Black soil is one of the most precious soil resources on earth because it has abundant carbon stocks and a relatively high production capacity. However, decreasing organic matter after land reclamation, and the effect...Black soil is one of the most precious soil resources on earth because it has abundant carbon stocks and a relatively high production capacity. However, decreasing organic matter after land reclamation, and the effects of long-term inputs of organic carbon have made it less fertile black soil in Northeast China. Straw return could be an effective method for improving soil organic carbon（SOC） sequestration in black soils. The objective of this study was to evaluate whether straw return effectively increases SOC sequestration. Long-term field experiments were conducted at three sites in Northeast China with varying latitudes and SOC densities. Study plots were subjected to three treatments： no fertilization（CK）; inorganic fertilization（NPK）; and NPK plus straw return（NPKS）. The results showed that the SOC stocks resulting from NPKS treatment were 4.0 and 5.7% higher than those from NPK treatment at two sites, but straw return did not significantly affect the SOC stocks at the third site. Furthermore, at higher SOC densities, the NPKS treatment resulted in significantly higher soil carbon sequestration rates（CSR） than the NPK treatment. The equilibrium value of the CSR for the NPKS treatment equated to cultivation times of 17, 11, and 8 years at the different sites. Straw return did not significantly increase the SOC stocks in regions with low SOC densities, but did enhance the C pool in regions with high SOC densities. These results show that there is strong regional variation in the effects of straw return on the SOC stocks in black soil in Northeast China. Additional cultivations and fertilization practices should be used when straw return is considered as an approach for the long-term improvement of the soil organic carbon pool.展开更多
为了明确秸秆还田和施磷量对豫西旱地小麦土壤酶活性和产量形成的影响规律,2020年10月至2022年6月,以洛旱22为材料,采用裂区试验设计,主区为玉米秸秆还田:秸秆不还田(S0)、秸秆全量还田(S1),副区为施磷量:P0 (0 kg hm^(-2))、P1 (75.0 k...为了明确秸秆还田和施磷量对豫西旱地小麦土壤酶活性和产量形成的影响规律,2020年10月至2022年6月,以洛旱22为材料,采用裂区试验设计,主区为玉米秸秆还田:秸秆不还田(S0)、秸秆全量还田(S1),副区为施磷量:P0 (0 kg hm^(-2))、P1 (75.0 kg hm^(-2))、P2 (112.5 kg hm^(-2))、P3 (150.0 kg hm^(-2))和P4 (187.5 kg hm^(-2)),测定了土壤酶活性以及小麦干物质转运特征、籽粒灌浆动态和产量及其构成因素。结果表明,0~20 cm与20~40 cm土层中土壤速效磷含量及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,以及小麦籽粒最大灌浆速率(V_(max))、最大灌浆速率出现时间(T_(max))、灌浆速率达到最大时的籽粒生长量(W_(max))、平均灌浆速率(V_(mean))、灌浆渐增期持续时间(T_(1))以及快增期持续时间(T_(2))在同一施磷水平下均表现为S1高于S0,在同一秸秆还田处理下均随施磷水平的提高呈先升后降趋势,总体表现为P3处理最高。同一施磷量下,花后干物质同化量及其对籽粒的贡献率也均表现为S1高于S0,且在最高的P3处理分别显著提高38.67%和5.76%。秸秆还田和施磷量互作对土壤速效磷含量、土壤酶活性、小麦干物质转运特征、籽粒灌浆动态和产量的影响均达显著水平,且多在S1P3处理达到最大值。S1P3与S0P3相比,前后两年度土壤速效磷含量及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性分别显著提高5.32%、5.04%、10.30%、2.92%和7.37%、3.88%、11.64%、3.31%。秸秆还田和增施磷肥均能提高小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量,且除千粒重外同一秸秆还田下均随施磷量的提高呈先升后降趋势。S1P3与S0P3相比,小麦穗数和产量在2020—2021年度分别提高4.74%和3.78%,在2021—2022年度分别提高9.06%和4.51%,且2021—2022年度的穗粒数也提高5.25%。综上,秸秆还田配施150 kg hm^(-2)磷肥(S1P3)是豫西旱地及其类似生态区小麦适宜种植方式。展开更多
【目的】开展不同秸秆还田方式和施氮量对土壤有机碳组分及酶活性影响的研究,为华北地区秸秆的适宜还田方式和合理的氮肥施用量提供理论依据。【方法】开展两年田间试验,设不同的秸秆还田方式(旋耕秸秆不还田(CK)、旋耕秸秆还田(RT)、...【目的】开展不同秸秆还田方式和施氮量对土壤有机碳组分及酶活性影响的研究,为华北地区秸秆的适宜还田方式和合理的氮肥施用量提供理论依据。【方法】开展两年田间试验,设不同的秸秆还田方式(旋耕秸秆不还田(CK)、旋耕秸秆还田(RT)、深翻秸秆还田(DT))和不同氮肥施用量(180 kg N·hm^(-2)(N1)、240 kg N·hm^(-2)(N2)、300 kg N·hm^(-2)(N3))双因素试验,分析不同秸秆还田方式和氮肥施用量下土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性的变化特征。【结果】2021—2022年和2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理可显著提高0—20和20—40 cm土层土壤有机碳(SOC)含量,提高幅度分别为5.6%—20.8%和10.1%—18.8%,并提高土壤颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)等活性有机碳组分含量。与RT处理相比,DT处理可显著提高20—40 cm土层POC含量、0—40 cm土层ROC含量。在不同秸秆还田方式下,施氮量对SOC的影响并未达到显著水平,但施氮量提高了部分活性碳组分含量,N2施氮水平更有利于提高0—20 cm土层POC含量,而N3施氮水平更有利于提高0—20 cm土层微生物量碳(MBC)和DOC含量。2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理0—20和20—40 cm土层各酶活性分别显著提高2.3%—30.3%和5.1%—50.3%。与RT处理相比,0—20 cm土层DT处理N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(N-AG)活性显著提高,但脲酶(UG)和β-葡萄糖苷酶(β-G)活性显著降低。在RT处理下,N2处理的UG和N-AG活性显著高于其他施氮量处理;在DT处理下,N2处理可显著提高UG、β-G活性。在0—20 cm土层,SOC、DOC与过氧化氢酶(CG)活性呈正相关关系,ROC与CG、N-AG活性呈正相关。在20—40 cm土层,ROC和MBC与大多数酶活性呈正相关。【结论】秸秆还田可提升表层和亚表层土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性,深翻秸秆还田配施240 kg N·hm^(-2)氮肥更有利于提高土壤颗粒有机碳和易氧化有机碳的积累及酶活性的提高,促进土壤肥力和耕地质量的提升。展开更多
通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19....通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19.9%;增加土壤总孔隙度1.1%—8.9%、毛管孔隙度18.9%—41.0%,非毛管孔隙度降低6.4%—38.8%,土壤毛管孔隙度占土壤总孔隙度的比例增加。秸秆还田所有处理耕层的土壤硝态氮含量高于秸秆移除处理,施氮540、630、720 kg N hm-2a-1时,秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于秸秆移除,而铵态氮含量无明显变化规律。无论秸秆还田还是秸秆移除,耕层土壤的硝态氮含量随氮肥用量的增加呈指数趋势增加,硝态氮含量与施氮量的相关性秸秆移除处理高于秸秆还田处理;秸秆还田处理的铵态氮含量随施氮量增加成指数趋势增加,而秸秆移除处理呈指数趋势减小,相关性均不显著。秸秆还田条件下,小麦和玉米获得高产的年氮肥用量分别为630、696 kg N hm-2a-1,秸秆移除为579、627 kg N hm-2a-1。经作用力分析,秸秆还田是影响土壤物理性质的最重要因素,作物产量受秸秆还田和施氮量的影响,但氮肥水平大于秸秆还田。展开更多
基金financially supported by the National Basic Research Program of China (973 Program, 2013CB127404)the Collaborative Innovation Action of Scientific and Technological Innovation Project of the Chinese Academy of Agricultural
文摘Black soil is one of the most precious soil resources on earth because it has abundant carbon stocks and a relatively high production capacity. However, decreasing organic matter after land reclamation, and the effects of long-term inputs of organic carbon have made it less fertile black soil in Northeast China. Straw return could be an effective method for improving soil organic carbon（SOC） sequestration in black soils. The objective of this study was to evaluate whether straw return effectively increases SOC sequestration. Long-term field experiments were conducted at three sites in Northeast China with varying latitudes and SOC densities. Study plots were subjected to three treatments： no fertilization（CK）; inorganic fertilization（NPK）; and NPK plus straw return（NPKS）. The results showed that the SOC stocks resulting from NPKS treatment were 4.0 and 5.7% higher than those from NPK treatment at two sites, but straw return did not significantly affect the SOC stocks at the third site. Furthermore, at higher SOC densities, the NPKS treatment resulted in significantly higher soil carbon sequestration rates（CSR） than the NPK treatment. The equilibrium value of the CSR for the NPKS treatment equated to cultivation times of 17, 11, and 8 years at the different sites. Straw return did not significantly increase the SOC stocks in regions with low SOC densities, but did enhance the C pool in regions with high SOC densities. These results show that there is strong regional variation in the effects of straw return on the SOC stocks in black soil in Northeast China. Additional cultivations and fertilization practices should be used when straw return is considered as an approach for the long-term improvement of the soil organic carbon pool.
文摘为了明确秸秆还田和施磷量对豫西旱地小麦土壤酶活性和产量形成的影响规律,2020年10月至2022年6月,以洛旱22为材料,采用裂区试验设计,主区为玉米秸秆还田:秸秆不还田(S0)、秸秆全量还田(S1),副区为施磷量:P0 (0 kg hm^(-2))、P1 (75.0 kg hm^(-2))、P2 (112.5 kg hm^(-2))、P3 (150.0 kg hm^(-2))和P4 (187.5 kg hm^(-2)),测定了土壤酶活性以及小麦干物质转运特征、籽粒灌浆动态和产量及其构成因素。结果表明,0~20 cm与20~40 cm土层中土壤速效磷含量及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,以及小麦籽粒最大灌浆速率(V_(max))、最大灌浆速率出现时间(T_(max))、灌浆速率达到最大时的籽粒生长量(W_(max))、平均灌浆速率(V_(mean))、灌浆渐增期持续时间(T_(1))以及快增期持续时间(T_(2))在同一施磷水平下均表现为S1高于S0,在同一秸秆还田处理下均随施磷水平的提高呈先升后降趋势,总体表现为P3处理最高。同一施磷量下,花后干物质同化量及其对籽粒的贡献率也均表现为S1高于S0,且在最高的P3处理分别显著提高38.67%和5.76%。秸秆还田和施磷量互作对土壤速效磷含量、土壤酶活性、小麦干物质转运特征、籽粒灌浆动态和产量的影响均达显著水平,且多在S1P3处理达到最大值。S1P3与S0P3相比,前后两年度土壤速效磷含量及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性分别显著提高5.32%、5.04%、10.30%、2.92%和7.37%、3.88%、11.64%、3.31%。秸秆还田和增施磷肥均能提高小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量,且除千粒重外同一秸秆还田下均随施磷量的提高呈先升后降趋势。S1P3与S0P3相比,小麦穗数和产量在2020—2021年度分别提高4.74%和3.78%,在2021—2022年度分别提高9.06%和4.51%,且2021—2022年度的穗粒数也提高5.25%。综上,秸秆还田配施150 kg hm^(-2)磷肥(S1P3)是豫西旱地及其类似生态区小麦适宜种植方式。
文摘【目的】开展不同秸秆还田方式和施氮量对土壤有机碳组分及酶活性影响的研究,为华北地区秸秆的适宜还田方式和合理的氮肥施用量提供理论依据。【方法】开展两年田间试验,设不同的秸秆还田方式(旋耕秸秆不还田(CK)、旋耕秸秆还田(RT)、深翻秸秆还田(DT))和不同氮肥施用量(180 kg N·hm^(-2)(N1)、240 kg N·hm^(-2)(N2)、300 kg N·hm^(-2)(N3))双因素试验,分析不同秸秆还田方式和氮肥施用量下土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性的变化特征。【结果】2021—2022年和2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理可显著提高0—20和20—40 cm土层土壤有机碳(SOC)含量,提高幅度分别为5.6%—20.8%和10.1%—18.8%,并提高土壤颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)等活性有机碳组分含量。与RT处理相比,DT处理可显著提高20—40 cm土层POC含量、0—40 cm土层ROC含量。在不同秸秆还田方式下,施氮量对SOC的影响并未达到显著水平,但施氮量提高了部分活性碳组分含量,N2施氮水平更有利于提高0—20 cm土层POC含量,而N3施氮水平更有利于提高0—20 cm土层微生物量碳(MBC)和DOC含量。2022—2023年,与CK处理相比,秸秆还田处理0—20和20—40 cm土层各酶活性分别显著提高2.3%—30.3%和5.1%—50.3%。与RT处理相比,0—20 cm土层DT处理N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(N-AG)活性显著提高,但脲酶(UG)和β-葡萄糖苷酶(β-G)活性显著降低。在RT处理下,N2处理的UG和N-AG活性显著高于其他施氮量处理;在DT处理下,N2处理可显著提高UG、β-G活性。在0—20 cm土层,SOC、DOC与过氧化氢酶(CG)活性呈正相关关系,ROC与CG、N-AG活性呈正相关。在20—40 cm土层,ROC和MBC与大多数酶活性呈正相关。【结论】秸秆还田可提升表层和亚表层土壤有机碳及其活性组分含量和酶活性,深翻秸秆还田配施240 kg N·hm^(-2)氮肥更有利于提高土壤颗粒有机碳和易氧化有机碳的积累及酶活性的提高,促进土壤肥力和耕地质量的提升。
文摘通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19.9%;增加土壤总孔隙度1.1%—8.9%、毛管孔隙度18.9%—41.0%,非毛管孔隙度降低6.4%—38.8%,土壤毛管孔隙度占土壤总孔隙度的比例增加。秸秆还田所有处理耕层的土壤硝态氮含量高于秸秆移除处理,施氮540、630、720 kg N hm-2a-1时,秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于秸秆移除,而铵态氮含量无明显变化规律。无论秸秆还田还是秸秆移除,耕层土壤的硝态氮含量随氮肥用量的增加呈指数趋势增加,硝态氮含量与施氮量的相关性秸秆移除处理高于秸秆还田处理;秸秆还田处理的铵态氮含量随施氮量增加成指数趋势增加,而秸秆移除处理呈指数趋势减小,相关性均不显著。秸秆还田条件下,小麦和玉米获得高产的年氮肥用量分别为630、696 kg N hm-2a-1,秸秆移除为579、627 kg N hm-2a-1。经作用力分析,秸秆还田是影响土壤物理性质的最重要因素,作物产量受秸秆还田和施氮量的影响,但氮肥水平大于秸秆还田。
