长期施肥潮土在玉米季施肥初期的有机碳矿化过程研究

以黄淮海平原长期定位试验地2007年玉米播种期土壤为研究对象,通过室内37天的培养实验并选择4个应用比较广泛的方程对土壤有机碳矿化过程进行拟合,其目的主要是为了比较研究长期不同施肥土壤在玉米季施肥初期有机碳矿化过程及主要矿化参数的差异,并评估矿化参数和主要土壤性质之间的相关关系。结果表明,37天培养期内各施肥处理土壤CO2-C累积释放量与土壤有机碳、全氮含量和微生物活度均呈显著正相关,大小依次为OM>1/2OM+1/2NPK>NPK>NP>PK>CK>NK,有机碳矿化过程均呈曲线形式,与Jones(1984)改进的一级动力学方程拟合效果最好。拟合所得土壤潜在可矿化有机碳量(C0)、易矿化有机碳量(C1)和初始潜在矿化速率(C0k)均表现出有机肥处理高于化肥处理,施肥处理高于不施肥处理(NK处理除外),与土壤有机碳、全氮和土壤微生物活度均呈显著正相关;有机碳矿化速率(k)和土壤潜在可矿化有机碳占土壤总有机碳的比例在处理间差异均不显著,除k与有机碳呈显著负相关外,其他与土壤性质均无显著相关性。因此,我们推测有机肥和化肥的平衡施用均能显著增强土壤有机碳的矿化作用,有利于土壤无机养分的释放,同时使部分有机碳在土壤中积累。

湘中丘陵区4种森林类型土壤有机碳和可矿化有机碳的比较

采用短期室内土壤培养法，比较研究了湘中丘陵区4种不同森林类型（杉木人工林、马尾松＋石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林、石栎＋青冈常绿阔叶林）土壤有机碳、可矿化有机碳的含量。结果表明，4种森林土壤有机碳含量、可矿化有机碳含量以及可矿化有机碳的分配比例均随土壤深度的增加而下降。同一土层有机碳含量从高至低的排序均表现为：石栎＋青冈常绿阔叶林＞马尾松＋石栎针阔混交林＞南酸枣落叶阔叶林＞杉木人工林，0～30 cm土层，南酸枣落叶阔叶林、马尾松＋石栎针阔混交林、石栎＋青冈常绿阔叶林土壤有机碳含量比杉木人工林分别高出20.8%、29.7%和31.9%。可矿化有机碳含量及其分配比例从高至低的排序均表现为：石栎＋青冈常绿阔叶林＞南酸枣落叶阔叶林＞马尾松＋石栎针阔混交林＞杉木人工林，0～30 cm土层，石栎＋青冈常绿阔叶林、南酸枣落叶阔叶林、马尾松＋石栎针阔混交林可矿化有机碳含量比杉木人工林分别高出51.6%、45.2%和41.0%，可矿化有机碳的分配比例比杉木人工林分别高出35.8%、29.3%和20.0%，4种森林土壤可矿化有机碳与总有机碳、土壤微生物生物量碳、全N、C/N之间均呈极显著相关性。

不同施肥处理对土壤活性有机碳和甲烷排放的影响

通过采集田间试验区连续3a施入有机肥的稻田耕层土壤,分析土壤中微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和可矿化有机碳(readily mineralizable carbon,RMC)等活性有机碳的含量,稻田甲烷(CH_4)的排放通量,探讨施用有机肥的土壤活性有机碳变化及与CH_4排放的关系。研究结果显示:(1)施有机肥对土壤中的活性有机碳均有一定的促进作用。3a不同施肥处理土壤中DOC、ROC、MBC和RMC的平均含量分别为383.6、2501.2、640.4 mg/kg和291.7 mg/kg。3a施猪粪(猪粪+化肥,PM)、鸡粪(鸡粪+化肥,CM)和稻草(稻草+化肥,RS)的DOC的含量分别比化肥(CF)处理增加5.6%、6.7%和19.3%,ROC的含量分别比CF增加6.6%、8.4%和9.8%;MBC含量分别比CF增加5.1%、14.8%和21.5%,RMC增加6.8%、22.0%和33.9%。不同施肥处理的稻田土壤活性有机碳为分蘖期高于成熟期。(2)施肥处理显著增加稻田CH_4排放,CH_4分蘖期的排放通量是成熟期的143倍,3a PM、CM和RS处理的CH_4排放分别比CF处理增加37.0%(P<0.05)、92.7%(P<0.05)和99.4%(P<0.05)。(3)不同施肥处理的DOC、ROC、MBC和RMC含量与CH_4排放通量均存在显著正相关关系,ROC与CH_4排放的相关系数最高,为0.754(P<0.01),且4种有机碳间关系密切。稻田分蘖期土壤中的活性有机碳与稻田CH_4排放呈显著正相关关系。(4)综合分析,在4种有机碳中,土壤中ROC和MBC的含量直接影响CH_4排放。

不同杨农复合经营模式对土壤活性碳组分及其分布特征的影响

对苏北地区3种杨农复合经营模式:宽窄行模式(简称K模式),片林模式(简称P模式)和网格模式(简称W模式)的土壤活性碳组分含量及其分布特征进行研究,结果表明:不同杨农复合经营模式对3种土壤活性碳组分都具有一定的影响,相比之下,可矿化碳含量更能反映土壤有机碳库对不同杨农复合经营模式的响应;不同杨农复合经营模式土壤活性碳组分在垂直分布上总体都有随土壤深度的增加而降低的趋势,分布规律相似;相关分析表明,不同杨农复合经营模式土壤可矿化有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳与土壤总有机碳含量呈现极显著正相关关系,相关系数分别为0.67、0.77、0.61,都可作为表征土壤碳平衡和土壤肥力变化的理想指标。

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤活性有机碳组分的影响

为探讨退耕植茶对土壤活性有机碳组分的影响,选取退耕2~3年(RT 2~3)、9~10年(RT 9~10)和16~17年(RT 16~17)的茶园为研究对象,以邻近撂荒地为对照(CK),测定其土壤颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、可矿化有机碳(MOC)含量,并分析其分配比例随退耕植茶年限推移的变化.结果表明,POC、MBC和WSOC对退耕植茶的响应较为一致,与对照相比,退耕植茶初期(RT 2~3),各组分含量均降低,但随着植茶时间的推移,各组分含量逐渐增加,在植茶9~10或16~17年后显著高于撂荒地;退耕植茶后MOC含量显著降低,总体表现为CK>RT 16~17>RT 9~10>RT 2~3,0~10 cm土层,RT 2~3、RT 9~10和RT 16~17土壤MOC含量分别较对照显著下降35.25%、23.89%和16.87%,10~20 cm土层中分别下降32.31%、13.09%和23.22%,20~40 cm土层中分别下降36.43%、28.79%和30.76%.植茶后,土壤活性有机碳在总有机碳中的比例整体现为0~10 cm高于20~40 cm,相较于表层土壤,深层土壤碳库的稳定性更强.退耕植茶有利于土壤肥力的保持,对提升土壤有机质水平起到积极作用,且随植茶时间的推移,土壤对碳的固持作用增强,土壤质量得到提升.