火烧迹地不同恢复方式土壤有机碳分布特征

以大兴安岭1987年重度火烧后恢复的兴安落叶松人工林、樟子松人工林、人促杨桦林和天然次生杨桦林为对象,研究不同恢复方式林分土壤有机碳、土壤可溶性有机碳和土壤微生物生物量碳的分布特征.结果表明: 4种恢复方式林分的土壤有机碳、土壤可溶性有机碳和土壤微生物生物量碳分别为9.63～79.72 g·kg^-1、33.21～186.30 mg·kg^-1和200.85～1755.63 mg·kg^-1,且随土层深度增加而降低.不同恢复方式间土壤有机碳、土壤可溶性有机碳和土壤微生物生物量碳差异显著,以人促杨桦林最高,兴安落叶松人工林和天然次生杨桦林次之,樟子松人工林最低.各恢复方式林分的土壤微生物熵为1.1%～2.3%,以人促杨桦林最高,樟子松人工林最低,不同林分土壤微生物熵的垂直分布特征不同.土壤微生物生物量碳与土壤有机碳、土壤可溶性有机碳含量均呈显著正相关.人促杨桦林土壤有机碳活性高于其他林分,火烧迹地采用人工促进天然恢复的方式较人工恢复和天然恢复的土壤碳循环能力更强.     

青海高原复种绿肥毛叶苕子对土壤微生物生物量碳、氮的影响

通过在小麦收获后复种绿肥毛叶苕子研究绿肥的培肥效应。在复种绿肥毛叶苕子的情况下,研究后茬作物小麦生育期土壤微生物生物量碳、氮的时空变化。结果表明,小麦生育期0～20 cm土层土壤微生物生物量碳、氮均表现为有毛叶苕子处理高于无毛叶苕子处理,其中施肥70%化肥+毛苕子翻压还田处理的土壤微生物生物量碳、氮最高。小麦苗期土壤微生物生物量碳、氮含量最低,至抽穗期土壤微生物生物量碳、氮含量达到最高,成熟期又有所降低。微生物熵在各时期的变化与微生物生物量碳一致,绿肥处理表现出明显较高的微生物熵。     

不同密度巨桉人工林土壤有机碳及微生物量碳氮特征

通过原位试验,对华西雨屏区不同密度[833株·hm-2(A1)、1 333株·hm-2(A2)、2 222株·hm-2(A3)]巨桉(Eucalyptus grandis)人工林土壤有机碳和微生物生物量碳氮动态特征进行了研究。结果显示:(1)各密度巨桉林分土壤有机碳含量在夏季和秋季较高,春季和冬季较低,但季节变化相对平稳,而它们土壤有机碳含量年平均值分别为22.54g·kg-1(A1)、19.76g·kg-1(A2)、16.84g·kg-1(A3),且密度间差异达到显著水平。(2)各密度林分土壤微生物生物量碳氮呈现出与土壤有机碳相似的规律性季节变化,随着林分密度增加,林下土壤微生物生物量碳氮含量减小。(3)土壤微生物熵一年内的波动较小,分别处于2.30%~2.44%(A1)、2.14%~2.39%(A2)、2.47%~2.69%(A3)之间。(4)各密度林分土壤微生物生物量碳氮含量与其立地土壤有机碳、水解氮、有效磷、速效钾均存在显著相关关系。研究表明,华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量、微生物熵季节变化相对平稳,但受到人工林密度的显著影响,并随巨桉密度增加土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量有降低的趋势。     

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.     

纳板河流域土地利用变化对土壤有机碳及微生物生物量碳和氮的影响

与其他地区相比,热带森林的土地利用变化对碳循环的影响尤其显著。本文采用野外调查取样和室内分析相结合的方法,研究了纳板河流域自然林转变为旱地、水稻田、橡胶林、茶园后土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的变化。结果表明:自然林转变为其他土地利用类型后,SOC、SMBC、SMBN均显著下降,水稻田的SOC和SMBC下降幅度最大。赤红壤的SOC和SMBC、SMBN均显著高于砖红壤。相关性分析表明:SOC与SMBC、SMBN、土壤含水量呈显著或极显著正相关,与土壤容重、pH呈极显著负相关;SMBN与SOC、SMBC呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关;微生物商与pH呈极显著正相关。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0~90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明:4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0~10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%~24.8%、9.1%~18.7%和7.8%~8.2%,POC含量分别增加24.1%~26.5%、17.3%~18.7%和-8.2%~10.8%,SMBC分别增加20.5%~28.3%、10.4%~15.2%和3.5%~3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

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.     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

林窗对米亚罗林区云杉低效林土壤有机碳和微生物生物量碳季节动态的影响

研究川西亚高山地区米亚罗林区云杉低效林不同面积林窗(50、100、150 m²)对表层(0～15 cm)、亚表层(15～30 cm)土壤有机碳含量、微生物生物量碳动态特征的影响.结果表明: 对照以及50、100、150 m²林窗表层土壤有机碳含量和微生物生物量碳在4个季节中均显著高于亚表层;各林窗处理下表层和亚表层土壤有机碳含量和微生物生物量碳在不同季节存在差异;林窗处理显著提高各季节土壤有机碳含量和微生物生物量碳,50、100、150 m²林窗表层年均土壤有机碳含量分别较对照提高35.4%、21.2%和10.3%,亚表层提高45.5%、25.0%和12.1%,在土壤表层和亚表层年均土壤微生物生物量碳分别提高26.7%、16.7%、11.3%和24.4%、12.6%、7.3%.土壤有机碳含量与土壤pH、含水量呈显著负相关,与土壤温度呈显著正相关;土壤微生物生物量碳受土壤有机碳以及土壤pH、含水量、温度变化的影响显著.林窗改造可以改善林内环境,林窗面积的增加会显著降低微生物活性和凋落物分解速率,导致土壤有机碳含量和微生物生物量碳降低.
     

长期水旱轮作条件下不同复种方式对稻田杂草群落的影响

通过长期田间定位试验,研究了水旱轮作条件下不同复种方式对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响.结果表明: 复种轮作可显著降低稻田杂草密度,抑制杂草生长.不同复种轮作方式下,紫云英-早稻-晚玉米→紫云英-早玉米间作早大豆-晚稻(CCSR)处理物种优势度最低,能降低优势种杂草地位,减轻危害.不同复种轮作方式下基本杂草群落组成均为鸭舌草+稗草+矮慈姑,杂草群落的相似性均较高,其中紫云英-早稻-晚玉米间作晚大豆→紫云英-早玉米-晚稻(CRCS)处理与CCSR处理的相似度最高.稻田复种轮作可在一定程度上提高对杂草的抑制效果,但需要注意某些次要杂草的危害.     

耕作方式对紫色水稻土有机碳和微生物生物量碳的影响

以位于西南大学的农业部紫色土生态环境重点野外科学观测试验站始于1990年的长期定位试验田为对象,研究了冬水田平作(DP)、水旱轮作(SH)、垄作免耕(LM)及垄作翻耕(LF)等4种耕作方式对紫色水稻土有机碳(SOC)和微生物生物量碳(SMBC)的影响。结果表明,4种耕作方式下SOC和SMBC均呈现出在土壤剖面垂直递减趋势,翻耕栽培下其降低较均匀,而免耕栽培下其富集在表层土壤中。同一土层不同耕作方式间SOC和SMBC的差异在表层最大,随着土壤深度的增加,各处理之间的差异逐渐减小。在0—60 cm剖面中,SOC含量依次为:LM(17.6 g/kg)>DP(13.9 g/kg)>LF(12.5 g/kg)>SH(11.3 g/kg),SOC储量也依次为:LM(158.52 Mg C/hm2)>DP(106.74 Mg C/hm2)>LF(93.11 Mg C/hm2)>SH(88.59 Mg C/hm2),而SMBC含量则依次为:LM(259 mg/kg)>SH(213 mg/kg)>LF(160 mg/kg)>DP(144 mg/kg)。与其它3种耕作方式比较,LM处理显著提高SOC含量和储量以及SMBC含量。对土壤微生物商(SMBC/SOC)进行分析发现,耕作方式对SOC和SMBC的影响程度并不一致。SMBC与SOC、全氮、全磷、全硫、碱解氮、有效磷均呈现极显著正相关(P<0.01),与有效硫呈显著正相关(P<0.05);表明SMBC可以作为表征紫色水稻土土壤肥力的敏感因子。     

生物炭及秸秆对水稻土各密度组分有机碳及微生物的影响

生物炭被认为是土壤碳封存的有效手段,但是关于生物炭对土壤不同密度组分有机碳影响的研究报道很少。以南方稻麦轮作区水稻土为研究对象,通过田间小区试验研究了不施有机物(CK)、玉米秸秆还田(CS)、施用300℃热解生物炭(300BC)、施用400℃热解生物炭(400BC)和施用500℃热解生物炭(500BC)处理对土壤轻重组分质量比例,土壤轻重组分有机碳和土壤微生物的影响。结果表明:1)施用生物炭显著提高了土壤轻组的质量比例和土壤轻组有机碳含量,轻组有机碳含量为500BC400BC300BCCSCK,对重组有机碳影响不显著,但重组有机碳在土壤中占重要比例;2)施加生物炭后土壤微生物量相比对照也有提高,但是与施加秸秆处理相比,微生物量提高幅度较小。研究表明,生物炭能提高土壤有机碳含量,尤其提高了土壤轻组有机碳的累积,但由于生物炭特殊的芳烃结构,其轻组组分化学性质稳定,这与传统的土壤有机碳轻组理论不同。与秸秆处理相比,生物炭处理具有较低的土壤微生物量与微生物商,有利于土壤碳的固定。     

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。     

长期双季稻绿肥轮作对水稻产量及稻田土壤有机质的影响

以中国农业科学院红壤实验站1982年布置的长期定位试验为研究对象,分析了长期双季稻绿肥轮作体系下水稻产量变化趋势、稻田土壤有机质变化特征及土壤活性有机质组成。结果表明,绿肥作物与双季稻轮作种植后,水稻产量显著高于冬闲对照,绿肥作物紫云英、油菜和黑麦草处理年平均水稻产量（1982-2008）分别为10.8 t?hm-2?a-1,10.2 t?hm-2?a-1和10.0 t?hm-2?a-1,较冬闲对照分别提高27.2%,20.5%和18.1%。试验前期（1982-1993）种植绿肥作物各处理之间水稻产量无显著差异,试验开展11年后（1994-2008）种植紫云英处理水稻产量显著高于油菜和黑麦草处理。长期双季稻绿肥轮作土壤有机质随年份显著增加,双季稻紫云英轮作土壤有机质积累速度最快,年增加0.31 g?kg-1,双季稻黑麦草次之,土壤有机质年增加0.28g?kg-1,双季稻油菜轮作土壤有机质年增加0.26g?kg-1。种植绿肥作物紫云英稻田土壤活性有机质显著高于其它处理。种植绿肥作物各处理土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳和土壤微生物量氮含量均显著高于冬闲对照。其中黑麦草和紫云英处理土壤微生物量碳含量及微生物熵显著高于油菜和冬闲对照处理。在湘南红壤丘陵双季稻区,种植绿肥作物对提高水稻产量、增加土壤有机质、提高土壤有机质活性具有重要意义,绿肥选择上以紫云英对水稻产量和稻田土壤培肥综合效果最好。     

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。     

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

不同施肥处理对土壤活性有机碳和甲烷排放的影响

通过采集田间试验区连续3a施入有机肥的稻田耕层土壤,分析土壤中微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和可矿化有机碳(readily mineralizable carbon,RMC)等活性有机碳的含量,稻田甲烷(CH_4)的排放通量,探讨施用有机肥的土壤活性有机碳变化及与CH_4排放的关系。研究结果显示:(1)施有机肥对土壤中的活性有机碳均有一定的促进作用。3a不同施肥处理土壤中DOC、ROC、MBC和RMC的平均含量分别为383.6、2501.2、640.4 mg/kg和291.7 mg/kg。3a施猪粪(猪粪+化肥,PM)、鸡粪(鸡粪+化肥,CM)和稻草(稻草+化肥,RS)的DOC的含量分别比化肥(CF)处理增加5.6%、6.7%和19.3%,ROC的含量分别比CF增加6.6%、8.4%和9.8%;MBC含量分别比CF增加5.1%、14.8%和21.5%,RMC增加6.8%、22.0%和33.9%。不同施肥处理的稻田土壤活性有机碳为分蘖期高于成熟期。(2)施肥处理显著增加稻田CH_4排放,CH_4分蘖期的排放通量是成熟期的143倍,3a PM、CM和RS处理的CH_4排放分别比CF处理增加37.0%(P0.05)、92.7%(P0.05)和99.4%(P0.05)。(3)不同施肥处理的DOC、ROC、MBC和RMC含量与CH_4排放通量均存在显著正相关关系,ROC与CH_4排放的相关系数最高,为0.754(P0.01),且4种有机碳间关系密切。稻田分蘖期土壤中的活性有机碳与稻田CH_4排放呈显著正相关关系。(4)综合分析,在4种有机碳中,土壤中ROC和MBC的含量直接影响CH_4排放。