放牧对短花针茅荒漠草原土壤团聚体组成及稳定性的影响

放牧作为草地的主要利用方式,对草地生态系统的结构和功能具有显著影响。目前长期放牧对草地土壤团聚体组成及其稳定性的影响还知之甚少。本研究依托2004年建立的内蒙古短花针茅荒漠草原长期放牧试验平台,设置围封禁牧(对照)、轻度、中度和重度放牧强度,研究不同放牧强度下土壤团聚体组成和稳定性的变化,并结合相关土壤理化指标探究影响土壤团聚体稳定性的主要因素。结果表明: 放牧显著改变了不同粒径土壤团聚体的组成。与对照相比,大团聚体(0.25～2 mm)含量在轻度放牧下保持不变,而在中度和重度放牧下显著下降;重度放牧显著降低了小团聚体(0.053～0.25 mm)含量,而中度和重度放牧显著增加了微团聚体(<0.053 mm)含量。土壤团聚体稳定性在轻度放牧下维持较高水平,但在中度和重度放牧下显著降低。土壤团聚体稳定性与大团聚体含量呈显著正相关,与微团聚体含量呈显著负相关。土壤pH值、容重、有机碳及其他理化性质共同作用于土壤团聚体组成进而对其稳定性产生影响。综上,对于荒漠草原而言,适度放牧可以维持较高的土壤团聚体稳定性。     

不同栽培管理模式对农田土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

在两种肥力条件下设置超高产栽培模式(SH)、高产高效栽培模式(HH)、农民习惯处理(FP)和不施肥对照处理(CK)4种栽培管理模式的定位试验,研究了以肥料投入为主要影响因素的不同栽培管理模式对黄淮海区域不同肥力农田耕层土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为通过培肥土壤实现小麦-玉米周年可持续增产增效提供技术支持.结果表明: 与低肥力田块(LSF)相比,高肥力田块(HSF)耕层土壤团聚体的平均质量直径和几何平均直径高、分形维数低,有利于大团聚体的形成与稳定,各级团聚体的有机碳和全氮含量较高.优化施用氮磷钾肥、配施有机肥可增加耕层土壤团聚体的粒径、降低其分形维数,促进大团聚体的形成与稳定,对高肥力田块的影响大于低肥力田块;二者亦可提高有机碳和全氮在大团聚体中的含量与分布,其中,对＞5 mm团聚体的贡献率的影响在低肥力田块大于高肥力田块,对5～0.5 mm的各粒级团聚体的贡献率的影响在高肥力田块优于低肥力田块.     

黄土高原天然次生林植被演替过程中土壤团聚体有机碳动态变化

土壤团聚体物理保护是促进有机碳积累主要机制之一。以黄土高原子午岭林区天然次生林植被演替群落为对象,研究从农田、草地（白羊草,Bothriochloa ischaemum）、灌木林（沙棘,Hippophae rhamnoides）、先锋林（山杨,Populus davidiana）到顶级林（辽东栎,Quercus liaotungensis）5个植被演替阶段0-20 cm土壤团聚体稳定性和团聚体有机碳的动态变化,并分析团聚体有机碳的影响因素。结果表明：土壤团聚体稳定性随着植被演替显著提高（P<0.05）,顶级林的团聚体稳定性最高;土壤有机碳含量和各粒径土壤团聚体（> 2 mm、2-0.25 mm、0.25-0.053 mm、<0.053 mm）有机碳含量均随着植被演替而增加。除草地0.25-0.053 mm团聚体有机碳含量最高外,其他演替阶段均为0.25-2 mm粒径最高。根系生物量、凋落物生物量、微生物生物量碳、团聚体稳定性均与团聚体有机碳含量呈显著正相关关系（P<0.05）。总体而言,长期植被演替有助于团聚体稳定性和团聚体有机碳累积。     

旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响

通过渭北旱塬2007-2010年田间定位试验,研究了有机肥不同施用量(低量7500 kg·hm^-2、中量15000 kg·hm^-2、高量22500 kg·hm^-2)对连作玉米地土壤有机质、团聚体各层粒径分布和稳定性的影响.结果表明：0～20 cm土层,高量有机肥处理土壤有机质含量较低量有机肥处理提高4.1%～4.6%,高、中量有机肥处理较对照提高4.6%～11.2%,低量有机肥处理在施肥第4年（2010年）较CK提高4.7%～6.3%.0～30 cm土层,所有有机肥处理>5 mm水稳性团聚体的增幅最大,其含量随有机肥用量的增加而显著升高;有机肥处理显著提高了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径和团聚体稳定率,且随有机肥用量的增加而显著增加;中、高量有机肥处理比单施化肥处理增加效果显著.     

Organic matter components, aggregate stability and biological activity in a horticultural soil fertilized with different rates of two sewage sludges during ten years

The effects of the application as fertilizer during ten years of two sewage sludges (aerobically and anaerobically digested, at rates of 400, 800, and 1200 kg of N/ha yr), on the aggregate stability and contents of related organic matter components, microbial biomass and levels of five enzymatic activities (alkaline phosphomonoesterase, phosphodiesterase, urease, arylsulphatase and dehydrogenase) were investigated. The application of both sludges at mid and high rates gave rise to significant increases of organic matter, humified substances and humic acids, but no effects on carbohydrates, microbial gums and aggregate stability were observed. As for biological activity in soils, the high variability of data led to a general absence of statistical significance despite the large differences between treatments observed. Significant increases of phosphodiesterase activity were nevertheless produced by the high rate of aerobic sludge and the mid and high rates of the anaerobic sludge.     

地膜覆盖对北方旱地土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

研究不同地膜覆盖时间对北方旱作农田土壤团聚体粒级稳定性和有机碳的影响,可为提升旱作农田生产力和保护农田环境选择合适的管理方式提供科学依据。以辽宁阜新5年秋覆膜(AP)、春覆膜(SP)和不覆膜(CK)的定位试验为研究对象,分析不同覆膜时间对0—10 cm和10—20 cm土层中2 mm、0.25—2 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm粒级的土壤水稳性团聚体的稳定性及有机碳的影响。结果表明,在北方旱作农田,连续5年的地膜覆盖可显著改变0—10 cm土层的土壤各级团聚体的分布、团聚体中有机碳的含量及其对土壤有机碳含量的贡献率,进而增加土壤水稳性团聚体的稳定性,而对10—20 cm土层影响不显著。与不覆膜相比,秋覆膜和春覆膜可显著提高0—10 cm土层2 mm的水稳性团聚体的含量,分别提高了36.3%、47.9%(P0.05),而对微团聚体无显著影响,说明地膜覆盖有利于提高大团聚体数量及稳定性。在0—10 cm土层,粒径2 mm团聚体有机碳含量及储量表现为秋覆膜最高,显著高于春覆膜和不覆膜处理(P0.05)。与裸地不覆膜相比,秋覆膜和春覆膜显著提高2 mm团聚体中有机碳含量对土壤有机碳的贡献率,分别提高了37%和26.1%(P0.05)。而在0—10 cm和10—20cm土层中,微团聚体中有机碳含量对土壤有机碳贡献率没有影响。在辽宁阜新土壤及种植条件下,秋覆膜处理不仅显著提高0—10 cm土壤水稳性大团聚体的含量和稳定性,还可以显著增加水稳性大团聚体有机碳含量及储量,促进有机碳的固存。     

耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响

本研究基于10年耕作措施的定位试验,利用湿筛法研究了不同耕作措施和秸秆还田条件下农田土壤水稳性团聚体的分布规律,并利用平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）评价了不同处理水稳性团聚体的稳定性。研究结果表明,不同耕作措施处理的水稳性团聚体在0~10cm,10~20cm和20~30cm土层表现出不同的分布趋势,随着土层的加深,各处理水稳定团聚体的分布呈粒径逐渐减小、分布范围逐渐扩大趋势,0~10cm土层的水稳性团聚体多集中于2~5mm粒径范围,10~20cm土层水稳性团聚体多集中在0.5~5mm粒径范围,以0.5~1mm最多,而20~30mm,则广泛分布在0.25~5mm粒径范围。通过MWD和GMD值可以看出,免耕、耙耕和旋耕措施更能有效地保护表层（0~10cm）土壤水稳定团聚体的稳定性,常规耕作和深松处理则显著降低了20~30cm水稳性团聚体稳定性。秸秆还田显著增加了土壤有机碳（SOC）含量,且显著影响了土壤表层水稳性团聚体的稳定性。作用力分析结果表明,在0~10cm表层,秸秆作用在土壤表层显著影响了水稳定大团聚体的数量及其稳定性（P<0.001）,多元回归分析说明其与土壤有机碳含量达到了极显著水平（P<0.01）,且同时也受到来自耕作和秸秆交互效应的影响（P<0.01）;但在10~20cm土层,影响其数量分布的主要因素是不同的耕作措施及耕作和秸秆的交互效应（P<0.001）;而在20~30cm,耕作措施、秸秆和两者的交互效应共同对水稳性大团聚体数量产生重要的影响,但主要作用力来自耕作措施（P<0.001）和两者的交互效应（P<0.001）。免耕秸秆还田措施能显著提高土壤的水稳性团聚体的比例和稳定性。     

The influence of plant species,fertilization and elevated CO2 on soil aggregate stability

We tested the effects of plant species, fertilization and elevated CO₂ on water-stable soil aggregation. Five annual grassland species and a plant community were grown in outdoor mesocosms for 4 years, with and without NPK fertilization, at ambient or elevated atmospheric CO₂ concentrations. Aggregate stability (resistance of aggregates to slaking) in the top 0.15 m of soil differed among plant species. However, the more diverse plant community did not enhance aggregate stability relative to most monocultures. Species differences in aggregate stability were positively correlated with soil active bacterial biomass, but did not correlate with root biomass or fungal length. Plant species did not affect aggregate stability lower in the soil profile (0.15–0.45 m), where soil biological activity is generally decreased. Elevated CO₂ and NPK fertilization altered many of the factors known to influence aggregation, but did not affect water-stable aggregation at either depth, in any of the plant treatments. These results suggest that global changes will alter soil structure primarily due to shifts in vegetation composition.     

若尔盖退化高寒草甸土壤团聚体结合有机碳的变化

选取若尔盖沼泽化草甸及其不同退化程度为研究对象,利用湿筛法进行团聚体分级,并测定各组分有机碳含量,研究了高寒草甸退化对土壤有机碳(SOC,Soil Organic Carbon)、团聚体以及团聚体结合有机碳(OC,Organic Carbon)的影响,旨在从土壤团聚体及其内部组成的角度去解析SOC的变化特征及机制。结果显示：1)退化使大团聚体比例降低且内部组成改变,团聚体稳定性降低。2)退化使各粒级团聚体及大团聚体内部组分结合OC含量均显著降低。3)大团聚体及其内部粗颗粒有机质中OC储量减少是退化中土壤有机碳流失的主要形式,微团聚体、闭蓄态微团聚体和闭蓄态黏粉粒中OC储量随退化增加。4)退化显著降低了高寒草甸SOC含量和储量,表层(0—10 cm)SOC含量变化主要决定于微团聚体和大团聚体OC含量,亚表层(10—20 cm)SOC含量主要受大团聚体OC含量和团聚体平均重量直径(MWD)影响;对于SOC储量,团聚体MWD是表层SOC储量的最重要影响因素,而亚表层SOC储量取决于团聚体组成、土壤理化性质和大团聚体OC含量的综合作用。研究结果表明,改善土壤团聚体组成和稳定性,增加大团聚体有机...     

冻融交替对黑土团聚体稳定性的影响

应用Le Bissonnais法分析冻融循环(0、1、3、5和9)对3～5 mm黑龙江省黑土团聚体稳定性的影响,采用蜡封法分析黑土孔隙度的变化.结果表明: 不同粒径团聚体含量随冻融循环次数增加均呈波动状态,团聚体含量变化系数随冻融循环次数的增加逐渐趋于稳定;快速湿润、慢速湿润、预湿润震荡3种处理土壤中>0.25 mm团聚体含量有明显差异;孔隙度随冻融循环次数的增加而增大,变化范围在32.4%～41.4%.随冻融次数的增加,不同破碎方式下团聚体含量变化程度较低,团聚体平均重量直径与孔隙度呈负相关,表明冻融条件下孔隙度是影响团聚体稳定性的重要因素.     

林龄对刺槐人工林土壤团聚体、有机碳和细菌群落的影响

探究刺槐人工林土壤团聚体、有机碳及细菌群落的变化特征,可为提升土壤质量与功能提供理论依据。以黄土高原沟壑区不同林龄刺槐人工林(8年生、18年生和30年生)和刚撂荒的农耕地(CK)为研究对象,利用最适湿度筛分法获得不同粒径团聚体,测定其有机碳含量和细菌群落结构特征。结果表明:(1)各林龄土壤团聚体均以>0.25 mm粒径为主,含量为92.74%-95.78%。土壤团聚体稳定性随着林龄的增加显著提高,以30年生林地最高,团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别较CK显著增加48.19%和91.38%(P<0.05)。(2)各林龄均以<0.25 mm粒径有机碳含量最高。土壤有机碳含量和>2 mm粒径团聚体有机碳含量均随着林龄的增长而显著增加。(3)团聚体细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)组成。随着林龄的增加,各粒径团聚体中放线菌门相对丰度先降低后增加,18年生林地最低。酸杆菌门变化趋势与放线菌门相反。变形菌门无明显变化。土壤有机碳、pH、全氮和全磷是影响团聚体细菌群落的主要因素。(4)>2 mm和2-0.25 mm粒径团聚体中,己科河菌门(Rokubacteria)对团聚体稳定性影响最大,既对团聚体稳定性产生直接正效应,又通过增加有机碳的含量间接提高团聚体稳定性。在<0.25 mm粒径团聚体中,有机碳含量对其稳定性的影响最大,有机碳含量越高,团聚体稳定性越强。综上,营造刺槐人工林有利于提高土壤团聚体稳定性,促进土壤有机碳的积累,可作为该区域生态恢复的有效措施。在生长发育过程中,人工林可通过改变土壤团聚体细菌群落和有机碳含量从而影响团聚体的稳定性。     

大颗粒活化腐植酸肥对苹果土壤团聚体和有机碳的影响

新型大颗粒活化腐植酸肥(LAF)在苹果化肥减量和果实稳产方面的效果显著,探明其对土壤团聚体和有机碳的影响是揭示该新型肥料对苹果土壤结构影响的重要依据。本研究设置4个LAF处理:LAF₁[全量施肥,施肥时期及重量比(下同):萌芽期∶膨果期∶成熟期=3∶4∶3]、LAF₂(全量施肥,萌芽期∶膨果期∶成熟期=2∶3∶5)、LAF₃(减量1/4施肥,萌芽期∶膨果期∶成熟期=2∶3∶5)、LAF₄(减量1/3施肥,萌芽期∶膨果期∶成熟期=2∶3∶5),以不施肥(CK)处理为对照。通过4年盆栽试验,研究苹果土壤团聚体组成、稳定性和有机碳对不同施肥处理的响应。结果表明: 1)与CK相比,LAF各处理显著提高了土壤水稳性大团聚体含量,>2 mm和2~0.25 mm粒径团聚体含量分别提高了53.4%~77.5%和12.3%~17.0%,且提高幅度随施肥量的增加而增大,其中LAF₁处理土壤水稳性大团聚体含量最高。2)LAF各处理在各粒径团聚体含量上差异不显著,其中2~0.25 mm粒径团聚体含量所占的比例最高。3)与CK相比,LAF各处理均显著提高了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),降低了分形维数(D),其中LAF₁处理的MWD和GMD值最高,对土壤团聚体稳定性提升效果最好。4)除LAF₄外,其他LAF处理土壤有机碳含量均显著高于CK,其中LAF₂处理土壤有机碳含量最高;LAF各处理均增加了土壤各粒径团聚体有机碳含量,LAF₁、LAF₂、LAF₃处理显著提高了>2 mm粒径团聚体有机碳含量,且>2 mm团聚体有机碳对总有机碳的贡献率最大;LAF各处理的水稳性大团聚体有机碳对总有机碳的贡献率均显著高于CK,且贡献率均在66.0%以上,其中LAF₁处理最高。综上,施用LAF在促进苹果土壤水稳性大团聚体形成和稳定性、提高团聚体有机碳含量上应用效果显著,其中全量施用效果最好。施用LAF可作为改善苹果土壤结构和提升土壤肥力的有效措施。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

减氮配施有机肥对滴灌棉田土壤生物学性状与团聚体特性的影响

本文通过新疆绿洲棉田连续4年定位施肥试验,研究了不同处理[对照CK、常规化肥CF、减氮配施普通有机肥OF(80%CF+OF和60%CF+OF)、减氮配施生物有机肥BF(80%CF+BF和60%CF+BF)]对土壤生物学性状和团聚体特性的影响,探讨了土壤生物学性状与有机碳及团聚体之间的关系.结果表明:与单施化肥(CF)相比,配施生物有机肥的80%CF+BF和60%CF+BF处理均可显著提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和芳基硫酸酯酶活性,其增幅分别为55.6%～84.0%、53.1%～74.0%、15.1%～38.0%、38.2%～68.0%、29.6%～52.0%和35.4%～58.9%,高量配施有机肥效果优于低量配施.各施肥处理明显提高了土壤基础呼吸,具体表现为BF>OF>CF>CK.与CF相比,60%CF+BF处理的土壤有机碳、微生物生物量碳分别增加22.3%和43.5%,但微生物生物量碳氮比显著下降.>0.25 mm的水稳性团聚体在配施普通有机肥的80%CF+OF、60%CF+OF处理比对照(CK)分别增加7.1%和8.0%.80%CF+BF处理较80%CF+OF处理机械稳定性团聚体的几何平均直径(GMD)增加了9.2%.冗余(RDA)分析和聚类分析均表明,减氮增碳可明显调控滴灌棉田土壤生物活性与团聚体结构.连续4年化肥减量配施有机肥或生物有机肥,提高了土壤有机碳含量,并对团聚体稳定性和生物学性状有协同改善效应,是维持与提升绿洲滴灌棉田土壤肥力的有效途径.     

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.     

老化和风干处理对蚓粪微生物学性质和结构稳定性的影响

蚓粪水稳性团聚体含量是结构稳定性表征之一,蚓粪中水稳性团聚体含量与其微生物学性质是紧密联系的,并且受到老化时问和有机质等因素的影响。国内将蚓粪水稳性团聚体含量与其微生物学性质联系,并结合施用不同有机物处理的研究很少见报道。研究通过室内短期培养试验,研究了在不同碳氮比有机物施用下蚓粪老化和风干处理对其微生物生物量、微生物活性和结构稳定性变化的影响。研究结果表明蚓粪经过老化处理后真菌数量、微生物生物量碳和微生物活性都显著降低。不同有机物的施用对蚓粪微生物学性质的影响主要表现在施用牛粪的处理中蚓粪细菌数量高于施用秸秆的处理,真菌数量相反。新鲜蚓粪经过老化处理后总的水稳性团聚体含量（〉0．053mm）增加,主要表现在水稳性大型大团聚体（〉2mm）含量增加,且在施用牛粪的处理中达到显著,可能是与牛粪比秸秆能分解产生更多的粘结物质有关。蚓粪的风于处理也显著增加各个处理中总水稳性团聚体含量,且风干后蚓粪中水稳性团聚体主要以微团聚体（0．25～0．053mm）形式存在。施用秸秆的处理中,新鲜蚓粪0．25～0．053mm粒级的水稳性团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。经风干后,施用秸秆的处理0．25～0．053mm的水稳性团聚体含量显著低于施用牛粪的处理,而水稳性大型大团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。蚓粪的不同粒级水稳性团聚体含量和蚓粪的生物学性质之间存在良好的相关性。     

种植模式和施肥对黄土旱塬农田土壤团聚体及其碳分布的影响

本研究以长武黄土高原农业生态试验站33年长期定位试验处理为研究对象,选取撂荒(R)、小麦连作(CK/W)、小麦玉米轮作(L),小麦连作选取单施氮肥(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)共10种不同种植模式和施肥田间处理,运用...     

大气CO2浓度上升和氮添加对南亚热带模拟森林生态系统土壤碳稳定性的影响

大气CO₂浓度升高和氮(N)添加对土壤碳库的影响是当前国际生态学界关注的一个热点。为阐述土壤不同形态有机碳的抗干扰能力, 运用大型开顶箱, 研究了4种处理((1)高CO₂浓度(700 µmol·mol^-1)和高氮添加(100 kg N·hm^-2·a^-1) (CN); (2)高CO₂浓度和背景氮添加(CC); (3)高氮添加和背景CO₂浓度(NN); (4)背景CO₂和背景氮添加(CK))对南亚热带模拟森林生态系统土壤有机碳库稳定性的影响。近5年的试验研究表明: (1) CN处理能明显地促进各土层中土壤总有机碳含量的增加, 其中, 下层土壤(5-60 cm土层)中的响应达到统计学水平。(2)活性有机碳库各组分对处理的响应有所差异: 不同土层中微生物生物量碳(MBC)的含量对各处理的响应趋势基本一致, 各土层中的MBC含量均为CN > CC > NN > CK, 其中0-5 cm、5-10 cm、10-20 cm 3个土层的处理间差异都达到了显著水平; 10-20 cm与20-40 cm两个土层中的易氧化有机碳处理间有显著差异; 而对于各土层中水溶性有机碳, 处理间差异均不明显。(3)各团聚体组分中的有机碳含量的响应也有所差异: 20-40 cm与40-60 cm土层中250-2000 μm组分的有机碳含量存在处理间差异; 40-60 cm土层中53-250 μm组分的有机碳对各处理响应敏感, CC处理和NN处理都有利于该组分碳的深层积累, 尤其CN处理下的效果最为明显; 在各处理10-20 cm、20-40 cm及40-60 cm土壤中, < 53 μm组分中的碳含量间差异显著。大气CO₂浓度上升和N添加促进了森林生态系统中土壤有机碳的增加, 尤其有利于深层土壤中微团聚体与粉粒、黏粒团聚体等较稳定组分中有机碳的积累, 增加了土壤有机碳库的稳定性。     

Allocation of mass and stability of soil aggregate in different types of Nei Mongol grasslands北大核心CSCD

Aims: Soil aggregate is an important component of soil structure, playing an important role in the physical and biological protection mechanism of soil organic carbon (SOC) through isolating SOC from microorganisms. As far as we know, there are few studies, however, on exploring the spatial distribution of soil aggregate at the regional scale. Our objective was to investigate the mass allocation and stability of soil aggregate in different types of Nei Mongol grasslands. Methods: We have established 78 sites with a size of 10 m × 10 m across the transect of Nei Mongol grasslands and collected soil samples from different soil depth up to 1 m. We used wet sieving method to separate different sizes of aggregate partition and used mean mass diameter (MMD) and geometric mean diameter (GMD) in order to evaluate the stability of soil aggregate. The two-way ANOVA was used to test the difference of mass percentage and stability of soil aggregate in different grassland types and soil depths. In addition, a linear regression analysis was used to analyze the correlations of mass percentage and stability of soil aggregate with both mean annual precipitation (MAP) and mean annual temperature (MAT). Important findings: The results showed that the mass percentages of soil aggregate were highest in meadow steppe, while almost equal in typical steppe and desert steppe. However, no significant patterns were found along the soil depth. The mass percentage of soil aggregate fractions were positively correlated with MAP in all soil layers, but negatively correlated with MAT except the layer of 70-100 cm. For the stability of soil aggregate, at 0-10 and 10-20 cm, MMD and GMD of meadow steppe were significantly greater than those of typical and desert steppes, whereas no significant differences among three grassland types were found for other soil layers. Besides, MMD and GMD in meadow steppe and typical steppe gradually decreased along the soil depth.     

Mechanical properties and soil stability affected by fertilizer treatments for an Ultisol in subtropical China

Background and aims

Soil mechanical properties are crucial for plant growth, soil erosion, tillage and traffic. The soil mechanical properties and stability of an Ultisol were determined in a 13-year fertilization experiment in subtropical China. The effect of organic matter on soil structure was also evaluated.

Methods

The treatments include: unfertilized, mineral fertilized, mineral mixed with straw, and animal manure. Bulk soil strengths (shear strength and penetration resistance) were tested in field. Aggregate strengths (penetration resistance and tensile strength), water stability, organic carbon (OC), hot-water-extractable carbohydrate (HWEC) and some related factors were determined in laboratory.

Results

Fertilizer increases aggregate penetration resistance, tensile strength, water stability and organic matter content in cultivated horizon (0–15 cm depth), especially at the 0–5 cm layer. OC and HWEC showed significantly regression relationships with aggregate water stability, porosity and water repellency for the whole soil profile (0–40 cm). Aggregate strengths also increased with OC and HWEC in cultivated horizon.

Conclusions

Animal manure is most effective in improving soil structure while aggregate water stability is the most sensitive index of fertilizer management. Soil organic matter is a strong determinant of soil structure. Both OC and HWEC are good indicators of surface aggregate strengths and stability, and thus, soil quality in this region.