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.     

不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳分布特征

作为土壤结构的基本单元和土壤肥力的重要组成部分,土壤团聚体对土壤的物理、化学和生物特性均有重要影响。试验选取了雅安市名山区中峰乡生态茶园区12—15a、20—22a、30—33a和50a的茶园,研究其土壤团聚体及其有机碳总量、储量和活性组分的分布特征,探究植茶年限对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。结果表明:(1)研究区土壤以2 mm粒级团聚体为主,约为70%—80%,且在0—20 cm土层植茶20—22a土壤团聚体含量最高;(2)茶园土壤团聚体有机碳含量随团聚体粒级的减小而增加,最大值出现在0.25 mm粒级团聚体,且在植茶50a时达最高值,0—20 cm土层团聚体有机碳含量均高于20—40 cm,土壤团聚体水溶性有机碳和微生物生物量碳随植茶年限的延长呈先增加后降低的变化趋势,植茶30—33a时含量最高,且小粒级团聚体水溶性有机碳含量较高而微生物量碳较低;(3)土壤团聚体对有机碳的贡献率约有70%来自2 mm粒级团聚体,团聚体有机碳储量随植茶年限延长呈增加的趋势,不同植茶年限0—20 cm土层各粒级团聚体有机碳储量均高于20—40 cm土层,且以0.25 mm粒级团聚体有机碳储量最高。研究结果在一定程度上揭示了不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳的分布特征,可为改善区域土壤质量及实施退耕还茶工程提供理论指导。     

不同年限旱砂田土壤团聚体及其有机碳分布特征

以长期定位试验5、10、15、20、30年旱砂田为研究对象,研究了不同年限旱砂田土壤团聚体及其有机碳的分布特征.结果表明:旱砂田土壤团聚体含量随粒级减小表现出“降-升-降”的变化趋势,10年以内旱砂田以>5 mm粒级团聚体为主,15年以上旱砂田以0.05～0.25 mm粒级团聚体为主,>0.25 mm团聚体含量(R_0.25)和团聚体平均质量直径(MWD)均随着覆砂年限的延长而减小.不同年限旱砂田土壤团聚体有机碳含量随团聚体粒级减小而增加,各粒级土壤团聚体有机碳含量、团聚体对有机碳的贡献率及团聚体有机碳储量均随着覆砂年限的延长和土层的加深而降低,>1 mm粒级团聚体有机碳对长期旱砂田有机碳变化响应敏感.10、15、20、30年较5 年旱砂田团聚体有机碳储量在0～10 cm土层分别降低了8.0%、24.4%、27.5%和31.4%,10～20 cm土层分别降低了1.4%、15.8%、19.4%和21.8%.综上所述,旱砂田土壤固碳能力随种植年限延长而降低,需加强15年以上旱砂田的土壤培肥工作.     

长期退耕对红壤团聚体碳氮磷生态化学计量特征的影响

目前,长期退耕恢复如何影响红壤团聚体组成及其碳氮磷生态化学计量特征还不十分清楚。本研究基于湖南红壤试验站连续27年的长期定位试验,选取常规施肥耕作和退耕恢复两个处理,采集0～15 cm耕层土样,利用湿筛法探讨了土壤团聚体粒级组成及其碳氮磷含量与生态化学计量特征对长期退耕的响应规律。结果显示:相比于常规施肥耕作方式,退耕恢复处理下:①土壤水稳性大团聚体( 0.25 mm)总量显著增加,微团聚体(0.053～0.25 mm)和矿质颗粒(0.053 mm)含量显著降低;②土壤有机碳和全氮含量显著增加,全磷含量显著降低,其中有机碳含量在各个粒级团聚体中均显著增加,全氮含量则在大团聚体(2和0.25～2 mm)与微团聚体(0.053～0.25 mm)中显著增加,而全磷含量在各粒级团聚体中均显著降低。另外,0.25～2 mm粒级大团聚体对土壤碳氮磷养分贡献率最高;③土壤C∶N、C∶P和N∶P显著升高,但C∶N在各粒级团聚体中表现较为稳定,而C∶P和N∶P变异性较大,在各粒级土壤团聚体中均有显著升高。综上,退耕恢复增强了耕层土壤的团聚作用,使碳、氮、磷更集中赋存于大团聚体中,对土壤结构、团聚体质量有改善作用,但对于磷素限制作用的增强值得今后注意。     

开垦对绿洲农田碳氮累积及其与作物产量关系的影响

以新疆策勒绿洲近百年来不同开垦年限农田为研究对象,采用空间序列换算时间序列的方法,研究绿洲农田开垦过程中土壤有机碳和全氮密度、碳氮比(C/N)及速效氮含量的垂直变化特征,并探讨了农田土壤碳氮变化与作物产量的关系。结果表明:荒漠土壤开垦后,显著增加了表层土壤(0-20 cm)有机碳和全氮密度,随开垦年限延长对深层土壤(40-200 cm)有机碳密度也有一定的影响,如在开垦30 a左右时下降了36.4%,但在100 a左右时则增加了52.0%。耕层土壤C/N随开垦年限延长而明显增加,深层土壤除100 a农田外其它均有不同程度下降;不同土层C/N与速效氮含量呈负相关关系,仅在开垦初期(0-10 a)达到显著水平。不同年限农田的玉米产量存在显著差异,且和有机碳及全氮密度(0-200 cm)均呈显著正相关;棉花除100和10 a农田产量差异较小外,在其它农田间均达显著水平,但和有机碳及全氮密度无明显相关性。由此可见,在现有投入条件下,提高土壤碳氮累积量对增加玉米产量仍有十分重要作用,但对棉花产量的影响不明显。     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10 cm和10～20 cm土层＞0.25 mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5 mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中>5 mm和5～2 mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25 mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10 cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20 cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2 mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,>5 mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10 cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20 cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与＞0,25 mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10cm和10～20cm土层〉0.25mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中〉5mm和5～2mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,〉5mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与〉0.25mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

林农复合对沙地樟子松人工林土壤团聚体、有机碳及微生物生物量碳分配的影响

为探究林农复合对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物生物量碳的影响,在辽西地区选取樟子松-花生、樟子松-谷子、樟子松纯林(对照)为研究对象,对其土壤团聚体、团聚体有机碳、土壤微生物生物量碳以及土壤有机碳含量及其分布特征进行研究。结果表明:(1)研究区土壤团聚体以0.053~0.25 mm粒级为主,占团聚体总量的37%~45%,其中樟子松-谷子的大团聚体(0.25 mm粒级)含量最高。(2)两种林农复合各粒级团聚体有机碳含量变化显著不同(P0.05),樟子松-花生团聚体有机碳随粒径增大呈现"倒N"型分布,而樟子松-谷子土壤团聚体有机碳随粒径增大呈现"N"型分布。(3)0~20 cm表层土壤微生物生物量碳和有机碳含量大小顺序为:樟子松-谷子樟子松纯林樟子松-花生。(4)试验区土壤有机碳的积累主要受0.053~0.25 mm和2 mm粒级团聚体含量的影响;另外,0~50 cm土壤剖面微生物生物量碳和有机碳相关分析表明,樟子松-谷子土壤微生物生物量碳与有机碳具显著相关性,而在樟子松-花生复合林地内无显著相关性;这说明不同营林措施对土壤有机碳和微生物的影响存在差异。综上,辽西地区樟子松-谷子复合措施有利于改善土壤结构,促进大团聚体的形成,对提高土壤保水、供肥能力,实现对土壤的保护和可持续利用具有较为明显的作用。     

不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

试验选取了四川雅安12～15年、20～22年、30～33年和>50年的茶园,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量分布及其生态化学计量学特征,以阐明不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征的指示意义.结果表明: 0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为17.5%、16.3%、9.4%和24.0%、21.0%、9.2%;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,但三者呈极显著的正相关关系.有机碳与全氮含量集中分布于小粒径团聚体中,且均在植茶50年后达到最大值,土壤全磷在各粒径团聚体中分布则较为均匀,在种植年限上的变化也不大;0～20 cm和20～40 cm土层土壤C/N、C/P和N/P的变异系数分别为9.4%、14.0%、14.8%和7.4%、24.9%、21.8%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在小粒径中较高,且在植茶50年后达到最大值. 土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用.
     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体水稳定及有机碳粒径分布的影响

土壤团聚作用和土壤有机碳固定之间密切相关.对宁南山区不同植被恢复措施和年限下土壤团聚体粒径分布及稳定性、土壤团聚体中有机碳及其组分分布进行了研究,探讨了有机碳及其组分对植被恢复的响应.结果表明,不同植被恢复措施下,土壤团聚体粒径分布表现为“V”字分布:＞5 mm和＜0.25 mm这两个粒径的团聚体含量最多,5-2 mm、1-0.25 mm团聚体的含量次之,2-1 mm粒径的团聚体含量最少.坡耕地的平均重量直径(MWD)最低,为1.4,其他植被恢复措施下土壤的平均重量直径MWD在1.9-3.1之间.不同的植被恢复措施下,0-20 cm土层和20-40 cm土层全土有机碳含量在7.4-17.7 g/kg之间、微生物碳含量分布在50.3-664.7 mg/kg之间、腐殖质碳含量在0.9-2.5g/kg之间.胡敏酸碳含量分布在0.2-0.6 g/kg,富里酸碳含量在0.6-1.9 g/kg之间.全土有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳均为坡耕地最低,其他植被恢复措施的有机碳、微生物碳、腐殖质碳、富里酸碳含量分别是坡耕地的1.1-2.3倍、2.0-8.4倍、1.0-2.0倍、1.2-2.4倍.不同粒径团聚体有机碳相比较,大多呈现中间高两边低的变化趋势,最大值出现在中间粒径,即5-2 mm、2-1 mm、1-0.25 mm这3个粒径.逐步回归表明,5-2 mm团聚体和1-0.25 mm团聚体有机碳含量的提高有助于土壤水稳性团聚体的形成.研究结果表明,植被恢复提高了土壤团聚体有机碳含量,在碳形态上,富里酸碳和微生物生物量碳对不同植被恢复措施的敏感度较高,胡敏酸碳含量则相对稳定.     

Soil Properties and their Spatial Pattern in a Degraded Sandy Grassland under Post-grazing Restoration, Inner Mongolia, Northern China

In this study, we use classical and geostatistical methods to identify characteristics of some selected soil properties including soil particle size distribution, soil organic carbon, total nitrogen, pH and electrical conductivity and their spatial variation in a 5-year recovery degraded sandy grassland after two different grazing intensity disturbance: post-heavy-grazing restoration grassland (HGR) and post-moderately grazing restoration grassland (MGR), respectively, in Horqin steppe, Inner Mongolia, northern China. The objective was to examine effect of grazing intensity on spatial heterogeneity of soil properties. One hundred soil samples were taken from the soil layer 0–15 cm in depth of a grid of 10 m×10 m under each treatment. The results showed that soil fine fractions (very fine sand, 0.1–0.05 mm and silt + clay, <0.05 mm), soil organic carbon and total nitrogen concentrations were significant lower and their coefficients of variation significant higher under the HGR than under the MGR. Geostatistical analysis of soil heterogeneity revealed that soil particle size fractions, organic carbon and total nitrogen showed different degree of spatial dependence with exponential or spherical semivariograms on the scale measured under HGR and MGR. The spatial structured variance account for a large proportion of the sample variance in HGR plot ranging from 88% to 97% for soil particle fractions, organic C and total N, however, except for organic C (88.8%), the structured variance only account for 50% of the sample variance for soil particle fractions and total N in the MGR plot. The ranges of spatial autocorrelation for coarse-fine sand, very fine sand, silt + clay, organic C and total N were 13.7 m, 15.8 m, 15.2 m, 22.2 m and 21.9 m in HGR plot, respectively, and was smaller than in MGR plot with the corresponding distance of 350 m, 144.6 m, 45.7 m, 27.3 m and 30.3 m, respectively. This suggested that overgrazing resulted in an increase in soil heterogeneity. Soil organic C and total N were associated closely with soil particle fractions, and the kriging-interpolated maps showed that the spatial distribution of soil organic C and total N corresponded to the distribution patterns of soil particle fractions, indicating that high degree of spatial heterogeneity in soil properties was linked to the distribution of vegetative and bare sand patches. The results suggested that the degree of soil heterogeneity at field scale can be used as an index for indicating the extent of grassland desertification. Also, the changes in soil heterogeneity may in turn influence vegetative succession and restoration process of degraded sandy grassland ecosystem.     

杉木林分类型对表层土壤团聚体有机碳及养分变化的影响

探讨不同杉木林分表层土壤有机碳及养分在团聚体尺度下的微观表征,可为促进杉木人工林土壤资源可持续利用奠定理论基础,从而保障和提升土壤健康及肥力。本研究以杉木-火力楠混交林(Ⅰ)、杉木-米老排混交林(Ⅱ)和杉木纯林(Ⅲ)的土壤为对象,在0～10和10～20 cm土层采集土样,通过干筛法将土样分为>2、0.25～2和<0.25 mm粒径团聚体,测定各粒径团聚体的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等养分的含量。结果表明: 不同林分表层土壤团聚体的有机碳和养分含量均随粒径减小而增加,不同粒径团聚体对有机碳和养分储量的贡献率在0～10 cm土层表现为: (>2 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径),在10～20 cm土层为(>2 mm粒径)>(<0.25 mm粒径)>(0.25～2 mm粒径)。不同林分类型表层土壤团聚体稳定性指标的平均重量直径,有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量及储量均为林型Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(10～20 cm土层的有效磷除外),而速效钾含量和储量的排序为林型Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ。相较于杉木纯林,杉木与火力楠、米老排混交林的表层土壤具有更稳定的团聚体结构,而未受到人为因素干扰的杉木-火力楠混交林的表层土壤具有更多的大团聚体(>0.25 mm),土壤结构优于受到人为干扰的杉木-米老排混交林。杉木-火力楠混交林能够有效促进土壤团聚体的形成和稳定,缓解人工林土壤有机质分解及养分流失。     

贺兰山不同海拔土壤团聚体碳氮磷含量及其化学计量特征变化

探究干旱半干旱区山地森林生态系统不同海拔土壤养分在团聚体中的分布规律,可为理解脆弱山地生态系统养分循环提供理论依据.本研究以贺兰山不同海拔(1380 ～2438 m)土壤为对象,分析0～20 cm土层团聚体分布及其稳定性、不同粒级团聚体有机碳、全氮、全磷储量及其化学计量特征.结果 表明:随海拔升高贺兰山主要土壤团聚体由...     

棉花秸秆还田对土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的影响

试验设置棉花秸秆还田和不还田两个处理,还田年限为3年.于第3年11月采集0～5、5～10、10～20和20～30 cm的原状土,采用干筛法将土壤团粒结构分级,研究棉花秸秆还田对土壤团聚体组成和不同粒径土壤团聚体中有机碳和速效氮、磷、钾含量的影响.结果表明: 在0～5 cm土层,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为19.2%、14.2%和17.3%.在5～10 cm土层中,棉花秸秆还田显著提高了>5和5～2 mm团聚体含量,显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾显著提高,平均提高幅度分别为19.6%、12.6%和23.4%.在10～20 cm土层中,棉花秸秆还田显著降低了<0.25 mm微团聚体含量;团聚体有机碳、碱解氮和速效钾含量显著提高,平均提高幅度分别为8.4%、10.9%和11.5%.在20～30 cm土层中,棉花秸秆还田仅显著提高了团聚体速效钾含量,比对照提高了12.0%.棉花秸秆还田显著提高了0～5、5～10 cm土层>5和2～5 mm团聚体各养分贡献率及0.25～0.5 mm团聚体有机碳、碱解氮贡献率,显著降低了<0.25 mm微团聚体各养分贡献率.棉花秸秆还田能增加大团聚体百分含量,降低微团聚体百分含量;显著提高各粒径土壤团聚体中有机碳、碱解氮和速效钾的含量,对速效磷含量无显著影响;提高了大团聚体对土壤养分的贡献率,有利于土壤结构及其养分状况的改善和棉花籽棉、皮棉产量的提高.     

重金属污染可能改变稻田土壤团聚体组成及其重金属分配

采集了太湖地区污染与非污染稻田表土,采用原状土低能量分离-分散技术提取土壤团聚体粒组,分析土壤中不同粒径团聚体颗粒组质量组成和Pb、Cd、Hg、As等重金属元素的含量, 讨论重金属污染下土壤团聚体组成和重金属团聚体分配的变化.结果表明：在重金属污染下,供试水稻土砂粒级团聚体减少,而较细粒径团聚体相对增多;4种重金属元素在不同粒径团聚体颗粒组中的含量存在差异,但随粒径的变化趋势基本一致,即在<0.002 mm粒径的颗粒组中最高, 其次是0.2～2 mm粒径的颗粒组,而在0.02～0.2 mm和0.002～0.02 mm粒径的团聚体中呈现亏缺现象（富集系数为0.56～0.96）.表明重金属污染可能减弱了较大土壤团聚体的形成,导致细粒径团聚体相对增多,从而明显提高了重金属元素在粉砂和粘粒组团聚体中的分配,这可能进一步提高了污染农田重金属的水迁移和大气颗粒物迁移的风险.对于重金属污染对稻田土壤生物物理和生物化学过程的影响及其机制还需要进一步研究.     

不同林型树倒林隙内微立地类型的土壤微团聚体组成及其分形特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析小兴安岭地区阔叶红松林和云冷杉红松林两种林型下树倒林隙内丘坑微立地类型(丘顶和坑底)土壤微团聚体组成及其分形特征。结果表明: 两种林型的土壤微团聚体0.25～2 mm和0.05～0.25 mm粒级含量较高,分别为25.7%～50.7%和27.0%～42.8%,<0.002 mm粒级含量最小,为4.4%～8.9%。在两种林型的树倒林隙内,坑底和丘顶的土壤容重较大,且丘顶土壤养分含量均高于坑底。阔叶红松林树倒林隙内丘顶和坑底的土壤养分含量均高于云冷杉红松林。<0.002 mm土壤微团聚体与土壤物理和化学性质均无相关性,0.25～2 mm和0.002～0.02 mm土壤微团聚体分别与土壤非毛管孔隙度、总孔隙度、通气度、有机质、全磷、全氮和有机碳之间呈极显著正相关和极显著负相关。整体来看,阔叶红松林的土壤分形维数(D)和土壤特征微团聚体组成比例(PCM)大于云冷杉红松林。两种林型下,丘顶和坑底的土壤特征微团聚体粒级比值(RMD)均增高。土壤D和PCM与各土壤理化性质均无显著相关性,土壤RMD与土壤毛管孔隙度、总孔隙度、土壤容重和通气度呈显著负相关。丘顶和坑底微立地的形成会导致土壤较大粒级微团聚体减少,土壤微团聚体稳定性降低,土壤D和PCM增加,RMD显著增加;土壤RMD可作为定量化描述不同林型下丘坑微立地内土壤理化性质的指标。