长期施肥对黑土腐殖质组分的影响

利用Pallo法,将土壤腐殖质分为FAf、HAs、HAp、FAs、FAp和HM共6个组分（HAs和FAs为松结合态腐殖质工,HAp和FAp为稳结合态腐殖质Ⅱ,HM为紧结合态腐殖质Ⅲ）,研究了长期定位施肥（ck、M2、M4、NPK、M2＋NPK和M4＋NPK）对黑土腐殖质各组分的影响。结果表明：腐殖质各组分的碳量由高到低的顺序为HAp〉HAs〉FAp〉FM〉FAs。长期施肥有利于SOC、FAf碳量的积累和松、稳、紧结合态腐殖质碳量的增加,有利于土壤腐殖质Ⅰ／Ⅱ值的提高和Ⅰ／Ⅲ值的降低。各施肥处理中松、稳、紧结合态腐殖质积累效果相比,高量有机肥长期配施化肥的最好,而单施化肥的效果最差。长期单施化肥使土壤松结合态和稳结合态腐殖质的PQ值增加,腐殖化作用增强。     

长期定位施肥对黑土耕层土壤养分状况的影响

通过20年长期定位施肥试验研究了不同施肥处理对黑土耕层土壤养分的影响。结果表明:施氮可以增加土壤碱解氮的含量,施磷肥可以增加土壤全磷、速效磷的含量,施钾可以增加速效钾的含量。定位施肥20年后,施氮肥的处理碱解氮比试验前增加2.61￣6.41mg/kg,不施氮肥的处理碱解氮比试验前降低14.97￣20.66mg/kg;施磷肥处理全磷和速效磷含量均有增加,分别比试验前增加0.296￣0.316g/kg和48.25￣53.16mg/kg;施钾肥的处理速效钾比试验前增加129.03￣154.75mg/kg,不施钾肥的处理比试验前降低23.28￣68.75mg/kg。     

长期不同植被覆盖和施肥管理对黑土活性有机碳的影响

【目的】阐明长期不同植被覆盖与施肥管理后,同一地块的黑土的总有机碳(TOC)、活性有机碳的变化。探讨黑土可持续利用的土地管理模式。【方法】第一个田间试验开始于1985年,研究不同植被覆盖(裸地、草地、耕地)下的黑土活性有机碳的含量和分布变化。第二个田间试验开始于1993年,研究了不同施肥处理(无肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮磷配施有机肥(NPOM))对活性有机碳变化的影响。【结果】不同植被凋落物和根系分泌物及长期不同施肥管理均对黑土活性有机碳的形成产生明显的影响。与1985年相比,裸地TOC和全氮(TN)分别下降11.2%和15.3%,草地TOC和TN分别增长13.2%和5.8%,耕地TOC增长1.1%,而TN下降15.5%。与裸地相比,耕地和草地轻组有机氮分别增长13.9%和46.2%,轻组有机碳增长36.48%和62.0%。不同植被下热水浸提有机碳和高锰酸钾氧化碳总量的顺序为草地耕地裸地。在第二个试验中,施加有机肥能使TOC和TN分别增加了25.5%和18.6%。与对照相比,有机肥和氮磷肥的配施,使轻组有机氮分别增加了126.7%和12.17%,轻组有机碳增加了125.14%和17.14%。与对照和施氮磷肥相比,施加有机肥使颗粒有机氮分别增加了49.8%和23.2%,颗粒有机碳增加了6.5%和29.9%。高锰酸钾氧化有机碳和热水浸提有机碳含量的顺序为CKNPNPOM。【结论】草地与氮磷配施有机肥处理均有利于土壤TOC及活性有机碳的积累。     

长期施肥对黑土亚表层有机碳和胡敏酸含量的影响

通过长期定位试验,研究了不同施肥处理对黑土表层(0~20厘米)和亚表层(20~40厘米)土壤有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明,有机肥显著提高了表层和亚表层土壤有机碳和胡敏酸含量,其中以有机无机配施处理最为显著。     

长期施肥下黑土活性氮和有机氮组分变化特征

【目的】研究长期不同施肥措施下土壤活性氮和有机氮组分特征,探讨土壤活性氮和有机氮组分之间的关系,为评价土壤肥力、制定合理施肥措施提供科学依据。【方法】利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,选取对照（CK,不施肥）、不施氮肥（PK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M）、有机无机肥配施（MNPK）5个处理,采用氯化钾浸提-差减法、氯仿熏蒸-K2SO4提取法和Bremner法分别测定不同处理土壤可溶性有机氮、微生物生物量氮和有机氮组分含量。【结果】长期施用化肥对土壤耕层活性氮和有机氮组分含量无显著影响。单施有机肥和有机无机肥配施处理较单施化肥处理可溶性有机氮含量分别增加34.7%和56.2%,微生物生物量氮含量分别增加89.8%和144.7%。与单施化肥相比,长期单施有机肥和有机无机肥配施显著增加了酸解铵态氮、酸解氨基酸氮、酸解氨基糖氮和酸解未知氮的含量,增幅分别在23.3%—29.1%、19.2%—33.2%、30.6%—47.6%和20.2%—32.0%,对非酸解氮无显著影响。不同施肥措施下有机氮各形态的分布趋势为非酸解氮＞酸解氨基酸氮＞酸解铵态氮＞酸解未知氮＞酸解氨基糖氮。与单施化肥相比,长期单施有机肥和有机无机肥配合施用处理酸解有机氮占全氮比例有所提高,增幅达6.4%和9.9%。土壤全氮、可溶性有机氮、微生物生物量氮均与酸解有机氮组分之间均存在显著的正相关关系。在土壤有机氮组分中,酸解氨基酸氮、酸解未知氮和酸解铵态氮对可溶性有机氮和微生物生物量氮的影响最大。【结论】土壤氮素含量的变化与施肥措施密切相关,有机无机肥配施措施能显著增加土壤活性氮和有机氮组分含量,有利于提高土壤氮素供应能力;酸解氨基酸氮、酸解未知氮和酸解铵态氮是土壤活性氮的主要贡献因子。     

长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】基于黑土长期定位试验平台,研究不同施肥方式下土壤水稳性团聚体和有机碳分布特征,以期揭示化肥和有机肥长期施用对土壤肥力的影响,为实现黑土合理培肥提供理论指导。【方法】依托37年黑土长期定位试验,采集CK(不施肥)、NPK(化肥)、M₂(常量有机肥)、M₂NPK(常量有机肥配施化肥)、M₄(高量有机肥)、M₄NPK(高量有机肥配施化肥)处理0—20 cm土层的土壤样品,利用湿筛法分析水稳性团聚体稳定性及有机碳在不同粒级团聚体中的分配特征。【结果】长期有机无机配施以及施高量有机肥显著降低大团聚体比例,提高微团聚体比例。长期施用化肥及常量有机肥并未明显改变团聚体的分布。M₂NPK、M₄NPK、M₄处理的大团聚体比例较CK处理分别降低32.7%、45.8%和55.4%,而微团聚体的比例较CK处理分别提高73.2%、102.5%和123.9%。长期有机无机配施及高量有机肥的施用显著降低表层土壤水稳性团聚体的稳定性。长期施肥显著增加土壤有机...     

长期定位施肥对棕壤有机氮组分及剖面分布的影响

 【目的】揭示施肥对土壤供氮潜力的影响。【方法】以土壤有机氮作为土壤肥力的重要指标采用Bremner法对棕壤29年长期定位试验的有机氮组成进行分级。【结果】单施化肥处理对耕层土壤有机氮含量及其组成无明显影响;有机肥和化肥配施,耕层土壤各形态酸解有机氮的含量都有不同程度的提高,其中氨基酸态氮的增加最为明显。在不同施肥处理中的顺序是氨基酸态氮＞非酸解态氮＞酸解氨态氮＞酸解未知态氮＞氨基糖态氮。各形态有机氮的剖面分布相似,含量均随土层的加深而降低。不同处理对有机氮各组分含量变化的作用表现为有机无机配施处理＞单施有机肥处理＞单施化肥处理、不施肥处理。【结论】长期有机无机肥配施显著提高了土壤的供氮潜力,是维持土壤肥力最优的施肥方式。     

长期定位施肥下灰漠土有机碳演变特征分析

[目的]研究不同施肥管理措施下农田土壤有机碳的变化规律,探明灰漠土有机碳含量提升及定向培育指标.[方法]依托始于1990年的国家灰漠土肥力与肥料效益长期定位监测试验,分析耕层与剖面土壤有机碳(SOC)的动态演变特征,拟合有机碳SOC (g/kg)与试验持续时间t(a)的线型回归方程,确定土壤有机碳变化的特征值.[结果]耕层(0～ 20 cm)土壤有机碳含量与施肥年限间存在显著相关性,配施有机肥(1.5NPKM、NPKM)和PK处理达极显著相关;施用有机肥(1.5NPKM、NPKM)土壤有机碳的增加速率分别是秸秆还田(N PKS)的28.8和15.2倍.除NP处理表现为增碳外,其他施用化肥处理均表现为减碳.NK、NPK、N、PK处理土壤有机碳下降速率依次为0.024、0.027、0.031和0.059 g/(kg·a).灰漠土有机碳投入的平均转化效率为23.6;(线性方程:Ssoc=0.236C-0.306(R2=0.894,P＜0.001)),维持新疆灰漠土有机碳的碳投入量为1.3 t/(hm2·a).[结论]与不施肥或长期施用化肥相比,在干旱区灰漠土采用有机无机配施固碳效应显著,其碳投入与土壤有机碳呈显著线性正相关(P＜0.001),增加土壤碳投入(有机肥或秸秆)仍然是提升或维持土壤肥力的主要措施.     

砂姜黑土水溶性有机物对秸秆还田配施化肥的响应

土壤水溶性有机物（DOM）是土壤有机碳动态变化的敏感指标,为了探究砂姜黑土水溶性有机物对秸秆还田配施化肥的响应特征,为砂姜黑土区土壤培肥和土壤有机质提升提供科学依据。基于砂姜黑土区麦玉轮作制度下的3年田间定位试验（2018—2021年）,田间试验设置不施肥（CK）,单施秸秆（S）、推荐施肥（F）、秸秆+推荐施肥（SF）4个处理,采用常规测定以及光谱学分析方法,对水溶性有机碳含量及其组分的变化进行分析。结果表明,施肥处理土壤溶解性有机碳（DOC）、溶解性总氮（TDN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量较对照或单施秸秆均显著提高（P < 0.05）;SF处理DOC含量显著高于F处理（P < 0.05）,增加18.9%;而TDN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量显著低于F处理（P < 0.05）,分别降低55.0%、64.1%和51.3%。通过紫外-可见、三维荧光和红外光谱分析表明,秸秆还田和施肥不同程度上提升了土壤DOM中类腐殖质物质含量,使结构相对简单的类蛋白质物质含量减少,类腐殖质物质占比依次为SF（59.6%）> S（57.5%）> F（55.9%）> CK（55.1%）,类蛋白质物质占比依次为CK（44.9%）> F（44.1%）> S（42.5%）> SF（40.4%）,其中以秸秆配施化肥效果最明显,且其DOM中类腐殖质物质结构趋于复杂化。     

水稻土溶解性有机质与Cu2+结合过程及机制研究

农田土壤中Cu²⁺的迁移转化对生物体健康产生重要影响,然而,水稻土中的溶解性有机质（DOM）与Cu²⁺的结合过程和机制尚不清楚。本研究通过动态光散射、三维荧光、同步荧光以及X射线光电子能谱（XPS）等方法,探究水稻土中DOM的粒径、光谱和结构特征及其与Cu²⁺的结合过程及机制。结果表明,土壤DOM的SUVA₂₅₄值为（3.25±0.07）L·（mg·m）^-1,低于4 L·（mg·m）^-1,其亲水性较高同时芳香性偏低,并且其芳香结构中含有较多的含氧官能团。水稻土DOM的构成以类富里酸和类腐植酸为主,Cu²⁺与类腐植酸络合稳定常数（lgK_M=5.07）高于类富里酸（lgK_M=4.81）。表明稻田土壤DOM中的类腐植酸组分与Cu²⁺优先结合,尤其以短波类腐植酸中的酚基、羟基和酚羟基等含氧基团对Cu²⁺的添加表现得更为敏感。另外,DOM表面疏松的介孔结构、负电荷和羟基、酚羟基以及氨基等官能团对Cu²⁺吸附起到关键作用。     

生物质炭对紫色土耕地土壤中溶解性有机物含量和组成特征的影响

选取位于长江上游低山丘陵区的四川盐亭石灰性紫色土和重庆忠县中性紫色土的两种典型耕地(旱地和菜地)土壤,添加0.5%~3.0%生物质炭并经过老化作用,研究生物质炭添加对土壤中可水提的溶解性有机物(DOM)性质的影响。DOM的含量与组分特征分别以溶解性有机碳(DOC)浓度和光谱学特征参数表征。结果表明,石灰性和中性紫色土旱地不添加生物质炭的对照土壤中DOM的平均含量分别为43、65 mg DOC·kg~(-1),相应菜地的对照土壤分别为110、105 mg DOC·kg~(-1);加炭后DOM含量随投加量呈非单调性变化。石灰性和中性紫色土菜地土壤DOM的芳香性和腐殖化程度明显高于旱地土壤。三维荧光光谱的平行因子分析表明,土壤DOM由两种土壤有机质源的类腐殖质组分及一种类色氨酸组分构成,菜地土壤中各组分的含量都明显高于旱地土壤,也具有更高的芳香性和腐殖化程度。综合多种光谱学分析的结果发现,加炭并经过老化后,土壤DOM的组分特征并无明显变化。     

秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响,本文选取典型重金属污染稻田土壤,通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段,分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放,同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）;类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示,Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528,P<0.01）,同时,Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816,P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244,P<0.05）。因此,稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出,也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。     

生物炭对好氧发酵水溶性有机物及重金属形态的影响

为探究生物炭对发酵过程理化特性、水溶性有机物（DOM）组分以及重金属形态变化的影响机制,以猪粪和秸秆为原料,添加不同比例生物炭作为钝化材料开展好氧发酵试验。结果表明：发酵结束后生物炭添加量为0、5%、15%和25%处理的腐殖质类物质分别增加了22.69%、24.49%、25.32%和25.45%;各处理对重金属Cu、Zn、Pb、Cd的钝化效率分别为25.80%~47.00%、16.73%~31.34%、31.81%~57.68%和20.00%~71.47%,均使活性相对较高的吸附态向较为稳定的络合态和沉淀态转化;DOM组分、温度、pH、EC和含水率变化对重金属形态均有较大影响,其中富里酸和胡敏酸对可交换态Cu、Zn、Cd和Pb的影响显著,胡敏酸对重金属的络合起主要作用,pH对促进生物炭与重金属离子交换、共沉淀及重金属配合物的稳定性等具有较大的影响。研究表明,在猪粪好氧发酵过程中添加生物炭可促进DOM组分中的富里酸向胡敏酸转化,进而提高了腐殖质的稳定性和重金属的钝化效率。     

pH及离子强度对渗滤液水溶性有机物同步荧光光谱的影响

采用同步荧光光谱技术分析填埋场不同填埋时期渗滤液水溶性有机物的理化性质,研究填埋场不同填埋时期渗滤液水溶性有机物(DOM)在三个代表性pH和不同离子强度下的同步荧光特性。结果表明,pH及离子强度对DOM的荧光性质都有较大影响。DOM的荧光特性受pH影响显著,填埋前、中、后期DOM在不同pH下的荧光峰位置与强度均不一致。离子强度对DOM荧光特性影响相对较小,由于盐析等作用,随离子强度的增加,各DOM的荧光强度一般都在降低。填埋前、中期DOM在pH 13时随离子强度的变化较显著,而填埋后期DOM在pH 3时随离子强度的变化较显著。研究为填埋场渗滤液溶解性有机物的毒性评价和污染防治提供了基本信息。     

浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳浸提量的影响

为进一步验证浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳(DOC)浸提量的影响,并筛选出适于比较黑土区不同 土地利用类型土壤DOC 差异的浸提条件,以典型黑土区落叶松人工林、天然草地、耕地和天然次生林0 ~ 10 cm 土 层土壤为实验材料,测定了不同水土质量比、浸提剂种类及温度条件下4 种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳 浸提量。结果表明:1)4 种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳浸提量均随水土质量比的增加而增大,呈显著的线 性关系(R2 为0.82 ~0.98);当水土质量比为40颐1时4 种样地土壤DOC 浸提量差异显著(P 0.05),且以天然次生 林土壤DOC 最高,分别为落叶松人工林、草地和耕地的1郾16、1.8 和1.1 倍。2)浸提剂种类不同对表层土壤DOC 测定结果具有一定影响,其中以去离子水提取的土壤DOC 较大。3)在20 ~ 70 益范围内,DOC 浸提量随浸提温度 的升高呈现无明显规律性,其中以70 益时4 种样地表层土壤DOC 浸提量差异显著(P 0.5)。可以认为40:1 水土质量比、去离子水作浸提剂的浸提条件可以反映黑土区不同土地利用类型表层土壤DOC 之间的差异。      

热处理后水稻土溶解性有机质光谱特征的变化

土壤溶解性有机质(DOM)由胡敏酸、富里酸等组成。为了解热处理对土壤DOM的结构和组分的影响,将水稻土样品在温度200℃、250℃、300℃和时间2、4、6 h下进行加热,对热处理前后的水稻土DOM进行了紫外光谱、三维荧光和红外光谱分析。结果表明,对于紫外-可见光光谱的特征指标250 nm和365 nm紫外吸光度比值E_2/E_3,随着加热温度增加而逐渐增加,而单位溶解性有机碳浓度下254、260、280 nm处波长SUVA_(254)、SUVA_(260)和SUVA_(280)则逐渐减少,表明随着加热温度增加,DOM的芳香性和疏水性降低;加热后DOM在253 nm与203 nm吸光度的比值A_(253)/A_(203)由低到高,表明未加热时DOM组分芳香环取代基以脂肪链为主,加热后脂肪类物质大量分解。样品加热后的三维荧光光谱发生蓝移现象,荧光强度增加,同时紫外区类富里酸荧光峰值与可见区类富里酸荧光峰值的比值r(A/C)降低,表明加热后土壤DOM芳香性降低,分子量降低。红外光谱特征表明,加热后DOM中羧酸类物质增多;200℃和250℃加热时,DOM中脂肪族类物质增加,300℃加热时脂肪族类物质减少。     

长期施肥对黑土糖苷酶和磷酸单酯酶活性的影响

    研究长期(25年)施肥对表层黑土(0～20 cm)土壤糖苷酶(α-葡糖苷酶、β-葡糖苷酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶)和磷酸单酯酶(酸性磷酸单酯酶和碱性磷酸单酯酶)活性的影响.结果表明:与不施肥和施用化肥相比,有机肥、有机肥配施化肥能显著地提高土壤糖苷酶和磷酸单酯酶的活性,这种活性的增加主要是随有机肥带入到土壤中的酶活性所引起.土壤糖苷酶和磷酸单酯酶活性与土壤有机碳量均呈极显著的正相关关系,磷酸单酯酶活性与土壤全磷的相关关系达到极显著水平.与其他糖苷酶相比,土壤β-葡糖苷酶对肥料施用的反应最敏感.     

Effects of long-term green manure application on the content and structure of dissolved organic matter in red paddy soil

Dissolved organic matter (DOM) plays important roles in soil biogeochemistry activity and nutrients transportation in soils, but studies regarding the long-term effects of green manures on the content and structure of DOM in red paddy soil have not been reported yet. A long-term green manure experiment established in 1982 was utilized to test the DOM contents in different treatments, and the spectral characteristics of DOM were investigated by using ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry and Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry. The experiment included four cropping systems: rice-rice-milk vetch (RRV), rice-rice-rape (RRP), rice-rice-ryegrass (RRG) and rice-rice-winter fallow (RRF), among them, milk vetch, rape, and ryegrass are popular winter green manure species in southern China. The results showed that the content of dissolved organic carbon (DOC), which is widely used to estimate the concentration of DOM, was significantly promoted after the incorporation of green manures compared with the other sampling stages. The contents of aromatic groups and the degree of humification of DOM increased in RRV and RRP, suggesting more complex compositions of the soil DOM after long-term application of milk vetch and rape. The contents of phenol, alcohol and carboxylic acid group at the mature stage of early rice were significantly higher than those at the stage of after green manures turned over, especially for the RRV treatment. The absorption ratio of FTIR indicated that winter plantation of rape increased the aromatic-C/aliphatic-C ratio, and ryegrass increased the aromatic-C/carboxyl-C ratio. In conclusion, long-term planting of milk vetch and rape as green manures increased the degree of aromaticity, humification and average molecular weight of DOM, and made the DOM more stable in red paddy soil.