长期植稻年限序列水稻土团聚体有机碳分布特征

通过开展有机质物理分组试验,研究了杭州湾南岸不同植稻年限序列水稻土有机碳含量的粒级分布变化特征.结果表明: 各植稻年限耕层水稻土中,土壤团聚体主要分布在微团聚体(<0.25 mm)中,其中大微团聚体(0.053～0.25 mm)随着植稻年限的增加而减少;在微团聚体(0.053~0.25 mm,<0.053 mm)中,有机碳含量随着植稻年限的增加而增加,在0.053～2 mm粒径范围内,各粒级有机碳占总有机碳比例随着粒级的减小而增加,有机碳主要集中在大微团聚体(0.053～0.25 mm)中;随着种植年限的增加,颗粒有机碳含量减少.栽培年限长的水稻土比栽培年限短的水稻土碳封存量大,早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力.     

长期植稻年限序列水稻土团聚体有机碳分布特征

通过开展有机质物理分组试验,研究了杭州湾南岸不同植稻年限序列水稻土有机碳含量的粒级分布变化特征.结果表明: 各植稻年限耕层水稻土中,土壤团聚体主要分布在微团聚体(<0.25 mm)中,其中大微团聚体(0.053～0.25 mm)随着植稻年限的增加而减少;在微团聚体(0.053~0.25 mm,<0.053 mm)中,有机碳含量随着植稻年限的增加而增加,在0.053～2 mm粒径范围内,各粒级有机碳占总有机碳比例随着粒级的减小而增加,有机碳主要集中在大微团聚体(0.053～0.25 mm)中;随着种植年限的增加,颗粒有机碳含量减少.栽培年限长的水稻土比栽培年限短的水稻土碳封存量大,早期开垦的水稻土仍有很大的固碳潜力.     

盐渍化条件下土壤团聚体及其有机碳研究进展

土壤团聚体是土壤结构的基本单元,对改善土壤结构和增加土壤固碳具有重要作用.盐渍化导致的特殊土壤性质,如高盐分离子(主要为Na+)浓度、低有机质含量和较差的微生物条件等因素,对团聚体的形成和稳定产生障碍作用,因此探讨盐渍化土壤团聚体特征更具有重要性和特殊性.滨海湿地和内陆盐渍化沼泽湿地是盐渍化生态系统的重要组成部分.本文...     

长期施肥对水稻土土壤有机碳矿化的影响

以湖南省3个国家级稻田肥力变化长期定位监测点的土壤为材料,通过室内分析和培养试验,研究了不同施肥处理下土壤有机碳矿化特征及土壤总有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳对土壤有机碳矿化的影响.结果表明：3个监测点各施肥处理的土壤CO₂累积排放量为448.64～1 516.77 μg·g^-1,CH₄累积排放量为15.60～33.34 μg·g^-1,在58 d的培养期内土壤有机碳矿化量占总有机碳的3.59%～5.57%;不同处理CO₂的产生速率均在前期保持较高水平,之后迅速下降,后期较慢并趋于平稳,CH₄的产生速率表现为先缓慢升高后迅速降低的变化趋势;化肥配施有机肥处理显著增加了CO₂和CH₄的累积排放量;不同施肥处理土壤有机碳矿化量与总有机碳、微生物量碳和水溶性有机碳含量之间的相关性达到了极显著水平,而与矿化量所占土壤总有机碳的比例无明显相关关系.     

秸秆还田条件下盐渍土团聚体中有机碳化学结构特征

为揭示秸秆还田后盐渍土团聚体中有机碳分布规律和化学结构特征,本研究以苏打碱化潮土为对象,于2020年设置O(CK)、2100(STl)、4200(ST2)、6300(ST3)、8400(ST4)和10500 kg·hm-2(全量还田,ST5)6个不同秸秆还田用量处理,通过物理分组方法并结合红外光谱技术,测定土壤各粒级团...     

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.     

秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征

我国西南旱地紫色土区水土流失严重、土层浅薄、土壤有机质下降、保水保土能力差,已成为农业可持续发展的主要限制因素.通过引入冬季绿肥紫云英,研究秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征,为该地区改善农田土壤团聚体结构和提高有机碳含量提供可借鉴的途径.结果表明: 间作紫云英增加了油菜根际土壤微团聚体含量,促使其团聚体平均质量直径降低.油菜根际土壤大团聚体含量的变化主要是由10～5 mm和5～2 mm团聚体含量的变化引起,而微团聚体含量的变化主要是由0.25～0.053 mm团聚体含量的变化引起.间作紫云英和秸秆覆盖显著提高了后茬作物玉米季土壤有机碳含量,主要是因为影响了10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳的含量.间作紫云英和秸秆覆盖虽然对油菜季总有机碳含量的增加不明显,但对0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层总有机碳含量的影响却随着油菜生育期的进行逐渐增加,在蕾薹期、开花期和收获期表现出较大差异.可见,间作紫云英改变了油菜根际土壤团聚体特征,秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜可提高农田土壤有机碳含量.     

不同类型森林石灰土的团聚体组成及其有机碳分布特征

选取中国西南喀斯特石灰土人工林、次生林、原生林3个主要森林类型的6个代表性群落,建立18个20m×20m的样方,按梅花型5点法采集各样方的原状土壤,基于团聚体的干湿筛2种分组方法,研究不同类型森林石灰土机械性、水稳性团聚体组成及全土、各粒级团聚体的有机碳分布特征。结果显示:(1)3类森林石灰土干湿筛团聚体均以>2mm粒径为主,分别为67.93%～81.24%和30.49%～76.81%,1～10mm粒径的干湿筛优势团聚体分别高达78.18%～88.67%和43.41%～84.00%。(2)团聚体的整体稳定性很好,干湿筛平均重量直径(MWD)为4.82～5.77和0.75～2.13,平均几何直径(GMD)为2.87～4.17和1.45～2.85;>0.25mm和>2mm粒径的团聚体破坏率(PAD)分别仅为6.15～20.91和2.04～52.79。(3)石灰土的有机碳含量很高,全土和干、湿筛团聚体的有机碳含量分别为17.28～58.85、19.12～91.47、17.16～78.86g/kg,其中干筛以<2mm粒径团聚体的有机碳含量较高,湿筛反之,但干湿筛均以>2mm粒径团聚体的有机碳贮量最高。研究表明,中国西南喀斯特石灰土林区土壤沿人工林、次生林、原生林土壤扰动递减梯度,石灰土的团聚化作用越来越强,稳定性越来越好,有机碳含量也越来越丰富。     

施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响

依托中国科学院千烟洲生态试验站,利用1998年建立的红壤水稻田长期定位施肥试验,研究秸秆还田(ST)、化肥(NPK)、有机肥(OM)等施肥方式对红壤水稻土各粒级团聚体分布及其碳氮含量影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤水稻土团聚体分布以<63μm的粉砂和粘粒为主,占41%—54%,长期施肥特别是施用OM有利于促进红壤水稻土大粒级团聚体形成;分别施用ST、NPK和OM均能提高红壤水稻土全土及各粒级团聚体中的有机碳和全氮含量,施用OM提高幅度最大。因此,在我国南方红壤稻作区的农业生产过程中应施用有机肥,从而改善土壤结构、碳贮量和养分状况。     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

Unravelling the genetic complexity of sorghum seedling development under low‐temperature conditions

Sorghum is a promising alternative to maize for bioenergy production in Europe; however, its use is currently limited by poor adaptation to low temperatures during and after germination. We collected multi‐trait phenotype data under optimal and suboptimal temperatures in a genetically diverse recombinant inbred line (RIL) mapping population showing contrasting segregation patterns for pre‐ and post‐emergence chilling tolerance. Germination, emergence, seedling development, root architecture and seedling survival were assessed in two different seedlots. Emergence and root establishment were found to be the key determinants of development and survival under chilling stress. Highly interactive epistatic quantitative trait loci (QTL) hotspots, including a previously unknown QTL on Sb06 with a significant effect on prolonged chilling survival, were found to regulate different physiological mechanisms contributing to maintenance of growth and development despite the chilling temperatures. The major QTL regions harbour promising candidate genes with known roles in abiotic stress tolerance. Identification of loci in the QTL hotspot regions conferring maintenance of cell division and growth under early chilling stress represents a promising step towards breeding for successful establishment of sorghum in temperate climates.     

城市不同地表覆盖类型下土壤有机碳矿化的差异

土壤有机碳(SOC)矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程。因受到强烈的人为干扰,城市土壤生态服务功能严重退化,进而对城市土壤地球化学循环尤其是碳循环产生深刻的影响。以北京市奥林匹克森林公园的5种典型地表覆盖类型(草坪、灌木、行道树、植草砖、硬化地表)下土壤为研究对象,研究了城市不同地表覆盖类型下土壤有机碳矿化过程及固碳能力的差异。结果表明,城市5种地表覆盖类型下的土壤有机碳矿化趋势与自然生态系统中的土壤基本一致,都表现为前期矿化较为快速,后期明显减慢并且趋于平稳;不同地表覆盖类型下土壤的有机碳矿化作用有显著差异,灌木、行道树、植草砖覆盖下土壤有机碳矿化能力较强,硬化地表和草坪较弱,与土壤有机碳含量特征类似;一级动力学方程对各土样有机碳矿化过程的模拟结果较好,结果显示草坪覆盖下土壤固碳能力较强,灌木覆盖下次之,行道树、植草砖和硬化地表覆盖下较弱;土壤固碳能力的高低并不对应着土壤有机碳含量的高低,城市人为干扰和外源有机碳的输入对土壤有机碳储量影响较大;硬化地表下不同土层有机碳矿化作用无明显差异,而其他地表覆盖类型下的土壤有机碳矿化作用随土层加深显著减弱,特别是植草砖和行道树特征最为明显;各地表覆盖类型下土壤固碳能力随土层深度变化的规律不显著。城市土壤有机碳矿化的最主要限制因子是土壤有机碳的含量,土壤p H值、养分含量、粘粒含量等性质也通过影响土壤有机碳含量及微生物活动等对土壤有机碳矿化过程产生影响。     

Trade‐offs in soil carbon protection mechanisms under aerobic and anaerobic conditions

Oxygen (O₂) limitation is generally understood to suppress oil carbon (C) decomposition and is a key mechanism impacting terrestrial C stocks under global change. Yet, O₂ limitation may differentially impact kinetic or thermodynamic versus physicochemical C protection mechanisms, challenging our understanding of how soil C may respond to climate‐mediated changes in O₂ dynamics. Although O₂ limitation may suppress decomposition of new litter C inputs, release of physicochemically protected C due to iron (Fe) reduction could potentially sustain soil C losses. To test this trade‐off, we incubated two disparate upland soils that experience periodic O₂ limitation—a tropical rainforest Oxisol and a temperate cropland Mollisol—with added litter under either aerobic (control) or anaerobic conditions for 1 year. Anoxia suppressed total C loss by 27% in the Oxisol and by 41% in the Mollisol relative to the control, mainly due to the decrease in litter‐C decomposition. However, anoxia sustained or even increased decomposition of native soil‐C (11.0% vs. 12.4% in the control for the Oxisol and 12.5% vs. 5.3% in the control for the Mollisol, in terms of initial soil C mass), and it stimulated losses of metal‐ or mineral‐associated C. Solid‐state ¹³C nuclear magnetic resonance spectroscopy demonstrated that anaerobic conditions decreased protein‐derived C but increased lignin‐ and carbohydrate‐C relative to the control. Our results indicate a trade‐off between physicochemical and kinetic/thermodynamic C protection mechanisms under anaerobic conditions, whereby decreased decomposition of litter C was compensated by more extensive loss of mineral‐associated soil C in both soils. This challenges the common assumption that anoxia inherently protects soil C and illustrates the vulnerability of mineral‐associated C under anaerobic events characteristic of a warmer and wetter future climate.     

亚热带退化红壤区森林恢复类型土壤有机碳矿化对温度的响应

土壤有机质分解是陆地生态系统碳循环的重要环节,它不仅受植被类型的影响,对环境温度也十分敏感。以江西省泰和县石溪退化红壤区马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superb)和枫香(Liquidambar formosana)3种森林类型为研究对象,将其土壤分别置于4种不同温度(5、15、25℃和35℃)条件下培养,采用碱液吸收法进行为期35 d的土壤碳矿化研究。在同一温度条件下,不同林型土壤CO_2累计碳排放量大小顺序为:枫香马尾松木荷。在4种不同温度条件下枫香林地土壤CO_2累计排放量最大,其次是马尾松林、木荷林,且不同森林类型土壤CO_2累计排放量随温度升高而增加(P0.05)。在15℃、25℃和35℃条件下,不同林地土壤潜在碳排放量间无显著性差异。在15℃和25℃条件下,土壤碳排放量随土壤全碳含量呈现先增后减的变化趋势(P0.05),全碳的极值点分别约为1.83%和1.89%。不同植被类型和培养温度对土壤碳矿化量有显著影响,说明植被类型和温度能够对土壤呼吸产生重要影响,且不同温度对土壤呼吸作用更显著(P0.000),但两因素间并无显著交互效应。在25℃时,不同林型土壤碳排放量随土壤含水量先增后减,表明土壤含水量并不是影响土壤碳排放量的调控因子。采用单库模式方程C_m=C_o(1-exp~(-kt))对土壤潜在碳排放进行模拟,得出不同温度不同林型土壤最大碳排放量随温度升高而增加。不同林型不同温度条件下土壤Q_(10)值范围为1.797—1.971,变化幅度较小,且不同林型土壤Q_(10)值并未表现出显著性差异,这一结论为研究林型和温度对土壤碳矿化的影响提供参考。     

Tidal effects on the organic carbon mineralization rate under aerobic conditions in sediments of an intertidal estuary

Laboratory experiments and field measurements were conducted to examine the effect of tide on the organic carbon mineralization rate in sediments under aerobic conditions of an intertidal estuary. Core samples of surface sediments were collected from an intertidal estuary of the Kurose River, Hiroshima, Japan. To mimic low and high tide in the intertidal estuary, organic carbon mineralization rates in the samples were measured in the laboratory under both air-exposed and submerged conditions. Mineralization rates under air-exposed conditions were two to five times higher than those under submerged conditions. Field measurements of the rate of CO₂ emission from the sediment surface revealed a rapid increase in the rate as the sea level fell during ebb tide. The estimated amount of daily organic carbon mineralization assuming a constantly submerged condition was 30% less than that estimated when considering the semi-diurnal fluctuation in sea level. These results indicate that tide has a marked impact on the organic carbon mineralization rate in sediments under aerobic conditions on an intertidal estuary, and tidal effects need to be considered when the amount of mineralized organic carbon is estimated.     

长期施肥下红壤性水稻土有机碳储量变化特

研究了1982—2012年长期不同施肥下红壤性水稻土土壤有机碳含量变化、固碳趋势及外源碳输入对土壤固碳的贡献.结果表明： 施肥能提高土壤有机碳含量,连续30年不同施肥后,各施肥处理土壤有机碳含量趋于稳定,有机无机配施的土壤有机碳含量为21.02～21.24 g·kg^-1,增加速率为0.41～0.59 g·kg^-1·a^-1,单施化肥的土壤有机碳含量为15.48 g·kg^-1.各有机无机肥配施处理土壤的平均有机碳储量为43.61～48.43 t C·hm^-2,历年平均土壤有机碳储量显著大于单施化肥处理.土壤固碳速率与年均投入碳量呈显著指数正相关.本试验条件下,每年需要增加外源有机碳为0.12 t C·hm^-2才能维持土壤有机碳的平衡.     

红壤丘陵区水田和旱地土壤可溶性有机碳矿化对水分的响应

以亚热带红壤丘陵区典型水田和旱地土壤为研究对象,向土壤中添加¹⁴C标记稻草,培养30 d后,提取与原位土壤中结构相似的¹⁴C可溶性有机碳(DOC);将¹⁴C DOC加入水田和旱地土壤中,并设置45%、60%、75%、90%和105%田间持水量(WHC)5个水分梯度,在标准状态下(25 ℃)培养100 d,监测¹⁴C DOC在土壤中的矿化过程.结果表明: 培养100 d后,两种土壤中28.7%～61.4%的标记DOC被矿化为CO₂,且5个水分条件下,水田土壤DOC的矿化率均显著高于旱地,这主要是由于水田土壤DOC的结构组成比旱地土壤更简单.好气条件(56%～75%WHC)有利于两种土壤DOC的分解,淹水条件(105%WHC)则有利于DOC的积累.土壤处于好气条件(45%～90%WHC)时,DOC的生物可分解率及易分解态所占比例均随着含水量的增加而增加.100 d内,水田和旱地易分解态DOC分别占其累积矿化量的80.5%～91.1%和66.3%～72.4%,说明DOC的生物可分解率主要由其易分解态组分所占比例决定.     

外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片有机酸和激素含量的影响

为探讨外源硫化氢(H₂S)对盐碱胁迫下植物有机酸和激素水平的调控效应,以裸燕麦(Avena nuda)为材料,研究喷施50μmol·L^-1H₂S供体硫氢化钠(NaHS)溶液对3.00 g·kg^-1盐碱胁迫下叶片有机酸、激素含量和产量性状的影响。结果表明：盐碱胁迫显著提高了琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、葡萄糖醛酸和总有机酸含量,显著降低了焦谷氨酸、茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)、反式-玉米素(tZ)和N⁶-(Δ²-异戊烯)腺嘌呤(iP)含量。喷施NaHS溶液显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片中3-羟基-3-甲基谷氨酸、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素A₇(GA₇)、茉莉酸甲酯(MJA)、iP含量和IAA/ABA比值,显著降低葡萄糖醛酸、赤霉素A₃(GA₃)、赤霉素A₄(GA₄)、总赤霉素(GA_S)、1-氨基环丙烷羧酸(A...     

温度、水分对湿地土壤有机碳矿化的影响

采用密闭培养法,研究了小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地土壤有机碳的矿化动态,探讨了温度和水分条件对有机碳矿化的影响.结果表明:湿地土壤有机碳在培养初期(0～2 d)矿化速率较高,之后矿化速率逐渐降低;33 d培养期间,表层(0～10 cm)土壤的总矿化量为1.59～2.62 mg C·g-1,为下层(10～100 cm)的4～22倍;温度升高10℃使总矿化量分别增加60%～210%(75%WHC)和30%～200%(淹水);一级动力学方程能较好地描述湿地土壤有机碳矿化动态,其C0值随土壤深度呈指数递减变化,且C0和C0/SOC值均随温度的升高而升高;不同深度土壤Q10值分别变化为1.7～3.1(75% WHC)和1.2～3.0(淹水),且与土壤深度之间存在明显的二次抛物线相关;土壤深度、培养温度对湿地土壤有机碳矿化具有显著影响,而水分处理对有机碳矿化的影响不显著.