去除凋落物和草毡层对寒温带典型森林土壤活性有机碳的短期影响

[目的]探究去除凋落物和草毡层对寒温带森林土壤活性有机碳的影响,为我国寒温带森林土壤碳循环的研究提供科学参考。[方法]以大兴安岭北部3种典型森林(白桦林、樟子松林和兴安落叶松林)为研究对象,在3种林型中设置对照、去除凋落物、去除草毡层以及去除凋落物和草毡层4种处理,于2021年9月对各处理不同土层(0—10 cm和10—20 cm)土壤进行取样,研究其土壤活性有机碳组分及其影响因子。[结果]在0—10 cm土层,与对照相比,去除凋落物后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中无显著变化,而在兴安落叶松林中显著降低了25.49%和39.40%;土壤微生物量碳含量在白桦林和兴安落叶松林中显著降低了19.26%和18.86%,而在樟子松林中无显著变化。去除草毡层后土壤可溶性有机碳和易氧化有机碳含量在白桦林和樟子松林中显著降低了16.08%,60.69%和17.38%,17.33%,而在兴安落叶松林中的变化不显著;土壤微生物量碳含量在3种林型中显著降低了19.47%~42.02%。同时去除凋落物和草毡层后3种林型土壤微生物量碳和易氧化有机碳含量极显著降低了22.03%~27.01%和52.22%~57.01%;土壤可溶性有机碳含量降低了11.25%~22.18%,其中白桦林和樟子松林达显著水平;在10—20 cm土层,不同去除处理对3种林型土壤可溶性有机碳和微生物量碳含量均无显著影响,白桦林和樟子松林土壤易氧化有机碳含量分别在去除草毡层以及同时去除凋落物和草毡层后显著降低,而兴安落叶松林土壤易氧化有机碳含量无明显变化。3种林型土壤活性有机碳各组分与土壤总有机碳、全氮、含水量呈显著正相关,与土壤pH则呈显著负相关。[结论]去除凋落物和草毡层降低了土壤活性有机碳含量,凋落物和草毡层的存在有利于土壤活性有机碳的形成与累积。

不同秸秆还田模式对冬小麦土壤活性有机碳库的影响

为探寻最适宜小麦种植的秸秆还田模式,优化土壤结构、提升土壤质量,采用根箱培养,以不施肥(CK)为对照,设置不同秸秆还田方式配施化肥共6个处理,即秸秆还田(SF)、秸秆生物炭还田(BF)、秸秆配施腐熟剂还田(SDF)、秸秆配施纳米载体腐熟剂还田(SNDF)以及单施化肥(F).结果表明:所有处理在不同时期的土壤活性有机碳库组分质量分数基本表现为随土层的加深而降低,SNDF处理在小麦成熟期的表层土壤总有机碳(SOC)、土壤可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)质量分数分别为36.40 g/kg、491.56 mg/kg、273.10 mg/kg,土壤碳库管理指数为225.7%,SDF在小麦成熟期的土壤活性有机碳(LOC)质量分数为7.79 g/kg,SOC、土壤DOC、土壤MBC、土壤LOC和碳库管理指数之间均存在极显著的正相关性(P<0.01).研究发现SNDF处理对冬小麦土壤有机碳组分及土壤碳库管理指数的改善效果最好,该结果为秸秆还田与化肥配施在农业生产上的应用提供了理论依据和研究基础.

典型黑土区坡耕地表层土壤活性有机碳变化特征

以典型黑土区3种地貌类型区(漫川漫岗区、丘陵漫岗区、平原低地区)坡耕地不同坡位表层土壤为研究对象,通过测定土壤总有机碳、高活性有机碳、中活性有机碳和低活性有机碳等指标,分析黑土区坡耕地不同坡位表层土壤活性有机碳的变化特征,探究不同地貌类型区坡耕地土壤活性有机碳变化特征的差异。结果表明,坡耕地各坡位表层土壤总有机碳含量变化范围为26.57~38.61 g/kg,土壤活性有机碳含量变化范围为1.85~5.67 g/kg。3种地貌类型区坡耕地不同坡位土壤总有机碳和活性有机碳含量变化特征不同。漫川漫岗区总有机碳、中活性有机碳和低活性有机碳含量变化特征均表现为坡上和坡中显著大于坡下、坡上和坡中无显著差异;高活性有机碳含量变化特征则以坡中最高坡下最低,且不同坡位之间高活性有机碳含量差异显著。丘陵漫岗区不同坡位土壤总有机碳和低活性有机碳含量差异显著,并表现为坡下显著大于坡上、坡上显著大于坡中;高活性有机碳和中活性有机碳含量的变化则呈现坡上和坡下显著大于坡中、坡上和坡下无显著差异。平原低地区总有机碳及3种活性有机碳组分的含量在各坡位间的差异均为未达显著水平。不同地貌间典型黑土区坡耕地表层土壤活性有机碳分布规律有所差异,漫川漫岗区和丘陵漫岗区坡耕地土壤有机碳活性最差的坡位分别是坡下和坡中,而平原低地区不同坡位间无显著变化。研究结果为黑土坡耕地生态建设与保护技术的针对性设计奠定了理论基础。

不同种类草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响

人工草坪具有防止水土流失、美化环境、配置景观、提供户外休闲活动场所和改善区域生态环境等多种功能。为探究不同种类草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响,本研究以常见的狗牙根等6种草坪草为试验材料,设置保持自然状态和人工去杂2个试验处理,连续管理养护5年后采集0~10 cm表层土,测定其土壤全碳和全氮含量、土壤微生物碳和氮含量、土壤活性有机碳含量及其转化率6组数据。结果表明,保持自然状态试验处理中野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪中上述6组数据均达到最大值,均值分别为50.00 g/kg、7.00 g/kg、1.90 g/kg、0.40 g/kg、5.70 g/kg和0.65/cycle;狗牙根草坪上述6组数据均最小。说明野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪对土壤微生物量和活性有机碳的影响较大,匍匐翦股颖和高羊茅次之,狗牙根最小。同一种试验材料,保持自然状态试验处理的上述6组数据均明显高于人工去杂试验处理的。野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草3种草坪对上述6组数据的影响大部分达到了统计学上的显著水平。因此,草坪建设者和管理者应根据不同种类草坪草的植物学特性,结合当地气候因子和土壤条件、草坪使用目的来选择合适的草坪草,以保证草坪质量和提高草坪使用效率的同时,促进其地下土壤生态系统的健康发展。

福建典型茶园土壤真菌群落特征对不同活性有机碳组分的影响

选择福鼎市白琳镇、磻溪镇、管阳镇、太姥山镇和点头镇5个乡镇典型茶园土壤作为研究对象,分析茶园土壤中真菌群落特征及其对不同活性有机碳组分的影响。结果表明:①茶园土壤中易氧化态有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)含量均值分别为6.11 mg/g、200.85 mg/kg和68.27 mg/kg,EOC/SOC、MBC/SOC、DOC/SOC占比均值分别为34.05%、1.14%、0.42%;②茶园土壤真菌群落OTU数为点头镇>白琳镇>管阳镇>太姥山镇>磻溪镇,其中优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势菌属为原隐球菌属(Saitozyma)、被孢霉属(Mortierella)和Pleuroascus,不同茶园土壤中的真菌群落组成结构相似,但真菌多样性指数差异显著(P<0.05);③真菌群落多样性特征方面,EOC、DOC含量与真菌群落多样性存在显著相关性(P<0.05);在真菌群落组成结构方面,Pleuroascus、Cpronia、Chloridum、Cladophialophora相对丰度与DOC、MBC含量呈显著正相关(P<0.05),Moritierella、Westerdykella相对丰度与DOC、MBC含量呈显著负相关(P<0.05);在真菌群落功能预测方面,腐生营养型真菌对土壤不同活性有机碳组分的积累影响显著。

菇渣有机肥配施脱硫石膏对黄河三角洲盐碱土活性有机碳及其敏感性的影响

[目的]为探讨菇渣有机肥与脱硫石膏对盐碱土有机碳组分及碳库管理指数的影响。[方法]以黄河三角洲新垦殖小麦-玉米轮作地为研究对象,采用随机区组试验方法,设置不施肥(CK)、农民常用施肥(CN)、菇渣有机肥(MCOF)、菇渣有机肥+脱硫石膏(MCOG)4个处理,通过3年田间施肥处理。[结果]菇渣有机肥与脱硫石膏配施显著降低0-20 cm土壤盐碱度,提高土壤氮磷钾养分含量和阳离子交换量(p<0.05);各处理0-20 cm土层总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)含量高于20-40 cm土层,而水溶性有机碳(WSOC)含量则相反;与CN处理相比,MCOG处理0-20 cm土层TOC、EOC、WSOC、MBC分别显著提高15.48%,23.50%,18.98%,51.40%,EOC和MBC有效率分别提高13.94%,30.49%,且MCOG处理较CN和CK处理的土壤碳库管理指数(CPMI)显著提高15.38%和20.00%;MBC的敏感性指数均高于其他有机碳组分,MCOG处理MBC值最高。相关性分析表明,土壤TOC含量取决于其活性组分,而影响盐碱土有机碳活性组分含量及其有效率、碳库管理指数的主要因素为pH、CEC和EC。[结论]菇渣有机肥与脱硫石膏配施能显著降低土壤盐碱含量,提高土壤肥力并增强固碳效率,研究结果为拓展盐碱地土壤有机改良方法提供理论依据和数据支撑。

长期施肥对设施土壤活性有机碳含量及碳库管理指数的影响

以连续8年设施定位施肥田间试验为依托,选择不施肥(CK)、4个单施化肥(N0PK、N1PK、N2PK、N3PK)、有机肥(M)和4个化肥与有机肥配施(MN0PK、MN1PK、MN2PK、MN3PK)共10个处理,研究长期定位施肥对设施土壤总有机碳、活性有机碳及其组分(高、中和低活性有机碳)含量和碳库管理指数及其剖面分布的影响。研究结果表明,在0~50 cm土层,各施肥措施土壤总有机碳、活性有机碳含量均随土层深度加深呈逐渐下降趋势。与CK相比,单施化肥对土壤总有机碳含量影响不显著,单施有机肥和化肥与有机肥配施均可显著提高0~20 cm土层土壤总有机碳含量(P<0.05),增幅分别为104.9%~135.3%和97.6%~139.6%,也可显著提高0~50 cm土层土壤活性有机碳含量(P<0.05),增幅分别为33.8%~235.5%和33.8%~251.3%。在0~20 cm土层,与施用相同化肥相比,化肥与有机肥配施显著提升了土壤总有机碳含量(P<0.05),增幅分别为76.8%~174.7%;有机肥与中量化肥配施(MN2PK)处理施入有机肥中有机碳固定率为最大,平均为26.6%。在0~20 cm土层,与施用相同化肥相比,化肥与有机肥配施显著提升了土壤活性有机碳和高活性有机碳含量(P<0.05),增幅分别为99.6%~259.4%和122.2%~330.7%;土壤活性有机碳及其组分与总有机碳含量之间呈显著线性正相关(P<0.05),其中高活性有机碳与总有机碳含量的相关系数最大(r=0.953)。与施用相同化肥相比,化肥与有机肥配施可显著提高0~20 cm土层土壤活性有机碳及其高和中活性组分的碳库管理指数(P<0.05),土壤活性及其高和中活性组分的碳库管理指数随施氮量的增加而增加。综上,在设施番茄栽培条件下,连续8年化肥与有机肥配施可显著提高0~20 cm土层土壤总有机碳、活性有机碳及其高活性组分含量,进而显著提高了0~20 cm土层土壤活性有机碳及其高活性组分的碳库管理指数,提高了设施土壤肥力,改善了设施土壤质量;有机肥与中量化肥配施(MN2PK)是设施番茄可持续生产较为合理的管理措施。

施磷对紫花苜蓿土壤呼吸速率及活性有机碳组分的影响

探究施磷对紫花苜蓿土壤呼吸速率及活性有机碳组分含量的影响,明确不同施磷处理条件下苜蓿田土壤呼吸速率及土壤活性有机碳组分之间的关系,以期为人工草地土壤固碳和可持续发展提供数据支撑。本试验采用随机区组设计,设置0(P_(0))、50(P_(1))、100(P_(2))和150 kg·hm^(-2)(P_(3))4种施磷水平,重复3次。研究不同施磷水平下紫花苜蓿0~60 cm土层的土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)含量、土壤温湿度及呼吸速率(R_S)。结果表明,不同土层SOC、MBC、DOC、POC和EOC含量随施磷量增加而升高,在P_(3)处理下达到最大,分别为15.77 g·kg^(-1)、0.42 g·kg^(-1)、0.34 g·kg^(-1)、4.68 g·kg^(-1)和2.06 g·kg^(-1),且显著大于P_(0)处理(P<0.05)。SOC、MBC、DOC、POC及EOC在垂直分布上均以0~20 cm土层含量最高,分别占总含量的38.35%~41.58%、38.31%~39.49%、45.54%~46.65%、46.29%~47.35%和40.40%~44.17%。施磷处理使土壤R_(S)提高了0.31%~14.90%,且刈割前后差异显著(P<0.05)。随施磷量增加,不同土层MBC、DOC、POC及EOC的敏感指数均呈上升趋势。施磷处理下0~30 cm土层微生物量碳敏感指数最高,30~60 cm土层易氧化有机碳敏感指数最高。建议用微生物量碳指示表层土壤有机碳的变化,而易氧化有机碳可指示深层土壤有机碳的变化。各活性有机碳组分有效率随施磷量增加变化规律不明显。结构方程结果表明,施磷可直接影响SOC含量,也可通过改变MBC、DOC、POC和EOC含量而间接影响SOC含量。综上,施磷提高了土壤R_S,但持续磷输入整体增加了苜蓿田土层内SOC、MBC、DOC、POC和EOC含量,提高了固碳潜力及土壤质量,可为全球磷沉降背景下人工草地生态系统土壤有机碳动态变化及人工草地管理提供科学依据。

山黧豆还田与氮肥减施对稻田土壤活性有机碳组分及酶活性的影响

为探明绿肥山黧豆(Lathyrus sativus)还田配施氮肥在改良土壤方面的效应,明确合适的绿肥配施氮肥比例,设置2×4双因素试验,研究绿肥的不同翻压量[15000(M_(1))、22500(M_(2))、30000(M_(3))、37500(M_(4))kg·hm^(−2)]和氮肥的不同施氮量[常规施氮量的60%(N_(1))和80%(N_(2))配比]对土壤活性有机碳库各组分、碳库管理指数和酶活性等指标的影响。结果表明:与常规施肥(CF)处理相比,翻压一定量的绿肥并配施减量氮肥能有效提升稻田总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳含量及碳库管理指数,提升效果随配施比例的不同存在差异,其中M_(4)N_(1)、M_(4)N_(2)处理提升效果最佳。在相同施氮水平下,有机碳各组分含量、碳库管理指数及总体酶活性均呈现出随翻压量增加而增加的趋势。与CF处理相比,翻压绿肥并配施氮肥对稻田土壤过氧化氢酶无显著影响(P>0.05),对纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖甘酶活性均具有显著影响(P<0.05)。总体酶活性均表现为M_(4)N_(2)>M_(4)N_(1)>M_(3)N_(1)>M_(3)N_(2)>M_(2)N_(1)>M_(2)N_(2)>M_(1)N_(1)>M_(1)N_(2)>CF>CK处理。各有机碳组分之间具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关性,β-葡萄糖甘酶、纤维素酶与土壤活性有机碳各组分均呈正相关关系(P<0.05)。对土壤活性有机碳组分含量及土壤酶活性影响因素的灰色关联度综合分析结果表明,60%氮肥+37500 kg·hm^(−2)绿肥模式的综合评价效果最好。

蚯蚓活动对毛竹林土壤二氧化碳排放及活性有机碳的影响

【目的】土壤动物对土壤碳循环至关重要。探究蚯蚓活动对毛竹Phyllostachys edulis林下土壤二氧化碳(CO_(2))排放及活性有机碳变化的影响。【方法】通过3个月的温室盆栽试验,以单独种植毛竹为对照(ck),以分别添加凋落物(MBL)和凋落物及蚯蚓(MBLE)为处理,采用静态箱-气相色谱法分段采集并分析土壤释放的CO_(2),测定土壤有机碳、颗粒态有机碳、可溶性有机碳、矿物结合态有机碳以及微生物生物量碳质量分数。【结果】蚯蚓活动极显著增加了20.3%的毛竹生物量(P<0.01),其对土壤CO_(2)排放的影响随时间变化敏感。试验前期(<51 d),MBLE处理与MBL处理的CO_(2)累积排放量无显著性差异,而试验后期(>51 d),MBLE处理的CO_(2)累积排放量显著高于MBL处理(P<0.05),但试验结束时(第85天),MBLE处理的土壤CO_(2)累积排放量较MBL处理仅增加4.5%。此时,MBL处理土壤CO_(2)排放通量较MBLE处理高25.2%。土壤碳质量分数对蚯蚓活动的响应同样随时间变化敏感。MBLE处理下的土壤有机碳、可溶性有机碳、颗粒态有机碳及矿物结合态有机碳质量分数在前68 d均低于MBL处理,但试验结束时(第85天),MBLE处理的可溶性有机碳质量分数显著提高了15.2%(P<0.05);土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒态有机碳质量分数分别提高了8.5%、8.5%和10.6%;但土壤微生物生物量碳质量分数极显著降低了26.3%(P<0.01)。【结论】蚯蚓活动可促进毛竹生长,增加毛竹林土壤碳质量分数,并在试验结束时降低土壤CO_(2)排放通量及累积排放量。

湿地土壤活性有机碳研究进展

本研究对湿地土壤活性有机碳的生物地球化学循环过程、测量方法、影响因素进行系统梳理,并从研究的不足之处提出了未来的研究方向,主要结论包括:(1)湿地土壤活性有机碳的研究还相对较少,对于活性炭的测量还不是那么全面,应该按照活性炭分组逐级进行,对于同一湿地进行深入分析。(2)国内外关于湿地土壤活性有机碳的研究主要集中在滨海湿地,对于高寒和干旱区湿地的研究还相对较少,应加强干旱、高寒区湿地土壤活性有机碳的研究,填补湿地研究的不足。(3)对于湿地土壤活性有机碳的研究多采用室内模拟配演实验,应该在实验地建立湿地土壤活性有机碳长期观测点,以便能够观测到最真实状态下湿地土壤活性有机碳的变化。

辽东冰缘地貌表层土壤团聚体活性有机碳分布特征

辽东山地冰缘地貌地质条件复杂,影响土壤稳定性和土壤碳汇功能。为揭示土壤碳库稳定性及其调控机理,选择不同海拔的4种典型植被,测定并分析土壤团聚体活性有机碳的变化特征及其相关的植被、物理、化学影响因素。结果表明:4种植被>0.25 mm粒径团聚体中活性有机碳质量分数呈现随海拔降低递减的趋势,即中山草地>天然林>人工林>岸边带;团聚体活性有机碳贡献率在中山草地、天然林和人工林中随团聚体粒径的减小而降低,且粒径>0.25 mm的团聚体贡献率较大;土壤团聚体活性有机碳与土壤总有机碳呈显著正相关,且在大团聚体中相关性更为显著;土壤团聚体有机碳、活性有机碳、非活性有机碳与植被盖度、凋落物生物量、根系生物量及氧化还原电位呈正相关,与土壤总氮量、密度、pH和含水率呈负相关。综上,辽东山地冰缘地貌植被特征、土壤物理和化学特征对土壤团聚体活性有机碳有重要影响。

湘西北天然林转换对土壤活性有机碳与酶活性的影响

[目的]了解土壤活性有机碳(SOC)组分和酶活性对天然林转换的响应,为预测区域土壤健康演变和环境变迁提供科学依据。[方法]选取本底一致,利用历史清晰的天然常绿阔叶林以及由此转变而来的针叶人工林、果园、坡耕地和水田,应用物理、化学和生物化学分析技术,研究表土活性有机碳组分和酶活性对天然林转换的响应规律与差异。[结果]天然林改为果园、坡耕地和水田后显著降低土壤有机碳、活性有机碳含量和酶活性,降幅分别为42%~67%,47%~88%和36%~89%。其中,以易氧化有机碳、微生物生物量碳含量和蔗糖酶活性的敏感性相对高于SOC敏感性,敏感地指示土壤有机碳库及活性的降低,易氧化有机碳更适宜推广应用。天然林改为人工林,土壤活性有机碳、酶活性的敏感性一般低于天然林改为果园、坡耕地,相对有利于土壤中活性有机碳库的保存。活性有机碳占总有机碳的比例由天然林改为人工林后显著降低,敏感地指示土壤碳库质量的下降。[结论]天然林转换不仅导致土壤活性有机碳数量大幅减少,有机碳库的质量下降,与之相关的酶活性也降低;土壤有机碳的活性和酶活性的降低,指示天然林转换后土壤生物健康/质量的退化。

毛叶苕子对滨海盐碱地土壤活性有机碳和后茬玉米产量的影响

黄河三角洲地区土壤盐渍化严重,加之冬春季节降雨量少,淡水资源匮乏,耕地冬春休耕现象普遍。于2020年9月—2021年10月,以冬春休耕为对照,研究种植翻压毛叶苕子对土壤理化性质、活性有机碳组分动态变化和后茬作物玉米产量的影响,以期为覆盖植物在黄河三角洲地区盐碱地产能提升方面的应用提供参考。结果表明,在1年试验期内,与冬春休耕相比,种植毛叶苕子可以降低土壤EC,提高易氧化有机碳(ROC)含量,翻压后则显著降低pH,并提高土壤养分和活性有机碳含量。与休耕相比,试验期内毛叶苕子处理平均pH降低0.12,平均土壤总氮(TN)、总磷(TP)、有机碳(SOC)、ROC、可溶性有机碳(DOC)含量和ROC/SOC分别提高15.1%、5.5%、6.3%、99.1%、8.2%和89.9%,平均EC则基本持平。毛叶苕子处理的后茬玉米籽粒产量提高15.9%,增产效果显著。主成分分析结果表明,玉米产量与土壤TN、SOC、DOC、ROC呈正相关,与pH、EC呈负相关。毛叶苕子翻压后,土壤有机碳各组分含量与TN和pH的相关关系增强,与TN呈显著正相关,与pH呈显著负相关。种植翻压毛叶苕子后土壤TN升高和土壤pH降低,提升了土壤有机碳和活性有机碳含量,综合作用使后茬玉米产量提高。在黄河三角洲地区,相对于冬春休耕,冬春季种植毛叶苕子对土壤改良和后茬作物产量提升优势明显,可考虑作为盐碱地综合利用的优选模式。

紫云英与稻草还田替代部分化肥对双季稻产量和土壤活性有机碳的影响

【目的】基于连续4年田间定位试验,探究紫云英与稻草翻压还田替代部分化肥对双季稻产量以及稻田土壤有机碳组分、碳库管理指数的影响。【方法】开展双季稻田间定位试验,测定早、晚稻产量及连续试验4年后的土壤有机碳和土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳含量,计算土壤碳库管理指数。试验设6个处理:(1)冬闲+氮、磷、钾化肥(CF);(2)翻压紫云英+氮、磷、钾化肥(MV);(3)冬闲+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥(RSl);(4)冬闲+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥(RSh);(5)翻压紫云英+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥(MV+RSl);(6)翻压紫云英+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥MV+RSh)。晚稻收获后,采集0—15 cm耕层土壤,采用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量,高锰酸钾氧化法测定土壤高活性(33 mmol·L^(-1))、中活性(167 mmol·L^(-1))、活性(333 mmol·L^(-1))有机碳含量。【结果】等氮磷钾养分投入量下,MV+RSh处理的双季稻产量与CF、RSl处理差异显著,其他处理间水稻产量无显著差异,双季稻总产量RSl处理最高,为13347 kg·hm-2,MV+RSh处理最低,为11687 kg·hm^(-2)。连续试验4年后,MV+RSh、RSh、MV+RSl、RSl、MV处理的土壤有机碳含量分别显著增加42.0%、32.9%、29.9%、28.3%、26.3%(P<0.05);各处理的土壤活性有机碳含量提高了23.9%—56.4%,MV+RSh、RSh、MV+RSl、RSl、MV处理土壤非活性有机碳含量分别显著增加了37.3%、28.6%、25.8%、24.1%、23.4%(P<0.05)。相比CF处理,MV+RSh、MV+RSl、MV、RSh、RSl处理下土壤高活性有机碳含量增加了12.3%—27.7%,中活性有机碳含量增加了5.6%—20.0%,活性有机碳含量增加了9.9%—26.3%。翻压紫云英和稻草还田显著提高了土壤碳库管理指数,CF、MV、RSl、MV+RSl、RSh、MV+RSh处理使得土壤碳库管理指数增加了25.5%—61.7%。【结论】连续4年等氮磷钾养分投入下,翻压紫云英、稻草还田替代部分化肥用量可以保证双季稻产量,提高土壤有机碳含量,且有利于增加土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳的含量,皆以MV+RSh处理增加最显著,与仅紫云英还田相比,仅稻草还田对增加土壤有机碳含量贡献更大。综上,在南方双季稻区,在一定替代范围内,紫云英和稻草还田可以减少化肥用量,保证水稻产量。

不同施氮水平下秸秆还田对农田黑土养分及活性有机碳的影响

为揭示不同施氮水平下秸秆深埋还田配施菌剂对农田黑土养分与活性有机碳的影响及调控机制,以农田黑土为研究对象,采用裂区试验设计,设置无秸秆还田、秸秆深埋还田配施菌剂为主因素,4个施氮水平(N):0、135、180、225 kg/hm2为副因素,测定农田黑土有机碳、全氮、全磷及可溶性有机碳、易氧化有机碳、轻组有机碳、颗粒有机碳含量的变化。研究表明,在不同施氮水平下,秸秆深埋还田配施菌剂增加了土壤有机碳、全磷、轻组有机碳、易氧化有机碳和可溶性有机碳含量,增幅分别为0.61%~1.55%、2.39%~4.55%、2.85%~45.31%、2.23%~4.08%和46.42%~88.63%,降低了全氮含量,降幅为3.74%~9.55%。在无秸秆还田中,施氮处理与不施氮处理相比,土壤有机碳、全氮、全磷、可溶性有机碳含量增幅分别为2.26%~8.77%、1.65%~3.30%、14.09%~25.00%、4.84%~21.88%;土壤易氧化有机碳含量降低幅度为5.26%~8.83%。在秸秆深埋还田配施菌剂条件下,施氮处理与不施氮处理相比土壤总碳和全磷含量幅度分别为1.32%~3.79%、11.74%~24.35%;土壤轻组有机碳和易氧化有机碳含量减幅分别为12.74%~21.78%、5.71%~10.46%;土壤可溶性有机碳含量在N180 kg/hm2处理时增加了57.02%。秸秆深埋还田配施菌剂结合适量氮肥能提高土壤活性有机碳组分含量,有效改善土壤养分的供给能力,配施过量氮肥效果反而不显著,其中秸秆深埋还田配施菌剂并施N 180 kg/hm2处理效果最佳,有望成为黑土地区土壤培肥的实际有效方式。

围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响

过度放牧导致滇西北高寒湿地碳汇功能逐渐丧失,围栏禁牧作为一种有效的湿地恢复方式,其对滇西北高寒湿地土壤碳库的影响尚缺乏研究。为探明围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响,以纳帕海湿地不同禁牧年限(未禁牧、禁牧3年、禁牧8年、禁牧10年)的草甸和沼泽化草甸作为研究对象,对比分析不同禁牧年限草甸和沼泽化草甸土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)含量特征。研究结果表明,随着禁牧年限的增加(<10 a),草甸和沼泽化草甸土壤TOC、DOC、EOC、MBC含量显著增加(P<0.05);随着土壤深度的增加,草甸和沼泽化草甸土壤TOC、EOC和MBC含量逐渐下降,而POC和DOC含量逐渐增加。土壤理化性质显著影响土壤活性有机碳各组分含量,其中总氮(TN)是影响草甸和沼泽化草甸土壤活性有机碳各组分含量的主导因素。围栏禁牧有利于滇西北高寒湿地土壤质量和固碳能力的恢复,且随着禁牧年限的增加,恢复效果越明显。相同恢复年限,纳帕海沼泽化草甸土壤恢复效果比草甸土壤显著。研究可以为放牧湿地恢复研究提供理论基础。

毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替过程中土壤活性有机碳组分变化特征

土壤活性有机碳是土壤有机碳(SOC)的活性部分,是衡量土壤质量和健康状况的重要指标,能够反映植被恢复演替过程中土壤环境的早期变化。但在SOC贫瘠的沙地,长期恢复演替如何影响土壤活性有机碳组分尚不清楚。本研究以毛乌素沙地杨柴人工灌木林为研究对象,分别选取未造林(CK)与造林年限9 a、18 a和30 a的杨柴人工灌木林,探究毛乌素沙地杨柴人工灌木林恢复演替过程中土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)和SOC变化规律。结果表明:(1)毛乌素沙地杨柴灌木林随恢复演替年限增加土壤固碳能力增强,但在恢复演替18 a时出现转折点,恢复演替18—30 a时土壤固碳速率相对减缓;(2)表层0—10 cm土壤DOC、MBC和ROC对恢复演替响应较为敏感,恢复演替过程中表层土壤活性有机碳各组分含量逐渐升高;(3)恢复演替年限并未对土壤活性有机碳占SOC比例产生显著影响,同时也未显著改变碳库活度。综上所述,毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替有助于土壤活性有机碳和SOC积累,但长期恢复演替是否持续对土壤活性有机碳固持产生积极作用仍需进一步研究。

退耕还草对土壤碳库活度及团聚体活性有机碳组分分布的影响

[目的]揭示黄土高原地区退耕还草对土壤团聚体活性有机碳的影响,阐明植被恢复过程中土壤碳库质量和稳定性的调控因素,为评估土壤碳固存潜力和有机碳积累机制提供理论参考。[方法]以安塞纸坊沟流域不同退耕年限(7 a,18 a,35 a和45 a)土壤为研究对象,选取耕地作对照,分析了0—10 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体(5~2 mm,2~0.25 mm,0.25~0.053 mm和<0.053 mm)有机碳含量、活性有机碳组分含量及其土壤环境影响因子。[结果]退耕还草显著提升土壤团聚体稳定性,碳库活度虽然变化不显著,但促进中活性有机碳转变为低活性有机碳,增加非活性有机碳占比,维持并提升土壤碳库质量。草地恢复影响土壤有机碳和活性有机碳在各粒级团聚体的重新分配,土壤有机碳和高、中活性有机碳主要存在于>0.25 mm粒级大团聚体中,低活性有机碳主要存在于<0.25 mm粒级微团聚体中。团聚体不同活性有机碳组分的积累主要受土壤总有机碳、可溶性有机碳、全氮和全磷等营养元素含量调控。[结论]在黄土高原植被恢复过程中,土壤结构和营养元素的综合效应共同决定活性有机碳在团聚体中的分布。

森林转换对土壤活性有机碳组分的影响

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)以及土壤理化指标,分析了林型转换后土壤活性有机碳组分变化特征及其与土壤理化因子间的相关关系。结果表明:(1)马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林后主要对0—10 cm土壤活性有机碳组分产生影响,其中土壤SOC,POC,EOC含量均在林型转换后出现下降,DOC含量上升,而MBC在林型转换前后无显著差异。(2)林型转换后各土层POC/SOC均出现下降,DOC和EOC占SOC比例总体呈升高趋势,MBC/SOC则未表现出明显规律。(3)土壤有机碳与活性碳组分以及TN,EC,NH+4-N,NO-3-N均呈极显著正相关,各活性碳组分之间也存在极显著正相关关系(p<0.01)。综上,马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林主要导致了表层土壤有机碳的流失及其稳定性下降,影响了表层土壤活性有机碳含量,对深层土壤有机碳及其活性组分影响较小,这可能是由于不同林型、微生物活性和管理干扰等多种因素的综合作用。