不同施肥措施对我国南方稻田表土有机碳含量及固碳持续时间的影响

基于我国南方38个稻田试验点222个样本的表土有机碳数据,设5种施肥措施类型［无机氮肥(N)、无机氮磷肥配施(NP)、无机氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(O)和有机无机肥配施(OF)］,研究了不同施肥措施下我国南方稻田表土有机碳含量的相对年变化量和固碳持续时间.结果表明：5种施肥措施下,稻田表土有机碳含量相对年变化量集中在0～0.4 g·kg^-1·a^-1,两熟制和三熟制的表土有机碳含量相对年均增量分别为0.20和0.26 g·kg^-1·a^-1;有机肥处理(O和OF)比无机肥处理(N、NP和NPK)的表土有机碳含量相对年增量更高,其中,OF处理最高,为0.32 g·kg^-1·a^-1;随着时间的延长,土壤有机碳的累积速率逐渐降低,N、NP、NPK、O和OF处理下表土固碳持续时间分别为22、28、38、57和54年.从土壤固碳角度考虑,有机无机肥配施为我国南方稻田最佳施肥措施.     

不同施肥下农田表土有机碳含量变化分析: 基于中国农业生态系统长期试验资料

收集整理1979~2008年中国长期施肥试验文献, 提取和整合了这些长期施肥试验中农田表土有机碳的资料. 采用有效文献涉及中国大陆23个省区的70个长期试验点(其中旱地42个, 水田28个), 涵盖16种土壤类型. 总样本481个(旱地346个, 水田135个). 将施肥处理分为6种类型: N: 无机氮肥; NP: 无机氮磷肥配施; NPK: 无机氮磷钾肥配施; O: 单施有机肥; OF: 有机无机肥配施和其他非平衡施肥(如单施磷或钾, 磷钾配施和氮钾配施等). 按农田土壤总体和区分旱地与水田两种农业利用类型, 分别统计分析一种施肥处理下表土有机碳含量相对于特定试验对照的变化特征. 结果表明, 这些长期试验不同施肥处理下农田表土有机碳在时间上成总体上升趋势, 旱地和水田表土有机碳年均变化量分别介于−0.14~0.60和−0.12~0.70 g·kg⁻¹·a⁻¹之间, 年均增量分别为0.13和0.19 g/kg. 水田增长高于旱地. 不同长期试验地点间施肥处理下, 农田表土有机碳含量积累趋势相似, 而且与单施氮肥和化肥相比, 有机施肥和化肥配合平衡施肥普遍较大幅度提高了土壤有机碳积累速率. 尽管随着试验持续时间的延长, 土壤有机碳增幅存在下降趋势, 但良好施肥的固碳效应在旱地土壤中可持续15年以上, 在稻田可持续20年以上, 且其技术效应的幅度仍然十分明显. 因此, 良好施肥管理的推广可以作为促进中国农田生产力和土壤长期固碳潜力的重要技术途径.     

不同蔬菜种植方式对土壤固碳速率的影响

近年来蔬菜地面积快速增加已成为我国农田土壤碳库变化的重要驱动因素,研究蔬菜种植方式对农田土壤固碳影响,对于揭示我国农田土壤碳库变化具有重要意义。通过实地调查与采样分析,研究了山东省苍山县3种蔬菜种植方式(大田种植、季节性大棚和长年性大棚种植)对农田土壤固碳速率影响及其随种植时间的变化规律。结果表明,3种种植方式下蔬菜地土壤有机碳含量均随种植时间的增加而增加;长年性大棚、季节性大棚和大田种植方式下0—100 cm土层土壤平均固碳速率分别达到1.44、2.73、1.60 Mg.hm-2.a-1;表层土壤(0—20 cm)平均固碳速率依次为0.64 Mg.hm-2.a-1、0.36 Mg.hm-2.a-1、0.20Mg.hm-2.a-1,3种蔬菜种植方式的土壤固碳速率存在显著差异。同样为蔬菜地,选择合理种植方式是提高农田土壤固碳速率的重要途径。     

不同水旱复种轮作方式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明: 稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆-晚稻→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC>ROC>SMBC>DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.     

长期施肥对双季稻种植下土壤有机碳库和固碳量的影响

研究了长期施用化肥和猪粪(PM)、稻草(RS)对双季稻集约化种植下30年期间(1981-2010年)土壤有机碳(SOC)及其组分的影响.结果表明：化肥平衡施用处理(NPK)的SOC、颗粒有机C(POC)和KMnO₄氧化C(KMnO₄C)组分高于化肥非平衡施用处理(NP和NK);猪粪、稻草与化肥(NK+PM、NP+RS和NPK+RS)长期配合施用处理的SOC、POC和KMnO₄ C组分显著增加.连续种植30年60季水稻后,猪粪与NK配施处理0～45 cm土层的SOC(84.71 t C·hm^-2)、POC(8.94 t C·hm^-2)和KMnO₄ C(21.09 t C·hm^-2)数量最高,其次是NPK+RS处理;NK+PM处理(485 kg C·hm^-2·a^-1)的固C量最高,其次是NPK+RS处理(375 kg C·hm^-2·a^-1).化肥与猪粪、稻草配施处理SOC的固C效率(CSE)明显高于单施化肥处理;施肥处理POC的固C效率(0.4%～1.2%)低于KMnO₄C(3.0%～8.3%).采用腐殖化常数值(h)和Jenkinson方程的衰减常数(k)可以预测不同处理2010年的SOC储量,通过Jenkinson方程可以计算维持1981年的SOC储量水平所需要的C投入量(A_E).双季稻种植下,长期连续施用NK+PM、NP+RS和NPK+RS处理的SOC含量增加是由于年C输入量高于A_E所致.在南方亚热带双季稻种植区,化肥与猪粪、稻草长期配施将促进水稻土有机碳的固定.     

施肥对雷竹林土壤活性有机碳的影响

采用重施肥料试验研究了不同重施肥习惯对雷竹林土壤碳库产生的影响,结果表明,各有机肥、化肥混合处理土壤总有机碳(TOC)、水溶性碳(WSOC)、微生物量碳(MBC)、矿化态碳(MC)及WSOC/TOC、MBC/TOC和MC/TOC均显著或极显著高于单施化肥各处理.3个有机肥、化肥混施处理中,随着有机肥用量减少,TOC、WSOC、MBC和MBC/TOC显著下降,有机肥用量减少一半,上述各类碳分别下降10.75%、12.02%、30.94%和22.61%.单施化肥处理中,氮素用量超过1009.5 kg·hm^-2·年^-1会使土壤WSOC、MBC、MBC/TOC明显降低.雷竹土壤TOC、WSOC、MBC和MC两两之间相关性均达显著或极显著水平,进一步通过6个处理变异系数分析发现,土壤MBC、MBC/TOC是衡量雷竹土壤碳库质量的最佳指标.     

长期施肥对稻田土壤固碳功能菌群落结构和数量的影响

微生物固碳在减缓全球气候变化、实现人类可持续发展方面具有重要的意义,通过揭示长期不同施肥制度对土壤固碳细菌的影响规律,可以为我国稻田土壤科学施肥,稻田固碳和温室气体减排的共轭双赢作用提供重要的理论依据。以湖南宁乡国家级稻田肥力变化长期定位试验为平台,采用PCR-克隆测序和实时荧光定量(Real-time)PCR技术,研究不施肥(CK),氮磷钾肥（NPK）和秸秆还田（NPKS）3种长期施肥制度对稻田土壤固碳细菌群落结构及数量的影响。通过分析固碳细菌cbbL基因文库发现,长期施肥导致土壤固碳细菌种群结构产生了明显差异,NPK和NPKS处理中兼性自养固碳菌群落优势增加而严格自养固碳菌生长受到抑制。LUBSHUFF软件统计分析显示cbbL基因文库在CK、NPK及NPKS处理间均存在显著性差异。 3种施肥处理的稻田土壤细菌cbbL基因拷贝数为3.35?108 —5.61?108每克土,施肥后,土壤细菌cbbL基因数量增加,其中NPKS处理cbbL数量最多,是CK处理的1.5倍左右。稀疏曲线则显示长期施化肥导致细菌cbbL基因多样性高于NPKS,而NPKS高于CK。上述结果表明了长期施肥对土壤固碳细菌群落结构,多样性及数量均有显著的影响。本研究结果可为深入探讨稻田土壤微生物固碳潜力及其影响机理提供有力的依据。     

温度对不同粘粒含量稻田土壤有机碳矿化的影响

模拟了亚热带地区3种不同粘粒含量的水稻土(砂壤土、壤粘土、粉粘土)在5种温度(10、15、20、25和30℃)下的有机碳(SOC)矿化特征,分析SOC矿化对温度变化的响应.结果表明:在160d的培养期内,温度对3种水稻土SOC矿化量的影响有一定差异,30℃时砂壤土、壤粘土和粉粘土SOC矿化量分别是10℃时的3.5、5.2和4.7倍.在较低温度(≤20℃)下,SOC矿化速度较低且相对稳定;在较高温度(≥25℃)下,前期SOC矿化速度较高,随着培养时间的延长逐渐降低,并趋于稳定.3种水稻土SOC矿化的温度系数(Q10)随培养时间出现波动,砂壤土的Q10平均值最低,为1.92,壤粘土和粉粘土的Q10平均值较接近,分别为2.37和2.32;3种土壤矿化速率常数(k)与温度呈极显著的指数相关(P<0.01).3种水稻土有机碳矿化对温度变化的响应敏感度依次为壤粘土>粉粘土>砂壤土.     

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...     

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。     

浙江金华不同城市绿地大型土壤动物群落结构与多样性

2004年10-11月对金华市市区8种城市绿地生境中的大型土壤动物群落进行了调查,共获得大型土壤动物1231只,隶属3门8纲20目。其中优势类群为近孔寡毛目、膜翅目、双尾目和蜘蛛目,常见类群为正蚓目、等足目、柄眼目、鞘翅目、鳞翅目、双翅目和同翅目,其余类群为稀有类群。不同城市绿地生境中的土壤动物的类群组成以及个体数不同。在土壤动物研究中,群落复杂性指数(C)比Shannon-Wiener指数(H′)更能体现群落的复杂性与多样性,且能修正不同类群个体数对多样性的影响。大型土壤动物显示了明显的表聚现象,垂直分布有明显差异,类群数和个体数随深度增加而减少。群落聚类以及排序的结果显示,8种城市绿地生境中的大型土壤动物群落可以分为6大类:草坪类、草地类、新植草坪类、无草本层的人工林类、有草本层的人工林类和灌木林类。     

长春市不同土地利用条件下大型土壤动物群落结构与组成

对长春市郊区天然次生林、市区公园绿地、郊区防护林和农田等典型土地利用生境进行大型土壤动物调查,手拣法野外采集大型土壤动物,应用个体密度和类群数量等指标,研究土地利用变化对大型土壤动物群落特征的影响。研究区共捕获大型土壤动物3773只,分别隶属于3门6纲17目102科。研究结果表明：不同土地利用生境大型土壤动物群落个体密度和类群数存在差异,其中郊区农田和防护林土壤动物的类群数和个体密度明显减少;植物群落类型对大型土壤动物群落特征有一定影响;大型土壤动物群落个体密度和类群数主要集中分布在地表0-5cm土壤层,生境地表凋落物的移除对土壤动物群落的类群数和个体密度影响不明显;此外,不同土壤动物类群对土地利用变化的响应也不同。     

Community structure of arbuscular mycorrhizal fungi at different soil depths in extensively and intensively managed agroecosystems

The vertical distribution of spores of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was investigated in soil profiles of extensively and intensively managed agroecosystems, including two permanent grasslands, a vineyard and two continuously mono-cropped maize fields. The number of AMF spores decreased with increasing soil depth--most drastically in the grasslands and the vineyard--but there was a large diversity of AMF species even in the deepest soil layers (50-70 cm). This was particularly striking in the maize fields where the highest species numbers were found below ploughing depth. Some species sporulated mainly, or exclusively, in the deep soil layers, others mainly in the top layers. Soil samples were used to inoculate trap cultures. Up to 18 months after inoculation, there was no conspicuous difference in the species composition among the trap cultures representing different soil depths, and only a weak match to the species composition determined by analysis of field samples. Our results indicate that the AMF communities in deep soil layers are surprisingly diverse and different from the topsoil. Thus, deep soil layers should be included in studies to get a complete picture of AMF diversity.     

豚草发生地土壤昆虫群落结构及动态

采用分层取样法、大类群分类法和数理统计方法,研究了普通豚草Ambrosia artemisiifolia和三裂叶豚草A．trifida发生地土壤昆虫的群落结构及动态。共采集土壤昆虫46个科（成虫与幼虫分开单列）,隶属于12个目,其中弹尾目个体数占绝对优势（占土壤昆虫总个体数的80.879%）,其次是膜翅目（8.765%）、鞘翅目幼虫（3.951%）和双翅目虫（3.093%）,其余合计占3.312%。在46个科中,优势类群有3科：棘跳虫科（Onychiuridae）（占土壤昆虫总个体数的32.756%）、鳞跳虫科（Tomoceridae）（18.869%）和节跳虫科（Isotomidae）（18.178%）。土壤昆虫个体数和类群数,随着豚草生长季的推进而增加,8月达到最高值。豚草降低了土壤昆虫的个体数量和群落多样性,根据逐月方差分析和多重比较,8月和9月对照样地土壤昆虫个体数量和多样性指数均显著高于豚草样地。豚草表现出对某些土壤昆虫类群的驱避作用,步甲科（Carabidae）成虫、拟花萤科（Dasytidae）幼虫、叶蝉科（Jassidae）、阎甲科（Histeridae）和管蓟马科（Phloeothripidae）在豚草整个生长季从未在豚草样地中出现。豚草对于土壤昆虫的抑制作用在豚草纯群落和植物生长旺季更为明显。土壤昆虫的垂直分布具有明显的表聚性。     

江苏省不同农业区土壤线虫群落分布特征

调查了江苏省不同农业区农田土壤线虫群落多样性,分析了土壤线虫数量和群落结构与土壤环境因子的关系,并探讨了土壤线虫对土壤健康的生物指示作用.结果表明： 农田土壤线虫共鉴定出2纲7目19科41属.6个农业区的土壤线虫的密度、群落组成均具有一定的差异性.沿海农业区的线虫数量最多(每100 g干土400条),显著高于徐淮、宁镇扬和沿江农业区(P＜0.05),而沿江农业区的土壤线虫数量最少(每100 g干土232条),这可能是由于土壤质地、年均降雨量和年均气温等因素的差异造成的.地理位置相近的农业区线虫优势属相似.相关性分析结果显示,土壤线虫数量与土壤有机质、全氮、速效氮、速效钾和速效磷均呈显著正相关关系;RDA分析表明,土壤全氮含量、速效磷及pH对线虫群落种属组成影响较大.分析江苏省农田土壤线虫群落空间分布特征,可为农田土壤生态系统健康状况评价提供数据支撑.     

长春城市森林绿地土壤肥力评价

以长春城市森林绿地为研究对象,测定9种土壤指标并参照全国第二次土壤普查分级标准对长春城市森林绿地土壤整体特征进行评级,采用内梅罗指数法分析长春城市森林绿地不同林型、行政区、环路土壤肥力,结合ArcG IS分析长春城市森林绿地土壤养分空间分布特征,以期对长春城市森林建设提供依据和建议。对比全国第二次土壤普查所确定的分类等级(6等级),土壤有机质平均含量(34.51 g/kg)及其空间分布(大部分区域30 g/kg)达到了2级、含量高的水平;全氮(均值1.37 g/kg)、碱解氮(均值133.04 mg/kg)、速效磷(均值38.47 mg/kg)及其空间分布均达到了3级以上水平;全钾(均值58.7 g/kg)和速效钾(均值255.85 mg/kg)及其空间分布达到1级、含量很高的水平;全磷平均含量0.51 g/kg,空间上大部分区域集中在0.4—0.6g/kg,为4级、含量中下水平。土壤pH为5.43—8.89,容重为1.11—1.62 g/cm~3。内梅罗综合肥力指数分析表明长春城市多数区域处于1.5—1.8之间,处于中等水平(4级制中排第3级)。不同林型间差异主要表现在pH、全氮、全磷和碱解氮(P0.05),不同环路间差异主要在pH、有机质和全磷(P0.05),而不同行政区间差异指标最多,为有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和pH(P0.05)。综合肥力指数显示:景观林单位附属林=农田防护林道路林,绿园区朝阳区南关区二道区宽城区,1环3=4环2环4环外。根据以上结果,可采取疏松土壤、枯枝落叶沤肥、增施氮磷有机肥而控制钾肥、种植固氮耐低磷植物等措施推进长春城市森林建设,提升城市植被生态服务功能。     

高黎贡山自然保护区大型土壤动物群落特征

系统调查了高黎贡山国家自然保护区土壤性质与土壤动物的种类与分布.海拔高度决定土壤的性质,土壤温度、湿度、有机质含量和磷的含量与海拔有明显的相关.在不同海拔11个样地共采集到大型土壤动物标本1万余号,分属于2个门,5纲,18目,47科,13亚科.等翅目Isoptera、膜翅目Hymenoptera和弹尾目Collembola昆虫是主要类群,随着海拔高度的增加,土壤动物数量和种类,以及Simpson指数、Shannon-Wiener指数和均匀度指数都是先增加然后减少.在海拔1500～2500 m左右数量最多,然后递减,土壤动物的分布以中山部最多而山顶部和底部较少的变化趋势.土壤动物的分布受海拔和土壤性质的影响.     

长白山地典型农田生态系统土壤跳虫群落结构及其生态分布特征

为了解长白山地不同地貌类型典型农田生态系统土壤跳虫群落结构及其分布,探讨不同地貌类型对土壤跳虫群落结构和分布及其季节动态的影响,于2015年春季(5月)、夏季(7月)、秋季(9月)分别对长白山地玄武岩台地、花岗岩低山、花岗岩丘陵三种地貌类型玉米田土壤跳虫进行了研究。研究表明,3个生境共获土壤跳虫881头,隶属10科16属22种。其中,玄武岩台地土壤跳虫个体密度是1 760头/m~2,17种;花岗岩低山个体密度是2 206.67头/m~2,13种;花岗岩丘陵个体密度是1 906.67头/m~2,18种。地貌及取样时间的差异对土壤跳虫个体密度、物种数、多样性指数均有一定的影响。花岗岩低山与花岗岩丘陵的个体密度和物种数大小为秋季春季夏季,而玄武岩台地的个体密度和物种数表现出随季节变化呈递增的趋势(P0.05)。不同地貌土壤跳虫多样性均在秋季达到最大,夏季玄武岩台地多样性指数显著高于花岗岩低山和花岗岩丘陵,秋季,玄武岩台地丰富度指数和均匀度指数显著高于花岗岩低山,玄武岩台地优势度指数显著低于花岗岩低山(P0.05)。不同土壤环境因子对跳虫的影响不同,土壤温湿度、有机质、全氮、速效氮和全磷与土壤跳虫的群落结构、生态分布有明显的相关性。综上可知,长白山地农田生态系统土壤跳虫群落结构和生态分布因地貌类型不同而存在差异,季节变化也对其影响明显。     

上海城市绿化带土壤蜱螨目群落结构与生物指标

通过对上海城市绿化带6种典型环境土壤的调查,研究了城市绿化带土壤蜱螨目和其它小节肢类土壤动物的群落结构及其与土壤环境的关系。结果表明:城市绿化带土壤蜱螨目群落结构特征在很大程度上有别于自然土壤和农业土壤,反映了城市绿化带为一新型生态系统;城市绿化带土壤质量较差,但土壤蜱螨目仍然保持了较高的种类丰富度和密度,是恶劣环境评价的较好指示生物类群;除蜱螨目密度和种类丰富度外,甲螨亚目的无翼类、低等类和中气门亚目的种类丰富度和密度以及中气门亚目雌雄性比对环境变化敏感,且这些指标特征对不同环境土壤质量的评价结果基本一致,是较好的生物指标。     

城市嵌草式铺装植被和大型土壤动物群落组成特征——以新泰市为例

嵌草式铺装近年来广泛应用于城市停车场及道路,研究其群落组成特征对城市生态的综合治理具有重要意义。以新泰市为例,通过现场采样调研分析探讨了嵌草式铺装对植被和土壤动物群落组成和多样性的影响。结果显示,植被调查中共记录草本植物14科22属22种。牛筋草(Eleusine indica)为新泰市嵌草式铺装中植被的优势种。植被的平均密度和生物量分别为(21.87±2.15)株/m²和(4.15±0.45)g/m²。不同站点间植株密度和高度有显著空间差异(P<0.05),生物量和盖度差异不显著。不同站点的植被物种多样性特征也有所差异。大型土壤动物调查共记录7目8科10种,其中蚁科为优势类群。嵌草式铺装中土壤动物的丰度、生物量均显著高于不透水路面(P<0.05)。逐步回归分析表明,嵌草式铺装中植被和土壤动物的丰度和生物量与土壤的容积密度和含水率等理化性质显著相关(P<0.05)。土壤动物丰度与植被盖度、土壤动物生物量与植被生物量间也具有显著相关关系(P<0.05)。结果表明,嵌草式铺装能够有效提高城市生态系统中植被和土壤动物群落的丰...