秸秆管理和施肥方式对绿洲棉田土壤有机碳库的影响

通过监测绿洲滴灌棉田不同秸秆管理和施肥方式下土壤有机碳库及碳库组分的变化,可揭示农田管理措施对棉田土壤有机碳库的调节机制,为干旱区提高农田土壤生产力以及农业固碳减排措施的制定提供科学依据.试验采用裂区设计,以秸秆还田(S)和秸秆不还田(NS)2种秸秆管理方式为主区,4种施肥处理为副区:包括不施肥(CK)、单施氮磷钾化肥(NPK)、单施有机肥(OM)和氮磷钾化肥与有机肥混施(NPK+OM).结果表明: 施肥和秸秆还田均显著增加了土壤有机碳库,提高了有机碳(C_T)、易氧化有机碳(C_L)、微生物生物量碳(C_MB)、水溶性有机碳(C_WS)、热水溶性有机碳(C_HWS)的含量和有机碳累计矿化量(C_TM)及碳库管理指数(CMI).秸秆还田较秸秆不还田土壤有机碳库提高了20.6%;处理NPK、OM、NPK+OM分别较CK提高了7.8%、29.5%、37.7%.不同施肥处理下C_T、C_L、C_MB、C_WS、C_HWS均表现为NPK+OM>OM>NPK>CK.秸秆还田较秸秆不还田C_TM提高了5.9%;NPK、OM、NPK+OM处理较CK分别提高了32.7%、59.5%、97.3%.对CMI与SOC及其组分间的相关性分析表明,CMI与C_T、C_MB、C_L、C_WS、C_HWS、C_TM、C库、固碳潜力均呈极显著相关关系,因此, CMI是评价绿洲棉田管理措施对土壤质量影响的重要指标.在干旱区建设高标准绿洲农田,发展棉花生产,采用秸秆还田和有机无机肥配施等农业技术措施,不仅能增加土壤有机碳及活性组分的含量,培肥地力,而且能促进土壤固碳,有利于农业资源高效利用和可持续发展.     

长期不同施肥措施对双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的影响

施肥是改善土壤质量、提高土壤肥力和影响土壤微生物多样性的关键措施。为了探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的变化特征,本研究以34年大田定位试验为平台,设置化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)3个处理,并以无肥处理为对照(CK),分析了长期不同施肥处理下双季稻田土壤有机碳含量、活性有机碳组分、有机碳水解酶活性及其相关性。结果表明: MF、RF和OM处理增加了稻田土壤有机碳含量,分别比CK增加4.5%、22.4%和53.5%。与MF和CK处理相比,RF和OM处理均有利于增加土壤各活性有机碳组分[累积碳矿化(Cmin)、高锰酸钾可氧化碳(KMnO₄-C)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)]和各活性有机碳组分占总有机碳的比例。OM处理土壤Cmin、KMnO₄-C、POC、DOC、LFOC和MBC含量分别比CK增加3.5、3.1、3.7、1.9、1.2和1.9倍;RF和OM处理土壤各活性有机碳组分占总有机碳的比例均显著高于CK。各施肥处理土壤水解酶活性(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木糖苷酶、纤维二糖水解酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶)的大小顺序均为: OM>RF>MF>CK,其中OM处理的各土壤水解酶活性分别比CK增加111.8%、14.1%、127.3%、285.6%和91.4%。RF和OM处理有利于增加土壤过氧化物酶活性,MF处理有利于增加土壤多酚氧化酶活性。土壤水解酶与土壤有机碳含量及其活性有机碳组分均呈显著正相关。综上,有机肥和秸秆还田与化肥配合施用是提高南方双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的有效措施。     

有机物料还田对双季稻田土壤有机碳及其活性组分的影响

有机物料还田是提升农田土壤有机碳、培肥土壤的重要措施。为探讨不同有机物料的还田效果,采用室外培养方法,研究了在等碳输入条件下,施用水稻秸秆、紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭对洞庭湖双季稻区潮土有机碳和活性有机碳组分含量的影响。结果表明: 经过180 d的培养试验,与不施用有机物料相比,施用有机物料提高了土壤活性有机碳含量。生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭处理分别使土壤有机碳含量显著提升了26.1%、9.7%和30.7%,水稻秸秆和紫云英对土壤有机碳含量的提升效应在试验期间并不显著。水稻秸秆和紫云英还田更有利于土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳的积累,猪粪更有利于土壤可溶性有机碳的积累,生物有机肥更有利于土壤微生物生物量碳和易氧化有机碳的积累,水稻秸秆生物炭则更有利于土壤微生物生物量碳和轻组有机碳的积累。与水稻秸秆还田相比,紫云英、生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭还田使土壤碳库管理指数分别提高了31.8%、111.6%、62.2%和50.7%。从土壤固碳和土壤碳库管理指数来看,生物有机肥、猪粪和水稻秸秆生物炭的还田效果优于水稻秸秆和紫云英还田。     

施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳库和酶活性的持续影响

采用田间定位试验和室内培养试验相结合的方法,研究了一次性施用生物有机肥对黄瓜连作土壤有机碳组分、有机碳矿化和酶活性的持续效应.结果表明: 连续种植4季黄瓜过程中,与对照处理(CK)相比,施用生物有机肥可明显增加黄瓜连作土壤总有机碳、活性碳库、缓效碳库和惰性碳库的有机碳含量,且随着黄瓜连作季数的增加,土壤惰性碳库比例逐渐增加;连续种植4季黄瓜后,施用生物有机肥处理中土壤有机碳累计矿化量和日均矿化量与CK相比分别增加了17.3%～31.0%和7.8%～43.0%,且在同一季黄瓜成熟期,施用生物有机肥还能提高黄瓜连作的土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶(中性)的活性,增幅分别为10.5%～62.1%、4.8%～25.5%、3.9%～21.4%和4.6%～66.4%.相关分析和通径分析结果表明,黄瓜连作过程中4种酶的活性与土壤有机碳各组分动态变化均呈显著相关,且黄瓜连作过程中土壤脲酶和蔗糖酶活性是影响有机碳矿化的主要生物酶.施用生物有机肥可提高黄瓜连作过程中土壤有机碳各组分含量和酶活性,增加土壤惰性碳库比例、有机碳累计矿化量和矿化速率,从而增强土壤固碳能力.     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

秸秆及秸秆黑炭对小麦养分吸收及棕壤酶活性的影响

通过小麦盆栽试验,研究了玉米秸秆及其秸秆黑炭施加对小麦养分吸收利用和棕壤酶活性的影响。试验设对照(CK),黑炭(B),秸秆还田(S),尿素(U),尿素+黑炭(UB)及尿素+秸秆还田(US)6个处理,各处理3次重复。结果表明:无氮肥施入下,B处理较CK和S处理籽粒产量显著提高99.4%和77.7%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高94.1%—140.9%,55.4%—66.3%和53.1%—72.6%;有氮肥施入下,UB和US处理较U处理提高籽粒产量8.2%—8.8%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高14.3%—27.8%,19.6%—30.9%和24.4%—40.9%。秸秆及秸秆黑炭施加处理的氮素利用率显著提高21.4%—41.7%。黑炭施加显著提高土壤中有机碳、NH+4-N、NO-3-N和速效钾含量;在施氮条件下,秸秆还田显著提高土壤中NO-3-N含量;秸秆及黑炭施加对有效磷含量无显著影响。秸秆还田显著提高了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和中性磷酸酶活性;施加黑炭也明显提高了土壤脱氢酶和脲酶活性,但抑制过氧化氢酶和中性磷酸酶活性。土壤脲酶活性与土壤有机碳、无机氮含量呈显著正相关,表明土壤酶可反映土壤肥力水平。     

白土活性有机碳组分对不同施肥措施的响应

通过4年大田定位试验,研究不同施肥措施(单施化肥,化肥+畜禽粪肥,化肥+秸秆还田,化肥+绿肥)对白土区稻田土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳等活性有机碳组分的影响。结果表明:相对于单施化肥,增施有机肥能显著提高总有机碳和各组分活性有机碳含量,其中秸秆还田处理的总有机碳、易氧化有机碳和颗粒有机碳含量均最高,增加幅度分别为19.6%、67.4%和15.7%;增施畜禽粪肥处理的水溶性有机碳含量最高,增幅为60.9%;不同施肥措施对易氧化有机碳占总有机碳比例的影响高于水溶性有机碳和颗粒有机碳;秸秆还田等有机培肥措施显著提高土壤碳库指数,较对照提高17.6%~85.2%。相关性分析表明:总有机碳、碳库管理指数与各组分活性有机碳间均表现出显著或极显著正相关,相关系数分别为0.691~0.824和0.593~0.803;不同有机碳组分和碳库管理指数与碱解氮和速效钾之间呈显著或极显著相关,与速效磷间仅水溶性有机碳表现出极显著正相关,相关系数为0.816。可见,白土稻田上增施有机肥能不同程度地提高总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,相对于易氧化有机碳和颗粒有机碳,水溶性有机碳对白土稻田施肥措施的反应更为敏感。     

不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤活性有机碳组分的短期影响

通过2年（2009-2011年）大田试验,研究不同耕作措施和秸秆还田及其交互效应对稻麦两熟制农田0～7、7～14和14～21 cm 3个土层土壤总有机碳和活性有机碳组分（易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳）的影响.结果表明： 秸秆还田处理各土层土壤总有机碳和活性有机碳含量均显著高于无秸秆还田处理;0～7 cm土层,翻耕处理土壤微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理,旋耕处理易氧化有机碳含量高于翻耕处理;7～14 cm土层,旋耕处理土壤总有机碳含量显著高于翻耕处理;14～21 cm土层,翻耕处理土壤总有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于旋耕处理;翻耕加稻麦两季秸秆均还田处理的总有机碳含量均高于其他各处理.     

秸秆还田与施肥对土壤酶活性和作物产量的影响

通过大田定位试验,在小麦-玉米轮作条件下,以小麦品种‘西农889’和玉米品种‘郑单958’为供试作物,采取不施肥秸秆不还田(CK)、秸秆还田(S)、秸秆还田+腐熟有机肥(SM)、秸秆还田+氮肥(SN)、秸秆还田+氮肥+磷肥(SNP)共5种处理,对不同处理下土壤电导率、蔗糖酶活性和脲酶活性的动态变化及作物产量进行了研究。结果显示:(1)秸秆还田后土壤的电导率变化呈先上升后下降趋势,不同处理间周年电导率平均值表现为SNP>SN>SM>S>CK,且差异显著。(2)秸秆还田配合施用氮肥处理的土壤蔗糖酶活性和脲酶活性最高,蔗糖酶活性最大值(70.62mg.g-1.d-1)为对照的1.36倍,脲酶活性最大值(3.58mg.g-1.d-1)比对照提高了9.15%。(3)土壤有机碳含量在S、SM处理之间差异不显著,而S、SM处理与CK、SN、SNP处理之间差异显著,SM处理比对照处理提高了8.91%。(4)土壤全氮含量在不同处理之间差异显著,并以SNP处理最高,其次是SM处理,S、SN处理再次之,且SNP、SM、S、SN处理土壤全氮含量分别比对照提高了19.8%、11.1%、9.88%和7.41%。(5)秸秆还田处理的作物产量显著高于CK,并以秸秆配施氮磷肥处理的小麦产量最高,比CK提高了50.6%;秸秆配施氮肥处理的玉米产量最高,比CK提高了34.3%。研究表明,秸秆还田配施有机肥、无机肥可以有效促进有机物矿质化,显著增加土壤养分含量,增强土壤酶活性,提高土壤有机碳含量,从而促进作物增产。     

秸秆施用及蚯蚓活动对土壤活性有机碳的影响

在连续6年稻麦轮作的小区试验中,研究了施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓对农田土壤有机碳(SOC)和不同活性有机碳的影响.结果表明：施用秸秆6年后,土壤有机碳含量显著增加,且表施秸秆比混施秸秆更有利于土壤有机碳含量增加,在不同的秸秆施用条件下,接种蚯蚓未对土壤有机碳含量产生显著影响.表施秸秆和混施秸秆均能使土壤活性有机碳含量增加或显著增加,混施秸秆较表施秸秆更有利于热水提取态碳(HWEC)、可矿化碳(PMC)、酸提取态碳(AEC)、易氧化态碳(ROC)、颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFOC)含量增加,而可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的变化与秸秆施用方式关系不大.在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使不同活性有机碳的响应各异,不同处理中的土壤有机碳活性表现为秸秆混施+蚯蚓>秸秆混施>秸秆表施>秸秆表施+蚯蚓>对照.秸秆的施用方式是影响土壤有机碳与活性有机碳的主要因素,而蚯蚓活动则并非对所有的土壤活性有机碳有显著影响.     

不同熟化措施对黑土母质发育的新成土壤有机碳库的影响

基于8年田间定位试验,采用土壤团聚体分组和闭蓄态微团聚体分离技术,将土壤有机质分为总粗颗粒有机质(活性碳库)、总细颗粒有机质(慢性碳库)和总粉黏粒(惰性碳库) 3个组分,探讨不同熟化措施对黑土母质发育而成的新成土壤总有机碳库及不同活性有机碳库的影响,为黑土严重侵蚀地区母质表露后土壤肥力的快速恢复提供依据。试验设置自然恢复(NatF)、苜蓿种植(Alfa)、无肥(F0C0)、化肥(F1C0)、低量有机肥与化肥配施(F1C1)、高量有机肥与化肥配施(F1C2)等6个熟化处理。结果表明:黑土母质经过8年不同熟化处理后,土壤总有机碳和各组分有机碳含量均显著提高;与NatF相比,有机肥与化肥配施(F1C2和F1C1)对土壤总有机碳的提升作用最为明显,增幅分别为60.7%和41.2%;Alfa其次,增幅18. 2%;F0C0或F1C0处理土壤总有机碳与NatF间无显著差异;F1C2和F1C1处理土壤3个组分有机碳含量均显著高于其他熟化处理,与F1C1相比,F1C2处理对各组分有机碳提升作用更为明显;与NatF相比,Alfa处理土壤有机碳的增加主要表现为粉黏粒结合有机碳的增加;F1C0和F0C0处理土壤总细颗粒有机质和总粉黏粒中有机碳与NatF间无显著差异,总粗颗粒有机质中有机碳含量低于NatF。研究表明,在米豆轮作和传统耕作体系下,农田生态系统高量有机物料投入配施化肥能够加速黑土母质的熟化进程,快速提高土壤中活性碳库和惰性碳库的容量,是严重退化黑土有机质快速提升的有效措施。     

Differential Responses of Soil Organic Carbon Fractions and Carbon Turnover Related Enzyme Activities to Wheat Straw Incorporation in Subtropical China

Soil organic carbon (SOC) fractions and C turnover related enzyme activities are essential for nutrient cycling. This is because they are regarded as important indicators of soil fertility and quality. We measured the effects of wheat straw incorporation on SOC fractions and C turnover related enzyme activities in a paddy field in subtropical China. Soil samples were collected from 0–10 cm and 10–20 cm depths after rice harvesting. The total SOC concentrations were higher in the high rate of wheat straw incorporation treatment (NPKS2) than in the not fertilized control (CK) (P < 0.05). The concentrations of labile C fractions [i.e., water soluble organic C (WSOC), hot-water soluble organic C (HWSOC), microbial biomass C (MBC), and easily oxidizable C (EOC)], were higher in the moderate NPKS1 and NPKS2 treatments than in CK and the fertilized treatment without straw (NPK) (P < 0.05). The geometric means of labile C (GMC) and C pool management index (CPMI) values were highest in NPKS2 (P < 0.05). The SOC concentrations correlated positively with the labile C fractions (P < 0.05). Soil cellulase activity and the geometric mean of enzyme activities (GMea) were higher in NPKS2 than in CK in all soil layers (P < 0.05), and the invertase activity was higher in NPKS2 than in CK in the 0–10 cm layer (P < 0.05). Stepwise multiple linear regression indicated that the formation of the SOC, WSOC, HWSOC, MBC, and EOC was mostly enhanced by the cellulase and invertase activities (P < 0.05). Therefore, the high rate of wheat straw incorporation may be recommended to increase soil C pool levels and soil fertility in subtropical paddy soils.     

Effects of long‐term straw return on soil organic carbon storage and sequestration rate in North China upland crops: A meta‐analysis

Soil organic carbon (SOC) is essential for soil fertility and climate change mitigation, and carbon can be sequestered in soil through proper soil management, including straw return. However, results of studies of long‐term straw return on SOC are contradictory and increasing SOC stocks in upland soils is challenging. This study of North China upland agricultural fields quantified the effects of several fertilizer and straw return treatments on SOC storage changes and crop yields, considering different cropping duration periods, soil types, and cropping systems to establish the relationships of SOC sequestration rates with initial SOC stocks and annual straw C inputs. Our meta‐analysis using long‐term field experiments showed that SOC stock responses to straw return were greater than that of mineral fertilizers alone. Black soils with higher initial SOC stocks also had lower SOC stock increases than did soils with lower initial SOC stocks (fluvo‐aquic and loessial soils) following applications of nitrogen‐phosphorous‐potassium (NPK) fertilizer and NPK+S (straw). Soil C stocks under the NPK and NPK+S treatments increased in the more‐than‐20‐year duration period, while significant SOC stock increases in the NP and NP+S treatment groups were limited to the 11‐ to 20‐year period. Annual crop productivity was higher in double‐cropped wheat and maize under all fertilization treatments, including control (no fertilization), than in the single‐crop systems (wheat or maize). Also, the annual soil sequestration rates and annual straw C inputs of the treatments with straw return (NP+S and NPK+S) were significantly positively related. Moreover, initial SOC stocks and SOC sequestration rates of those treatments were highly negatively correlated. Thus, long‐term straw return integrated with mineral fertilization in upland wheat and maize croplands leads to increased crop yields and SOC stocks. However, those effects of straw return are highly dependent on fertilizer management, cropping system, soil type, duration period, and the initial SOC content.     

塔里木河上游典型绿洲不同连作年限棉田土壤质量评价

开展农业生态系统土壤质量评价是保证生态农业持续高效发展的重要内容。以塔里木河上游阿拉尔垦区为典型样区,选择0a、3a、8a、12a、20a、30a等不同连作年限棉田为研究对象,综合考虑土壤物理、化学和生物学性质,分析了12个土壤理化及酶活性指标;基于因子分析和聚类分析法评价棉田间土壤质量的差异并划分等级,利用产量持续指数验证评价结果。研究表明：不同连作年限的棉田土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;棉田的土壤质量随年限呈先上升后下降的趋势,8a、12a棉田土壤质量相对较高,20a、30a土壤质量有退化趋势;土壤质量评价值与产量持续指数变化趋势一致,后者略显滞后效应。     

The impact of agricultural management on soil aggregation and carbon storage is regulated by climatic thresholds across a 3000 km European gradient

Organic carbon and aggregate stability are key features of soil quality and are important to consider when evaluating the potential of agricultural soils as carbon sinks. However, we lack a comprehensive understanding of how soil organic carbon (SOC) and aggregate stability respond to agricultural management across wide environmental gradients. Here, we assessed the impact of climatic factors, soil properties and agricultural management (including land use, crop cover, crop diversity, organic fertilization, and management intensity) on SOC and the mean weight diameter of soil aggregates, commonly used as an indicator for soil aggregate stability, across a 3000 km European gradient. Soil aggregate stability (−56%) and SOC stocks (−35%) in the topsoil (20 cm) were lower in croplands compared with neighboring grassland sites (uncropped sites with perennial vegetation and little or no external inputs). Land use and aridity were strong drivers of soil aggregation explaining 33% and 20% of the variation, respectively. SOC stocks were best explained by calcium content (20% of explained variation) followed by aridity (15%) and mean annual temperature (10%). We also found a threshold-like pattern for SOC stocks and aggregate stability in response to aridity, with lower values at sites with higher aridity. The impact of crop management on aggregate stability and SOC stocks appeared to be regulated by these thresholds, with more pronounced positive effects of crop diversity and more severe negative effects of crop management intensity in nondryland compared with dryland regions. We link the higher sensitivity of SOC stocks and aggregate stability in nondryland regions to a higher climatic potential for aggregate-mediated SOC stabilization. The presented findings are relevant for improving predictions of management effects on soil structure and C storage and highlight the need for site-specific agri-environmental policies to improve soil quality and C sequestration.     

关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0～40 cm土层的分布。结果表明: 与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84～6.55 t·hm^-2,SIC固持量为-0.26～8.61 t·hm^-2;土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm^-2·a^-1;与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0～20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca²⁺、Mg²⁺与SOC矿化产生的CO₂可共沉淀形成CaCO₃,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。     

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

施入不同土层的秸秆腐殖化特征及对玉米产量的影响

耕作和秸秆还田是打破犁底层、改善黑土肥力的重要措施.本研究利用田间试验,分析了耕作和秸秆还田对秸秆腐殖化系数、总有机质含量(SOC)和玉米产量的影响.结果表明:深耕+秸秆施入20～35 cm(ST+S)能够打破犁底层,与浅耕(TT)、深耕(ST)和浅耕+秸秆还田(TT+S)相比,试验6年间土壤容重平均降低了5.7%、3.3%和5.7%,其中ST和ST+S试验第一年效果最好;试验6年后秸秆腐解率表现为0～20 cm土层(72.0%)>20～35 cm土层(59.2%);0～20和20～35 cm土层秸秆腐殖化系数在试验的第一年达到了最大值,分别为15.9%和12.7%;与初始土壤相比,TT、ST和ST+S处理0～20 cm土层SOC和轻组有机碳(LFOC)含量呈下降趋势,而TT+S处理分别增加了2.9%和12.4%,ST+S处理20～35 cm土层分别增加了9.2%和9.9%;对玉米产量的影响表现为ST+S>TT+S>ST>TT,耕作和秸秆还田的时间效应明显,其中ST处理玉米产量的影响可以持续3年,而ST+S处理可以持续6年.因此,通过耕作的方式将秸秆施入20～35 cm土层是一种有效的、可持续改善黑土质量的农业措施.