摘要:在对我国南方3种典型的水稻土有机碳团聚体分布研究的基础上，对用低能量超声波分散法分离得到的团聚体颗粒组进一步进行有机碳键合形态分析，考察不同键合态有机碳在不同粒径团聚体的分布，由此探讨这些水稻土中有机碳积累中物理作用基础上的化学机制。结果表明：钙键合态有机碳（Ca-SOC）多分布于2 000～200 μm的粗团聚体颗粒组中，且在紫色水稻土中含量最高（达到9 g kg-1左右），而红壤性水稻土中最低（不到3 g kg-1）；相反，铁铝键合态有机碳（Fe(Al)-SOC）趋向于在细团聚体颗粒组集中，是<2 μm颗粒组中有机碳的优势组分，且以红壤性水稻土中最高（介于20～30 g kg-1之间），紫色水稻土中最低（仅为10 g kg-1左右），这与该团聚体颗粒组中铁铝氧化物的含量分布相吻合。统计分析表明，易氧化态碳（LOC）占有机碳（SOC）的比值与Ca-SOC占SOC的比值表现为正相关关系，而与Fe(Al)-SOC占SOC的比值表现为反相关关系。直径为2 000～200 μm的粗团聚体中的Ca-SOC和Fe(Al)-SOC对长期不同耕作和施肥的响应最为敏感，良好的耕作施肥下水稻土有机碳的积累主要表现为Fe(Al)-SOC的增加。氧化铁铝的含量与SOC和LOC的含量之间存在一定的依变关系，说明这些土壤发生的无机组成分在有机碳的保护与稳定中发挥着重要作用，并且以红壤性水稻土粗团聚体中的氧化铁铝对有机碳的保护作用最强。由此看来，团聚体更新中物理保护的有机碳在细团聚体形成中进一步与氧化铁铝的键合可能是这些水稻土中有机碳稳定的重要机制．

摘要:土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的重要地球表层系统过程,是国际地学和生态学界近年来的热点领域。本文简要概述了国际土壤碳循环研究的进展和发展态势,着重讨论了中国稻田土壤固碳研究已获得的认识。提出碳循环研究越来越走向与生物学的结合,且越来越依赖于长期试验和观测。中国稻田土壤的固碳水平、潜力已有较丰富的认识和资料积累,在团聚体尺度上也开展了较多的固碳机理的研究,包括物理保护、化学结合、生物学的稳定等。无论是野外还是实验室的培养均表明稻田土壤碳矿化潜力较低,这与团聚体的物理保护有关外,还与稻田土壤中存在的碳的化学结合而稳定的机制有关;固碳与农田生态系统生产力和生态服务功能的耦合机制是当前稻田土壤固碳研究的中心内容,一些研究已经表明生物多样性可能是控制碳稳定和温室气体减排与生产力提高的关键因素。未来研究的重点是定量表征固碳中碳更新的关键环节,同时需要加强对作物-土壤微生物相互作用对碳输入、转化和固定的影响及机理的研究。中国稻田土壤固碳与农业发展意义值得进一步重视。

摘要:选取我国南方三种典型水稻土的长期试验田,采集长期不同处理下的未破坏土壤样品,采用低能量超声波分散法分离得到不同粒径的团聚体颗粒组,研究不同处理下这些团聚体颗粒组中的有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量及其分配变化,探讨土壤有机碳积累与团聚体物理保护的关系.结果表明:供试三种水稻土团聚体颗粒组的组成以200~20μm和20~2μm粒径为主,分别占22%~43%和27%~44%,微团聚化作用较强.SOC含量以2000~200μm和<2μm粒组中最高;而易氧化态碳(Labile organic car-bon,LOC)主要富集于2 000~200μm粗团聚体颗粒组中,其占SOC的比例(LOC/SOC)也是以该粒径中明显最高.直径为2 000~200μm的粗团聚体颗粒组作为新增有机碳的主要载体,随不同耕作和施肥等长期处理的变化最为强烈,其中又以红壤性水稻土的SOC和LOC随不同施肥的变化最为强烈,说明其良好管理下的有机碳累积效应最为显著.统计分析表明,全土的有机碳积累量与2 000~200μm粗团聚体的有机碳积累量之间的关系可用抛物线拟合(R2=0.95,n=8).由此看来,长期试验下新固定的有机碳积累及其粗团聚体保护可能存在某种饱和机理.计算表明,供试水稻土的粗团聚体保护在长期试验期内还未达到其饱和限,本研究结果支持了我国学者对于近20年来南方水稻土特别是红壤丘陵区水稻土有机碳固定速率较高的认识.同时,红壤性水稻土的粗团聚体保护作用最强,仍然具有明显的固碳潜力,这也提示土壤中氧化铁对水稻土中有机碳的固定和化学稳定可能有重要贡献,水稻土固碳的团聚体保护作用与团聚体中有机碳的化学结合机制有关.

摘要:耕作制更替下土壤有机碳的变化是阐明土地利用变化下土壤碳循环改变及其全球变化效应的重要方面。本研究选择了太湖地区毗邻的一块长期稻油轮作的稻田和一块稻田改种玉米3年的旱田,采集其剖面不同深度的土壤样品,分别测定全土和分离的土壤团聚体颗粒组中总有机碳(TOC)、土壤溶解有机碳(DOC)和微生物生物量碳(SMBC),并对选择性样本测定了有机质的δ13C值,分析改种玉米后水稻土有机碳储量及其同位素组成的变化。结果表明,改种玉米3年后,耕层土壤TOC明显下降,而DOC和SMBC都有增加的趋势;改种玉米后2~0.2mm粗团聚体颗粒组的TOC含量降低,而其他团聚体颗粒组TOC无显著变化。玉米地表层土壤(0~15cm)原土及各粒级团聚体的δ13C值均明显高于原稻田。改种玉米后进入水稻土中的源于玉米的新碳绝大部分集中在0~20cm土层,且主要富集在粗团聚体颗粒组中。计算表明,粗团聚体颗粒组中有机碳更新周期明显较短。水田转变成旱地后,耕层土壤有机碳分解加速,碳储量快速减少。这说明水稻土中物理保护的有机碳可能因耕作改变下团聚体破坏而快速分解。

摘要:土壤碳固定是当前有关陆地生态系统碳循环与全球变化的地球表层过程研究的重要优先领域。国际社会对全球农业温室气体减排的需求,驱动着土壤学对土壤固碳容量与潜力、固碳与减排的过程与机理的前沿探索,并越来越呈现为一个独特的土壤学新兴分支学科——固碳土壤学(Soil Science of C Sequestration)。本文围绕固碳土壤学的基本科学问题,回顾了最近10多年来,特别是最近5年来国内外关于土壤固碳研究的主要进展,讨论了固碳土壤学中的核心科学问题是土壤固碳容量与固碳作用的机理,论述了土壤物理保护、碳化学结合与碳化学转化稳定与固碳容量及稳定化的关系,提出了土壤-植物(作物)-微生物相互作用是当前固碳土壤学的前沿领域和深化方向,并结合国内对水稻土固碳的研究进展,提出了固碳土壤学的概念性框架,认为我国亟待加强固碳土壤学研究,深入探索我国农业经营管理特色下土壤固碳容量、过程、机理,丰富和发展农业土壤碳循环理论,并服务于全球变化生物学和国家碳管理。

摘要:以前的研究已认识到种植玉米的土壤具有平衡与不平衡的土壤养分供应类型,因而其高产施肥需要相应的养分配比。本研究以养分平衡供应的山西石灰性褐土为对象,按照同步增加氮磷用量和以磷定氮等两种施肥量确定方法设置氮磷施肥量,探讨高产玉米的最大施肥量和最佳施肥比例。研究表明,氮磷等比施肥下玉米最大施氮量较以磷定氮增大46kghm-2,产量增加738kghm-2;而玉米最佳施氮量较以磷定氮增加39kghm-2,产量增加723kghm-2。氮磷等比施肥下最佳施氮量氮素的增产效益极大。试验说明氮磷施用比例是影响玉米最大施氮量及其肥效的重要因素。在供试的氮磷养分平衡供应条件下同步增加氮磷用量可以得到两者统一的玉米高产最佳施肥量点。本研究提出,根据土壤养分平衡供应特征调整施肥养分比例可能是作物高产施肥且提高肥料利用率的途径。