长期施肥对红壤性水稻土碳库管理指数和双季水稻产量的影响

农业土壤碳储量和碳固定是全球变化及碳循环研究值得关注的重要问题。水稻土是我国主要的农业土地利用类型。土壤活性有机碳和碳库管理指数是描述土壤质量和评价土壤管理水平的良好指标,因此研究长期施肥对红壤性水稻土壤活性有机碳、土壤碳库管理指数及水稻产量的影响具有非常重要的实际意义。基于33年的长期田间定位试验,研究了不同施肥对红壤性水稻土碳库管理指数及双季水稻产量的影响。试验设置5个处理,即对照(CK)、氮肥(N)、氮肥与磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)和无机肥与有机肥配施(NPKM)。结果表明,连续施肥33年后,不同施肥处理土壤总有机碳含量、土壤活性碳含量和碳库管理指数顺序均为NPKMNPKNPNCK。单施无机肥处理土壤有机碳增加约42.05%~60.23%,NPKM处理土壤有机碳增加约70.35%。单施无机肥对土壤活性碳含量的影响均不显著,NPKM处理对土壤活性碳含量的影响均显著;与CK相比,不同施肥处理土壤微生物量碳、可溶性有机碳、活性有机碳和颗粒有机碳含量增幅分别为13.19%~67.70%、2.11%~23.41%、2.42%~99.37%、8.18%~31.27%,且NPKM处理效果优于单施无机肥。长期施肥处理土壤碳库管理指数均有不同程度增加,单施化肥对土壤碳库管理指数均无显著影响,NPKM处理对土壤碳库管理指数影响显著。各施肥处理的双季水稻年产量顺序为NPKMNPKNPNCK,NPKM处理的双季水稻年产量增幅最大,为109.87%~118.8%,晚稻产量高于早稻产量。因此,有机肥和无机肥配施对水稻高产稳产和提升碳库管理指数有重要的作用。     

减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响

通过化肥减施和配施有机肥改善土壤质量,降低氮磷径流损失,提高茶叶产量及品质,为浙江省茶园化肥减施增效、改善茶园土壤环境等提供思路。试验处理分为化肥减施和有机肥配施,以100%化肥施加处理(CK)作为对照,设置化肥减施处理,分别为80%化肥(F1)和50%化肥(F2);有机肥配施处理,分别为20%有机肥配施(OF1)、50%有机肥配施(OF2)和80%有机肥配施(OF3)。分析不同处理中的土壤养分情况、氮磷径流损失量对茶园环境的影响及各处理下茶叶的产量和品质差异。结果表明,(1)茶园化肥施肥量减少20%,茶园土壤速效养分仍可以达到Ⅰ级土壤肥力标准,保证茶叶生长所需养分;随施肥量的减少,径流全氮、全磷浓度显著降低(P0.05);茶叶产量与茶叶品质均未达到显著性差异(P0.05)。(2)有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,达到最佳效果,茶园土壤中铵态氮、有效磷、有效钾含量较单施化肥有所提高,土壤养分含量达到Ⅰ级土壤肥力标准;径流全氮、全磷浓度显著降低;2017年全年茶叶产量较CK显著提高,2018年茶叶产量亦显著增加;2017年的OF1、OF2处理中夏茶(采茶日期2017年6月26日)水浸出物含量显著升高,春茶(采茶日期2017年4月29日)、夏茶、秋茶(采茶日期2017年8月20日)的酚氨比显著降低,有利于提高绿茶品质,2018年茶叶品质未达显著性差异。因此,有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,土壤养分、茶叶品质及产量均是最优的。     

小麦-玉米周年耕作方式与增施有机肥对夏玉米土壤有机碳库及温室气体排放的影响

合理的耕作与施肥方式对农业可持续性与减缓全球气候变化有重要意义。借助从2010年开始的大田耕作与增施有机肥长期定位试验平台,采用二因素区组设计,设置小麦深耕+玉米免耕(DT)、小麦浅耕+玉米免耕(ST)、小麦免耕+玉米免耕(NT)、小麦深耕有机肥+玉米免耕(DTF)、小麦浅耕有机肥+玉米免耕(STF)和小麦免耕有机肥+玉米免耕(NTF)6个处理,研究华北平原冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏玉米(Zea mays L.)周年不同耕作与增施有机肥对夏玉米有机碳库、产量与温室气体排放特征的影响。结果表明:增施有机肥,0—20cm土层,成熟期土壤总有机碳、易氧化有机碳与颗粒有机碳含量表现为NTFSTFDTF;20—40 cm土层,土壤总有机碳、易氧化有机碳在STF处理表现较高,分别为14.23 g·kg~(-1)和4.04 g·kg~(-1),颗粒有机碳在DTF下表现较高,为3.50 g·kg~(-1);40—60 cm土层,STF处理的土壤总有机碳与颗粒有机碳在成熟期表现较高,分别为8.99 g·kg~(-1)和0.89 g·kg~(-1);产量在DTF处理达到最高,为12 170 kg·hm~(-2);DTF处理增加了玉米土壤N_2O、CH_4和CO_2的排放,分别比DT处理增加了69.58%、83%和26.1%,NT与NTF处理能够有效地降低温室气体排放量、综合增温潜势与温室气体排放强度,NTF处理综合增温潜势与温室气体排放强度分别比DTF处理降低63.29%和57.22%。综合考虑耕作与施肥方式对玉米有机碳库、产量和温室气体的影响,短期监测来看,采用小麦免耕增施有机肥+玉米免耕的一年两熟制能够在保持玉米较高产量的同时固定土壤碳与降低温室气体排放。     

不同经营模式下杨树人工林土壤活性有机碳的分布特征

土壤活性有机碳是土壤中易受微生物活动、土地利用方式及耕作措施等影响而发生变化的组分,对土壤碳平衡和土壤肥力保持具有重要意义。以苏北两种常见的杨树(Populus euramevicana)人工林经营模式(纯林:CP,农田林网:NL)样地的土壤为研究对象,分析了不同经营模式下土壤活性有机碳组分剖面分布特征。研究结果表明,CP模式下土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(LOC)、颗粒有机碳(POC)及微生物量碳(MBC)的含量都随土层加深而降低,与0~10 cm土层相比,30~40 cm土层中TOC、LOC、POC和MBC的含量分别下降了39.24%、69.12%、60.28%和49.91%。农林网模式样地NL1采样点土壤各形态有机碳含量在土层中的变化规律与纯林模式类似,即随土层加深呈下降趋势;而NL2和NL3采样点则表现为20~30 cm土层的各形态有机碳含量最高。结果还表明,除MBC外,CP模式下上层土壤(0~10、10~20 cm)中的TOC、LOC和POC的含量都比NL模式下对应土层的高,而NL模式下各土层土壤w(MBC)/w(TOC)和w(LOC)/w(TOC)的值都高于CP模式下对应土层的土壤,w(POC)/w(TOC)的值则为CP模式高于NL模式下的土壤。相关分析表明,除了受人为干扰大的NL2采样点外,土壤活性有机碳含量与总有机碳之间呈显著正相关关系。研究表明,土壤活性有机碳受土壤性质及人为活动影响,各活性有机碳占土壤总有机碳的质量分数在不同经营模式样地中无明显的变化规律。     

种植模式对冀西北坝上土壤活性有机质和碳库管理指数的影响

冀西北坝上地区是京津冀重要的生态源保护区域,土壤碳库是反映其生态功能的重要指标,农田种植模式是影响土壤碳库的主要人为因素。为了研究冀西北坝上沙化农田土壤有机质组分特征及增碳种植模式,以草地为参照,选择有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式——大棚蔬菜田(DS)、有机无机配施充分灌溉种植模式——露地蔬菜田(LS)、大量施用化肥充分灌溉种植模式——马铃薯田(MT)、少量施用化肥雨养种植模式——青贮玉米田(QY)、不施肥雨养种植模式——燕麦田(YT)和多年人工林地(RL)等多种不同种植模式,采集0—20 cm土壤,分析土壤活性有机质(ASOM)和碳库管理指数(CPMI)。结果表明:不同种植模式下土壤有机质(SOM)含量在8.97—31.97 g·kg-1之间,ASOM在7.63—13.44 g·kg-1之间,其中DS显著高于草地,QY、YT和RL均显著低于草地;在土壤活性有机质的组分特征中,土壤非活性有机质(NLOM)占比最高,其次为低活性有机质(L-LOM);土壤ASOM的CPMI在64.78—184.02之间,ASOM与SOM、微生物量碳(MBC)、pH均呈极显著正相关,CPMI与总氮(TN)、pH及无机磷(IP)呈显著性负相关。有机无机配施充分灌溉保护性栽培种植模式能提高沙壤土SOM和ASOM含量降低CPMI,少量施用化肥或不施肥的雨养种植模式会降低沙壤土SOM和ASOM含量增加CPMI,不利于沙壤土保水保肥。为增强冀西北坝上地区农田保水保肥能力,应增施有机肥,提高水分管理,部分农田可建造保护性栽培设施,种植归还率较高作物,以减缓土壤退化且保障土壤的有效利用。     

土地利用变化对花岗岩红壤表土活性有机碳组分的影响

活性有机碳(LOC)库是土壤质量和环境变化的"指示器"。了解土壤LOC储量及其对人为干扰的响应对预测区域土壤有机碳(SOC)库的早期变化趋势具有重要意义。通过选取中亚热带湘东丘陵区花岗岩红壤4种典型的土地利用方式,包括樟树(Cinnamomum camphora)天然林以及由此转变而来的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林、板栗(Castanea mollissima)园和坡耕地,采用物理、化学和生物化学方法研究了不同利用方式表土(0~20 cm)活性有机碳组分[颗粒有机碳、轻组有机碳(LFOC)、易氧化有机碳、溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)]的数量及其占土壤有机碳的比例(LOC/SOC)和影响因素。结果表明:天然林改为其他土地利用方式后,SOC和LOC组分的碳密度均显著降低,但以LFOC和MBC的降幅最大(34%~67%和49%~86%),超出SOC降幅(25%~35%)。因此,LFOC和MBC可作为本区花岗岩红壤土地利用变化后表土SOC变化的早期敏感指标。同时,表征土壤碳库质量的指标LOC/SOC大多降低,特别是天然林改为坡耕地后,LFOC/SOC、DOC/SOC和MBC/SOC的降幅更为明显,分别达到55%、71%和83%。土地利用变化后,SOC、细根生物量和地表枯落物的数量也分别减少25%~34%、56%~98%和47%~99%,可以部分解释土壤LOC数量的损失。本研究结果表明,亚热带天然常绿阔叶林转变为人工林、经济林或农用地后,不仅导致花岗岩红壤有机碳库储量的减少,也造成碳库质量的下降。     

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)     

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。     

动物扰动对湿地植物根区有机碳和氮形态的影响

构建复合垂直流人工湿地,分别向复合垂直流人工湿地的下行池和上行池中加入蚯蚓和泥鳅,研究泥鳅和蚯蚓对人工湿地中植物根区基质有机碳和氮形态及含量的影响。结果表明,加入泥鳅后人工湿地植物根区基质的总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOOC)、微生物量有机碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和硝态氮平均含量分别增加16.7%、10.8%、19.1%、33.8%和68.4%,但铵态氮平均含量减少14%。加入蚯蚓后TOC、EOOC、MBC、DOC和硝态氮的含量分别增加74.6%、39.7%、40.4%、45.1%和91.8%;铵态氮平均含量下降42.8%。人工湿地中加入蚯蚓后有机碳、硝态氮和铵态氮含量的变化率比单独加入泥鳅高。相关分析表明,TOC、EOOC、MBC含量分别与硝态氮含量呈极显著正相关(P0.01),加入动物提高了人工湿地植物根区有机碳含量,并促进人工湿地的硝化过程,增加硝态氮含量。     

有机肥与化肥配施对黄瓜产量及土壤微生物多样性的影响

有机肥和化肥配合施用比单施化肥或有机肥具有明显的优势,但在配合施用时其对土壤生物多样性的影响方面还缺乏深入探讨。在等氮量条件下,将水葫芦(Eichhornia crassipes)有机肥(WOF处理)、猪粪有机肥(POF处理)和发酵床熟化垫料有机肥(FOF处理)分别以1∶1的比例与化肥〔w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=15∶15∶15〕配施,并以单施化肥(CF处理)和不施肥(CK处理)为对照,分析其对设施大棚黄瓜(Cucumis sativus)产量及土壤微生物多样性的影响。结果表明:采用不同有机肥与化肥配施可以获得与化肥相当或者超过化肥的产量,其中FOF处理产量最高,比CF处理提高26.77%,其次为WOF处理。有机肥与化肥配施不仅可以保持或提高黄瓜果实产量,同时可以提高果实品质,WOF、POF和FOF处理维生素C含量比CF处理增加30%左右。与CF处理相比,有机肥与化肥配施能提高氮素利用效率,但是不同来源的有机肥与化肥配施在氮素利用效率上存在明显差异。PCR-DGGE分析显示细菌群落结构可分为3大类,CK和CF处理群落结构相似,WOF和POF处理群落结构相似,FOF处理则单独成一类;不同来源的有机肥与化肥配施都能提高土壤中细菌的香农-威尔指数和丰度,与CF处理相比最高能提高5%以上。施入外源有机物质可以改变土壤的细菌群落结构,提高土壤微生物多样性,而施入化肥对土壤的细菌群落结构无显著影响。     

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     

长期施肥对大麦生育期双季稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响

长期有机无机肥配施定位试验条件下,关于不同施肥处理对稻田土壤微生物特性方面的研究目前还较少。为探明大麦(Hordaum vulgare L.)各个生育时期不同施肥处理对大麦-双季稻三熟制种植模式中稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商的影响,以湖南宁乡长期定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K2SO4提取法和化学分析法系统分析了长达28年5种施肥处理之间(化肥、秸秆还田+化肥、30%有机肥+70%化肥、60%有机肥+40%化肥和无肥)稻田土壤微生物生物量碳、氮和微生物商及大麦产量的差异。结果表明,大麦各主要生育时期,长期施肥均能提高土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商,各施肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均随生育期推进呈增加的变化趋势,均于齐穗期达到最大值;其中,化肥、秸秆还田、30%有机肥和60%有机肥处理土壤微生物生物量碳含量分别比无肥增加20.04%、26.47%、45.94%和51.42%,土壤微生物生物量氮含量分别比无肥增加12.87%、18.42%、32.16%和36.55%。60%有机肥和30%有机肥处理土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物商均为最高,均显著高于其他处理,其大小顺序表现为60%有机肥30%有机肥秸秆还田化肥无肥。各施肥处理大麦产量分别比无肥增产357.6、683.0、721.2和782.1 kg·hm-2。长期有机无机肥配施可以提高土壤微生物生物量碳、氮和微生物商,有机肥与化肥配施对提高土壤肥力和增产效果最好。微生物生物量碳、氮及微生物商可以反映土壤质量的变化,作为评价土壤肥力的生物学指标。     

不同修复年限植被混凝土基材有机碳氧化稳定性特征

为了解基材质量的变化,选择修复0、3、6、9、12和15年的基材作为研究对象,分析其微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)及其氧化有机碳组分(F_1:极易氧化有机碳;F_2:容易氧化有机碳;F_3:较易氧化有机碳;F_4:难氧化有机碳)含量随修复年限的动态变化特征.结果显示:(1)基材TOC含量在修复早期下降显著,随年限增加略有升高,其后呈下降趋势,最后趋于稳定.(2)修复9年的基材氧化有机碳组分F_1、F_2和MBC显著大于12年和15年;并且从修复9年至15年,F_1、F_2和F_3组分占TOC的比例分别从32.14%、38.43%和20.07%下降至24.34%、22.59%和18.71%,F_4组分由9.99%增加至32.36%.(3)相关性分析结果表明TOC与F_1、F_2、F_3和F_4之间没有显著的相关性,而易氧化碳(ROC)与F_1、F_2和F_3之间具有显著的正相关性(P 0.05);MBC与ROC、F_1和F_2都具有显著的正相关性(P 0.05).本研究表明随着修复年限增加,基材有机碳的内部循环会受到阻碍,基材氧化有机碳组分可有效反映基材质量变化.(图4表2参44)     

黄土旱塬垄膜沟播小麦产量及土壤微生物量对施肥的响应

垄膜沟播是黄土旱塬麦田一种典型种植方式,覆膜条件下不同肥料肥效及其对微生物群落结构的影响均不同.在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过2年大田试验系统分析传统农户施肥(FF)、监控施肥(MF)、监控施肥配施有机肥(MFM)和监控施肥配施生物有机肥(MFB)4种施肥措施对冬小麦产量形成及土壤微生物量碳、氮和磷的影响.结果表明,通过优化平衡施肥可显著提高黄土旱塬冬小麦产量,其中MFB处理籽粒产量最高,达4 107-5 400 kg/hm2,较FF处理高14.5%-23.2%(P0.05).不同施肥措施主要通过影响成穗数来影响冬小麦的产量形成,对冬小麦穗粒数和千粒重影响均不显著.土壤微生物量受冬小麦生育期进程和施肥措施共同影响,其中微生物量碳在拔节期至扬花期最高,微生物量氮、磷均在拔节期达最高值.不同生育期间土壤微生物量碳、氮和磷的变化率总体在50%以下,而优化施肥措施对土壤微生物量碳、氮和磷的平均贡献率则可达90%.配施生物有机肥或配施有机肥较单施化肥可显著提高冬小麦生育期土壤微生物量碳、氮和磷,但MFM和MFB处理间的土壤微生物碳和氮差异不显著,而MFB处理由于混合磷细菌的作用,其土壤微生物量磷较MFM处理高19.8%-47.1%(P0.05).各处理土壤微生物量碳氮比和碳磷比分别在6.9-9.8和14.4-41.0,且均在冬小麦扬花期达最大值.综上所述,在黄土旱塬垄膜沟播种植条件下,通过监控施肥配施生物有机肥可有效提高冬小麦产量和土壤微生物量.     

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。     

亚热带常绿阔叶林土壤微生物量动态变化及其对氮磷添加的响应

土壤微生物是土壤生物化学过程的驱动者,对环境变化极其敏感。为了探讨不同年份气候差异及不同坡位土壤微生物对氮沉降的响应机制,在安徽南部查湾自然保护区选择不同坡位亚热带常绿阔叶林,就氮、磷添加对土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响进行了为期3年的试验研究。选择中坡和坡顶两种立地类型,分别设置3种控制实验,对照(CK,0 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮添加(N,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1))、氮磷添加(N+P,100 kg N?hm~(-2)?a~(-1)+50 kg P?hm~(-2)?a~(-1))。取样后,测试不同处理土壤MBC、MBN及土壤理化性质。结果表明,氮磷添加后,不同坡位MBC和MBN季节变化存在差异。与対照相比,氮磷和氮添加中坡MBC分别降低了14.6%和15.4%,而在坡顶,两种处理MBC分别提高5.8%和2.1%。中坡MBC变化范围为171.94~2 151.35 mg?kg~(-1),MBN变化范围为52.14~203.3 mg?kg~(-1);坡顶MBC变化范围为102.49~2 219.95 mg?kg~(-1),MBN变化范围为38.56~203.3 mg?kg~(-1)。中坡第2年、第3年及坡顶第3年氮磷和氮添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比,不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比均值为7.88~14.21。土壤微生物量的季节变化显著,土壤MBN在生长季节(5月、7月、9月及11月)较高,最低值出现在休眠期(1月);养分添加改变了土壤MBN季节变化规律。季节、坡位改变了土壤微生物量碳氮和土壤养分的相关性。因此,养分添加对不同立地土壤微生物的影响不同,且不同年份存在差异。长期氮、磷添加降低了ω(MBC)/ω(MBN)比值,但不同坡位反应时间存在差异。土壤MBC、MBN不同年份之间差异显著,主要受不同年份降雨和气温变化控制。冗余分析(RDA)表明,月降水频率、不同年份气温及降水差异、林分因子及土壤理化性质均对土壤微生物量存在显著影响,其季节变化由降水频率(月降水天数)、降水量及气温变化和月降水量及气温波动差异(月标准差)所控制。     

黄淮海平原不同土地利用方式对土壤有机碳及微生物呼吸的影响

土壤是陆地生态系统最大的碳库,有机碳通过微生物分解作用向大气释放CO_2,土壤碳库的微小变化将会对大气CO_2浓度和全球碳循环产生巨大的影响。在当前人类活动频繁和土地利用与土地覆被变化的背景下,研究不同土地利用方式对土壤有机碳等理化性质和土壤微生物呼吸等功能的影响,可以阐明影响土壤碳汇功能的关键因子,为未来土地利用管理提供科学依据。以开封市为例,研究了黄淮海平原不同土地利用方式(包括弃耕地、草地、果园、农田和森林)下土壤湿度、pH值、铵态氮、硝态氮、总碳、总氮、有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳氮、微生物呼吸及其温度敏感性的变化规律。研究结果表明,(1)森林土壤湿度、总碳、总氮、有机碳(1.48%)、微生物生物量碳氮含量显著高于其他土地利用方式,但其微生物呼吸(101.06 mg·kg~(-1)·d~(-1))和温度敏感性(1.18)最小。(2)农田土壤的总碳、总氮、有机碳、微生物生物量碳氮含量均次于森林且高于其他土地利用方式,微生物呼吸速率较大(128.55 mg·kg~(-1)·d~(-1))。(3)弃耕地、草地和果园土壤碳氮和微生物碳氮较小。(4)结构方程模型表明土地利用方式可以直接解释土壤有机碳积累的68%,且可通过土壤湿度间接地影响土壤有机碳和微生物呼吸。土壤有机碳和微生物呼吸分别被土壤湿度和硝态氮含量等因子解释了93%和54%。该研究表明森林生态系统利于土壤有机碳固持,其较小的微生物呼吸温度敏感性对应对未来全球气候变化具有重大意义;农田占地面积广大,农业经营中在保障粮食生产的同时要采取免耕或秸秆还田等措施充分发挥其碳汇作用。     

氮肥配施生物炭对旱地土壤养分和玉米根系径级分布的影响

为了缓解玉米连作带来的土壤养分失衡及根系早衰,探讨生物炭对土壤养分、玉米根系生长的主要径级水平、玉米干物质积累的后效作用。采用定位试验,设置不施氮肥、不施生物炭为对照(CK),2个施氮量(常规施N量225 kg·hm~(-2),N1;减氮10%,N 203 kg·hm~(-2),N2),2个生物炭量(8.4 t·hm~(-2),C1;21 t·hm~(-2),C2)共7个处理。在生物炭施用第二年,测定玉米不同径级根系生长及土壤养分含量。结果表明,与对照(CK)相比,常规施氮配施低量生物炭(N1C1)和减氮配施高量生物炭(N2C2)显著提高了土壤有机质含量;高量生物炭配施氮肥(N1C2和N2C2)分别提高土壤碱解氮储存量29.9%和9.0%;N1C2和N2C1处理显著提高土壤全氮含量。减氮配施低量生物炭(N2C1)促进大喇叭口期玉米0—2 mm径级根系的根长较CK提高38.9%(P?0.05,下同);低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)促进成熟期玉米根系变细13.4%、根系变长32.4%,提高0—2 mm径级根系的总根长37.9%;单施氮肥或配施生物炭对2—3、3—4径级的根长无显著影响;常规单施氮肥(N1C0)较CK显著提高4 mm径级根系根长约40.5%。低量生物炭配施常规氮肥(N1C1)提高大喇叭口期玉米单株干物质积累53.16 g·plant~(-1)。综上,研究结果说明,8.4 t·hm~(-2)生物炭配施225 kg·hm~(-2)氮肥能更好地促进成熟期玉米细根生长。单施氮肥和配施21 t·hm~(-2)生物炭均可促进土壤养分的固持。该研究结果为秸秆循环利用提供科学参考,同时为优化玉米根系结构提供新思路。     

黑龙江地区不同类型水稻土活性有机碳的特征

通过野外实地调查取样和室内分析相结合的方法,研究黑龙江地区4种类型(起源土壤分别为黑土、草甸土、白浆土和沼泽土)水稻土活性有机碳含量及其分配比例、碳库活度。结果表明,4种类型水稻土易氧化有机碳(ROC)含量及其分配比例均明显高于可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC),ROC、DOC和MBC质量分数分别为1 390.3~15 685.1、533.4~1 329.7和138.5~1 052.1 mg·kg-1,其分配比例分别为10.1%~34.9%、1.8%~7.7%和0.5%~3.3%;不同类型对土壤DOC、MBC、ROC含量及其分配比例和碳库活度(aR)均具有显著性影响,4种类型水稻土间DOC、MBC、ROC含量及其比例和aR均达显著性差异(P0.01),不同类型水稻土的ROC/TOC比例和aR的大小顺序相同,依次为黑土型草甸土型沼泽土型白浆土型;4种类型水稻土的ROC含量与TOC含量之间均呈极显著的正相关关系(P0.01)。     

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。