减量施氮、秸秆还田和蚯蚓接种对黄河故道区土壤团聚体及有机碳的影响

优化氮肥施用方式、提升土壤有机碳(SOC)水平是黄河故道区农业可持续发展的关键。通过持续3年的田间定位试验方法,探究减量施氮、秸秆还田和蚯蚓接种对江苏省黄河故道区沙质潮土团聚体构成及其SOC含量及活度等指标的影响。试验共设农民习惯施氮[FN:690 kg/(hm^(2)·年)]、减量施氮[RN:540 kg/(hm^(2)·年)]、减量施氮+秸秆还田(RS)、减量施氮+秸秆还田+接种蚯蚓(SE)4个处理。结果表明,与FN处理相比,RN处理下SOC含量有增加趋势,且其增加部分主要来源于小团聚体(>0.250~2.000 mm)比例及其所结合的SOC含量的提升。RS处理相对RN处理,全土SOC含量提高8.58%,且大团聚体SOC含量显著增加27.7%,但两者团聚体构成无显著差异。在RS处理基础上接种蚯蚓(SE)后,>0.250~2.000 mm小团聚体比例及其SOC贡献量分别显著下降33.3%和44.1%,导致全土SOC含量降低16.1%,这可能与秸秆还田下,0.250~2.000 mm小团聚体中土壤易氧化有机碳的贡献量高于其他粒径团聚体,在蚯蚓活动影响下可能更易于被利用分解有关,各处理下的作物产量并无显著差异。综上,在该地区通过接种蚯蚓改善土壤团粒结构、提高SOC水平的可行性有待进一步验证;土壤小团聚体是影响黄河故道区沙质潮土SOC固持的关键因素;相比常规施氮,减量施氮配合秸秆还田是提升土壤肥力的有效手段。

生物炭和聚丙烯酰胺施用对土壤有机碳含量的影响及生态经济效益分析

为探究在黄河故道区中低产田平衡作物生产力、经济效益和生态可持续性的综合改良方案,通过田间试验方法,设置耕作方式、聚丙烯酰胺(PAM)施用、生物炭施用3个因素各2个水平,共8个处理,对作物产量、土壤有机碳(SOC)含量、土壤团聚体组成、净生态经济效益(NEEB)等指标进行分析。结果表明,生物炭施用分别提高SOC含量、大团聚体含量和作物产量6.7%~23.3%、1.7%~10.3%和1.74%~5.14%(P<0.05)。每提升1%的大团聚体含量,可提升0.3791 g/kg的SOC;每提升1 g/kg的SOC,可以提升0.1869 t/hm^(2)产量。耕作方式对SOC储量影响显著,相同物料施用下免耕处理的SOC储量、大团聚体含量和作物产量均高于旋耕处理,但仅施PAM处理对SOC含量、大团聚体含量及产量无显著影响(P>0.05)。线性回归模型表明,SOC含量分别与大团聚体含量和作物产量呈极显著正相关关系(P<0.01),表明提升土壤团聚性和SOC含量是作物增产的关键因素。免耕条件下,PAM与生物炭配施处理下的SOC含量、产量均为最高,分别为11.95 g/kg和1.11 t/hm 2,且温室气体排放成本为各处理中最低,可作为兼顾作物生产力和生态效益的改良方案,但由于投入成本提高,生物炭与PAM配施措施下的农户经济效益和NEEB较对照均显著降低,因此从粮食安全及生态改善角度考虑,应完善生态补偿机制,以调动农户积极性,促进改良措施落地。