金雯暉,楊勁松,侯曉靜,姚榮江,余世鵬,王相平,謝文萍
(土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室(中國科學院南京土壤研究所),南京 210008)
輪作模式對灘涂土壤有機碳及團聚體的影響①
金雯暉,楊勁松*,侯曉靜,姚榮江,余世鵬,王相平,謝文萍
(土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室(中國科學院南京土壤研究所),南京 210008)
通過 3年的田間試驗,對比研究了在不施肥及施等量氮肥處理下,水旱輪作、旱旱輪作方式對蘇北灘涂輕度鹽漬化農(nóng)田土壤脫鹽、土壤有機碳、土壤團聚體的影響。結(jié)果表明:相同鹽分背景條件下,水旱輪作、旱旱輪作兩種利用方式下土壤鹽分平均分別下降30% 和10%,pH分別下降3% 和0,水旱輪作更有利于濱海灘涂輕度鹽漬化土壤的快速脫鹽及降堿。兩種輪作模式下土壤有機碳及大團聚體(>2.0 mm)含量均隨耕作年限而增長,且在不施肥和施肥的情況下,水旱輪作0 ~ 10 cm土層的土壤有機碳增長分別高于旱旱輪作約83% 和75%;而大團聚體含量相比旱旱輪作分別高出11% 和26%。水旱輪作模式對濱海灘涂鹽漬化土壤的脫鹽、增碳以及結(jié)構(gòu)改良上均顯著好于旱旱輪作模式。
水旱輪作;旱旱輪作;蘇北灘涂;濱海鹽漬土;土壤有機碳;團聚體
在巨大的人口及資源壓力下,我國濱海地區(qū)圍墾了大面積的灘涂作為農(nóng)業(yè)及工業(yè)用地。自1995年至2008年,僅江蘇一省即圍墾了10萬hm2的新灘涂。2009年《江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出至2020年,再新增18萬hm2灘涂,其中60% 用于農(nóng)業(yè)。濱海灘涂土壤一般會經(jīng)歷水下堆積鹽漬時期、地質(zhì)積鹽時期、自然成土時期以及耕種成土時期[1]。灘涂圍墾初期因土體鹽分含量高、有機質(zhì)含量低、土壤結(jié)構(gòu)性差、生產(chǎn)力低下、快速的土地擴張也面臨著灘涂土壤地力提升的重要問題。
水旱輪作和旱旱輪作是濱海灘涂兩種主要的種植模式,在該兩種模式下,濱海鹽土會分別演化為濱海耕種草甸土和濱海水稻土[1]。因而兩種利用方式對濱海土壤的發(fā)展存在重大的差異。土壤有機碳和土壤團聚體作為衡量土壤質(zhì)量的重要指標[2],對評價土壤發(fā)展具有重要意義。土壤有機碳作為主要的連接介質(zhì),是土壤團聚體形成的重要基礎[3];后者作為土壤的結(jié)構(gòu)單元,其穩(wěn)定性對土壤肥力、土壤養(yǎng)分循環(huán)和土壤的可持續(xù)利用有很大的影響[4]。
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)位于江蘇省東臺市黃海原種場 (32°38¢42.01″N,120°54¢8.04″E),東距黃海 3 km,試驗地為2004年圍墾灘涂。該地地處北亞熱帶季風氣候區(qū),海洋性季風氣候特征明顯,氣候溫暖濕潤。年平均氣溫 14.6℃,常年平均降水量為 1 042 mm,年平均蒸發(fā)量 1 417 mm,平均相對濕度為 81%。土壤為潮鹽土亞類,是典型的淤泥質(zhì)海岸帶鹽漬土,以粉砂壤土為主[5]。在灘涂土壤的早期農(nóng)業(yè)利用中,以旱作種植耐鹽作物玉米–小麥為主。由于淡水資源短缺,水稻–小麥的水旱輪作種植方式目前只有有限的國有農(nóng)場在有限區(qū)域內(nèi)進行。
1.2 試驗設計與管理
本研究選取黃海原種場圍墾于2004年、并自2005年開始水旱輪作種植的一均勻田塊,在2012年6月小麥收獲后,將田塊分為南北兩塊,中間用寬0.5 m的高壟分隔。南邊實施玉米–大麥的旱旱輪作種植,北邊實施水稻–小麥的水旱輪作種植。試驗微區(qū)的面積為1.5 m ×1.5 m,水旱輪作微區(qū)的四周壟埂用薄膜包裹。試驗主要設置對照(不施肥)及施化肥處理(表1),即水旱輪作對照 (RCK)、水旱輪作氮肥處理 (RN,N 300 kg/hm2)、旱旱輪作對照 (CCK) 及旱旱輪作氮肥處理 (CN,N 300 kg/hm2) 等4個處理,每個處理5個重復,隨機分布。水旱輪作和旱旱輪作的每季作物肥料總用量相同 (除去追肥次數(shù)因作物而異,追肥為尿素,基肥為磷酸一銨)。耕作方式均為人工耙耕,深度為 20 cm 左右。水旱輪作在稻季采用地下水漫灌,旱旱輪作無灌溉處理。其余管理措施,如除草、病蟲害防治等均在需要時進行,且同當?shù)爻R?guī)管理模式。
表1 水旱輪作及旱旱輪作的具體處理Table 1 Setting of the fertilizer in both cropping systems
1.3 樣品采集與分析
在作物收獲后,土壤翻耕前,在每個微區(qū)內(nèi)隨機選點,用土鉆采集0 ~ 100 cm土壤樣品 (0 ~ 10, 10 ~ 20, 20 ~ 30, 30 ~ 40, 40 ~ 60, 60 ~ 80, 80 ~ 100 cm),0 ~ 40 cm樣品采取3點混合采樣法。樣品帶回后在室內(nèi)自然風干,磨碎,過20目篩后制備 1︰5 土水比浸提液,然后分別采用電導法和電極法測定土壤電導率(EC1︰5) 和 pH。由于土壤鹽分在土體中的分布與蒸降比有顯著關(guān)聯(lián),0 ~ 20 cm土層鹽分變化尤其易受降雨及蒸發(fā)影響[6],因而本文中以0 ~ 100 cm土體鹽分狀況判斷土壤鹽漬化情況。當前研究區(qū)內(nèi)已有研究[7]表明,1 m土體內(nèi)全鹽含量與土壤電導率之間存在著極顯著的線性關(guān)系:TS = 2. 47 EC1︰5+ 0. 26 (n= 110,R2= 0.96,P<0. 0001),式中,TS 為土壤全鹽量 (g/kg),EC1︰5為土壤電導率 (dS/m)。因而本研究中以土壤電導率(EC1︰5)反映土壤含鹽量。另將過20目篩的樣品再磨碎過100目篩,采用重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機碳含量。土壤體積質(zhì)量及田間持水量采用環(huán)刀法采集和測定。
采集0 ~ 10 cm土層的原狀土壤樣品,置于塑料盒內(nèi),輕拿輕放,勿擠壓,用于測定土壤團聚體。樣品風干至半干后,小心沿土壤裂隙掰成0.5 ~ 1.0 cm見方的小團塊,再至完全風干后,采用濕篩法[4]將樣品分離出 >2.0 mm粗大團聚體、0.25 ~ 2.0 mm的細大團聚體、0.053 ~ 0.25 mm的微團聚體及 <0.053 mm的粉–黏團聚體。分離出的各部分在50℃ 烘干后稱重計量在全部樣品中的含量,計為團聚體含量(g/kg)。
土壤團聚體平均重量直徑(The mean weight diameter,MWD)是反映土壤團聚體大小分布狀況的常用指標。平均重量直徑越大,表示團聚體的平均粒徑團聚度越高,穩(wěn)定性及抗侵蝕性越強[8],其計算公式如下:
用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。將Ⅰ組、Ⅱ組靶區(qū),心臟,患側(cè)肺,健側(cè)肺和甲狀腺等數(shù)據(jù)進行配對t檢驗分析,以P≤0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。
式中:MWD 為團粒平均重量直徑 (mm);Fi為每一級內(nèi)團聚體的含量,Di為每一級范圍內(nèi)團聚體的平均直徑 (mm),>2 mm 團聚體直徑上限為10 mm。
1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析軟件采用Excel 和 SPSS 16.0,處理間的差異分析采用方差分析法,并用LSD 法檢驗其顯著性。
2.1 輪作方式對土壤鹽堿變化的影響
由于土壤鹽離子易隨土壤水分變化,因而表現(xiàn)出很強的季節(jié)特征[1]。圖1A、1B顯示了研究區(qū)土壤在2012年6月種植前的土壤電導率和pH的本底狀況??傮w來說,所選研究區(qū)的土壤本底鹽堿狀況較為均勻,變化規(guī)律相對統(tǒng)一。經(jīng)過 7年(2005—2012年)的水旱輪作后,1 m 土體土壤含鹽量(均值)為0.7 ~ 1.6 g/kg,處于輕度鹽漬化土及脫鹽土之間。由于蘇北濱海鹽土為氯化物型鹽土,且研究區(qū)地下水中Na+及HCO3–含量較高,隨著土壤反復的積鹽、脫鹽過程,Na+及 HCO3–在土體中頻繁移動,因而增加了土壤膠體的吸附量,使土壤堿化[1],且易呈現(xiàn)pH從表層到深層逐漸增大的趨勢。本研究中土壤pH 為8.58 ~ 10.4,屬于典型的堿化土壤。
圖1C、1D 分別為2015年6月作物收獲后各處理的土壤電導率和pH。對2015年6月土壤的鹽堿化分析表明,兩種輪作方式下,土壤鹽分相對本底值均有降低。0 ~ 40 cm 土體土壤鹽分為CN>CCK>RN> RCK,且兩兩之間差異顯著(除0 ~ 10 cm),40 cm以下土層旱作處理(CCK、CN)土壤鹽分顯著高于水旱輪作處理(RCK、RN)。水旱輪作方式下 (RCK、RN),鹽分降低幅度更大。比較RCK和CCK 0 ~ 100 cm土體的電導率(均值),RCK由0.336 dS/m下降到0.178 dS/m,平均下降了30%,差異顯著,而CCK僅由0.299 dS/m降到0.246 dS/m,平均下降10%,差異不明顯。20 ~ 30 cm土層鹽分在兩種輪作方式中,氮肥處理(RN、CN)均顯著高于對照處理,且在CN方式下,鹽分明顯在該層積聚。原因可能是在氮肥處理下,作物生長較對照處理旺盛,由于植物的蒸騰作用,根系吸水能力較強,使得鹽分積聚。
圖1 兩種輪作方式下土壤電導率及pHFig. 1 Soil electric conductivity and pH of two cropping-systems
相比2012年,2015年RCK、RN的土體pH下降較為明顯,0 ~ 100 cm土體pH均值變化范圍由8.85 ~ 9.91降至8.76 ~ 9.21。而CCK及CN處理下,0 ~ 20 cm土層pH由8.76 ~ 8.89增加到9.03 ~ 9.18(圖1B、1D)。水旱方式下土壤堿化程度得到緩解,可能的原因是長期淹水狀況阻止了地下水在土壤毛管中的頻繁移動從而減少了膠體吸附的 Na+及 HCO3–含量,而旱作模式下,土壤仍朝堿化加重的趨勢發(fā)展。
圖2分析了2014年10月土壤體積質(zhì)量和田間持水量相對2012年本底值的變化情況。兩種輪作方式下土壤體積質(zhì)量相對2012年本底體積質(zhì)量(1.35 g/cm3)均有顯著降低(圖2),體積質(zhì)量大小遵循RN < RCK < CCK < CN,但RCK、CCK與CN三者無顯著差異,RN處理下體積質(zhì)量顯著低于 CCK與 CN。同時,RCK、RN處理下田間持水量相對 2012年本底值顯著增加,增幅分別為44 g/kg和48 g/kg;CCK、RN處理下增幅分別為17 g/kg和30 g/kg,但差異并不顯著。土壤體積質(zhì)量的降低和田間持水量的增加反映了土壤物理結(jié)構(gòu)性的改善,可以增加土壤的入滲率,加速土壤的脫鹽進程[9]。綜上結(jié)果可知,水旱輪作相對旱旱輪作對改善土壤板結(jié),同時在灌溉處理下促進土壤洗鹽、緩解土壤堿化具有更積極的作用。
2.2 輪作方式對土壤有機碳的影響
試驗前土壤有機碳本底值分析表明,所選研究區(qū)土壤有機碳變異度較低,且變化趨勢相近(圖3)。0 ~ 10 cm土壤有機碳均值為2.55 ~ 2.62 g/kg(合有機質(zhì)含量4.34 ~ 4.52 g/kg),0 ~ 40 cm土壤有機碳逐漸降低,40 ~ 100 cm深度土壤有機碳均在1.0 g/kg左右。根據(jù)二次土壤普查有機質(zhì)含量分級標準,該區(qū)土壤處于六級標準 ( < 6.0 g/kg),也反映了土壤整體質(zhì)量偏低。經(jīng)過3年的試驗處理后,土壤0 ~ 100 cm有機碳的增加量如圖4所示??傮w而言,土壤有機碳的增加量隨土層加深而減少。0 ~ 10 cm土壤有機碳增加量為RN > CN > RCK > CCK,相互之間差異顯著。其中,RN的有機碳增量為1.24 g/kg,高出CN的有機碳增量(0.71 g/kg)約75%;RCK和CCK的有機碳增量分別為 0.42 g/kg和 0.23 g/kg,前者比后者高出83%。10 ~ 20 cm土壤有機碳增量為CN、RN > RCK >CCK,CN與RN間差異不顯著;20 ~ 30 cm為CN > CCK > RN、RCK,30 ~ 100 cm土壤有機碳增量在4個處理間均無顯著差異,但相對而言,CN、CCK > RN、RCK。旱旱輪作下深層土壤有機碳增量高于水旱輪作的一個主要原因可能是旱作種植的玉米根系深度 (> 80 cm)[10]大于水稻根系深度 (約30 cm左右),從而為旱作深層土壤提供了有機碳來源。盡管如此,20 ~ 100 cm土壤有機碳的增加幅度顯著低于0 ~ 20 cm土層,主要由于該層中更密集的作物根系作為外源碳的輸入。
圖2 兩種輪作方式下0 ~ 10 cm土層土壤體積質(zhì)量、持水量變化(2014年10月)Fig. 2 Variations of bulk density and field water capacity in 0–10 cm soil depth of two cropping systems
圖3 2012年6月試驗前土壤有機碳本底狀況Fig. 3 Background values of SOC before treatment in June, 2012
圖4 兩種輪作方式下0 ~ 100 cm土層土壤有機碳增量(2015年6月)Fig. 4 Increments of SOC in 0–100 cm soil depth of two cropping systems
土壤中有機碳存貯量取決于外源有機質(zhì)的輸入與土壤有機質(zhì)分解兩個過程的平衡[11]。前者主要受到氣候條件、植被生產(chǎn)力以及土壤肥力的影響,后者即土壤呼吸過程,主要受到土壤溫度和濕度的影響[12]。在本試驗中,由于氣候及土壤肥力的一致性,因有無灌溉而導致的土壤水熱狀況的不同而影響土壤呼吸過程的差異,是導致水旱輪作土壤有機碳增量高于旱旱輪作土壤的主要原因。在玉米及水稻生長的6—10月間,是全年中氣溫最高的時段。在土壤水分含量不成為限制因素的條件下土壤呼吸與土壤溫度呈正相關(guān)[13]。在旱旱輪作的玉米生長季,是全年中土壤呼吸最強烈的季節(jié),尤其在表層(0 ~ 10 cm)土壤中。與此同時,水稻季在淹水情況下,一方面抑制了溫度對土壤呼吸的促進作用,另一方面也限制了土壤中 O2的濃度,抑制了土壤微生物活動,從而導致呼吸強度減弱[14]。因而在該階段,旱旱輪作地的表層土壤有機碳輸出高于水旱輪作地。在同一輪作方式內(nèi)的不同處理間導致的有機碳增長的差異應主要源于由肥力因素差異導致的有機碳輸入的差異。氮肥處理(RN、CN)相對對照處理(RCK、CCK)的有機碳增長主要歸因于充足的養(yǎng)分為植物根系的生長提供更有利的條件從而增加了碳的輸入。
值得注意的是,雖然在處理間有機碳的增量存在差異,但是4種處理下,有機碳相對本底值均有顯著增加,說明在灘涂土壤中,耕作會促進土壤有機碳的增長,改善土壤質(zhì)量。而相當多的研究表明,農(nóng)業(yè)土壤自開墾以來通常是大氣CO2的“源”,耕作會加速土壤有機質(zhì)的分解,導致有機碳降低,同時增加土壤CO2的排放[15]。本研究中得出的不同結(jié)果,原因主要是因為不同研究中所選土壤的類型及碳本底值不同。在土壤中有機碳達到一定值時,傳統(tǒng)耕作因秸稈不還田而帶走了部分碳源,又因翻耕而促進了土壤碳的礦化,從而使有機碳含量降低[16–17]。而濱海灘涂土壤有機碳本底值很低,土壤板結(jié)不利于排水降鹽及根系生長。耕作使得土壤疏松、孔隙增大,從而促進了鹽分的淋洗,同時還有利于作物根系的生長以及增加養(yǎng)分利用效率[10],增加了碳的輸入。
2.3 輪作方式對土壤團聚體的影響
研究分析了2013年6月和2015年6月的試驗區(qū)土壤團聚體的分布情況,結(jié)果如圖5所示。從圖5A可見,2013年6月兩種輪作方式下,均以微團聚體含量(0.053 ~ 0.25 mm)最多,占團聚體總量的40% 以上;而以0.25 ~ 2.0 mm的細大團聚體含量最低,4種處理下均小于100 g/kg;粗大團聚體(> 2.0 mm)含量均在200 g/kg左右。而在2015年6月的分析結(jié)果中,RCK和RN處理下,土壤 > 2.0 mm的粗大團聚體含量較2013年分別增加了197 g/kg和312 g/kg,CCK和CN分別增加了86 g/kg和52 g/kg。在水旱輪作方式下,隨著 > 2.0 mm的粗大團聚體含量的大幅增加,土壤0.053 ~ 0.25 mm的微團聚體含量明顯降低,降幅分別為257 g/kg、305 g/kg,而CCK和CN處理下僅降低了53 g/kg和81 g/kg。土壤大團聚體(> 0.25 mm)是由土壤微團聚體(< 0.25 mm)通過有機質(zhì)膠結(jié)而成,其形成會降低有機質(zhì)的暴露從而阻礙微生物的分解,從而達到碳保護的能力[3]。而大團聚體(> 0.25 mm)是不穩(wěn)定的,極易因翻耕等人為干擾而分散。袁俊吉等[18]研究表明水旱輪作下傳統(tǒng)的耕作使稻田土壤受長期漬水及經(jīng)常在軟爛的條件下耕耙的影響,土壤大團聚體物理性破碎,團聚程度會降低;而更多研究都表明旱旱輪作方式下團聚體穩(wěn)定性降低,大團聚體的比例減少,微團聚體的比例增加[19]。本研究中的結(jié)果與上述結(jié)論相反,兩種輪作方式下 > 0.25 mm的大團聚體含量都隨著耕作年限的增加而增多,同時,土壤的平均重量直徑(MWD)均隨耕作年限而顯著增加(圖6),表明土壤的抗侵蝕能力增強,說明濱海灘涂土壤不同于成熟耕作土壤,在其成土早期土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)較差,耕作對灘涂土壤結(jié)構(gòu)改善、團聚體的形成具有促進作用。而相比旱旱輪作,水旱輪作的水耕熟化過程中,有機質(zhì)在淹水條件下進行嫌氣分解,分解過程較慢,腐殖質(zhì)形成和轉(zhuǎn)化較明顯[20],土壤有機質(zhì)及大團聚體的含量也相應增加。另一方面,土壤中高的鹽離子濃度易因離子分散作用而導致土壤團聚體的難以聚合[21],而水旱輪作模式下,土壤鹽分相對旱旱輪作較低,因鹽離子產(chǎn)生的負影響力也相應較小,更有利于土壤團聚作用發(fā)生。
圖5 兩種輪作方式下0 ~ 10 cm土層土壤團聚體Fig. 5 Aggregates fractions in 0–10 cm soil depth of two cropping systems
根據(jù)土壤碳飽和赤字(土壤有機碳理論飽和值和土壤現(xiàn)有有機碳含量之差)理論[22],濱海鹽漬土圍墾初期有機碳含量極低,在水耕熟化和旱耕熟化作用下能夠脫鹽熟化發(fā)展成為濱海水稻土和濱海耕種草甸土,其碳飽和赤字是很大的,因而具有巨大的固碳潛力。在全球變暖的大背景下,濱海灘涂土壤作為一種面積不斷增長的土壤,提升其碳匯功能,增加土壤有機碳儲量,對減緩溫室效應具有重大意義。而水旱輪作模式相對旱旱輪作模式,對加速濱海土壤的固碳速率具有相當大的優(yōu)勢。
圖6 兩種輪作方式下0 ~ 10 cm土層土壤平均重量直徑(MWD)Fig. 6 Mean weight diameters (MWD) of soil aggregates in 0–10 cm soil depth of two cropping systems
三年的同步試驗研究表明,水旱輪作相比旱旱輪作更有利于濱海灘涂輕度鹽漬化土壤的快速脫鹽及降堿。兩種輪作模式下土壤有機碳和大團聚體(> 2.0 mm)含量均有顯著增高,在施等量氮肥的情況下,水旱輪作0 ~ 10 cm土層的有機碳增長高于旱旱輪作約75%,而在不施肥的情況下,水旱輪作高出約83%。旱旱輪作方式對30 ~ 100 cm土層的有機碳增加要高于水稻–小麥的輪作方式,但增加的幅度遠低于0 ~ 10 cm土層。此外,兩種輪作方式下0 ~ 10 cm土層> 2.0 mm大團聚含量及土壤平均重量直徑均隨著耕作年限增加而增長,且在不施肥和施肥的情況下水旱輪作大團聚體含量相比旱旱輪作分別高出11% 和26%。水旱輪作方式對濱海灘涂鹽漬土壤的脫鹽、增碳以及結(jié)構(gòu)改良上具有顯著效應;然而在水資源緊缺、水旱輪作難以大面積推廣的情況下,旱旱輪作對于改良濱海灘涂鹽漬化土壤結(jié)構(gòu)和增加土壤有機碳積累也有積極作用。
[1] 王遵親. 中國鹽漬土[M]. 北京: 科學出版社, 1993: 130–161
[2] Dungait J A J, Hopkins D W, Gregory A, et al. Soil organic matter turnover is governed by accessibility not recalcitrance[J]. Global Change Biology, 2012, 18(6): 1 781–1 796
[3] Six J, Elliott E T, Paustian K, et al. Aggregation and soil organic matter accumulation in cultivated and native grassland soils[J]. Soil Science Society of America Journal, 1998, 62(5): 1 367–1 377
[4] Kong A Y Y, Six J, Bryant D C, et al. The relationship between carbon input, aggregation, and soil organic carbon stabilization in sustainable cropping systems[J]. Soil Science Society of America Journal, 2005, 69(4): 1 078–1 085
[5] 張建兵, 楊勁松, 李芙榮,等. 有機肥與覆蓋對蘇北灘涂重度鹽漬土壤水鹽調(diào)控效應分析[J]. 土壤學報, 2014, 51(1): 184–188
[6] 李芙榮, 楊勁松, 吳亞坤, 等. 不同秸稈埋深對蘇北灘涂鹽漬土水鹽動態(tài)變化的影響[J]. 土壤, 2013, 45(6): 1 101–1 107
[7] 張建兵, 楊勁松, 姚榮江, 等. 田塊尺度下的蘇北灘涂新墾農(nóng)田土壤鹽分空間變異性分析[J]. 灌溉排水學報, 2013, 32(1): 39–42
[8] Hbirkou C, Martius C, Khamzina A, et al. Reducing topsoil salinity and raising carbon stocks through afforestation in Khorezm[J], Uzbekistan. Journal of Arid Environments, 2011, 75(2): 146–155
[9] 鄭存德, 依艷麗, 張大庚, 等. 土壤容重對高產(chǎn)玉米根系生長的影響及調(diào)控研究[J]. 華北農(nóng)業(yè)學報, 2012, 27(3): 142–149
[10] 張玉, 秦華東, 伍龍梅, 等. 玉米根系生長特性及氮肥運籌對根系生長的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學學報, 2014, 19(6): 62–70
[11] Post W M. Organic carbon in soil and the global carbon cycle // Heimann M. The global carbon cycle, NATO ASI Series, Vol I (15)[M]. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1993: 277–302
[12] Liu S, Yan C R, He W Q, et al. Soil respiration and it’s affected factors under different tillage systems in dryland production systems[J]. Acta Ecological Sinica, 2010, 30(11): 2 919–2 914
[13] 代快, 蔡典熊, 王燕, 等. 不同耕作措施對旱作春玉米農(nóng)田土壤呼吸影響的研究——土壤溫度對土壤呼吸速率的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2010(6): 64–69
[14] 周萍,劉國彬 萐,薛 . 草地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸及其影響因素研究進展[J]. 草業(yè)學報, 2009, 18(8): 184–193
[15] Bayer C, Mielniczuk J, Amado T J C, et al. Organic matter storage in a sandy clay loam acrisol affected by tillage and cropping systems in southern Brazil[J]. Soil and Tillage Research, 2000, 54(1–2): 101–109
[16] 馬玉芳, 蔡立群, 張仁陟. 不同耕作措施下土壤有機碳含量的模擬研究[J]. 自然資源學報, 2011, 26(9): 1 546–1 554
[17] 張明園,魏燕華,孔凡磊,等. 耕作方式對華北農(nóng)田土壤有機碳儲量及溫室氣體排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2012, 28(6): 203–209
[18] 袁俊吉, 彭思利, 蔣先軍, 等. 稻田壟作免耕對土壤團聚體和有機質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2010, 26(12): 153–160
[19] 王曉娟, 賈志寬, 梁連友, 等. 旱地施有機肥對土壤有機質(zhì)和水穩(wěn)性團聚體的影響[J]. 應用生態(tài)學報, 2012, 23(1): 159–165
[20] 李天杰. 土壤地理學[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004:247–250
[21] Bronick C J, Lal R. Soil structure and management: A review[J]. Geoderma, 2005, 124: 3–22
[22] Stewart C E, Paustian K, Six J, et al. Soil C saturation: Concept, evidence and evaluation[J]. Biogeochemistry, 2007, 86(1): 19–31
Effects of Rotation Systems on Soil Organic Carbon and Aggregates in Light Salinized Farmland in North Jiangsu Province
JIN Wenhui, YANG Jinsong*, HOU Xiaojing, YAO Rongjiang, YU Shipeng, WANG Xiangping, XIE Wenping
(State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture (Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences), Nanjing 210008, China)
Three years of field experiment was conducted to study the effects of rice-wheat rotation and maize-wheat rotation on soil desalination, soil organic carbon (SOC) and aggregates of light salinized farmland in the coastal flat of north Jiangsu Province. The results showed that rice-wheat rotation mode was more beneficial for the soil desalinization in 1 m soil depth. Under the treatment of no-fertilizer application and equivalent nitrogen application, SOC in 0–10 cm of rice-wheat rotation mode were increased by about 83% and 75% compared with those of maize-wheat rotation mode, respectively. The macro-aggregates (>2.0 mm) and the mean wheat diameter were both increased with the cultivated years in two rotation systems, especially in rice-wheat rotation land, the macro-aggregates under the treatment of no-fertilizer application and equivalent nitrogen application were about 11% and 26% higher than those of maize-wheat rotation mode, respectively. The study indicated that rice-wheat rotation mode played a more effective role than maize-wheat rotation mode in soil desalinization, SOC accumulation and the improvement of soil instruction in the coastal saline soils.
Rice-wheat rotation; Maize-wheat rotation; Coastal flat of north Jiangsu Province; Coastal saline soil; Soil organic carbon; Aggregates
S156
10.13758/j.cnki.tr.2016.06.019
國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0200303、2016YFC0501309),中國科學院科技服務網(wǎng)絡計劃(STS計劃)項目(KFJ-SWSTS-141-2)和江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目(CX(15)1005)資助。
* 通訊作者(jsyang@issas.ac.cn)
金雯暉(1988—),女,安徽黃山人,博士研究生,主要從事鹽堿土碳循環(huán)方面的研究。E-mail:whjin@issas.ac.cn