高寒草甸土壤有机碳活性组分对灌丛化的响应

[目的]草地灌丛化过程的植被群落演替会影响土壤有机碳库,而土壤有机碳(SOC)活性组分能够敏捷反映土壤有机碳库变化。分析灌丛化对高寒草甸SOC活性组分的影响,为全球气候变化背景下青藏高原草地土壤有机碳库变化和固碳研究提供数据支撑。[方法]以青藏高原川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草甸为研究对象,分析不同灌丛化阶段(未灌丛化、中度灌丛化和重度灌丛化草甸)0—10,10—20,20—40 cm土壤理化性质、碳转化酶活性和SOC活性组分特征。[结果](1)灌丛化使得0—20 cm土壤含水量(SWC)显著减小,各土层SOC含量均在重度灌丛化草甸最大,中度灌丛化草甸土壤pH值显著增大。(2)中度灌丛化草甸土壤淀粉酶活性(SAA)显著低于未灌丛化草甸,10—40 cm土壤蔗糖酶活性(SSA)也显著较低,SSA在重度灌丛化阶段显著强于未灌丛化草甸。(3)与未灌丛化草甸相比,中度灌丛化草甸0—10,10—20,20—40 cm易氧化有机碳(ROOC)含量分别显著减少16.79%,21.73%和31.11%,0—10 cm土壤可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)含量也显著减少;重度灌丛化草甸0—10 cm土壤颗粒态有机碳(POC)和ROOC含量分别增大24.37%和29.54%,10—20 cm土壤MBC和DOC分别增大12.96%和10.38%,20—40 cm土壤MBC和DOC分别增大57.62%和22.10%。(4)土壤有机碳活性组分均与TN,SWC,SOC以及碳转化酶活性显著正相关,ROOC与pH值显著负相关。[结论]研究区域川西锦鸡儿灌丛化初期土壤有机碳活性组分含量降低,而灌丛化后期土壤有机碳及其各活性组分均得到积累,可能对该区域土壤有机碳积累和土壤质量提升产生积极效应。

生物质炭配施有机物料对红壤碳组分及酶生态化学计量特征的影响

【目的】分析生物质炭和有机物料施用对旱地红壤有机碳组分和酶活性的影响,探明微生物的碳氮磷元素限制特征,为提升红壤有机碳稳定性提供理论依据。【方法】采用田间试验,设置不施有机物料对照(ck)、玉米Zea mays秸秆单施、羊粪单施及其分别与生物质炭(玉米秸秆炭)配施等6个处理。试验开始2 a后测定土壤有机碳组分、土壤养分质量分数、碳氮磷循环相关碱解酶活性和氧化酶活性。【结果】与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与有机物料配施显著增加了土壤有机碳和碱解氮质量分数(P<0.05),提高了土壤碳氮比和碳磷比及惰性碳组分质量分数,降低了有机碳活性指数。有机物料施用显著提高了纤维二糖水解酶(CB)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和过氧化物酶(PERO)活性(P<0.05);与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理显著降低β-葡萄糖苷酶(BG)活性50.9%、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性32.1%、NAG活性45.3%、酸性磷酸酶(PHOS)活性40.0%(P<0.05)。与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施降低了多酚氧化酶(PHOX)活性28.6%和PERO活性22.2%,但对其他酶的活性无影响。与单施秸秆相比,生物质炭配施秸秆降低了向量长度;与单施羊粪相比,生物质炭配施羊粪对酶化学计量比、向量长度及向量角度均无显著影响。PERO和PHOX与土壤惰性碳质量分数、碳氮比、碳磷比呈显著负相关(P<0.05)。冗余分析表明:土壤惰性碳质量分数、碳氮比和碳磷比是影响土壤酶活性及其化学计量特征的主要因子。【结论】与有机物料单施相比,生物质炭与有机物料配施可以更好地提高旱地红壤养分和惰性碳组分质量分数,降低有机碳分解酶活性,缓解碳磷限制,可作为改善红壤微生物养分限制和提高碳汇能力的有效措施。

山东省不同植被类型土壤有机碳及其组分分布特征

为研究山东省不同植被类型森林土壤有机碳及其组分分布特征,选取山东省黑松林、柏木林、针阔混交林3种植被类型下的森林土壤为研究对象,比较分析了不同土层(0~20、20~40 cm)的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和颗粒有机碳(POC)的含量变化。结果表明:(1)0~40 cm土层黑松林、柏木林和针阔混交林的SOC含量变化依次为4.35~15.04、5.72~34.87和3.71~10.72 g/kg,各土层中柏木林的SOC含量最高;(2)土壤有机碳及其组分在不同植被类型下存在一定差异,SOC和POC含量表现为柏木林>针阔混交林、黑松林,DOC含量在上、下土层间表现为柏木林>针阔混交林>黑松林,EOC含量表现为针阔混交林>柏木林、黑松林;(3)除黑松林的DOC外,其余各植被类型的SOC、DOC、EOC、POC含量均表现为随着土层深度的增加而减少;(4)相关分析表明,SOC与POC存在极显著正相关关系(P<0.01),其余各碳组分之间关系不显著;冗余分析表明,土壤碳组分受土壤理化因子影响较大,全氮和速效钾与土壤碳组分极显著性相关(P<0.01),年降水量和pH与土壤碳组分显著相关(P<0.05)。综上,黑松林、柏木林、针阔混交林SOC及其活性组分之间存在差异性,除EOC外其余各碳组分均表现为柏木林含量最高,而EOC含量最高的为针阔混交林,且SOC及其组分受到植被类型和土层深度的影响,具有表聚现象。

施氮和灌溉处理对麦田土壤有机碳组分及酶活性的影响

探讨不同水氮管理对麦田土壤有机碳(SOC)含量、SOC组分及土壤酶活性的影响,对促进SOC库提升和助力“双碳”目标实现具有重要作用。试验设置雨养和灌溉2个灌水处理及3个施氮水平(分别为0、180和360 kg/hm^(2),记为N0、N180和N360),共6个处理。于小麦收获期,测定0~40 cm土层SOC、易氧有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)和矿质结合有机碳(MOC)含量,以及土壤脲酶(UA)、β-葡萄糖苷酶(β-BG)、蔗糖酶(IA)、过氧化氢酶(HPA)活性。结果表明:与雨养条件下相比,灌溉条件下会降低SOC含量,不利于维持SOC的稳定;N180处理下,与灌溉条件下相比,雨养条件SOC含量在0~20和20~40 cm土层中分别提高了6.3%和71.7%;并且在3个氮水平下,雨养条件下的EOC含量均高于灌溉条件。研究显示,施氮180 kg/hm^(2)结合适宜的水分管理有利于促进SOC积累。适宜农田水氮管理不仅是实现作物单产提升的重要途径,在促进SOC库提升和助力实现“双碳”目标方面也发挥着重要作用。

人工草地建植对三江源区土壤有机碳组分及酶活性的影响

为揭示中国青藏高原三江源区建植人工草地对土壤活性有机碳组分含量和酶活性的影响,本研究以三江源区黑土滩为对照,选择利用黑土滩建植10年的燕麦(Avena sativa)、12年的垂穗披碱草(Elymus nutans)和13年的青海草地早熟禾(Poa pratensis‘Qinghai’)三种草地为对象,系统分析各人工草地对土壤表层(0~20 cm)有机碳组分含量、酶活性的影响以及它们之间的相关关系。结果表明,相比于对照,建植人工草地均能增加土壤有机碳和颗粒有机碳的含量;3类草地中,燕麦草地中的土壤碳库管理指数最高,且蔗糖酶和纤维素酶活性显著高于对照;碱性磷酸酶活性在垂穗披碱草草地中最高;冗余分析结果显示,碱性磷酸酶和过氧化物酶是影响土壤有机碳组分及碳库管理指数的重要驱动因素。综上,为降低三江源区退化草地对土壤有机碳储量的负面影响,种植燕麦(10年)或可成为提高土壤固碳能力的有效措施之一。

农业活动下土壤胶体释放特征差异的研究进展

土壤胶体作为性质最活跃的土壤组分之一,对污染物的迁移转化具有重要的调控作用。农业活动会频繁地改变土壤环境的水动力/水化学条件,势必会影响土壤胶体的环境行为。本文首先综述了农业活动对于土壤胶体释放量,以及胶体组分影响的调控机理,其次重点总结了土壤胶体释放量及施肥所引起的土壤胶体组分性质的差异。最后在现有的农业活动对土壤胶体释放特征差异相关研究的基础上,对尚需深入研究的关键问题进行了展望。

有机物料施用对旱地红壤作物产量和有机质活性组分的影响

为了探讨不同有机物料施用对作物产量和土壤有机质活性组分的影响,以达到农田增产和土壤培肥的目的,本研究依托2015年在江西省红壤研究所布置的田间施肥试验,设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥(RF)、减量化肥配施秸秆(RFR)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)7种不同施肥处理,研究减量化肥40%条件下配施不同有机物料对作物产量及耕层土壤有机质活性组分的影响。结果表明:在红薯-油菜轮作制度下,减肥配施有机物料处理的作物产量较常量化肥处理都有不同程度的增加,其中RFP、RFV处理油菜籽产量显著高于CF处理(P<0.05);减肥配施有机物料处理的土壤微生物生物量有机质(MBOM)、水溶性有机质(DOM)、颗粒性有机质(POM)、易氧化有机质(LOM)含量均高于CF处理,其中油菜季POM含量较红薯季有明显的提升;相关性分析表明,经过两季的施肥处理,SOM和有机质活性组分与作物产量均呈显著正相关关系(P<0.05),MBOM、POM、LOM与SOM呈极显著正相关性(P<0.01)。可见,不同有机物料替代部分化肥,可以一定程度提高作物产量,更重要的是可以促进土壤有机质活性组分的提高,对于土壤培肥至关重要。

加拿大一枝黄花入侵对杭州湾湿地围垦区土壤养分及活性有机碳组分的影响

加拿大一枝黄花（Solidago canadenis）是我国危害最严重的外来入侵植物之一,为了阐明其对入侵地生态系统的影响,以浙江省慈溪市杭州湾湿地围垦区内自然分布的加拿大一枝黄花群落和3种土著植物群落：束尾草（Phacelurus Griseb）群落、白茅（Imperata cylindrica）群落和芦苇（Phragmites australis）群落为研究对象,采用野外样地实验的方法,研究了加拿大一枝黄花入侵对土壤氮、磷和钾含量以及有效性和活性有机碳组分含量的影响。结果表明加拿大一枝黄花的入侵显著降低了土壤的p H（P〈0.05）,对土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和钾含量没有显著影响（P〉0.01）,但显著提高了碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量（P〈0.01）,其中加拿大一枝黄花0~10 cm土层碱解氮含量分别是束尾草、白茅和芦苇的1.72倍、2.35倍和2.00倍。加拿大一枝黄花入侵对土壤总有机质含量无显著影响（P〉0.01）,但是却改变了活性有机碳组分,与束尾草、白茅和芦苇相比,加拿大一枝黄花群落0~10 cm表层土壤中微生物生物量碳的含量分别提高了196.72%、180.21%和41.47%;可溶性碳0~10 cm土层分别降低了27.27%、40.78%和4.00%,10~20 cm土层分别降低了41.36%、39.49%和29.63%;易氧化碳含量在两个土层中均显著降低（P〈0.01）。上述结果表明加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤p H,提高了土壤氮素的有效性,改变了活性有机碳组分。

秸秆还田对水稻-油菜轮作体系土壤活性有机碳组分及酶活性的影响

为研究成都平原油菜-水稻轮作体系下不同秸秆用量对土壤活性有机碳组分及碳循环酶活性的影响,于2017—2020年开展连续3 a的田间定位试验,分析秸秆不还田对照(CK)、常规化肥(NPK)、常规化肥+1/2量秸秆(SR1)、常规化肥+全量秸秆(SR2)、常规化肥+2倍秸秆(SR3)5个处理下土壤理化性质、活性有机碳组分含量、碳循环酶活性及其相互间的相关性。结果表明:相比试验前,秸秆还田能有效改善土壤理化性状,提高土壤速效氮、磷、钾等养分含量;与CK处理相比,秸秆还田处理的土壤有机碳、易氧化有机碳、溶解性有机碳以及微生物量碳含量分别显著提升了5.05%~8.55%,18.40%~36.80%,35.76%~66.93%,27.20%~52.10%,且均表现为秸秆用量越大活性有机碳组分含量越高。另一方面,与CK和NPK处理相比,3个秸秆还田处理土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均显著提升;其中SR2处理下的土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶活性值最高,比SR1处理分别显著高出16.25%,8.49%,14.69%,SR3处理下的过氧化氢酶活性最高,比SR1处理显著高出25.10%。相关性分析可知,土壤SOC、活性有机碳组分及碳循环酶活性之间均呈现显著正相关。由此可见,在成都平原稻-油轮作体系下,实行全量秸秆还田是提高土壤活性有机碳组分含量及碳循环相关酶活性、促进土壤质量正向提升的最佳选择。

小分子有机物对土壤酶活性及微生物多样性的影响

目前对小分子有机物的研究主要集中在叶面肥方面,较少在土壤肥料的应用方面,而对土壤酶活性以及微生物功能多样性的研究就更少。以分别添加葡萄糖、甘油以及甘氨酸的土壤(25℃培养)为试材,采用酶活性(每15 d取样)测定方法与Biolog-Eco板技术(取培养45 d的土样),研究小分子有机物对土壤微生物及酶活性的影响。结果表明,3种小分子有机物处理土壤的4种酶活性在15～75 d内,变化规律基本一致;在45 d时葡萄糖处理土壤的过氧化氢酶活性显著高于清水对照(CK)、甘油以及甘氨酸,而碱性磷酸酶活性显著低于其它处理。与CK、葡萄糖以及甘氨酸相比,甘油处理土壤微生物平均吸光度值和功能多样性指标(除指数D外)显著提高,而CK、葡萄糖以及甘氨酸处理之间没有显著性差异。葡萄糖、甘油以及甘氨酸处理改变了土壤的微生物功能多样性以及碳源利用比分,其中甘氨酸和葡萄糖处理土壤胺类利用百分比(AM)几乎为零。土壤微生物多样性与酶活性冗余分析表明,碱性磷酸酶与微生物功能多样性指数S、U、H′、碳水化合物利用百分比以及AM呈显著正相关,相关系数分别为0.588、0.669、0.616、0.678及0.603,与指数D及蔗糖酶活性呈显著负相关,相关系数分别为-0.737和-0.741。由此可知,不同种类小分子有机添加物对土壤酶活性以及微生物功能多样性影响不一,其中甘油显著提高了土壤微生物代谢活性以及多样性指数(除指数D外),而土壤酶活性与微生物功能多样性的主成分分析表明甘氨酸与另外两种小分子有机物存在明显差别。

有机肥对高速公路建设损毁土壤的微生物学性状及酶活性的影响

【目的】研究不同施肥处理短期内对高速公路工程建设损毁赤红壤的微生物学性状及酶活性的影响。【方法】利用温室盆栽类芦Neyraudia reynaudiana试验,以高速公路工程建设损毁的赤红壤为对照(CK),设计3个处理,分别为与蚓粪等NPK量的化肥(HF)、牛粪(NF)和蚓粪(YF),采用主成分分析法研究不同处理对土壤微生物学性状及土壤酶活性的影响。【结果】施NF处理较施HF处理的土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤呼吸、代谢熵、细菌、真菌和放线菌数量分别显著提高了70%、96%、1 239%、699%、300%、1 155%和272%,土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、β–葡萄糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性分别显著提高了61%、37%、36%、119%、259%、1 973%、175%和550%,YF处理较施HF处理的相应微生物指标分别显著提高了80%、130%、1 458%、773%、295%、324%和285%,相应土壤酶活性分别显著提高了66%、40%、52%、128%、302%、1 641%、182%和428%(P<0.05)。【结论】短期内,施NF和YF的有机肥处理比施HF处理更有助于改善土壤微生物学性状,提高土壤酶活性,提升工程建设损毁土壤的综合质量;施NF和施YF处理对土壤微生物学性状和酶活性的影响差异不大。添加有机肥是快速修复工程建设损毁土壤的有效方式。

土地利用与反季节水位波动影响下土壤活性有机碳的组分特征

为了研究消落带不同土地利用类型和水淹强度下土壤活性有机碳组分特征及其主要的影响因子,选取不同海拔高程(水淹强度)与不同土地利用类型的消落带土壤为研究对象,定量解析土地利用方式与水淹强度对三峡水库消落带土壤活性有机碳组分的影响,并分析土壤活性有机碳与土壤理化性质之间的关系。结果表明,消落带土壤活性有机碳含量总体上随着水淹强度的增强而减小。土地利用、水淹强度及其交互作用对土壤活性有机碳影响的解释度分别为22.1%,13.7%,9.3%;土壤微生物生物量碳主要受土地利用、土地利用与淹水强度交互作用的影响,对土壤微生物生物量碳影响对应的解释度分别为3.9%,0.6%;土壤可溶性有机碳与土壤颗粒有机碳主要受淹水强度的影响,其方差解释度分别为65.1%,5.5%。多元因子分析(MFA)结果表明,土壤活性有机碳组分MBC含量主要与EC具有显著的负相关关系,而不同水淹强度可能影响土壤理化性质中TN和C∶N,进而影响土壤活性有机碳组分DOC分布。土壤POC含量与SOC含量呈显著正相关,POC可被用来衡量消落带不同水淹强度下有机碳库变化的敏感性指标。

小兴安岭森林沼泽湿地土地利用变化对土壤活性碳组分的影响

[目的]以小兴安岭森林沼泽为研究对象,研究湿地经过人类活动开垦为农田,和排水造林,以及弃耕地的土壤活性碳组分,为深入了解土壤活性碳组分动态变化及其可能影响全球变暖的机制研究提供科学依据。[方法]选择小兴安岭森林沼泽湿地4种土地利用方式(天然沼泽、排水湿地、弃耕地、农田)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,对比分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物碳(MBC)、易氧化碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)的含量变化和比例关系,并用相关分析法分析土壤有机碳各活性组分之间的关系。[结果]不同土地利用方式土壤有机碳含量随土层深度增加而降低,总体上,在土壤剖面上,天然沼泽的SOC含量大于其他土地利用方式,其他3种土地利用方式之间差异不显著(p>0.05)。不同土地利用方式下土壤活性碳组分(DOC,MBC,EOC,POC,LFOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,土壤活性碳组分含量顺序总体上呈:天然沼泽>排水湿地>弃耕地>农田。4种土地利用类型土壤DOC占SOC的比例,在垂直剖面上,无明显规律变化。土壤SOC含量与DOC,MBC,EOC,POC,LFOC之间的相关性均达到显著水平(p<0.05)。土壤DOC和MBC之间呈显著性正相关(p<0.05),LFOC和POC之间呈极显著性正相关(p<0.05),EOC与其他活性碳组分相关性均不显著(p>0.05)。[结论]土地利用变化会对小兴安岭森林沼泽土壤活性碳组分产生影响,应该合理开发小兴安岭森林沼泽湿地。

生物质炭配施有机肥对旱地红壤酶活性及其微生物群落组成的影响

研究生物质炭配施有机肥对旱地的土壤养分的影响,可为旱地农作物的土壤改良提供理论依据。针对中亚热带第四纪红黏土发育的旱地红壤,本研究通过室内培养试验,向土壤中施用生物质炭配施有机肥,探索土壤微生物生物量碳和氮(MBC、MBN)、酶活性(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)和微生物群落组成的变化。试验共设置5种处理,分别为对照(CK,0 g/kg)、水稻生物质炭配施有机肥(RM,50 g/kg)、玉米生物质炭配施有机肥(CM,50 g/kg)、小麦生物质炭配施有机肥(WM,50 g/kg)和单施有机肥(M,40 g/kg)。为尽量消除误差,试验数据采用归一化处理,即实测值减CK值后除以各处理所添加的C、N量。结果表明:生物质炭配施有机肥(RM、CM、WM)处理均显著降低了旱地红壤MBC、MBN含量、脲酶活性和总PLFAs量,以WM处理的降幅最大,降幅分别是单施有机肥(M处理)的33.89%、69.03%、47.62%和23.30%;RM处理显著提高了蔗糖酶和过氧化氢酶活性,升幅分别是M处理的91.49%和28.94%。相比单施有机肥,生物质炭配施有机肥降低了土壤总PLFAs含量(平均为-16.89%)、真菌PLFA(-38.17%)、土壤真菌PLFA/细菌PLFA比值(F/B)(-40.63%)和土壤革兰氏阴性菌PLFA/革兰氏阳性菌PLFA比值(G^(-)/G^(+))(-4.3%),而提高了土壤细菌PLFA(+5.18%)、Shannon-Wiener多样性指数(+0.38%)和土壤细菌压力指数(BSI,+11%)。主成分分析表明RM处理与其他处理之间差异较大。综之,不同物料生物质炭配施有机肥引起土壤微生物量、酶活性和微生物群落组成的变化差异较大,其中影响最大的是水稻生物质炭配施有机肥处理,可为温室气体减排提供参考。

不同施肥模式对植烟棕壤活性有机碳组分和酶活性的影响

为探究植烟棕壤活性有机碳组分和碳转化酶活性对不同施肥模式的响应规律,以始于2009年的土壤肥力长期定位试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施化肥(T1)、化肥有机肥配施(T2)和单施有机肥(T3)4种田间试验处理。结果表明:较CK、T1处理,T2、T3处理显著提高了土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量有机碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)、碳库管理指数(CPMI)以及纤维素酶(S-CL)、蔗糖酶(S-SC)、β-葡萄糖苷酶(S-β-GC)、多酚氧化酶(S-PPD)和过氧化物酶(S-POD)活性(P<0.05)。Pearson相关分析表明,DOC、MBC、ROC均与S-CL、S-SC、S-β-GC、S-PPD和S-POD活性之间呈极显著正相关(P<0.01);通径分析表明,直接影响DOC、MBC和ROC含量的是S-CL、S-SC和S-β-GC,而主要起间接作用是S-PPD和S-POD。主成分分析表明,不同施肥模式对活性有机碳组分和酶活性的综合影响可分为2组:CK和T1处理为一组,T2和T3处理为一组;结合主成分分析综合得分和方差分析,不同施肥模式影响土壤活性有机碳组分和酶活性的顺序为T3>T2>T1>CK。因此,单施有机肥是提升山东烟区棕壤活性有机碳组分和酶活性的最有效的施肥措施。

不同利用方式土壤有机碳及其组分研究进展

概述了湿地、林地、草地、耕地等不同利用方式下土壤有机碳及其组分的研究进展,指出了不同土地利用方式下有机碳含量随深度增加而降低,原生植被有利于土壤有机碳的保持;热量充足、湿度适宜、物种丰富地区的土壤有机碳含量最高,高寒草地的有机碳库最为稳定。人类活动对有机碳组分变动的贡献率远大于自然因素。耕地土壤有机碳及其组分的研究对解释土壤有机碳的周转机理有重要意义,未来应重视长期施肥管理措施改变对土壤有机碳及组分的影响研究。

有机肥施用对节水灌溉稻田土壤有机碳及其活性组分的影响

将节水灌溉与有机肥施用相结合,开展不同水稻全生育期稻田土壤有机碳含量及其活性组分变化试验研究,旨在探求施加有机肥对节水灌溉稻田土壤有机碳的影响。研究结果表明:节水灌溉促进了稻田土壤有机碳分解,而与施加有机肥结合有利于土壤有机碳的累积。施加有机肥与节水灌溉联合管理稻田土壤有机碳与土壤微生物量碳分别较常规水肥管理稻田提高11.2%与9.5%,土壤可溶性有机碳平均含量减少16.9%。与此同时,控制灌溉和有机肥结合有利于提高稻田土壤有机碳稳定性与土壤质量。

有机物料还田对设施胡萝卜土壤碳组分及酶活性的影响

长期以来,农民习惯一年两茬种植胡萝卜,导致土壤连作障碍严重、土壤养分偏低且不平衡等问题突出。本研究在农民习惯施肥(FNP)的基础上优化施肥(OPT),并利用压缩花生壳(PS)及蘑菇菌渣(M)有机物料进行等养分量替代化肥处理,以明确有机物料还田对设施胡萝卜土壤的改良效果。结果表明:与农民习惯施肥相比,压缩花生壳与蘑菇菌渣还田处理均可以提高0~60 cm土层的土壤有机碳组分及酶活性,耕层(0~20 cm)土壤有机碳、水溶性有机碳含量及可提取腐殖物质、胡敏酸、富里酸、胡敏素有机碳含量分别提高28.90%和37.88%、17.47%和22.54%、41.61%和45.18%、31.14%和37.53%、51.79%和53.69%、18.95%和22.89%;土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶和蛋白酶活性分别显著提高55.10%和58.89%、46.89%和51.00%、37.98%和41.58%、16.95%和25.71%。土壤有机碳、全氮与土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶和蛋白酶活性均呈显著正相关。综上所述,从土壤碳组分和酶活性角度,压缩花生壳和蘑菇菌渣还田等养分量替代化肥对设施胡萝卜土壤改良效果良好,可以在生产实践中推广应用。

长期定位秸秆还田对土壤团聚体及有机碳组分的影响

为合理利用秸秆并进行碳固定,在青岛农业大学长期定位秸秆还田试验站开展田间试验,设置5个处理,包括相同施氮条件下小麦、玉米两季秸秆还田(WCN)和一季小麦秸秆还田(WN),小麦玉米两季秸秆还田(WC),对照(CK)及单施有机肥处理(M),测定玉米-小麦轮作收获后土壤中的总有机碳、土壤的活性碳组分(轻组有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳)、土壤团聚体、土壤团聚体有机碳含量。结果表明,土壤总有机碳及各活性碳组分含量均表现为M>WCN>WN>WC>CK,其中M处理和WCN处理总有机碳含量在小麦季和玉米季较对照分别提高了99.78%,117.94%和84.73%,98.03%,差异显著;土壤水稳性团聚体0.25~2.00 mm粒级占比、团聚体几何平均直径、平均质量直径及各粒级团聚体有机碳含量亦表现为M>WCN>WN>WC>CK,与对照相比,M处理和WCN处理在0.25~2.00 mm粒级占比提高了10.2,9.6百分点,几何平均直径和平均质量直径分别提高了53.1%,45.8%和10.9%,5.4%,各粒级有机碳含量分别提高129.9%~330.2%,69.0%~188.4%。综上,有机肥处理及两季秸秆还田配施氮肥能显著提高土壤有机碳及各活性有机碳含量,有利于土壤大团聚体的形成,提高了团聚体稳定性和各粒级团聚体有机碳含量。

稻改设施有机蔬菜土壤碳氮磷含量与生态化学计量特征研究

为探讨稻田改为设施蔬菜地后长期施用有机肥对土壤养分均衡供应的影响,于2021年收获后采集南京市郊区种植历史为13和18年的露天有机菜地土壤和设施有机菜地耕层(0~15 cm)和犁底层(15~30 cm)土壤,同时采集毗邻稻田作为基准,空间替代时间,对土壤理化性质、养分特性和碳氮磷化学计量特征变化规律进行分析。结果表明,稻田转为设施有机菜地后,除碳库活度指数(AI)外,土壤溶解有机碳(DOC)、活性有机碳(AOC)、碳库指数(CPI)、碳库管理指数(CPMI)均呈“∧”形的先升后降趋势。各处理间耕层土壤MBC无显著差异。设施有机菜地的土壤氮磷钾累积量、碳氮比、碳磷比和氮磷比均显著高于露天有机菜地土壤。18年设施有机菜地耕层土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比分别较露天菜地高7.32%、23.22%和18.57%,犁底层差异不显著。相关分析表明,不同活性有机碳组分与养分计量比间的关系强度存在差异,其中土壤碳氮比受有机碳总量的影响较大,土壤氮磷比受活性有机碳组分的作用更显著,土壤碳磷比同时受到土壤有机碳质量、数量、碳库管理指数的综合影响。研究表明,长期施用有机肥对土壤养分累积的改善作用受时间限制,且在养分平衡供应的调控效果较弱。