耕作方式对辽西褐土区土壤穿透阻力的影响及机理

为了探明耕作方式转变对土壤物理性质的影响,研究设置田间定位试验,监测长期旋耕转变为免耕和深松耕后土壤容重、水分和穿透阻力的变化特征。试验设免耕(no tillage,NT)、深松(subsoiling,SS)、旋耕(rotary tillage,RT)3个处理,在玉米生长季监测土壤含水量、容重和穿透阻力动态,定量并分析土壤穿透阻力对含水量和容重变化的响应。结果表明,玉米生育期NT处理的土壤容重保持相对稳定,RT和SS处理容重逐渐增大;与RT和SS处理相比,NT处理增加0-30 cm的容重、0-45 cm的含水量和0-15 cm的穿透阻力,但在干旱时期降低15-45 cm的穿透阻力,避免了土壤紧实对玉米的胁迫。基于含水量和容重参数,建立了预测土壤穿透阻力的指数模型,其P<0.001,R 2为0.77。模型结果表明,当容重>1.4 g/cm^3且含水量<0.13 cm^3/cm^3时,土壤穿透阻力将大于限制作物生长的阈值(2 MPa);在含水量<0.2 cm^3/cm^3时,土壤穿透阻力对含水量的敏感性显著高于容重,说明该区域干旱(水分)引起的土壤紧实度增加比压实更为重要。免耕有助于该区域保持土壤水分,同时降低容重增加导致的土壤紧实效应,有利于避免土壤紧实胁迫对作物生长的影响。

不同施肥下根际沉积对秸秆碳氮在土壤剖面中固存的影响

【目的】秸秆还田是我国东北黑土地保护的重要措施。在实际的农业生产中秸秆与根际沉积同时存在,然而关于它们同时存在时秸秆碳氮在土壤中的固定特征仍不清楚。本研究旨在比较不同土层土壤有机碳(SOC)中秸秆碳(13C-SOC)和土壤全氮(TN)中秸秆氮(15N-TN)含量的差异,探讨不同施肥下根际沉积对秸秆碳氮在土壤中固存的影响,以期为东北黑土地的保护和利用提供依据。【方法】以沈阳农业大学长期定位试验站不同施肥处理(不施肥,CK;单施化肥,NP)为研究对象,分别仅添加13C15N双标记秸秆(S)和添加13C15N双标记秸秆结合根际沉积(以下简称“根际沉积”)(SR),即设CK+S、CK+SR、NP+S和NP+SR 4个处理。分别在田间原位试验的第50天和第150天采样,并测定不同土层SOC含量及其δ13C值、TN含量及其δ15N值。【结果】在秸秆分解前期(第50天),施肥、根际沉积及其交互作用显著影响(P<0.05)表层(0—20 cm)土壤的13C-SOC和15N-TN含量。第50天,CK+SR与CK+S处理相比,表层土壤的13C-SOC和15N-TN含量分别增加了18.6%和21.7%(P<0.05);不同施肥下,S(CK+S和NP+S)与SR(CK+SR和NP+SR)处理表层土壤13C-SOC对SOC的贡献率平均分别为10.5%和12.0%;CK下两个处理(CK+S和CK+SR)与NP下对应的处理(NP+S和NP+SR)相比,表层土壤15N-TN对TN的贡献率平均增加了27.6%(P<0.05)。第50天,深层土壤(20—50 cm)13C-SOC对SOC的贡献率和15N-TN对TN的贡献率分别为1.0%—2.2%和0.5%—0.9%。在秸秆分解后期(第150天),根际沉积和施肥分别显著影响(P<0.05)表层土壤13C-SOC和15N-TN含量。第150天,仅添加秸秆处理与根际沉积处理相比,表层土壤13C-SOC含量增加了12.6%(P<0.05);CK下两个处理与NP下对应的处理相比,表层土壤15N-TN含量平均增加了22.0%(P<0.05);CK各处理和NP各处理表层土壤15N-TN对TN的贡献率平均分别为5.5%和4.0%。第150天,深层土壤13C-SOC对SOC的贡献率和15N-TN对TN的贡献率分别为0.8%—3.2%和0.7%—1.8%。【结论】秸秆分解后期根际沉积对表层土壤中秸秆碳的固定起负反馈效应,秸秆碳氮不断从表层土壤向深层土壤迁移和累积,其对土壤有机碳和氮库稳定性的影响应予以重视。

连续外源碳添加对土壤有机碳组分的影响

【目的】农田生态系统中外源碳(根系分泌物、根残体等)会连续不断输入到土壤中,明确连续外源碳输入方式下土壤有机碳的形成和固定特征,为农田土壤固碳提供依据。【方法】本研究以沈阳农业大学长期定位试验站不施肥处理表层(0~20 cm)土壤为研究对象,将13C标记葡萄糖以单次或连续多次(每隔15 d添加一次)的方式添加到土壤中,然后进行室内培养。分别在培养第14、29、57、100和365 d采样,通过分析土壤颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)组分中外源碳含量和贡献率,对比单次和连续添加方式对外源碳在土壤有机碳组分中分配的差异,探讨外源碳添加方式对土壤有机碳组分的影响。【结果】单次和连续添加处理土壤MAOC中葡萄糖源碳含量分别在第100 d和第57 d达到最大值,然后随时间增加均呈降低趋势。第365 d,单次添加处理土壤POC和MAOC组分中葡萄糖源碳含量均为连续添加处理的1.50倍;连续添加处理土壤POC和MAOC中葡萄糖碳的贡献率分别为0.10%和0.57%,与单次添加处理相比分别降低了36.20%和31.75%(P<0.05);单次和连续添加处理葡萄糖碳分配到MAOC的比例分别为14.69%和9.78%(P<0.05)。【结论】连续添加方式降低了稳定土壤有机碳的形成,单次添加方式的土壤有机碳固存潜力可能被高估。