纳版河流域土地利用方式对土壤总有机碳以及活性有机碳的影响

近年来,不同土地利用方式下的土壤碳循环备受关注。土壤活性有机碳变化可以作为土壤碳变化的指示指标。文章以自然林、玉米地、水稻田、不同种植年限橡胶林土壤为研究对象,探讨了纳版河流域土地利用方式的改变对土壤总有机碳(TOC)、土壤微生物量碳(SMBC)、土壤可溶性总碳(DOC)、土壤易氧化碳(ROC)以及土壤颗粒有机碳(POC)在土壤中的质量分数及其分配比例的影响。结果显示:较之自然林(ck),玉米地的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了35.04%、42.86%、42.33%、34.39%以及45.91%(P<0.05);水稻田的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了38.46%、57.90%、58.56%、27.14%以及39.94%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林TOC以及SMBC质量分数均显著降低,TOC质量分数降幅分别为29.05%、24.78%、20.08%、20.08%、23.07%以及34.18%,SMBC质量分数降幅分别为53.44%、43.17%、66.68%、23.84%、30.96%以及27.25%;1、5、10 a以及15 a橡胶林DOC质量分数分别显著下降了47.24%、27.91%、71.35%以及21.77%;一年以及五年橡胶林ROC质量分数分别显著下降14.35%和22.81%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林POC质量分数分别显著下降了29.39%、38.54%、22.48%、22.42%以及23.71%;水稻田、1、5 a以及10 a橡胶林SMBC的分配比例显著降低了31.36%、34.16%、24.20%以及58.18%;水稻田、玉米地、1 a、5 a橡胶林DOC的分配比例显著降低了32.92%、11.55%、25.91%以及64.28%;玉米地以及5 a橡胶林POC的分配比例显著降低了16.74%以及18.29%。相关和回归分析表明:TOC与POC之间呈显著(P<0.05)正相关关系;SMBC与DOC之间呈极显著(P<0.01)正相关;ROC与POC之间极显著正相关;SMBC以及DOC均与土壤pH呈极显著的负相关关系;TOC、ROC以及POC均与土壤表层5 cm平均温度呈极显著负相关关系。土地利用方式由自然林向农用地(玉米地和水稻田)和橡胶林的转变降低了土壤的碳汇功能。     

玉米秸秆生物炭和碳骨架的制备及对农田土壤CO2排放的影响

为探明生物炭对黄土高原石灰性农田土壤CO_2排放的影响及机理,于400、600和800℃条件下制备玉米秸秆生物炭(BC),并采用热水浸提法制备碳骨架(BS)。在分析材料基本性质的基础上,将其分别按质量比1%和2%与土壤充分混匀,开展为期50 d的室内静态土壤培养实验。结果表明,随着热解温度的升高(从400℃上升到800℃),玉米秸秆生物炭和碳骨架的pH值和总碱性含氧官能团含量显著增加,而溶解性有机碳(DOC)含量、易氧化有机碳(ROC)含量和总酸性含氧官能团含量则显著降低(P0.05)。碳骨架DOC和ROC含量均显著低于同一热解温度条件下制得的生物炭(P0.05)。随着添加材料(生物炭或碳骨架)热解温度的升高,各处理CO_2累积排放量呈降低趋势,且添加生物炭处理的CO_2累积排放量高于添加碳骨架处理,尤其是BC-2%处理CO_2累积排放量显著高于BS-1%处理(P0.05)。在整个培养过程中,培养体系的DOC和ROC含量均呈降低趋势,但DOC含量降低幅度(87.90%～89.18%)大于ROC含量(19.29%～38.49%);培养过程中400、600和800℃处理DOC和ROC含量均呈BC-2%BC-1%/BS-2%BS-1%对照趋势。在添加生物炭或碳骨架处理中,与ROC含量相比,DOC含量对CO_2排放变化的解释程度更高,且达到显著水平(P0.01)。DOC和ROC含量均是影响黄土高原石灰性农田土壤CO_2排放的重要因素,但相比较而言,DOC含量的影响更加显著。     

秸秆生物炭对菜地N_2O、CO_2与CH_4排放及土壤化学性质的影响

通过盆栽模拟试验,探究玉米秸秆生物炭施用对菜地温室气体N2O、CO2与CH4排放及土壤理化性质的影响。结果表明,生物炭施用抑制了菜地N2O排放,NB1(施N 400 kg·hm-2,生物炭20 t·hm-2)和NB2(施N 400kg·hm-2,生物炭40 t·hm-2)的N2O累积排放量分别比N处理(施N 400 kg·hm-2)低76.4%和70.7%,但抑制效应并未随生物炭用量的增加而加强。生物炭施用增强了CO2排放,但对CH4排放影响不显著。NB1和NB2累积CO2排放量分别为N处理的1.8和2.1倍,不容忽视的是,这2种处理同时增加了土壤中有机碳含量,分别比N处理高15.2%与21.3%。NB1和NB2在不降低甚至提高蔬菜产量的基础上,提高了土壤中NH4+-N含量与p H值,降低了NO3--N含量。p H值和NH4+-N含量分别平均比N处理高0.265和34.9%,NO3--N含量平均比N处理低12.7%,因此生物炭具有减排N2O与改良菜地土壤质量的巨大潜力。但生物炭引起的CO2排放以及对土壤有机碳增加的净影响效应尚需进一步研究。     

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。     

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。     

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。     

秸秆生物炭对矿区污染土壤重金属形态转化的影响

以小麦秸秆制备的生物炭作为修复材料,通过室内培养试验研究不同生物炭施用量(w分别为0、1%、2%和5%)对矿区复合污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb赋存形态的影响。结果表明,经过150 d的培养,施用生物炭可明显提高土壤p H值和有机碳含量,比对照分别增加0.96%~2.62%和9.1%~38.6%。土壤中酸提取态Cu、Zn和Cd含量随生物炭施用量的增加而降低,与不施用生物炭相比下降幅度分别为7.0%~16.9%、6.7%~11.8%和5.3%~9.6%,酸提取态Pb含量无明显变化。生物炭可不同程度地减少可还原态Cd和可氧化态Cu、Zn、Pb含量。施用生物炭处理残渣态Cu、Zn、Cd和Pb含量明显提高,与不施用生物炭相比增加幅度分别为10.6%~46.8%、5.9%~15.7%、40.9%~191.9%和1.5%~2.6%。相关性分析表明,土壤p H值、有机碳含量与酸提取态和残渣态重金属含量显著相关。综合而言,生物炭能够促进供试污染土壤Cu、Zn、Cd和Pb由酸提取态、可还原态和可氧化态向残渣态转化。     

生物炭和环保酵素对盐碱化土壤特性的影响

寻求行之有效的盐碱化土壤改良措施对于农业可持续发展具有重要理论和实践意义。利用环境友好型材料生物炭和环保酵素进行室内土培试验,分别单独施加4%(12 g)玉米秸秆生物炭(BC)和胡麻秸秆生物炭(BF),灌施60 g环保酵素(GE),同时将12 g BC和BF分别与60 g GE配施(BC+GE和BF+GE),以不添加任何材料处理为对照(CK),在培养第3、5、10、25、60天时,研究生物炭和环保酵素的施用对pH值、EC值、碱化度(ESP)、土壤基本养分、阳离子交换量及水溶性有机碳的影响,同时,通过相关性分析探讨盐碱化土壤盐碱指标与肥力指标的关联性。结果表明,随着培养时间的延长,GE加入土壤后能降低土壤pH、ESP,降幅分别达10.15%、28.06%,且效果比生物炭显著(P0.05),4%BC和4%BF处理改良效果无显著性差异;4%BC和4%BF中EC的变化呈先降低再增加的趋势,且效果比GE显著(P0.05);与生物炭相比,GE更能增加土壤CEC含量,最大增幅为30%;4%BF处理中DOC最高增幅为56.3%,效果优于4%BC,与GE相比无显著性差异;4%的生物炭能显著提高土壤中有机质、速效钾、有效磷含量,分别比对照增加63.4%、50.45%、46.1%,其效果优于GE。试验还发现,生物炭和环保酵素复配对降低土壤pH、EC、DOC、ESP的效果都优于单施,但单施生物炭有更高的增加阳离子交换量和养分含量的能力。土壤肥力指标与盐碱指标呈负相关性。本研究结果可为生物废弃物的资源化利用和盐碱化土壤的改良提供理论依据。     

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)。     

秸秆还田配施氮肥对砂姜黑土有机质组分与碳库管理指数的影响

在安徽蒙城砂姜黑土上进行4 a的秸秆还田定位试验,研究砂姜黑土耕层土壤有机质组分和碳库管理指数的变化特征,分析不同有机质组分、作物产量以及碳库管理指数之间的相关性。结果表明,秸秆还田显著提高了砂姜黑土耕层土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数(P0.05),秸秆还田配施360~720 kg·hm-2氮肥较秸秆还田但不施肥土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数分别提高10.1%~15.8%、20.4%~32.5%和41.7%~74.6%。秸秆还田且配施540 kg·hm-2氮肥处理土壤活性有机质含量增幅最高,且主要提高了惰活性有机质组分含量。玉米产量与土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数均表现为显著相关(P0.01)。秸秆还田配施氮肥促进了土壤有机质质量水平,尤其是与540 kg·hm-2氮肥配施对土壤有机质含量的提高效果显著。     

减氮配施有机肥对土壤碳库及玉米产量的影响

设减施氮肥(减氮20%A_1、减氮40%A_2)2个水平,配施有机肥(设不配施B_0、有机肥B_1、生物有机肥B_2)3个水平和不施氮(CK_0)、常规施氮N100%(CK_1)两个对照试验,研究减氮配施有机肥对川中丘陵土壤微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)及玉米产量的影响,为川中丘陵玉米生产可持续的土壤肥料管理提供科学依据。结果表明,随施氮量的减少,MBC、TOC、LOC、CPMI均逐渐降低。与常规施氮(CK_1)相比,减氮20%、40%(A_1B_0、A_2B_0)处理MBC分别降低25.6 mg·kg~(-1)、35.08 mg·kg~(-1),TOC降低9.29%、26.46%,LOC降低3.88%、13.14%,CPMI降低1.32%、7.98%。减氮配施有机肥显著提高MBC、TOC、LOC、CPMI及产量。与不配施有机肥相比,减氮20%配施有机肥(A_1B_1、A_1B-2)TOC分别提高19.29%、37.26%,LOC提高24.54%、42.13%,CPMI提高25.13%、44.06%,产量提高14.8%、19.4%。减氮20%、40%配施有机肥处理土壤有机碳库总体变化趋势为A_1B-2A_1B_1A_2B_1A_2B_2。与CK_1相比,A_1B-2玉米产量提高495.79 kg·hm-~(2),MBC增加21.95 mg·kg~(-1),TOC增加25.50%,LOC增加36.81%,CPMI提高42.17%。土壤微生物量碳、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数与产量存在极显著相关性(P0.01)。活性有机碳与微生物量碳、总有机碳、碳库管理指数均存在极显著相关性,说明活性有机碳能很好地反映土壤肥力特性。减氮20%配施生物有机肥是促进土壤碳库积累、提高产量的推荐施肥措施。     

水稻秸秆生物炭对污染土壤中镉生物有效性的影响

为探索生物炭对污染土壤中镉的钝化效果,采用室内培养的方法,研究了质量分数分别为0.5%、1.5%和3.0%的水稻秸秆生物炭(400℃热解)对镉污染土壤中DTPA(二乙基三胺五乙酸)提取态镉含量的影响及镉随时间的变化规律,探究土壤pH与有机碳含量与土壤DTPA提取态镉含量的相关关系,并选择3.0%生物炭进行玉米盆栽试验以探讨生物炭施入污染土壤后对玉米生长及其吸收富集重金属镉的影响。研究结果表明:添加0.5%生物炭总体上降低了土壤中DTPA-Cd含量,但效果不显著(P0.05);添加1.5%和3.0%生物炭都显著降低了土壤DTPA-Cd含量(P0.05),且添加3.0%生物炭降低效果最佳。生物炭可通过提高酸性土壤pH值以及有机碳含量来降低镉的生物有效性。在为期63 d的土培试验过程中,土壤DTPA-Cd含量在初期的降低速率最快,之后又小幅度上升,在10 d后达到动态平衡。在为期7周的玉米盆栽试验中,生物炭极显著提高了玉米生物量、降低地上部的镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.01),同时也显著降低了地下部镉含量,并抑制其对镉的富集作用(P0.05);与对照相比,施用质量分数为3.0%的生物炭使得玉米地上部和根部镉含量的降低幅度分别为60.58%、25.43%。从转移系数来看,生物炭可显著抑制镉从玉米根部转移到地上部(P0.05),转运系数降低47.22%。本试验结果显示,在重金属污染土壤中投加生物炭可显著降低镉的生物有效性,减弱了土壤重金属镉对食品安全的负面影响。     

不同秸秆生物炭对露天煤矿排土场土壤微生物数量和酶活性的影响

采用盆栽实验研究了水稻秸秆和玉米秸秆两种生物炭在1%、3%、5%的3种用量下对露天煤矿排土场土壤紫花苜蓿干重、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响规律.结果表明,紫花苜蓿的出苗率和干重随着生物炭用量的增加而提高,其中5%用量的水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭分别将紫花苜蓿干重显著提高了42.54%和27.63%.3%和5%用量的生物炭显著增加了土壤细菌、真菌、放线菌数量,土壤真菌与细菌数量比值,土壤过氧化氢酶、淀粉酶、蛋白酶、脱氢酶活性,显著降低了土壤磷酸酶活性,显著提高了表征土壤肥力质量的土壤肥力生物指数(BIF)和酶活性指数(EAN),其中5%用量的水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭将BIF分别提高了125.94%和84.67%,将EAN分别提高了109.71%和66.93%.两种秸秆生物炭之间比较,在各用量下水稻秸秆生物炭处理的紫花苜蓿出苗率、干重,土壤微生物数量和土壤酶活性均高于玉米秸秆生物炭处理,其中5%用量下,水稻秸秆生物炭处理的出苗率,细菌、真菌、放线菌数量,蛋白酶、脱氢酶活性,BIF、EAN比玉米秸秆生物炭处理显著提高了26.11%、24.71%、30.23%、30.38%、27.37%、24.44%、22.35%、25.63%.综上所述,生物炭能够提高排土场土壤的生态质量,进而增加了紫花苜蓿产量,其中5%用量的水稻秸秆生物炭效果最好.     

秸秆还田下长期连作棉田土壤有机碳活性组分的变化特征

以棉花长期连作定位试验田为研究对象,分析了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤有机碳活性组分及难降解组分含量的变化特征,为评价秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳库的稳定性及指导区域农业管理措施增强土壤固碳能力提供了科学的理论依据。试验在石河子大学农学院试验站棉花长期连作定位试验田进行,设有秸秆还田模式下5、10、15、20、25和30年棉田连作小区(标记为5、10、15、20、25和30年),无秸秆还田模式下1、5、10和15年连作小区(标记为CK1、CK5、CK10和CK15),共计10个处理,每个处理3次重复,小区土壤初始背景值相近。棉花种植品种为"新陆早46号",按"30+60+30"宽窄行距配置,采用膜下滴灌,种植密度为每公顷19.8万株。全生育期滴灌11次,滴灌总量5 400 m3·hm-2,共施纯N 495kg·hm-2,用氮肥的30%作基肥,于棉花收获后结合翻耕施入,其余70%氮肥作追肥随水滴施,其他管理措施同一般大田管理。研究结果表明:秸秆还田可以显著提高0~60 cm土层总有机碳(TOC)含量,随着连作年限的增加,TOC含量逐渐升高,连作30年棉田土壤TOC含量最高;秸秆还田处理下各连作棉田0~20和20~40 cm土层有机碳活性组分含量随着连作年限的增加而呈现明显增加后减少的趋势,而难降解组分(酸解残余碳)含量与活性组分含量呈相反的趋势。秸秆还田能够显著地增加长期连作棉田0~60 cm土层有机碳活性组分和难降解组分的含量,且各组分含量均为0~2020~4040~60 cm土层。秸秆还田处理下0~60 cm土层有机碳活性指数(LIc)均小于无秸秆还田处理,且除连作15年外,随连作年限增加LIc呈下降趋势,30年时达到最低,3个土层连作30年LIc比连作5年分别降低了42.86%、49.21%和48.45%;而秸秆还田条件下0~60 cm土层土壤有机碳难降解指数(RIc)均大于无秸秆还田处理,且表现出与活性指数(LIc)相反的趋势,随连作年限增加RIc呈增加趋势,30年时达到最大,3个土层连作30年RIc比连作5年分别增加了28.31%、35.02%和40.53%。秸秆还田能够提高长期连作棉田土壤总有机碳和难降解组分含量,减少有机碳活性组分含量,并使各组分占总有机碳比例间呈动态变化而保持TOC含量呈稳定增加趋势,使长期连作棉田土壤品质朝好的方向转化,同时增加有机碳的稳定性,有利于提高地力。     

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.     

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。     

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     

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.     

生物炭与磷肥配施对棕壤中Cd形态及其有效性的影响

通过实验室模拟Cd污染棕壤,探讨单施不同量(20和40 g·kg~(-1))花生秸秆生物炭(PB)和棉花秸秆生物炭(CB)、20 g·kg~(-1)磷肥(P)以及两者配施对污染土壤p H值及5种形态Cd含量变化的影响,分析生物炭、磷肥及其联合作用对棕壤Cd生物有效性的影响机制。结果表明,单施磷肥可显著降低土壤p H值(较CK降低14.64%),单施生物炭以及两者配施均可提高土壤p H值(较CK增加0.99%~24.67%),以单施40 g·kg~(-1)花生生物炭处理土壤p H值增幅最显著。单施磷肥显著降低土壤可交换态、碳酸盐合态和铁锰氧化物结合态Cd含量,增加有机结合态和残渣态Cd含量;单施生物炭和配施处理均可使土壤可交换态Cd含量显著减少,碳酸盐结合态Cd含量显著增加(49.76%)。在相同施炭量(20 g·kg~(-1))下,配施处理土壤有效态Cd含量的降幅高于单施处理,且花生秸秆生物炭与磷肥配施处理效果优于棉花生物炭与磷肥配施,Cd活性系数分别为0.150和0.236,即20 g·kg~(-1)花生秸秆生物炭+20 g·kg~(-1)磷肥(P+PB_2)混合处理最有利于降低土壤Cd生物有效性。     

秸秆生物炭对水稻土和赤红壤磷素有效性及化学形态的影响北大核心CSCD

为探讨生物炭对土壤磷素转化的影响,选择华南地区两种典型土壤(高磷水稻土和低磷赤红壤),通过土壤培养试验,研究添加不同剂量(0%、1%、2%和4%,分别用CK、T1、T2、T4表示)秸秆生物炭对土壤磷素有效性及不同磷组分随时间变化的动态影响.结果表明,不同剂量秸秆生物炭处理均能显著提高水稻土和赤红壤的全磷及有效磷含量,且增加幅度随生物炭添加剂量的增加而升高,培养第40天T4处理的水稻土及赤红壤的有效磷含量相比对照分别增加118.45%和6432.08%,赤红壤效果更为明显.不同剂量秸秆生物炭处理均能显著增加两种土壤的Fe-P和Ca-P含量,其中T4处理效果最为显著.培养第40天T4处理的水稻土中水溶性磷、Al-P、Fe-P、Ca-P含量较对照分别增加233.53%、14.95%、8.82%和55.65%,O-P含量则降低2.74%;赤红壤的Al-P、Fe-P、Ca-P含量分别增加71.35%、80.15%和124.73%,水溶性磷和O-P含量则降低7.14%和0.52%.随着培养时间推移,秸秆生物炭处理的水稻土和赤红壤酸性磷酸酶活性逐渐降低,碱性磷酸酶活性则逐渐升高.此外,培养初期添加秸秆生物炭显著降低了两种土壤的微生物量磷含量,但该抑制作用随时间推移逐渐减弱直至消失.综上所述,秸秆生物炭处理显著影响水稻土和赤红壤磷素的化学形态、微生物活性及磷素转化,增加磷素有效性,尤其对赤红壤作用效果更为明显,因此在化肥减施增效中值得进一步推广应用.(图7表3参50)