长期定位施肥对保护地土壤腐殖质结合形态的影响

以长期定位施肥蔬菜保护地土壤为材料,研究了不同施肥处理土壤中结合态腐殖质含量及其相关性变化.结果表明,有机肥与无机肥配施松结态腐殖质含量高于单施无机肥的相应处理,但相对含量呈现相反趋势;稳结态腐殖质相对较稳定,没有明显变化;紧结态腐殖质绝对含量及百分含量都明显高于单施无机肥处理,其中以配施有机肥与氮磷钾肥最高,为11.53 g·kg^-1;长期定位施用有机肥后保护地土壤松/紧比值呈降低趋势, 其中有机肥与氮磷钾肥配施处理的松紧比值最低,为1.10.     

长期施肥对土壤养分库的影响

扼要地概述了国内外近年来关于长期施肥条件下土壤养分库的动态与平衡方面的研究成果。主要介绍并讨论了土壤氮、磷、钾养分全量及有效量的动态变化 ,土壤有机碳含量的动态变化 ;铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮、非水解残渣氮及微生物体氮在土壤氮库中的动态变化 ;Ca2 P、Ca8 P、Al P、Fe P、闭蓄态磷 ,活性有机磷、中度活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷及微生物体磷在土壤磷库中的动态变化 ;土壤碳库中松结态腐殖质、稳结态腐殖质、紧结态腐殖质以及富里酸和胡敏酸的动态变化 ;长期施肥对土壤有机无机复合状况的影响 ;农田土壤养分库的养分循环与养分平衡。还指出了当前土壤养分库研究面临的一些问题 ,并提出了今后研究的几个热点内容     

改变施肥管理后不同肥力稻田土壤CO2排放特征

利用一个长达30a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将原化肥处理改施有机肥,原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥。通过观测田间试验2012—2013年双季稻轮作周期内不同肥力水平稻田土壤施肥管理改变后的土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥管理对不同肥力红壤性水稻土CO2排放的影响。结果表明:变更施肥能明显改变CO2排放动态变化,其中长期施用有机肥处理改施化肥后其FCO2明显减小,长期施用化肥或有机肥处理增施有机肥后其FCO2显著增大。有机肥和土壤有机碳均可促进土体CO2排放,有机肥处理有机物料碳添加量与CO2-C年排放量呈极显著的正相关关系(r=0.9015**,n=21),单施化肥处理土壤有机碳含量与土体CO2-C年排放量符合线性方程:y=10.962x-68.86(R2=0.7507,n=9,P0.01)。长期施用有机肥土壤改施化肥会导致其有机碳矿化损失,土壤有机碳含量越高,矿化损失量越多,最终其有机碳水平将与长期施用化肥的土壤有机碳平衡值一致;长期施用化肥或有机肥土壤改施或增施有机肥可促进土壤有机碳积累,外源添加碳越多,土壤积累碳越多;相同有机肥施用量下土壤有机碳含量越高,有机物料表观分解率越大,积累于土壤中的有机碳越少,不同有机碳水平土壤在相同有机肥管理下其有机碳最终会达到相同的平衡值。在有机碳水平较低(20.46 g/kg)红壤稻田上增施有机肥是提升已培肥水稻土有机碳含量的可持续发展措施,而在有机碳水平较高(14.45 g/kg)红壤稻田上应避免改施化肥。总之,在有机碳含量较高或者较低的中国南方红壤性水稻土上,持续的有机肥施用是保持或者提高其有机碳水平的必要措施。     

长期施肥条件下水稻土腐殖质组成及稳定性碳同位素特性

利用太湖地区26年水稻土长期定位施肥试验,分析了长期不同施肥处理对土壤剖面有机碳分布和稳定性碳同位素自然丰度(δ¹³C)的影响,以及土壤中不同结合态腐殖质组成的变化.结果表明：长期施肥使水稻土表层土壤有机碳含量显著升高,不同处理土壤剖面有机碳含量与土层深度呈极显著指数负相关(P<0.01);施化肥处理10～30 cm土层和施有机肥处理20～40 cm土层有机碳含量变化相对稳定;随土层深度增加,土壤δ¹³C值逐渐升高,其变化范围在-24‰～-28‰,不同处理土壤剖面有机碳含量与δ¹³C值呈显著线性负相关(P<0.05);0～20 cm土层,仅施有机肥处理(M0)、有机肥+氮+磷处理(MNP)、有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)、有机肥+秸秆+氮处理(MRN)以及秸秆+氮处理(CRN)的δ¹³C值明显降低;30～50 cm土层,除CRN外,有机肥和化肥处理土壤的δ¹³C值均明显升高;不同处理土壤中结合态腐殖质均以紧结合态腐殖质(胡敏素)为主,其含量在50%以上,其余部分为松结合态和稳结合态腐殖质;长期施肥使土壤松结合态腐殖质含量及富啡酸(FA)与胡敏酸(HA)比值(HA/FA)升高.     

草原及开垦后土壤有机质性质研究

从土壤有机无机复合状况、腐殖质结合形态和腐殖质组成等方面,研究了供试土壤(草原淡黑钙土、草原风沙土和已开垦的风沙土)有机质的性质．结果表明,不同土壤类型及利用方式对土壤有机质性质的影响有很大的差异．与风沙土相比,淡黑钙土的全土碳、生物量碳、重组碳、可提取腐殖物质(HE)、松结态腐殖质的含量和全土腐殖化度较高．风沙土种向日葵后其全土碳、生物量碳、重组碳和HE含量及各种结合形态腐殖质含量均下降,但腐殖化程度相差不大．     

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。     

土壤保肥—供肥机理及其调节Ⅱ,棕壤型菜园土的腐殖质结合形态及 …

采自辽宁省不同地区的１５对棕壤型菜园土肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量和腐殖质结合形态的研究表明,肥地及其各粒级微团聚 的有机质和各结合形态腐殖质的含量与松态腐殖质占有机质总理的比例比瘦地及其各相应粒级微团聚体的高、稳结态腐殖质的比例较小,紧结态腐殖质的比例肥瘦地大体相当,无论肥地或瘦地,闰级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量及松、稳结态腐殖质占有机质总量的比例均较大粒级的高,而紧结态     

长期不同施肥制度对潮棕壤微生物生物量碳、氮及细菌群落结构的影响

以沈阳生态站长期定位试验为研究平台,采用传统氯仿熏蒸方法和现代PCR-DGGE技术探讨了长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳和氮及细菌群落结构的影响.结果表明:在整个试验期,土壤微生物生物量碳和氮的动态变化趋势基本相同;长期施用有机肥可显著提高土壤有机碳和土壤微生物生物量碳和氮含量,而长期施用化肥明显降低土壤pH,土壤微生物生物量碳和氮含量也显著降低.DGGE图谱表明:不同施肥处理的细菌16S rDNA多数条带分布相同,28条带中有18条为共有条带,说明潮棕壤中细菌类群较稳定,但其数量受到施肥的影响;长期施用有机肥促进潮棕壤细菌群落结构的多样性,而施用化肥处理则降低了其多样性.     

长期垄作稻田腐殖质稳定碳同位素丰度(δ13C)分布特征

研究了四川盆地丘陵区连续16年垄(宽垄)作稻田土壤稳定碳库腐殖质组分的稳定碳同位素(δ13C)分布特征.结果表明:稻田土壤有机碳含量为宽垄作>垄作>水旱轮作.腐殖质碳以胡敏素为主,占土壤碳含量的21%～30%,提取碳以胡敏酸为主,分别占土壤有机碳和腐殖质的17%～21%和38%～65%.土壤有机碳的δ13C值介于-27.9‰～-25.6‰,20～40cm和0～5 cm土壤有机碳δ13C值之差约为1.9‰.土壤胡敏酸δ13C值比土壤有机碳低1‰～2‰,更接近于油菜和水稻秸秆及根系的δ13C值.土壤富里酸δ13C值分别较土壤有机碳和胡敏酸高2‰和4‰.耕作层和犁底层胡敏素δ13C值分别介于-23.7‰～-24.9‰和-22.6‰～-24.2‰,δ13C值的变化反映了耕层中腐殖质的新老混合现象.各有机组分δ13C值递减顺序为:胡敏素>富里酸>土壤有机碳>稻草(油菜)残体>胡敏酸.长期水稻种植有利于增加土壤有机碳含量,同时,耕作方式影响土壤腐殖质δ13C在耕作层和犁底层中的分布格局.     

土壤保肥-供肥机理及其调节Ⅱ.棕壤型菜园土的腐殖质结合形态及其肥力学意义

采自辽宁省不同地区的１５对棕壤型菜园土肥、瘦地及其各粒级微团聚体的有机质储量和腐殖质结合形态的研究表明,肥地及其各粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量与松结态腐殖质占有机质总量的比例均比瘦地及其各相应粒级微团聚体的高,稳结态腐殖质的比例较小,紧结态腐殖质的比例肥瘦地大体相当．无论肥地或瘦地,小粒级微团聚体的有机质和各结合形态腐殖质的含量及松、稳结态腐殖质占有机质总量的比例均较大粒级的高,而紧结态腐殖质则相反,表明大、小粒级微团聚体具有不同的肥力学意义     

不同肥力条件下黑土及其有机无机复合体的腐殖质组成

采用Kumada法研究了不同肥力黑土及其复合体的腐殖质组成.结果表明,黑土培肥后,粉粒和细砂复合体含量增多;土壤及各级复合体游离态和结合态腐殖质含量得到不同程度提高,但游离态腐殖质的腐殖化度降低.这种作用在粉粒和细砂复合体中表现得更为明显.随复合体粒径增大,复合体有机碳含量、腐殖质提取率、游离态腐殖质含量及游离态胡敏酸的腐殖化度等均有降低趋势.胡敏酸分类结果表明,高肥土壤游离态胡敏酸均为R_p型,低肥则为R_p型和B型.随复合体粒径增大,游离态胡敏酸类型变化序列主要为:A型(粘粒)→B型(粉粒)→R_p型(细砂);无论粒径大小,结合态胡敏酸大多为A型.土壤培肥后,可使全土及各级复合体的游离态腐殖质的腐殖化度降低,进而会发生型变.在黑土中,游离态胡敏酸的型变主要体现在粉粒复合体中,结合态胡敏酸的型变主要体现在细砂复合体中.     

Application of wastewater from paper and food seasoning industries with green manure to increase soil organic carbon: a laboratory study

This laboratory scale experiment was designed to study the suitability of organic wastes from paper and food seasoning industries to improve the soil organic carbon for rice cultivation. Lignin-rich wastewater from paper industry and nitrogen-rich effluent from a food industry at suitably lower concentrations were used at two levels of green manure to enhance the soil organic carbon fraction over time. Both the groups of soils with or without Sesbania were incubated under submerged condition at 25 degrees C for 15 days. Wastewaters from paper industry (WP), food industry (WS), and a combination of WP+WS were added separately to both the treatment groups in flasks. After 103 days of incubation, from all the three treatments and control, total organic carbon and alkali-soluble organic carbon fractions were analyzed. Results indicated that in all the three treatments containing green manure amended with industrial wastewaters, the organic carbon content increased significantly. The alkali-soluble organic carbon fraction was increased by 59% in the soil amended with green manure containing WS and by 31% in the treatment without green manure compared to control. The paper mill waste water namely, WP, increased the organic carbon only in the soil containing green manure by 63%. The combined treatment of WP+WS with green manure increased alkali-soluble organic carbon fraction by 90% compared to control, while in the treatment without green manure, the organic carbon increase was 71%. Overall, the combined treatment WP+WS with green manure could increase the alkali-soluble organic carbon fraction more than all other treatments. Hence, wastewater rich in organics from paper and food industries can be efficiently used to temporarily increase the soil organic carbon content.     

Transformations of carbon and nitrogen in a Calciorthid soil amended with a range of organic residues

A calcareous soil was treated with an organic fertilizer mixture of grape debris and peat, or with pig manure, chicken manure, city refuse or with aerobic or anaerobic sewage sludges. Changes in different fractions of carbon and nitrogen were followed by analysis of the soil, immediately after these additions, after they had decomposed for six months in the soil, after a maize harvest, and after a subsequent barley harvest. The various forms of carbon had decreased after six months. The rate of decrease varied with the nature of the organic materials. In all samples, the fulvic acids fraction decreased most. The main transformations happened during the first six months whether there was a crop growing or not, but the crops had no influence on the breakdown of the organic materials. The ratio of humic acids/fulvic acids had increased after six months of humification and, in general terms, the final values of the ratio oxidizable carbon/extractable carbon were lower than the initial ones, indicating a higher degree of humification in the organic matter by the end of the experiment. The total nitrogen level remained practically constant after the first six months of humification even after the second crop. Part of the organic nitrogen of the soil samples amended with chicken manure, city refuse or the two sludges was transformed into mineral nitrogen during the humification process. The extractable nitrogen values increased because of the fertilizer applied during the pot trials.     

不同施肥措施下亚热带稻田土壤碳、氮演变特征及其耦合关系

在湖南省稻田生态系统长期定位监测点研究了不同施肥措施下稻田土壤碳、氮演变及其耦合特征.结果表明：1986—2003年,无肥处理（对照,CK）稻田土壤有机碳和全氮含量略呈下降趋势;化肥（NPK）处理有机碳和全氮含量基本保持稳定,而有机 无机肥配施处理有机碳和全氮含量均呈增加趋势.与对照相比,化肥处理的土壤有机碳和全氮含量分别提高13%和18%,低量有机肥（LOM）处理分别提高54%和45%,高量有机肥（HOM）处理分别提高89%和67%.统计分析表明,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关（P<0.01）.稻田土壤C/N为8.5～12.9,多数分布在10左右.研究表明,有机-无机肥配合施用能在一定程度上促进稻田土壤碳、氮的固定与积累;稻田土壤碳、氮具有较好的耦合关系.     

Differentiating chernozemic soil organic matter by acriflavine adsorption

Summary 1. Acriflavine adsorption capacities of humic substances are not easy to interpret since factors such as acid pretreatment, strength of extractant, and time and temperature of extraction all affect the data. It is thus difficult to establish with this technique whether qualitative differences exist between organic matter formed under different plant associations. 2. Acriflavine sorption capacity of the acid-precipitable humus extracted may be a measure of the efficiency of humus carbon extraction as related to the organo-mineral complexes in the soil since it correlates negatively with the clay content of the samples. 3. Acriflavine adsorption values of the acid-precipitable humus of the aeolian soils are likely to represent true or total sorption capacities of this fraction in these soils, because the clay content of these soils is low and thus extraction of those sites responsible for the acriflavine sorption reaction will be more complete.     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

施氮和冬种绿肥对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

为探讨冬季绿肥改良土壤的生态效应及确定合适比例的氮肥与绿肥翻压量,在“冬季绿肥 双季稻”复种型农作制度基础上,设置4×4双因素试验,研究不同紫云英翻压量和施氮水平对土壤活性有机碳库各组分及碳库管理指数的影响.结果表明： 单施绿肥能够显著促进土壤总有机碳和活性有机碳的累积.与对照相比,单施绿肥处理土壤总有机碳含量和活性有机碳含量分别平均增加22.2%、26.7%,但单施氮肥处理的土壤有机碳含量下降了0.6%～3.4%.与不施肥相比,单施绿肥和绿肥氮肥配施处理的土壤碳库管理指数分别平均增加了24.55和15.17,而单施氮肥处理减少了2.59.单施绿肥、绿肥氮肥配施和单施氮肥处理的土壤平均微生物生物量碳分别比对照高54.0%、95.2%和14.3%.活性有机碳含量与碳库管理指数存在极显著（P＜0.01）的相关性,与可溶性有机碳、微生物生物量碳也存在显著的相关性（P＜0.05）.水稻产量与活性有机碳含量和碳库管理指数均存在极显著的相关性,且相关系数明显大于总有机碳.可见在当地土壤肥力条件下,施有机肥或有机无机肥适当配施能提高土壤有机碳含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.     

耕作方式对紫色水稻土轻组有机碳的影响

以位于西南大学实验农场的长期免耕试验田为研究对象,通过0—60cm分层采集土壤样品的方法,探讨了不同耕作方式———冬水田平作(DP)、水旱轮作(SH)、垄作免耕(LM)及垄作翻耕(LF)对土壤轻组有机碳的影响。结果表明,重组有机碳是土壤总有机碳的主体,约占土壤总有机碳的69.56%—95.66%,在土壤剖面上随土壤深度的增加其分配比例逐渐升高;其次是自由轻组有机碳,约占土壤总有机碳的5.03%—26.43%,从土壤表层向下,其分配比例迅速下降;闭合轻组有机碳最低,仅占土壤总有机碳的1.37%—4.93%,其分配比例随土壤深度的变化不明显。在0—60 cm土壤深度内,不同耕作方式下自由轻组有机碳的平均含量为LM(4.36 g/kg)>DP(2.11 g/kg)>LF(1.74 g/kg)>SH(1.46 g/kg),相应的有机碳分配比例分别为17.1%、14.0%、12.2%和11.3%;闭合轻组有机碳的平均含量为LM(0.82 g/kg)>DP(0.51 g/kg)>LF(0.36 g/kg)>SH(0.34g/kg),相应的有机碳分配比例分别为3.36%、3.45%、2.71%和3.00%。因此,在西南地区紫色水稻土上实行垄作免耕能提高轻组有机碳的含量及其分配比例,从而改善土壤有机碳质量。另外,与土壤总有机碳、重组有机碳及闭合轻组有机碳相比,自由轻组有机碳对耕作方式的变化最敏感,是指示土壤有机碳变化的良好指标。     

长期不同施肥方式对黄潮土肥力特征的影响

依托黄潮土35 年长期定位试验,以2种土壤物理肥力指标、8种土壤化学肥力指标和5种土壤生物肥力指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统进行聚类分析.结果表明: 不同施肥方式对土壤肥力指标影响显著.施用有机肥处理(M、MN、MNP、MNPK)与NPK处理相比,土壤容重显著降低,而土壤孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、微生物生物量和过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均显著增加;通过主成分分析可将原15个土壤指标降维,提取出2个主成分,反映了原信息量的85.5%,且无原变量丢失.土壤容重、孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾、微生物生物量、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性在第1主成分上有较高因子负荷,全钾和pH在第2主成分上有较高因子负荷;以2个主成分得分为新指标进行聚类,得到长期不同施肥方式对黄潮土的培肥效果排序为MNPK＞MNP＞M、MN＞NPK＞N、NP＞CK.可见施用有机肥对黄潮土培肥效果更显著,以有机肥配施氮磷钾化肥方式效果最优.