施用玉米秸秆和接种蚯蚓后几种土壤活性有机碳的动态变化

通过室内培养试验,研究在施用玉米秸秆和接种蚯蚓后,土壤微生物生物量碳(SMBC),水提取碳(WEOC),碳水化合物(CHOC)和酚类物质(PEOC)等活性有机碳组分的动态变化。研究结果表明,在不施秸秆或表施秸秆的情况下,接种蚯蚓对四种活性有机碳组分含量都有一定的促进作用,且在表施秸秆的情况下达到显著水平,其SMBC、WEOC、CHOC和PEOC的含量与不接种蚯蚓相比,分别增加了33.50%、43.13%、68.21%和30.28%。接种蚯蚓在混施秸秆的处理中只有WEOC的含量增加,而SMBC和CHOC含量分别降低了11.04%和16.63%,PEOC的变化不明显。不论接种蚯蚓与否,秸秆的施用对4种组分都有显著的促进作用,其中秸秆混施处理的作用最显著。接种蚯蚓和秸秆施用都能提高土壤WEOC的质量(CHOC/PEOC的比值)。方差分析表明,蚯蚓、秸秆和时间对活性碳组分含量都有显著影响,并且因子间存在强烈的交互作用。土壤活性有机碳各组分除SMBC以外,WEOC、CHOC和PEOC的含量变化受秸秆因子的影响最大,方差解释比例v分别达到82.35%、62.53%和75.82%。试验结果也表现出较一致的随时间的波动性。相关性分析表明,所测定项目SMBC、WEOC、CHOC和PEOC之间有显著的相关性。     

施加秸秆和蚯蚓活动对麦田N2O排放的影响

蚯蚓是农田生态系统的重要组成部分,对土壤的碳氮循环和N2O排放起着重要作用。为了研究接种蚯蚓（威廉腔环蚓,Metaphire guillelmi）对农田土壤特性及N2O排放通量的影响,分析蚯蚓在土壤N2O排放中的作用,于2007-2008年冬小麦生长季采用静态箱-气相色谱法,对施用秸秆（表施和混施）并接种蚯蚓后土壤N2O排放通量的变化进行了监测,结果显示接种蚯蚓增加了土壤N2O的排放量。在秸秆表施的情况下,接种蚯蚓处理N2O的排放量最大,全生育期达14.26 kg?hm-2,显著高于未接种蚯蚓处理11.59 kg?hm-2（p<0.05）。在秸秆混施时,接种蚯蚓与未接种蚯蚓的两个处理间N2O排放量在栽培后期差异不显著。接种蚯蚓处理土壤N的矿化作用加强,矿质N含量提高,铵态氮含量比较稳定,硝态氮含量显著提高,表施秸秆接种蚯蚓处理硝态氮含量比未接种处理提高了20.1% （p<0.05）,达到21.13 mg?kg-1,而混施秸秆后接种蚯蚓的硝态氮含量为21.21 mg?kg-1,较未接种处理提高了11.7%。分析表明,硝态氮含量与N2O排放密切相关,接种蚯蚓后N2O排放潜力的提高与蚯蚓活动促进土壤氮素矿化特别是硝态氮含量的增加有关,农田生态系统中蚯蚓对N2O排放的贡献主要体现在促进秸秆混入土壤,从而改变秸秆分解的微域环境,促进反硝化作用并增加N2O的排放。     

玉米与蚕豆秸秆配施对秸秆分解及土壤养分含量的影响

采用室内培养试验研究了禾本科作物玉米秸秆和豆科作物蚕豆秸秆单施及其不同比例配施后的秸秆分解及土壤养分含量.结果表明：单施玉米秸秆,土壤有机碳的矿化量和秸秆有机碳的矿化速率都较低,土壤矿质态氮被固持的时间也最长;玉米秸秆与蚕豆秸秆配合施用促进了秸秆有机碳和土壤固持矿质态氮的矿化.两种秸秆单施和配施均显著增加土壤微生物生物量碳、氮含量.禾本科作物秸秆与豆科作物秸秆配合施用,可以加快秸秆的分解,协调养分供应.     

蚯蚓对秸秆还田土壤细菌生理菌群数量和酶活性的影响

在连续7a稻麦轮作系统中,通过测定作物收获后表层土壤(0-20cm)中4种细菌生理菌群数量和4种酶活性的变化,研究接种蚯蚓(Metaphire guillelmi)对秸秆(表施或混施)还田土壤的细菌生理菌群数量和酶活性的影响。试验设5个处理:对照、秸秆表施、秸秆混施、秸秆表施且接种蚯蚓、秸秆混施且接种蚯蚓。结果表明,单独秸秆还田促进了土壤氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌和无机磷分解菌数量增加,且土壤酶活性显著地增强;在秸秆表施方式下,接种蚯蚓使得上述4种细菌生理菌群微生物的数量增加;秸秆混施方式下,接种蚯蚓增加氨化细菌和无机磷分解菌数量,且土壤蛋白酶和蔗糖酶活性显著地增强(P0.05)。另外,蚓粪中4种细菌生理菌群微生物数量和水解酶活性都远远高于其周围土壤。在秸秆还田的作物轮作系统中,蚯蚓活动进一步增加土壤微生物数量和酶活性,对改善农田土壤肥力有着重要意义。     

蚯蚓和秸秆对铜污染土壤微生物类群和活性的影响

试验设置4个Cu浓度水平：0、100、200和400 mg·kg^-1 Cu²⁺,每个Cu浓度水平设置4个处理：对照(CK)、表施秸秆(M)、接种蚯蚓(E)、同时加入蚯蚓和秸秆(ME),研究了在Cu污染土壤中加入蚯蚓和秸秆对土壤微生物数量及活性的影响.结果表明：Cu污染、秸秆和蚯蚓均明显影响土壤微生物类群; Cu污染对细菌、放线菌具有抑制作用,而对真菌没有影响;秸秆显著提高了真菌数量;蚯蚓使土壤细菌、放线菌数量显著增加,而对真菌数量影响不大.Cu污染浓度＞200 mg·kg^-1处理对微生物量碳具有抑制作用;加入秸秆或蚯蚓,可显著提高土壤微生物量碳,而且同时加蚯蚓和秸秆处理土壤微生物量碳增加最显著.加入蚯蚓和秸秆后,土壤呼吸值显著增高.Cu<200 mg·kg^-1时,蚯蚓处理土壤呼吸值最大,平均比对照高3.06～5.58倍;Cu≥200mg·kg^-1时,蚯蚓、秸秆同时加入处理土壤呼吸值最高.4个处理土壤代谢商大小顺序为：ME>E>M>CK.蚯蚓和秸秆处理对土壤NH₄⁺-N没有影响,而对土壤NO₃^--N影响各异.接种蚯蚓,可显著提高土壤NO₃^--N含量;加入秸秆,可显著降低土壤NO₃^--N含量;同时加入蚯蚓和秸秆处理NO₃^--N含量最低.相关分析表明,土壤有效态Cu(DTPA-Cu)与土壤放线菌、细菌呈显著负相关,而与土壤呼吸、土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量呈显著正相关.引入秸秆和蚯蚓,可在一定程度上减缓Cu污染对微生物数量和活性的影响.     

长期施肥对东北黑土不同活性有机碳库的影响

试验采用团聚体分组和闭蓄态微团聚体分离技术,将土壤有机碳分为总粗颗粒有机质(活性碳库)、总细颗粒有机质(慢性碳库)和总粉粘粒(惰性碳库)等组分,研究长期施肥对东北黑土不同活性有机碳库的影响。结果显示,与不施肥相比,19年连续单独施用化肥没有影响土壤有机碳含量和土壤总体的团聚化效果;化肥和有机肥配施则显著提高了土壤团聚化程度,增加了有机碳含量和储量,增幅分别为36%和18%。粉粘粒结合有机碳占土壤总有机碳的50%~70%,其作为惰性碳库是黑土有机碳的重要组成部分。与无肥相比,单施化肥没有影响不同活性有机碳库含量及土壤有机碳库的稳定性;有机无机配施没有改变土壤中粉粘粒结合有机碳含量,但显著提高了总粗颗粒有机质和总细颗粒有机质中有机碳含量,降低了土壤有机碳库的稳定性。有机无机配施土壤中活性有机碳的增加,一方面有利于提高农田黑土生产力,另一方面又会加剧温室效应。因此,在保证作物产量的同时,尽量减少CO_2排放,确定适宜的有机肥施用量,是解决黑土区农业生产和环境保护矛盾的重要途径。     

土地利用方式转变对赣中地区土壤活性有机碳的影响

选取江西省安福县15年撂荒地和3种林地(毛竹林人工林、木荷次生林、杉木人工林),研究土地利用方式改变对土壤有机碳库以及活性有机碳的影响.结果表明：不同样地的土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳均表现为毛竹人工林>杉木人工林>木荷次生林>撂荒地;与对照(撂荒地)相比,3种林地的土壤有机碳含量、碳储量及活性有机碳含量均随土壤深度增加而递减,表层富集现象明显;不同土壤活性有机碳的分配比例明显不同,其中,土壤易氧化态碳占总有机碳的比例最大,微生物生物量碳所占比例最小,土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳间的相关性均达到极显著水平.后三者表征了土壤中活性较高部分碳的含量,对土地利用方式的响应较敏感,可以作为评价赣中地区土壤质量和肥力的指标之一.     

增氮对青藏高原东缘典型高寒草甸土壤有机碳组成的影响

土壤有机碳动态是陆地生态系统碳平衡研究的关键环节,有关青藏高原高寒草甸土壤有机碳组成对大气氮沉降增加的响应研究至今尚未开展。基于中国科学院海北生态站的大气氮沉降模拟控制实验平台,于2010年5月、7月和9月中旬分别测定不同施氮处理下0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤中粗颗粒态有机碳(CPOC)、细颗粒态有机碳(FPOC)和矿质结合有机碳(MOC)含量,研究不同施氮类型(NH4Cl,(NH4)2SO4和KNO3)和施氮水平(0、10、20、40 kgN.hm-.2a-1)对土壤POC和MOC含量以及POC/MOC比值的影响。结果表明:青藏高原高寒草甸土壤POC积聚在土壤表层,占总土壤有机碳(SOC)含量的64%以上,稳定性较差。施氮水平显著改变了土壤CPOC、FPOC和MOC含量,而施氮类型的影响不显著。不同月份土壤POC和MOC含量对增氮的响应不同,反映了SOC组分对增氮响应的时间异质性。在生长季中期,施氮倾向于增加表层土壤POC含量,而在生长季初期和末期恰好相反。土壤MOC对增氮的响应不敏感。另外,施氮显著降低生长季初期表层土壤POC/MOC比例,SOC稳定性增加。表明,青藏高原高寒草甸土壤有机碳活性组分较高,未来大气氮沉降增加短期内即可降低活性有机碳含量,相应地改变了其组成和稳定性。     

接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态和作物产量的影响

通过为期 2年的小区 (2 .8m× 1.0m)试验 ,研究了旱作水稻 小麦轮作条件下接种蚯蚓对施用玉米秸秆 (第一季用量 15 0 0g·m-2 ,以后各季为 75 0g·m-2 )农田土壤碳、氮动态和作物产量的影响 .结果表明 ,接种 10条·m-2 或 2 0条·m-2 环毛蚓 (Pheretimasp .)对土壤有机碳和全氮含量无显著影响 ,蚯蚓活动未造成土壤C库的衰减 ,土壤碳、氮基本维持平衡 .接种蚯蚓处理土壤N的矿化作用增强 ,矿质N含量提高 ,NO3 - N含量增加 ,而且稻季比麦季增加更为明显 .接种蚯蚓在稻、麦季均能提高微生物量碳、氮含量 ,蚯蚓具有扩大土壤微生物量N库和促进有机N矿化的双重作用 .这种作用在有效C源供应丰富的作物生长发育旺盛期更为明显 .接种蚯蚓对旱作水稻和小麦有一定的增产作用 ,其中水稻的增产幅度达 9.3% ,小麦为 5 .1% .接种蚯蚓后土壤容重明显降低 ,孔隙度显著增加 .蚯蚓在保持土壤C库平衡的同时 ,对于促进秸秆有机肥N素养分的再循环和作物生产力的提高具有重要的生态学意义 .     

生物质炭配施有机物料对贫瘠红壤酶活性和微生物碳源代谢功能的影响

为进一步促进红壤固碳培肥,于2017和2018年通过田间试验研究了两种有机物料(玉米秸秆和羊粪)单施以及与生物质炭配施对贫瘠红壤养分含量、碳转化相关酶活性和微生物底物利用速率的影响。试验设置6个处理,即不施有机物料(对照)、玉米秸秆、羊粪、单施生物质炭、玉米秸秆与生物质炭配施、羊粪与生物质炭配施。结果表明:与对照相比,有机物料施用显著增加了土壤pH值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量;与单施秸秆和羊粪相比,生物质炭与秸秆或羊粪配施显著增加了土壤有机碳、速效钾和碱解氮含量,但两者无交互效应。与对照相比,有机物料施用显著提高了β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CB)、β-木聚糖苷酶(XYL)和过氧化物酶(PERO)活性;与单施秸秆相比,生物质炭与秸秆配施处理酚氧化酶、过氧化物酶活性分别显著降低了28.6%、22.2%;与单施羊粪相比,生物质炭与羊粪配施处理α-葡萄糖苷酶(AG)、BG、XYL和PERO活性分别显著降低了46.1%、50.9%、41.6%和31.3%。与对照相比,有机物料施用显著提高了土壤基础呼吸和微生物对碳水化合物的利用速率,而生物质炭配施处理对碳水化合物、羧酸类底物的利用速率存在显著抑制作用。微生物碳源利用速率与BG和PERO活性呈显著正相关。因此,有机物料与生物质炭配施更有利于提高土壤养分含量,降低有机碳分解酶和微生物碳源代谢活性,从而促进红壤固碳培肥,有利于贫瘠红壤的地力提升。     

耕作和覆盖对黄土高原果园土壤水分和温度的影响

研究了几种不同耕作方式（免耕、旋耕和翻耕）和覆盖措施（覆草、生草和覆膜）对黄土高原果园土壤水分和温度的影响.结果表明：5月不同耕作方式下0～1 m土层土壤水分差异极显著,表现为免耕（14.28%）>旋耕（14.13%）>翻耕（13.57%）,9月差异不明显;不同覆盖措施中,覆草处理的土壤水分最高,且与生草、覆膜、裸地处理间差异极显著;不同耕作方式和覆盖组合处理中以免耕覆草保水效果最好.不同覆盖处理白天土壤平均温度表现为覆膜>裸地>生草>覆草,土壤温度变幅表现为裸地>覆膜>生草>覆草.各覆盖处理的蓄水量与其土壤温度并不都呈负相关,而是由不同覆盖物的保水效果和保温性质共同决定.综上所述,黄土高原果园的保护性耕作体系应以免耕覆草为主.     

不同培肥措施对低肥力土壤生态系统蚯蚓种群数量的影响

通过在华北低肥力农田生态系统进行的不同土壤培肥试验 ,研究了不同秸秆还田方式和施肥措施对土壤中蚯蚓种群的影响。研究结果表明 :一年中 5次调查到的蚯蚓属于同一个目——后孔寡毛目 ,3科、6属、7种 ;在 7种蚯蚓中 ,天锡杜拉蚓Drawida gisti是该地区较低肥力土壤中的蚯蚓优势种。蚯蚓种群数量的季节变化趋势为 8月 >9月 >4月 >5月 >11月。在低肥力土壤上 ,单独施用化肥与对照相比可以增加蚯蚓的数量 ,施用化肥对蚯蚓的影响程度依赖于有机物的投入情况 ,没有有机物投入或只有麦秸还田条件下 ,施用化肥会对土壤中蚯蚓的种群数量产生负面影响 ,随着时间的延长 ,这种影响表现得比较明显。在同时用玉米秸和麦秸还田的情况下 ,施用化肥对蚯蚓的种群数量影响较小。有机肥的施入可以增加蚯蚓的种群数量 ,随着时间的延长这种趋势愈为明显。在几种秸秆还田的投入方式中 ,蚯蚓种群数量的大小次序为双倍麦还 >玉米麦秸全还 >麦还。因此在施用化肥的时候应当同时进行有机物投入 ,以保持土壤中良好的生物状况 ,这也是土壤培肥的重要环节。     

蚯蚓活动对红壤磷素有效性的影响及其活化机理研究

通过盆钵生物试验研究了秉氏环毛蚓(Pheretima pingi.)在红壤基质中对稻草、花生秸、油菜秸3种有机物料分解速率的影响,研究了蚯蚓活动对红壤全磷含量和有效磷含量、对土壤碳水化合物含量、土壤磷酸酶活性的影响。并着重探讨了人工接种蚯蚓提高红壤有效磷的效果及其活化机理。研究结果揭示：①蚯蚓活动促进了有机物料的分解,加速了磷素的生物归还作用;②方差分析示明,在培养期间所有处理的土壤有效磷含量均得到显著或极显著提高;其中有机物料接种蚯蚓的3种处理分别与其不接种蚯蚓的处理的土壤有效磷含量之间差异均达显著水平;③蚯蚓活动有改善红壤酸度状况的趋势,同试验前比较(原土的土壤pH(H2O)=4．34),在培养试验后期,3种物料接种蚯蚓的土壤pH(H2O)值分别提高了0．17单位(稻草接种蚯蚓处理)、0．35单位(油菜秸接种蚯蚓处理)和0．44单位(花生秸接种蚯蚓处理);方差分析显示,花生秸组两处理间和油菜秸组两处理间的土壤pH值的差异达到显著水平。在150d的培养期内,3种有机物料接种蚯蚓的处理与其不接种蚯蚓的处理比较时,土壤pH值的差异亦达到显著水平;④蚯蚓活动增加了土壤碳水化合物含量。方差分析结果显示：3种有机物料接种蚯蚓的处理与不接种蚯蚓处理的土壤碳水化合物含量之间的差异均达到显著水平;⑤蚯蚓活动增强了土壤微生物活性和土壤磷酸酶活性。蚯蚓的吞食、排粪等生理过程改变了土壤微生物种群类型及其数量;蚯蚓活动提高了土壤磷酸酶活性,增加了土壤中有机磷含量,从而提高了土壤有效磷含量。蚯蚓活动及其特殊的生理过程所产生的综合作用使土壤有效磷含量和磷素有效性明显提高。     

蚯蚓活动对红壤磷素主要形态及有效磷含量的影响

通过盆钵生物试验和采用Hedley磷素分级方法研究了秉氏环毛蚓(Pheretima pingi)对红壤磷素主要形态和红壤有效磷含量的影晌.结果表明,在蚯蚓和有机物料(稻草、花生秸、油菜秸)的共同作用下,经过100d培养后土壤有效磷含量显著提高.统计分析结果表明,花生秸接种蚯蚓处理与不接种蚯蚓处理和油莱秸接种蚯蚓处理与不接种蚯蚓处理之间的土壤有效磷含量差异均达显著水平.采用Hedley磷素分级法测得的树脂磷由原土的痕量增加到10.5～17.8 mg·kg^-1,NaHCO₃溶解态磷由原土的14.5 mg·kg^-1增加到23.5～53.6 mg·kg^-1,微生物细胞磷由原土的1.0 mg·kg^-1增加到6.8～9.7 mg·kg^-1,土壤有机磷含量由原土的37.9 mg·kg^-1增加到50.7～59.3 mg·kg^-1,而土壤中活性最低的残留磷含量则有所降低.蚯蚓活动对红壤磷素具有较强的活化作用.     

不同土壤培肥措施对华北高产农田生态系统蚯蚓种群的影响

通过在华北高产农田生态系统进行的土壤培肥试验 ,研究了不同秸秆还田方式和施肥措施对土壤大型动物——蚯蚓的影响。研究结果表明 :该区域高肥力土壤共有 7种蚯蚓 ,其中以正蚓科梯形流蚓为主 ,并同时分布巨蚓科的远盲蚓属、腔蚓属和链胃蚓科的杜拉蚓属的一些广布种。全年平均种群密度为 83.83条 /m2 ,最高种群数量出现在 1998年 8月份 ,其季节变化趋势为夏季 >春季 >秋冬季。在投入同量化肥条件下 ,有机物投入越多 ,蚯蚓越丰富 ,其生物量有以下趋势 :化肥投入 <化肥与麦秸还田 <化肥与玉米秸麦秸全还田 <化肥与玉米秸麦秸还田加施有机肥处理。在有有机物投入的条件下 ,化肥对土壤生物的负面效应不明显 ,不会对土壤中的蚯蚓有较大影响 ;而单施化肥 ,对蚯蚓负面影响较为显著。有机肥的施入可以增加蚯蚓的种群数量 ,随着时间的增加这种趋势越明显     

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。     

不同覆盖施肥措施对黄土旱塬冬小麦土壤水分的影响

于2007年9月—2008年7月在位于黄土高原渭北旱塬的王东沟试验区进行冬小麦不同覆盖施肥措施（包括不施肥、农民习惯施肥、推荐施肥、推荐施肥+有机肥、推荐施肥+垄上覆膜、推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草、推荐施肥+全区覆草7个处理）田间试验,并采用水分中子仪定期观测土壤含水量,研究黄土高原旱塬区不同栽培措施下土壤水分的变化特征.结果表明：在干旱季节（春季）,推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草措施有利于贮存更多的土壤水分,其土壤储水量约比最低值（推荐施肥+有机肥）高48.2 mm,并可将土壤水分保持到冬小麦需水的关键期,而且推荐施肥+垄上覆膜措施仅次于推荐施肥+垄上覆膜+沟内覆草,表明这两种措施能够在田间蓄积较多天然降水,有利于黄土高原旱区雨养农业的发展.