南方红壤稻田与旱地土壤有机碳及其组分的特征差异

大量研究证明稻田土壤比旱地土壤更具固碳潜力,但至今对稻田土壤固碳机制的认识尚不甚清楚。本研究于2007年利用两个开垦年代相似,近20多年分别一直种植双季稻和双季玉米的长期定位试验,来比较不同种植模式下土壤有机碳及其组分的差异。结果表明,水田土壤总有机碳和总氮的浓度分别是旱地的2.2倍和2.5倍。与试验前相比,水稻种植显著提高了土壤有机碳的含量,增幅达到30.8%,而旱地的前后差异不显著。在所有团聚体粒径水平上,水田有机碳的浓度均显著高于旱地。其中53～250μm微团聚体相差最大,水田是旱地的近3倍。水田微团聚体保护碳(iPOM_m)在土壤中的浓度是旱地的4.2倍,微团聚体保护碳在总有机碳中的比重也显著高于旱地,达到25.5%,是旱地的2倍。水田和旱地iPOM_m组分碳的差异能够解释其总有机碳差异的42.8%。上述结果可以增强我们对稻田土壤固碳机制的了解,为稻田土壤碳管理提供理论依据。

东北地区玉米田长期免耕土壤碳氮及微生物活性的剖面分布特征

通过东北玉米田长期定位试验,比较分析了免耕和常规耕翻下土壤碳氮及微生物活性的剖面分布差异。结果表明:长期免耕显著提高了耕层(0～20cm)土壤有机碳(SOC)含量,其他各层差异不显著;免耕和翻耕之间,土壤总氮(TN)的浓度在各层次上差异均不显著;长期免耕下耕层土壤的碳氮比显著高于翻耕土壤,但其他各层差异不显著;长期免耕下耕层土壤的微生物活性略比翻耕的高,但其他层次基本一致。SOC、TN和微生物活性在整个土壤剖面上呈现类似的趋势,均随土层的加深而降低。耕层土壤的SOC含量是底层(60～100cm)的近4倍。

稻田转变为旱地下土壤有机碳含量及其组分的变化特征

采用土壤有机碳(SOC)物理分组与13C自然丰度相结合技术,研究了稻田长期(19 a)转换为旱地(玉米地)后土壤有机碳及其组分的响应特征,以及不同有机碳组分的周转和更新速率.结果表明,长期种植旱地作物后,农田土壤有机碳和总氮含量显著下降.相同历史背景下,稻田土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)的浓度分别比玉米田高76.7%和47.6%.水稻土包裹态颗粒有机质(oPOM)和矿物结合有机质(MOM)在土壤中的浓度均是玉米田的2倍,但游离态颗粒有机质(fPOM)差异不显著.稻田土壤oPOM和MOM自身碳的浓度均显著高于玉米地,fPOM则相反.特别是oPOM组分,稻田是玉米地的近6倍.表明水稻土团聚体保护碳的能力高于旱地.稻田转换为玉米地19 a后,各组分δ13C值显著升高.fPOM、oPOM和MOM中来自玉米新碳的比例分别达到了54.6%、24.7%和19.0%,平均驻留时间(MRT)依次增大,分别达到24、67和90 a.上述结果进一步证明了稻田土壤比旱地更具固碳潜力,其优势主要体现在土壤中oPOM和MOM组分碳的富积.