不同施肥措施下长江经济带地区农田土壤有机碳含量的变化分析

收集整理1992年1月至2022年5月长江经济带地区长期定位施肥试验文献,提取并整合了其中农田土壤有机碳的资料.采用归一化处理和变化速率的分析方法,研究长期不同施肥措施下长江经济带地区农田土壤有机碳含量的总体变化,并比较3种耕作模式及不同土壤类型下土壤有机碳含量的变化差异,判断分析试验持续年限长短对土壤有机碳动态的影响.结果表明,在长期不同施肥措施下,我国长江经济带地区农田土壤有机碳含量整体呈上升趋势,无机氮肥磷肥配施(NP)、无机氮磷钾肥配施(NPK)、单独施用有机肥(O)和有机无机肥配施(NPKO)处理均能增加农田土壤的有机碳含量,其中以NPKO处理为最大,而单独施用无机氮肥(N)则会降低土壤有机碳含量.旱田、水田和水旱轮作农田土壤有机碳含量变化速率分别为0.22、 0.24和0.16g·(kg·a)^-1,3种耕作模式在土壤固碳效果方面并无显著性差异.O和NPKO处理下所带来的有机碳相对快速增加效应在旱田土壤中的持续年限最高不超过28 a,而在水田及水旱轮作土壤中依然可以持续到28 a以上.在不同的土壤类型下,土壤有机碳含量的变化速率存在着一定的差异,平均有机...     

上海耕层土壤有机碳空间差异及影响因素

区域耕层土壤碳密度及碳储量的变化已经成为全球变化中碳循环研究的重要问题。文章采用了上海市第二次土壤普查资料,估算上海农田耕层土壤有机碳密度及有机碳库,结果表示上海市农田耕层土壤有机碳密度为25.82tC/hm2,低于全国水平;耕层有机碳库含量为1.15×108t;碳密度分布为:西部东部中部岛屿;在水稻土、潮土、滨海盐土、黄棕壤四种常见土类中,水稻土有机碳密度及有机碳库在研究区占有很重要的比重,因此在上海农田耕层土壤中,保护水稻土有很重要的意义。     

黄土丘陵区县域农田土壤近30年有机碳变化及影响因素研究：以甘肃庄浪县为例

通过采样分析,结合20世纪80年代全国第二次土壤普查土壤有机碳数据,对庄浪县农田耕层(0~20 cm)土壤近30年有机碳变化及影响因素进行研究.结果表明:①全国第二次土壤普查时土壤平均有机碳含量为6.80 g·kg-1,2011年为8.90g·kg-1.近30年有机碳含量增加了30.9%,表现为碳汇效应.有机碳含量增加的农田面积约占庄浪县耕地总面积的90%.②在现有管理措施和农田投入下,黄绵土有机碳的稳定水平约为11.0 g·kg-1.有机碳积累量呈现出离稳定值越远变化越大、离稳定值越近变化越小的规律.③近30年土壤有机碳含量变化受海拔高度、初始有机碳含量和土壤类型等因素的显著影响,其中海拔高度对有机碳变化的影响程度最大,初始有机碳含量、土壤类型、产量及有机肥用量对土壤有机碳变化的影响次之,坡向对有机碳变化的影响最小.     

江汉平原农田土壤有机碳分布与变化特点:以潜江市为例

以地处江汉平原腹地的潜江市农田土壤(水田、旱地)为研究对象,于2011年实地采样分析表层土壤(0~20 cm)有机碳的分布现状,并对比第二次土壤普查(1983年)资料,探讨28 a来江汉平原农田土壤有机碳的分布与变化特点.结果表明,2011年潜江市农田表层土壤有机碳密度为30.50 t·hm-2,碳储量为452.82×104t,与1983年相比有明显下降,下降速率分别为0.10 t·(hm2·a)-1和1.53 t·a-1,碳储量共损失了9%.两个时期水田土壤有机碳密度均明显高于旱地土壤,分别是旱地土壤的1.6倍和1.3倍,但是经过28年的常规耕作管理,水田土壤有机碳密度呈下降趋势,下降速率为0.23 t·(hm2·a)-1,导致的有机碳损失为52.83×104t,损失比例达16%;而旱地土壤有机碳则以0.05 t·(hm2·a)-1的速率缓慢增长,碳储量共增加了8.57×104t,增加比例为5%,远不能抵消水田土壤的有机碳损失.水田土壤碳储量的损失主要来自于低产潜育型水稻土碳密度的大幅下降所致(尽管其所占面积比例较小),其碳损失量占水田碳损失量的比例达80%;其次为占水田面积比例最大的潴育型水稻土,其碳损失量占水田碳损失量的15%.旱地土壤碳储量增长缓慢,完全来自于面积占96%的灰潮土有机碳密度的增长.因此,江汉平原区水田土壤有机碳的变化决定了农田土壤有机碳的整体动向,今后需着力提升有机碳下降迅速的低产水田以及面积较大的土壤类型的有机碳积累和固持能力.     

太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题.本研究选择了3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤,分别进行20℃和25℃的室内恒温培养,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点.结果表明,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述,但动力学特征依培养温度的不同而异.升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失,而铁聚水耕人为土没有显著变化.供试土壤总有机碳损失的Q₁₀系数分别为:潜育水耕人为土(11.1～14.1)＞铁渗水耕人为土(4.4～6.4)＞铁聚水耕人为土(0.63～0.73).这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土.溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化.可以认为,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关.故土壤升温下有机碳的损失不仅仅是温度对分解过程的反应速度的影响.当然,对于不同土壤间的这种差异还需从有机碳-土壤环境-土壤生物的相互关系上做进一步的工作.     

黄土丘陵区人工刺槐林土壤有机碳矿化特征及其与有机碳组分的关系

为了探讨黄土丘陵区人工林有机碳矿化特征及有机碳组分变化规律,选择恢复13 a的人工刺槐林以及临近坡耕地为研究对象,开展3种不同温度处理(15、25和35℃)下的室内培养实验.结果表明,土壤有机碳矿化速率表现出先剧烈下降后平稳的趋势;有机碳累计释放量表现为培养初期增加迅速,后期逐渐缓慢;坡耕地土壤有机碳矿化对温度的变化更为敏感,其温度敏感性系数Q₁₀为1.52,而刺槐林地仅为1.38.通过单库一级动力学方程拟合可知刺槐林地和坡耕地土壤矿化潜力C_p分别在2.02～4.32g·kg^-1和1.25～3.17g·kg^-1之间,即刺槐林的矿化潜力更高.培养期内各种活性有机碳组分含量变化规律一致,均表现为随时间延长而下降,且刺槐林地大于坡耕地,土壤累计碳释放量与MBC和DOC含量均呈显著正相关关系(P<0.05),Q₁₀(15～25℃)与SOC、 EOC含量和SWC均呈线性关系(P<0.05).研究结果可为气候变化下黄土丘陵区土壤碳固存研究提供一定参考.     

黄土丘陵区土地利用变化对深层土壤有机碳储量的影响

通过研究黄土丘陵子午岭林区5种典型土地利用类型土壤剖面有机碳分布特征,分析了天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为农田及撂荒后土壤有机碳变化特征.同时,以浅层(0~100 cm)土壤为对照,探讨了土地利用变化对深层(100~200cm)土壤有机碳储量的影响.结果表明,在0~200 cm剖面上,天然乔木林、天然灌木林、人工乔木林、撂荒地、农田土壤有机碳含量分别为5.85、3.96、4.98、3.09、3.20 g·kg-1,天然乔木林、人工乔木林土壤有机碳含量显著高于天然灌木林、撂荒地和农田(p0.05).各土地利用类型下浅层和深层土壤有机碳含量分别占0~200 cm土壤有机碳含量的58%~73%和27%~42%,不同土地利用类型间浅层土壤有机碳含量差异显著,但深层土壤有机碳含量差异不大.土地利用变化对土壤有机碳储量影响显著.天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为撂荒地、天然灌木林转变为农田4种土地利用转变方式0~200 cm土壤有机碳储量分别减少了9.68、52.90、20.20、12.49 t·hm-2,减幅为7%、39%、21%、13%,其中,浅层土壤减少了2%~48%,深层土壤减少了12%~22%.相对于林地开垦为农田而言,农田退耕还林后土壤有机碳的恢复要慢得多.研究结果揭示了浅层和深层土壤有机碳对土地利用变化的敏感性,反映了深层土壤有机碳具有较大的稳定性.     

不同施肥处理对红壤丘陵区水稻土养分状况的影响

研究依托千烟洲生态站,利用1998年建立的红壤稻田长期定位施肥试验,研究不同施肥处理对水稻土土壤碳及养分的影响。结果表明:①施用有机肥有利于提高土壤碳、 氮、 磷含量,土壤总有机碳(SOC)含量达到16.8 g·kg^-1,全氮(TN)含量达到1.5 g·kg^-1,速效氮(AN)含量达到153.8 mg·kg^-1,速效磷(AP)含量达到43.3 mg·kg^-1,而土壤速效钾(AK)含量仅达到23.0 mg·kg^-1,低于施用化肥的各个处理;②施用氮、 磷、 钾肥减缓了红壤水稻土酸化趋势,显著增加土壤AP(12.3~47.1 mg·kg^-1)、 AK(22.3~54.5 mg·kg^-1)含量;③秸秆还田可以提高稻田红壤SOC(10.8 g·kg^-1)、 TN(1.1 g·kg^-1)含量。因此,建议在红壤稻田施入适量有机肥,提倡秸秆还田,提高土壤碳含量,同时配合施用钾肥,满足作物对养分的需求;化肥、 有机肥施用量需要考虑其对水体氮、 磷污染的潜在风险。     

黄棕壤铁铝氧化物与土壤稳定性有机碳和氮的关系

用6%NaOCl氧化不同粒级的黄棕壤,得到稳定性有机碳和氮的样品.用选择性溶提技术提取铁铝氧化物的含量,与稳定性有机碳和氮的关系表明:在2～250μm粒级上,游离铁、无定形铁和络合态铁含量的变化范围分别为6～60.8g/kg、0.13～4.8g·kg-1和0.03～0.47g·kg-1,在2μm粒级上分别为43.1～170g·kg-1、5.9～14.0g·kg-1和0.28～0.78g·kg-1.在2μm粒级上,无定形铝和络合态铝含量变化范围分别为0.08～1.34g/kg和0.11～0.47g/kg,在2μm粒级上分别为2.96～6.20g·kg-1和0.38～0.78g·kg-1.水稻土黄棕壤的选择性溶提铁的含量一般高于旱地黄棕壤,而选择性溶提铝的含量低于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,土壤稳定性有机碳和有机氮含量变幅分别为0.93～6.0g·kg-1和0.05～0.36g·kg-1,在2μm粒级上分别为6.05～19.3g·kg-1和0.61～2.1g·kg-1,水稻土的稳定性有机碳和氮的含量高于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,稳定性有机碳与有机氮比值(C稳/N稳)的变幅为9.50～22.0,在2μm粒级上分别为7.43～11.54.在2～250μm粒级上,土壤有机碳(氮)的稳定性指数SIC和SIN的变化分别为14.3～50.0和11.9～55.6,在2μm粒级上分别为53.72～88.80和40.64～70.0;旱地黄棕壤的SIC和SIN一般低于水稻土的,水稻土黄棕壤有利于有机碳和氮的保存.各种形态的铁铝氧化物含量与稳定性有机碳(氮)含量呈极显著正相关,且氧化物铁铝含量和稳定性有机碳(氮)含量在黏粒部分最高,即细粒级能保护土壤有机碳(氮).     

祁连山不同海拔土壤有机碳库及分解特征研究

依据三库一级动力学理论,通过室内土样培养实验,研究了祁连山不同海拔高度土壤总有机碳库(Csoc)、活性碳库(Ca)、缓效性碳库(Cs)和惰性碳库(Cr)特征及有机碳(SOC)的分解特征.结果表明,祁连山不同海拔A、B层土壤总有机碳库含量分别为7.606～89.026 g·kg-1,5.804～84.267 g·kg-1;活性碳库含量分别为0.180～1.328 g·kg-1,0.159～1.273g·kg-1;缓效性碳库含量分别为3.650～35.173 g·kg-1,3.703～43.623 g·kg-1;惰性碳含量分别为3.776～65.298 g·kg-1,1.942～48.121 g·kg-1.总有机碳库随海拔表现出"增加-减少-增加-减少"的变化趋势,3种组分碳库未表现出海拔高度上的明显变化规律,大致呈现中高海拔>高海拔>中低海拔.土壤总有机碳库和惰性碳库含量在海拔之间有极显著差异(P<0.01),缓效碳库有显著性差异(P<0.05),活性碳库间无显著性差异.培养结果显示土壤有机碳分解速率也未表现出随海拔高度的明显变化规律,与碳库变化几乎一致.不同海拔土壤有机碳日释放速率峰值与整个培养过程土壤有机碳释放速率变化一致,可以用以代表有机碳分解的快慢特征.活性碳库与有机碳日释放速率峰值满足线性关系(P<0.01).培养结果显示土壤有机碳按活性碳库、缓效性碳库、惰性碳库的顺序进行周转.多项式方程能很好表达有机碳累积释放量与时间的关系,三次多项式已能达到较好的精度(R2>0.99).     

干热河谷不同利用方式下土壤活性有机碳含量及其分配特征

对比研究了干热河谷新银合欢林地、大叶相思林地、旱耕地和荒地土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量及其分配比例.结果表明,4类利用方式下SOC含量在4.22～5.19g·kg-1之间,其差异不显著.新银合欢(2.14g·kg-1)和大叶相思林地ROC含量(2.03g·kg-1)显著高于旱耕地(1.38g·kg-1)和荒地(1.34g·kg-1);4类利用方式下,旱耕地MBC和DOC含量均最高,荒地最低.林地ROC分配比例是荒地和旱耕地的1.3～1.6倍;旱耕地MBC和DOC的分配比例均高于其他3类利用方式,林地和荒地MBC、DOC分配比例接近.植被凋落量和管理措施是不同利用方式下ROC含量差异的主要原因,而土壤含水量和植被凋落性质是4类利用方式下MBC、DOC含量变异的主要影响因素.干热河谷ROC含量变化可以敏感地指示SOC动态,但MBC、DOC含量变化则不能反映SOC动态.     

紫色水稻土颗粒有机质对重金属的富集特征

在重庆合川区和铜梁区随机采集了20个紫色水稻土,将其分成颗粒有机质(0.053~2 mm,POM)、砂粒(0.053~2mm)和细土(0.053 mm)这3个组分,通过比较不同组分的有机碳及重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)含量和分布状况,研究了紫色水稻土中POM对重金属的富集特征及其与土壤理化性质如pH、CEC、黏粒和土壤有机碳(SOC)等的关系.结果表明,采样区紫色水稻土的POM含量范围为7.31~44.76 g·kg~(-1),平均值为19.20 g·kg~(-1),有机碳含量为96.61~263.17 g·kg~(-1),平均值为151.34 g·kg~(-1),显著高于原土及其他组分,对土壤有机碳的贡献率为8.63%~48.62%,代表了一大部分土壤有机碳库.POM中的Cu、Zn、Pb和Cd平均富集系数分别为3.35、1.14、2.88和2.14,显著高于其他组分,表现出一定的富集作用,对上述重金属的贡献率分别为6.02%、2.22%、5.24%和3.21%,POM对Cu、Pb的富集能力和贡献率均显著大于Zn和Cd.相关分析结果表明,POM含量与SOC、pH、CEC、黏粒(0.002 mm)呈显著或极显著正相关,SOC是主要因素.POM-C含量与总量分别与黏粒含量、SOC呈显著相关.POM中重金属总量与SOC、pH、POM-C总量呈显著或极显著正相关,SOC是最关键因子;与其他重金属相比,Zn在POM中的总量与土壤性质的回归系数最高,关系最为密切.     

西南地区紫色水稻土活性碳库的季节动态

以西南大学农业部紫色土生态环境重点野外科学观测试验站试验田为研究对象,探讨了土壤有机碳(soil organiccarbon,SOC)、易氧化有机碳(readily oxidized carbon,ROC)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)的季节变化。结果表明,在油菜生长季,紫色水稻土SOC、ROC及MBC含量具有相似的季节变化特征,表现为在油菜生长初期和末期含量高,而在生长中期含量低;三者的含量均在生长末期达到最高,分别为16.20g.kg-1、3.58 g.kg-1及309.70 mg.kg-1.DOC含量的季节变化模态为单峰型,在植物生长中期达到最高值37.64 mg.kg-1.各活性有机碳组分的分配比例与其含量的季节变化趋势大致相同,ROC、DOC分配比例以及微生物商的季节变化范围分别为15.49%～23.93%、0.11%～0.32%和1.44%～2.06%.SOC及ROC含量主要取决于地下5 cm处温度、土壤N含量及pH值,MBC含量的主要影响因子为地下5 cm处温度、根系生物量及根系C、N含量,DOC含量主要受土壤水分含量的限制.     

三峡水库消落区土壤理化特征及磷赋存形态研究

应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT)对三峡水库腹心地带(巫山-重庆主城区段)淹没消落区土壤磷的赋存形态进行了分级测定,并分析了各形态磷之间,以及各形态磷与样品理化特征(如全氮(TN)、有机质(SOM)、酸碱性(pH)、氧化还原电位(ORP))之间的相关性.结果表明,研究区域内,淹没消落区土壤全磷含量在0.28～1.32g·kg-1之间,平均值为0.63g·kg-1;无机磷和有机磷平均含量分别为0.46g·kg-1和0.13g·kg-1,占全磷百分比分别为72.3%和21.7%,淹没消落区土壤中的磷以无机磷为主,有机磷为辅,从各形态磷含量及相对含量的变化范围来看,表现为钙结合态磷>有机磷>铁铝结合态磷,土壤全磷含量增加主要来自钙结合态磷部分,其次是有机磷.淹没消落区土壤活性磷组分(铁铝结合态磷和有机磷之和)含量分布范围在0.04～0.39g·kg-1之间,平均值为0.20g·kg-1,占全磷比例达到33.0%,消落区土壤活性磷组分在适宜的环境条件下会成为水体的二次污染源,淹没消落区土壤磷对水体富营养化的潜在影响不容忽视;淹没消落区土壤全磷与无机磷和钙结合态磷,有机磷与铁铝结合态磷、全氮及有机质有显著相关性,表明钙结合态磷为无机磷和全磷的主要赋存形态,有机磷、铁铝结合态磷、全氮和有机质同源;有机磷同土壤酸碱性呈显著正相关,同氧化还原电位呈显著负相关,表明土壤酸碱性和氧化还原电位的变化可影响有机磷的含量与分布.     

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg~(-1)、0.26~3.06 g·kg~(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.