张旭博 作品数:10 被引量:236 H指数:7 供职机构: 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 国家科技支撑计划 更多>> 相关领域: 农业科学 环境科学与工程 更多>>
施肥对红壤有机碳矿化特征的影响 被引量:19 2011年 为阐明不同肥料施用对红壤有机碳矿化及几种碳形态的影响,对长期定位试验红壤单施有机肥(M)、施用化肥(NPK)、化肥+有机肥(NPKM)、不施肥(CK)4个处理的土样进行室内培养,在培养期间定期采样红壤CO2释放量及土壤微生物生物量碳(SMBC)和可溶性有机碳(WSOC)的含量进行分析。结果表明:1)不同施肥处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养10 d后基本趋于稳定;2)各处理有机碳矿化CO2释放量差异显著,其累积过程符合一级反应动力学方程,不同处理CO2潜在排放量从高到低依次为有机肥[(881±43)mg/kg]>有机肥配施化肥[(482±63)mg/kg]>化肥[(324±20)mg/kg]>对照[(99±8)mg/kg];3)施用有机肥显著提高了土壤微生物生物量碳(SMBC)和可溶性有机碳(WSOC)含量,且除施用化肥处理的SMBC与有机碳矿化量未达极显著外,其余各处理的SMBC和WSOC含量均与有机碳矿化量呈极显著相关。认为,不同肥料施入后显著提高了土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳含量,进而提高了土壤有机碳的矿化速率和矿化量。几种施肥措施中,单施有机肥矿化量最高,在如何合理施肥中应着重考虑。 张旭博 徐明岗 林昌虎 张文菊关键词:红壤 施肥 有机碳 矿化特征 农田土壤孔隙及其影响因素研究进展 被引量:45 2015年 土壤孔隙是土壤结构的重要组成部分,是衡量土壤质量的重要指标之一。土壤孔隙的数量及大小分布直接决定着土壤的透气性、持水保水性能以及作物根系在土壤空间的伸展,间接影响土壤的肥力和作物产量。基于前人研究基础,系统介绍了土壤孔隙的类型和分类方法、定量研究技术及其主要的影响因素,并对未来土壤孔隙研究的重点进行了展望,以期为今后土壤孔隙结构的深入研究提供帮助,指导人们采取合理的农业管理措施。 孙梅 黄运湘 孙楠 徐明岗 王伯仁 张旭博关键词:土壤孔隙 影响因素 全球气候变化下中国农田土壤碳库未来变化 被引量:29 2014年 农田土壤碳库对缓解气候变化、保证粮食安全具有重要作用。日益加剧的气候变化对农田土壤有机碳库演变的潜在影响受到广泛关注。全球气候变化所带来的温度、降雨和大气二氧化碳(CO2)浓度的改变,会通过影响净初级生产力(NPP)、外源碳投入和有机碳分解速率等因素改变生态系统碳循环过程。另外,气候变化也会通过改变土地利用方式和种植制度等农业措施改变生态系统碳循环。综述国内外农田土壤碳库演变对气候变化影响的研究成果表明,到21世纪末,中国气温将会升高3.9—6.0℃,降水有望增加9%—11%。至2050年,气温和降水的变化会造成中国农田系统碳投入相比1980年降低2.3%—10%(小麦、玉米和水稻平均值)。相反,在综合考虑CO2浓度升高的协同作用后,2050年中国农田系统碳投入相比1990年前将会增加13%—22%(平均年增长率0.2%—0.4%)。模型预测显示,至2020、2050和2080年,中国旱地0—30 cm土层有机碳在CO2低排放情景下分别会损失2.7、6.0和7.8 t C·hm-2,在CO2高排放情景下分别会损失2.9、6.8和8.2 t C·hm-2,大概占1980年农田土壤碳的4.5%、10.5%和12.7%。综合碳投入和排放对农田土壤碳库的整体影响来看,21世纪末期中国农田土壤有机碳库含量较1980年会下降10%左右,但如果采取相应的管理措施,可有效抑制农田土壤碳库的降低甚至提高,如农田系统碳投入以每年1%的速度增加时,土壤碳库会在21世纪末增加两倍。目前的研究结果显示,气候变化是否会强烈影响农田土壤碳库依然有很大的不确定因素,其对固碳效应正面和负面影响相互抵消后成为碳源还是碳汇说法不一。因此,在采取缓解气候变化、增加农田土壤固碳的措施的同时,还需加强农田土壤碳库未来变化趋势的研究和探索,为中国政策框架的决定以及未来气候变化谈判提供可靠的科学依据。 张旭博 孙楠 徐明岗 张文菊 李建伟关键词:农田土壤 气候变化 作物生产力 土壤固碳 农田土壤固碳与增产协同效应研究进展 被引量:53 2017年 农田土壤固碳是提升土壤肥力、保障和实现农田持续稳定生产能力的关键所在。明确农田土壤固碳与作物增产的协同效应可为不同区域土壤培肥、维持和提升作物产量提供依据。农田土壤固碳明显受到气候、土壤属性、管理措施(尤其是施肥和耕作)、轮作制度等因素的影响,且与农田作物产量密切相关,二者具有明显的协同效应。农田土壤有机碳与作物增产协同效应存在一定的阈值,且该阈值具有一定的区域差异。东北地区土壤有机碳阈值约为C 44~46 t/hm^2,西北和华北地区约为C 22~28 t/hm^2,南方地区约为C 33~37 t/hm^2。经验方程和模型模拟结果表明,在不同区域,农田土壤每固定C 1.0 t/(hm^2·a)有机碳,粮食作物产量可平均提升约0.7t/hm^2,但该响应值在各地区明显受到相应的环境及农田管理措施等因素的影响。深入理解农田固碳过程及其与作物生产力协同作用的机理,是指导不同区域合理培肥、提高土壤肥力、提高养分资源利用效率的关键举措。未来的研究方向和重点是明确不同区域农田土壤可实现的固碳潜力,进一步揭示集约化种植下农田土壤有机碳的固存机制,关注深层土壤有机碳固定对作物增产潜力的影响及贡献,并深入分析表征环境、人为因素等对农田土壤固碳增产协同效应的影响机制及调控原理。 徐明岗 张旭博 孙楠 孙楠关键词:土壤有机碳 作物产量 基于不同施肥模式添加生物炭后菜地土壤CO_2释放特征及不同形态碳含量变化 被引量:1 2016年 【目的】研究4种常规施肥模式下,添加生物炭后菜地土壤(褐潮土)CO_2释放量、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(SMBC)含量的变化,阐明添加生物炭对土壤CO_2释放及不同形态碳的影响。【方法】采用室内恒温好氧培养-气象色谱测定方法,在不施肥(CK)、施有机肥(M)、施化肥(F)、有机无机混施(M+F)4种模式下投入2%和4%(质量比:生物炭/土壤干重)生物炭,定期采集气样和土样,分析土壤CO_2的释放量及DOC、SMBC含量的动态变化,并分析DOC、SMBC含量变化与CO_2释放量变化之间的相关关系。【结果】在F和M+F基础上,添加生物炭处理的土壤CO_2释放速率在培养前期(2—8 d)显著高于未添加生物炭处理,而在10—60 d,二者CO_2释放速率无显著差异;在CK和M基础上,添加与未添加生物炭处理在整个培养期间CO_2释放速率没有显著差异。在CK基础上,添加2%和4%生物炭后CO_2累积释放量分别为2 839和3 272 mg·kg^(-1),与CK(3 134 mg·kg^(-1))相比均无显著差异;而在F和M+F基础上,添加2%和4%生物炭后CO_2累积释放量均显著提高,分别提高20.6%和19.8%、29.9%和40.7%。相关分析表明,未添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO_2释放量之间无相关关系,而添加生物炭处理DOC、SMBC含量与CO_2释放量极显著相关。【结论】将生物炭单独投入未施肥土壤中,土壤CO_2排放量未出现明显增加或降低;在有机肥基础上添加生物炭,土壤CO_2排放量随着生物炭投入量的增加而增加;在化肥、有机无机配施基础上添加生物炭后,土壤CO_2排放增加比例最高。 魏雪勤 孙楠 张旭博 张崇玉 王道龙 申华平关键词:施肥模式 生物炭 可溶性有机碳 微生物生物量碳 长期施肥下我国南方不同轮作制度水稻的高产稳产性分析 被引量:6 2015年 采用产量可持续性指数(SYI)法,研究了我国稻作系统下8个长期试验点各8个不同肥料处理下水稻产量的稳产高产性特征,其中施肥模式包括氮磷钾化肥(NPK)的不同组合(N、NP、NK、PK、NPK)、全施用有机肥(M)、化肥配施肥有机肥(NPKM)及不施肥(cK)共8个处理。结果表明:不同施肥下水稻的SYI值不同,不施肥和化肥偏施(N、NK和PK)水稻SYI值较低(0.33~0.49),而NP、NPK、M及NPKM处理水稻SYI值较高(0.51-0.64)。不同区域间水稻SYI值(CK或NPK)差异不显著,但不同轮作间差异显著,其中单季稻(0.49)显著高于早稻(O.44)和晚N(0.47)。水稻各处理的SYI值与其平均产量间呈极显著的正相关关系,而与产量变异系数为显著负相关,表明可以通过提高水稻产量及其稳定性来提高水稻产量的可持续性。因此,施肥是影响水稻SYI值的重要因素,化肥配施及有机无机配施均能获得较高SYI值,维持较高的水稻可持续性,是可推荐的稻田施肥模式。 李忠芳 娄翼来 李慧 张旭博 唐政 徐明岗关键词:长期施肥 水稻 添加有机物料后红壤CO_2释放特征与微生物生物量动态 被引量:33 2011年 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料(猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆),培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为:小麦秸秆(1.51 g.kg-1)>玉米秸秆(1.38 g.kg-1)>猪粪(0.89 g.kg-1)>鸡粪(0.78 g.kg-1)>牛粪(0.50 g.kg-1)。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳(WSOC)和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。 张旭博 徐明岗 张文菊 林昌虎 段英华 蔡泽江 张崇玉关键词:红壤 有机物料 长期不同施肥下红壤有机碳的矿化特征 明长期不同施肥下旱地红壤有机碳的矿化特征及其影响因素,选取湖南祁阳、始于1990年的长期试验6个处理的土壤进行培养:摞荒(CKo)、不施肥(CK)、施氮磷钾化肥(NPK)、施有机肥(M)、有机肥配施化肥(NPKM)和秸秆... 徐明岗 李梦雅 王伯仁 李桂花 张文菊 张旭博关键词:红壤 施肥作用 矿化特征 土壤性质 不同利用方式下土壤矿物结合态有机碳特征与容量分析 被引量:28 2014年 【目的】土壤矿物结合态有机碳是土壤有机碳固持的重要机制之一。探讨不同利用方式下土壤有机碳及矿物结合态有机碳(<53μm)的含量、分配比例及其差异性特征,对于深刻认识土壤碳的固持状态、固碳潜力及其可持续管理均具有重要意义。【方法】通过从中国知网、万方、Science Direct和Springer link等4个文献数据库,设定检索条件"2000—2014年"、"中国土壤有机碳"和"<53μm团聚体分组"3个关键词,筛选出已发表的111篇目标文献,收集901组土壤有机碳和矿物结合态有机碳含量与比例的相关数据集。其中,土地利用方式分为4类:农田(n=580)、草地(n=98)、林地(n=193)和其他(果园、茶园等,n=31)。农田包括黑土、水稻土、棕壤、潮土、红壤和灰漠土等六大土壤类型。不同利用方式及土壤类型中有机碳含量与分配比例的差异性均采用Kruskal-Wallis H单向显著性检验。【结果】不同利用方式下土壤总有机碳和矿物结合态有机碳含量的中值均存在显著差异(P<0.05)。其中,林地土壤总有机碳含量的中值为18.2 g·kg-1,显著高于草地(12.0 g·kg-1)和农田(10.3 g·kg-1);且林地矿物结合态有机碳含量(12.0 g·kg-1 soil)也显著高于农田和草地(8.0—7.6 g·kg-1soil)。3种利用方式下土壤矿物结合态有机碳与总有机碳之间均呈现极显著的正相关关系(P<0.001),农田土壤矿物结合态有机碳所占比例的中值为74.8%,显著高于林地(70.3%)和草地(67.8%)。农田中不同土壤类型的矿物结合态有机碳占总有机碳的比例也存在显著差异。其中,黑土中矿物结合态有机碳的比例最高,中值为87.4%,其次是水稻土(76.7%)和红壤(74.0%),而灰漠土最低(62.5%)。相关分析表明,土壤有机碳水平相对较高的黑土、水稻土和棕壤,矿物结合态有机碳分配比例随着土壤有机碳含量的增加而显著降低(P<0.05)。农田、草地和林地中土壤矿物结合态有机碳含� 蔡岸冬 徐香茹 张旭博 徐明岗 张文菊关键词:土地利用方式 土壤类型 农田 长期不同施肥红壤粒径分布的多重分形特征 被引量:25 2014年 【目的】通过探讨长期不同施肥后红壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示不同施肥模式对土壤粒径分布的影响,为农田土壤发育过程以及科学合理利用红壤提供理论支撑。【方法】以湖南省祁阳试验点红壤旱地长期定位试验(1990年至今)为依托,采用激光粒度分析仪测定1990年初始土样(O)与连续22年不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机配合施用(NPKM)和单施有机肥(M)4种施肥模式下小麦-玉米轮作系统中耕层土壤(0—20 cm)颗粒分布;应用多重分形理论以盒计维方法分析了土壤粒径分布多重分形参数的变化趋势;并对多重分形参数、土壤颗粒与土壤有机质进行相关性分析,阐明多重分形参数表征土壤粒径分布的精准性。【结果】多重分形参数可以反映土壤粒径分布的非均匀程度,与红壤黏、粉粒含量、土壤有机质含量显著相关;运用多重分形参数表征土壤粒径分布具有较高的灵敏性与精准度。红壤粒径广义维数(D(q))在﹣10≤q≤10的范围内,其中D(q<0)比D(q>0)更为敏感,表明广义维数(D(q))在稀疏区域的标度性低于密集区域的标度性。与初始土样(O)相比,长期不同施肥对容量维数(D0)与信息维数(D1)无显著影响,但显著提高了关联维数D2(0.864—0.883)、D1/D0(0.921—0.932);处理间均表现为M、NPKM>NPK、CK、O,也显著提高了奇异强度α0(1.129—1.177)和奇异谱宽Δα(1.966—2.707)等多重分形参数,处理间均表现为NPK、CK>M、NPKM>O。【结论】在成土条件、种植制度和管理措施均一致的条件下,无论是单施有机肥(猪粪)还是有机肥(猪粪)配合施用化肥均可以显著提高红壤粒径分布局部密集程度,促进土壤细化,加快土壤不均匀性发展,增强了土壤颗粒异质性。多重分形参数可以表征土壤粒径分布的细微差别,为土壤粒径分布的精准研究提供了技术支持。 孙梅 孙楠 黄运湘 徐明岗 王伯仁 张旭博关键词:粒径分布 长期施肥 红壤