壤水稻土微生物生物量氮与总氮矿化的关系

通过田间采样并布置室内培育试验,研究了红壤水稻土微生物生物量N和总N的矿化动态及其相互关系。结果表明,红壤水稻土微生物生物量N矿化速率和矿化量随培养时间延长而降低,随水稻土肥力水平提高而增加。12周培养期内,红壤水稻土微生物生物量N的一半以上被矿化,其中约1/2的矿化量出现在前4周;不同熟化程度红壤水稻土的累积矿化N量为73.0～127.8mg/kg,平均矿化速率为6.09～10.7mg/(kg·wk)。用双指数方程和一级动力学方程可以很好地模拟红壤水稻土微生物生物量N和总N的矿化过程。微生物生物量N和总N的矿化过程均可分为快速和缓慢2个阶段,培养的前8周是快速矿化阶段。2个模拟方程参数的比较表明,微生物生物量N矿化量占总N矿化量的比例为10.8%～49.5%,其矿化潜力大,持续矿化时间长,对保证土壤N素的持续供应有积极作用。     

Organic carbon mineralization responses to temperature increases in subtropical paddy soils

Purpose

Understanding organic carbon mineralization and its temperature response in subtropical paddy soils is important for the regional carbon balance. There is a growing interest in factors controlling soil organic carbon (SOC) mineralization because of the potential for climate change. This study aims to test the hypothesis that soil clay content impedes SOC mineralization in subtropical paddy soils.

Materials and methods

A 160-day laboratory incubation at temperatures from 10 to 30 °C and 90% water content was conducted to examine the dynamics of SOC mineralization and its temperature response in three subtropical paddy soils with different clay contents (sandy loam, clay loam, and silty clay soils). A three-pool SOC model (active, slow, and resistant) was used to fit SOC mineralization.

Results and discussion

Total CO₂ evolved during incubation following the order of clay loam > silty clay > sandy loam. The temperature response coefficients (Q ₁₀) were 1.92?±?0.39, 2.36?±?0.22, and 2.10?±?0.70, respectively, for the sandy loam soil, clay loam soil, and silty clay soil. But the soil clay content followed the order of silty clay > clay loam > sandy loam. The sandy loam soil neither released larger amounts of CO₂ nor showed higher temperature sensitivity, as expected, even though it contains lower soil clay content among the three soils. It seems that soil clay content did not have a dominant effect which results in the difference in SOC mineralization and its temperature response in the selected three paddy soils. However, dissolved organic carbon (DOC; representing substrate availability) had a great effect. The size of the active C pool ranged from 0.11 to 3.55% of initial SOC, and it increased with increasing temperature. The silty clay soil had the smallest active C pool (1.40%) and the largest Q ₁₀ value (6.33) in the active C pool as compared with the other two soils. The mineralizable SOC protected in the silty clay soil, therefore, had even greater temperature sensitivity than the other two soils that had less SOC stabilization.

Conclusions

Our study suggests that SOC mineralization and its temperature response in subtropical paddy soils were probably not dominantly controlled by soil clay content, but the substrate availability (represented as DOC) and the specific stabilization mechanisms of SOC may have great effects.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。     

施肥和秸秆还田对红壤水稻土有机碳分布变异及其矿化特性的影响

利用始于1990年的湖南桃园红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土剖面有机碳含量和δ13C值分布,有机碳密度和变异幅度,以及有机碳矿化特性的影响.结果表明,长期施肥和秸秆还田使红壤稻田土壤表层有机碳含量显著升高,秸秆还田对有机质的累积作用明显优于仅施化肥处理.施肥或秸秆还田使0～25 cm和0～ 50 cm土层的有机碳密度均明显提高,且有机碳变异幅度也明显增大.0～10cm表层土壤δ13C值与对照的差异最大,而施化肥或秸秆还田处理之间的差异不大.各施肥处理土壤有机碳在培养初期的矿化速率较大,并在1～3周内迅速降低且逐渐达到稳定状态.秸秆还田使各处理有机碳矿化速率的提高较明显,各处理的平均矿化速率为CO247.75～31.16 ml/(kg.d),稳定矿化速率为CO240～60ml/(kg·d),12周培养期内累积矿化量大小为CK+C＞NP+C＞N+C＞NPK+C＞NP＞NPK＞N＞NK＞CK.长期施化肥和秸秆还田,均使土壤有机碳的累积矿化量提高,而秸秆还田作用更明显.因此,长期施肥和秸秆还田作为土壤有机碳累积的途径,有利于提高红壤水稻土的养分供应能力,并且能够维持稻田生态系统有机碳库的缓冲性和长期稳定性.     

不同施肥管理对红壤性水稻土有机碳、氮形态的影响

A long-term experiment beginning in 1981 in Jinxian County of Jiangxi Province, subtropical China, was conducted in a paddy field under a double rice cropping system with four different fertilization regimes, including 1) no fertilizer as control (CK), 2) balanced chemical N, P, and K fertilizers (NPK), 3) organic manure using milk vetch and pig manure in the early and late rice growing season, respectively (OM), and 4) balanced chemical fertilizers combined with organic manure (NPKM). Samples (0-17 cm) of the paddy field soil, which was derived from Quaternary red clay, were collected after the late rice harvest in November 2003 for determination of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and fractions of organic C and N. Results showed that TOC and TN in the NPKM and OM treatments were significantly higher than those in other two treatments (CK and NPK). Application of organic manure with or without chemical fertilizers significantly increased the contents of all fractions of organic C and N, whereas chemical fertilizer application only increased the contents of occluded particulate organic C (oPOC) and amino acid N. In addition, application of organic manure significantly enhanced the proportions of free particulate organic carbon (fPOC) and oPOC in total C, and those of amino sugar N and amino acid N (P < 0.01) in total N. In contrast, chemical fertilizer application only increased the proportions of oPOC and amino acid N (P < 0.05). There were no significant differences in either contents or proportions of soil organic C and organic N fractions between the NPKM and OM treatments. These indicated that organic manure application with or without chemical fertilizers played the most significant role in enhancing soil organic C and N quantity and quality in the paddy field studied.     

中国水稻土磷储量及其空间分异

Due to the growing concern about the agricultural phosphorus (P) losses pollution, an in-depth understanding of P in paddy soils of China would be helpful in providing a national perspective of the environmental impact of P cycling and fertility on China’s farms. In this study, we evaluated the P storage and the P density of paddy soils in China, characterized the spatial variations of P among the subgroups of paddy soils and soil regions in China, and evaluated the P data using GIS-based analysis, which included a newly compiled 1:1 M digital soil map of China, and using 1 490 soil profiles. The available and total P densities of paddy soils were 6.7 and 698.5 g m-3, respectively. Overall in China, the total P storage within 1 m of paddy soils was estimated to be 330.1 Tg. The P density of paddy soils varied substantially with subgroups due to the different soil water regimes such as groundwater table and soil drainage. The P availability in paddy soils, especially in surface layer, was higher in high temperature and precipitation areas. Further research is needed to examine more anthropogenic impact factors, such as increasing use of chemical fertilizer.     

Pedo-transfer functions for estimating the hydraulic properties of paddy soils in subtropical central China

Pedo-transfer functions (PTFs) have been widely used to estimate soil hydraulic properties in the simulation of catchment eco-hydrological processes. However, the accuracy of existing PTFs is usually inadequate for use. To develop PTFs for local use, soil columns were collected from a double rice-cropped agricultural catchment in subtropical central China. The PTFs for saturated soil hydraulic conductivity (K_s) and parameters (θ_s, α, and n) of the van Genuchten model for the soil water retention curve (SWRC) were obtained based on soil’s basic properties, and compared with models developed by Li et al. in 2007 and Wösten et al. in 1999, respectively. Our results indicated that K_s in the range of 0.04–1087 cm d^?1 and θ_s in the range of 0.34–0.51 cm³ cm^?3 were both well estimated with the R²_adj of 0.72 and 0.87, respectively, but α (0.04–0.65 cm^?1) and n (1.05–1.21) were relatively poorly predicted with the respective R²_adj of 0.38 and 0.55, despite the use of more input parameters. Our local derived PTFs outperformed the other two existing models. However, if the local PTFs for paddy soils are not available, the Wösten et al. 1999 model can be proposed as a useful alternative. Therefore, this study can improve our understanding of the development and application of PTFs for predicting paddy soil hydraulic properties in China.