耕作方式对黑土表层土壤微生物生物量碳的影响

以保护性耕作13年田间定位试验玉米-大豆轮作黑土为研究对象,探讨了玉米不同生长期(2013年6月至次年4月)0~5、5~10和10~20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)对耕作方式响应的动态变化.土壤MBC含量采用氯仿熏蒸法测定.结果表明:土壤MBC含量受时间和土层影响显著.免耕和垄作下土壤MBC含量表现为4月最低,各土层最高值多出现在8月,而秋翻各土层土壤MBC含量也表现为4月最低,但最高值出现在6月.同一采样时间下,耕作方式仅显著影响表层0~5 cm的MBC含量,免耕和垄作下土壤MBC含量出现明显的分层现象,表现为在表层0~5 cm富集.各采样时间下免耕和垄作土壤层化率(0~5 cm/10~20 cm)均显著高于秋翻,9月的土壤层化率增幅最大,为67.8%和95.5%.综上,时间和土层显著影响土壤MBC,而耕作方式主要影响表层土壤MBC的积累与分布.免耕和垄作下表层土壤MBC的积累明显.     

免耕对北方旱作玉米土壤水分及物理性质的影响

通过2006—2008年的田间试验,研究了北京地区免耕与传统翻耕条件下土壤水分的时空动态及其对土壤相关物理性质的影响.结果表明：研究期间,免耕和翻耕地0～100 cm土层的土壤贮水量随时间及降水变化的趋势一致,但免耕地的土壤贮水量在不同时刻以及不同降雨条件下均高于翻耕地,增幅在2.7%～30.3%,降雨相对充分条件下土壤贮水量的增量有所增加,但免耕在相对缺水的地区更值得推广;免耕地0～100 cm土层的平均土壤含水量明显高于传统翻耕,增幅在3.4%～12.8%,其中表层（0～20 cm）和底层（80～100 cm）的水分增量明显高于中间层次,最高增量可达22.2%;免耕覆盖的耕作方式可通过降低土壤容重、提高土壤孔隙度、促进土壤水稳性团聚体的形成等作用来提高土壤的保水能力和水分利用效率,进而促进作物增收.与对照相比,免耕3年后土壤水分利用率和春玉米产量分别较传统翻耕提高13.3%和16.4%.     

生物结皮影响下的土壤有机质分异特征

对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮影响下的土壤有机质分异特征进行了定量研究。结果表明,该沙漠典型沙垄不同部位具有不同的土壤有机质特征,且土壤有机质含量具有明显的分层特征。无论是结皮覆盖区还是非覆盖区,土壤有机质的积累均以表层0~5cm土层为主,由表及里呈递减趋势。这种地表有机质分布的规律在该沙漠地表普遍存在。虽然如此,生物结皮却强烈影响着地表0~5cm土层有机质的含量的积累,它的存在使得该层有机质含量极显著地高于无结皮覆盖区0~5cm土层的有机质含量(t检验,p<0.01),表明生物结皮能显著增加地表0~5cm土层的有机质含量;而无论结皮覆盖区还是非结皮覆盖区,两者5~10cm土层之间和10~30cm土层之间的有机质含量无显著差异(t检验,p>0.05),说明生物结皮对土壤有机质含量的影响范围仅限于表层0~5cm,对更深层次土壤的有机质含量则无显著影响。     

不同耕作方式下草甸栗钙土燕麦田土壤微生物特征

河北坝上地区高寒半干旱的独特生态环境,土地沙化风蚀严重,作物产量低,土壤微生物的活动尚未有深入研究,尤其是人为干扰下的土壤微生物在作物生长季的动态变化。为了明确耕作方式对草甸栗钙土土壤微生物性状的影响特征,依托定位12a的免耕、深松、常规耕作田间试验基础,通过辅助设置12a免耕、深松后的翻耕处理,监测了燕麦田土壤微生物量碳、活跃微生物量和土壤呼吸速率等性状。结果表明,土壤微生物量碳与活跃微生物量围绕燕麦抽穗期为"W型"时序变化,长期免耕与深松下呈现0—10 cm表层土壤富集微生物量碳的空间分布特征。免耕与深松有利于提高0—10 cm土层土壤微生物量,多年免耕和深松后翻耕能使土层间土壤活跃微生物量差异减小。燕麦田土壤呼吸速率呈现"U型"时序变化,免耕0—10 cm土层呼吸速率具有较其他耕作方式更高的趋势。在燕麦生育期内,土壤呼吸商一直处于较低而平稳的水平,燕麦收获后进入土壤微生物的高活性期;0—10 cm土层翻耕与多年免耕与深松后的翻耕处理土壤呼吸商有高于免耕处理的趋势。翻耕对于促进冷凉区土壤库存养分的活化与适时供应具有重要作用。     

耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦-春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响

以陇东黄土旱塬已进行7年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下5个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重(2011年)及土壤养分和产量(2005-2011年)变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦-春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和产量的影响.结果表明:2011年免耕条件下0～ 200 cm各土层土壤含水量、0～ 20 cm和20～40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.     

两种农作体系施肥对土壤质量的影响

不同农作体系施肥措施差异引起的土壤环境质量变化 ,会进一步影响该体系的生产力并对大气和水体环境产生潜在影响。选取中国北方两种重要的集约化种植体系 (大棚蔬菜和小麦 -玉米轮作体系 ) ,研究了经过长期施肥后 ,0～ 30 cm土壤有机质、全氮、微量元素与重金属的差异以及 0～ 90 cm土壤剖面的硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、p H和电导率的变化。结果表明 ,大棚菜地氮、磷、钾化肥投入量达 N 2 82 3、P 92 8和 K 92 5 kg/(hm2 · a) ,分别为小麦 -玉米轮作农田的 4 .7、10 .1和 2 3.4倍。大棚菜地还施用了大量的有机肥。菜地土壤养分大量积累 ,尤其是硝态氮和速效磷 ,0～ 90 cm土层二者分别达 1389.8kg N/hm2和 132 1.1kg P/hm2 ,为农田的 5 .6和 8.4倍。速效钾和铵态氮累积量分别为 1817.3kg K/hm2 和 10 0 .4 kg N/hm2 ,为农田的2 .2倍和 1.8倍。同时 ,大棚菜地土壤中的养分还存在严重的淋溶现象。大棚菜地有机质、全氮和有效铁、锰、铜、锌含量分别为农田的 1.3、1.4、1.2、1.3、1.3和 1.4倍。镉含量为农田的 3.8倍。镉与土壤速效磷含量呈显著正相关 ,可见 ,磷肥的大量投入是镉在土壤中累积的主要原因。大棚菜地各层土壤 p H均明显低于农田相应土层 p H,而 0～ 30 cm和 30～ 6 0 cm土层的电导率则     

毛竹林地表稻草覆盖后翻耕对土壤有机碳的影响

为了解毛竹林地表覆盖后翻耕对土壤总有机碳及土壤活性有机碳含量的影响,以浙江省台州市黄岩区山地毛竹林为研究对象,对连续覆盖2年翻耕,连续覆盖2年未翻耕和自然生长样地(对照)3种不同管理方式下地表覆盖的毛竹林0~50 cm土层土壤有机碳含量进行了比较。结果表明:覆盖2年未翻耕处理和覆盖2年翻耕处理0~50 cm各土层土壤总有机碳含量比对照样地分别增加了8.7%~43.8%和22.2%~90.8%;土壤轻组有机质含量较对照分别增加了13.2%~111.0%和36.7%~238.5%;覆盖2年翻耕处理和对照样地相比,0~50 cm各土层土壤易氧化碳含量分别增加了21.9%~97.5%,而覆盖2年未翻耕处理下的土壤易氧化碳含量0~20 cm土层较对照样地增加明显,20~50 cm土层则有减少的趋势;3种处理下的土壤水溶性有机碳含量,除10~20 cm土层差异性显著外,其余的土层变化都不明显;对照样地土壤水溶性有机碳占总有机碳的比率高于覆盖2年处理的毛竹林地,而易氧化碳占总有机碳的比率则表现为0~20 cm土层覆盖2年未翻耕覆盖2年翻耕对照样地,20~50 cm土层对照样地覆盖2年翻耕覆盖2年未翻耕;3种处理下土壤各活性有机碳与土壤总有机碳的相关性均达到极显著水平;3种处理方式下,土壤有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁)的相关性均达到显著(P0.05)或极显著(P0.01)水平。     

保护性耕作对农田生态系统净碳释放量的影响

以华北平原小麦-玉米两熟地区保护性耕作5年田间定位试验为基础,利用West提出的净碳释放方程对翻耕、少耕和免耕3种耕作方式下农田各项投入造成的碳释放和土壤碳累积进行比较。结果表明:在翻耕、少耕、免耕3个处理下,5年间各项农田投入造成的碳释放分别为312.60、295.4和280.52kg.km-2.a-1,表层30cm土壤的碳储量分别为30.59、32.76和31.61Mg.km-2,农田净碳释放量分别为312.60、-138.59和-76.52kg.km-2.a-1;与翻耕地比较,免耕和少耕地的相对净碳释放量为-236.08和-451.19kg.km-2.a-1;免耕地农田投入的碳减排量(32.08kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(204.00kg.km-2.a-1)的15.73%,少耕地农田投入的碳减排量(17.19kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(434.00kg.km-2.a-1)的3.96%。少耕地对减少大气CO2的贡献大于免耕地。     

连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响

以我国南方地区典型的单季水稻生产大田为研究对象,按土壤质地分为壤质和粘质两个系列,探讨不同质地稻田土壤理化性质变化对连续免耕的响应规律。结果表明,在无秸秆覆盖条件下,随着免耕年限的增加,壤质和粘质稻田土壤的耕层均有紧实度提高的趋势,特别是粘质土壤,导致耕层变浅。与常年翻耕土壤相比,免耕6a后壤质水稻土0—20 cm土层的紧实度值平均增加了32%,而粘质的平均增加了90%。在相同免耕年限条件下粘质稻田土壤容重的增加也比壤质土壤的明显。壤质土壤0—10 cm土层有机质和碱解氮含量随免耕年限延长而提高,而在粘质土壤则显著降低。无论是壤质还是粘质土壤,连续免耕多年后土壤速效磷均在耕层(0—20 cm)富集,而速效钾则相反。总体而言,壤质水稻土对免耕的适宜性要优于粘质土壤;应根据土壤质地的不同选择性地实施免耕技术,并结合秸秆覆盖,以实现免耕稻田土壤的可持续利用。     

秸秆覆盖免耕土壤真菌群落结构与生态特征研究

不同耕作方法土壤真菌群落结构和生态特征分析表明,翻耕0－10cm土层土壤真菌群落含有29种真菌,其中以Chrysosporium merdarium为优势种;翻耕10－20cm土层含有17种真菌,以Sterile black A为优势种：翻耕20－30cm土层含有10种真菌,其中以Chaetomium bostrychodes为优势种,铁茬0－10cm含16种真菌,其中Sterile black A是优势种;铁茬10－20cm土层含有26种真菌,优势种为Sterile black A;铁茬20－30cm含有14种真菌,其中Chaetomium bostrychodes为优势种,免耕0－10cm土层由23种真菌构成,Trichoderma viride和T.koningii为优势种,免耕10－20cm土层由14个种类构成,Talaromyces trachyspermus为优势种,免耕20－30cm土壤由9种真菌组成,其中Talaromyces trachypermus为优势种,免耕土壤真菌群落的多样性和均匀度指数均较高,主成分分析表明,土壤耕作形成了特征性的真菌区系。     

渭北旱塬农田不同耕作模式对土壤性状、玉米产量和水分利用效率的影响

通过渭北旱塬黑垆土8年定位试验,研究了秸秆还田下6种耕作方式,即连年翻耕(CT/CT)、免耕(NT/NT)、深松(ST/ST)和免耕/深松(NT/ST)、翻耕/免耕(CT/NT)、翻耕/深松(CT/ST)对土壤团聚体、有机碳、作物产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:与CT/CT相比,NT/NT、ST/ST及3种轮耕措施减小了土壤力稳性团聚体的平均质量直径;NT/NT、ST/ST和NT/ST措施增加了20～50 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体的含量(WR_0.25)和平均质量直径,降低了土壤团聚体结构破坏率(PAD).在0～10 cm土层,NT/ST、CT/NT、NT/NT和ST/ST处理土壤有机碳含量显著高于CT/CT处理.随着土层加深,各耕作处理土壤有机碳含量下降,但3种单一耕作处理(ST/ST、NT/NT和CT/CT)下降幅度大于3种轮耕处理(CT/NT、ST/CT和NT/ST).与CT/CT相比,其他5种耕作方式均增加了农田0～200 cm土层的土壤蓄水量、作物产量和水分利用效率,其中,NT/ST处理作物产量和WUE分别显著提高了15.1%和27.5%.相关分析表明,玉米产量、WUE与0～200 cm土层生育期和休闲期的蓄水量呈显著正相关,且生育期蓄水量与0～50 cm土层的WR_0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关;其中,20～50 cm土层的WR_0.25、PAD与玉米产量、生育期蓄水量以及WUE关系最密切;生育期蓄水量和WUE还与0～10 cm土层的有机碳含量呈显著正相关.综合考虑不同耕作措施对土壤结构、作物产量和水分利用效率的影响,免耕/深松是最适宜于渭北旱塬区黑垆土春玉米种植的耕作方式.     

保护性耕作对紫色水稻土团聚体组成和有机碳储量的影响

通过长期定位试验，研究了保护性耕作对四川盆地紫色水稻土耕层团聚体组成和有机碳储量的影响.结果表明，保护性耕作显著影响耕层团聚体组成及其有机碳含量.油菜免耕、厢作免耕、绿肥免耕、垄作翻耕和厢作翻耕0～10 cm土壤大团聚体分别比对照(12%)增加23%、69%、9%、36%和28%，而10～20 cm土壤大团聚体比对照低9%～38%.冬水免耕、油菜免耕和绿肥免耕0～10 cm土壤大团聚体中有机碳含量分别比对照增加13%、31%和32%，而10～20 cm土壤各处理有机碳含量低于对照28%～54%，其土壤大团聚体和微团聚体中碳浓度差异低于0～10cm土壤.各处理0～10 cm土壤总有机碳储量比对照增加8%～28%，而10～20 cm土壤总有机碳储量低于对照4%～22%.传统耕作转变为保护性耕作13年后0～10和10～20 cm土壤有机碳固定率分别为53和25 g·m^-2·a^-1，传统耕作有机碳固定率分别为26和33 g·m^-2·a^-1.保护性耕作有利于紫色水稻土表层大团聚体的形成和土壤总有机碳储量的提高.     

潮棕壤免耕农田土壤酶活性的动态变化

研究了潮棕壤免耕和常规耕作农田土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性在玉米不同生育时期和不同土层深度的动态变化.结果表明,免耕可显著提高表层(0～10 cm)土壤酶活性,其蔗糖酶活性在玉米拔节期、大喇叭口期和成熟期显著高于常规耕作,脲酶活性在拔节期和孕穗期显著高于常规耕作,酸性磷酸酶活性在孕穗期和成熟期显著高于常规耕作(P＜0.05);在10～20cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在苗期、拔节期和大喇叭口期与常规耕作差异显著,脲酶活性除孕穗期外均显著高于常规耕作(P＜0.05);在20～30 cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在玉米各生育期均显著低于常规耕作,土壤脲酶活性在苗期、酸性磷酸酶活性在成熟期与常规耕作差异显著(P＜0.05).随土层深度的增加,免耕农田土壤酶活性总体呈下降趋势;常规耕作农田土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性总体呈上升趋势,而脲酶活性呈下降趋势.     

Effects of tillage and nitrogen fertilizers on CH4 and CO2 emissions and soil organic carbon in paddy fields of central China

Quantifying carbon (C) sequestration in paddy soils is necessary to help better understand the effect of agricultural practices on the C cycle. The objective of the present study was to assess the effects of tillage practices [conventional tillage (CT) and no-tillage (NT)] and the application of nitrogen (N) fertilizer (0 and 210 kg N ha(-1)) on fluxes of CH(4) and CO(2), and soil organic C (SOC) sequestration during the 2009 and 2010 rice growing seasons in central China. Application of N fertilizer significantly increased CH(4) emissions by 13%-66% and SOC by 21%-94% irrespective of soil sampling depths, but had no effect on CO(2) emissions in either year. Tillage significantly affected CH(4) and CO(2) emissions, where NT significantly decreased CH(4) emissions by 10%-36% but increased CO(2) emissions by 22%-40% in both years. The effects of tillage on the SOC varied with the depth of soil sampling. NT significantly increased the SOC by 7%-48% in the 0-5 cm layer compared with CT. However, there was no significant difference in the SOC between NT and CT across the entire 0-20 cm layer. Hence, our results suggest that the potential of SOC sequestration in NT paddy fields may be overestimated in central China if only surface soil samples are considered.     

不同耕作方式下稻田土壤的氮素形态及氮素转化菌特征

在水稻不同生育期分层采集稻田土壤剖面样品,研究不同耕作方式（常耕CT、免耕NT、稻草还田常耕CTS、稻草还田免耕NTS）、不同土层稻田土壤的氮素（N）形态及氮素转化菌特征.结果表明：在N素转化菌方面,水稻整个生育期0～5 cm土层氨化细菌的数量以NTS处理最多;0～5 cm和5～12 cm土层亚硝化细菌数量CT处理高于NT处理,12～20 cm土层则相反;NTS较CTS处理降低了0～20 cm土层的亚硝化细菌和反硝化细菌数量;在水稻拔节期和成熟期,NT处理较CT处理提高了0～5 cm土层的嫌气性固氮菌数量.在N素形态方面,水稻整个生育期NT处理碱解N和全N较集中分布在0～5 cm土层,明显高于CT处理,而5～12 cm和12～20 cm土层比CT处理低;12～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量NT与CT处理差异不显著,而NTS处理0～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量均有所提高.相关分析和多元回归分析表明,铵态氮与氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌正相关程度最高,而碱解氮与嫌气性固氮菌正相关程度最高,均达极显著水平.综合各土层氮素转化菌数量与不同形态N含量,NTS更有利于稻田氮素供应与养分积累.     

稻田免耕和稻草还田对土壤腐殖质和微生物活性的影响

为了阐明免耕和稻草还田土壤固碳机制,研究了无稻草还田免耕（NT）、无稻草还田常耕（CT）、稻草还田免耕（NTS）和稻草还田常耕（CTS）对水稻不同生育期不同土层（0—5,5—12,12—20cm）土壤腐殖质形态、含量及微生物活性的影响。结果表明,免耕（NT和NTS）处理显著增加0—5 cm土层土壤游离松结态、联结态和稳紧结态腐殖质含量和游离松结态腐殖质占总腐殖质的比例,且免耕对土壤各结合态腐殖质含量的影响程度有随生育期的推后而增加的趋势;5—12cm和12—20cm土层土壤各结合态腐殖质含量和0—20cm各土层微生物活性有减少趋势;在水稻分蘖期免耕对微生物活性影响很弱,在水稻拔节—灌浆期免耕处理显著降低5—12 cm土层土壤微生物活性,相反,免耕却增加水稻成熟期0—5 cm土层的微生物活性;另一方面,稻草还田（CTS和NTS）显著提高土壤各结合态腐殖质含量,尤其是0—5 cm土层、游离松结态腐殖质及水稻生育后期;CTS处理显著增加分蘖期—孕穗期0—20 cm土层的呼吸强度,而稻草还田显著增加孕穗期—成熟期0—5cm土层的纤维素分解强度。可见,通过增加土壤腐殖质含量和各结合态腐殖质含量并改变微生物活性免耕有利于表土层碳的固定作用,而免耕与稻草还田相结合更有利于土壤碳的积累。     

保护性耕作措施对旱地春玉米土壤水分和硝态氮淋溶累积的影响

通过渭北旱塬春玉米15年定位试验,研究6种保护性耕作方式,即传统翻耕(CT)、免耕(NT)、免耕配施生物炭(NB)、免耕秸秆覆盖(NS)、免耕地膜覆盖(NF)和免耕秸秆地膜覆盖(NSF)对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,探索适宜于该区可持续发展的农田管理措施.结果表明: 与NT相比,第一次水分补给时期0～100 cm土层,CT处理水分补给量无显著差异,NS、NB、NSF和NF处理显著降低;在100～300 cm土层,NS、NB、NF和NSF处理显著增加了水分补给量,CT显著低于NT处理.第二次水分补给时期,水分补给主要集中在0～100 cm土层,且各处理与NT水分补给量无显著差异.水分消耗时期,各处理与NT处理在0～100 cm土层消耗量无显著差异,NF和NSF在100～300 cm土层水分消耗量显著增加,分别增加了33.9%和59.9%.在0～200 cm土层,与NT相比,CT处理显著增加了硝态氮累积量,是NT的2.2倍,NS、NB、NF和NSF处理显著减少了硝态氮累积量,分别减少了44.6%、61.5%、69.2%和69.8%;而在200～300 cm土层,NS处理显著增加了硝态氮累积量,CT与NT处理无显著差异,NB、NF和NSF处理显著减少.土壤水分运动能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,NB、NF和NSF处理硝态氮主要分布在0～40 cm土层,NS主要分布在0～100 cm和200～300 cm土层,而NT和CT处理硝态氮在整个剖面大量分布,其中NS、NT和CT处理出现两个硝态氮累积峰.不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中免耕基础上秸秆地膜覆盖能有效调控土壤水分运动和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的可行措施.     

Rhizosphere respiration varies with plant species and phenology: A greenhouse pot experiment

Assessment of particulate (>53-m) and mineral-associated (<53-m) soil organic matter (SOM) fractions is a useful approach to understand the dynamic of organic matter in soils. This study aimed to compare the long-term (9-yr) effects of no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) on C and N stocks in the two above mentioned organic fractions in a Brazilian Acrisol. The degree of SOM humification, which has been associated with the concentration of semiquinone-type free radicals (`spin') determined by electron spin resonance (ESR), was also evaluated. Soil under no-tillage had 7.55 Mg ha<sup>–1</sup> (25%) more C and 741 kg ha<sup>–1</sup> (29%) more N than conventionally tilled soil in the 0–175-mm depth. Both particulate and mineral-associated SOM increased in the no-tilled soil. The increase of C and N stocks in the mineral-associated SOM accounted for 75% and 91% of the difference in total soil C and N stocks between NT and CT, respectively. Averaged across tillage systems, C and N stocks were respectively 4.6 and 16.8 times higher in the mineral-associated SOM than in particulate SOM. The higher C and N stocks were associated with greater recalcitrance of mineral-associated SOM to biological decomposition, resulting, probably, from its interaction with variable charge minerals. This is corroborated by a positive relationship between concentrations of C and iron oxides and kaolinite in the 53–20, 20–2 and <2-m particle size classes, of the 0–25-mm soil layer. The degree of SOM humification, assessed by ESR, decreased in both the 53–20 and 20–2-m fractions under NT. However, it was unaffected by tillage in the <2-m fraction, which normally presented the lowest `spin' concentration. Since quality as well as quantity of SOM improved in the no-tillage soil, adoption of this system is highly recommended for amelioration of degraded tropical and subtropical soils.     

Protection of soil organic C and N in temperate and tropical soils: effect of native and agroecosystems

Soil carbon sequestration is a viable short-term option to mitigate increased atmospheric CO₂. In agriculture, strategies to increase the soil carbon (C) sink include no-tillage, cover crops, and improved crop rotation. The objective of this study was to determine the influence of tillage systems on SOC and total N, soil aggregation and aggregate associated C and N in three soil types: Oxisol (Brazil), Vertisol (Argentina), and Mollisol (USA). Long-term tillage experiments included tilled (T) and no-till (NT) systems. A native grassland was included for comparison in each site. Soil samples were taken at 0–5, 0–15, and 15–30 cm depths. Water-stable aggregates (WSA) were separated using a wet-sieving method. Total C and total N were determined by dry combustion. A shift from native grassland to an agroecosystem decreased microbial biomass, but this decrease was less pronounced under NT. Cultivation reduced the mass of macroaggregates and the concentration associated C and N; however among agroecosystems, NT, regardless soil type, tended to be more similar to the native grassland sites. Agroecosystems reduced TOC and total N stocks, regardless of soil type, compared to the native grassland. This effect followed: Mollisol > Oxisol > Vertisol, and was more pronounced at the 0–5 cm soil depth than at deeper depths. This loss of C and N was associated with the decrease in the mass of macroaggregates and lower C and N concentrations of the aggregates. Macroaggregation was related to TOC and microbial biomass in the Mollisol, suggesting that the biological process of aggregate formation is the principal mechanism of C protection in these soils. The relationship between TOC and large macroaggregates showed lower values for the Oxisol and Vertisol, indicating that in these soils TOC has a complementary role in macroaggregation.