生物炭对旱作农田土壤有机碳及氮素在团聚体中分布的影响

为研究生物炭输入对旱作农田土壤团聚体及其团聚体碳氮分布的影响,通过分层(0~10、10~20 cm和20~30 cm)采集设置0 t·hm^-2(CK)、10 t·hm^-2(C1)、20 t·hm^-2(C2)和30 t·hm^-2(C3)4个生物炭水平的田间定位试验的土样,利用湿筛法获得不同粒径(> 2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和< 0.053 mm)的团聚体,测定各级团聚体中有机碳及全氮含量,分析添加生物炭后旱作农田土壤团聚体及团聚体中有机碳和全氮的分布特征。结果表明:与未施生物炭对照相比,施用生物炭两年后,0~10 cm和 10~20 cm土层> 0.25 mm粒级水稳性大团聚体的含量均呈增加趋势;且高添加量(30 t·hm^-2)显著增加了10~20 cm和20~30 cm土层0.25~0.053 mm粒级微团聚体的含量。生物炭显著增加了各土层不同粒级团聚体中有机碳和全氮的含量,随施用量的增加0~10 cm和10~20 cm土层增加规律一致,均表现为C3> C2> C1> CK。0~10 cm土层不同粒级水稳性团聚体中有机碳和全氮的贡献率表现为2~0.25 mm粒级最高,且随土层加深,< 0.053 mm粒级团聚体有机碳和全氮的贡献率增加。从0~30 cm土层团聚体有机碳和全氮的平均贡献率来看,随生物炭施用量的增加,2~0.25 mm和0.25~0.053 mm粒级贡献率均增加。     

黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其~(13)C、~(15)N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤(种植大豆年限大于60年,作为对照)和改种不同年限的稻田土壤(3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆),利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和0.053 mm团聚体组成有所增加,2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径(MWD)与2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系(P0.01),与0.25—0.053 mm、0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系(P0.01或P0.05);水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系(P0.01或P0.05),在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系(P0.01或P0.05);2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ~(13)C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ~(15)N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ~(13)C、δ~(15)N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ~(13)C随着土层的加深而增大,δ~(15)N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。     

重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响1）

以大兴安岭重度火烧迹地土壤为研究对象,通过对比研究,探讨重度火烧对大兴安岭天然林土壤有机碳和黑碳的影响。结果表明：对照样地和重度火烧迹地的土壤有机碳和黑碳质量分数都随土层深入而降低。与对照样地相比,重度火烧迹地0～5 cm土层土壤有机碳质量分数增加了41．56％,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层有机碳质量分数变化不大。0～5 cm土层黑碳质量分数增加了21．37 g／kg （ p＜0．05）,＞5～10 cm和＞10～20 cm土层黑碳质量分数分别增加了1．25、1．15 g／kg,差异都未达显著水平。对照样地土壤黑碳与有机碳的比例在14．0％～18．1％,随土层深入表现出先升后降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳与有机碳的比例在17．3％～28．0％,随土层深入表现出逐渐下降的趋势。重度火烧迹地土壤黑碳在有机碳中的比例高于对照样地。2种林分土壤有机碳和黑碳的质量分数之间都呈极显著的线性关系（ p＜0．01）,黑碳在大兴安岭森林土壤有机碳的固定过程中起着重要的作用。     

施用有机肥提升不同土壤团聚体有机碳含量的差异性

基于收集已发表文献数据,建立具备相同有机碳分组方法(湿筛法)、相对独立的43篇文献的319组成对数据,利用Meta整合分析法研究不同耕地类型、种植制度及土壤质地条件下施肥对各粒径团聚体(2、2~0.25、0.25~0.053、0.053 mm)有机碳含量的影响程度。结果表明:与不施肥相比,施用有机肥和化肥均显著提升了土壤总有机碳(TSOC)及2、2~0.25、0.25~0.053 mm粒径团聚体有机碳含量,有机肥对总有机碳的提升幅度(38.0%)是化肥(8.8%)的4.3倍,而对各级团聚体有机碳的提升幅度(39.7%~72.3%)是化肥(4.3%~15.8%)的4.6~9.2倍(P0.05)。对于0.053 mm团聚体有机碳而言,施用化肥无影响,但有机肥能显著提升其有机碳含量。在同一条件不同粒径下,与不施肥相比,一年两熟、旱地、砂土及黏土下施用有机肥对2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量的提升幅度显著高于其他粒径。在同一粒径不同条件下,与不施肥相比,施用有机肥对不同粒径团聚体有机碳含量的提升幅度(P0.05)存在显著差异,分别为2~0.25 mm:砂土壤土、黏土;旱地水田、水旱轮作;0.25~0.053 mm和0.053 mm:一年一熟一年两熟;旱地水田、水旱轮作。施用化肥与施用有机肥结果类似,但差异不显著。施用化肥显著降低了水田中0.053 mm粒径团聚体有机碳含量,降低幅度为16.4%。0.25和0.25 mm粒径团聚体有机碳含量均与TSOC呈极显著正相关关系,TSOC每增加1.00g·kg~(-1)时,0.25 mm粒径团聚体有机碳含量的增加幅度(0.61 g·kg~(-1))要高于0.25 mm粒径(0.23 g·kg~(-1))。可见,施用有机肥有利于农田土壤团聚体有机碳的累积,尤其是大团聚体(0.25 mm),而不同条件下,尤其在旱地及质地较轻的砂土中,对土壤团聚体有机碳含量的累积更应该考虑有机肥的投入。     

丘陵山地茶园土壤团聚体及其碳含量分布特征研究

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对丘陵山地茶园土壤团聚体及其碳含量分布特征进行研究。结果表明:茶园土壤0～20cm以>5mm团聚体含量最高,占20.59%,20～40cm土层土壤团聚体以<0.25mm微团聚体为主,占35.32%。0～20cm,20～40cm土层均以>5mm粒径土壤团聚体有机碳含量最高,团聚体基本呈现粒径增大,有机碳含量增加的规律。茶园在0～20cm土层>5mm粒径土壤团聚体有机碳储量及其分配比例最大,0.25～0.5mm团聚体含量最少,而20～40cm土层以0.25～0.5mm团聚体土壤有机碳储量及其分配比例最大,>5mm团聚体的比例最小。     

秸秆带状覆盖对土壤团聚体及团聚体有机碳含量的影响

利用田间定位试验研究旱区秸秆带状覆盖下土壤团聚体含量及团聚体有机碳分布。设4种覆盖措施：白膜双垄沟覆盖(TW)、黑膜双垄沟覆盖(TB)、秸秆带状覆盖(TM),以平作无覆盖为对照(TN),采用干筛法和湿筛法共同测定团聚体分布特征及团聚体总有机碳、团聚体易氧化态有机碳含量。结果表明,≥0.25 mm的机械稳定性团聚体含量在69.29%以上,水稳性团聚体含量则集中在<0.25 mm粒径;0～5、5～10、10～20 cm土层,TM处理较TN处理显著提高2～<5 mm和1～<2 mm粒径机械稳定性团聚体含量,2～<5 mm粒径分别提高54.38%、21.18%和60.91%,1～<2 mm粒径分别提高45.09%、27.04%和73.13%。TM处理促进了5～20 cm土层水稳性团聚体向≥0.25 mm粒径转化,TW处理促进了5～30 cm土层水稳定性团聚体向≥0.25 mm粒径转化。TM处理较TN处理提高了0～30 cm土层≥5 mm和0.25～<0.5 mm粒径团聚体有机碳含量和0～5 cm土层各粒径团聚体易氧化态有机碳含量;TW处理较TN处理降低了0～...     

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25～1 mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20～30 cm土层0.25 mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0～20 cm土层0.5～1 mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20～40 cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20～30 cm土层2～5 mm、30～40 cm土层0.5 mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0～30 cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10～30 cm土层各粒径团聚体和0～20 cm土层0.25～0.5 mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除5 mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。     

植被恢复对退化红壤水稳性团聚体有机碳的影响

为从微观角度揭示植被恢复对土壤结构的影响,采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究南方红壤退化地3种典型植被恢复类型[马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷×马尾松混交林(SP)、阔叶林(BF)]土壤(0~60 cm土层)水稳性团聚体有机碳分布特征及其对总有机碳的贡献率。结果表明:土壤水稳性团聚体含量及其有机碳贡献率随团聚体粒径的减小总体呈"W"或"N"字分布;不同粒径水稳性团聚体含量以粒径<0.05 mm占优势,而大粒径团聚体含量在湿筛过程中大幅降低,表明大粒径团聚体在水的浸润中更易受到影响;上层土壤(0~40 cm)水稳性大团聚体(粒径>0.25 mm)总含量均以PB最高,而在下层土壤(40~60 cm)3种植被恢复类型较为接近(48.80%~51.64%)。土壤总有机碳和水稳性团聚体有机碳含量大小顺序均表现为PB>SP>BF,随着土层深度的增加,两者均呈下降趋势;水稳性大团聚体有机碳含量总体高于微团聚体(粒径<0.25 mm),说明有机碳对水稳性大团聚体的形成具有积极作用。不同林分土壤团聚体有机碳贡献率均以粒径0.05~0.25 mm最小,且PB中粒径>2.00 mm的团聚体有机碳贡献率显著高于SP和BF(P<0.05)。保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤水稳性大团聚体与团聚体有机碳含量更高,对土壤结构改善与功能恢复效果更好。     

信阳市不同土地利用方式下土壤团聚体及其有机碳分布

为揭示不同土地利用方式对土壤团聚体及其有机碳含量的影响,以信阳市十三里桥乡小庙村相邻的农田、茶园、林地为研究对象,分析不同土地利用方式下0~<5 cm、5~<10 cm和10~20 cm土层团聚体及其有机碳含量的分布特征。结果表明,在供试3个土层中土壤大团聚体(≥0.25 mm)含量均表现为林地>茶园>农田,且均以≥3.00 mm粒径团聚体的含量最高,2.00~<3.00 mm粒径团聚体含量最低,不同土层中的大团聚体含量表现为10~20 cm最高,0~<5 cm最低。3种土地利用方式下各土层团聚体有机碳含量均表现为5~<10 cm最高,10~20 cm最低,土壤团聚体有机碳含量均表现为林地>茶园>农田,并以0.25~<0.50 mm团聚体有机碳含量最高。这表明自然生态系统下人为干扰较少的土壤团聚结构较好,有机碳含量更高。     

黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其 ¹³C、 ¹⁵N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤（种植大豆年限大于60年,作为对照）和改种不同年限的稻田土壤（3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆）,利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和<0.053 mm团聚体组成有所增加,>2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径（MWD）与>2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系（P<0.01）,与0.25—0.053 mm、<0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系（P<0.01或P<0.05）;水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,>2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）,在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）;<2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而>0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ ¹³C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ ¹⁵N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ ¹³C、δ ¹⁵N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ ¹³C随着土层的加深而增大,δ ¹⁵N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。     

西北绿洲区间作模式对土壤团聚体组成及其有机碳含量的影响

间作种植有利于增加作物产量和提高资源利用效率,但目前关于间作对土壤有机碳的影响仍存在争议,为明确不同间作模式下土壤团聚体组成及其有机碳变化规律,本研究基于2016年在甘肃省武威市设置的间作模式定位试验,探究西北绿洲灌区间作种植模式对土壤团聚体的影响,试验包括7个处理：玉米单作（M）、豌豆单作（P）、油菜单作（R）、小麦单作（W）、玉米间作豌豆（M/P）、玉米间作油菜（M/R）和玉米间作小麦（M/W）。2019年10月作物收获后采集0~20 cm和20~40 cm土壤样品,分析不同间作模式下土壤团聚体及其有机碳含量。结果表明,间作处理有增加土壤水稳性大团聚体（>0.25 mm）和微团聚体（0.053~0.25 mm）含量以及降低黏粉粒（<0.053 mm）含量的趋势。与M处理相比,M/W和M/R处理显著增加了0~20 cm和20~40 cm土壤团聚体平均质量直径和平均几何直径,而M/P处理则与M处理无显著差异。间作模式增加了土壤及土壤团聚体有机碳含量,M/W处理0~20 cm土壤有机碳含量比M处理显著提高11.5%,M/R和M/W处理20~40 cm土壤有机碳含量则分别比M处理显著提高4.3%和9.6%。M/W处理增加了土壤有机碳储量,在0~40 cm土层,M/W处理土壤有机碳总储量比M处理显著提高10.2%,M/W处理有机碳储量的增加是由于0~40 cm土层>0.25 mm和0.053~0.25 mm土壤团聚体有机碳储量提升。研究表明,西北绿洲灌区间作种植模式增加了土壤团聚体稳定性和有机碳含量,有利于农田土壤固碳。     

秸秆还田量对黑土区土壤及团聚体有机碳变化特征和 固碳效率的影响

【目的】 探讨不同秸秆还田量下土壤及团聚体有机碳的变化特征,阐明土壤及团聚体有机碳储量变化对外源有机碳累积投入的响应关系,揭示黑钙土土壤及团聚体固碳效应和土壤有机碳定量提升机理。【方法】 于 2012 年4月在吉林省农安县玉米主产区设置了玉米秸秆还田量田间定位试验,共设计4个处理：秸秆还田量0（SA₀）、秸秆还田量4 500 kg·hm ^-2（SA₃₀₀）、秸秆还田量9 000 kg·hm ^-2（SA₆₀₀）、秸秆还田量13 500 kg·hm ^-2（SA₉₀₀）。利用多年试验土壤有机碳储量与外源有机碳投入的数据分析其量化关系和固碳效率。通过湿筛法筛分＞2 mm、2—0.25 mm、0.25—0.053 mm和＜0.053 mm粒级团聚体,分析不同粒级团聚体有机碳储量变化特征及固碳效应。 【结果】 长期秸秆还田能显著提高土壤有机碳含量,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理土壤有机碳含量均显著高于秸秆不还田（SA_O）、低量秸秆还田（SA₃₀₀）（P＜0.05）,并且后3年SA₉₀₀和SA₆₀₀两处理土壤有机碳含量差异达显著水平。2015—2018年间,SA₉₀₀处理土壤有机碳较SA₀处理分别依次提高了11.0%、15.8%、17.2%、23.1%。土壤总有机碳储量与外源有机碳输入呈极显著正线性相关关系（P＜0.01）,其中土壤总固碳效率为12.9%。与秸秆不还田（SA₀）相比,秸秆还田SA₆₀₀和SA₉₀₀两处理均显著提高了各粒级团聚体有机碳含量（P＜0.05）,尤其是对大团聚体（＞0.25 mm）有机碳含量增加贡献更大。高量秸秆还田（SA₉₀₀）处理的＞2 mm和2—0.25 mm粒级团聚体有机碳储量较秸秆不还田（SA₀）处理分别提高了45.5%和47.7%。除＜0.053 mm团聚体外,其他粒级土壤团聚体有机碳储量增加量与累积碳投入量增加量呈显著正线性相关关系（P＜0.05）;大粒级团聚体固碳效率显著高于小粒级团聚体,＞2 mm 和2—0.25 mm粒级团聚体固碳效率分别为4.9%和13.6%。依据秸秆还田下土壤固碳效率,预测未来10年内土壤有机碳储量要提升10%、20%、30%,每年需额外分别投入风干玉米秸秆约5.99、11.98、17.97 t·hm ^-2。 【结论】 玉米秸秆还田能显著促进黑钙土土壤及团聚体有机碳累积,并且土壤有机碳含量均随秸秆还田量和试验年限的延长而增加,有机碳主要集中固持在大团聚体中。表明秸秆还田是黑土区土壤肥力提升的重要培育措施,大团聚体有机碳可作为评价土壤有机碳变化对不同土壤培肥措施快速响应的重要指标之一。     

生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响

【目的】研究生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成、稳定性以及不同粒级团聚体有机碳分布的影响,为砂姜黑土黏板障碍因子改良和合理培肥制度建立提供科学依据。【方法】在光照培养室内用砂姜黑土进行的培养试验,试验设置4个处理：对照（不施有机物料,CK）、单施生物炭（5%生物炭,B）、单施秸秆（1.5%玉米秸秆,S）和生物炭与秸秆配施（5%生物炭+1.5%的玉米秸秆,BS）。培养6个月后采集土壤样品,利用湿筛法得到不同粒级的土壤水稳性团聚体,测定各粒级土壤团聚体有机碳含量。【结果】不同有机物料处理对＞2 mm团聚体含量影响较大,其中施用秸秆显著提高了该粒级团聚体含量。单施生物炭有利于0.053-0.25 mm粒级团聚体含量的增加;施用秸秆有利于0.5-2 mm团聚体含量的增加,较对照显著增加14%-68%。单施生物炭对平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和大于0.25 mm团聚体含量（R_0.25）无显著影响,单施秸秆和生物炭与秸秆配施则显著提高了MWD、GMD和R_0.25。同时,各有机物料施用都显著降低了团聚体分形维数（D）。与对照相比,各有机物料处理土壤有机碳含量都显著提高,其中生物炭与秸秆配施处理含量最高,较对照提高了160%。各有机物料处理不同粒级团聚体中有机碳含量也显著提高,与对照相比,各粒级有机碳含量提高了54%-353%。随土壤粒径的增大,添加生物炭处理不同粒级团聚体有机碳含量分布呈现“V”型趋势,单施秸秆处理呈逐渐增加趋势。大团聚体有机碳的贡献率为S处理＞BS处理＞CK处理＞B处理,微团聚体则表现出相反的规律。0.5-1 mm粒级团聚体对土壤有机碳的贡献率最大,为6%-33%。【结论】单施生物炭对土壤水稳性大团聚体含量和团聚体稳定性的影响不显著,而生物炭与秸秆配施不仅能提高土壤大团聚体含量,增加土壤团聚体的稳定性,而且提高土壤及不同粒级团聚体的有机碳含量,改善了土壤性状。相比之下,生物炭与秸秆配施是改善砂姜黑土结构和提升碳水平的最佳培肥措施。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征

【目的】在已有团聚体碳氮分布研究的基础上,进一步研究不同施肥处理红壤性水稻土团聚体有机碳矿化特征,并分析有机碳矿化的影响因素,为揭示施肥对土壤肥力的影响及土壤有机碳矿化作用机制提供理论依据。【方法】以长期定位施肥红壤性水稻土为研究对象,包括9个处理:不施肥(CK)、有机质循环(C)、氮肥(N)、氮肥+有机质循环(NC)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+有机质循环(NPKC)、氮钾肥(NK)和氮磷钾肥+1/2秸秆回田(NPKS)。运用湿筛法得到2 mm、1—2 mm、0.25—1 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm 5个粒级团聚体,观测团聚体和全土有机碳矿化动态变化,测定团聚体中微生物生物量碳含量和转化酶活性。【结果】全土和1 mm团聚体有机碳矿化速率在培养前期快速下降,之后逐渐降低至稳定状态,而1 mm粒级尤其是0.053—0.25 mm团聚体,有机碳矿化速率在培养前期降低幅度减小并更早达到稳定状态。有机碳累积矿化量在2 mm和1—2 mm团聚体中最高,在0.053—0.25 mm团聚体中最低。与对照相比,施磷肥处理(NP和NPK)各粒级团聚体有机碳累积矿化量平均提高17.0%—62.1%,施有机肥处理(C、NC和NPKC)则平均提高25.0%—80.5%。2 mm和0.25—1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,分别为21.0%—42.5%和20.6%—32.7%。0.25 mm大团聚体微生物生物量碳含量和转化酶活性均高于0.25 mm微团聚体。施磷肥处理各粒级团聚体微生物生物量碳含量较对照平均高73.4%—92.0%,施有机肥处理平均高60.8%—99.6%。磷肥和有机肥的施用显著提高0.25 mm大团聚体转化酶活性,其中NC处理大团聚体转化酶活性最高,较对照提高46.0%—135.0%。团聚体有机碳累积矿化量与有机碳、全氮、微生物生物量碳含量及转化酶活性均呈极显著正相关,但与有机碳的相关性最大。【结论】大团聚体在土壤有机碳矿化中发挥主导作用;有机碳含量是影响团聚体有机碳矿化的最主要因素;磷肥和有机肥的施用促进了土壤团聚体有机碳的矿化,是提高红壤性水稻土供肥能力的有效措施。     

不同程度火干扰对大兴安岭冻土区土壤碳组分的影响

以2017毕拉河林业局（岛状冻土区）与2018汗马保护区（永久冻土区）火烧迹地为对象，通过对比不同火烧程度（轻度火烧、中度火烧、重度火烧、未火烧对照）土壤有机碳、易氧化有机碳含量(质量分数，下同)的变化特征，揭示林火干扰对冻土区土壤有机碳组分的影响。结果表明:1）在毕拉河岛状冻土区火干扰会显著增加0~10 cm土壤层有机碳含量（P＜0.05）；在汗马永久冻土区轻度和中度火干扰会显著增加0~20 cm土壤层有机碳含量（P＜0.05）。2）在大兴安岭冻土区土壤ROC（有机碳）含量与SOC（易氧化有机碳）含量之间存在极显著正相关关系（P＜0.01）。3）在毕拉河岛状冻土区火干扰会降低0~20 cm土壤层ROC/SOC的值，且火烧程度越小ROC/SOC的值越小。在汗马永久冻土区轻度火干扰会增加0~30 cm土壤层ROC/SOC的值，而中度和重度火干扰会降低0~20 cm土壤层ROC/SOC的值。     

三江湿地周边不同利用方式土壤理化性质及水稳性团聚体化学计量特征变化

选取黑龙江省三江湿地-洪河保护区3种土地利用方式,分析各类土壤水稳性团聚状态及其团聚体有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量和碳氮磷化学计量特征变化规律。结果表明,湿地土壤不同利用方式水稳定性团聚体组成发生显著变化,水稳性团聚体比例均表现为粉-粘团聚体(0.053 mm)比例最大,微团聚体(0.053~0.250 mm)次之,大团聚体(0.25 mm)比例最低。随土壤粒径递减,所有生态系统中土壤SOC、TN、TP含量以及C/N、C/P均降低,表现为大团聚体大于微团聚体,水稳性团聚体N/P变化较小,范围在1.33~2.08。相同土壤粒径下不同利用方式下土壤SOC、TN、TP含量及C/P、N/P最大值均出现在湿地土壤,C/N最大值出现在水田土壤。土壤养分含量最小值出现在旱田土壤。因此,湿地周边土壤对各粒径土壤团聚体全效养分分配及其平衡关系有负向影响,其中旱田和人工林土壤退化最为严重,1~2 mm粒径下碳氮损失量较大,化学计量不平衡。研究结果为湿地保护与合理利用提供科学依据。     

玛纳斯河流域盐渍化弃耕地新垦土地对土壤有机碳及团聚体稳定性的变化分析

[目的]对玛纳斯河流域不同恢复模式下盐渍化弃耕地土壤有机碳及团聚体稳定性的变化特征进行分析.[方法]以玛纳斯河流域为背景,选取典型的重度盐渍化弃耕地为试验区.随着弃耕地变成棉田年限的增加,土壤有机碳（SOC）含量增加,开垦2、5和10年的土壤微生物生物量碳（MBC）和易氧化有机碳（LOC）的含量以及土壤水溶性有机碳（WSOC）和土壤热水溶性有机碳（HWSOC）的含量较弃耕地高.连续人工开垦后SOC和大团聚体（＞1 mm）含量增加,土壤团聚体稳定性增强,其中开垦10年0～5、5～10 cm土层＞1mm团聚体分别占56.9％和56.7％,团粒指数下降至43.9％.[结论]水稳性团聚体的含量与SOC和土壤HWSOC达到0.05水平显著正相关.玛纳斯河流域盐渍化弃耕地新垦土地对绿洲农田土壤HWSOC对维持土壤团聚体稳定性的贡献明显.