) of POM (0–0.15 m depth). The POM-C 53–250  and 250–1000  fractions decreased by 25% and 36% after six months under ST, whereas relatively little change occurred under NT, suggesting significant tillage effects over the period 2003-2004. Only small changes in POM content then occurred under MT on both fields. Changes in POM-N were similar to POM-C changes upon tillage conversions. This suggests that reduced tillage did not lead to soil C increase compared to ST but may help maintain the level of soil C for a typical California farming system. Short-term, field level variability of POM was primarily affected by tillage and was further influenced by clay content, bulk density, and scale of observation."> 耕作对颗粒有机质的时空变异性的影响 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果

应用和环境土壤学

PDF
应用和环境土壤学/2009年/文章

研究文章|开放获取

体积 2009年 |文章的ID 219379年 | https://doi.org/10.1155/2009/219379

Juhwan李,埃米利奥•a . Laca克里斯·范·凯塞尔,丹尼斯·e·罗尔斯顿Jan w . Hopmans约翰6, 耕作对颗粒有机质的时空变异性的影响”,应用和环境土壤学, 卷。2009年, 文章的ID219379年, 14 页面, 2009年 https://doi.org/10.1155/2009/219379

耕作对颗粒有机质的时空变异性的影响

学术编辑器:奥利弗杰出人物
收到了 2008年12月19日
修改后的 2009年4月29日(
接受 2009年8月20日
发表 2009年11月08

文摘

这项研究进行了评估的影响免耕(NT)和标准耕作(ST)在两个15-ha POM相邻字段从2003年到2004年。我们也评估了免耕(MT)对POM的影响后NT和圣字段都转换为MT在2005年的夏天。我们量化C和N股三个大小分数(53 - 250、250 - 1000和1000 - 2000 )的POM(0 - 0.15米深)。POM-C 53 - 250 和250 - 1000 分数下降了25%和36%在六个月后在圣,而相对较少的改变发生在NT下,提出重大的耕作影响在此期间2003 - 2004。只有在POM内容然后发生微小变化太在两个字段。POM-N变化类似于POM-C改变耕作转换。这表明,减少耕作并没有导致土壤C增加相比,圣但可能有助于维持土壤C的水平对于一个典型的加州农业系统。短期、字段级别POM的变化主要是受耕作和进一步受到粘土含量的影响,体积密度和规模的观察。

1。介绍

有越来越多的证据表明,土壤有机C和N量存储转换后往往会增加从圣减少耕作,如NT和太1,2]。因此,农业土壤下减少耕作实践可能有潜力减少温室气体(GHG)排放(3,4]。然而,减少耕作对土壤C和N的影响仍然没有确凿的变化,土壤有机质(SOM)之间的关系及其控制过程是高度可变的所有空间和时间尺度(4- - - - - -6]。这可能是因为许多生物和非生物变量控制SOM频繁互动的损失和封存在时间和空间(7]。

许多领域研究耕作系统使用对照实验相比,治疗方法是随机复制在相对较小的范围内(8]。在这些小规模的研究模式和相关流程分析,然而,通常很难被认可在更大的尺度上主要是因为规模依赖(9]。另一方面,最近科学界承认的重要性进行研究尺度的农业管理(10]。不幸的是,这往往是发现身体不可能复制或经济上不合理的大规模实地试验(11,12),特别是农民的田地。因此,大规模的变化本身是被接受,因为它可用于测试和完善控制因素之间的交互(例如,土壤特性、小气候等)和农业管理实践(7,13]。理解这些相互作用在一个更大的规模是最重要的综合评价潜在的减少耕作的优缺点。

unreplicated领域研究需要探索选择统计方法比较大规模系统的特点是高变异。一个面纱之后Control-Impact(一部分)方法可以用来检测treatment-induced油田规模的变化过程(14,15]。占空间和时间变化的问题,现场应该搭配了一个类似的领域而不是暴露于感兴趣的治疗。不合理的期望两个配对字段将有类似程度的变化过程。因此,一部分的结果有时是模糊的,因为不止一个解释是可能的成对观测(16]。然而,如果明显的差异在空间和时间模式发展后将现场划分为一个持续治疗和对比,可以合理地假设他们造成的治疗。更详细的讨论提出了一部分的其他地方(14,16- - - - - -19]。

在领域范围内,很难检测短期SOM的变化以应对管理层变动,因为大背景和高水平的空间变异性SOM (20.,21]。研究表明,POM的措施可以提供一个长期的变化SOM由于耕作的影响(22,23]。POM分数可以贡献在近地表的视野SOM总数的40%,主要来自根材料在不同阶段的分解22,24]。Cambardella和艾略特22]表明,POM更快比整个土壤有机C或C周转率mineral-associated C在POM分数,粗(250 - 2000年 米)POM分数在残渣输入的变化是最敏感和耕作的分解速度(1]。(53 - 250罚款 米)POM,另一方面,相对不敏感的变化管理和更稳定的POM分数(23]。

耕作SOM和POM水平降低的影响已经深入调查在大平原和玉米带地区(3,25,26]。相比之下,很少有这样的研究在加州进行(27]。差异的大小tillage-induced SOM网站和地区之间的变化对加州农业生态系统仍知之甚少。特别是,没有油田规模研究评价耕作对SOM变化的影响表现在加州。因此,我们假设在一个典型的加州农业系统,土壤C循环率的变化,引起减少耕作,导致可预测增加土壤C封存穿过田野。本研究的目标是(我)来确定水平和时间变化POM圣下内容,NT和太实践在地中海农业生态系统和(2)来确定选定的土壤物理性质对POM的影响跨领域在不同耕作系统内容。

2。材料和方法

2.1。网站描述和抽样方案

2003年,建立了一个实验性的网站在30-ha农业领域( 36N, 50W)位于加利福尼亚的萨克拉门托山谷。网站已经土地灌溉计划的坡度约为1%。灌溉是主要由沟灌,但喷灌在必要时用于种子萌发(图1)。年平均气温和降水量 分别C和564毫米。两个主要的和一个小土系列发生在网站上:迈尔斯粘土(好,montmorillonitic,热Entic Chromoxerert), Hillgate壤土(好,montmorillonitic,热象征性的Palexeralf),和圣伊西德罗壤土(好,montmorillonitic,热象征性的Palexeralf) (28]。

网站托管在NT下管理在2001年和2002年。sudangrass (高粱vulgare),2001年玉米(玉米)在2002年,这个领域是冬小麦播种(小麦)。冬小麦收获后的2003年6月,该网站是分成两个领域2003年10月,与朝鲜的一半站点转换成圣管理实践和南NT下剩下的一半。圣治疗由分别通过撷取到45厘米,深碎秸地面小距,地面小距15厘米,分级,清单种子床(0.75行)。使用的术语来描述这些耕作系统在加州提出的是,米切尔et al。29日]。这两个字段保持休闲直到玉米种植4月12日和13日,2004年。在种植,硝酸,尿素(32-0-0氮磷钾)乐队应用深度(0.10米)的速度55公斤N公顷1。一个额外的21公斤N公顷−1是广播应用8-24-6氮磷钾复合肥。此外,168公斤N公顷1氮肥的一边穿在15厘米深度5月24日和25日2004年。山羊放牧的小麦和玉米渣场1 - 4周后收获之前,在2003年和2004年收获后耕作。整个领域是坚固,分为四个相同的区域。山羊花了同样的时间在每个区域。放牧导致减少 %(平均 标准错误), % C地上残留的小麦玉米(2003)和(2004),分别(数据没有显示)。字段之间的差异在2003年平均4%,2004年为1%。肥料的回报C几乎可以忽略不计(总额的不到3%,而C输入从作物)。像山羊没有观察到在短时间间隔范围广泛,我们假设放牧影响C输入水平是相似的两个字段,每个字段内和均匀。

2005年5月,玉米碎秸碎在这两个领域,有三个床上盘(15厘米)通过田间的北边和两个传递。这两个领域也有一个表土疏松机通过和芽前除草剂。男性向日葵(向日葵)种植5月16日,2005年,女性被种植在5月23日。肥料(UAN-32)是应用90公斤N公顷的速度16月17 - 18在侧施肥料的应用程序。

2.2。土壤和植物取样

土壤和植物样品都是从田野72年全球定位系统引用64普通网格(图上的位置2)。2003年8月,1米土壤剖面直径(0.05米)在每个取样点取样耕作和前两个月分为0 - 0.15,0.15 - -0.3,0.3 - -0.5,0.5 - -0.75,0.75 - 1米深度的增量空间变化分析土壤C和N及其控制因素实施前的圣治疗。土芯被带到一个深度0 - 0.15在2004年4月和10月在同一地点(6 - 12个月在圣与NT),和2005年6月(一个月后ST和NT MT)的转换。小麦拍摄样本收集在72年在同一地点在2003年6月在收获来估算土壤中残留C输入(见下文)。

2.3。土壤和植物的分析和计算

Field-moist土壤样本已筛通过 8毫米,次级样本都干 C在一夜之间确定重量含水量和容重(BD)。剩余的样本风干、机械压碎和已筛通过2毫米网。植物残体( 2毫米)从样品,和岩石碎片分离,重BD和含水量修正。土壤粒度分布决定了激光衍射方法使用beckman coulter ls - 230与750 nm激光(30.]。

分析了土壤C和N的股票总SOM和POM(即。53 - 250、250 - 1000和1000 - 2000 m大小分数)。2-mm-sieved POM和砂子分开分数,风干子样品(30 g)被摇晃在0.5%六偏磷酸钠分散的解决方案(100毫升)18个小时(22]。分散的样本是通过一系列的三个筛子(1000、250和53 米),所有分数被彻底冲洗,转移到preweighed锅。一夜之间,所有POM分数被烘干的 C、称重、地面和储存在室温下。

植物样品烘干的 C 48小时,分为残渣和谷物分数,然后地面( 0.5毫米)。地面植物样本进一步地使用球磨机进行化学分析。有机C、N含量 C在大部分土壤,POM分数,和植物样本测量PDZ欧罗巴ANCA CN分析仪连接到一个PDZ欧罗巴戴平光镜同位素比率质谱计(英国柴郡SerCon)。

土壤有机C和N的股票是表示一个等价的土壤质量的基础上31日),使用下面的公式: 在哪里 相当于C和N质量(g m2),浓缩的浓度有机C、N (g公斤1土壤)、容重BD (Mg m3),深度是地平线上的深度(m),单位转换因素1000是一个因素, 土体的深度地平线(Mg m2), 相当于土体(Mg米2),这是质量的土壤样本中最密集的样本在每个采样时间。

估计量的新的C输入来源于新鲜的小麦残留物POM-C前八个月的研究期间(从2003年8月到2004年4月),我们使用了 POM分数和小麦残留物的C值。一个简单的混合模型(32)是用来计算土壤POM - : P C的比例来自小麦残留物POM时间0和1之间的分数, δ13C的POM分数值0时刻(2003年8月)和1(2004年4月), 是平均δ13C值小麦残留物( %), 的浓度是POM-C (g C )计算等效时间1土壤质量依据。

2.4。统计分析

变量检测non-normality使用SAS中的D 'Agostino-Pearson综合测试(33,34]。离群值的绝对值超过3个标准差的意思是被排除在描述性统计和地质统计和多元回归分析35]。平均不到一个离群值为每个采样时间为每个变量。

占空间相关性,图像映射POM分数是在每个采样时间冲浪8(金软件、黄金有限公司)。简单,简单线性回归的首次演出是在64米定期与x和y坐标网格作为独立变量来确定如果有显著( )空间POM分数的趋势。当存在显著的趋势与方向,趋势值在所有采样点计算使用趋势模型,然后从测量值中减去。变异函数模型被定义来确定空间结构的残差的趋势,和残差然后block-kriged添加回趋势在GS使用各自的变异函数模型 (伽马设计软件、圣Planinwell MI)。选择最好的模型是基于视觉健康,减少大笔的广场,, 的回归,通过交叉验证36]。当没有明显趋势,变异函数和利用POM测量数据进行了估算。由于一个相对较小的号码( )的样本在每个字段,各向异性变异函数没有考虑为每个数据集(36]。数据集显示一个非常弱的空间相关性,与线性模型被用于克里格插值。

重复测量随着时间的推移被用来比较tillage-induced POM-C和- n的变化之间的相互作用(即。,between the north and south fields) and采样时间(即。,before versus after potential differences in tillage effects) using a mixed model in SAS [15,34]。所有POM-C和n分数是BACI对数转换分析。重要的主要的影响因素“场”和“采样时间”可能表明存在固有的差异和时间波动,整个研究领域中坚持。我们假设这些影响的“场”和“采样时间”没有直接控制的治疗。由于建立控制领域的困难,我们排除这两个邻域的时期在太BACI分析。所有BACI模型残差由字段或采样时间为独立检查视力检查直方图和经验半变异,和相关性分析。一个 价值的只有被用来避免错误。

标准化偏回归系数是用来评估土壤质地的影响,BD, POM的含水量。回归系数得到通过开发每个响应变量的混合模型(对数转换后,以满足正常)R使用nlme包[37]。最后一个模型是通过淘汰落后、从一个完整的模型,包括一个完整的阶乘,时间、砂、粘土和BD -所有交互的顺序等于或大于4。位置是随机效应。所有影响和交互P值大于0。被删除,除非有一个显著的交互效果。随机效应和残差检查正常的目视检查分位数的情节。方差齐性检查了策划对预测残差值。空间独立检查通过计算残差的经验半变异和随机效应。

由于耕作的unreplicated自然疗法,推理的圣与NT对POM的影响仅限于在本研究中使用的两个配对的字段。必要时,使用描述性统计字段之间的比较结果。

3所示。结果与讨论

3.1。场水平变化的土壤属性

额外的C和N量可以隐藏在土壤通过实现减少耕作密切取决于土壤时空变化过程(7]。因此,包括时空变异性的土壤C和N股以及土壤属性,一个更现实的衡量额外的C和N的变化可以在该领域规模。中间有相当大的空间变异性土壤C和N和相关物理性质在耕作前的2003年8月两个字段转换(表1)。土壤异质性的字段部分是由于土壤的空间分布三个系列穿过田野,还在观察土壤类型的变化。表面区域(0 - 0.15),水保内容中最变量测量土壤属性,与变异系数(CV)值的27个和33%,紧随其后的是沙子(简历内容 20 - 23%)。总C, N、粘土含量和双相障碍减少了可变性(简历 9和18%)。淤泥内容(简历 7和12%)是最不变量和贡献了大约50%的总粒子质量。总C和N内容空间( )与粘土含量和含砂量减少。北方总C和N含量更高领域(1287 g C m2和115.6 g N m2比韩国字段(1100克)C m2和105.8 g N m2)。在每个字段,土壤剖面C分布相对均匀的耕作深度(例如,0.15 - -0.45米在这项研究)(图3)。平均而言,南北字段包含大约1190和1000 g C m2分别在0.5米的深度。这是一个普遍现象在农业土壤遭受频繁密集耕作土壤扰动和混合。北方领域有更高的粘土北场(19%和15%在南方字段)和泥沙含量(54%比48%)和较低的含砂量比南场(27%比37%)。北方的水含量较高(0.10 m33比南域(0.08米)33)。这两个字段的BD大约1.4 -1.5毫克3。土壤测量变量正态分布的领域,除了含水量在南方字段(数据未显示)。


总C (g C m2) 总N (g m2) 砂(%) 淤泥(%) 粘土(%) BD (Mg米3) 含水量(m33)

的意思是 1287年 115.6 27.3 54.3 18.6 1.40 0.10
最低 994年 92.8 20.5 46.2 13.2 0.81 0.05
最大 1524年 145.3 42.7 59.6 22.5 1.88 0.16
简历(%)__ 9 10 23 7 14 18 27
的意思是 1100年 105.8 37.0 48.2 14.8 1.47 0.08
最低 698年 72.7 23.3 37.1 11.1 0.98 0.04
最大 1448年 128.7 48.9 59.6 20.7 1.86 0.14
简历(%) 17 13 20. 12 16 15 33

:变异系数。

的方法为每个物理性质不同的领域之间的9 - 26%,除了BD(表1)。尽管平均土壤性质的差异,大部分的范围重叠在这两个领域,这表明时空变异性的影响因素土壤有机C和N动态可能不是字段之间的不同。具体来说,61 - 94%的测量土壤性质的字段和53 - 94%南北相似。

3.2。短期变化在耕作土壤容重和水系统

耕作转换两个月后,2003年,平均深度0.15米高的BD值下的南域NT(1.24毫克3)比北方的字段在圣米(1.00毫克3)(图4)。BD然后增加圣元几乎相同的值。这些结果按照通常观察到大时态的变化可能导致微不足道的BD耕作影响双相障碍(31日]。土壤BD通常更受土壤性质的影响,气候条件及其季节性变化而非耕作实践(25,38- - - - - -41]。总的来说,表面地平线BD耕作治疗的反应很大程度上取决于时间的决心和耕作强度(42]。

水保条件与土壤生化特性变化密切相关(例如,矿物N)在空间和时间(43,44]。李等人。43]表明,工程水土条件下,受耕作和灌溉,可能影响的生物利用度和类型土壤C和N来源微生物活动在加州灌溉农业系统,因此不断改变SOM矿化(45,46]。水保耕作前内容转换在北方比南方大字段(图4)。耕作后在圣领域,水保内容增加两个字段在雨季(2003年11月 2004年3月)(图4)。本研究在此期间,没有耕作对土壤含水量的影响。因此,田间含水量差异在圣元没有足够大的和一致的方向表明转换减少耕作会导致短期收益在水资源保护已经观察到在大平原和中西部47,48]。

3.3。空间变异颗粒有机物

土壤耕作转换前,POM表现出大空间可变性和穿过田野(表中2和图5)和总POM (53 - 2000 米)占总数的大约21%和14% C和N股,分别在前15厘米的土壤(表12)。结合C和N股POM 53 - 250 米和250 - 1000 m分数占总数的94%和83% POM-C和- n穿过田野,分别。尽管高空间变异性的POM, C和N的所有大小类股票POM减少耕作后整个北域转换,而在南方只有微小的变化与时间下连续NT(表字段2和图5)。其他人也报道,POM水平普遍下降随着耕作强度(49,50]。这表明,POM股票在田地里的空间分布是在部分受耕作领域规模。与随后的转换太在这两个领域,很少或根本没有POM-C股票的空间分布发生变化。图像映射的POM-N分数表现出类似的空间格局对耕作治疗(数据未显示)。无论耕作治疗,变异系数大小增加的POM-C和- n增加分数,因为植物残渣输入是主导性纳入粗POM相比好POM (51]。


POM-C C m (g2) POM-N (g N m2) C, N比例
分数 时间 8月03 4月04 10月04日 6月05 8月03 4月04 10月04日 6月05 8月03 4月04 10月04日 6月05

1000年 的意思是 14.8 11.3 20.2 9.5 0.74 0.37 0.60 0.48 21.2 32.8 35.4 21.2
最低 4.0 3.1 3.2 3.1 0.13 0.12 0.20 0.20 9.3 15.3 11.0 9.0
最大 41.2 41.7 55.8 17.0 2.27 1.23 1.57 1.19 33.2 74.0 95.3 57.4
简历__ 55 69年 65年 44 62年 68年 45 50 23 40 71年 42
的意思是 15.9 21.2 25.4 23.8 0.76 1.02 1.19 1.35 19.5 21.1 20.3 18.4
最低 3.0 3.8 3.9 7.5 0.12 0.17 0.21 0.57 7.5 11.1 9.3 7.3
最大 49.1 54.5 56.9 46.1 2.75 2.18 2.15 3.05 33.8 34.9 31.0 32.5
简历 72年 58 53 49 68年 52 41 44 32 27 28 33

250 - 1000 的意思是 85.0 54.7 54.8 53.1 4.63 2.26 2.68 2.90 18.8 24.8 20.7 19.0
最低 47.4 27.9 25.4 30.8 2.62 1.04 1.52 1.76 15.3 15.6 15.3 15.5
最大 155.2 91.6 80.6 81.1 7.84 5.49 4.00 5.13 23.1 32.2 36.5 22.9
简历 33 30. 25 20. 32 37 22 26 9 13 23 11
的意思是 82.0 89.8 83.2 98.6 3.97 4.09 4.25 5.30 21.5 22.1 19.7 18.4
最低 45.3 36.3 40.5 47.3 1.76 1.55 1.97 3.02 14.0 16.1 14.1 11.9
最大 164.5 186.6 131.7 179.1 7.14 7.85 6.69 8.51 30.3 31.0 27.1 23.9
简历 32 39 27 34 36 35 24 28 21 16 16 14

53 - 250 的意思是 157.8 118.4 117.7 105.9 10.55 6.64 7.36 7.94 15.1 18.1 15.8 13.3
最低 120.8 87.0 76.5 72.7 7.21 4.30 5.22 5.65 12.5 13.7 13.1 11.9
最大 200.1 150.1 155.1 136.0 15.06 10.94 9.22 10.52 19.4 22.7 20.4 14.2
简历 13 14 14 15 17 21 14 13 11 10 10 4
的意思是 137.8 144.6 139.6 149.1 9.87 8.77 8.59 10.90 14.4 16.8 16.2 13.6
最低 81.0 87.6 92.2 95.4 6.11 5.17 5.36 7.36 11.0 14.3 12.5 10.9
最大 227.0 211.4 235.1 231.3 16.73 12.90 11.56 15.16 22.5 21.0 20.7 15.6
简历 25 20. 23 21 31日 20. 17 17 19 11 12 8

:变异系数。

POM C / N比率高出平均略在北方领域比在南方,主要是由于不同数量的最近将小麦残留物(表2)。2003年,C / N比小麦残留物 (平均 标准错误)(数据未显示)。穿过田野和采样时间,C / N比率十三至十八不等,15岁至25岁和35 53 - 250,250 - 1000,1000 - 2000 m分数,分别。这种倾向提高POM的C / N比率与大小表明细POM分解比粗POM (24,52,53]。没有可以衡量的浓缩C相对于N在POM NT圣相比,这是符合Cambardella和艾略特的结果22]。

3.4。颞颗粒有机质的变化

2003年耕作转换后,C和N股的POM NT的分数明显高于圣两个后续的采样时间(表2,34)。我们发现一个一致的领域的互动效应采样时间POM-C和- n。对比分析表明,不同( 所有POM)耕作系统之间重要的分数在2004年4月和10月和整个12个月期耕作后转换。POM分数之间的主要不同耕作实践出现在2003年8月和2004年4月。在北领域,POM的平均C和N股53 - 250,250 - 1000年,1000 - 2000 36岁的m分数下降了大约25和23% C和37岁的51岁的50%,N(表2)。相比之下,两个C ( %)和N股( POM 53 - 250的%) 米和250 - 1000 米南场分数略有增加,尽管变化的大小明显低于下北域的圣因此,圣的对比效果,在250 - 1000元 m分数比53 - 250更明显 m分数。POM坚持没有太多改变的差异之后,确认优惠的POM的密集耕作管理(50,54]。总的来说,颞POM-C差异引起的田野耕作平均是7.8,34.7和44.1 g 1000 - 2000,250 - 1000年,53 - 250 m分数。POM-N的差异分别为0.66,2.35,和2.36 g 1000 - 2000,250 - 1000年,53 - 250 m分数。此外,重要的字段或时间效果表明,耕作效果依赖规模(表出来3)。


分数 DF 平方和 均方 价值 公关

1000年 1 1.042 1.042 12.94 0.001
时间 2 1.274 0.637 8.80 0.000
时间 2 0.678 0.339 4.69 0.011
位置(字段) 70年 5.639 0.081 1.11 0.294
剩余 140年 10.135 0.072
对比‡
1 9.30 0.003
1 1.67 0.199
整体意味着 1 6.28 0.013

250 - 1000 1 0.832 0.832 37.86 0.0001
时间 2 0.351 0.175 10.32 0.0001
时间 2 0.584 0.292 17.19 0.0001
位置(字段) 70年 1.539 0.022 1.29 0.100
剩余 140年 2.379 0.017
对比
1 27.71 0.0001
1 23.70 0.0001
整体意味着 1 34.22 0.0001

53 - 250 1 0.048 0.048 4.03 0.0487
时间 2 0.145 0.073 15.97 0.0001
时间 2 0.260 0.130 28.63 0.0001
位置(字段) 70年 0.831 0.012 2.61 0.0001
剩余 140年 0.636 0.005
对比
1 48.79 0.0001
1 36.15 0.0001
整体意味着 1 56.31 0.0001

:之后和Control-Impact模型。
2003年8月之间交互的领域和时间( )、4月( ),2004年10月( )。

分数 DF 平方和 均方 价值 公关

1000年 1 3.978 3.978 39.33 0.0001
时间 2 1.284 0.642 12.56 0.0001
时间 2 1.510 0.755 14.77 0.0001
位置(字段) 70年 7.087 0.101 1.98 0.000
剩余 140年 7.106 0.051
对比
1 29.17 0.0001
1 11.08 0.001
整体意味着 1 25.41 0.0001

250 - 1000 1 0.920 0.920 40.65 0.0001
时间 2 0.834 0.417 25.22 0.0001
时间 2 1.144 0.572 34.61 0.0001
位置(字段) 70年 1.584 0.023 1.37 0.060
剩余 140年 2.314 0.017
对比
1 59.75 0.0001
1 42.63 0.0001
整体意味着 1 67.77 0.0001

53 - 250 1 0.115 0.115 9.43 0.003
时间 2 0.604 0.302 47.87 0.0001
时间 2 0.245 0.123 19.44 0.0001
位置(字段) 70年 0.854 0.012 1.93 0.0005
剩余 140年 0.882 0.006
对比
1 38.16 0.0001
1 14.64 0.000
整体意味着 1 33.35 0.0001

:之后和Control-Impact模型。
2003年8月之间交互的领域和时间( )、4月( ),2004年10月( )。

结果表明,平均分歧时间的每个POM分数显著降低在北方比南方领域,由于自耕耕作强度和时间的水平。粗POM比细POM对耕作更敏感,但失去了最大的C和N量好POM分数只要耕作操作开始。这表明细POM是一个重要的土壤C和N对土壤扰动很敏感。免耕和太似乎保持土壤POM的水平相对于在圣级,建议减少耕作的能力相对于圣延迟的损失不稳定有机分数在地中海气候条件下。我们也没有发现重大短期( 3年)下降,C和N的non-POM分数(相当于mineral-associated SOM 53 米)在北方字段与韩国相比字段(表24),导致更大比例的散装non-POM SOM在圣比NT (49,50,53]。

3.5。新的C输入标准和免耕土壤

POM-C相似,新的C的浓度输入来源于小麦残留物到每个POM分数有实质性的空间变异性穿过田野,与一系列的CVs 53 - 79%(表5)。有细微的差别的浓度之间的新POM-C来源于小麦残留物字段,但是,至少在短期内的差异 C在POM分数(图6wheat-derived的比例)和C / POM-C显示更快的周转新的POM-C七个月后比在NT下圣。尽管更多的小麦残留物C可能是注册在北方圣的时候,我们的研究结果表明,同时减少residue-derived C积累比在NT下POM圣。相比之下,NT有相对较高的细POM的内容,主要是由于缺乏土壤扰动,增加渣覆盖(5]。


标准耕作 免耕
分数 1000年 250 - 1000 53 - 250 1000年 250 - 1000 53 - 250

土壤POM - C (g m2)
的意思是 3.3 8.0 14.0 2。6 11.3 10.1
最大 8.5 27.6 28.8 7.0 29.4 28.8
最低 0.1 0.5 0.3 0.2 0.3 0.2
简历__ 65年 73年 53 79年 60 75年
偏态 0.40 1.43 0.22 0.97 0.67 0.95

土壤POM - / POM-C (%)
的意思是 32.9 15.2 12.4 17.5 14.9 7.3
最大 66.6 32.2 23.6 49.2 33.1 19.2
最低 1。7 1。9 0.2 0.5 0.6 0.2
简历 56 60 52 80年 52 71年
偏态 -0.10 0.40 0.84 0.27 0.65

:变异系数(%)。
表示程度的不对称分布。

意味着不同的新的C输入圣与NT仅占0 - 8.5%的tillage-induced POM-C差异(表25)。因此,老POM-C以耕作为主的分解导致总POM的变化。独立于耕作治疗,新的C纳入每个POM的相对比例分数降低按照以下顺序:1000 - 2000 250 - 1000 53 - 250 m。因此,NT也减少了分解率的预先存在的不稳定C和N在较小的POM分数。

3.6。场土壤控制微粒有机质水平
3.6.1。土壤质地

沙是一个重要的预测粗POM分数,而粘土被认为是显著的控制好POM分数(表6)。总的来说,含砂量呈正相关1000 - 2000 m POM分数(表7)。我们推测,这是因为土壤含砂量高的可以存储更多的作物残留物粗POM比土壤含砂量较低。粘土可能发挥作用在隔离部分分解POM通过物理和化学保护土壤C和N [1,49,55),可能导致不同的反应的POM分数不同耕作强度和纹理。然而,土壤表面的细POM分数与粘土含量明显降低(表的字段7)。这可以解释为相对较低的粘土内容( 20%)的领域,介绍了POM耕作后的快速恶化的趋势。


效果 1000年 m POM 250 - 1000 m POM 53 - 250 m POM

POM-C

价值
0.0001 0.0001
时间 0.0001 0.0001
沙子 0.0416 .5101 0.0801
粘土 0.1504 .3504 0.0010
体积密度 0.0010 0.0001
时间 0.0001 0.0001
时间 粘土 0.0043 .0155 0.7712
时间 体积密度 0.0196 .0016 0.0399
性病。Dev.位置 NA__ .0969 0.0935
性病。Dev.残留 0.5762 .2717 0.1499

POM-N

价值
0.0001 0.0001
时间 0.0001 0.0001
沙子 0.0001 .015 0.8818
粘土 0.1786 .0912 0.0004
体积密度 0.1767 .0011 0.0001
时间 0.0001 0.0001
粘土 - - - - - - - - - - - - 0.2774
时间 粘土 - - - - - - - - - - - - 0.7443
时间 粘土 - - - - - - - - - - - - 0.0017
性病。Dev.位置 0.1858 .0932 0.0814
性病。Dev.残留 0.5061 .2749 0.1631

:不适用。似然比检验表明,随机效应的位置不是必要的,因此它是根据ibsen Pinheiro从模型中删除,贝茨(2000)。
影响从模型中删除,因为它并没有显著的水平为2%。

分数 时间 沙子 98%可信区间 粘土 98%可信区间 体积密度 98%可信区间

POM-C

> 1000 8月03 0.03 0.339 0.221
4月04 0.355 0.504
10月04 0.37 0.343 0.497
6月05 0.13 0.354 0.473
所有 0.27 0.237
250 - 1000 8月03 0.321 0.196
4月04 0.334 0.447
10月04 0.08 0.324 0.441
6月05 0.334 0.419
所有 0.247
53 - 250 8月03 0.351 0.188
4月04 0.362 0.431
10月04 0.353 0.425
6月05 0.362 0.402
所有 0.297

POM-N

> 1000 所有 0.22 0.246 0.244 0.504
250 - 1000 所有 0.02 0.23 0.228 0.272
53 - 250 所有 0.261 0.263 0.150

粗POM-C分数,研究表明,POM的程度依赖于土壤质地的水平似乎受土壤质地不同领域之间的空间与圣元,太25,56]。此外,沙和粘土含量的关系与其他生物和非生物因素在很大程度上受到时间和耕作(43]。因此,这将明显混淆粗POM的动力。我们的研究结果是一致的漫游等。40),这表明土壤质地和POM之间的关系随时间变化不一致。然而,是什么导致了这种变化不明显的关系。相比之下,53 - 250之间的关系 m POM-C分数和粘土似乎暂时在领域范围内保持一致。因此,粘土细POM的动力学的影响将主要困惑耕作和可能独立时空变化的其他因素。同样,砂的影响是积极的或零250 - 2000 m POM-N分数和粘土的影响一直为53 - 250负 m POM-N分数。

操作。土壤容重

所有POM的BD显著预测分数除了POM-N 1000年 m(表6)。无论耕作治疗,BD POM-C有持续的负面影响在所有分数领域规模。虽然BD对POM的影响更大,但比砂和粘土的影响变量在大多数情况下,没有明显的显著差异(表7)。Tillage-induced BD的变化可以在一定程度上与POM动力学有关。例如,da Silva et al。39和漫游等。40)显示,有一个趋势减少批量SOM与BD耕地增加。球等。57)表明,最大BD水分含量负相关,总孔隙度和粘土含量。我们推测,残渣分解率和新POM形成在低土壤水分可用性将是有限的由于高双相障碍,导致减少了POM股票。然而,我们不能找到证据来支持这一猜测。BD的影响在POM-N POM-C分数都类似,但山坡上更倾向于常数。

3.6.3。土壤水分

土壤水分对POM的影响评估通过添加这个因素来降低模型获得的逆向淘汰。土壤水分不显著的变量的响应。这可能是因为含水量也是一个动态变量POM相比。尽管可以极大地增强了SOM矿化随着水含量(45,46),土壤空间变异的条件(例如,土壤质地)可能是负责变量和复杂变化在土壤化学和生物性质44]。空间格局的土壤特性与水相互作用被耕作可能非常抱愧蒙羞。

4所示。结论

字段级别的改变土壤POM被大空间可变性在蒙羞,在圣元,和太字段,部分是由于自然领域异构性的影响。然而,圣显著加速改变土壤表面POM-C和- n的初期耕作转换,但季节性变化发生之后。虽然粗POM是更敏感比细POM耕作,tillage-induced字段之间的差异更大了POM比粗POM的罚款。因此,总POM-C和- N的相对贡献总SOM下降相比,圣元。这表明细POM土壤C、N循环的一个重要组成部分,至少在短期内。周转率越快新的C在粗POM圣比NT表明减少耕作强度可以提高SOM状态稳定存在的不稳定C和N在粗POM来源。

短期内( POM-C 3年)变化,C - n,新的输入受耕作的影响相对小的时空变异性non-POM或散装SOM在每一个领域。我们发现POM-C和- n共同耕作的空间作为一个功能领域的规模。沙子是粗POM的短期动态的一个重要预测,而粘土控制好POM分数被认为是显著的。所有POM的BD显著预测分数除了POM-N 1000年 m。然而,BD对POM的影响通常是暂时的变量和独立的耕作。尽管耕作影响BD POM和其股票是双相障碍显著相关,对双相障碍有关的机制和土壤POM-C和- n池。此外,控制粘土或BD粗POM往往差异很大,随着时间的推移,可能由于耕作和暂时的变量因素的干扰,如土壤水分。然而,细POM和粘土之间的关系或BD无论字段或取样时间,建议主要耕作效果不显著影响其他生物物理因素的时空变化。总之,在一个典型的加州农业系统,减少耕作可能不一定会导致土壤C增加圣,但保持土壤的水平相比,C .此外,粘土含量和BD被确定为关键影响因素POM的时空变异性。

确认

这项工作是由土壤的卡尼基础科学,项目没有。2005.204。谢谢艾米·p·王,作者珍妮Evatt,杰西卡·路易,安东尼奥·奥罗斯科Hyuisun柳,艾米丽,和乔治•卢米娅荣格对土壤采样和实验室协助。他们也感谢Jan Willem van Groenigen讨论空间数据分析。

引用

  1. j . 6 r·t·柯南特·e·a·保罗,和k . Paustian“土壤有机质的稳定机制:对C-saturation的土壤,“植物和土壤,卷241,不。2、155 - 176年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. s . m .媚眼,f . j . Breidt和k . Paustian”农业管理对土壤有机碳的影响存储在潮湿和干燥的气候条件下的温带和热带地区,”生物地球化学,卷72,不。1,第121 - 87页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. k . Paustian j . 6 e·t·艾略特和h·w·亨特,减少“管理选项 有限公司 从农业土壤排放。”生物地球化学,48卷,不。1,第163 - 147页,2000。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. o . Oenema、g . Velthof和p . Kuikman”技术和政策方面的策略来减少农业温室气体排放,”农业生态系统养分循环,60卷,不。1 - 3、301 - 315年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. a . j . Franzluebbers f . m .荣誉和d . a . zuber Tillage-induced季节性土壤物理性质影响的变化 有限公司 进化在密集种植。”土壤和耕作研究,34卷,不。1,41-60,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. r·l·德斯贾丁斯Kulshreshtha、b·琼金为妻,w·史密斯,b·格兰特和m . Boehm“加拿大农业温室气体减排方案,”农业生态系统养分循环,60卷,不。1 - 3、317 - 326年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. c . a . Cambardella t·b·摩尔人j·m·诺瓦克et al .,“油田规模变化的土壤属性在爱荷华州中部土壤,“美国土壤科学学会杂志》上,卷。58岁的没有。5,1501 - 1511年,1994页。视图:谷歌学术搜索
  8. s . h . Hurlbert”Pseudoreplication和生态领域的设计实验”,生态专著54卷,第211 - 187页,1984年。视图:谷歌学术搜索
  9. n t·霍布斯“挑战和机遇整合跨尺度生态知识,”森林生态与管理,卷181,不。1 - 2、223 - 238年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. w·w·Hargrove和j·皮克林,“Pseudoreplication:区域生态的必要条件,“景观生态学》第六卷,没有。4、251 - 258年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. l . Oksanen”逻辑实验生态学:pseudoreplication pseudoissue吗?”Oikos,卷94,不。1,27-38,2001页。视图:谷歌学术搜索
  12. r . e .植物”,比较意味着unreplicated实地试验的空间数据,”农学期刊,卷99,不。2、481 - 488年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. j·d·f·c·史蒂文森骑士,o . Wendroth c·范·凯塞尔,d·r·尼尔森,“比较两种方法预测作物产量的景观尺度的变化,“土壤和耕作研究,卷。58岁的没有。3 - 4、163 - 181年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. a . Stewart-Oaten w·w·默多克和k·r·帕克,“环境影响评估:“pseudoreplication“时间?”生态,卷67,不。4、929 - 940年,1986页。视图:谷歌学术搜索
  15. e·p·史密斯,“BACI设计”百科全书的Environmetrics,a . h . El-Shaarawi和w·w·Piegorsch Eds。,pp. 141–148, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 2002.视图:谷歌学术搜索
  16. a·j·安德伍德“超越的一部分:实验设计用于检测人类环境影响颞自然种群的变化,“澳大利亚海洋和淡水研究杂志》上,42卷,不。5,569 - 587年,1991页。视图:谷歌学术搜索
  17. a·j·安德伍德“超越的一部分:环境对人口的影响在现实的检测,但变量,世界,”实验海洋生物学和生态学杂志》上,卷161,不。2、145 - 178年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. a·j·安德伍德”之外的一部分:抽样设计可能可靠地检测环境障碍,”生态应用程序,4卷,不。1,3日- 15日,1994页。视图:谷歌学术搜索
  19. a . Stewart-Oaten和p·a·莫塔夫”拒绝的配对率干预分析:评论,”生态,卷84,不。10日,2795 - 2802年,2003页。视图:谷歌学术搜索
  20. c·范·凯塞尔,r·e·法雷尔,d . j . Pennock”作物所存在的碳13和氮15自然丰度的变化和土壤有机质,”美国土壤科学学会杂志》上58卷,第389 - 382页,1994年。视图:谷歌学术搜索
  21. b . a . Hungate r·b·杰克逊c b, f·s·查宾三世,“检测土壤中碳的变化 有限公司 2 浓缩实验。”植物和土壤,卷187,不。2、135 - 145年,1996页。视图:谷歌学术搜索
  22. c . a . Cambardella e·t·艾略特,“颗粒土壤有机质变化在草原种植序列,”美国土壤科学学会杂志》上卷,56号3、777 - 783年,1992页。视图:谷歌学术搜索
  23. j . 6 e·t·艾略特,k . Paustian和j·w·多兰,“聚合和土壤有机质积累在培育和天然草地土壤,“美国土壤科学学会杂志》上,卷62,不。5,1367 - 1377年,1998页。视图:谷歌学术搜索
  24. e . Besnard c .车奴,j . Balesdent p .普吉和d . Arrouays“命运在栽培土壤颗粒有机物的总量,”欧洲的土壤科学》杂志上卷,47号4、495 - 503年,1996页。视图:谷歌学术搜索
  25. b . a . Needelman m . m .漫步g . a . Bollero c . w .自夸,g·k·西姆斯和d·g·布洛克”交互的耕作和土壤质地:生物活性土壤有机质在伊利诺斯州,”美国土壤科学学会杂志》上卷,63年,第1334 - 1326页,1999年。视图:谷歌学术搜索
  26. t . o .西部和w·m .岗位”通过耕作土壤有机碳固定利率和轮作:全球数据分析,“美国土壤科学学会杂志》上,卷66,不。6,1930 - 1946年,2002页。视图:谷歌学术搜索
  27. m . d .夜,m . Sperow k . Howerton k . Paustian和r·f·Follet”预测管理的变化对土壤碳储量的影响对于每个美国相接的农业地区,”水土保持杂志》上57卷,第204 - 196页,2002年。视图:谷歌学术搜索
  28. 水土保持服务,“加州。有人知道由罗县的土壤调查,”加州大学农业水土保持服务合作实验。美国农业部,华盛顿特区,1972年。视图:谷歌学术搜索
  29. j·p·米切尔,k . Klonsky a Shrestha et al .,“采用保护性耕作在加州:当前状态和未来的视角,“《澳大利亚农业实验卷,47号12日,第1388 - 1383页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. g . Eshel g·j·利维,Mingelgrin,和m . j .歌手”的关键评估使用激光衍射粒度分布分析,“美国土壤科学学会杂志》上,卷68,不。3、736 - 743年,2004页。视图:谷歌学术搜索
  31. b . h . Ellert和j·r·贝特尼”的计算对比下的有机质和养分储存在土壤管理制度,“加拿大的土壤科学》杂志上,卷75,不。4、529 - 538年,1995页。视图:谷歌学术搜索
  32. c . c . Cerri j .樵夫r . Balesdent r·l·维多利亚和a . Plenecassagne”应用程序du tracage isotopique原汁 C 13 一个向我de la dynamique de la matiere organique在溶胶,”政府建筑渲染de l 'Academie des的科学卷,300年,第428 - 423页,1985年。视图:谷歌学术搜索
  33. r·b·D \ ' agostino博士答:Belanger, r . b . Jr .)达”建议使用强大的和信息测试正常,”美国统计协会杂志》上,44卷,第321 - 316页,1990年。视图:谷歌学术搜索
  34. SAS研究所”,SAS / STAT用户指南”,SAS研究所Inc .卡里,数控,美国,2004年。视图:谷歌学术搜索
  35. w .林业局和t . Sincich统计工程和科学美国新泽西,Prentice Hall,恩格尔伍德悬崖,第四版,1995年版。
  36. e·h·伊萨克和r·m·斯利瓦斯塔瓦介绍了应用地质统计学,牛津大学出版社,纽约,纽约,美国,1989年。
  37. ibsen Pinheiro j . c和d·m·贝茨Mixed-Effects S和S +模型施普林格,纽约,纽约,美国,2000年。
  38. h . Blanco-Canqui c . j . Gantzer s h·安德森和e·e·爱尔”耕作和作物Epiaqualf对物理性能的影响,“美国土壤科学学会杂志》上,卷68,不。2、567 - 576年,2004页。视图:谷歌学术搜索
  39. a·p·达席尔瓦b·d·凯和大肠完美,“管理与内在对体积密度和相对压实土壤特性的影响,“土壤和耕作研究,44卷,不。1 - 2、81 - 93年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. m . m .漫步,m . g . Bidart和美国奥”耕作影响深度分布和颗粒有机物总量的伊利诺斯州三个土壤,“美国土壤科学学会杂志》上,卷62,不。6,1704 - 1711年,1998页。视图:谷歌学术搜索
  41. s·d·洛格斯登和c . a . Cambardella颞小depth-incremental土壤容重的变化。”美国土壤科学学会杂志》上,卷64,不。2、710 - 714年,2000页。视图:谷歌学术搜索
  42. p·w·昂格尔和d·k·卡塞尔,”耕作实现干扰对土壤特性的影响与水土保持有关:一个文献综述,”土壤和耕作研究,19卷,不。4、363 - 382年,1991页。视图:谷歌学术搜索
  43. j·李,j . 6 a . p .国王,c·范·凯塞尔和d·e·罗尔斯顿”耕作和田间尺度控制温室气体排放,”《环境质量,35卷,不。3、714 - 725年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. j . m . Rey-Benayas m . g . Sanchez-Colomer, a . Escudero”景观,油田规模控制地中海山地草甸的土壤属性的空间变化,“生物地球化学卷,69年,第225 - 207页,2004年。视图:谷歌学术搜索
  45. e·a·戴维森l . v . Verchot j .恩里克Cattanio i l·阿克曼和j·e·m·卡瓦略”土壤含水量对土壤呼吸的影响在东部亚马逊森林和牧场,”生物地球化学,48卷,不。1,53 - 69年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  46. d . c . Reicosky d·w·里夫斯,美国之前,g . b . Runion h·h·罗杰斯和r . l .强奸犯”残留的影响管理和控制交通二氧化碳和水损失,”土壤和耕作研究,52卷,不。3 - 4、153 - 165年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  47. h . j . Farahani g·a·彼得森d·g·威斯特法l·a·谢罗德·l . r . Ahuja,“土壤水分储存在旱地种植制度:种植集约化的意义,“美国土壤科学学会杂志》上,卷62,不。4、984 - 991年,1998页。视图:谷歌学术搜索
  48. d·g·a·彼得森a·j·施莱格尔l .田中和o·r·琼斯,“降水利用效率受种植和耕作系统,”《农业生产,9卷,不。2、180 - 186年,1996页。视图:谷歌学术搜索
  49. a . j . Franzluebbers和m . a .艾尔沙德颗粒有机碳含量和潜在矿化受到耕作和质地的影响,“美国土壤科学学会杂志》上,卷61,不。5,1382 - 1386年,1997页。视图:谷歌学术搜索
  50. 刘贤美陈,“土壤颗粒有机碳在不同土地利用和管理,“土地使用和管理,17卷,不。4、217 - 221年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  51. j . 6 e·t·艾略特,k . Paustian“聚合和土壤有机质动态在常规和免耕系统下,“美国土壤科学学会杂志》上,卷63,不。5,1350 - 1358年,1999页。视图:谷歌学术搜索
  52. j·d·贾斯特若”,土壤团聚体形成和微粒的权责发生制和mineral-associated有机质、”土壤生物学和生物化学,28卷,不。4 - 5,665 - 676年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  53. g . d . Schwenke w·l·费尔顿,d . f . Herridge d·f·汗和m . b .人民,“有关颗粒有机matter-nitrogen (POM-N)和脉冲non-POM-N作物残留,残留管理和谷物N吸收,”Agronomie,22卷,不。7 - 8,777 - 787年,2002页。视图:谷歌学术搜索
  54. 刘贤美陈,“后果以下变性土颗粒有机碳变化的牧场和裁剪,”美国土壤科学学会杂志》上,卷61,不。5,1376 - 1382年,1997页。视图:谷歌学术搜索
  55. j . Hassink”能力的土壤保护有机C和N与粘土和淤泥颗粒,”植物和土壤,卷191,不。1,第87 - 77页,1997。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  56. m . m .漫步和m . g . Bidart”耕作实践影响的物理保护,生物利用度和颗粒有机质的组成,”生物和土壤的肥力,32卷,不。5,360 - 367年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  57. 公元前球,d·j·坎贝尔和e·a·亨特,“土壤可压实性与物理和有机性质在英国的156个站点,“土壤和耕作研究卷,57号1 - 2、83 - 91年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权©2009 Juhwan李等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。


更多相关文章

PDF 下载引用 引用
下载其他格式更多的
订单打印副本订单
的观点1196年
下载717年
引用

相关文章

文章奖:2020年杰出的研究贡献,选择由我们的首席编辑。获奖的文章阅读