复垦土壤团聚体稳定性和胶结物质对不同施肥的响应北大核心CSCD

土壤团聚体的组成和稳定性是评价土壤质量的重要指标,土壤胶结物质是团聚体形成的物质基础,两者密切相关.通过研究不同施肥处理下团聚体胶结物质含量的变化,阐明采煤塌陷区复垦土壤团聚体的分布与形成机制.设不施肥(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机无机肥配施(MNPK)4个处理,另取未复垦生土(RS)和周边未破坏多年种植的熟土(US)作为参照.采集耕层(0-20 cm)非扰动的土样,利用干筛法分析团聚体(> 2、0.25-2、0.053-0.25 mm)和粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例,测定团聚体有机胶结物质(多糖、富里酸、胡敏酸和有机碳)和无机胶结物质(碳酸钙和颗粒组成)的含量.结果表明,同RS相比,各施肥处理均显著提高了> 0.25 mm机械稳定性团聚体的数量(R0.25),增幅为5.32%-5.94%,但是均显著降低了平均重量直径(mean weight diameter,MWD)(除M处理外),降幅为7.51%-9.83%,而M处理显著提高了几何平均直径(geometric mean diameter,GMD),增幅为5.65%.同CK相比,各施肥处理对大团聚体(> 0.25 mm)以及粉黏粒组分(<0.053 mm)的分布比例无显著影响,仅M和MNPK处理显著降低了微团聚体(0.053-0.25 mm)的分布比例,降幅为49.45%-62.40%.各施肥处理对富里酸含量无显著影响.NPK处理仅显著降低了土壤有机碳含量.M处理显著提高了土壤有机碳和碳酸钙含量,却显著降低了土壤黏粒含量.而MNPK处理显著提高了土壤各胶结物质含量(除富里酸和黏粒外).胶结物质与机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性的冗余分析结果表明,各胶结物质中,仅胡敏酸对机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的解释率达到了显著水平(P <0.05),能够解释57.1%机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化,并且其单独贡献率为75.9%.综上所述,经过6年培肥,同未复垦土壤相比,各施肥处理显著提高了大团聚体的数量,但同周边农田土壤相比,仍有待进一步培肥提高团聚体稳定性;MNPK处理是提高该复垦土壤有机胶结物质含量最有效的措施,胡敏酸是影响该复垦土壤机械稳定性团聚体的分布比例和稳定性变化的唯一显著的胶结物质.(图5表6参36)     

施肥对复垦土壤中活性和难降解碳氮组分的影响

研究复垦土壤中活性和难降解碳氮组分随复垦年限和施肥措施变化的特征,以期深入理解采煤塌陷区复垦土壤碳氮的稳定性机制.采集复垦4年和8年的定位试验各处理耕层(0-20 cm)土样,利用H2SO4水解法分析活性组分Ⅰ、Ⅱ和难降解组分中有机碳(SOC)、全氮(TN)的变化特征.试验设不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)和生物有机肥配施化肥(MCFB) 5个处理.结果显示,复垦土壤及各组分中有机碳、全氮含量的变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而提高.复垦4年和8年,同CK相比,CF、M、MCF和MCFB处理均显著提高了SOC和TN含量,增幅分别达40.12%-89.97%(4年)、34.16%-71.65%(8年)和22.66%-60.06%、25.86%-37.93%,且以M处理增幅最大;M、MCF和MCFB处理均显著提高了活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为91.74%-141.22%、60.03%-88.27%和24.77%-51.15%、19.73%-66.67%;同CF相比,MCF和MCFB处理均显著提高了复垦8年土壤活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为22.94%-44.62%和41.22%-52.19%.当SOC、活性组分Ⅰ、Ⅱ中碳含量分别达到9.01、1.82和2.25 g/kg时,作物产量达到最大值.本研究表明当养分投入量相同时,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤及各组分碳氮的累积;另外,土壤有机碳投入水平以及时间还应根据上述阈值进行调整,从而满足土壤科学培肥的要求,达到较高的固碳效率.(图6表2参37)     

改良剂对矿区复垦土壤机械稳定性团聚体及有机碳的影响

为探究不同改良剂及施用时间对矿区复垦土壤结构和肥力的影响,在襄垣煤矿复垦区设置田间微区,研究施用改良剂6个月和1年时,泥炭和腐殖酸对复垦土壤机械稳定性团聚体分布与稳定性、土壤有机碳含量及土壤红外光谱特征的影响.结果显示,施用泥炭和腐殖酸6个月时大团聚体( 0.25 mm)含量增加,施用泥炭和腐殖酸1年时大团聚体含量减少,微团聚体(0.25 mm)含量增加.施用改良剂6个月时,泥炭和腐殖酸各处理土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均高于空白对照,均以5%腐殖酸处理最高,与空白对照相比分别增`加了10.95%和22.43%;施用泥炭和腐殖酸1年时,泥炭各处理土壤MWD和GMD仍高于空白对照,腐殖酸各处理土壤MWD和GMD则均低于空白对照.施用泥炭和腐殖酸能够增加土壤总有机碳及各粒级团聚体有机碳含量.施用改良剂6个月及1年时均以5%腐殖酸处理土壤总有机碳含量最高,分别较空白对照增加了566.35%和502.59%.施用泥炭6个月和1年时土壤 0.25 mm大团聚体有机碳增量最大,而施用腐殖酸6个月和1年时土壤0.25-0.053 mm团聚体有机碳增量最大.综上所述,泥炭和腐殖酸有利于大团聚的形成,能改善团聚体的稳定性,增加土壤有机碳、碳水化合物、含氧官能团、多糖及取代芳香类物质的含量,但施用改良剂1年大团聚体含量和有机碳含量会减少,施用腐殖酸1年会降低复垦土壤团聚体稳定性.(图4表1参33)     

不同轮作模式对潮土团聚体及其有机碳分布的影响

为揭示不同轮作模式下潮土土壤团聚体及其有机碳含量变化规律,于2018-2019年在山西大同进行了田间试验.设置处理为油菜—荞麦(RB)、玉米—荞麦(CB)、马铃薯—荞麦(PB)和燕麦—荞麦(OB)4种轮作模式,荞麦—荞麦(BB)连作和休闲—休闲(FF)为对照,测量指标为土壤团聚体组成、稳定性和团聚体内有机碳分布.结果显示:与连作模式(荞麦—荞麦)相比,各轮作模式均提高了土壤大团聚体数量和稳定性;油菜—荞麦(RB)轮作模式0-60 cm土层的大团聚体含量均增加,其0-20 cm土层的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)增幅为5%和7%,20-40 cm土层的团聚体R0.25、MWD、GMD值增幅为8%、26%和37%.各轮作模式土壤有机碳主要富集在土壤表层,且>3 mm粒级土壤团聚体中有机碳含量对整个土壤有机碳含量和土壤有机碳库的贡献率最高.同时,各轮作模式0-20 cm土层各个粒级团聚体的有机碳含量均显著增加,油菜—荞麦(RB)轮作模式20-40 cm土层各个粒级团聚体的有机碳含量显著增加,随粒径级数递减其增幅分别为41%、49%、72%和39%,其>3 mm粒级团聚体的有机碳储量及贡献率也最高.总之,轮作有利于增加土壤团聚体的有机碳含量,可改善土壤团聚体组成及稳定性,增加土壤的固碳能力,但不同轮作模式间有差异.本研究表明油菜—荞麦轮作更有利于土壤固碳,可以在研究区域作为重要轮作模式进行推广和应用.(图2表5参41)     

施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响

在连续四年稻麦轮作的小区试验中,通过测定作物收获后表层土壤(0～5cm、5～10cm、10～20cm)中有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量的变化,研究施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓(Metaphireguillelmi)对SOC、POC及MOC的影响。结果表明:无论是否接种蚯蚓,经连续四年施用秸秆后,土壤0～5cm、5～10cm、10～20cm及0～20cm各土层的SOC和POC含量、0～5cm土层中MOC含量、10～20cm土层w(POC)/w(MOC)值均显著增加;混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5～10cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使0～20cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势;在秸秆施用且接种蚯蚓时,0～20cm耕作层的w(POC)/w(MOC)值均显著升高(与对照相比),表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。     

等碳量不同有机物料添加对红壤团聚体组分分布及有机碳、氮含量的影响

由于土壤理化性质不同,不同肥力的红壤上适宜的有机物料种类可能存在差异。为精准分类指导不同肥力红壤选择适宜的有机物料种类,选择长期进行花生、油菜轮作的红壤旱地,采集0～20和>20～40 cm深度土壤样品,分别代表高肥力和低肥力土壤,设置不施有机碳(C0)以及施用油菜秸秆碳(OSC)、水稻秸秆碳(RSC)、玉米秸秆碳(MSC)、猪粪碳(PMC)处理,其中各有机物料处理的碳投入量相同,进行连续90 d的避光培养,测定不同处理团聚体组分及有机碳、氮含量,分析有机物料投入C/N比与团聚体组分C/N比的相关关系。结果表明：(1)与C0对照相比,各有机物料处理均显著提高了>2 mm团聚体比例。在高肥力土壤中,OSC、RSC、MSC和PMC处理>2 mm团聚体组分比例分别增加217.89%、283.97%、286.63%和210.63%,低肥力土壤中上述处理的增幅分别为72.25%、84.45%、72.11%和46.47%。(2)有机物料投入后,>2、>0.25～2、≥0.053～0.25和<0.053 mm团聚体组分有机碳含量均显著提升,但不同肥力土壤中各有机物...     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

四川盆地西缘4种人工林土壤团聚体及有机碳特征

土壤团聚体作为土壤结构的基本单元,强烈影响着土壤物理化学性质.通过干筛法对四川盆地西缘4种人工林(柳杉林、含笑林、桢楠林和麻栎林)两个土壤层次(0-20 cm和20-40 cm)土壤团聚体及有机碳进行研究.结果表明:4种人工林土壤团聚体均以2 mm粒径为主,而0.5-0.25 mm粒径团聚体仅占1.07%-3.39%;柳杉人工林0-20 cm土壤有机碳含量比20-40 cm高2倍多,其他3种人工林两个土壤层次差异幅度相对较小;与2 mm土壤大团聚体相比,各林地微小团聚体有机碳含量相对较高.2 mm粒径团聚体对有机碳贡献率达到72%-87%.但是,较小粒径土壤团聚体有机碳储量相对较高.综上所述,就土壤团聚体及有机碳特征而言,柳杉林和麻栎林比桢楠林和含笑林更适合用于当地植被恢复.     

长期施肥农田黑土微生物量碳、氮季节性变化

研究长期不同施肥处理农田黑土微生物量碳、氮(MBC、MBN)季节性特征,于不同月份采集单施化肥(NPK)、单倍有机肥(M)、双倍有机肥(M2)、单倍有机肥与化肥配施(MNPK)和对照(CK)处理土样。结果表明:与其它处理相比,M2处理MBC、MBN季节性变化较小。MBC季节性变化规律为:4月(春耕前)各处理较高,其它月份较低,CK、NPK、MNPK的最低值出现在5月(出苗期),M和M2的最低值出现在7月(拔节期),8、9月(灌浆期和收获后)各处理略有回升。MBN变化规律为:4月NPK、M、MNPK较低,其它月份较高,4、8月CK较低,其它月份较高。所有月份各处理均值方差分析结果表明:与CK相比,NPK、M、MNPK、M2均能提高MBC和MBN,其中M、MNPK、M2对MBC的提高达到显著水平(p<0.01),M对MBN的提高达到显著水平(p<0.01),其它处理未达到显著水平。另外,长期适量施用有机肥可以提高土壤微生物对有机碳及全氮的利用率。微生物量碳与土壤基本理化指标相关性显著,能够较好地反映出土壤质量变化情况。     

岩溶区不同土地覆被方式对土壤团聚体有机碳的影响

分析不同土地覆被方式土壤有机碳的差异和特点有助于深入研究岩溶区碳循环的特点和规律。以西南岩溶地区森林、灌丛和果园3种土地覆被方式为研究对象,对0~100 cm各层土壤总有机碳及团聚体有机碳的差异和特征进行研究,结果表明:(1)3种土地覆被方式以森林土壤总有机碳含量最高(12.53~39.33 g·kg~(-1)),灌丛次之(8.48~27.99 g·kg~(-1)),果园最低(8.40~18.61 g·kg~(-1)),不同土地覆被方式土壤总有机碳不仅在0~20 cm差异显著,而且在40~70 cm土层也有明显差异(P0.05);各土地覆被方式0~100 cm各层土壤均以0.25 mm水稳性大团聚体为主,果园土壤2 mm团聚体质量分数在0~90cm土层显著低于森林和灌丛(P0.05)。(2)土地覆被方式对土壤2 mm大团聚体内有机碳含量的影响最为显著,森林土壤2 mm团聚体有机碳的含量为12.32~39.88 g·kg~(-1),在0~100 cm各层均显著高于灌丛和果园,并且灌丛土壤2 mm团聚体有机碳的含量在0~30 cm和40~90 cm土层也显著高于果园(P0.05)。另外,果园土壤0.25 mm微团聚体内有机碳的含量明显高于0.25 mm大团聚体,然而森林0~100 cm土层和灌丛0~30 cm土层各粒级团聚体有机碳含量没有显著差异(P0.05)。(3)3种土地覆被方式,0.25 mm大团聚体对土壤有机碳的贡献均高于0.25 mm微团聚体;森林、灌丛和果园0.25~2 mm团聚体对有机碳的贡献率分别为40.31%~67.76%,41.99%~59.38%和48.72%~68.18%,是贡献率最高的团聚体;不同土地覆被方式之间2 mm团聚体对有机碳的贡献差异最为显著,森林土壤明显高于灌丛和果园;3种土地覆被方式中果园土壤0.25mm微团聚体对有机碳贡献率相对较高,其0.053~0.25 mm微团聚体对有机碳的贡献率为13.08%~26.98%,仅次于0.25~2 mm大团聚体。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

寒温带兴安落叶松林土壤团聚体特征及其影响因素研究

以寒温带兴安落叶松(Larix gmelinii)林为研究对象,分析其土壤团聚体的分布及其有机碳含量特征,并探讨各土壤因子对团聚体稳定性的影响。在兴安落叶松林内设置28块30 m×30 m的样地,以0—10、10—20、20—40、40—60 cm分层取土样,测定各理化指标含量、不同粒级土壤团聚体及其有机碳含量。结果表明,兴安落叶松林土壤团聚体各粒级含量高低为(0.25—2 mm粒径)团聚体>(<0.053 mm粒径)团聚体>(0.053—0.25 mm粒径)团聚体,各粒级团聚体表层(0—10 cm)含量均显著区别于其他各层;土壤团聚体的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别为0.53 mm和0.22 mm,分维数(D)为2.78,土壤团聚体稳定性较高且存在剖面差异;土壤有机碳主要分布于0.25—2 mm粒径的大团聚体中(34.51g·kg^-1),贡献率为52.10%,粒径0.053—2 mm土壤团聚体中有机碳含量最低(6.30 g·kg^-1),贡献率为16.42%;随土层深度增加,各粒级团聚体有机碳含量和0.25—2 mm团聚体有机碳贡献率逐渐减小,<0.25 mm团聚体贡献率逐渐增大,40 cm以下各粒级贡献率趋于稳定;兴安落叶松林土壤团聚体的粒径分配和稳定性受到林龄和林型的显著影响;大团聚体(0.25—2mm)含量与土壤总有机碳(SOC)呈极显著正相关关系(P<0.01),微团聚体(<0.25 mm)含量与Al、Mg等金属氧化物含量呈显著正相关关系(P<0.05);大团聚体(0.25—2 mm)含量和MWD、GMD指标与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01),与土壤含水量、速效钾、有效磷、有机磷呈显著正相关关系(P<0.05)。综上,土壤有机质和金属氧化物分别为兴安落叶松林土壤0.25—2 mm大团聚体和<0.25 mm微团聚体的主要胶结物质,土壤水分、养分和酸碱条件对团聚体的形成和稳定产生影响。     

生物质炭施加对新成水稻土碳组分及其分解的影响

将玉米芯热解炭化的生物质炭施加于长江沉积物新成土上发育的稻田土壤中,1 a后采集土壤并进行土壤碳分组及土壤培养;基于生物质炭与土壤的碳同位素丰度差异,量化生物质炭来源的有机质在土壤组分中的分布,分析施用生物质炭对土壤碳组分及其培养过程中分解动态的影响。结果表明,施用生物质炭可显著增加各级团聚体的有机碳含量,大部分(76%~90%)生物质炭以游离态形式存在于大团聚体(250μm)和微团聚体(50~250μm)外,少部分与微团聚体或20μm土壤矿质较紧密地结合。添加的生物质炭未促进土壤团聚体的形成。土壤中生物质炭自身的分解很弱,但不同程度地促进了原有土壤碳的分解。该试验初步证实,生物质炭单独施用未明显促进新成土上发育的稻田土壤有机碳的稳定,反之短期内可能加速土壤原有有机碳的分解。     

辽河口湿地土壤有机碳组分特征及其影响因素

湿地生态系统碳汇潜力巨大,但不同的气候条件及植被类型,导致湿地土壤有机碳库组分有较大的差异,进而导致不同类型的湿地土壤有机碳受土壤理化性质的影响也有差异。深入了解土壤有机碳组分特征对滨海湿地生态系统开发及保护具有重要意义。以辽河口湿地为对象,选取5种土地覆盖类型(翅碱蓬群落、芦苇群落、光滩裸地、油井区和农耕区),分析不同土地覆盖类型下土壤有机碳组分及土壤基本理化性质,对所得数据进行相关性和差异性分析,以期探明辽河口湿地土壤有机碳组分特征,并确定土壤理化性质对辽河口湿地有机碳储量的影响。结果表明：辽河口湿地在不同土地利用类型下土壤总有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量差异显著,其中芦苇群落碳储量最丰富,达(52.6±3.80) g·kg^-1,光滩裸地碳储量最少,为(28.2±7.05) g·kg^-1;在植物覆盖下土壤有充沛的碳输入而有利于土壤有机碳的固定,这一现象随土层深度的加深而减弱。轻组分有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)、重组分有机碳(Heavy fraction org...     

秸秆还田对土壤有机碳结构的影响

秸秆还田既可以缓解土壤污染问题又可以增加土壤养分及改善土壤结构从而提高土壤质量。研究秸秆还田后土壤有机碳结构的变化对了解碳周转规律、促进农业管理和生产以及环境可持续发展具有重要意义。选取3种性质差异较大的土壤,分别为红壤、褐土及黑土。实验分为对照处理和添加质量分数为5%的水稻秸秆的秸秆处理。土壤在温室条件下培养24个月,每4个月取样一次,测定土壤中总有机碳含量及采用碳1s X射线吸收光谱测定土壤有机碳分子结构及各类型有机碳含量。实验结果显示,(1)黑土中总有机碳含量最高,达29.5-32.5 g·kg^-1,是红壤的4.7-6.4倍,褐土的3.9-4.9倍。加入秸秆后,红壤、褐土及黑土中有机碳含量较对照分别显著增加124%-196%、60%-110%和21%-28%。(2)3种土壤的对照中,有机碳主要以脂肪碳、羧基碳和烷氧碳存在。这3部分有机碳占总有机碳的百分比在红壤、褐土和黑土中分别为69.1%-86.6、79.6%-88.5%和87.3%-90.3%。加入秸秆后,3种土壤中有机碳类型依旧是上述3种有机碳占主导。(3)秸秆处理使红壤和黑土中有机碳疏水性增强,提高土壤团聚体稳定性,对改善土壤结构起促进作用。(4)秸秆加入后,红壤和褐土中发生正激发效应,这两种土壤中有机碳结构简单、稳定性减弱;黑土中发生负激发效应,其中有机碳结构趋于复杂,稳定性增强。     

耕作年限对鄱阳湖围垦区稻田土壤有机碳组分的影响

在鄱阳湖围垦区选取6个不同耕作年限的稻田,分析测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,以阐明耕作年限对土壤有机碳组分的影响。结果表明:(1)鄱阳湖围垦区稻田0~30 cm土层土壤HFOC、LFOC和MBC含量分别为5.89~24.01 mg·g~(-1)、0.47~4.14 mg·g~(-1)和12.43~850.53 mg·kg~(-1),3种有机碳组分均与SOC含量呈显著正相关关系(P0.01)。(2)耕作年限显著影响HFOC、LFOC和MBC含量,随着耕作年限的增加,3种有机碳组分含量均呈不同程度的增加趋势,但其占SOC的比例随有机碳组分及土层呈不同的变化规律。(3)鄱阳湖区围垦稻田与垦殖前的湿地相比,HFOC占SOC的比例在耕作50 a后呈相对稳定状态,但较天然湿地小,表明围垦在一定程度上降低了土壤碳库的稳定性。     

土地利用方式及母质对土壤有机碳的影响

运用物理分组方法分别对海南屯昌县花岗岩砖红壤地区天然次生林(白楸(Mallotus paniculatus (Lam.) Muell. Arg.)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia Champ.))土壤(TSF)和人工橡胶RRIM600 (Hevea brasiliensis. Muell. Arg.)林土壤(TR)以及白沙县紫色砂页岩砖红壤地区天然次生林(白楸 (Mallotus paniculatus (Lam.) Muell.Arg.)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia Champ.))土壤(BSF)和人工橡胶RRIM600 (Hevea brasiliensis. Muell. Arg.) 林土壤(BR)0100 cm土层土壤及其物理组分中的有机碳进行了研究,分析利用方式从天然次生林变为人工橡胶林后不同母质砖红壤及其物理组分有机碳含量变化.结果表明: TSF和TR土壤有机碳分别比BSF和BR土壤有机碳含量高.无论是花岗岩砖红壤还是砂页岩砖红壤,土地利用变化使土壤和微团聚体有机碳含量都极显著降低,TSF变为TR后还造成大团聚体以及粘粒和粉粒(Silt & clay)有机碳显著减少,可以看出土地利用变化引起的花岗岩砖红壤退化程度比砂页岩砖红壤大.土地利用变化主要对第一、二层土壤及其物理组分产生影响,且对第一层影响比第二层大.对比研究发现,砂页岩砖红壤Coarse POM和iPOM组分中有机碳稳定性比花岗岩砖红壤相应物理组分强.     

不同基肥处理对山原红壤土壤理化特性、酶活性及作物产量的影响

采用完全随机区组设计,在等量养分供应条件下,以单施化肥(NPK)为对照,研究基施猪粪有机肥替代化肥的10%(M10)、20%(M20)、30%(M30)、40%(M40)4个比例对玉米不同生育期土壤养分变化及土壤酶活性的影响,为山原红壤化肥减施、有机培肥和作物增产提供科学依据.结果表明:随基施有机肥替代比例的增加土壤养分呈增加趋势,与NPK处理相比,M10处理土壤养分含量无显著变化;M20、M30、M40处理玉米拔节期至抽雄期土壤养分含量显著增加,成熟期土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量增幅分别高达7.10%-8.46%、24.18%-26.37%、13.00%-18.31%、12.43%-17.43%(P 0.05);与基肥处理前相比,M40处理土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别增加了2.64 g/kg、0.31 g/kg、15.36 mg/kg、3.96 mg/kg、16.09 g/kg.基施有机肥玉米生育期土壤转化酶、脲酶、磷酸酶总体上先增后降,转化酶、磷酸酶活性相对高峰为抽雄期,脲酶活性相对高峰为大喇叭口期,过氧化氢酶呈逐渐升高趋势;M40处理土壤转化酶、磷酸酶活性较高,由25.24 mg/g、0.262 mg/g分别增加到31.53 mg/g、0.328 mg/g,成熟期较NPK处理分别提高了80.54%、77.29%;而土壤脲酶、过氧化氢酶活性M30处理最高,成熟期较NPK处理分别增加了11.25 mg/g、1.28mL/g.同时,M30、M40处理较NPK处理相比,玉米籽粒产量由6808.38kg/hm~2提高到7860.58 kg/hm~2和7463.66kg/hm~2,分别显著提高了15.45%、9.62%(P 0.05),且M30、M40差异不显著.多因素方差分析显示基肥处理和生育时期对有机质、全氮、有效磷、转化酶和磷酸酶有极显著的交互作用,而玉米产量与土壤养分和酶活性之间总体上呈显著或极显著正相关.本研究表明在山原红壤上进行基施有机肥替代化肥,短期内能改善与土壤碳、氮、磷循环密切相关的土壤酶活性,培肥土壤,提高作物产量,替代范围在30%-40%作用效果较好.(图4表3参38)     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.