生物质炭输入对土壤碳排放的激发效应研究进展

生物质炭因其特殊结构分解缓慢而长期固存在土壤中,在稳定有机碳库、增加碳库容量、保持土壤肥力、改变土壤质地方面具有重要作用。同时,随着生物质炭输入土壤团聚体结构、水分渗透性、养分吸附和微生物活性也发生改变,引起原位土壤有机碳周转改变的激发效应。文章综述了生物质炭输入对土壤环境、碳排放、生物质炭自身碳矿化的影响,对生物质炭-土壤互作产生的激发效应持久性、大小、方向和机制进行总结,即生物质炭输入后的正激发效应可能表现为生物质炭中可溶组分与微生物共代谢而促进生物质炭自身碳矿化;生物质炭添加引起的负激发效应可能表现为生物质炭诱发原位土壤有机碳更加稳定或生物质炭中易挥发有机物抑制原位土壤微生物活性而降低土壤碳排放。并根据目前的研究现状,就生物质炭输入量、与土壤微生物群落和植物的相互作用、生物质炭添加的风险预测和评估及开展长期研究的必要性等问题进行展望,以期为生态系统长期碳吸存研究奠定基础,为应对气候变化提供选择和参考。     

典型农耕区黑土和沼泽土团聚体颗粒中重金属的分布特征解析

了解重金属在土壤中的富集特征是其风险评价和土壤修复的基础。分别以黑龙江省典型的农耕黑土和沼泽土为研究对象,采用干筛法获得〉4000、4000～2000、2000～1000、1000～250、250～53和〈53衄16个粒级的土壤团聚体颗粒组。利用等离子质谱（ICP-MS）测定了本土和各级团聚体颗粒中Cr、Cd、As和Pb的含量,并对其颗粒组分布特征及对有机碳的响应进行了解析。研究表明,2种土壤中的重金属Cr、Cd和Pb的富集因子均大于1,而As则存在明显的流失。除了黑土中的As和Pb外,其他重金属随着团聚体粒径的增加而呈现富集减弱的趋势。其中,cr和cd主要趋向分布在粉．黏团聚体（〈53wn）颗粒中;Pb在黑土中易赋存于1000～2000μm大团聚体中,在沼泽土中则富集于53～250μm的微团聚体中;As不但趋向被吸附在53～250μm的微团聚体中,而且在黑土中也容易被吸附在〉l000μm的大团聚体中。金属质量负载计算表明,大粒径颗粒组对土壤中重金属含量的总体贡献较大。土壤中有机碳含量均随着团聚体粒径减小而升高,cr和Cd分布与颗粒有机碳含量正相关,黑土中As的分布与颗粒中有机碳含量负相关而在沼泽土中呈弱正相关,Pb的分布则与有机碳含量均无明显的相关性。     

外源Cd~(2+)在土壤各级微团聚体中的含量和形态分布

采用室内培养和室内分析相结合的方法,研究了外源Cd~(2+)进入土壤30 d后,在土壤各级微团聚体中的含量富集和形态赋存情况.研究结果表明:外源水溶性镉进入土壤30 d后,100%转化成了颗粒态,其中58.5%转化为了可交换态,0.98%转化成了碳酸盐结合态,1.26%转化成了铁锰氧化物结合态,7.68%转化成了有机结合态,31.5%转化成了残渣态,这基本与其中各粒级微团聚体中的赋存形态的情况一致.在土壤中赋存的镉主要分布在各级微团聚体中,在各粒级微团聚体中的含量分布顺序为<10μm微团聚体>10～50μm微团聚体>50～250 μm微团聚体;外源镉向小粒级微团聚体的富集倾向明显高于向大粒级微团聚体的富集倾向,其中在<10μm微团聚体中富集系数为1.43,在50～250μm微团聚体中的富集系数只有0.60.     

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)     

耕作和施肥扰动下土壤团聚体稳定性影响因素研究

稳定的土壤团聚结构对种子发芽、根系发育、作物生长以及有机碳保护有着重要的影响,深入了解人为扰动下土壤团聚体稳定性影响因素有着重要意义.选择两种不同母质发育土壤上长期施用畜禽粪便和化肥5个田块耕层土壤团聚体为供试土壤,采用相关分析、因子分析和回归分析方法探讨了土壤有机碳库、土壤养分和理化性质与团聚体稳定性间的关系.研究结果表明,与施用化肥比较,施用畜禽粪便显著提高了土壤团聚体稳定性;不同母质类型土壤上,海相沉积物母质土壤上团聚体稳定性显著高于河相冲积物母质土壤.相关分析结果表明溶解性有机碳(包括DOC和HWOC)和总磷含量与土壤团聚体稳定性显著或极显著相关;因子分析结果显示,土壤化学因子是第一影响因素,土壤碳库因子是第二影响因素,其中海相沉积物母质土壤上团聚体稳定性主要受土壤化学因子影响;河相冲积物母质土壤团聚体稳定性主要受土壤碳库因子影响,施用化肥土壤受两个因素影响均较小.回归分析结果显示热水提取态有机碳和钙是本研究条件中影响土壤团聚体稳定性的主要因素.     

采煤塌陷区复垦土壤微团聚体中有机碳组分对施肥的响应

为阐明复垦土壤微团聚体对有机碳的固存机制,采集不同施肥措施下连续复垦6年的耕层(0-20 cm)土样,采用物理分组方法,分析微团聚体中各有机碳组分[未受保护的细颗粒有机碳(fPOC)、受物理保护的微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)、受化学或生物化学保护的矿质结合态有机碳(MOC)]储量的变化,以及SOC含量、微团聚体中各有机碳组分储量与玉米籽粒产量之间的关系.设对照(CK)、施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、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熟土(US)作为参照.结果显示,同CK相比,各施肥处理均显著提高了玉米籽粒产量,且以M处理的提高效果最佳. NPK处理显著降低了SOC含量,达6.02%;M和MNPK处理均显著提高了SOC含量、fPOC和iPOC储量,增幅分别为20.74%-33.44%、64.44%-115.56%和110.98%-173.17%,且以MNPK处理增幅最大;但MNPK处理显著降低了MOC储量,达13.35%.微团聚体中各有机碳组分储量与SOC含量均呈显著正相关,尤其是fPOC储量,说明复垦土壤有机碳主要固存在fPOC组分中. SOC含量与玉米籽粒产量呈极显著相关,表明该区域复垦土壤有机碳库仍未达到饱和.本研究表明连续6年复垦显著提高了土壤肥力,但同周边农田土壤相比,仍有待继续培肥;MNPK处理对提高该复垦区SOC含量的效果最佳,且增加的有机碳首先累积在fPOC组分中,因此需要长时间持续投入才能恢复土壤有机碳的稳定性.(图7表2参34)     

不同生物质炭对稻田土壤CH_4排放的影响研究进展

稻田是CH_4的重要排放源,降低水稻土CH_4排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭因其具有较强的稳定性、吸附性和碱性等特性,在稻田CH_4减排研究中受到广泛关注。综述了不同生物质和不同热解温度制成及不同孔隙结构的生物质炭对稻田土壤CH_4排放的影响及其机制等方面的国内外研究进展。结果发现,不同生物质炭的性质有很大差异。不同生物质炭的添加,通过对稻田土壤的通气性、可溶性有机碳含量、p H及水稻植株的不同作用来影响产甲烷菌和甲烷氧化菌的活性和丰度,进而影响CH_4排放。此外,生物质炭对CH_4排放的影响还与土壤类型有关。结合目前国内外生物质炭对CH_4排放影响的研究现状,提出了未来生物质炭在稻田CH_4排放领域的研究方向,旨在为生物质炭在稻田CH_4减排中的应用提供思路和参考。     

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。     

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。     

生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展

在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解,可产生含碳丰富的固体物质,称为生物质炭。由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学和环境科学的研究热点。综述了生物质炭的一些基本性质及其对土壤环境功能的影响,分析了该领域未来的发展趋势。国内外的研究表明：生物质炭含有大量植物所需的营养元素,可以促进土壤养分的循环和植物的生长;生物质炭一般呈碱性,施用生物质炭可以降低土壤的酸度和有毒元素如铝和重金属对植物的毒性;生物质炭表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团,它们产生的表面负电荷使生物质炭具有较高的阳离子交换量（CEC）,施用后可以提高土壤的CEC;生物质炭对农药等有机污染物和重金属等有很强的吸附能力,可用于污染土壤的修复;生物质炭具有高度的孔隙结构,可以增加土壤的空隙度和保水能力,降低土壤容重,有利植物根系生长;生物质炭是一种含碳的聚合物,主要由单环和多环的芳香族化合物组成,这种结构特点决定了生物质炭具有较高的化学和生物学稳定性,较强的抵抗微生物分解的能力,增强了土壤的固碳作用,减少碳向大气的再释放。该文可为从事农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良与管理等领域的科研人员提供参考。     

秸秆生物质炭土地利用的环境效益研究

农田土壤有机碳矿化释放CO2是农业温室气体排放的重要途径,促进土壤碳截获对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物质炭具有改良土壤性质、促进土壤团聚体的形成、对土壤微生物生态具有调控作用等特性。因此,生物质炭对增强土壤碳截获能力及减少土壤CO2气体排放可能具有重要作用。采用实验室盆栽的方式,以黑麦草为目标植物,对农业秸秆生物质炭土地利用的环境效益进行了研究。实验结果表明：农业秸秆制生物质炭应用于农田土壤能产生多方面的环境效益。与对照相比,添加1%~4%生物质炭处理的土壤活性有机质质量分数均增加了25%以上,土壤呼吸度降低了23%~50%,同时,添加生物质炭对植物的生长也有促进作用。添加4%秸秆炭的处理的黑麦草生物量增加了68%。此外,秸秆生物质炭的添加对土壤中的养分具有较好的持留功能,与比照相比,添加生物质炭处理的土壤淋出液中氮和磷质量浓度显著降低,说明生物质炭能够有效减少水冲刷造成的氮磷流失,降低农业面源污染。     

秸秆与秸秆生物炭对采煤塌陷复垦区土壤活性有机碳的影响

为了解农业废弃物对典型采煤塌陷复垦地活性有机碳的影响,采用盆栽培养试验,研究秸秆与秸秆生物炭对复垦3年(3 a)和7年(7 a)土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响.对复垦3 a和7 a土壤分别设置4个处理,包括不施肥(CK3与CK7)、只施氮肥(N3与N7)、氮肥与秸秆配施(NS3与NS7)以及氮肥与秸秆生物炭配施(NB3与NB7).结果表明,秸秆与秸秆生物炭均能显著提高复垦土壤TOC与各活性有机碳含量.与只施氮肥相比,施用秸秆处理的TOC、DOC、ROC与SMBC平均增幅为25.0%、46.0%、48.8%与41.5%,施用秸秆生物炭的平均增幅为37.8%、40.4%、37.2%与39.5%.秸秆生物炭对TOC的提升效应强于秸秆,对DOC与ROC的提高弱于秸秆,对SMBC影响与秸秆间无显著差异.除了复垦3 a土壤SMBC组分外,4个处理在复垦3 a土壤DOC、ROC组分与复垦7 a土壤3种活性有机碳组分从大到小均依次为NS、NB、N与CK.复垦7 a土壤的TOC、DOC、ROC与SMBC分别比复垦3 a土壤对应指标高35.2%、36.7%、31.9%与28.2%.此外,TOC分别与DOC、ROC、SMBC间呈显著的指数正相关,分别能解释DOC、ROC与SMBC变异的88.4%、84.7%与89.6%.可见,秸秆施用在短时间内对土壤活性有机碳的提升效应强于秸秆生物炭,但对土壤固碳潜力的提高弱于生物炭,二者均可以作为有益物质施用于复垦土壤中.     

放牧对短花针茅荒漠草原建群种与土壤团聚体特征的影响

以内蒙古农业大学苏尼特右旗荒漠草原的放牧调控实验为平台,通过分析荒漠草原建群种种群结构及土壤团聚体特征,揭示放牧调控下荒漠草原短花针茅(Stipa breviflora)与沉积土壤的潜在联系。结果显示:(1)短花针茅幼龄与成年植株密度显著大于幼苗、老龄前期、老龄期密度;各年龄短花针茅种群密度、生物量均呈现重度放牧处理最高、适度放牧次之、重度放牧最低的规律;(2)短花针茅荒漠草原土壤团聚体分布受团聚体粒径及其与放牧强度的交互作用影响(P0.05);同一放牧处理中,100~250μm植物沉积团聚体含量最高,50μm与50~100μm团聚体含量次之、500μm团聚体含量最小;而裸地土壤团聚体以50μm团聚体含量最高;(3)50μm裸地土壤团聚体含量与50μm植物沉积土壤团聚体含量呈正相关(P0.05),而50μm植物沉积土壤团聚体含量与各年龄短花针茅种群密度、生物量呈负相关,各100μm植物沉积土壤团聚体含量与各年龄短花针茅种群密度、生物量呈正相关。研究认为,放牧降低了各年龄短花针茅种群密度和生物量,削弱了荒漠草地抵抗风蚀和沉降风沙的能力,降低了短花针茅改善基部土壤结构的生态功能,这可能是放牧草地退化过程的重要机制之一。     

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.     

生物质炭微生物矿化稳定性机制研究进展

生物质炭在碳封存和土壤改良等方面的应用潜力取决于其在土壤中的微生物矿化稳定性.明确生物质炭在土壤中微生物矿化稳定性是推进生物质炭在土壤固碳、改良等领域应用的关键.基于生物质炭在土壤中的微生物矿化稳定性研究进展,本文系统总结了不同类型生物质炭的微生物矿化速率和在土壤中的平均驻留时间,探讨了不同因素(生物质炭特性、土壤特性和外源不稳定有机质的添加等)对生物质炭微生物矿化稳定性的影响,阐述了生物分解过程中生物质炭的性质变化及其与土壤微生物/有机质/矿物质的交互作用,简述了生物质炭中内源矿物质和外源土壤矿物质对其矿化稳定性的影响机理.最后,总结现有研究的不足,并提出今后的研究重点.     

林业废弃物生物炭对红壤丘陵区瘠薄土壤碳矿化的影响

生物炭施入土壤的固碳潜力已引起了世界范围的关注,研究生物炭对土壤碳矿化的影响机制对深入理解土壤-生物炭的固碳机理有重要科学意义。选取我国红壤丘陵区广泛分布的典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为原料制备生物炭,在控制培养条件下,生物炭按照1%、2%和5%的质量比加入土壤,研究生物炭对该区典型瘠薄土壤碳矿化的影响。培养过程中定期测定CO_2碳释放量(CO_2-C),培养结束后测定土壤微生物生物量、p H等性质。结果表明,生物炭促进了CO_2-C累积释放量,其中5%的生物炭效果最明显。采用First-order模型拟合相对碳总量(生物炭碳+土壤碳)的CO_2-C累积释放量,结果表明,该值随着生物炭施用量增加而降低,最高值出现在无生物炭的土壤对照处理。当施用量为5%时,生物炭可显著促进土壤碳总量释放;但施用量为2%时,生物炭对土壤碳释放的影响不明显。此外,土壤硝态氮和铵态氮含量均随生物炭施用量增加而降低。两种生物炭均提高了土壤微生物生物量碳含量且最高值均出现在施用5%的处理(分别为53.93±9.87和43.45±3.44 mg·kg~(-1));两种生物炭按5%比例施用时,可显著提高土壤微生物生物量氮,但施用其他比例时土壤微生物生物量氮变化不明显。因此,对采用林业废弃物生物炭改良红壤丘陵区的土壤而言,应采取较低量的施用策略,在达到土壤-生物炭固碳目标的同时亦可避免短期内的土壤碳损失。     

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。     

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.     

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)     

保护性耕作对土壤团聚体及微生物学特性的影响研究进展

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,是评价土壤质量的重要指标之一。土壤微生物是形成土壤团聚体最活跃的生物因素。保护性耕作在中国已得到广泛应用,探析保护性耕作对土壤团聚体和土壤微生物学特性的影响,有助于农业生产的可持续发展。文章综述了不同保护性耕作方式下土壤团聚体和微生物学特性的研究进展,归纳总结了保护性耕作对土壤团聚体分布特征、稳定性、有机碳含量、酶活性和微生物多样性影响以及土壤团聚体与土壤微生物之间关系。结果表明:与传统翻耕相比,保护性耕作增加了表层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(GMD)和水稳性团聚体含量,促进了土壤大团聚体的形成,提升了土壤团聚体稳定性;保护性耕作提高了表层土壤有机碳含量,有利于土壤有机碳的固定;保护性耕作能有效提高土壤酶活性,土壤酶活性在不同粒径团聚体内分布特征和活性高低存在差异;保护性耕作提高土壤微生物生物量和土壤微生物多样性,提高土壤真菌/细菌比值,使土壤微生物群落向以真菌为优势菌群的方向发展;土壤微生物含量和组成在不同粒径团聚体中存在差异,微团聚体中有更高的土壤细菌和真菌含量。针对目前研究现状,提出了因地制宜推广保护性耕作、适宜的轮耕制度、适量秸秆还田的可能性及未来的研究方向。