不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

秸秆带状覆盖对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨秸秆带状覆盖对旱地不同剖面深度土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化态碳(EOC)的影响,于2017—2020年在甘肃省布设秸秆带状覆盖试验,设玉米整秆带状覆盖(TSM)处理,以黑膜双垄沟全膜覆盖(TPM)和传统露地平作(TNM)为对照.结果表明:土壤有机碳和活性碳组分含量...     

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...     

Decomposition characteristics of organic materials and their effects on labile and recalcitrant organic carbon fractions in a semi-arid soil under plastic mulch and drip irrigation

Labile organic carbon(LC) and recalcitrant organic carbon(RC) are two major fractions of soil organic carbon(SOC) and play a critical role in organic carbon turnover and sequestration. The aims of this study were to evaluate the variations of LC and RC in a semi-arid soil(Inner Mongolia, China) under plastic mulch and drip irrigation after the application of organic materials(OMs), and to explore the effects of OMs from various sources on LC and RC by probing the decomposition characteristics of OMs using in-situ nylon mesh bags burying method. The field experiment included seven treatments, i.e., chicken manure(CM), sheep manure(SM), mushroom residue(MR), maize straw(MS), fodder grass(FG), tree leaves(TL) and no OMs as a control(CK). Soil LC and RC were separated by Huygens D's method(particle size-density), and the average soil mass recovery rate and carbon recovery rate were above 95%, which indicated this method was suitable for carbon pools size analysis. The LC and RC contents significantly(P0.01) increased after the application of OMs. Moreover, LC and RC contents were 3.2%–8.6% and 5.0%–9.4% higher in 2016 than in 2015. The applications of CM and SM significantly increased(P0.01) LC content and LC/SOC ratio, whereas they were the lowest after the application of TL. However, SOC and RC contents were significantly higher(P0.01) after the applications of TL and MS. The correlation analysis indicated the decomposition rate of OMs was positively related with LC content and LC/SOC ratio. In addition, lignin, polyphenol, WOM(total water-soluble organic matter), WHA(water-soluble humic acid), HSL(humic-like substance) and HAL(humic acid-like) contents in initial OMs played important roles in SOC and RC. In-situ nylon mesh bags burying experiment indicated the decomposition rates of CM, SM and MS were significantly higher than those of MR, FG, and TL. Furthermore, MS could result in more lignin derivatives, WHA, and HAL polymers in shorter time during the decomposition process. In conclusion, the application of MS in the semi-arid soil under a long-term plastic mulch and drip irrigation condition could not only improve soil fertility, but also enhance soil carbon sequestration.     

绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕; NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕; TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕; CT: 传统不留茬深翻耕—对照) 对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明：免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。     

长期秸秆和地膜覆盖对旱作冬小麦农田土壤碳组分的影响

地表覆盖秸秆和地膜是我国西北旱作农田土壤固碳的重要田间管理措施,但其对土壤碳组分的长期影响尚不明确。基于田间定位试验,设生育期高量秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,HSM)、生育期低量秸秆覆盖(4 500 kg·hm^-2,LSM)、夏闲期秸秆覆盖(9 000 kg·hm^-2,FSM)、生育期地膜覆盖(PM)和无覆盖对照(CK)共5个处理,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖12 a和13 a后旱作冬小麦农田土壤总有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、潜在矿化碳(PCM)和微生物量碳(MBC)含量的变化规律。2 a平均结果表明：与CK相比,HSM和LSM处理均显著提高了0～10 cm土层各碳组分含量以及10～20 cm土层SOC、POC、MBC含量,同时还显著提高了0～20 cm土层POC和MBC占SOC的比例;而FSM和PM处理对各土层土壤碳组分含量及其占SOC的比例均无显著影响。土壤碳组分含量相互之间均存在极显著正相关关系。综上可知,长期生育期秸秆覆盖能有效提高旱作冬小麦农田耕层土壤有机碳及其组分含量,且提高覆盖量有助于促进...     

The impact of land use change on soil organic carbon and labile organic carbon stocks in the Longzhong region of Loess Plateau

Land use change (LUC) is widely recognized as one of the most important driving forces of global carbon cycles. The soil organic carbon (SOC) and labile organic carbon (LOC) stores were investigated at arable land (AL), artificial grassland (AG), artificial woodland (AW), abandoned arable land (AAL) and desert steppe (DS) in the Longzhong region of the Loess Plateau in Northwest China. The results showed that conversions from DS to AL, AL to AG and AL to AAL led to an increase in SOC content, while the conversion from DS to AW led to a decline. The differences in SOC content were significant between DS and AW at the 20-40 cm depth and between AL and AG at the 0-10 cm depth. The SOC stock in DS at the 0-100 cm depth was 39.4 t/hm 2 , increased by 28.48% after cultivation and decreased by 19.12% after conversion to AW. The SOC stocks increased by 2.11% from AL to AG and 5.10% from AL to AAL. The LOC stocks changed by a larger magnitude than the SOC stocks, which suggests that it is a more sensitive index of carbon dynamics under a short-term LUC. The LOC stocks increased at 0-20 cm and 0-100 cm depths from DS to AW, which is opposite to that observed for SOC. The proportion of LOC to SOC ranged from 0.14 to 0.20 at the 0-20 cm depth for all the five land use types, indicating low SOC dynamics. The allocation proportion of LOC increased for four types of LUC conversion, and the change in magnitude was largest for DS to AW (40.91%). The afforestation, abandonment and forage planting on arable land led to sequestration of SOC; the carbon was lost initially after afforestation. However, the carbon sink effect after abandonment may not be sustainable in the study area.     

长期秸秆还田对褐土农田土壤有机碳、氮组分及玉米产量的影响

基于1992—2022年连续30 a的长期定位试验,研究秸秆不还田（CK）、秸秆覆盖还田（SM）、秸秆粉碎直接还田（SC）和秸秆过腹还田（CM）4种不同秸秆还田方式对土壤有机碳、氮组分和作物产量的影响。结果表明：（1）不同秸秆还田方式均可增加耕层土壤有机碳、全氮及其组分含量;与CK相比,CM处理0~20 cm土层土壤的总有机碳（SOC）、轻组有机碳（LFOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）的含量分别显著增加42.85%、93.51%、80.09%、190.42%和123.38%;土壤全氮（TN）、轻组有机氮（LFON）、微生物量氮（MBN）、水溶性有机氮（WSON）和颗粒有机氮（PON）的含量分别显著增加49.37%、34.26%、69.49%、172.73%和129.29%。（2）各活性有机碳组分与土壤有机碳的比值表现为LFOC>POC>MBC>DOC;各氮组分与土壤全氮的比值表现为LFON>PON>MBN>WSON。（3）CM和SC处理下敏感指数最高的指标为DOC,DOC可作为CM和SC处理早期有机物变化的指示物;SM处理下敏感指数最高的指标为LFOC,LFOC可作为SM处理早期有机物变化的指示物。（4）土壤有机碳、氮组分间均呈显著正相关关系,其中DOC可以较好地反映SOC的变化情况,WSON可较好地反映TN的变化情况。（5）与CK相比,长期秸秆还田均可以显著提高玉米产量,SM、SC和CM处理30 a累计产量分别增加6.38%、7.82%和23.00%。综上,长期秸秆还田是提高土壤有机碳氮组分含量和作物产量的有效耕作措施,以秸秆过腹还田效果最为突出,可在黄土高原旱地玉米种植区域推广。     

基于DNDC模型模拟的冬小麦田土壤有机碳和作物产量对地表覆盖的响应

依托前期长期定位试验,基于DNDC过程模型,对秸秆和地膜覆盖条件下冬小麦田土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行了模拟研究.结果表明,DNDC模拟的有机碳含量和冬小麦产量变化与田间观测结果较一致,能较理想地模拟两种覆盖措施对土壤有机碳和作物产量的长期影响.模拟结果显示,在50 a时间尺度上,不覆盖与地膜覆盖处理下0～5...     

秸秆覆盖对宁南早作农田活性有机质及碳库管理指数的影响

在宁南半干旱区早作农田连续进行了4 a不同秸秆覆盖量的冬小麦栽培试验,对不同秸秆覆盖量下的土壤碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了分析.结果表明:与不覆盖(CK)相比,0.9-0.6万kg/hm2覆盖量下0～20 cm土层土壤总有机碳含量显著提高1.46～1.01...     

东北半干旱黑土区玉米秸秆还田方式对土壤水溶性有机碳含量及其组分的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田（CK）、秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）处理下土壤有机碳（SOC）含量及水溶性有机碳（WSOC）含量及其结构特征进行分析。结果表明：（1）与CK相比,FM处理0~40 cm土层SOC含量提高7.87%~29.54%,FG处理0~30 cm土层SOC含量增加1.91%~18.61%,30~40 cm土层SOC含量降低7.67%;FM和FG处理0~40 cm土层土壤WSOC含量分别提升13.42%~39.42%和0.28%~26.34%。（2）通过WSOC三维荧光光谱发现,各土层CK（Ex/Em=300/34、Ex/Em=300/340、Ex/Em=240/340、Ex/Em=300/340）处理WSOC荧光特征峰为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质荧光峰;FM（Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/435）和FG（Ex/Em=270/440、Ex/Em=270/435、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/430）处理为类腐殖酸类物质荧光特征峰,腐殖化程度较高,结构较为复杂;荧光区域积分表明,FM和FG处理类腐殖酸类物质（Ⅴ）和富里酸类物质（Ⅲ）的积分百分比分别较CK增加12.18%~27.39%、11.98%~30.72%和3.96%~5.73%、2.99%~5.40%。（3）土壤WSOC包含两个组分,C1（Ex/Em=340/435, 270/435）组分为类腐殖酸类物质,C2（Ex/Em=290/345, 240/345）组分为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质;F_max值结果表明,0~40 cm土层的C1组分相对含量表现为FM>FG>CK,表明秸秆翻埋还田更有助于土壤中营养物质含量增加和形成更高分子量的有机物。综上,不同秸秆还田方式均可提升SOC和土壤WSOC含量,增加腐殖化程度,加强土壤的供肥能力,翻埋还田处理提升作用更为显著。     

麦豆长期轮作下秸秆还田对土壤碳氮组分及作物产量的影响

通过在陕西杨凌开展的田间长期定位试验,研究冬小麦-夏大豆长期轮作模式下秸秆还田量（不还田、半量还田、全量还田）对土壤碳氮养分及麦豆产量的影响。结果表明：土壤全氮、矿物质氮、硝态氮、微生物量氮含量随着秸秆还田量的增加而增加,与不还田相比,半量还田处理0～40 cm土壤全氮、矿物质氮、硝态氮、微生物量氮含量比不还田处理平均增加10.51%、11.58%、15.71%、35.68%,全量还田处理比不还田处理平均增加19.61%、21.84%、26.50%、40.77%。秸秆半量还田、全量还田处理土壤有机碳含量比不还田处理分别增加4.10%、14.58%,水溶性有机碳含量分别增加2.01%、6.68%,微生物量碳含量分别增加6.71%、7.67%。土壤全氮、硝态氮、矿物质氮含量表现为9—12月份较高,3—5月份较低,微生物量碳、氮变化趋势与之相反。0~20 cm土壤中碳、氮各组分含量均高于20~40 cm土层。秸秆还田处理增产显著,与不还田处理相比,半量还田处理大豆、小麦产量分别增加3.63%、5.44%,全量还田处理分别增产19.69%、10.38%。长期麦豆轮作下秸秆全量还田措施是提高作物产量、改善土壤质量的有效途径。     

Effects of different tillage and straw retention practices on soil aggregates and carbon and nitrogen sequestration in soils of the northwestern China

Soil tillage and straw retention in dryland areas may affect the soil aggregates and the distribution of total organic carbon. The aims of this study were to establish how different tillage and straw retention practices affect the soil aggregates and soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents in the aggregate fractions based on a long-term (approximately 15 years) field experimentin the semi-arid western Loess Plateau, northwestern China. The experiment included four soil treatments, i.e., conventional tillage with straw removed (T), conventional tillage with straw incorporated (TS), no tillage with straw removed (NT) and no tillage with straw retention (NTS), which were arranged in a complete randomized block design. The wet-sieving method was used to separate four size fractions of aggregates, namely, large macroaggregates (LA, >2000 μm), small macroaggregates (SA, 250-2000 μm), microaggregates (MA, 53-250 μm), and silt and clay (SC, <53 μm). Compared to the conventional tillage practices (including T and TS treatments), the percentages of the macroaggregate fractions (LA and SA) under the conservation tillage practices (including NT and NTS treatments) were increased by 41.2%-56.6%, with the NTS treatment having the greatest effect. For soil layers of 0-5, 5-10 and 10-30 cm, values of the mean weight diameter (MWD) under the TS and NTS treatments were 10.68%, 13.83% and 17.65%, respectively. They were 18.45%, 19.15% and 14.12% higher than those under the T treatment, respectively. The maximum contents of the aggregate-associated SOC and TN were detected in the SA fraction, with the greatest effect being observed for the NTS treatment. The SOC and TN contents were significantly higher under the NTS and TS treatments than under the T treatment. Also, the increases in SOC and TN levels were much higher in the straw-retention plots than in the straw-removed plots. The macroaggregates (including LA and SA fractions) were the major pools for SOC and TN, regardless of tillage practices, storing 3.25-6.81 g C/kg soil and 0.34-0.62 g N/kg soil. Based on the above results, we recommend the NTS treatment as the best option to boost soil aggregates and to reinforce carbon and nitrogen sequestration in soils in the semi-arid western Loess Plateau of northwestern China.     

农田冬季覆盖作物对土壤有机碳含量和主作物产量的影响

从冬闲覆盖作物对土壤有机碳的固定及覆盖作物对主作物产量的影响等方面对国内外有关覆盖作物环境改良机理的最新研究结果进行了总结分析。认为,长期轮作覆盖作物可以增加土壤有机碳,提高微生物的活性,而且对主作物的产量提高有不同程度的促进作用。     

盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数变化

对干旱区盐渍化弃耕地不同恢复年限土壤有机碳及其碳库管理指数的变化进行分析,结果表明,弃耕地恢复初期土壤有机碳及活性有机碳（LOC）含量均低于弃耕地（CK）,恢复3年（R3）、恢复5（R5）年和恢复10（R10）年的 LOC 都显著高于弃耕地,分别高出20．28％、16．00％和16．45％,土壤有机碳及活性有机碳含量均随着土层加深而降低,土壤碳库管理指数 CMI 在恢复初期低于 CK ,随着恢复年限的增加,R3,R5,R10土壤 CMI 显著高于CK 54．72％、19．79％和17．73％,R3、R5和 R10分别是 R1的3．20、2．48 和 2．43倍,表明干旱区盐渍化弃耕地经垦殖恢复后显著改善了土壤碳库质量,增加了土壤碳汇功能。相关分析表明,土壤 LOC 和 CMI 与土壤 Olsen－P 呈显著正相关关系,与 TOC 相比更能反映不同恢复年限土壤碳库的变化。     

玉米秸秆还田对冬小麦产量和不同生育期土壤硝态氮累积量的影响

以田间试验方法研究了玉米秸秆还田配施氮肥对后茬冬小麦产量和小麦生育期土壤硝态氮累积量的影响。试验采用裂区设计,主处理包括玉米秸秆还田(S1)和不还田(S0)2个处理,副处理为5个不同施氮水平,分别为0、84、168、252 kg·hm~(-2)和336 kg·hm~(-2)。结果表明,施氮量较低时(分别低于99 kg·hm~(-2)和79 kg·hm~(-2)时),秸秆还田处理小麦产量低于秸秆不还田处理,施氮量较高时则相反;两条氮肥肥效曲线呈相交规律。施氮252 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理分别增产9.5%和2.1%,施氮336 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理分别增产7.0%和5.6%。冬小麦冬前分蘖期土壤硝态氮主要累积在0~40 cm土层;施氮量高于84 kg·hm~(-2)时,秸秆还田处理硝态氮累积量有高于相同施氮量下不还田处理的趋势,其中0~20 cm土层N336+秸秆还田处理硝态氮累积量比不还田处理提高25%(武功试验地)。冬小麦返青期土壤硝态氮较冬前分蘖期大幅降低,此期秸秆还田处理0~20 cm土层硝态氮累积量有低于秸秆不还田处理的趋势。周至县连续三年田间试验结果表明,秸秆还田处理冬小麦收获期土壤硝态氮累积量有高于秸秆不还田处理的趋势,不施氮肥处理0~1 m土层秸秆还田比不还田处理累积量显著提高43.4%。秸秆还田对冬小麦产量和土壤硝态氮累积量的影响与施氮量有关,施氮量较低时秸秆还田条件下冬小麦返青期土壤硝态氮含量较低,引起作物速效氮供应的短期(返青期追施氮肥前)缺乏,影响小麦生长,进而导致小麦减产。连续秸秆还田处理有利于小麦收获期2 m土壤硝态氮累积,减少向下淋溶。     

长期定位施肥对旱作农田土壤有机碳及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响,试验包括4个处理:不施肥(CK)、氮磷配施(NP)、化肥与有机肥配施(NPM)以及长期休闲地(BL)。结果表明:长期持续施肥30年后,在0~30 cm土层,NPM处理土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳以及碳库管理指数分别较CK提高了42.2%、55.9%、40.9%和40.0%(P0.05),NP处理土壤有机碳和微生物量碳与CK差异不显著,潜在矿化碳和碳库管理指数分别提高了29.1%和20.0%(P0.05),施肥对两种活性有机碳含量的影响在15~30 cm土层表现更加显著;与种植作物相比,长期休闲显著降低了土壤潜在矿化碳含量,BL处理较CK降低了20.5%(P0.05)。相关性分析表明,土壤有机碳、潜在矿化碳、微生物量碳以及碳库管理指数两两之间存在着显著的相关性,且有机碳组分含量与土壤有机碳含量在处理间变化具有一致性(除NP处理外),两种活性有机碳相对含量在各处理间差异均不显著。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤有机碳同时增加其活性组分,有助于培肥地力和土壤固碳。     

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。     

玉米秸秆还田下深松年限对土壤有机碳含量及胡敏酸结构特征的影响

为明确不同秸秆还田结合耕作措施下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对CK（不深松+不秸秆还田）、NFG（不深松+每年秸秆还田）、EFG（隔一年深松+每年秸秆还田）、TFG（隔两年深松+每年秸秆还田）和SFG（连年深松+每年秸秆还田）处理下土壤有机碳（SOC）含量及胡敏酸（HA）结构特征进行分析。结果表明：与CK相比,EFG处理0~10 cm土层的SOC、HA含量和PQ值分别显著增加25.23%、16.19%和4.27%,FA含量降低4.55%。10~20 cm土层,EFG处理的SOC含量最高,较CK增加13.18%;SFG处理的HA和FA含量较CK提高最多,增幅分别为13.27%和32.74%。通过HA三维荧光图谱发现,与CK(Ex/Em=270/455,270/460)相比,EFG(Ex/Em=280/455,270/465)处理下0~10 cm和10~20 cm土层中的HA荧光峰波长均有红移现象。土壤胡敏酸中包含两个组分,C1(Ex/Em=270/280)和C2(Ex/Em=440/515)同为类腐殖酸物质,胡敏酸整体腐殖化程度较高,结构较为复杂;其中EFG和TFG处理的C2组分所占比例最高,分别为28.59%和31.38%。各处理的C1和C2组分F_max值均较CK有所增加,即腐殖化程度增加。综上所述,EFG处理（隔一年深松+每年秸秆还田）通过提升土壤有机碳及腐殖酸类物质含量,增加腐殖化程度,加强了土壤的供肥能力,为黑龙江黑土区较佳的耕作技术措施。     

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。