科研产出
长期施肥下山东潮土固碳特征及产量效应
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为明确长期施肥对山东潮土固碳潜力和作物产量的影响，以冬小麦-夏玉米轮作体系为研究对象，通过28 a定位施肥试验研究长期施肥下潮土固碳特征及其作物产量效应，提出不同肥力水平山东潮土有机碳提升策略。试验采用裂区设计，包括单施化肥和有机无机肥配施两大主处理，化肥区处理分别为不施肥、氮、氮磷、氮钾、磷钾、氮磷钾、减量氮磷钾、增量氮磷钾；有机肥区处理为化肥区处理基础上分别增加等量有机肥。结果表明，有机肥处理土壤累积碳投入量和固碳速率分别比化肥处理高2.47,4.29倍。有机肥处理土壤有机碳投入量为155.6～193.2 t/hm~2,固碳速率为0.25～2.18 t/（hm~2·a）,化肥处理土壤有机碳投入量为39.5～100.5 t/hm~2,固碳速率为4.15～5.49 t/（hm~2·a）。其中，化肥区和有机肥区均是增量氮磷钾处理碳储量最高、固碳速率最快。随着外源碳的累积投入量增加，土壤有机碳呈线性增加，当投入量小于120 t/hm~2时，土壤有机碳的存储能力为18.4%～20.6%;当投入量在120～200 t/hm~2时，土壤有机碳的存储能力为11.5%。外源碳累积投入量小于100 t/hm~2时，土壤固碳效率为11.7%;外源碳累积投入量100～200 t/hm~2时，土壤固碳效率为4.3%。土壤有机碳含量与小麦和玉米产量之间均呈极显著相关关系，潮土土壤有机碳提升1 g/kg,作物总产量可增加414.5 kg/hm~2（小麦和玉米产量可分别增加208.4,184.8 kg/hm~2）。在保证土壤肥力和作物产量条件下，建议山东潮土累积有机碳投入量为150 t/hm~2较为合适。
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深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%～15.6%和19.1%～32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%～20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%～53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%～10%;MBC含量降低23.8%～30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%～41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0～30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。
关键词： 土壤 有机碳 秸秆还田 深松 活性有机碳 旋耕 碳组分
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旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤耕作和秸秆还田能够显著影响土壤结构和养分周转,也是土壤团聚体分布及更新周转的主要驱动因素。该研究基于连续9 a的旋耕-深松定位试验,对比了长期旋耕农田转变为深松以及秸秆还田对农田土壤0~50 cm土壤团聚体分布、稳定性及团聚体碳含量的影响,分析了团聚体碳对土壤有机碳的贡献率及相互关系。研究结果表明,将长期旋耕农田转变为旋耕-深松农田显著影响了0~50 cm土层的团聚体分布及其碳含量。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例,且显著提高了土壤团聚体稳定性,分别比旋耕-深松无秸秆还田(RTA-STA)、旋耕秸秆还田(RTS)和旋耕无秸秆还田(RTA)处理高6.1%、65.4%和87.8%;同时,RTS-STS处理显著提高了0~20 cm土层团聚体碳含量和对有机碳的贡献率,虽然在20~30和30~50 cm土层之间,2个处理的团聚体碳含量差异并不明显,但RTS-STS处理的团聚体碳含量对有机碳的贡献率较0~20 cm土层和RTS处理显著降低。通过耕作方式转变、秸秆还田和两者的交互作用对土壤团聚体分布及其碳含量影响的作用力分析可看出,耕作、秸秆及其交互作用是影响不同土层中各处理在不同粒级团聚体分布比例及碳含量差异的主要因素。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与团聚体稳定性及其自身碳含量之间存在显著或极显著的正相关关系。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式促进了0~20 cm土壤团聚体的形成和稳定,提高了土壤团聚体碳库和对有机碳的贡献,对提升土壤有机碳水平具有积极意义。
关键词： 土壤 有机碳 秸秆 深松 旋耕 秸秆还田 土壤团聚体
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不同秸秆还田模式对土壤有机碳及其活性组分的影响
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了探讨不同秸秆还田模式对土壤有机碳(total organic carbon,TOC)及活性碳组分的影响,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(CS)、秸秆转化为食用菌基质,出蘑后菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)4种还田模式。通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田模式下,土壤有机碳及活性组分的变化规律。结果表明不同秸秆还田模式均提高了土壤有机碳含量,但不同还田模式下土壤有机碳含量差异不显著(P>0.05),和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤有机碳质量分数分别增加9.0%、23.9%和26.7%。不同秸秆还田模式也提高了土壤活性碳组分含量。在不同秸秆还田模式下,土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量表现为CS>CMS>CGS>CK,且不同处理间差异显著(P<0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤DOC质量分数分别增加64.6%、29.4%和8.9%。土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量表现为CMS>CGS>CS>CK,且差异显著(P<0.05)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤MBC质量分数分别增加28.9%、84.7%和59.3%。土壤易氧化态碳(easily oxidizable carbon,EOC)含量表现为CMS>CS>CGS>CK,且差异显著(P<0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤EOC质量分数分别增加24.1%、55.7%、和9.3%。不同秸秆还田模式显著影响土壤活性碳组分在总有机碳中占的比例,改变土壤有机碳质量。在不同秸秆还田模式下,DOC/TOC表现为CS>CMS>CK>CGS、MBC/TOC表现为CMS>CGS>CS>CK、EOC/TOC表现为CMS>CS>CK>CGS,且不同处理间均差异显著(P<0.01)。从提高土壤质量角度,推荐秸秆-菌渣还田模式,在该模式下,土壤MBC/TOC和EOC/TOC均最大,土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度,推荐秸秆过腹还田模式,在该模式下,土壤DOC/TOC最小,且土壤有机碳含量最高,有利于碳的固定和保存。该研究结果可为秸秆合理高效利用、改善农业土壤碳库质量提供参考。
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转变耕作方式对长期旋免耕农田土壤有机碳库的影响
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤深松是解决长期旋免耕农田耕层浅薄化、亚表层(>15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,而将长期旋免耕农田进行深松必然导致农业生态系统中土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及碳固定速率的变化。因此,为对比将长期旋免耕转变为深松前后农田土壤有机碳库变化,该研究利用连续12a的旋耕和免耕长期定位试验以及在此基础上连续6 a旋耕-深松和免耕-深松定位试验,对比了转变耕作方式对农田土壤0~30 cm有机碳含量、周年累积速率及其固碳量的影响。研究结果表明,经过连续12 a的旋耕和免耕处理(2002-2014),2014年免耕处理土壤0~30 cm有机碳储量比试验初期(2002年)提高38%,旋耕处理降低了30%,而对照常规处理无显著差异。免耕处理土壤0~30 cm有机碳储量比旋耕处理高约2.6倍(2014年)。长期免耕显著提高了土壤0~30 cm的有机碳含量,2002~2014年其土壤0~30 cm固碳量为16.69 t/hm2,但长期旋耕导致土壤0~30 cm SOC含量显著降低,表现为土壤有机碳的净损耗,年损耗速率为-0.75 t/hm2。而长期旋耕后进行深松(旋耕-深松处理)6年其土壤0~30 cm的有机碳含量较原旋耕处理提高32%~67%,且显著提高了土壤固碳量及周年累积速率;免耕-深松土壤0~30 cm的有机碳周年累积速率较免耕处理下降了42%。长期旋耕造成有机碳水平下降的条件下,将旋耕处理转变为深松处理在短期内更有利于促进土壤有机碳的积累,而将长期免耕处理转变为深松措施,降低了土壤有机碳的累积速率和固碳量。
关键词： 土壤 有机碳 作物 深松 旋耕 免耕 保护性耕作 土壤碳储量
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耕作方式转变和秸秆还田对土壤活性有机碳的影响
《农业工程学报 》 2016 EI 北大核心 CSCD
摘要：深松是解决长期旋免耕后耕层浅薄化、亚表层(15~30 cm)容重增加等问题的有效方法之一,长期旋免耕后进行深松显著影响土壤有机碳及其组分的周转。为对比转变耕作方式对土壤活性有机碳(LOC)及碳库管理指数的影响,该研究基于连续6 a的旋耕转变为深松和免耕转变为深松定位试验,对比了2012-2014年长期旋免耕农田进行深松对农田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。研究结果表明,耕作方式转变和秸秆还田均对土壤LOC含量、活性有机碳与有机碳的比例(LOC/SOC)和碳库管理指数产生显著影响。相对于原旋耕秸秆还田处理(RTS),虽然旋耕-深松秸秆还田处理(RTS-STS)提高了0~30 cm土层的LOC含量,但其土壤中LOC/SOC比例和碳库管理指数显著下降。而免耕-深松秸秆还田(NTS-STS)处理和耕作方式未转变的免耕秸秆还田处理(NTS)在0~10 cm土层其LOC含量无显著性差异,但NTS-STS处理显著提高LOC/SOC比例。耕作方式转变导致RTS-STS处理碳库管理指数随着土层的加深而逐渐降低,而NTS-STS处理则呈逐渐升高趋势。耕作、秸秆、年份、耕作与秸秆、耕作与年份及3者交互作用是导致耕作方式转变后各处理0~30 cm的LOC含量变化的主要作用力(P<0.05)。秸秆还田条件下,将长期旋耕处理转变为深松可显著降低土壤SOC中的LOC比例,降低碳库管理指数,促进土壤碳库的稳定性;而长期免耕处理转变为深松能够显著提高土壤下层(10~30 cm)的土壤碳库活性。
关键词： 土壤 有机碳 秸秆 深松 旋耕 免耕 碳库管理指数
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水肥调控对土壤团聚体及有机碳的影响
《山东农业科学 》 2009
摘要：采用三因素三水平正交试验,在大棚番茄田研究了不同水肥调控对土壤团聚体及有机碳的影响。结果表明,2~0.25 mm的团聚体所占比例最大,达43%以上,大于2 mm和小于0.25 mm的团聚体含量所占比例较小;正常供水+N1P1.5K0.8+OM63和水胁迫+N0.6P1.5K0.8+OM94能显著提高土壤有机碳的含量,且有机碳主要分配在2~0.25 mm的团聚体上;就产量来说,正常供水+N1P1.5K0.8+OM63是所有处理中产量最高的,而水胁迫+N0.6P1.5K0.8+OM94处理,产量很低。因此,从提高经济效益和土壤质量来讲,正常供水+N1P1.5K0.8+OM63是最好的方案。
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