秸秆还田与生物炭施用对黄褐土团聚体稳定性及有机碳积累的影响

探明生物炭、秸秆和化肥配施对黄褐土条件下土壤团聚体的影响,为降低黄淮海平原黄褐土生产障碍,建立合理培肥制度提供参考。本研究通过3年定位试验,设置了不同的施肥制度:对照为不施肥(CK)、施用化肥(NPK)、生物炭配施化肥(NPKB)、秸秆配施化肥(NPKS)、生物炭和秸秆配施化肥(NPKSB)5个处理。对不同处理条件下湿筛的土壤团聚体指标进行了分析。结果表明:施用有机物料后,能增加大粒级土壤团聚体含量,提升土壤团聚体稳定性,提高土壤有机质含量。稳定性的提升幅度次序为NPKSNPKSBNPKB。在试验期内,添加生物炭能逐年提升土壤有机碳含量,顺序为NPKSBNPKB。在所有施肥处理中,NPKSB对提升大粒级团聚体有机碳贡献率效果最好。在本研究设置处理中,NPKSB对提升土壤团聚体基本性能效果最好。     

秸秆和生物炭还田对棕壤团聚体分布及有机碳含量的影响

  【目的】  比较长期秸秆和生物炭还田后土壤团聚体的变化与差异,旨在探索棕壤适宜的改良方法。  【方法】  在辽宁沈阳棕壤上连续进行了6年的田间定位微区试验,种植制度为玉米连作,试验共设6个处理:不施肥 (CK)、单施氮磷钾 (NPK)、单施生物炭 (B)、生物炭与氮磷钾配施 (BNPK)、单施秸秆 (S)、秸秆与氮磷钾配施 (SNPK)。在玉米收获后,采集0—20和20—40 cm两土层土壤样品,采用Yoder湿筛法进行了团聚体分级和测定。  【结果】  与NPK相比,BNPK和SNPK处理显著提高了0—20和20—40 cm土层 > 1 mm、1～0.5 mm和 0.25～0.5 mm粒级团聚体含量占比,降低了0.25～0.053 mm粒级团聚体含量占比,SNPK处理提高大团聚体含量占比的效果显著高于BNPK。与NPK处理相比,BNPK和SNPK处理显著增加了团聚体平均重量直径 (MWD)、几何平均直径 (GMD) 和0.25 mm粒级团聚体含量 (R_0.25),即增加了团聚体的稳定性,SNPK处理的团聚体MWD和GMD值又显著高于BNPK,R_0.25值两处理间无显著差异 (0—20 cm土层)。随团聚体粒级减小,不同粒级团聚体有机碳含量随之减少,以 > 1 mm粒级团聚体有机碳含量最高。与CK相比,各施肥处理均增加了各粒级团聚体有机碳含量,BNPK处理对0—20 cm土层0.25～0.053 mm粒级团聚体有机碳含量影响最显著,有机碳含量增加了44.57%。  【结论】  长期秸秆和生物炭还田能够改变土壤团聚体的分布,有利于大团聚体的形成和土壤结构改善,可提高土壤团聚体有机碳含量和团聚体稳定性,增加作物产量;秸秆直接还田提高团聚体稳定性的效果优于生物炭还田,生物炭还田提高团聚体有机碳的效果方面优于秸秆直接还田。     

茶渣生物质炭对茶园土壤团聚体及其有机碳分布的影响

将茶生产过程中产生的茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤(紫色土、水稻土和黄壤)进行112 d的室内培养试验,包括CK、0.5%、1%、2%和4%5种炭土比,共计15个处理,采用湿筛法分析不同生物质炭添加比例下3种茶园土壤水稳性团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:生物质炭输入后3种土壤>0.25 mm粒径水稳性大团聚体的数量有所增加,且生物质炭添加比例越高提升越大,其中紫色土中>2 mm粒径含量增幅最大,最高提升了12.71%;水稻土和黄壤则是0.25～2 mm粒径增幅最大,最高分别提升了8.25%和8.19%。3种土壤的MWD、GMD和R0.25值均有所增加,土壤水稳性团聚体稳定性增加,表现为高添加量下作用更显著,且对黄壤的提升效果最佳。3种土壤各粒径团聚体有机碳的含量大幅提升,且随添加比例的增加而增加,各处理间差异显著(P<0.05),紫色土中<0.053 mm粒径的增幅高达96.35%,水稻土中0.053～0.25 mm粒径有机碳含量增幅高达74.22%,黄壤中>2 mm粒径有机碳含量增幅最高达到334.79%。3...     

生物质炭和秸秆长期还田对红壤团聚体和有机碳的影响

要 ：秸秆还田和施用生物炭是提高土壤有机碳含量和改良土壤团聚体结构的有效方法,但长期施用生物炭与秸秆还田改良土壤的效率研究仍然缺乏比较。本研究针对中亚热带典型的旱地红壤,基于等碳量不同碳源投入的5年野外定位试验,研究秸秆还田、秸秆-猪粪配施和生物炭还田对红壤团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响,为建立红壤地力快速提升的有机培肥措施提供科学依据。本试验共设置对照、单施化肥、秸秆还田、秸秆-猪粪配施和生物炭还田五个处理,采用干筛和湿筛法分析了连续施用不同碳源5年后对土壤团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明,施用等碳量的不同有机碳源5年后显著增加了土壤有机碳含量,其增幅顺序为：生物炭还田>秸秆-猪粪配施>秸秆还田。干筛法分析结果表明：与单施化肥处理相比,秸秆-猪粪配施和生物炭还田处理显著增加>0.25 mm机械稳定性团聚体含量(R_0.25)、平均重量直径(mean weight diameter, MWD)和几何平均直径(geometric mean diameter, GMD);秸秆还田和生物炭还田处理显著增加了0.25-2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。湿筛法分析结果表明：与单施化肥处理相比,秸秆还田和秸秆-猪粪配施处理显著增加R_0.25、MWD和GMD,但生物炭还田处理和单施化肥处理相比差异不显著;秸秆还田和秸秆-猪粪配施处理显著降低团聚体破坏率(PAD),生物炭还田处理显著增加了PAD;秸秆配施猪粪处理和秸秆还田处理显著增加了>2mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。总体上,秸秆配施猪粪协同提高团聚体有机质含量和团聚体稳定性的作用比秸秆还田和生物炭还田要强。     

生物炭配合深松对土壤团聚体及有机碳的影响

[目的] 分析施加生物炭配合深松对农田耕层土壤容重、土壤结构稳定性及有机碳的影响,为土壤结构改良提供科学合理的调控措施和理论依据。[方法] 基于冬小麦—夏玉米轮作体系,2017—2019年大田试验期间,在小麦季设置生物炭施用量分别为0,3 000,6 000 kg/hm²(B₀,B₁和B₂)的3个处理,在玉米季设置传统贴茬播种(P)和深松耕作播种(S)2个耕作处理,共计B₀P,B₁P,B₂P,B₀S,B₁S,B₂S 6个处理。[结果] ①两个轮作后,相同耕作方式下,土壤容重随生物炭用量的增加而降低,其中B₂S较B₀S显著降低(13.59%);同一施炭水平下,各处理土壤容重呈现出深松＜传统的特征,深松容重整体较传统低4.95%。②连续施加生物炭配合深松耕作两年后,B₂S处理下的有机碳含量达到最高,比B₀P显著增加(42.15%),比B₂P增加1.03%。③两个轮作后,随生物炭用量的增加机械性团聚体含量(DR_0.25)、水稳性团聚体含量(WR_0.25)、平均重量直径(MWD)呈上升趋势,相反土壤团聚体破坏率(PAD)及土壤不稳定团粒指数(ELT)呈逐渐下降趋势,且表现为B₂S处理均优于其他各处理的特征,表明高添加量生物炭配合深松耕作较传统耕作能更有效地提高团聚体稳定性。[结论] 小麦季基施6 000 kg/hm²生物炭并配合玉米季深松有利于提高土壤团聚体稳定性,改善华北平原农田土壤结构。     

秸秆与生物炭对东北黑土团聚体碳氮磷循环关键酶活性影响

【目的】秸秆与生物炭施用会显著影响土壤酶活性,而不同粒径土壤团聚体微域环境的变化,可能减弱或延缓酶的响应强度,因此探讨土壤团聚体内酶活性对秸秆与生物炭施用的响应十分必要。【方法】依托设置在东北黑土已开展五年的田间定位试验,探究每年秸秆还田(SR,5 t hm^-2)和单次施用生物炭(BR,30 t hm^-2)以及二者联合(BS,5t hm^-2+30 t hm^-2)对不同粒径土壤团聚体内碳、氮、磷循环相关酶活性的影响。【结果】与对照相比,SR显著提高各粒径团聚体中多酚氧化酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性,平均增幅达33.4%和25.6%;而BR则显著提高了> 2 mm、<0.25mm粒径中多酚氧化酶活性及0.25～2 mm粒径中β-1,4-葡萄糖苷酶活性,平均增幅分别为30.2%、67.4%和44.4%。在氮循环相关酶方面,BR、SR和BS处理均显著增加> 2 mm、<0.25 mm粒径中的氧化亚氮还原酶活性,0.25～2 mm粒径中的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶活...     

生物质炭和秸秆长期还田对红壤团聚体和有机碳的影响

生物质炭和秸秆还田是提高土壤有机碳含量和改良土壤团聚体结构的有效方法,但在长期尺度上生物质炭与秸秆还田改良土壤的效率仍不清楚。本研究针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤,基于等碳量不同碳源投入的5 a田间定位试验,包括对照、单施化肥、秸秆还田、秸秆–猪粪配施和生物质炭还田5个处理,采用干筛和湿筛法分析了不同施肥处理对土壤团聚体组成、稳定性和有机碳分布的影响。研究表明:施用等碳量的不同有机碳源5 a后显著增加了土壤有机碳含量,其增幅顺序为:生物质炭还田秸秆–猪粪配施秸秆还田。干筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆–猪粪配施和生物质炭还田处理显著增加0.25 mm机械稳定性团聚体含量(R0.25)和平均重量直径(mean weight diameter,MWD);秸秆还田和生物质炭还田处理显著增加了0.25~2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。湿筛法分析结果表明:与单施化肥处理相比,秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著增加R_(0.25)和MWD,但生物质炭还田处理和单施化肥处理相比差异不显著;秸秆还田和秸秆–猪粪配施处理显著降低团聚体破坏率(PAD),生物质炭还田处理显著增加了PAD;秸秆配施猪粪处理和秸秆还田处理显著增加了2 mm团聚体对土壤有机碳的贡献率。总体上,秸秆配施猪粪协同提高团聚体有机碳含量和团聚体稳定性的作用比秸秆还田和生物质炭还田要强。     

不同秸秆还田年限对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳的影响

为了揭示稻麦轮作不同秸秆还田年限下土壤团聚体稳定性以及有机碳组分的变化特征及其响应机制,采用大田小区试验,考察不同秸秆还田年限(0,3,4,5,6,7,8,9a)对土壤团聚体分布特征和团聚体稳定性指数(平均重量直径MWD、几何平均直径GMD、分形维数D)的影响,并研究其与土壤有机碳组分的相关性。结果表明,秸秆还田条件下土壤大团聚体数量R_(0.25)、MWD和GMD均显著提升,分形维数D则显著降低,随还田年限越长趋势越明显,但短期秸秆还田(5a以内)对土壤MWD和分形维数D的改善效果不显著;长期秸秆还田显著提升了土壤总有机碳TOC,但短期秸秆还田(5a以内)与不还田处理差异不显著,长期和短期秸秆还田均对活性有机碳AC的提升效果显著;多元回归分析显示,相比AC,土壤团聚体结构稳定更能促进TOC的增长,GWD与土壤有机碳组分的拟合度最高,更适合用于揭示团聚体与有机碳组分之间的关系。     

紫色土坡耕地土壤团聚体分形维数与有机碳关系

为深入理解有机碳对土壤团聚体的影响,采用干筛法和重铬酸钾外加热法并基于相关分析研究了不同施肥处理紫色土耕地土壤团聚体分形维数（D）与有机碳（SOC）的关系。结果表明：不同施肥处理和土层间 D 与SOC均存在差异,变化范围分别为2.376～2.603、3.54～12.07 g/kg,均值都随土层变深呈递减趋势。全样本（n=36,不区分处理和土层）中D与SOC显著相关,但并非简单相关。进一步对D与各粒级有机碳含量（fSOC）的相关分析表明,在全样本中二者相关性显著,且随粒级的减小相关程度变大。不同施肥处理和土层间的相关分析中二者相关性又表现不同：除对照CK,其他处理的呈现多组显著相关,耕作层（0～20 cm）多组的相关性都很微弱,而犁底层（＞20～30 cm）的多个组却显著相关。分析认为,这与不同施肥处理所提供的碳源在团聚体形成过程中所起作用的差异有关,该差异将使团聚体形成各自的特点从而表现出各自的分形特征;并且D与fSOC相关性的差异是团聚体中大小颗粒间结构相似程度的反映,体现出各级团聚体在形成过程中的主导因素是否具有一致性,表明该相关关系对形成土壤结构的主导影响因素具有表征作用。该研究结果有助于深入认识和理解土壤团聚体分形维数的影响因素、物理意义以及对土壤结构的表征性。     

生物炭施用对麦田土壤团聚体机械稳定性及春小麦产量的影响

  目的  研究生物炭添加对灌区麦田土壤团聚体分布、稳定性及作物产量的影响,阐明土壤及作物对生物炭培肥效果的响应,为灌区麦田土壤结构改良和合理培肥制度建立提供理论依据。  方法  试验采用裂区设计,氮肥（纯氮）用量设0、150 kg hm?2两个水平,每一氮肥用量下设生物炭用量0,10,20,30 t hm?2 4个水平,通过2年（2018 ~ 2020年）田间定位试验,利用干筛法得到了不同粒级土壤团聚体含量,对土壤团聚体稳定性指标和春小麦产量进行对比分析。  结果  与不添加生物炭相比,添加生物炭显著提高了 > 5 mm、2 ~ 5 mm粒级土壤团聚体含量（P < 0.05）,增幅范围为10.2% ~ 29.2%、8.3% ~ 10.2%;施用生物炭20 t hm?2时土壤团聚体平均重量直径及几何重量直径增幅最为显著(P < 0.05),较不施生物炭处理相比分别增加了21.4%和32.3%;生物炭配施氮肥春小麦增产效果优于单施生物炭处理;土壤团聚体几何重量直径与春小麦产量之间呈显著的正相关关系。  结论  生物炭施用对灌区麦田土壤大团聚体形成及其稳定性提升效果显著,有利于改良土壤,提升春小麦产量。在本试验条件下,单施生物炭20 t hm?2时土壤团聚体稳定性最强,生物炭20 t hm?2与纯氮150 kg hm?2配施时产量最高,与对照相比春小麦增产达42.7%。     

稻草及其制备的生物质炭对土壤团聚体有机碳的影响

向土壤中添加生物质炭已被认为是改善土壤质量,增加碳吸存的有效措施。通过模拟实验,利用同位素δ13C标记技术,研究稻草及其制备的生物质炭添加对土壤团聚体有机碳的影响。结果表明：稻草和生物质炭对土壤团聚体中新形成碳和原有机碳的影响截然不同。培养112 d,来自稻草或生物质炭的新碳主要进入到中团聚体（50 ~ 250 μm）中,比例为70.3% ~ 75.3%。与对照土壤相比,稻草添加显著促进了大团聚体（250 ~ 2 000 μm）原有机碳的分解（p <0.05）,但对中团聚体和微团聚体（<50 μm）原有机碳的影响并不明显,而生物质炭添加（SB250和SB350）则对大团聚体和中团聚体原有机碳没有显著影响,但SB250处理（土壤中加入250℃热解制备的生物质炭）显著抑制了微团聚体原有机碳的分解（p <0.05）,而SB350处理（土壤中加入350℃热解制备的生物质炭）的则无影响。对于同一粒级团聚体,稻草与生物质炭处理的区别,主要体现在新碳分配上,而对原有机碳的影响并不显著。     

秸秆还田量对土壤团聚体有机碳和玉米产量的影响

为明确秸秆深还田对土壤团聚体及有机碳和作物产量的影响,在辽宁省半干旱地区进行了6年秸秆深还田小区定位试验,秸秆施用量分别为0(CK)、6 000 kg/hm~2(T1)、12 000 kg/hm~2(T2)、18 000 kg/hm~2(T3)、24 000 kg/hm~2(T4),将秸秆还入20～40cm土壤亚表层,利用干筛、湿筛得到不同粒级土壤团聚体。结果表明:秸秆添加与CK比可降低土壤0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重;土壤机械性团聚体主要集中在0.25 mm粒级,而水稳性团聚体主要集中在0.25mm粒级,与CK处理比秸秆的添加增加了土壤机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和土壤水稳性团聚体MWD,随秸秆还田量增加,MWD值增大;秸秆深还田使各粒级团聚体有机碳均高于CK,对20～40 cm土层土壤团聚体碳含量的影响大于0～20 cm土层;秸秆深还田可增加玉米产量,随秸秆还田时间延长,不同秸秆还田量对玉米产量增加存在差异,2016年玉米产量测定结果各处理与CK比,T1增产4.66%、T2增产6.71%,T3增产5.37%、T4增产8.82%。秸秆深还田,能够提升土壤团聚体的稳定性,有利于增加土壤团聚体碳含量,对土壤质量和玉米产量的提高具有促进作用。     

生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响

土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料,在高温厌氧条件下热解制备生物碳,通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置3种生物碳:棉花秸秆分别在450℃、600℃和750℃下热解制备(以BC450、BC600和BC750表示);每种生物碳的施用量分别为5 g·kg-1、10 g·kg-1和20 g·kg-1(占土壤重量的比例);同时,以空白土壤为对照(CK)。结果表明:施用生物碳可促进小麦生长,两茬小麦的地上部干物质重均显著高于对照。施用生物碳可显著提高土壤总有机碳,且生物碳热解温度越高,施用量越大,提高作用越明显。各生物碳处理土壤易氧化碳含量均显著高于对照;生物碳低、中施用量处理(5 g·kg-1、10 g·kg-1)土壤水溶性有机碳含量显著高于对照,但高施用量处理(20 g·kg-1)与对照无显著差异;除BC750低施用量处理(5 g·kg1)外,其余各生物碳处理土壤微生物量碳含量也均显著高于对照。生物碳不同热解温度对土壤易氧化碳和微生物量碳含量的影响表现为BC450>BC600>BC750;但对土壤水溶性有机碳含量无显著影响。生物碳不同施用量对土壤易氧化碳的影响表现为10 g·kg-1≈20 g·kg-1>5 g·kg-1,水溶性有机碳含量为5 g·kg1≈10 g·kg-1>20 g·kg-1。生物碳对土壤微生物商的影响总体表现为:生物碳的热解温度越高,施用量越大,土壤微生物商越低。因此,合理的施用棉花秸秆生物碳可显著增加灰漠土有机碳储量,改变土壤有机碳组分,提高土壤生产力。     

The priming potential of biochar products in relation to labile carbon contents and soil organic matter status

Recognition of biochar as a potential tool for long-term carbon sequestration with additional agronomic benefits is growing. However, the functionality of biochar in soil and the response of soils to biochar inputs are poorly understood. It has been suggested, for example, that biochar additions to soils could prime for the loss of native organic carbon, undermining its sequestration potential. This work examines the priming potential of biochar in the context of its own labile fraction and procedures for their assessment. A systematic set of biochar samples produced from C4 plant biomass under a range of pyrolysis process conditions were incubated in a C3 soil at three discrete levels of organic matter status (a result of contrasting long-term land management on a single site). The biochar samples were characterised for labile carbon content ex-situ and then added to each soil. Priming potential was determined by a comparison of CO₂ flux rates and its isotopic analysis for attribution of source. The results conclusively showed that while carbon mineralisation was often higher in biochar amended soil, this was due to rapid utilisation of a small labile component of biochar and that biochar did not prime for the loss of native organic soil organic matter. Furthermore, in some cases negative priming occurred, with lower carbon mineralisation in biochar amended soil, probably as a result of the stabilisation of labile soil carbon.     

长期施肥棕壤团聚体分布及其碳氮含量变化

【目的】探究玉米-玉米-大豆轮作体系不同施肥处理对土壤团聚体分布及其有机碳、全氮的影响,以期深入了解施肥对土壤培肥、改善土壤结构的机制。【方法】选取不施肥（CK）,化肥（NPK）,低量有机肥（M1）,低量有机肥与化肥配施（M1NPK）,高量有机肥（M2）,高量有机肥与化肥配施（M2NPK）6个处理。采集棕壤37年长期定位试验微区不同施肥处理的0-20 cm和20-40 cm土样,分析其水稳性团聚体（ 1 mm、1~0.5 mm、0.5~0.25 mm、0.25~0.053 mm及 0.053 mm）分布及其有机碳、全氮分配特征。【结果】棕壤长期施肥对团聚体分布及其碳氮的影响0-20 cm大于20-40 cm,随土层深度的增加,有机碳（SOC）、全氮（TN）含量减少。各处理团聚体及碳、氮在团聚体中的分配主要在黏粉粒中（40%以上）。与CK相比,NPK处理显著提高了黏粉粒的含量,降低大团聚体与微团聚体含量,显著增加黏粉粒储碳比例;M1、M2处理显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,显著增加 0.25 mm各粒级团聚体的储碳比例,且M2处理显著高于M1处理;M1NPK、M2NPK处理也显著增加 1 mm团聚体数量及其SOC含量,M1NPK与M2NPK处理在NPK处理的基础上依次增加0.5~0.25 mm（M1NPK）、1~0.5 mm及 1 mm团聚体的储碳比例,M2NPK处理 0.25 mm团聚体储碳比例最高,土壤团聚体全氮的变化趋势与有机碳类似。【结论】棕壤连续有机无机配合施用可显著增加土壤大团聚体数量、SOC、TN含量及其储碳、氮比例,是提高土壤质量、改善土壤结构的有效施肥措施。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

不同秸秆还田模式对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨不同秸秆还田模式对土壤有机碳(total organic carbon,TOC)及活性碳组分的影响,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(CS)、秸秆转化为食用菌基质,出蘑后菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)4种还田模式。通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田模式下,土壤有机碳及活性组分的变化规律。结果表明不同秸秆还田模式均提高了土壤有机碳含量,但不同还田模式下土壤有机碳含量差异不显著(P0.05),和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤有机碳质量分数分别增加9.0%、23.9%和26.7%。不同秸秆还田模式也提高了土壤活性碳组分含量。在不同秸秆还田模式下,土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量表现为CSCMSCGSCK,且不同处理间差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤DOC质量分数分别增加64.6%、29.4%和8.9%。土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量表现为CMSCGSCSCK,且差异显著(P0.05)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤MBC质量分数分别增加28.9%、84.7%和59.3%。土壤易氧化态碳(easily oxidizable carbon,EOC)含量表现为CMSCSCGSCK,且差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤EOC质量分数分别增加24.1%、55.7%、和9.3%。不同秸秆还田模式显著影响土壤活性碳组分在总有机碳中占的比例,改变土壤有机碳质量。在不同秸秆还田模式下,DOC/TOC表现为CSCMSCKCGS、MBC/TOC表现为CMSCGSCSCK、EOC/TOC表现为CMSCSCKCGS,且不同处理间均差异显著(P0.01)。从提高土壤质量角度,推荐秸秆-菌渣还田模式,在该模式下,土壤MBC/TOC和EOC/TOC均最大,土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度,推荐秸秆过腹还田模式,在该模式下,土壤DOC/TOC最小,且土壤有机碳含量最高,有利于碳的固定和保存。该研究结果可为秸秆合理高效利用、改善农业土壤碳库质量提供参考。     

长期保护性耕作对坡耕地黑土有机碳组分的影响

为对比长期保护性耕作模式与传统耕作模式对黑土有机碳组分的差异化,揭示长期保护性耕作对侵蚀退化黑土质量的恢复作用。基于典型黑土坡耕地连续15 a保护性耕作长期定位田间试验,设置免耕保护性耕作（NT）和旋耕传统耕作（CT）2个田间耕作试验,并实行玉米-大豆轮作模式,测定并分析了两种耕作措施下土壤有机碳及其不同碳组分随土壤剖面的垂直分布及变化特征。结果表明：连续实施15 a的NT与CT相比分别显著提高0～5和>5～10 cm土层的土壤有机碳质量分数（29.54%和22.38%）（P<0.05）,碳储量（31.11%和27.34%）（P<0.05）,全氮质量分数（53.74%和37.60%）（P<0.05）,表层土壤碳氮质量分数提升显著（P<0.05）,深层土壤碳氮质量分数变化不显著;以>5～10 cm土层土壤颗粒有机碳（69.85%）、0～5 cm土层的土壤轻组有机碳（130.81%）和0～5、>5～10 cm土层土壤微生物量碳（85.59%和59.53%）的提升为主,并且对深层土壤有机碳组分也产生一定的积极影响;耕作效应对于土壤团聚体稳定性指标影响显著（P<0.05）,并且土壤团聚体稳定性指标对于SOC质量分数提升也起到了关键作用。研究表明,与传统耕作相比,连续实施15 a保护性耕作,增加的有机碳以活性有机碳为主。长期的保护性耕作对恢复退化农田黑土质量及土壤固碳均具有重要意义。     

Deep incorporation of corn straw benefits soil organic carbon and microbial community composition in a black soil of Northeast China

‘Deep incorporation of corn straw’ (CSDI) is to concentrate the burial of corn straw into the subsurface soil layer (20–40 cm) and to break the plough pan, thereby creating a loosened plough layer (0–20 cm) and a fertile subsurface soil layer. However, its impacts on soil organic carbon (SOC) and the microbial community remain poorly understood. A field experiment was conducted to investigate the effects of 1-year CSDI (CD1), 3-year CSDI (CD3) and 5-year CSDI (CD5) on soil aggregates and aggregate-associated SOC, as well as bacterial and fungal community characteristics (examined by the high-throughput gene sequencing method). The results demonstrated that SOC and soil fungal diversity were decreased by CD1, but increased by CD3 and CD5. Compared with the control, CD5 promoted 2–0.25 mm soil macroaggregation, significantly increased SOC by 8.94% and aggregate-associated SOC by 5.96%–8.84%, consequently improving the physical protection of SOC by soil aggregates. CD3 and CD5 enhanced the richness and diversity of soil bacteria and fungi, and altered community composition. For soil bacteria, the relative abundance of Acidobacteria and Chloroflexi was increased, while that of Firmicutes, Gemmatimonadetes, Sphingomonas and Bacillus was decreased. For soil fungi, the relative abundance of Ascomycota, Zygomycota, Mortierella and Fusarium was greatly improved, but that of Basidiomycota was reduced. These obvious variations in microbial community structure were beneficial to straw degradation and SOC accumulation. Overall, the optimization of microbial community with CSDI plays a positive role in promoting soil organic matter, nutrient cycling and carbon sequestration, and thus improving soil fertility.     

添加生物质炭对红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量的影响

通过室内培育试验,研究了添加生物质炭对江西红壤水稻土有机碳矿化和微生物生物量碳、氮含量的影响。结果表明:红壤有机碳矿化速率在培育第2天达最大值后迅速降低,培养7天后下降缓慢并趋于平稳;添加生物质炭降低了土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量,培养结束时,不加生物质炭的对照处理中有机碳的累积矿化量分别比添加0.5%和1.0%生物质炭的处理高10.0%和10.8%。此外,生物质炭的加入显著提高了土壤微生物生物量,添加0.5%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高111.5%～250.6%和11.6%～97.6%,添加1.0%生物质炭处理的土壤微生物生物量碳、氮含量分别比对照高58.9%～243.6%和55.9%～110.4%。相同处理中,干旱的水分条件下(40%田间持水量)微生物生物量要高于湿润的水分条件(70%田间持水量)。同时,添加0.5%和1.0%的生物质炭使土壤代谢熵分别降低2.4%和26.8%,微生物商减少了43.7%和31.7%。