水田和旱地土壤有机碳周转对水分的响应

【目的】研究土壤含水量对水田和旱地土壤中可溶性有机碳和微生物量碳含量以及有机碳矿化的影响,以探明水田和旱地有机碳周转差异的来源。【方法】在标准培养条件下（25℃,100%空气湿度）培养100 d,研究了5个水分梯度下（45%、60%、75%、90%、105%WHC,WHC为土壤饱和持水量）水田和旱地土壤有机碳的矿化特征,并测定了培养期内3个水分梯度下（45%、75%、105%WHC）土壤的可溶性有机碳（DOC）和微生物量碳（MBC）含量。【结果】土壤含水量、土地利用方式（水田和旱地）及两者的交互作用对土壤有机碳的矿化、DOC和MBC均有显著影响。水田（45%-90%WHC）和旱地（45%-75%WHC）土壤有机碳的累积矿化率（量）随含水量增高而增高,有机碳的周转半衰期随含水量的增高而缩短（水田为5.23-7.57 a,旱地为6.79-12.87 a）。100 d的培养期内,水田和旱地土壤分别有2.33%-3.94%和1.66%-3.33%的有机碳参与了矿化。淹水条件下,水田和旱地土壤的有机碳矿化速率均高于好气条件。同时,淹水条件还使水田土壤的DOC、MBC含量显著降低,对旱地则无影响。【结论】在一定水分范围内（水田：45%-90%WHC;旱地：45%-75%WHC）,提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机碳的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机碳（DOC和MBC）无促进甚至有抑制作用。土壤有机碳的矿化速率和累积矿化率（量）,在淹水条件下和水田土壤中比在好气条件和旱地土壤中高,其原因之一可能是取样制样过程中土样经历的干湿交替过程促进了有机碳的降解。     

长期施肥对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响

 【目的】研究长期施用化肥以及化肥与稻草配合施用对红壤水稻土水稳性团聚体有机碳、氮分布与储量的影响。【方法】试验土壤采自湖南省望城无机有机肥长期定位试验田小区,各施肥处理为：CK（不施肥）、NP（施氮磷肥）、NPK（施氮磷钾肥）、NP+RS（施氮磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮磷钾肥和稻草）。【结果】氮磷钾长期平衡施用和化肥与稻草长期配合施用有利于2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体含量增加。与CK处理相比,化肥与稻草长期配合施用处理能提高2～5 mm和0.5～2 mm水稳性团聚体内的有机碳含量和全氮、可矿化氮含量,同时也显著提高了二者在较大粒径（2～5 mm,0.5～2 mm）水稳性团聚体内有机碳、全氮和可矿化氮储量。与CK处理相比,NPK长期平衡施用的处理,也能提高大粒径水稳性团聚体（2～5 mm,0.5～2 mm）内的有机碳、全氮、可矿化氮的含量和储量,但提高的幅度小于化肥与稻草长期配合施用的处理。【结论】水稳性大团聚体对土壤有机碳、氮具有强富集和物理保护作用;化肥和稻草长期配合施用能显著提高大团聚体内有机碳、氮的含量和储量,是改善土壤团粒结构,提升红壤水稻土肥力的有效措施。2～5 mm和0.5～2 mm粒径团聚体是红壤水稻土有机碳、全氮和可矿化氮的主要载体。     

施肥对玉米/大豆套作土壤活性有机碳组分及碳库管理指数的影响

【目的】研究不同施肥模式对玉米/大豆套作下土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。【方法】通过长期定位田间试验,以不施肥(CK)作为对照,按照氮磷钾施用量相同原则,设单施化肥(NPK)、70%NPK+30%秸秆(J1)、70%NPK+30%牛粪(N1)、40%NPK+60%秸秆(J2)和40%NPK+60%牛粪(N2)施肥处理,测定土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量,并计算土壤碳库管理指数。【结果】与CK相比,2013年N1、J2和N2处理显著地提高了土壤有机碳含量;2014年各施肥处理均显著地提高了土壤有机碳含量。除2013年NPK处理外,2013年和2014年各施肥处理土壤可溶性有机碳含量均显著高于CK,其中J2处理可溶性有机碳含量最高,2013年显著高于NPK。土壤易氧化有机碳含量在2年内均表现为N1、J2和N2处理显著高于CK,其中N2处理土壤易氧化有机碳含量最高。各施肥处理土壤微生物量碳含量均显著高于CK,其中N2处理土壤微生物量碳含量最高。与同年CK相比,各施肥处理均显著地提高了土壤碳库管理指数,其中N2处理土壤碳库管理指数最高。【结论】玉米/大豆套作下,40%化肥与60%牛粪配施(N2)是提高桂西北喀斯特地区土壤活性有机碳组分和碳库管理指数的最佳方案。     

农艺措施对干旱区棉田土壤有机碳及微生物量碳含量的影响

【目的】探讨干旱区绿洲棉田农艺措施对土壤有机碳（SOC）及微生物量碳含量（MBC）的影响,揭示农艺措施对农田生态系统土壤碳稳定性的影响机制,为干旱区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。【方法】试验采用裂裂区设计,以膜下滴灌和常规漫灌2种灌溉方式为主区,秸秆还田与秸秆不还田2种处理为裂区,4种施肥处理：单施有机肥（为腐熟鸡粪,OM）、单施氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾化肥与有机肥配施（NPK+OM）和不施肥（CK）为裂裂区。于棉花出苗后开始测定土壤异氧呼吸强度,并于每年棉花收获期采集土壤样品,测定和分析不同农艺措施下绿洲棉田土壤有机碳及微生物量碳含量。【结果】干旱区绿洲棉田不同农艺措施两两交互及3种措施交互作用下土壤有机碳、微生物量碳含量差异均不显著（P＞0.05）。土壤有机碳、微生物量碳含量表层0-20 cm含量均最高,其下层随着土壤深度的增加呈逐渐降低的趋势,至40-60 cm土层降至最低。不同农艺措施下,土壤有机碳含量变化表现为,与常规漫灌方式相比,膜下滴灌方式增加了2.5%-3.0%,秸秆还田比秸秆不还田增加了2.3%-6.3%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤有机碳含量增加了14.3%-16.8%,且（NPK+OM）/OM处理土壤有机碳含量显著大于CK/NPK处理（P＜0.05）。土壤微生物量碳含量为膜下滴灌方式比常规漫灌方式增加了21.9%-34.3%,秸秆还田比秸秆不还田增加了12.1%-29.4%,与CK处理相比,（NPK+OM）处理土壤微生物量碳含量增加了83.9%-151.0%。棉田土壤微生物熵（qMB）的大小变化在灌溉处理间表现为膜下滴灌>常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田>秸秆不还田处理,施肥处理间土壤微生物熵在0-40 cm土层显著大于40-60 cm土层,且不同土层间（NPK+OM）处理土壤微生物熵为最大,其次分别为OM、NPK、CK处理。棉田土壤微生物代谢熵（qCO₂）大小变化在不同灌溉处理间表现为膜下滴灌低于常规漫灌方式,秸秆处理间为秸秆还田低于秸秆不还田处理,施肥处理间为（NPK+OM）P＜0.05）。不同农艺措施间互作,膜下滴灌方式及秸秆还田措施下,（NPK+OM）处理棉田土壤微生物代谢熵最低。【结论】干旱区棉花生产中,采用膜下滴灌节水技术,氮磷钾化肥和有机肥配施,并实施秸秆还田等农田管理措施,可使土壤质量得到进一步改善,有利于农田土壤的可持续利用。     

长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响

【目的】土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理：不施肥处理（CK）,施氮磷钾化肥处理（NPK）,施70%化肥+30%有机肥处理（70F+30M）,施50%化肥+50%有机肥处理（50F+50M）,施30%化肥+70%有机肥处理（30F+70M）,于 2017 年早稻种植前采集耕层 （0—20 cm） 土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放 CO₂-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理（70F+30M、50F+50M 和30F+70M）土壤有机碳显著高于NPK处理（P<0.05）,平均较NPK处理提高了31.31%,以50F+50M和30F+70M处理较为显著。各处理有机碳矿化速率均在培养后的第1天达到峰值且差异显著,排序为50F+50M>30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量（P>0.05）,70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理（P<0.05）,分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率（累积矿化量占有机碳总量的比率）变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理（P<0.05）。施肥处理均不同程度地提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以30F+70M处理最高,较NPK提高了1.19倍。不同施肥处理较不施肥均未明显改变土壤有机碳周转速率及半周转期。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）、累积矿化量及累积矿化率均显著受土壤有机碳含量及投入碳量的影响,且呈现正相关关系。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）/土壤有机碳比值与所投入碳量呈现显著正相关（P<0.05）;土壤有机碳的周转速率常数（k）与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。     

轮作和施肥对半干旱区作物地上部生物量与土壤有机碳的影响

 【目的】了解轮作与施肥对土壤有机碳的影响是建立持续发展措施的关键。【方法】以长期定位试验（1984～2002）中的10个典型处理为基础,分析了地上部生物量和耕层（0～20 cm）土壤有机碳变化,探讨半干旱区轮作和施肥对0～20 cm土层有机碳的影响,10个典型处理分别为休闲（F）;冬小麦连作体系中的3个施肥处理：不施肥（W/W+CK）、化肥（W/W+NP）、化肥有机肥（W/W+NP-FYM）;冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作体系中的3个施肥处理：不施肥（W/WM/P +CK）、化肥（W/WM/P +NP）、化肥有机肥（W/WM/P+NP-FYM）处理;1个冬小麦—冬小麦-红豆草轮作处理（W/W/S+NP）;人工苜蓿中2个施肥处理：不施肥（A/A+CK）和化肥有机肥处理（A/A+NP-FYM）。【结果】冬小麦连作体系（W/W）中,不施肥处理（W/W+CK）的地上部生物量平均为3.3 t•ha-1,化肥处理（W/W+NP）和化肥有机肥处理（W/W+NP-FYM）依次为7.5和11.2 t•ha-1;冬小麦-冬小麦+糜子-豌豆轮作（W/WM/P）体系中,不施肥处理（W/WM/P+CK）地上部生物量平均3.1 t•ha-1,W/WM/P+NP和W/WM/P＋NP-FYM地上部生物量依次为7.1和8.3 t•ha-1;冬小麦-冬小麦-红豆草轮作（W/W/S+NP）为8.5 t•ha-1;苜蓿连作不施肥（A/A +CK）和化肥有机肥处理（A/A+NP-FYM）体系地上部生物量依次为4.1和5.0 t•ha-1。18年期间, W/W+CK处理土壤有机碳含量（6.7 g•kg-1）无显著变化,W/W+NP和W/W+NP-FYM处理提高13%和51%; W/WM/P+CK土壤有机碳含量（7.0 g•kg-1）无显著变化,W/WM/P+NP和W/WM/P＋NP-FYM土壤有机碳提高7%和47%;W/W/S+NP处理土壤有机碳提高了29%;A/A+CK和A/A+NP-FYM处理有机碳提高了43%和71%。【结论】轮作与施肥显著影响土壤碳输入量,18年期间土壤蓄存的碳与累计输入土壤的有机碳存在显著的线性相关关系（SOC=1.65CReturned+5.95,R2＝0.95＊＊）。秸秆还田、草粮轮作或退耕还草是改善该地区土壤质量,实现土壤蓄存碳潜力的重要途径。     

长期施肥下黄壤性水稻土有机碳组分变化特征

【目的】土壤有机碳具有高度异质性,不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同,其生物有效性和肥力功能不同,并反映出不同的稳定机制,所以深入研究土壤有机碳的组分特征,对于更好地了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义。本研究以黄壤性水稻土为对象,旨在研究揭示长期施肥对土壤有机碳组分特征的影响并探讨合理培肥模式。【方法】以中国黄壤性水稻土18年长期施肥定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,采用土壤有机碳物理-化学联合分组方法,重点研究不同施肥条件下土壤有机碳组分含量及分配比例的变化,并通过定量分析组分碳含量与年均碳投入量的关系,探讨土壤有机碳饱和现象。试验处理包括不施肥对照（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、无机肥配施低量有机肥（0.5MNPK）和无机肥配施高量有机肥（MNPK）,碳投入梯度为0.87-6.02 t·hm^-2·a^-1。【结果】与不施肥（CK）相比,单施化肥（NPK）处理显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、化学保护粉粒组有机碳和生物化学保护粉粒组有机碳含量,总有机碳提升10%;有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、物理保护有机碳、化学保护粉粒组、黏粒组有机碳和生物化学保护粉粒组、黏粒组有机碳,增加幅度高于化肥处理,总有机碳提升24%-46%,其中以有机无机肥配施（MNPK）的提升幅度最大;与不施肥（CK）及单施化肥（NPK）处理相比,有机肥处理（0.5MNPK、M、MNPK）土壤物理保护有机碳的分配比例显著升高;模型分析发现,长期施肥条件下土壤游离态粗颗粒有机碳浓度与年均碳投入量呈显著的线性关系,而化学保护态有机碳浓度与生物化学保护态有机碳浓度以及土壤总有机碳含量,均与年均碳投入量呈显著的“饱和曲线效应”的对数函数关系。【结论】有机无机肥配施是提升黄壤性水稻土有机碳水平的最佳培肥措施,并以物理保护有机碳的提升幅度最大,强化了有机碳的物理稳定机制;黄壤性水稻土较稳定的有机碳组分（化学保护态、生物化学保护态）以及总有机碳存在饱和现象,在当前条件下出现饱和限制。     

紫云英与稻草还田替代部分化肥对双季稻产量和土壤活性有机碳的影响

【目的】基于连续4年田间定位试验，探究紫云英与稻草翻压还田替代部分化肥对双季稻产量以及稻田土壤有机碳组分、碳库管理指数的影响。【方法】开展双季稻田间定位试验，测定早、晚稻产量及连续试验4年后的土壤有机碳和土壤高活性、中活性、活性及非活性有机碳含量，计算土壤碳库管理指数。试验设6个处理：（1）冬闲+氮、磷、钾化肥（CF）;(2)翻压紫云英+氮、磷、钾化肥（MV）;(3)冬闲+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥（RSl）;(4)冬闲+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥（RSh）;(5)翻压紫云英+稻草低量还田+氮、磷、钾化肥（MV+RSl）;(6)翻压紫云英+稻草高量还田+氮、磷、钾化肥MV+RSh）。晚稻收获后，采集0—15 cm耕层土壤，采用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量，高锰酸钾氧化法测定土壤高活性（33 mmol·L-1）、中活性（167 mmol·L-1）、活性（333 mmol·L-1）有机碳含量。【结果】等氮磷钾养分投入量下，MV+RSh处理的双季稻产量与CF、RSl处理差异显著，其他处理间水稻产量无显著差异，双季稻总产量RSl处理最高，为13 347 kg·hm-2,MV+RSh处理最低...     

有机无机配施对巫溪县植烟土壤碳库的影响

【目的】研究有机无机配施对巫溪县植烟土壤有机碳组成、碳库管理指数及有机碳官能团的影响,为提高植烟土壤质量,合理施肥提供参考。【方法】采用大田试验,在等氮量投入的条件下设4个处理：纯化肥(CF)、纯化肥配施菇渣有机肥(CMO)、纯化肥配施高碳基肥(CHB)、纯化肥配施生物有机肥(CBO)。通过测定土壤总有机碳、活性碳组分含量和利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)测定土壤有机碳官能团结构,研究有机无机配施对土壤碳库的影响。【结果】(1)与单施化肥相比,配施有机肥土壤有机碳含量略有增加,各处理间无显著差异,显著提高烤后烟产量产值。(2)配施有机肥处理的土壤活性碳库中的可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)含量均显著高于单施化肥处理。其中CMO处理土壤DOC含量提升最大,分别比CF、CHB、CBO提高67.13%、12.84%和28.54%;CBO处理土壤MBC含量提升最多,与CF相比土壤MBC含量增加42.32%;CHB处理土壤易氧化有机碳(EOC)比CF高11.43%。(3)配施有机肥的处理中,CMO处理土壤DOC分配比例最大,CBO处理土壤MBC分配比例最大,CHB处理土壤EOC...     

连续施用土壤改良剂对沙质潮土肥力及活性有机碳组分的影响

【目的】以河北省廊坊市小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2015—2018年田间连续定位试验,研究两种土壤改良剂对土壤活性有机碳组分含量和土壤碳库管理指数的影响,以期为沙质潮土有机碳库培育,改善土壤质量提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,设4个处理：（1）单施化肥（CK）;（2）CK+有机改良剂15 t·hm^-2（T1）;（3）CK+无机改良剂2.25 t·hm^-2（T2）;（4）CK+有机改良剂15 t·hm^-2+无机改良剂2.25 t·hm^-2（T3）。收获季测定土壤有机碳、全氮、pH、速效磷、速效钾,并运用修正的内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数（IFI）。再分析活性有机碳各组分含量,并计算碳库管理指数（CPMI）。最后通过CPMI和IFI指示指标评价连续施用土壤改良剂对沙质潮土改良的应用效果。【结果】较CK处理,施用有机改良剂处理土壤总有机碳（TOC）和土壤综合肥力指数（IFI）均显著提高,尤其是有机无机改良剂配施时效果最显著;施用有机改良剂处理各活性碳组分含量均呈升高趋势,并且活性有机碳各组分含量呈现为：易氧化有机碳（LOC）>可溶性有机碳（DOC）>微生物量碳（MBC）;施用有机改良剂各处理土壤活性碳库组分有效率均呈下降趋势,T1、T3处理土壤易氧化有机碳有效率（LOC/TOC）较CK分别显著降低了12.57%和12.02%,微生物量碳有效率（MBC/TOC）较CK分别显著降低了12.84%和12.30%,单施无机改良剂处理较CK无显著影响,说明施用有机改良剂增加活性有机碳各组分含量的同时,向土壤中输入了更多的稳定态碳,进而导致有效率的降低;施用有机改良剂各处理土壤碳库指数显著升高、碳库活度显著降低,说明施用有机土壤改良剂能够促进土壤碳库的积累;施用有机改良剂各处理土壤碳库管理指数均呈升高趋势。主成分分析结果表明,施用有机改良剂能够影响土壤中活性碳各组分含量及其有效率。【结论】连续施用有机改良剂能够显著提高沙质潮土肥力,增加土壤碳库管理指数,累积碳库库容,改善土壤质量。     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。     

不同施肥年限下作物产量及土壤碳氮库容对增施有机物料的响应

【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长达11年和27年的2个不同施肥年限试验区采集4个施肥处理,即氮磷钾（NPK)、氮磷钾+22.5 t·hm ^-2有机肥（NPKM）、氮磷钾+33.75 t·hm ^-2有机肥（NPKM+）、氮磷钾+秸秆还田（NPKS）不同土层深度的土壤样品,分析冬小麦-夏玉米产量和土壤碳氮库容剖面分布特征。 【结果】（1）增施有机肥及秸秆还田处理对作物的增产效应随施肥年限的延长而逐渐增强。与NPK处理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS处理分别提高小麦和玉米产量为18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥处理对小麦和玉米产量的增产幅度分别为41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。（2）随着施肥年限的延长,增施有机肥及秸秆还田均能持续提升土壤碳、氮库容。连续施肥11年后,土壤碳、氮库容分别为25—114 Mg·hm ^-2、2.2—9.0 Mg·hm ^-2;而27年后土壤碳、氮库容分别为29—146 Mg·hm ^-2、2.5—12.1 Mg·hm ^-2。随着土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮库容均表现为先逐渐增加后逐渐降低的趋势,均在80 cm处达到峰值。在80 cm土层峰值处,27年施肥处理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳库和氮库分别为102、128、146、123 Mg·hm ^-2和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm ^-2,而11年施肥年限内各处理土壤碳、氮库均表现为差异不显著（P>0.05）。和NPK相比,不同年限中增施有机肥及秸秆还田均降低了不同土层的土壤碳氮比。同时,随着施肥年限的延长,土壤碳氮比越稳定。（3）随着施肥年限的延长,各处理土壤累积碳、氮库均呈现增加趋势。连续施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为5.2%、11.2%、9.2%和21.2%、26.6%、38.8%;连续施肥27年后NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为26.3%、41.1%、21.8%和26.2%、44.9%、4.0%,且随着施肥年限的延长,施用有机肥对土壤累积碳库容的提升高于秸秆还田的趋势愈加明显,而对土壤累积氮库容的提升效果低于秸秆还田。 【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥及秸秆还田会提高作物产量、增强土壤碳氮库容、提升土壤肥力,且随着施肥年限的延长,效果愈加明显。同时,施用有机肥对作物产量、碳库的增强效应强于秸秆还田,而对氮库的提升效果低于秸秆还田。     

长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响

【目的】探讨长期不同施肥方式对提升东北黑土土壤有机碳和农田基础地力的差异。【方法】以国家黑土肥力和肥料效益长期监测试验（1989-2011年）资料为基础,采用 DSSAT ver.4.0作物生长模型模拟：（1） CK（对照,不施肥）;（2）NPK（施氮磷钾肥）;（3）NPKM（有机肥+NPK化肥,M指有机肥）;（4）l.5NPKM（NPKM处理的1.5倍）;（5）NPKS（秸秆+NPK化肥,S指玉米秸秆）5种施肥方式下东北黑土区春玉米20年的农田基础地力产量,在分析长期不同施肥措施下基础地力与土壤有机碳的演变规律的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。【结果】经过20年施肥管理,NPK、NPKM、1.5NPKM和NPKS施肥处理春玉米农田基础地力产量分别增长了53.4%、78.0%、101.2%和69.4%,而CK处理的基础地力产量随时间延长呈下降趋势。到2008年,1.5NPKM、NPKM、NPKS、NPK 4个处理的土壤有机碳含量分别比CK处理的土壤有机碳含量增加了65.6%、65.1%、26.0%和21.7%,土壤有机碳储量分别提升了69.9%、44.2%、25.2%和16.7%。土壤有机碳含量与春玉米基础地力产量呈显著正相关（P＜0.01）,土壤有机碳含量每增加1 g?kg^-1,春玉米农田基础地力产量大约提高220 kg?hm^-2。【结论】土壤有机碳是黑土区基础地力的主要驱动因素,有机肥或秸秆与化肥配施提升了土壤有机碳,因而能有效提高春玉米农田基础地力产量和基础地力贡献率。增加有机物料投入是黑土区农田基础地力培育的最佳施肥措施。     

长期增施有机肥/秸秆还田对土壤氮素淋失风险的影响

【目的】研究长期增施有机肥/秸秆还田对作物产量及土壤氮素淋失风险的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量及降低农业面源污染风险提供依据。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,研究长达27年不同施肥处理对冬小麦-夏玉米产量、土壤肥力、氮素淋失风险和土壤氮素剖面分布的影响,试验共设置5个施肥处理,即：对照（CK）;氮磷钾（NPK）;氮磷钾+有机肥（NPKM）;氮磷钾+过量有机肥（NPKM+）;氮磷钾+秸秆还田（NPKS）。【结果】（1）在27年的不同施肥处理中,长期增施有机肥/秸秆还田均能使作物增产,改善土壤肥力。其中,增施有机肥处理尤为显著,与NPK相比,NPKM、NPKM+处理提高小麦和玉米产量分别为41%-50%和30%-32%;增加0-20 cm表层土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量分别为62%-121%、107%-187%;但降低小麦、玉米氮肥偏生产力（PFP_N）分别达22%-32%、27%-41%。而NPKS处理对作物增产及提升土壤肥力的作用低于增施有机肥处理,对小麦产量、玉米产量、SOC、TN含量的增幅分别为24%、6%、9%、97%,但提高小麦季PFP_N为216%、降低玉米季PFP_N为40%。（2）长期增施有机肥/秸秆还田处理中,0-20 cm表层土壤SOC、TN、硝态氮（NO₃^--N）、可溶性碳氮等养分含量以及氮矿化速率、硝化潜势等微生物学过程显著高于20-200 cm,说明长期增施有机肥/秸秆还田等外源碳的添加对土壤养分及微生物学过程的影响主要发生在表层。（3）与NPK相比,NPKM处理能够显著增加100-200 cm深层土壤中NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为17.8-26.1 mg·kg^-1;而NPKS处理在一定程度上能够增加0-100 cm土层NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为3.6-13.4 mg·kg^-1,表明增施有机肥会促进土壤NO₃^--N的向下迁移,而秸秆还田对土壤NO₃^--N具有一定的固持作用。此外,由于有机肥和秸秆带入的氮素, NPKM、NPKM+、NPKS处理氮盈余比NPK处理增加312%、1 037%、953%,大大增加了土壤氮素淋失风险。【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥/秸秆还田会提高作物产量、增强土壤肥力,但会提高土壤氮盈余量,提高氮素淋失风险,尤其是增施有机肥会大大增加氮素淋失风险。     

沼液还田对旱地红壤有机质及团聚体特征的影响

【目的】通过沼液还田试验,探明沼液对旱地红壤有机质含量、团聚体结构和稳定性的影响,为沼液合理应用及培肥旱地红壤肥力,提升土壤结构提供理论依据。【方法】通过红壤旱地2013-2014年沼液还田定位试验,按照不同沼液全氮还田比例设6个等氮量（N-P₂O₅-K₂O量均为120-90-135 kg·hm^-2,对照除外）处理：对照（不施肥,CK）、100%化学氮（NPK）、85%化学氮+15%沼液N（BS15）、70%化学氮+30%沼液N（BS30）、55%化学氮+45%沼液N（BS45）和100%沼液N（BS100）,分析各处理下土壤有机质含量（OM）、＞0.25 mm机械稳定性（DR_0.25）和水稳定性（WR_0.25）团聚体含量、团聚体平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、团聚体稳定率（AR,%）和分形维数（D）等团聚体稳定性指标。【结果】沼液化肥配施处理土壤有机质含量（OM）较CK、NPK、BS100处理分别增加16.21%-21.34%、2.94%-7.49%、7.69%-12.45%,而且随着沼液量增加呈先升高后降低趋势;沼液化肥配施处理显著提高土壤DR_0.25和WR_0.25团聚体含量,DR_0.25较CK、NPK、BS100处理分别增加1.34%-6.66%、0.26%-5.52%、1.32%-5.25%,WR_0.25较CK、NPK、BS100处理分别增加5.17%-10.37%、3.75%-8.88%、1.97%-4.94%,相关分析发现土壤有机质含量升高是土壤＞0.25 mm机械稳定性（DR_0.25）和水稳定性（WR_0.25）团聚体含量增加的主要原因;沼液化肥配施处理机械稳定性团聚体平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）显著升高,而水稳定性MWD和GMD无显著差异,同时,团聚体稳定率（AR,%）显著高于CK和NPK处理,机械稳定性团聚体分形维数（D）较CK和NPK处理显著降低,而水稳定性团聚体分形维数（D）无显著差异。【结论】沼液化肥配施还田对提高旱地红壤有机质含量、＞0.25 mm机械稳定性和水稳定性团聚体含量及团聚体机械稳定性具有显著作用,尤其是沼液全氮还田比例在30%-45%范围,适宜在红壤旱地地区推广。     

水稻油菜轮作下稻草还田和钾肥对土壤团聚体及钾素分布的影响

目的 通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。方法 利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK（F）（不施肥和冬闲）、NPK（F）（氮磷钾肥和冬闲）、NPK（R）（氮磷钾肥和冬种油菜）、NPK（SR+R）（氮磷钾肥配稻草还田和冬种油菜）、NP50%K（SR+R）（氮磷减钾50%配稻草还田和冬种油菜）5个处理,在试验第3年（2019年）于油菜收获后取0—20 cm土层土样,分析土壤团聚体组分以及团聚体组分中交换性钾和非交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体稳定性及团聚体组分中钾素的分布规律。结果 （1）所有处理均以<0.053 mm团聚体组分最高。与NPK（F）相比,NPK（R）处理提高了1—2、0.5—1、0.25—0.5 mm团聚体的比例,增幅为26.2%—82.6%,土壤团聚体的稳定性增加,>0.25 mm团聚体组分比例、平均重量直径（MWD）和平均几何直径（GMD）显著提高了30.6%、31.2%和82.0%。水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了>2 mm团聚体比例,增幅为69.7%。（2）所有处理土壤各团聚体组分中交换性钾含量随团聚体粒级的减小逐渐降低,水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了所有粒级团聚体组分的交换性钾含量,增幅为22.2%—46.0%。相比较NPK（SR+R）,减钾处理（NP50%K（SR+R））显著降低了>0.5 mm团聚体中交换性钾的含量,降幅为19.4%—20.6%。与水稻-冬闲下的化肥处理（NPK（F））相比,水稻-油菜轮作下3个施肥处理均降低了团聚体中的非交换性钾含量。（3）所有处理以<0.053 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率最高。水稻-油菜轮作（NPK（R））比水稻-冬闲（NPK（F））显著提高了1—2和0.5—1 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率,增幅分别为82.6%、52.1%（交换性钾）和105.5%、36.9%（非交换性钾）。结论 水稻-油菜轮作可提高MWD、GMD、大团聚体比例和大团聚体中钾对全土钾的贡献率,改善土壤结构。在该轮作模式下稻草还田配施化肥可提高所有粒级团聚体中交换性钾含量,改善稻田土壤钾素供应,但水稻-油菜轮作因需钾量高而降低了团聚体中的非交换性钾含量,应适当增加钾肥投入。