长期保护性耕作对黄绵土总有机碳和易氧化有机碳动态的影响

长期定位试验研究了黄土高原西部旱农区不同耕作措施(传统耕作T、免耕+秸秆覆盖NTS、免耕NT、传统耕作+秸秆翻埋TS、传统耕作+地膜覆盖TP和免耕+地膜覆盖NTP)对黄绵土土壤总有机碳和易氧化有机碳的影响。结果表明, 土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低, 10~30 cm土层土壤有机碳含量的下降较为明显, 并且在0~5 cm、5~10 cm和10~30 cm土层中, 均表现为由研究初期各处理相对差异较小到试验中后期各处理出现显著差异的变化。不同耕作措施下0~30 cm土壤总有机碳和易氧化有机碳在2002-2012年的平均含量均为NTS>TS>NTP>NT>T>TP。与传统耕作相比, 免耕各处理和传统耕作秸秆翻埋处理可增加1.2%~7.2%的土壤总有机碳, 5.3%~16.6%的土壤易氧化有机碳含量, 而传统耕作覆膜处理分别降低4.3%和2.7%。免耕和秸秆覆盖处理均有利于黄绵土土壤有机碳和易氧化有机碳的积累, 免耕结合秸秆覆盖效果最佳, 而多年传统耕作覆盖地膜后有机碳明显降低。免耕秸秆覆盖处理土壤总有机碳和易氧化有机碳含量平均值在2004年、2006年、2008年、2010年及2012年分别较2002年提高9.5%和42.9%、13.2%和67.6%、21.5%和71.5%、1.1%和15.9%、2.7%和12.6%。因此, 在西部黄土高原黄绵土区, 采用免耕结合秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于土壤总有机碳和易氧化有机碳含量的提高, 从而有利于土壤质量的持续改善。易氧化有机碳对不同耕作措施的响应比总有机碳更灵敏, 可以将其作为指示黄绵土有机碳变化的早期指标。     

冻融次数和含水量对棕壤总有机碳和可溶性有机碳的影响

以东北地区棕壤为供试土样,采用人工控温,室内培养的方法,使土样经受不同冻融处理,研究了冻融次数和含水量对棕壤有机碳的影响。研究结果表明,冻融次数和含水量对棕壤总有机碳的影响不显著,冻融次数对可溶性有机碳的影响达到显著水平,随着冻融次数的增加土壤可溶性有机碳含量呈先降低后升高的趋势,在试验设计范围内表现为冻融降低了棕壤可溶性有机碳的含量,可溶性有机碳占总有机碳的比例随冻融作用的变化趋势与可溶性有机碳基本一致。土壤可溶性有机碳对冻融处理的反映较为敏感,可以作为反映不同冻融处理对土壤有机质影响的一个较好的指标。     

耕作方式对紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响

为研究耕作方式对西南地区紫色水稻土总有机碳及颗粒态有机碳的影响,以1989年设立的位于西南大学农场的农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的长期免耕试验田为对象,研究在冬水田平作（DP）、水旱轮作（SH）、垄作免耕（LM）、厢作免耕（XM）和垄作翻耕（LF）5种不同耕作方式下,土壤中总有机碳（TOC）含量、颗粒态有机碳（POC）含量、颗粒态土壤质量分数和颗粒态有机碳分配比在土壤中的分布特点。结果表明,不同的耕作方式主要对表层土壤的TOC、POC分布产生显著影响,其中LM对提高积累TOC和POC贡献最大;0-60 cm土层TOC含量变化范围为7.10～34.45 g/kg,颗粒态土壤质量分数所占比例为30.38%～45.65%,POC含量为1.31～19.39 g/kg,各数值基本变化趋势都是随土壤深度的增加而减小。TOC与POC都可作为评价耕作方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但相同耕作制度下POC变化幅度更大,对其响应也更为敏感。从TOC和POC的关系来看,不同耕作制度下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关,免耕方式有利于有机碳以及颗粒态有机碳的保护和稳定。     

蔬菜连作对铜尾矿土壤中有机碳、腐殖质碳以及可溶性有机碳的影响

Carbon of humus acids （HSAC） and dissolved organic carbon （DOC） are the most active forms of soil organic carbon （SOC） and play an important role in global carbon recycling. We investigated the concentrations of HSAC, water-soluble organic carbon （WSOC）, hot water-extractable organic carbon （HWOC） and SOC in soils under different vegetation types of four copper mine tailings sites with differing vegetation succession time periods in Tongling, China. The concentrations of HSAC, WSOC, HWOC and SOC increased with vegetation succession. WSOC concentration increased with the accumulation of SOC in the tailings, and a linearly positive correlation existed between the concentrations of HSAC and SOC in the tailings. However, the percentages of HSAC and DOC in the SOC decreased during vegetation succession. The rate of SOC accumulation was higher when the succession time was longer than 20 years, whereas the speeds of soil organic matter （SOM） decomposition and humification were slow, and the concentrations of HSAC and DOC increased slowly in the tailings. The percentage of carbon of humic acid （HAC） in HSAC increased with vegetation succession, and the values of humification index （HI）, HAC/carbon of fulvic acid, also increased with the accumulation of HSAC and SOC in soils of the tailings sites. However, the HI value in the each of the tailings was less than 0.50. The humification rate of SOM was lower than the accumulation rate of SOM, and the level of soil fertility was still very low in the tailings even after 40 years of natural restoration.     

保护性耕作对土壤易氧化和总有机碳的影响

以11年的不同耕作方式的长期试验为基础,在甘肃省定西试验站研究了在两种轮作序列下传统耕作不覆盖(T),免耕+秸秆还田(NTS),免耕+不覆盖(NT)和传统耕作+秸秆覆盖(TS)四种耕作方式对土壤总有机碳和易氧化有机碳的影响。研究结果表明:在两种轮作序列下,种植豆科作物,秸秆覆盖和切碎还田都能增加土壤有机碳总量,其中,切碎还田(TS)效果最为明显;种植豌豆、免耕、秸秆还田等处理都能提高易氧化有机碳含量,其作用的大小为TSNTSNT;与传统耕作相比,秸秆覆盖和免耕均有利于黄绵土表层有机碳和易氧化有机碳的积累,尤其是保护性耕作对0~10 cm土层总有机碳有重要影响。     

工业污染土壤中不同粒径下的三种典型有机污染物的分布规律研究

采集六氯苯(HCB)、滴滴涕(DDT)、多环芳烃(PAHs)污染的工业场地土壤,筛分为六个粒径等级(500~1000μm、250~500μm、125~250μm、106~125μm、75~106μm、75μm),测定土壤各个粒径下比表面积(SSA),以及总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)和相应污染物的含量。HCB、DDT、PAHs土样SSA和TOC含量随粒径大小而变化,各土样中的SSA变化范围分别为31.1~49.1 m2g-1、43.2~52.1 m2g-1、29.7~43.3 m2g-1,TOC含量分别为5.7~10.7 g kg-1、3.5~11.4 g kg-1、7.4~9.2 g kg-1,DOC与TOC间有显著的一致性(R2=1,P0.05),DOC约占TOC 13%。HCB含量随粒径减小先降低后升高,在粗颗粒(500~1000μm)中分布最多,其含量为3.27 mg kg-1;与HCB分布规律相似,低环和高环PAHs的最大值也分布在500~1000μm粒径中,ΣPAHS最大值为650.03 mg kg-1。与HCB和PAHS相反,ΣDDT及其同系物(ppDDE(dichlorodiphenyl-dichloroethylene)、DDDs(dichloro-diphenyl-dichloroethane)、DDTs(dichlorodiphenyl-trichloroethane)含量均随粒径减小先升高后降低,ppDDE和DDDs在125~250μm粒径下含量最高,DDTs和∑DDT在250~500μm粒径下含量最高,∑DDT的最大含量为215.81 mg kg-1。相关性分析表明,土壤SSA仅与HCB间存在显著的正相关性,而土壤总有机碳的含量与污染物总量之间未显示出较强的相关性。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。     

基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥对土壤易变性有机碳的影响

通过田间试验研究了不施肥（CK）、化肥（NPK）、基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥高、中、低水平（CFI、CF2和CF3）5种施肥处理下0～60cm土壤易变性有机碳含量及其在玉米生长期内的动态变化。结果表明：CF1、CF2和CF3处理能显著提高0～60cm土壤总有机碳（TOC）和易变性有机碳的含量及易变性有机碳的活性（P〈0．05）,其中以CF2处理提高最显著;施肥对土壤易变性有机碳影响随着土层的加深而减弱。土壤易氧化有机碳（ROC）、溶解性有机碳（DOC）、水溶性有机碳（WSOC）这3种易变性有机碳中ROC和DOC可以作为指示土壤有机碳对有机无机复混肥敏感的指标,可用于预测土壤有机碳的变化趋势。研究基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥对土壤有机碳库含量的影响,还需进行长期的定位试验。     

不同利用方式对棕壤有机碳垂直分布的影响

采用野外采样和室内分析的方法研究了林地、园地、耕地3种利用方式对典型棕壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)及重组有机碳(HFOC)在0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 3层次中垂直分布的影响。结果表明,与林地相比,园地和耕地各层次的TOC含量和储量均显著下降;其分布份额和分布比则为园地中、下层略向上层转移,耕地则明显向中、下层转移。3种利用方式下POC的相对数量均随土层加深而递减,林地开垦为园地和耕地后,POC的相对数量仅在园地上、中层显著降低,分别减少6.67和1.70个百分点,而耕地则各层次均显著降低,其相对数量分别减少13.65、5.43和3.03个百分点;HFOC的相对数量随干预强度和土层深度增加而增大,耕地和园地比林地分别高出:上层5.77和4.00个百分点、中层10.44和6.40个百分点、下层7.35和3.92个百分点,且差异均显著。因此,将林地棕壤开垦为园地或耕地后应注重有机物料的投入,以减缓因开垦对有机碳所造成的损失和不尽合理的分布状况。     

生物炭对两种植烟土壤活性有机碳的影响

为调查烟秆生物炭对典型植烟土壤根际与非根际活性有机碳组分的影响及其在不同土壤类型中是否具有一致性,选取我国烟草主产区贵州省毕节市黄壤区(东部的黔西林泉科技示范园)和黄棕壤区(西部的威宁黑石科技示范园)两个土壤类型,研究施用不同量烟秆生物炭(0、5、20、40 t·hm-2,分别记为B0、B5、B20、B40)后根际与非根际土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量的变化情况。施用生物炭后,根际土壤TOC、ROOC以及非根际土壤DOC在两个土壤中的表现基本一致,而其余则在两种土壤中表现不同。但整体表现为TOC、ROOC及DOC含量在B5处理中没有显著变化,而在B20和B40处理中显著增加,3种有机碳含量与B0相比,增幅最高分别可达305.63%、630.41%及768.48%;不同有机碳及土壤类型的峰值出现在B20或B40处理中。而对MBC来说,非根际土壤中MBC含量在黄壤B5处理中显著降低了20%,在黄棕壤B20和B40处理中分别显著增加了53.98%和145.80%,其余处理与B0之间没有显著差异;而在根际土壤中仅在黄壤B20处理中MBC含量显著增加42.17%,其余处理与B0之间均无显著差异。说明短期施用生物炭对植烟土壤活性有机碳组分(尤其是MBC)的影响与土壤类型、生物炭施用量、根际环境等有关。     

Accumulation and composition of total organic carbon in reclaimed coal mine lands

Reclaimed coal mine lands have the potential to sequester atmospheric carbon (C); however, limited information exists for the western USA coalfields. This study was carried out on two chronosequences (BA‐C₃ grasses and DJ‐shrubs) of reclaimed sites at two surface coal mines to determine the effects of vegetation, soil texture, and lignin content on soil total organic carbon (TOC) accumulations. In the BA chronosequence, TOC increased over 26 years at an average rate of 0·52 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹ in the 0–30 cm depth and was significantly correlated with clay content. Comparison between < 1 and 16‐year‐old stockpile soils indicated TOC content did not differ significantly. In the DJ chronosequence, TOC content in the 0–30 cm depth declined from 31·3 Mg ha⁻¹ in 5‐year‐old soils to 23·4 Mg ha⁻¹ in 16‐year‐old soils. The C:N ratios suggested that some (up to 2·0 per cent) of the TOC was potentially derived from coal particles in these reclaimed soils. Soil total N (TN) contents followed a similar trend as TOC with TOC and TN concentrations strongly correlated. Lignin contents in TOC of all reclaimed soils and topsoil stockpiles (TSs) were higher than that of nearby undisturbed soils, indicating the recalcitrant nature of TOC in reclaimed soils and/or possibly the slow recovery of lignin degrading organism. Results indicated that TOC accumulations in DJ were largely controlled by its composition, particular lignin content. In BA sites TOC accumulation was strongly influenced by both clay and lignin contents. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

牙鲆微卫星标记遗传连锁图谱的构建

为了实现分子标记或基因辅助育种在牙鲆养殖中成功运用,并快速提高牙鲆产量,使用微卫星标记首次构建了国内第一张牙鲆遗传连锁图谱。采用基因组测序的方法,筛选出大量微卫星序列,从中随机挑选1 000条序列设计合成引物,利用2009年建立的第10号家系为作图群体,使用JoinMap4.0软件,构建了牙鲆(Paralichthys olivaceus)SSR标记遗传连锁图谱。雌雄图谱分别由24个连锁群组成,其中雌性图谱标记212个,总长度1 320.4 cM,覆盖率为77.7%;雄性图谱标记198个,总长度1 361 cM,覆盖率为76.1%。每个连锁群长度变动在9.3～116.1 cM之间,连锁群上的标记数在3～21个之间。各连锁群上的SSR标记并不是均匀分布的,其中1、3和8号连锁群存在标记密集区。该图谱能够进行初步的QTL定位分析和基因定位相关研究,为开展牙鲆基因和QTL的精细定位及分子标记辅助育种(MAS)等提供更有效的依据。     

不同地表覆盖栽培对旱地土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响

通过田间长期定位试验,分层采集冬小麦-休闲种植体系0—40 cm土层的土样,研究了常规、地表覆膜和覆草栽培对土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响。结果表明,覆膜或覆草可以显著增加地上部小麦生物量和子粒产量。不同地表覆盖对0—40 cm土层的无机碳含量和分布无显著影响,但与常规栽培相比,地表覆膜使0—5 cm土层的有机碳含量显著降低,0—40 cm各土层轻质有机碳表现出明显降低趋势,平均降低 C 6.1~74.5 mg/kg;地表覆草却表现出明显增加土壤轻质有机碳的趋势,0—5,5—10,10—20 cm土层的轻质有机碳含量分别增加C 235.2、190.0和144.9 mg/kg,相当于常规的38.7%,32.9%和34.5%。同时,覆草栽培还表现出降低0—10 cm土层轻质有机质含碳量的趋势,并使0—20 cm土层轻质有机碳占有机碳的比例显著高于常规栽培和地表覆膜处理。可见,地表长期覆膜不利于旱地土壤有机碳累积,覆草不仅可以增加表层土壤的轻质有机碳累积,还可改善土壤碳氮组成。     

长期不同施肥对塿土大团聚体中有机碳组分特征的影响

【目的】研究长期施肥对土大团聚体中有机碳组分特征的影响,揭示不同施肥方式下土壤有机碳的固持机制,为合理施肥提供理论依据。【方法】采集土35年长期肥料定位试验不同施肥处理0—10 cm和10—20 cm土样,分析其大团聚体中各组分有机碳含量的变化。试验处理为:不施肥(CK)、单施化肥(NP)、单施有机肥(M)和有机肥配施化肥(MNP)。【结果】与CK相比,长期NP处理对大团聚体中粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)以及矿质结合态有机碳(MOC)组分的有机碳(OC)含量均无显著影响;而M处理以及MNP处理可显著提高两土层cPOC和iPOC组分的OC含量以及0—10 cm土层MOC组分的OC含量,其中,cPOC含量增幅分别为174%~338%和215%~245%,iPOC含量增幅分别为127%~241%和106%~130%,MOC含量增幅达28.9%~34.6%。MNP处理显著提高了0—10 cm土层fPOC组分的OC含量,增幅达482.1%。累积碳投入量与大团聚体中各组分的OC含量呈显著线性相关,尤其是iPOC含量,表明长期施肥过程中土有机碳在大团聚体中固存的差异主要受物理保护的颗粒有机碳组分的影响。【结论】关中地区土长期施化肥对大团聚体中各组分OC含量没有显著影响,而长期单施有机肥能进一步增加大团聚体中各组分OC含量,有机肥配施化肥能显著增加团聚体中各组分OC含量,特别是大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳组分的含量,进而增加土的有机碳固持。因此,有机肥配施化肥是提高土有机碳含量的有效措施。     

喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤有机碳库特征演化

采用空间代替时间的方法,研究了茂兰喀斯特森林自然恢复过程中土壤有机碳库特征,结果表明:土壤容重(0～10 cm土层0.94～1.15 g cm-3,＞30 cm土层0.98～1.19 g cm-3)、石砾含量(0～10 cm土层19.93 ～26.61％,＞30 cm土层20.36 ～32.11％)随恢复进展而减少,随土层加深而增加;土壤容积(0～10 cm土层20.13 ～22.02 m3,＞30 cm土层4.16～6.87 m3)、有机碳含量(0 ～10 cm土层21.14 ～52.67 g kg-1,＞ 30 cm土层11.15 ～25.93 g kg-1)、有机碳密度[(0 ～ 10 cm土层1.91 ～4.03 kg m-2,＞ 30 cm土层0.39～1.96 kgm-2)、有机碳储量(900 m2样地0 ～ 10 cm土层0.538 ～0.883 t,＞30 cm土层0.039 ～0.137 t)、易氧化碳含量(0～10 cm土层5.28 ～33.25 g kg-1,＞ 30 cm土层5.98 ～ 14.13 g kg-1)均随恢复进展而增加,随土层加深而减少;随恢复进展0 ～ 20 cm土层有机碳稳定性增强、活性降低,＞20 cm土层则相反;随土层加深有机碳稳定性增强、活性降低;土壤有机碳随恢复进展总体上具碳汇效应,且早期其量少质低、表聚性强、碳汇效应不显著、固碳潜力大,后期则相反.加强保护喀斯特森林,使其自然恢复,有利于土壤质量的提高和有机碳的累积.     

Recovery of organic carbon by the walkley and black procedure in highly weathered soils

Abstract

The effect of soil series, cultivation, soil depth, and parent material on the correction factor which should be applied to organic carbon values determined by the method of Walkley and Black, has been examined using 450 low‐activity‐clay soil samples from high rainfall tropical Queensland. There were minimal effects due to soil depth, and differences between virgin and cultivated soils were greatest in soils formed on beach sands. However, soils formed on granitic or metamorphic rocks require a factor of 1.24, whereas the originally recommended factor of 1.32 (Walkley and Black) has been confirmed for soils formed on basalt, alluvium, and beach sands.     

Effects of organic wastes on labile organic carbon in semiarid soil under plastic mulched drip irrigation

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the variation in labile organic carbon fractions after the application of organic wastes (OWs) in semiarid soil under plastic mulched drip irrigation. The two-year experiment involved six treatments: chicken manure (CM), sheep manure (SM), mushroom residue (MR), maize straw (MS), fodder grass (FG), and tree leaves (TL), with an unamended soil (no OWs) as control. In 2015 and 2016, treatment with OWs led to increased levels of soil organic carbon (SOC), dissolved organic carbon, microbial biomass carbon, easily oxidized organic carbon, as well as higher carbon management indexes and yields and lower oxidation stability coefficients. Higher SOC contents (p <0.01) were achieved in both years for TL and MS compared to the other OWs. In particular, the SOC content in 2016 was higher (p <0.05) for TL than MS. Compared to the other OWs, the easily oxidized organic carbon levels and carbon management indexes in both years were higher (p <0.01) for CM, SM, and MS, whereas the oxidation stability coefficients were lower (p <0.01). In conclusion, among the studied treatments, the application of MS was the most effective for improving soil fertility and enhancing soil carbon sequestration.