耕作年限对水稻土有机碳分布和腐殖质结构特征的影响

分析比较了浙江慈溪耕作年限为50、100、500、700、1 000、2 000 a的水稻土剖面和不同粒级复合体中有机碳的分布特征,并利用红外光谱技术,探讨了长期耕作对水稻土腐殖质结构和功能基团的影响。结果表明,耕作年限在50~2 000 a范围内,稻田耕作表层有机碳含量受耕作年限影响不大,随着耕作年限的增加,约30~60 cm深度土层中有机碳含量有升高趋势。稻田土壤0~40 cm土层和40~80 cm土层有机碳储量变化幅度(Δ)随着耕作年限的增加逐渐下降,表明早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力。100、500、1 000a水稻土耕作表层中,<2μm复合体的有机碳含量受耕作年限影响不大;随着耕作年限延长,<2μm复合体有机碳分配系数不断增大,10~50μm复合体有机碳分配系数则呈下降趋势。100、500、700 a水稻土胡敏酸的芳化度随耕作年限增加有所提高,500和700 a水稻土胡敏酸的脂肪族-CH2-、-CH3基团含量要高于100 a水稻土,胡敏酸的聚合程度基本上不受耕作年限影响。     

不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明：黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明:黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

不同区域稻田土壤复合体有机碳分配及δ~(13)C特征

选取位于5个不同区域(吉林龙井、河南封丘、浙江慈溪、江西进贤和海南海口)的代表性稻田,对其土壤复合体有机碳分配及δ13C特征进行了研究。结果表明,不同区域稻田土壤中各粒级复合体含量(质量百分比)变化主要体现在<2μm和>50μm粒级部分。南方稻田0-20 cm土层中<2μm复合体含量较20-40 cm土层低,而北方稻田0-20 cm土层则较20-40 cm土层高。稻田0-20 cm和20-40 cm土层中,<50μm各粒级土壤复合体有机碳含量的变化趋势基本一致;>50μm复合体有机碳含量则在稻田20-40 cm土层中出现急剧下降,显著低于表层。农田土壤有机碳主要集中在<10μm复合体中。气候条件、耕作制度和起源土壤对农田土壤复合体有机碳分配有显著影响,其中稻田耕作环境更有利于表层粗有机体的累积。不同区域稻田0-20 cm土层中,土壤复合体粒级越小,其有机碳δ13C值越高,碳库活性越低;而20-40 cm稻田土层中复合体有机碳库活性则并非严格遵循粗粒活性高于细粒的规律,在>50μm粗粒复合体中表现尤为明显。     

不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况及有机碳分布特征

通过不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况以及有机碳的分布变化特征的研究,结果表明,植茶条件下,土壤有机碳含量、重组有机碳含量以及土壤有机无机复合量均高于非茶园对照土壤,并且随着植茶年限的增加而增加,土壤中轻组有机碳增加幅度明显大于重组有机碳,原土复合度下降.随着植茶年限的增加,茶园土壤＞50 μm级复合体含量减少,＜2 μm复合体含量增加,但茶园土壤有机无机复合体组成仍以＞50μm复合体为主,10～50μm复合体次之,＜2μm复合体含量最低.茶园土壤各粒级复合体有机碳含量均随植茶年限有不同程度增加,其中＜2 μm复合体固持的有机碳含量最高.其余粒级中有机碳含量随着粒径变粗而下降.有机碳在各粒级复合体中的分布以及各粒级复合体有机碳占土壤总碳量的比例均表现出2～10μm复合体＞小于2 μm复合体＞大于50μm复合体＞10～50μm复合体的趋势.     

东北黑土有机无机复合体组成及有机碳空间分布特征

以东北典型黑土区为研究对象,测定土壤不同粒级有机无机复合体、矿物颗粒和有机碳含量,探讨土壤有机无机复合体组成及其空间分布特征,分析土壤对有机碳的复合机制。结果表明:东北黑土有机无机复合体组成主要以细砂粒复合体为主,黏、粉粒复合体次之,其含量均随剖面发生层向下呈减少趋势,南北区域上,也呈降低趋势。有机碳在各级复合体中及土壤中的含量均随着复合体的粒径增大而减少。各级复合体有机碳在土壤中均呈随剖面发生层向下由A层呈指数函数下降,在区域上,因东北黑土剖面有机碳含量及南北温度差异有机无机复合体含量曲线随区域差异有所不同。同时也说明东北黑土黏粒仍有较大的碳库容量。从其组成和组分间的相关分析,黏粒是形成和增加粉粒复合体的基础,从而利于增加土壤有机碳储量和改善土壤团聚结构。     

不同耕作年限对耕地土壤质地和有机碳垂直分布的影响

研究不同耕作年限新疆玛纳斯县耕地的土壤颗粒组成、不同土壤颗粒有机碳含量变化特征以及二者的相关关系。选取4种不同耕作年限耕地为研究对象,采集土层0—300cm的土壤样品,采用激光法获取土壤颗粒组成,探讨长期耕作对土壤颗粒组成以及不同土壤颗粒有机碳含量的影响。结果表明:研究区域土壤剖面颗粒组成主要以砂粒(约占21.0%~35.4%)和粉粒(约占46.0%~50.0%)为主,砂粒含量下部明显高于上部,而粉粒含量中部明显低于上部和下部;随着耕作年限增加,剖面上部(0—60cm)土壤质地由粉砂质粘壤土转变为壤土,60—100cm土层土壤质地由粉砂壤土转化为壤土,中部和下部(100—300cm)土壤质地变化较小;土壤有机碳含量随着开垦年限的增加呈现先增加后降低的趋势,增幅达到71.8%,耕作年限越长有机碳增加值趋于平缓;土壤粉粒、砂粒与有机碳含量相关性不高,而粘粒与有机碳含量呈现显著正相关关系,未耕作(Y0)、耕作20a(Y20)、耕作30a(Y30)和耕作50a(Y50)的土壤粘粒与有机碳含量的相关系数(r)范围在0.67*~0.75*,均达到显著性差异(P0.05)。耕作对土壤颗粒组成以及有机碳含量产生一定影响,科学合理的耕作能够提高土壤的固碳能力,对土壤碳循环系统起到良好的保护作用。     

黑碳添加对土壤活性有机碳和原有机碳的影响

通过室内培养实验,向土壤(甘蔗土)中分别添加不同用量的黑碳(BC,350℃热解水稻秸秆),添加量分别为0(BC0)、1％(BC1)、2％(BC2)、3％(BC3)、4％(BC4)和5％(BC5),研究黑碳添加量对土壤活性有机碳和原有机碳的影响.结果表明,在25℃培养条件下,土壤易矿化碳(Cm)随黑碳添加量的增加而增加;土壤微生物生物量碳含量亦随添加量的增加呈增加趋势(BC3处理除外).土壤可溶性有机碳含量在BC1、BC2和BC3处理之间的差异不显著,并显著低于对照土壤(BC0);应用δ13C自然丰度方法研究发现,BC1处理抑制了土壤原有机碳分解,而BC2、BC3、BC4和BC5处理促进了土壤原有机碳的分解,但统计上未达显著水平.     

耕作方式对紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响

为研究耕作方式对西南地区紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响,以1989年设立的位于西南大学农场的农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的长期免耕试验田为对象,研究在冬水田平作（DP）、水旱轮作（SH）、垄作免耕（LM）、厢作免耕（XM）和垄作翻耕（LF）5种不同耕作方式下,土壤中总有机碳（TOC）含量、颗粒态有机碳（POC）含量、颗粒态土壤质量分数和颗粒态有机碳分配比在土壤中的分布特点。结果表明,不同的耕作方式主要对表层土壤的TOC、POC分布产生显著影响,其中LM对提高积累TOC和POC贡献最大;0-60 cm土层TOC含量变化范围为7.10～34.45 g/kg,颗粒态土壤质量分数所占比例为30.38%～45.65%,POC含量为1.31～19.39 g/kg,各数值基本变化趋势都是随土壤深度的增加而减小。TOC与POC都可作为评价耕作方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但相同耕作制度下POC变化幅度更大,对其响应也更为敏感。从TOC和POC的关系来看,不同耕作制度下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关,免耕方式有利于有机碳以及颗粒态有机碳的保护和稳定。     

第二松花江干流底泥有机无机复合体组成及有机碳分布特征

以第二松花江干流为对象,研究其底泥有机无机复合体的组成及有机碳分布的差异,同时分析底泥有机无机复合体组成及其有机碳分布与岸边土壤之间的关系。结果表明:底泥与岸边土壤在有机无机复合体组成、有机碳分配和腐殖质组成方面表现出较好的一致性,说明岸边土壤对底泥的有机碳组成和分布有显著贡献。底泥的中央粒径呈现上游高、下游低的特点,抚松底泥中央粒径为200μm,吉林底泥中央粒径在70μm左右,榆树、松原底泥中央粒径在50μm左右;底泥的有机碳和腐殖酸含量也表现出上游高于下游的特点。底泥有机无机复合体组成以砂粒复合体为主,黏粒、粉粒复合体含量次之;并且随着复合体粒径的增加,有机碳含量减少。底泥HA/FA均大于1,从上游至下游表现为抚松>吉林>榆树>松原;底泥HA/FA均小于岸边土壤。     

长期施肥对稻田土壤活性有机碳和氮的影响

土壤活性有机碳、氮是土壤有机碳、氮中最活跃的组分,在土壤碳、氮循环过程中具有重要作用。以湖南3个长期定位试验点（桃源、宁乡、桃江）为研究对象,分析测定表层土壤MBC、MBN、DOC、DON,研究长期施肥对土壤活性有机碳、氮（MBC＋DOC,MBN＋DON）的影响。结果表明,长期施用化肥及配施有机肥均能提高土壤活性有机碳、氮的含量。与对应的无肥处理（CK）相比,长期单施化肥（NPK）使土壤活性有机碳、氮的提高幅度分别为3.3%~21.0%和3.3%~27.1%,长期有机肥施用提高幅度分别为48.7%~84.8%和17.9%~105.8%,且土壤活性有机碳、氮含量随有机肥施用量的提高而增加,3个试验点活性有机碳大小顺序为桃源〉宁乡〉桃江。土壤活性有机碳与土壤有机碳（SOC）的累积速率呈显著正相关关系（P〈0.05）,而与SOC的含量关系不大。桃源土壤粘粒含量较高可能是土壤SOC累积速率快的主要原因;宁乡和桃江的粘粒含量和有机碳投入量相差不大,桃江较高的初始SOC水平影响了SOC积累速率;桃源和宁乡试验点的土壤活性氮含量相差不大,约是桃江的1.8倍。与土壤全氮（TN）相比,全氮的积累速率与土壤活性氮的关系更为密切,两者间有极显著的相关关系（P〈0.01）。     

后续施肥措施改变对水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响

利用一个长达30 a且已进行适当变更的长期定位施肥试验,改施C4玉米秸秆以替代C3水稻秸秆,运用δ~(13)C自然丰度方法,研究长期施用高量有机肥、常量有机肥、化肥及当其施肥措施改变(化肥改为常量有机肥、常量有机肥改为高量有机肥、高量有机肥改为化肥、常量有机肥改为化肥)3 a后对红壤性水稻土团聚体有机碳分布及其周转的影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤性水稻土团聚体分布以大团聚体(0.25 mm)为主,占72.48%~86.33%。与施用化肥30 a相比,长期施用常量有机肥、高量有机肥有利于促进红壤性水稻土粗大团聚体(2 mm)的形成,并提高团聚体平均重量直径(MWD)。团聚体中有机碳含量随着团聚体粒径的增大而增大,大团聚体更有利于有机碳富集。长期常量有机肥、高量有机肥处理下红壤性水稻土中有机碳主要贮存在粗大团聚体(2 mm)中,而长期化肥处理下以细大团聚体(2~0.25 mm)对土壤有机碳贡献率最高。外源新碳施入量越多,全土和各粒径团聚体新碳含量越高,且外源新碳主要分布在大团聚中。在后续施肥措施改变3年后,增加有机肥施入量(化改常、常改高)2 mm粗大团聚体、MWD、全土及各粒径团聚体中有机碳含量将分别显著提高7.08%~73.13%、5.38%~44.22%、14.53%~38.50%、0.70%~35.86%;而减少有机肥施入量(高改化、常改化)则与之相反,分别降低28.17%~43.20%、21.17%~31.54%、17.54%~27.30%、11.49%~29.77%。因此,在我国南方红壤性稻作区的农业生产过程中应继续或加大施用有机肥,从而进一步维持或改善土壤结构,提高土壤有机碳含量。     

喀斯特地区坡地土壤有机碳的分布特征和δ^13C值组成差异

以喀斯特地区不同退化程度的两个典型坡地为研究对象,通过测定土壤部分属性与土壤有机碳含量的空间分布特征和δ13值,探讨土壤侵蚀和沉积过程中土壤有机碳(SOC)动态变化及影响因素。结果显示:自然坡地的表层土壤有机碳含量较高(6.3%~16.2%),δ13C值随着坡面向下逐渐降低,范围在-21.7‰~-14.3‰之间,变幅较大;撂荒坡地表层土壤有机碳含量为4.4%~7.4%,δ13C值在-21.4‰~-20.3‰之间,变幅相对较小。表明自然坡地沉积的新有机质要高于撂荒坡地,且两者δ13C值均与地表植被种类显著相关。另外,两个坡地各个地形部位的剖面土壤有机碳含量和δ13C值随深度变化,反映了植物残体的输入及在土壤中分解累积特征,有助于了解坡地土壤成土过程和受到的侵蚀程度。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳及其δ~(13)C值分布特征

以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,通过测定不同载畜率下土壤部分理化性质、土壤有机碳含量和δ~(13)C值.探讨随放牧强度增加土壤有机碳深度分布和δ~(13)C值的组成差异特征.结果显示:随深度增加.有机碳含量呈线性急剧降低,变化范围在16.17～6.26 g/kg之间,而土壤有机碳的δ~(13)C值不断增大.变化范围在-22.5‰～-14.3‰.放牧对土壤有机碳的影响主要在0-20 cm土层,且放牧强度越大,有机碳含量越低,有机质分解程度越大,δ~(13)C值越偏正,δ~(13)C值的深度变化特征还表明.土壤剖面形成发育过程中当地气候和植被发生了很大的变化,可能实现了由C_4植物占优势向C_3植物占优势的变迁.     

长期不同施肥处理水稻土溶解性有机质组分含量及其特性研究

基于长期定位试验研究不同施肥处理下土壤溶解性有机质量(DOM)组分含量及其特性。研究表明:不同量化肥施用土壤DOC含量没有显著增加,而施用化肥,配施秸秆能显著增加耕层土壤DOC含量,配施猪粪能显著提高耕层和犁底层土壤DOC含量。施化肥以及化肥有机肥配施均能显著提高土壤各层DON含量,除耕层C2外。施化肥后土壤无机态氮含量增加,DON比例下降,化肥配施猪粪后土壤DON含量和比例显著增加。施用C1+M处理土壤DOP含量均显著高于其他处理,并促进磷向下层迁移,而其他施肥处理之间差异不明显。耕层土壤DP含量显著高于犁底层和渗育层,C1+M、C2+S、C3均能显著提高土壤DP含量,且向深层迁移明显。施化肥以及化肥有机肥配施均能显著提高土壤DS含量,化肥有机肥配施处理增幅尤为显著。施化肥以及化肥有机肥配施均能提高土壤UV280,而化肥有机肥配施显著有利于土壤DOM芳香性结构更具复杂化与稳定性,特别是C1+M。DOM组分间显著相关性分析表明土壤DOM各组分之间是密切相关,相互联系的。     

利用方式转变对水稻土活性有机碳及碳库管理指数的影响

水田改为经济林、蔬菜地是我国南方地区快速城市化过程中重要的土地利用方式的转变,可引起土壤质量的变化。以浙江省杭州市平原地区水稻田和由水稻田改成的经济林(果树、苗木和桑树)和蔬菜地(包括露天蔬菜地和大棚蔬菜地)为对象,研究了泥质田、青紫泥田和淡涂泥田等3种平原地区分布较为广泛的代表性水稻土改旱种植经济林、露天蔬菜地和大棚蔬菜地后土壤活性有机碳及碳库管理指数的变化。结果表明:水田改旱种植经济林、蔬菜地后,表层(0~15 cm)土壤有机碳明显下降,亚表层(15~30 cm)土壤有机碳轻微下降,30 cm以下土壤有机碳基本不变。与长期种植水稻的水田土壤相比,大棚蔬菜地、露天蔬菜地和经济林地表层土壤有机碳分别下降了32.4%~35.7%、28.2%~30.4%和18.3%~24.2%。种植经济林、露天蔬菜地、大棚蔬菜地后土壤活性有机碳(包括易氧化有机碳、颗粒态有机碳、轻组分有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳)比长期种植水稻的水田有不同程度降低,其中易氧化有机碳、颗粒态有机碳和轻组分有机碳下降幅度大于有机碳总量;与长期种植水稻的水田土壤相比,经济林地土壤颗粒态有机碳和轻组分有机碳分别下降了31.41%~37.09%和22.72%~25.70%;露天蔬菜地土壤分别下降了45.78%~52.36%和39.50%~45.25%;大棚蔬菜地分别下降了55.44%~63.59%和45.92%~55.13%。同时,易氧化有机碳、颗粒态有机碳和轻组分有机碳占总有机碳的比例也有明显的下降趋势。改旱后土壤碳库管理指数呈明显下降,下降幅度:大棚蔬菜地露天蔬菜地经济林地。分析认为,土地利用方式改变引起有机碳矿化及有机物质输入平衡发生变化是引起土壤有机碳变化的主要原因;水田改旱不利于土壤碳库管理指数提高。     

不同类型水稻土可溶性有机氮及其组分的剖面分布

为揭示可溶性有机氮(soluble organic nitrogen,SON)在土壤剖面的分布状况,选取中亚热带地区发育于相同母质的黄泥田、灰黄泥田和灰泥田3种不同类型水稻土为对象,研究不同类型水稻土剖面中SON含量、组分及主控因子。结果表明,不同类型水稻土SON、游离氨基酸氮(FAA-N)、酰胺氮(AN-N)和可溶性蛋白氮(SP-N)含量具有明显的剖面分异,均表现为0～20 cm土层>20～40 cm土层>40～60 cm土层。不同类型水稻土SON及各组分含量差异主要表现在0～20 cm土层,均表现为灰泥田>灰黄泥田>黄泥田,灰泥田SON、FAA-N、AN-N和SP-N含量分别高于灰黄泥田50.5%、41.7%、44.8%和2.1%,高于黄泥田196.5%、200.9%、180.4%和76.5%。0～20 cm土层3种不同类型水稻土FAA-N和AN-N分别占SON的54.4%～58.7%和45.5%～48.1%,而底层(40～60 cm)FAA-N和AN-N分别占SON的33.1%～55.7%和50.3%～52.8%,说明FAA-N和AN-N具有向下累积的趋势...     

培养温度对水稻土有机碳矿化参数的影响研究

采用室内培养法,对采自句容市华阳镇的水稻土进行5、15、25和35℃下的50 d培养实验,基于培养实验数据、6M HCl水解实验数据和三库一级动力学模型进行三库拟合,研究土壤有机碳矿化特征随培养温度的变化,并深入分析培养温度对Q10(土壤有机碳矿化温度敏感性系数)和三库拟合结果的影响。结果表明:(1)在5~35℃范围内,随培养温度升高水稻土有机碳矿化速率和累积矿化量均升高,15、25和35℃时土壤有机碳累积矿化量分别是5℃时的1.94倍、3.55倍、6.01倍。(2)培养温度的设定对三库拟合结果有较大影响,尤其是对活性碳库的影响,在不同培养温度下潴育、潜育、淹育水稻土活性碳的拟合值变异系数分别为64.9%、66.7%、48.5%。(3)Q10值变化范围在1.48~2.88,且随培养温度升高而降低、随培养时间增长而降低。Q10取2或者按照定义式测定的值对活性碳库和缓效性碳库拟合结果无影响,而对活性碳库和缓效性碳库平均驻留时间的拟合结果有影响。由此得出:利用在25℃下的培养结果估计的土壤有机碳库是存在一定误差的,应该进一步探索可行的三库拟合培养温度或寻找其他三库测定的方法;把Q10值取2代入三库一级动力学模型中对土壤有机碳进行三库拟合是可行的。