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F0C...     

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。     

黑土团聚体结合碳对不同有机肥施用量的响应

以连续11年化肥配施不同剂量有机肥的黑土为研究对象,采用团聚体分组与闭蓄态微团聚体分离技术,研究土壤团聚体及其内部组分有机碳对不同有机肥施用量的响应,以期从团聚体尺度揭示黑土有机碳的物理稳定性机制。试验设置4个处理:OM0,仅施化肥;OM1,低量有机肥(7.5 Mg hm~(-2) a~(-1))+化肥;OM2,中量有机肥(15 Mg hm~(-2) a~(-1))+化肥;OM3,高量有机肥(22.5 Mg hm~(-2) a~(-1))+化肥,各处理化肥用量相同。结果显示,与单施化肥相比,有机培肥处理土壤有机碳水平均有显著提升,低量、中量和高量有机肥处理分别提高了7.1%、12.4%和15.7%。有机培肥促进了土壤的团聚化作用,随着有机肥施用量的增加,250—2000μm团聚体含量增加,粉粘粒含量降低,土壤团聚体的稳定性增强,但与中量有机肥相比,高量有机肥输入对土壤团聚化的作用并不明显。有机培肥加速了土壤大团聚体的周转,大团聚体周转速率随着有机肥施用量的增加而加快。有机肥输入并未影响粉黏粒结合有机碳浓度,表明在无有机肥投入的传统管理措施下,黑土粉黏粒已接近或达到碳饱和水平。随着有机肥输入的增加,微团聚体有机碳小幅增加,大团聚体有机碳增加趋势明显,而当有机肥用量最大时,微团聚体有机碳无显著变化,仅大团聚体有机碳仍继续增加,表明高量有机肥投入下微团聚体有机碳库已达到饱和,而更多的新增碳流向大团聚体。对大团聚体内部组分解析发现,高量有机肥处理下大团聚体有机碳的增加主要归因于粗颗粒有机质的增加。这些结果表明,黑土团聚体对有机碳的固持存在由小到大的等级饱和机制,随着有机肥输入的增加,粉粘粒最先达到饱和,然后是微团聚体,而更多的新增碳向周转不断加速的大团聚体富集,固持在活性相对较强的有机碳库—粗颗粒有机质之中。     

长期不同施肥下褐土有机碳储量及活性碳组分

依托辽宁阜新褐土田间施肥定位试验,针对不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥-化肥配施(NPKM)4种不同施肥处理,分析0~20 cm耕层土壤总有机碳(TOC)及关键活性碳组分,旨在为区域土壤合理培肥和农业可持续管理提供科学依据。结果表明:在4种施肥处理中,NPKM处理的土壤总有机碳含量及其储量、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化有机碳(LOC)含量均比其他3种处理高,较对照分别提高40.5%、38.6%、114.7%、57.5%、103.8%和97.6%,且含有机肥的处理土壤微生物生物量碳明显高于不含有机肥的处理。相关性分析表明,TOC、MBC、DOC、POC以及LOC间呈正显著相关性(P0.05),各组分碳间关系密切。在本试验条件下,长期进行有机肥与化肥配施,对于提升土壤有机碳水平的效果最为显著,是提高土壤肥力最优施肥模式。土壤活性碳组分对施肥措施响应敏感,可以作为土壤总碳水平变化的预警指标。     

长期施肥条件下黑土有机碳、氮组分的分配与富集特征

研究不同管理措施下黑土有机碳、氮组分的变化特征是深刻认识和理解黑土固碳的基础.本文以黑龙江省农业科学院31年的长期定位试验为基础,采用物理分组法对土壤不同粒径颗粒进行分离,分析6种不同施肥处理31年后,黑土表层(0～20 cm)及亚表层(20～40 cm)土壤有机碳、氮在粗砂粒、细砂粒、粉粒及黏粒中的分配与富集特征.结果表明： 长期施用有机肥可显著提高土壤有机碳、全氮在粗砂粒和黏粒中的分配比例.在表层土壤,有机无机配施（NPKM）处理下粗砂粒有机碳和全氮的分配比例比对照分别提高191.3%和179.3%,单施有机肥（M）处理下黏粒组分的有机碳和全氮的分配比例分别提高45%和47%.亚表层土壤施用有机肥处理各粒级有机碳、氮含量的提高比例低于表层土壤.在表层和亚表层的粉粒组分中,贮存的有机碳占总储量的42%～63%和48%～54%,全氮占总储量的34%～59%和41%～47%.表层土壤施用有机肥可显著增加粗砂粒中有机碳、氮的富集系数,其中有机肥配施化肥（NPKM）处理富集系数最高（2.30和1.88）,而黏粒组分的有机碳、氮富集系数对长期施肥无响应.
     

黑土母质熟化过程微生物群落碳源代谢特征

东北黑土区由于表土丧失,母质裸露等问题,严重威胁粮食生产和生态环境,通过揭示母质肥力形成过程中微生物群落的碳源利用特征可以让人们更好的理解肥力形成过程中相关微生物过程。以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验为材料,研究母质不同熟化过程下微生物群落碳源代谢特征,结果表明:苜蓿草熟化过程(PAfl)、农田化肥配施有机物熟化过程(PCS+F+OM)可培养微生物数量最多。自然熟化过程(PNat)、苜蓿草熟化过程、农田化肥农产品全循环熟化过程(PCS+F+BM)、农田化肥加有机肥配合型熟化过程可以将微生物活性提高到常规农田黑土的水平。不同熟化过程下微生物群落对单个碳源的利用不同。主成分分析表明自然熟化过程、农田化肥投入熟化过程(PCS+F)、农田化肥农产品全循环熟化过程、农田化肥加有机肥配合型熟化过程与常规农田黑土微生物代谢特征类似。研究表明不同母质熟化过程通过影响微生物群落结构导致对各个碳源的利用发生变化,最终改变了整体碳源代谢特征。     

长期施肥对栗褐土活性有机碳的影响

以25年长期定位施肥试验为依托,研究了不同施肥处理对栗褐土活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,长期施用不同肥料不同程度地提高了栗褐土水溶性碳、轻组有机碳的含量,其中,有机肥与氮磷肥配施(M1NP、M2NP)水溶性有机碳含量增加明显,较对照分别增加了93%和99%,高量有机肥与化肥配施(M2N、M2NP)对轻组有机碳含量的影响大,分别比对照高240%和360%。单施化肥和单施有机肥土壤易氧化有机碳含量无显著变化,而有机肥与化肥配施则显著提高。单施有机肥土壤水溶性有机碳所占比例呈上升趋势,其他处理则有所下降。单施氮肥轻组有机碳的分配比例明显降低,高量有机肥与化肥配施则明显提高。单施化肥易氧化有机碳所占比例显著下降。单施化肥栗褐土碳库管理指数有下降趋势,单施有机肥及有机肥与化肥配施有利于提高碳库管理指数,高量有机肥与化肥配合施用的效果更佳,比对照分别高145%和180%。相关分析表明,长期施肥条件下栗褐土水溶性、轻组、易氧化有机碳含量之间及其与总有机碳含量之间均呈显著或极显著正相关。     

长期定位施肥下黑土碳排放特征及其碳库组分与酶活性变化

黑土作为承担我国粮食安全与生态安全的重要土壤资源,其碳排放特征与碳库组分变化一直是生态学领域研究的热点。施肥是影响黑土有机碳输入、输出的重要因素,而这需要长时间尺度的探究。为明确长期不同施肥下的土壤碳排放特征及其影响机制,以始于1990年的国家土壤肥力与肥料效益监测网站黑土监测基地-公主岭为研究平台,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,探讨了长期不同施肥下土壤碳排放量(CO2-C)与土壤碳库组分包括水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)及其β-葡萄糖苷酶(BG)、木聚糖酶(BXYL)、纤维素酶(CBH)和乙酰基β-葡萄糖胺酶(NAG)等酶活性变化。结果表明:与CK相比,各施肥处理均可以显著增加黑土土壤碳排放量(P0.05),其中,NPK处理土壤碳排放量约为2633.33 kg/hm~2,显著高出CK处理37.36%;长期有机无机配施(NPKM1、1.5(NPKM1)、NPKM2)显著增加土壤碳排放量71.81%—88.51%,效果最为明显;NPKS显著增加土壤碳排放量56.32%,并且三种长期有机无机配施措施碳排放差异不显著。相对CK处理,有机无机配施的DOC、MBC、POC、ROC均有显著增加(P0.05),各指标分别高出CK处理16.07%—56.34%、128.84%—185.77%、284.15%—497.45%和841.03%—1145.94%,其中1.5(NPKM1)处理效果最好。同时,有机无机配施相对CK处理的NAG、BG、BXYL和CBH活性分别提高了313.22%—452.65%、129.45%—250.74%、159.08%—273.32%和72.21%—193.53%,且以1.5(NPKM1)处理的效果最好。土壤碳排放量与土壤酶活性、土壤活性碳库组分之间的相关性分析结果表明,长期不同施肥措施的土壤碳排放量不但与土壤ROC、DOC、POC、MBC含量呈极显著相关(P0.001),也与土壤BG、NAG、CBH、BXYL酶活性呈极显著相关(P0.001),说明施肥可以通过改变土壤各活性碳库组分含量与土壤微生物活性影响土壤碳排放量。     

长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤颗粒有机碳和氮的影响

通过对华北平原小麦-玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层(0～20 cm)土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的影响.施肥处理包括化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）、全部施用有机肥(OM)、一半有机肥+化肥NPK(1/2OMN)及不施肥(CK)共7个处理.结果表明：各施肥处理均能在不同程度上增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮含量,提高土壤颗粒有机碳和氮分配比例及颗粒有机质C/N.施肥处理颗粒有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加11.7%～196.8%和13.0%～152.2%,土壤颗粒有机碳对总有机碳储量增加的贡献率为31.5%～67.3%,土壤颗粒有机氮对全氮储量增加的贡献率为14.3%～100.0%;矿质结合有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加2.0%～75.0%和0.0%～69.8%.各处理颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮储量均以OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理,而化肥处理中NPK均衡施用效果最好.说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的关键.     

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。     

东北黑土成土母质培肥过程中土壤肥力变化特征

利用已设置14年的黑土成土母质(表层以下2.0～3.0 m深)培肥定位试验,研究不同农艺措施培肥后土壤肥力指标的变化特征,结合小麦盆栽耗竭试验评估土壤供肥能力,综合评价不同农艺措施对黑土母质培肥的效应。与初始母质相比,黑土母质培肥14年后,土壤总有机碳、全氮、团聚结构稳定性和其他养分含量均不同程度提高,土壤肥力水平的高低直接影响盆栽试验中土壤对小麦的供肥能力。主成分分析发现,母质经过14年的培肥,碳投入量较大的农田秸秆还田处理和苜蓿培肥处理与表层(0～20 cm)黑土更接近,其次是农田有机肥和自然草地培肥处理,农田单施化肥和不施肥处理培肥效果最差。14年连续的外源碳输入通过改善土壤团聚结构和进入土壤的碳分解转化,影响土壤的物理和生物化学性质,促进母质土壤肥力发育。农田秸秆还田、施用有机肥和种植苜蓿对黑土母质肥力提升效果最好,是保证黑土肥力和土壤培肥的有效措施,研究结果可为东北黑土区退化土壤培肥提供理论依据和指导。     

长期施肥下农田土壤-有机质-微生物的碳氮磷化学计量学特征

探讨外源养分的输入对土壤系统内碳、氮、磷化学计量特征的影响,对于深刻认识农田土壤有机碳(C)和养分循环及其相互作用过程具有重要意义。以26年的农田长期定位施肥试验为平台,分析长期不同施肥条件下土壤、有机态及微生物生物量碳、氮、磷含量及其化学计量学特征,并根据内稳性模型y=c x~(1/H)计算其化学计量内稳性指数H。结果表明:与长期撂荒处理(CK_0)相比,种植作物条件下26年化肥配施有机肥处理(MNPK和1.5MNPK)显著降低微生物生物量氮含量,但显著提高了微生物生物量磷的含量。相对于撂荒处理,即使长期配施化肥磷处理(NP、PK、NPK),其土壤有机磷降低显著。对于C∶N比而言,化肥配施有机物料处理(秸秆或有机肥)的土壤C∶N比、有机质C∶N及微生物生物量C∶N比均显著低于化肥处理(N、NP、PK和NPK)。对于C∶P比而言,相对于撂荒处理,26年施用磷肥(化肥磷或有机磷)显著降低了土壤C∶P比和微生物生物量C∶P比,而CK和偏施化肥处理(N、NP和PK)显著降低了土壤有机质C∶P比。对于土壤N∶P比而言,撂荒处理土壤N∶P比显著高于其他处理,而撂荒处理土壤有机质N∶P比显著高于CK和化肥处理,表明不施肥或化肥条件下作物种植加剧了土壤有机质中氮素的消耗。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比的内稳性指数H分别为0.24、0.75、0.64,不具有内稳性特征。微生物生物量C∶N、C∶P、N∶P比分别与土壤C∶N、C∶P、N∶P比呈显著正相关关系,但与土壤有机质碳氮磷化学计量比之间无显著相关性。表明土壤碳、氮、磷元素的改变会直接导致微生物生物量碳、氮、磷化学计量比的改变,但微生物生物量碳氮磷化学计量比对土壤有机质碳氮磷化学计量比无显著影响,土壤有机质的碳氮磷计量比可能更多是受到作物和施肥等养分管理措施的影响。     

不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题。以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响。所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM)4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕。连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层(0~5cm和5~15cm)土壤,测定土壤总有机碳含量。研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显。施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响。施肥处理的固碳速率介于0.1~0.4t/(hm2.a),配施有机肥处理显著高于单施化肥处理。相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬 有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系。这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入。因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径。施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施。当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关。     

长期施肥对红壤和黑土硫形态演变的影响

以红壤和黑土肥力与肥料效益监测站土壤为研究对象,研究了长期(21年)不同施肥(不施肥对照、施用氮磷钾、氮磷钾配施有机肥)处理下,表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤硫素形态组成、分布及演变规律.结果表明: 长期施用化肥及化肥配施有机肥处理下,表层土壤全硫比对照分别增加42%、33%(红壤)和6%、76%(黑土);除红壤氮磷钾处理外,亚表层土壤全硫受施肥影响较小,且明显低于相应表层土壤.有效硫和盐酸可提取态硫分别为红壤和黑土中的主要无机硫形态.施用化肥及化肥配施有机肥的红壤表层有效硫比对照分别增加了447%和102%,并促进了有效硫向亚表层的迁移、累积;而施用化肥及化肥配施有机肥处理的黑土表层有效硫仅比对照分别增加54%和93%,其对亚表层土壤有效硫的影响也不大.有机硫形态在两种土壤中都以酯键硫和残渣态硫为主.长期施肥影响下的表层和亚表层土壤中残渣态硫含量比对照分别增加了32%和55%以上;土壤中性质相对活跃的酯键硫和碳键硫受施肥影响不显著,而与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(P<0.05).此外,长期施肥试验表明大气硫沉降对土壤硫素输入的影响值得重视.     

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力变化Ⅳ.有机碳组分的变化

应用长期定位试验研究了中国东北黑土长期施肥及养分再循环的土壤有机碳组分的变化.20年间变化趋势如下：不施肥处理黑土总有机碳(TOC)含量下降了7.83%;施用化肥N和NP处理,黑土TOC含量分别下降了4.56%和1.61%,NPK处理上升了0.33%.单一的循环处理下降了5.56%;N+循环、NP+循环和NPK+循环分别提高了0.35%、1.05%和0.64%.证明了无肥、单纯的氮、磷化肥和原始的有机农业循环方式不能保持黑土TOC,呈下降趋势;合理施用化肥和化肥加有机肥模式能保持黑土TOC稳定或略有增加.黑土易氧化有机碳含量(ROC)表现为施肥高于无肥,其增加幅度为8.64%～28.4%,循环加化肥处理ROC均高于对应的化肥处理,与秸秆产量关系Y=19032 X-7950.6 (R²=0.759),与TOC关系Y=14.192 X+23.9 (R²=0.802).轻组有机碳(LF-C)变化与ROC趋势相同.黑土非活性有机碳库胡敏酸和富里酸无论在何种施肥方式下均呈下降趋势或在一定范围内上下波动,与试验前土壤相比,胡敏酸下降幅度在1.64%～26.23%之间;富里酸下降幅度在2.33%～28.68%之间,化肥配施循环猪圈肥能够减缓二者的下降速度甚至能够稍有增加.     

不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题。以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响。所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM) 4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕。连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层（0～5cm和5～15cm）土壤,测定土壤总有机碳含量。研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显。施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响。施肥处理的固碳速率介于0.1～0.4t/(hm^２•a), 配施有机肥处理显著高于单施化肥处理。相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬+有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系。这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入。因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径。施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施。当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关。     

长期施肥黄土旱塬农田土壤-微生物-植物系统碳氮磷生态化学计量特征

探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤-微生物-植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C∶N、N∶P,施P显著降低了有机态C∶P和小麦C∶P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C∶N∶P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物...     

土壤有机碳和外源添加碳对水稻土土体呼吸的影响

土体呼吸输出碳来源于土壤固有有机碳和外源添加碳,而以往关于不同施肥措施对水稻土碳排放的研究少有区分碳的来源。本试验利用一个长达30年的水稻土定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下变更部分施肥处理,得到继续施用高量有机肥(HOM)、施用常量有机肥30年后改施高量有机肥(N-H)、继续施用常量有机肥(NOM)、施用化肥30年后改施常量有机肥(C-N)、施用高量有机肥30年后改施化肥(H-C)、施用常量有机肥30年后改施化肥(N-C)、继续施用化肥(CF)等7种施肥处理。通过观测早稻生长期间原有施肥和改施肥处理土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥对水稻土FCO2的影响,以期探讨土壤原始有机碳和外源添加碳对土壤FCO2的影响。结果表明:7种不同施肥处理土体CO2平均排放通量(F珔CO2)分别为85.34、69.10、51.27、49.15、14.89、12.92和11.59 mg C.m-2.h-1;对施用无机肥料和常量有机肥料的土体而言,土壤本身有机碳含量对F珔CO2无显著影响,但对施用高量有机肥的土体而言,土壤本身的高有机碳含量会增强F珔CO2;CO2排放通量(Y)与添加外源碳量(x)之间符合指数方程:Y=13.33e1.719 x(R2=0.967,n=21),施入的外源有机碳对土体FCO2产生极显著影响;当季外源添加碳以CO2-C矿化分解释放的碳占其总碳量的14%左右,且该分解率受土壤有机碳含量和有机物料添加量的影响较小。     

长期施肥对黑土团聚体分布和碳储量变化的影响

用干筛与湿筛2种方法测定了22年长期田间定位试验地土壤风干及水稳性团聚体含量,研究了施肥对黑土团聚体组成、有机碳含量及有机碳库储量的影响。试验设不施肥（CK）、无机肥（NP、NPK）和无机-有机肥配施（NPK+OM）4个处理。结果表明,黑土团聚体以0.25～1 mm团聚体为主。经过湿筛法土壤各粒级水稳性团聚体含量重新分配,表现为以0.25～1 mm粒级为中心,大团聚体含量减少,微团聚体含量增加。与长期不施肥比较,长期施用化肥及有机-无机肥配施显著增加了>2 mm大团聚体含量和0.05～0.25 mm微团聚体含量,各级团聚体有机碳含量显著增加,总有机碳及各级团聚体储量增加,有机质积累,土壤结构得到改善,固碳潜力增加,有机-无机配施效果更加明显。     

长期施用有机物料下黑土氮素有效性及其与作物产量的关系

利用长期定位施肥试验,于2011年采样研究长期施用不同有机物料(秸秆、有机肥)对东北黑土氮素有效性的影响,并分析氮供应与作物生物量及产量的关系.结果表明:化肥配施有机肥、化肥配施低量秸秆均可显著提高黑土农田土壤无机氮和硝态氮含量,进而提高作物产量;尽管化肥配施高量秸秆提高了土壤氮矿化速率,但可能由于硝态氮淋溶或者其他形式的氮素损失或转化,与化肥配施低量秸秆处理相比,化肥配施高量秸秆下土壤无机氮量并没有增加.可见,适量施用有机物料对提高土壤氮素有效性、提高作物产量及保护环境具有重要意义.