耕作方式对稻田土壤有机碳组分含量及其分布的影响

为深入了解耕作方式对土壤碳组分含量的影响,以南方双季稻田为研究对象,研究了翻耕秸秆不还田(CT)、翻耕(CTS)、旋耕(RTS)和免耕(NTS)4种耕作处理对土壤轻组有机碳(LF-OC)、重组有机碳(HF-OC)、土壤轻组组分(LF)和重组组分(HF)的影响。结果表明,不同耕作方式下,土壤轻组中有机碳含量介于191.21～251.54gC·kg-1,fraction之间,轻组有机碳(LF-OC)含量介于3.01～9.27gC·kg-1之间,为土壤总有机碳(TOC)的11.84%～23.31%;耕作扰动导致土壤LF-OC的损失,而秸秆投入能够增加LF-OC;NTS处理利于表层土壤有机碳的积累,但不利于亚表层土壤有机碳的积累;RTS和CTS处理有利于有机碳增加,但LF-OC分解较快;CT处理则导致土壤有机碳的流失。LF-OC与TOC变化相似,呈显著正相关关系(R2=0.84),且LF-OC对耕作措施的响应比TOC更为剧烈,可以作为指示土壤有机碳库变化的灵敏指标。

应用耕作指数评价耕作措施对双季稻田土壤质量的影响

【目的】采用耕作指数(TI)定量评价了耕作措施对双季稻田土壤质量的影响,旨在为选择合理的土壤耕作措施提供依据。【方法】试验始于2005年,在湖南省宁乡县设免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)3个处理,测定了2007、2008年水稻收获期0—20 cm土层有机质(SOM)、土壤容重(BD)、全氮(TN)及pH等理化性状指标,利用目的线性回归模型计算TI。【结果】有机质含量和土壤容重对双季稻田土壤质量影响显著,水稻产量与土壤有机质含量显著正相关(R2=0.45),与土壤容重显著负相关(R2=0.67);可通过测定有机质含量和土壤容重计算得到TI,TI=0.40 SOM'+0.60 BD',且与水稻产量呈显著正相关(R2=0.67),可作为选择耕作措施的依据。试验中3个耕作处理土壤质量均有不同程度的改善,TI变化表明试验期间NT处理初期土壤质量较差(TI=0.79),但其TI增加最快,免耕能有效地改善土壤质量。【结论】利用目的线性回归模型计算TI能够较准确的定量描述不同耕作措施下双季稻田土壤质量。免耕有利于土壤质量的改善。

农业措施对农田土壤碳影响研究进展

大量研究表明耕地具有巨大的固碳潜力,如何通过合理的农业措施使耕地变为有效碳汇,成为农业生态学研究的焦点。笔者对近年来各种农业措施,如耕作方式、施肥措施、种植制度等对于土壤碳固定影响的研究进行了全面综述,总结了当前农业土壤固碳研究现状,分析了不同农业措施对于土壤固碳效应的影响及其机理,及目前研究中存在的问题,指出未来研究中需要加强和深化的方向,并提出相关建议。

轮耕对双季稻田土壤结构及水贮量的影响

该文针对南方稻田长期免耕存在的耕层变浅、下层土壤紧实等问题,进行了土壤轮耕效应的研究。试验选择双季稻区连续7a免耕稻田,2006年4月设置免耕、翻耕和旋耕3种耕作处理。2007年4月将翻耕、旋耕稻田一半免耕,剩下一半继续翻耕、旋耕。每年早稻和晚稻采用同一耕作措施。研究结果表明,长期免耕表层0～5cm土壤体积质量呈降低趋势,而下层10～20cm呈增加趋势。翻耕、旋耕相对于长期免耕能够有效降低下层土壤体积质量,同时,提高下层毛管孔隙度。翻耕、旋耕后免耕下层土壤体积质量呈增加趋势,而毛管孔隙度呈降低趋势。长期免耕后,翻耕、旋耕能够有效增加耕层(0～20cm)土壤水贮量,特别是在土壤含水率偏低时尤为显著,2007年翻耕、旋耕较长期免耕分别高了12.9%和20.7%,而翻耕、旋耕后免耕呈降低趋势。研究还显示,各轮耕耕层土壤质量含水率与体积质量呈显著线性负相关,与毛管孔隙度呈显著线性正相关。总之,长期免耕后,翻耕、旋耕措施通过改变耕层土壤结构,进而提高稻田土壤水贮量。

轮耕对双季稻田耕层土壤有机碳储量的影响

【目的】针对南方稻田连续免耕存在的有机碳表层富集现象,进行土壤轮耕效应的初步研究。【方法】试验选择双季稻区连续免耕7年稻田,研究了轮耕对耕层土壤有机碳含量及其对等质量法计算的耕层土壤有机碳储量影响。【结果】长期免耕后,翻耕、旋耕降低了表层0—5cm土壤有机碳含量,提高了下层5—20cm土壤有机碳含量,进而降低了耕层土壤有机碳层化率;而翻耕、旋耕后免耕土壤有机碳含量相对于翻耕、旋耕分别呈相反的趋势。2006—2009年表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量均以长期免耕最高。长期免耕后,翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量,进而在一定程度上影响耕层2550Mg·hm-2土壤有机碳的累积;而翻耕、旋耕后免耕耕层土壤有机碳储量较翻耕、旋耕有所降低。【结论】长期免耕后,连续免耕秸秆还田会增加表层600Mg·hm-2土壤有机碳储量;而翻耕、旋耕秸秆还田会提高下层土壤有机碳储量。

不同耕作措施下双季稻田生态系统碳循环及其生态服务价值

耕作方式对稻田碳循环有着较大的影响。采用田间试验方法,研究了秸秆还田条件下,不同耕作措施双季稻田碳循环及其生态服务价值,为稻田生态服务价值计算及土壤固碳潜力评价提供依据。试验于湖南省宁乡县进行,通过静态箱法测定翻耕秸秆还田(CT)、旋耕秸秆还田(RT)、免耕秸秆还田(NT)稻田CH4及CO2排放,根据美国橡树岭国家生态实验室得出的碳折算系数计算各项农资投入的碳释放。结果表明:(1)机械操作造成的碳排放为CT>RT>NT,免耕分别比翻耕和旋耕碳减排61.69、35.70kgC.hm-2;(2)含碳农资碳减排对于稻田碳减排具有较大作用,其中减少含碳农资投入对于免耕碳减排作用最大;(3)免耕促进了稻田土壤碳固定,稻田生态系统总体碳固定为NT>CT>RT;(4)采用免耕、减少含碳农资投入有利于固碳及增加稻田生态系统服务价值。本研究得出免耕秸秆还田有利于减少碳排放及增加稻田生态系统生态服务价值,建议长江中下游双季稻区采用以免耕秸秆还田为主的保护性耕作。

我国农田生态环境质量现状及发展对策

农业是国民经济的基础,保障国家粮食安全和农产品安全是建设现代农业的首要任务。然而,随着我国经济的快速发展,工业化、城市化步伐加快,耕地被占用,耕地用养失调及化肥和农药等化工产品过量使用,导致农田面积减少,耕层土壤变薄,土壤有机质含量降低,土壤养分不均衡,水土流失加剧,部分地区土壤重金属污染和酸化加重,土壤退化和污染加速,农田生态环境质量呈恶化趋势,威胁我国农产品安全和人民健康。我国不同地区经济发展不均衡一定程度上导致了农田生态环境质量的不均衡。本文评述了我国农田生态环境质量现状及成因,分析了我国农田生态环境质量发展趋势,为尽快实现我国农田生态环境质量改善目标,从6个方面提出了应采取的建议。

耕作方式对土壤腐殖质结合状态及组成的影响

为明确不同耕作方式下土壤腐殖质结合形态及组成的变化规律,依托8年定位耕作试验,采用大田取样、室内分析相结合的方法对其进行了研究。结果表明:各种耕作方式下土壤腐殖质均以紧结态腐殖质为主,其含量占重组有机碳的50%以上;传统耕作方式(CTA)松结态、稳结态腐殖质含量随试验年限延长而增加,但紧结态腐殖质含量及其在重组碳中所占比例呈下降趋势,传统耕作方式下腐殖质趋向于分解退化;旋耕秸秆还田方式(RTS)松结态、紧结态腐殖质含量年增加速率分别达0.08和0.31 mg/g,且其稳结态腐殖质含量最高,旋耕秸秆还田有利于土壤腐殖质的更新与积累;土壤耕作及由此引起的秸秆分布位置不同是促进对应层次松结态腐殖质含量增加的重要原因;秸秆还田条件下对土壤的扰动,增加了土壤的腐殖化度。

用好养好黑土地的科技战略思考与实施路径——中国科学院“黑土粮仓”战略性先导科技专项的总体思路与实施方案

“黑土地保护与利用科技创新工程(黑土粮仓)”战略性先导科技专项(A类)是中国科学院实施“黑土粮仓”科技会战,深入贯彻落实习近平总书记关于“把黑土地用好养好”系列指示精神的核心抓手。该专项立足国家粮食安全战略目标,针对东北黑土地保护与利用面临的关键科学技术难题,根据问题导向、创新引领和示范带动的思路,以“目标清、可考核、用得上、有影响、推得开、留得下”为原则,开展黑土地保护与利用的核心技术攻关和区域适宜性模式示范,致力于形成用好养好黑土地的系统解决方案,服务国家粮食安全产业带建设和现代农业发展。

Meta分析生物炭对我国农田土壤的増汇减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,对土壤碳汇功能也有着重要影响,在农业和生态修复等领域有很好的应用前景。为系统评估生物炭对农田土壤碳汇和温室效应的影响,本研究采用Meta分析整合了中国知网中204篇(1079个试验组)关于生物炭施入农田土壤后土壤有机碳(SOC)及温室气体排放相关指标变化的文献研究结果。结果表明,生物炭施入土壤后显著增强了土壤碳汇功能,SOC及其不同碳组分均显著增加,SOC增幅达47.97%,可溶性有机碳和微生物量碳分别增加17.99%和27.45%,不同粒级团聚体中的有机碳含量增幅介于13.63%~62.41%,其中<0.053mm团聚体的增幅最高。其次,生物炭施入农田土壤后有明显的减排效应,土壤氧化亚氮和甲烷排放量分别降低了23.7%和21.27%,虽然二氧化碳排放量增加了20.28%,但土壤温室气体排放全球增温潜势降低了9.7%,此外,土壤有机碳累积矿化速率也显著降低。总之,生物炭施用可显著促进农田土壤的增汇减排作用,其广泛应用不仅有利于农田土壤的改良,更有利于“碳达峰,碳中和”目标的早日实现。