生物炭对土壤水肥热效应的影响试验研究

本文通过野外大田小区试验以番茄（Lycopersicon esculentum Mill）为供试作物,通过在土壤中施加不同含量生物炭（Biochar）研究生物炭对土壤含水率、有机碳、速效养分含量和土壤温度的影响,从而寻求一个较为合适的施用量,为生物炭在内蒙古地区的大面积推广提供科学的理论依据。试验共设5个处理,3个重复：不施加生物炭（CK）,生物炭使用量分别为10 t·hm^-2（A）,20 t·hm^-2（B）,40 t·hm^-2（C）,60 t·hm^-2（D）,在各生育期取土样测定土壤含水率、有机碳、速效养分含量,并在各生育期连续3天测定土壤地表温度。试验结果表明：不同处理下土壤含水率随生物炭施用量增加呈先增加后减小的趋势,且均高于对照组,其中施炭量为40 t·hm^-2处理的土壤含水率增幅最明显,0～10 cm土层各生育期土壤含水率较对照组最大增幅分别为20.8%、13.7%、21.8%,10～20 cm土层各生育期土壤含水率较对照组最大增幅分别为33.9%、17.1%、21.3%;不同处理下土壤温度随着生物炭施用量的增加而升高,两者具有显著的正相关关系,各生育期各处理土壤地表温度较对照组最大增幅分别为58.1%、31.3%、55.8%;不同处理土壤有机碳含量随着生物炭施用量的增加而增大,番茄各生育期各处理土壤有机碳含量较对照组最大增幅分别为80.9%、62.7%、63.9%;不同处理土壤中碱解氮、速效钾、速效磷含量均随生物炭施用量的增加而呈现先增大后减小的趋势,且均大于对照组,各生育期各处理土壤碱解氮较对照组最大增幅分别为92.7%、45.7%、106.5%,速效磷最大增幅分别为120.1%、39.3%、250.4%,速效钾最大增幅分别为86.2%、118.5%、203.4%。综上所述,生物炭对于砂壤土具有保水、保肥、保温的特性,对于提高土壤水肥利用效率,增加土壤有机碳具有重要的作用,而且通过试验验证40 t·hm^-2的施?     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸对降雨减少的响应

在华西雨屏区天然常绿阔叶林中,通过野外原位试验,设置对照(CK)、减少降雨5%(W1)、减少降雨10%(W2)、减少降雨20%(W3)和减少降雨50%(W4)5个处理,采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定土壤呼吸速率及其相应环境因子,并通过回归方程分析土壤呼吸速率与10 cm土壤温度和0-10 cm土壤水分间的关系,研究模拟减雨对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响.结果表明:(1)W1处理对常绿阔叶林土壤呼吸无显著影响,W2处理显著促进了常绿阔叶林土壤呼吸,W3和W4处理显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸(P0.05);(2)W1、W3和W4处理的年累计土壤呼吸分别比CK减少了3.03%、12.26%和26.67%,而W2处理比CK增加了11.17%;(3)W2处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,而W1、W3和W4则提高了土壤呼吸的温度敏感性.综上所述,降雨减少显著影响了阔叶林土壤呼吸,改变了土壤呼吸的温度敏感性.(图4表1参28)     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

成都市两种典型草坪冬季休眠期土壤呼吸动态特征

为向城市草坪的冬季管理提供科学依据,向城市生态系统的碳收支评估提供基础数据,研究了成都市最具代表性的两种城市草坪——沟叶结缕草草坪和麦冬草坪冬季土壤呼吸速率的动态变化及其影响因子.结果表明:沟叶结缕草草坪和麦冬草坪整个冬季土壤呼吸速率分别在1.20-3.17μmol m-2 s-1和0.85-2.43μmol m-2 s-1范围波动,且土壤呼吸动态均呈"V"型曲线,先降低后升高;冬季两种草坪土壤呼吸速率与土壤理化性质和植物生长习性有关;休眠期土壤呼吸速率主要受土壤温度调控,与土壤水分相关性不大;而双因素回归分析表明,温度和水分共同可解释土壤呼吸的75%-84%;沟叶结缕草草坪土壤呼吸温度敏感性(Q10)比麦冬草坪高41.85%.可见,两种草坪冬季休眠期土壤呼吸速率均较高,冬季土壤碳排放与草种选择有关.     

增温对高寒湿地土壤呼吸动态变化的影响

为研究在模拟增温状态下高寒湿地土壤呼吸的动态变化,并探究增温状态对土壤呼吸产生的影响,于2016年6月—2017年9月通过LI-8100土壤碳通量测定系统(开路式)对实验样地矮嵩草草甸(Kobresia humilis)的土壤呼吸速率及地下5、10和15 cm土壤温度、土壤体积含水量进行测定,结果表明:模拟增温有利于提高土壤呼吸速率,其与自然状态(CK)、增温状态(W)土壤呼吸速率之间有极显著性差异(P0. 01);土壤呼吸速率与各层土壤温度和土壤体积含水量均有极显著相关性(P0. 01),自然状态下的温度敏感性(Q10值)均比增温状态下的Q10值大,并且Q10值随着土壤深度的增加而增加;然而土壤温度与体积含水量共同影响下的土壤呼吸作用在2 a内减弱;增温状态有利于提高地上及地下生物量,并且对浅层地下生物量作用明显;与不增温比较,增温有利于提高土壤有机质含量,但差异随土壤深度的增加而依次减少。研究表明,连续2 a的增温对高寒湿地土壤呼吸产生促进作用,增温环境有利于促进土壤碳释放。     

降雨减少对华北落叶松人工林土壤呼吸的影响

近年来随着降雨格局的变化,区域性干旱加剧,而干旱对土壤碳循环的影响情况仍不十分明确。为探究降雨减少对土壤呼吸的影响,2016年以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为研究对象,设置对照(CK)、减少降雨30%(W1)和减少降雨60%(W2)3个处理水平,通过人工隔离降雨模拟干旱条件对土壤呼吸速率的影响。在6—10月份生长季,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定每月月中、月末土壤呼吸速率,并同时测定5 cm深度土壤温湿度。结果表明:减少降雨60%使土壤湿度显著降低17.8%(P0.05),而对土壤温度的影响不显著;减少降雨30%对土壤温湿度的影响均不显著;对照、减少降雨30%和减少降雨60%的平均土壤呼吸速率分别为2.45、2.29和2.16μmol·m~(-2)·s~(-1),与对照相比,减少降雨抑制了土壤呼吸,减少降雨60%使平均土壤呼吸速率降低了11.84%(P0.05),土壤呼吸通量减少了41.01 g·m~(-2),而减少降雨30%对土壤呼吸的影响不显著;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关(P0.05),土壤温度解释了66.2%的对照处理的土壤呼吸变异,适当减少降雨能够提高土壤呼吸速率与土壤温度的相关性;在2~7℃土壤温度下,土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著二元线性相关(P0.05),且在2~7℃土壤温度下减少降雨提高了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;在13~17℃土壤温度下,减少降雨则降低了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;减少降雨提高了土壤呼吸的温度敏感性,且随着降雨减少程度的增大而增大。可见,降雨是影响华北落叶松人工林土壤呼吸的重要因子。     

施肥及环境因子对海南热带橡胶林土壤呼吸的影响

以海南热带成熟橡胶林(Hevea brasiliensis)土壤为研究对象,设置了3个实验处理,分别为施用有机肥(T1)、无机肥(T2)和不施肥(CK),通过采用红外气体分析法,结合对实验胶园环境要素的定位观测和人工施肥措施,研究土壤呼吸与环境要素和施肥措施间的关系,试图揭示热带橡胶园土壤呼吸的形成机制与过程机理,为未来精确模拟热带土壤碳循环过程,及实现通过土壤管理措施和环境要素调控来调节橡胶园土壤的CO2排放和土壤碳吸收提供科学依据。研究结果表明,(1)3种处理的橡胶林土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线,最高峰出现在13:00左右,T1、T2和CK值分别为:2.63μmol·m-2·s-1、3.74μmol·m-2·s-1和2.98μmol·m-2·s-1;最低点在凌晨4:00左右,值分别为:0.43μmol·m-2·s-1、0.89μmol·m-2·s-1和0.51μmol·m-2·s-1。(2)在周期变化中,3种处理的橡胶林土壤呼吸速率均随温度升高而加快,与温度的变化趋势同步;土壤呼吸与温度存在显著的指数关系,其中5 cm地温同土壤呼吸相关性最好(0.572R20.737),该结果能较好地解释土壤呼吸的变化。(3)土壤呼吸与土壤水分的相关关系较弱(0.189R20.367),P值没有达到显著水平(P0.05),未表现出明显的规律性。(4)在不同施肥处理的橡胶林土壤呼吸速率变化中,施有机肥处理的土壤呼吸速率最高(2.07μmol·m-2·s-1),其次是施无机肥处理的(1.59μmol·m-2·s-1),最低的是不施肥处理的(1.16μmol·m-2·s-1)。     

大气CO2体积分数升高环境温度与土壤水分对农田土壤呼吸的影响

植物-土壤生态系统土壤呼吸与温度、水分环境因子的关系对评价目前大气CO2浓度持续升高背景下陆地生态系统土壤碳库的变化趋势具有重要意义.依托FACE(free air carbon dioxide enrichment)技术平台,利用阻断根法,采用LI-6400红外气体分析仪(IRGA)-田间原位测定的方法,研究了大气CO2体积分数升高对稻(Oryza sativa L.)/麦(Triticum aestivum L.)轮作制中麦田的土壤呼吸、基础土壤呼吸和呼吸主要影响因子,分析了大气CO2体积分数升高后温度与水分对土壤呼吸的影响.结果表明,在整个测定期间,土壤呼吸与基础土壤呼吸速率呈明显的季节变化,与气温和土壤温度季节变化趋势基本一致,呼吸速率与温度具有显著的相关性,是影响土壤呼吸的控制性因素;呼吸速率与土壤含水量无显著的相关性,土壤水分是研究区麦田土壤CO2排放的非限制性因素,且温度与土壤含水量间的交互效应对土壤呼吸的影响不显著.基础土壤呼吸比作物下的土壤呼吸更易受温度影响,土壤温度比气温能更好地解释土壤CO2排放的季节性变化.而CO2体积分数增加降低了温度与呼吸速率间的相关系数和Q10,表明温度对土壤CO2排放的影响程度下降.但高CO2体积分数环境中植物-土壤生态系统的土壤呼吸对温度增加敏感性的降低,有利于减缓土壤碳分解损失的速度.结果有助于评价未来高CO2体积分数气候变暖背景下植物-土壤系统下的农田生态系统土壤碳的固定潜力.     

深圳福田秋茄红树林生态系统碳循环的初步研究

滨海红树林的生产力极高,在全球碳循环中占有重要地位,但是其碳循环的系统测定却鲜见报道。以深圳福田秋茄林为研究对象,2011年4月-2012年4月对内滩天然林、中滩和外滩人工林的植被、凋落物、粗木质残体、土壤的碳密度和净增量,以及植被和土壤呼吸进行了实际观测,并探讨了土壤有机碳来源,初步构建了秋茄林沿不同滩位的生态系统碳循环模式。结果表明,深圳福田秋茄林的碳密度在234.58～694.46 t.hm^-2之间,其中植被碳密度为44.54～239.51 t.hm^-2,凋落物和粗木质残体碳密度为2.02～24.56 t.hm^-2,土壤碳密度（深度为50 cm）为188.02～430.39 t.hm^-2,生态系统碳密度整体上表现为自内滩向外滩降低的趋势。在研究时段内,3个滩位的植被碳密度净增量为4.31～13.28 t.hm^-2.a^-1,凋落物和土壤碳密度没有显著变化。红树林的凋落物生成量为2.17～10.55 t.hm^-2.a^-1,约有49.94～94.01%通过食草动物、冲入海洋和腐烂分解等途径消耗。植被呼吸量为2.20～12.08 t.hm^-2.a^-1,土壤微生物的异氧呼吸量为0.25～1.61 t.hm^-2.a^-1,甲烷排放为0.09～0.31 t.hm^-2.a^-1,土壤有机碳输入约18.99%～44.43%来自植被内源输入,其余来源于海洋碳输入。生态系统的总初级生产力介于8.68～35.91t.hm^-2.a^-1之间,约有47.38%～74.08%转变为净初级生产力（6.48～23.84 t.hm^-2.a^-1）。碳平衡分析表明,在研究时段内,内滩的天然林是个很大的碳汇,约20.08 t.hm^-2.a^-1,中滩和外滩的人工林碳汇量分别为9.98 t.hm^-2.a^-1和4.03 t.hm^-2.a^-1。相对于陆地森林,秋茄红树林有着显著的碳汇效益,在全球碳循环中起着不可忽视的作用。     

秸秆覆盖和施肥对关中灌区夏玉米生长后期土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是农田层面影响全球尺度碳循环的关键因素之一,对全球大气二氧化碳浓度的影响不可忽视.前人研究显示土壤呼吸与农田耕作模式及施肥有密切的关系,但目前对于免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响研究较少.通过大田定位试验,采用GXH-3010E1型便携式红外线分析器测量土壤CO2排放速率,进而分析探讨关中灌区免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响以及土壤呼吸对水热因子的敏感性.结果表明,夏玉米(Zea mays L.)秸秆不覆盖不施肥、施氮肥、秸秆覆盖、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲5种处理条件下土壤呼吸速率存在明显规律,从8月9日到9月25日土壤呼吸速率整体呈下降趋势,土壤呼吸平均速率表现为施氮肥(7.78μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖+施氮肥(6.06μmol·m-2·s-1)>秸秆不覆盖不施肥(4.81μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖(4.68μmol·m-2·s-1)>夏闲(2.46μmol·m-2·s-1).施氮肥可以明显提高土壤呼吸速率,施氮肥处理较不施肥不覆盖处理提高61.75%,秸秆覆盖+施氮肥处理较秸秆覆盖处理提高29.49%.秸秆覆盖可以降低土壤呼吸速率,秸秆覆盖+施氮肥处理较施氮肥处理降低22.11%,秸秆覆盖处理较不覆盖不施肥处理降低2.70%.5种处理下秸秆不覆盖不施肥处理、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲处理土壤呼吸速率与5 cm耕层土壤温度的相关性最大,秸秆覆盖处理和施氮肥处理分别与10和15 cm耕层土壤温度的相关性最大;秸秆覆盖处理各土层土壤含水率对土壤呼吸速率有显著影响(P<0.05).研究表明,秸秆覆盖和施氮肥对土壤呼吸有重要影响,施氮肥可以增加温室效应,秸秆覆盖对温室效应有缓解作用.     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响

采用田间盆栽试验,研究了生物炭（biochar）对玉米（Gramineae）苗期生长（60 d）及土壤化学性质的影响。结果表明,在玉米苗期的前33 d,生物炭（48 t.hm-2）对玉米株高的生长有显著抑制作用,但随着玉米的生长发育,生物炭的抑制作用逐渐消失。收获时（播种后60 d）,生物炭对玉米植株干质量,N、P养分的吸收量没有显著影响;生物炭（12、48 t.hm-2）能显著提高土壤全N、有机碳质量分数,但对土壤全P、有效P、pH值没有显著影响。土壤全N、有机碳质量分数与生物炭用量（0、2.4、12、48 t.hm-2）为显著正相关（n=12,p〈0.01）。     

黄土高原丘陵沟壑区农业生态系统碳循环模拟研究

利用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的2001—2008年长期定位试验数据对DNDC模型进行了验证,结果表明：模型可以用于安定区县域尺度农田土壤有机碳储量及其变化的模拟。模拟不同处理间碳的循环结果显示,秸秆还田或覆盖可提高作物秸秆与根系残留的外源碳携入量,也能提高土壤异氧呼吸对内源碳的消耗。利用DNDC模型以及区域气象、土壤和作物资料,对该区域表层（0～20 cm）农田土壤碳循环进行模拟研究的结果表明,2008年农田土壤（面积为1.2×109 m2）表层（0～20 cm）有机碳总储量为2.8×109 kg,平均土壤有机碳密度为2.33 kg.m-2。通过对该区域农田土壤模拟不同碳投入的情景,分析预测2008年至2037年土壤有机碳储量,得出增加有机肥能够显著增加土壤有机碳的积累,其次为免耕同时增加秸秆还田率50%,而单独实施这两种措施,土壤有机碳的积累速度较慢。     

长期不同施肥条件下红壤小麦和玉米季CO2、N2O排放特征

基于中国农业科学院红壤实验站红壤旱地小麦-玉米轮作长期定位试验,采用静态箱/气相色谱法,研究红壤旱地连续施肥16 a后,不同施肥条件下小麦季和玉米季土壤CO2和N2O的排放特征。结果表明,CO2和N2O排放具有明显的季节性,施肥对土壤CO2和N2O排放有明显影响,且有机肥的施用显著促进了土壤CO2和N2O排放。不施肥对照（CK）、氮磷配施（NP）、氮钾配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）和有机无机肥配施（NPKM）处理小麦季和玉米季土壤CO2累积排放量分别为5 904、8 062、4 298、9 235、14 098和4 708、7 530、5 435、7 089、15 472 kg.hm-2,土壤N2O累积排放量分别为0.34、0.63、0.44、0.62、1.00和0.25、0.39、0.35、0.52、1.73 kg.hm-2,小麦休闲期土壤CO2和N2 O累积排放量平均占小麦生长季的63.52%和28.43%,玉米休闲季平均占玉米生长季的49.98%和32.72%,说明休闲期土壤CO2和N2O累积排放量不容忽视。除玉米季NP、NK、NPK处理外,其他各处理小麦季和玉米季土壤CO2排放通量与5 cm深处土壤温度显著相关;而土壤N2O排放通量与土壤温度间均未表现出显著相关性;除NPKM处理外,其他各处理土壤CO2或N2O排放通量与土壤水分间相关性均未达显著水平。     

砂姜黑土秸秆还田配施氮肥的固碳效应分析

以安徽蒙城砂姜黑土4年秸秆还田定位试验为研究对象,研究了秸秆还田配施不同氮肥水平条件下砂姜黑土耕层土壤容重、有机质组分的变化特征,分析了土壤有机质含量与土壤容重的相关性以及秸秆还田和氮肥施用对土壤碳库管理指数、固碳效应的影响。结果表明,秸秆还田（S）显著降低了土壤容重,不同施氮水平间,秸秆移除的土壤容重在1.24~1.31 g·cm-3之间,而秸秆还田在1.14~1.20 g·cm-3范围内,后者较前者下降2.50%~9.20%（p〈0.05）,其中以秸秆还田配施N5（S＋N 720kg·hm-2）处理的降幅最高。S较秸秆移除（R）显著提高了耕层土壤有机质含量（TOM）和活性有机质（LOM）含量,增加幅度分别为2.38%~10.61%（p〈0.05）和9.10%~44.74%（p〈0.05）,其中分别以配施N2（N 450 kg·hm-2）、N3（N 540 kg·hm-2）水平的幅度最高。相同施氮条件下,碳库管理指数（CPMI）S较R高出2.42%~87.68%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥较秸秆还田不施氮肥显著提高了CPMI,提高幅度分别为41.71%、38.17%、74.62%、48.84%和48.86%（p〈0.05）,并以配施N3处理的为最高,较N1（N 360 kg·hm-2）、N2、N4（N 630 kg·hm-2）和N5高出23.22%、26.38%、17.33%和17.31%（p〈0.05）;秸秆还田配施氮肥处理的CPMI较R＋N0依次高出2.42%、45.14%、41.51%、78.85%、52.44%和52.46%（p〈0.01）;秸秆移除各氮肥水平间的CPMI无显著差异。根据等质量土壤计算方法,等质量土壤为2615 Mg·hm-2（0~20 cm）,秸秆还田配施氮肥增加了耕层等质量土壤有机碳储量,增加范围为6.58%~14.83%;秸秆还田配施氮肥较不施氮肥显著高出10.29%~16.35%（p〈0.05）,较R＋N0高出25.99%~32.91%（p〈0.01）,均以配施N4水平的增幅最高;S＋N0较R＋N0提高14.23%（p〈0.05）。相关分析表明,SOM和LOM含量均随土壤容重的减小而增加,相关系数为0.5540和0.7575,分别呈显著线性负相关（p〈0.05）和极显著线性负相关（p〈0.01）。由     

浙北典型稻作区近30年表层土壤碳氮含量变化

农业土壤碳库作为表生碳库的重要组成部分,对研究陆地生态系统碳循环具有重要意义。水稻土作为农业土壤的重要类型之一,其固碳能力研究对研究陆地生态系统碳循环具有现实意义。文章通过嘉善县20世纪80年代、2002年、2008年3次土壤调查数据,对嘉善县表层土壤中有机碳、氮含量及分布进行了分析,有机碳平均值在80年代到2002年呈下降趋势,2002—2008年微弱上升。全氮的平均值在80年代到2002年亦呈下降趋势,2002—2008年呈较快上升。以高密度网格化（1点/4km2）实测数据,计算得到2008年表层土壤有机碳、氮平均密度为44.36t·hm-2和5.3t·hm-2,平均容量为22.182kg·m-3和2.67kg·m-3,总储量分别为1.122×109kg和0.135×109kg,依据2002年、2008年两次可对比的实测数据,采用GIS和地统计学工具,进行了含量的空间分析,以1点/4km2精度,计算了2002—2008年县域内农用地表层土壤的有机碳、氮的变化。2002—2008年每年平均储碳速率为30.8kg·hm-2,储氮速率为156kg·hm-2。2002—2008年碳氮比平均值下降了2.3,依据土壤粒级数据和Hassink的碳保持容量公式,计算出嘉善县土壤平均固定容量为2.478%,初步估算,全县耕地表层土壤还具有42.43万t的固碳潜力,影响表土有机碳储汇的自然因素主要为土壤含水量和质地。     

祁连山北坡亚高山草地退耕还林草混合植被对土壤碳氮磷的影响

土壤有机碳、氮素和磷素是生态系统中极其重要的生态因子,土地利用变化将会引起土壤中碳、氮、磷等元素含量的变化。以祁连山北坡亚高山草地区域内三种利用方式（自由放牧天然草地、开垦20年的燕麦（Avena nuda）耕地、退耕8年的还林草混合植被）的土壤为研究对象,通过采集0~30 cm的土壤,分析土壤的理化性质得到土壤碳、氮、磷的含量,再将其转换为土壤碳、氮、磷储量,分析三种利用方式下土壤碳、氮、磷储量的差异以及影响土壤碳、氮、磷生态化学计量比的因子,旨在探讨退耕还林草工程对该地区土壤养分的影响。结果表明,3个样地的土壤碳、氮、磷储量差异显著（P〈0.05）,天然草地的有机碳、全氮储量（72.17、6.80 t·hm-2）显著高于退耕还林草地的（66.75、4.96 t·hm-2）和燕麦耕地的（36.61、3.61 t·hm-2）。这是因为,其一,比较而言天然草地受干扰小。其二,对于退耕还林草地和燕麦耕地来说,由于刈割获取地上部分,可能使得从土壤中获取的有机碳和氮素大于归还的。全磷储量则表现为燕麦耕地的（2.51 t·hm-2）显著高于天然草地的（2.17 t·hm-2）和退耕还林草地的（1.96 t·hm-2）。这是因为燕麦耕地中化肥的施用使得磷元素富集起来,所以其储量较高。与天然草地相比,耕种20年的燕麦地0-30 cm的有机碳和全氮储量分别低了35.56、3.19 t·hm-2,年平均减少速率分别为1.78、0.16 t·hm-2·a-1。与燕麦耕地相比,退耕8年的还林草地土壤有机碳和全氮储量显著升高了30.14、1.35 t·hm-2,年平均增加速率分别为3.77、0.17 t·hm-2·a-1。退耕8年的还林草地轻组有机碳比例（10.93%）显著高于天然草地（9.72%）和燕麦耕地（8.61%）。土壤含水量、容重和微生物量碳氮是影响土壤碳、氮、磷生态化学计量的重要因子。总结认为,退耕还林草混合植被对土壤碳、氮、磷库具有重要?     

Cattle manure biochar and earthworm interactively affected CO2 and N2O emissions in agricultural and forest soils: Observation of a distinct difference

• Earthworms increase CO₂ and N₂O emissions in agricultural and forest soil. • 10% biochar suppresses CO₂ and N₂O emissions in forest soil. • Biochar interacted with earthworm to significant affect CO₂ and N₂O emissions. The application of manure-derived biochar offers an alternative to avoid the direct application of manure to soil causing greenhouse gas emission. Soil fauna, especially earthworms, can markedly stimulate carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) emissions from soil. This study therefore investigated the effect of cattle manure biochar (added at rates of 0, 2%, or 10%, coded as BC0, BC2 and BC10, respectively) application, with or without earthworm Aporrectodea turgida, on emissions of CO₂ and N₂O and changes of physic-chemical properties of agricultural and forest soils in a laboratory incubation experiment. The BC10 treatment significantly enhanced cumulative CO₂ emissions by 27.9% relative to the untreated control in the agricultural soil. On the contrary, the BC2 and BC10 treatments significantly reduced cumulative CO₂ emissions by 16.3%–61.1% and N₂O emissions by 92.9%–95.1% compared to the untreated control in the forest soil. The addition of earthworm alone significantly enhanced the cumulative CO₂ and N₂O fluxes in agricultural and forest soils. Cumulative CO₂ and N₂O fluxes were significantly increased when BC2 and BC10 were applied with earthworm in the agricultural soil, but were significantly reduced when BC10 was applied with earthworm in the forest soil. Our study demonstrated that biochar application interacted with earthworm to affect CO₂ and N₂O emissions, which were also dependent on the soil type involved. Our study suggests that manure biochar application rate and use of earthworm need to be carefully studied for specific soil types to maximize the climate change mitigation potential of such management practices.