稳定13C同位素示踪技术在农田土壤碳循环和团聚体固碳研究中的应用进展

  目的  探讨黑土中添加秸秆对团聚体稳定性及有机碳贡献率的影响,为东北黑土地保护提供依据。  方法  基于43年的黑土长期定位试验,选取不施肥（CK）、单施有机肥（M）、单施氮磷钾化肥（NPK）、常量有机肥配施氮磷钾化肥（MNPK）和高量有机肥配施化肥（M₂N₂P₂）5种处理的土壤,添加等量秸秆（相当于实际生产的全量秸秆还田）后采用砂滤管法进行田间原位培养,在培养的第0、60和150 d取样分析土壤团聚体的稳定性、团聚体有机碳含量及添加秸秆对土壤有机碳的贡献率。  结果  添加秸秆促进了土壤大团聚体（> 250 μm）的形成,提高了大团聚体的比例,其中,常量有机肥配施氮、磷、钾化肥处理大团聚体含量增加效果显著,高于其它施肥处理;但随着培养时间的增加大团聚体含量减少,随之团聚体的稳定性呈现下降趋势。添加秸秆能够提高土壤大团聚体有机碳的含量,且高量有机肥配施化肥处理增加效果较好。单施有机肥、单施氮磷钾化肥、常量有机肥配施氮磷钾化肥处理中添加的秸秆对大团聚体有机碳的贡献率均达到80%以上（P < 0.05）;但随着培养时间的增加,秸秆对大团聚体有机碳贡献逐渐下降,而对53 ~ 250 μm和 < 53 μm团聚体有机碳贡献率呈上升趋势,有机碳在较小粒级的土壤团聚体中积累,进一步说明添加秸秆会影响团聚体分布的比例,进而影响团聚体有机碳的贡献率。  结论  添加秸秆提高了黑土团聚体稳定性和有机碳含量,高肥力（M₂N₂P₂）黑土配合秸秆还田可以提高土壤有机碳的固存能力。     

我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术

  目的  探明全生物降解地膜覆盖对土壤有机碳库及团聚体的影响,为改善土壤质量和实现普通塑料地膜减量替代提供理论依据。  方法  基于2021年10月至2022年6月在江苏邳州大蒜地开展的大田定位试验,采用随机区组设计,设置无地膜覆盖（CK）、普通聚乙烯地膜覆盖（PM）和全生物降解地膜覆盖（BM）3个处理,探究0 ~ 20 cm耕作层土壤活性有机碳库和不同粒级水稳性团聚体有机碳含量的变化特征。  结果  相较于CK,PM和BM处理对土壤总有机碳含量的影响均不显著,相较于PM,BM处理能显著增加土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳的含量,但显著降低了微生物生物量碳的含量。不同处理下各粒径水稳性团聚体质量占比均以 > 5 mm粒径最大,占比为33.65% ~ 37.85%;相较于CK,PM和BM处理均显著提高了团聚体的平均重量直径和几何平均直径,而对团聚体破碎率影响不显著。不同处理下土壤水稳性团聚体有机碳含量均以0.5 ~ 1 mm粒径中为最高;除 > 5 mm和3 ~ 5 mm粒径的水稳性团聚体外,其他粒径水稳性团聚体有机碳含量在BM处理下均显著高于CK或PM。  结论  全生物降解地膜覆盖能改善蒜地土壤结构,增加土壤活性有机碳组分和 > 0.25 mm水稳性团聚体有机碳含量,有助于土壤质量的提升。     

子午岭林区土地退化/恢复过程中土壤水稳性团聚体的动态变化

【目的】揭示子午岭林区土地退化/恢复过程中土壤质量演变及其与土壤侵蚀的关系。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,对陕西省富县任家台林场子午岭林区土地退化/恢复过程中,土壤水稳性团聚体和有机质的动态变化规律进行了系统研究。【结果】土地退化过程中,土壤中>0.25 mm水稳性团聚体含量减少;土地恢复过程中,土壤中>0.25 mm水稳性团聚体含量增加;土壤有机质含量随开垦/恢复年限的增加而减小/增大;土壤有机质含量与>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量之间存在着显著的正相关关系;土壤水稳性团聚体平均质量直径随着土壤中>0.25 mm水稳性团聚体含量或退耕年限的增加而增大。【结论】土地开垦,土壤水稳性团聚体含量减少,土壤结构稳定性被破坏,调控能力减弱;土地恢复,土壤水稳性团聚体含量增加,平均质量直径增大,稳定性增强,土壤结构得到改善。     

免耕对土壤容重总孔隙度和水稳性团聚体的影响

在黄土高原半干旱区定西县团结乡进行了免耕与传统耕作对不同类型土地土壤容重、总孔隙度、土壤水稳性团聚体的影响试验,结果表明：与传统耕作相比,免耕对土壤容重的影响不大;免耕增加了土壤总孔隙度,其中水地增加0．22百分点,旱地增加0．97百分点,中间类型土地增加0．40百分点,而传统耕作变化不显著。0～5cm土层水稳性团聚体,免耕水地增加0．09g／100g,旱地增加0．08g／100g,中间类型增加0．14g／100g;5～10cm土层水地增加0．13g／100g,旱地增加0．14g／100g,中间类型增加0．13g／100g。     

不同有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征的影响

为了研究不同种类和形态的有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征以及物理性质的影响,以吉林西部地区原生盐碱地为研究对象,通过大田试验,分析了颗粒玉米秸秆、正常玉米秸秆、牧草以及羊粪等有机物料对原生盐碱地的浸水容重、沉降系数、田间持水量和蒸发速率等物理指标的影响,以及对土壤水稳性大团聚体和微团聚体的数量、形态、平均质量直径(MWD)、破坏率(PAD)、水稳系数、平均质量比表面积和分形维数等指标的影响。结果表明:(1)各处理中水稳性团聚体组成以微团聚体占主要成分,其中以0.05~0.25mm粒径为主,不同有机物料处理对各粒级含量影响差异显著。(2)各有机物料处理的土壤水稳性团聚体的稳定性相对CK处理均有所提高,羊粪处理对MWD提高效果最好,提高了104%,而颗粒处理提高水稳系数和降低PAD效果最好。(3)不同有机物料处理对水稳性团聚体形态均有改善作用,颗粒处理改善效果最好,形态圆润表面粗糙,大小孔径分布适中。(4)颗粒处理与其他处理的土壤团聚体分形维数差异显著,其他处理之间差异不显著,颗粒处理分形维数最低,相比CK处理降低了2.62%。各有机物料处理的平均质量比表面积与CK差异显著,其中正常秸秆处理最好,相比CK提高了171.01%。(5)各有机物料处理与CK处理相比,对原生盐碱土物理性质均有改善作用,颗粒处理整体效果最好。浸水容重与PAD和分形维数具有显著正相关性,与水稳系数和平均重量直径呈显著负相关性。沉降系数相关性类似浸水容重,田间持水量相反,蒸发速率则未显示出显著相关性,各物理参数与平均质量比表面积未显示出显著相关性。综合得出,有机物料能够改善原生盐碱土壤结构,同种有机物料不同形态作用效果不同,本试验中经过粉碎高温高压处理的颗粒秸秆效果远好于其他处理,有效地缩短了改良时间。     

不同降雨强度对紫色土坡面侵蚀过程的影响

为研究不同雨强对紫色土坡面侵蚀过程的影响,通过人工模拟降雨试验和室内分析,采用降雨总量(30mm)一定、降雨历时不定的原则,在2种覆盖度(50%和75%)下,分析了3个雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)对紫色土土壤坡面产流产沙的影响。结果表明:在50%和75%覆盖度下,(1)雨强越大紫色土坡面产流总量和径流率越大。相同时间内,不同雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)下的2种覆盖度产流量分别占坡面产流总量的18%,30%,52%。(2)雨强越大紫色土坡面产沙量和侵蚀率越大。相同时间内,不同雨强(0.5,1.0,1.5mm/min)下,2种覆盖度产沙量分别占坡面产沙总量的13%,33%,54%。(3)紫色土坡面侵蚀泥沙中的水稳性团聚体的粒径主要集中在0.25,3mm,分别占泥沙总量的74%和67%,0.25~3mm粒径的水稳性团聚体分别占泥沙总量的30%和26%。(4)相关分析表明,雨强和紫色土坡面产流产沙量均为极显著正相关(P0.01)。雨强与产沙量之间均拟合为一次线性方程;雨强与产流量之间分别拟合为一次线性方程和二次方程。研究结果为控制紫色土坡面水土流失和揭示其相关侵蚀机理提供参考。     

庐山不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响

研究不同粒径团聚体有机碳含量与土壤团聚体分布的关系,对于认识森林土壤结构形成和碳氮稳定机制有一定的科学意义。以庐山6种森林植被类型土壤为研究对象,系统研究了不同森林植被对土壤团聚体及其有机碳分布的影响,结果表明:（1）不同土层的森林植被类型对粒径在> 5 mm和0.25～0.5 mm范围内的土壤团聚体含量影响较明显,其中黄山松林下土壤团聚体含量最高;（2）6种森林植被在不同的土层下,水稳性团聚体百分含量（R_0.25%）和平均重量直径（MWD）随着土层深度的增加而逐渐减小,其土壤团聚体的稳定性也随之减弱,在0—20 cm土层下的土壤团聚体较稳定,黄山松林、马尾松林和玉山竹林下MWD值较大,在20—40,40—60 cm土层差异则不明显;（3）在同一土层下黄山松林的土壤团聚体有机碳含量最大,常绿阔叶林最小,马尾松林、玉山竹林和黄山松林的土壤团聚体有机碳变化较明显,而其他3种差异不显著。     

水土保持措施对板栗林土壤特性的影响

以长汀县河田镇有无采取工程措施和植物措施的板栗林为研究对象,分析不同水保措施对土壤养分、水稳性团聚体的分布特征及团聚体稳定性的影响。结果表明:(1)工程措施显著改善了土壤容重和水解性N含量,而未显著增加土壤的C、N含量;植物措施的施用对土壤养分的改良作用更为明显。(2)由于工程或植物措施的施用,<0.25 mm微团聚体向>0.25 mm的大团聚体转变。(3)不同水保措施处理团聚体的稳定性依次为:结合采用工程和植物措施>仅采用工程措施>仅采用植物措施>未采取措施。(4)不同水土保持措施土壤容重与<0.25 mm水稳性团聚体含量显著正相关,而土壤C、N含量与<0.25 mm水稳性团聚体含量显著负相关。     

赣南不同母质及植被覆盖对红壤水稳性的影响

[目的]探讨赣江流域地区植被恢复对土壤抗侵蚀能力提高的作用机理以及土壤水稳定性的测定方法。[方法]选取3种不同成土母质(花岗岩、红砂岩、第四纪红土),每一种母质又设置了3种植被覆盖条件下的红壤,应用静水天平法测定土壤的水稳性指数,并研究其随时间的变化规律。[结果]赣南红壤的水稳性随浸水时间延长而减弱,这种减弱变化不受母质类型和植被覆盖的变化而改变。林草地和灌草地土壤水稳性在浸水过程中土壤的水稳性指数较为稳定,下降幅度小,(林下)裸地土壤浸水后水稳性指数下降幅度较大。以(林下)裸地作为对照,3种母质的林草地、灌草地的水稳性指数均有显著提高。[结论]静水天平法特别适合研究土壤水稳性的动态变化规律。赣江流域红壤地区的植被恢复有助于提高土壤的水稳定性。