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应用和环境土壤学
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应用和环境土壤学/2014年/文章

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体积 2014年 |文章的ID 654796年 | https://doi.org/10.1155/2014/654796

r . Moussadek r . Mrabet r . Dahan a . Zouahri m . El Mourid大肠Van Ranst, ”耕作系统影响土壤有机碳存储在摩洛哥中部和质量”,应用和环境土壤学, 卷。2014年, 文章的ID654796年, 8 页面, 2014年。 https://doi.org/10.1155/2014/654796

耕作系统影响土壤有机碳存储在摩洛哥中部和质量

r . Moussadek,1 r . Mrabet,1 r . Dahan,1 答:Zouahri,1 m . El Mourid,2 和 e . Van Ranst3

1415年国家科学研究所Agronomique, BP,大道维克托瓦尔,拉巴特摩洛哥

2国际干旱地区农业研究中心,Menzah四世2037年突尼斯首都突尼斯市

3实验室土壤科学、地质和土壤科学系(WE13),根特大学Krijgslaan 281 / S8 9000绅士,比利时

学术编辑器:Artemi Cerda先生
收到了 2014年5月20
接受 2014年8月17日
发表 02年9月2014年

文摘

稳定或改善土壤有机碳含量在气候变化条件下可持续作物生产是至关重要的。因此,土壤有机碳的研究是在地中海盆地获得动力。我们的目标是量化的影响没有耕作(NT)和传统耕作制(CT)对土壤有机碳(soc)股票在三种土壤类型(变性土,始成土和淋溶土)在中央摩洛哥。化学分析是用来确定耕作影响各种腐殖质物质。我们的研究结果表明,5年后,表面地平线(0 30厘米)SOC股票不同耕作系统之间和土壤类型。NT的soc明显高于CT相比(10%的变性土和始成土8%),但差异无显著意义的淋溶土。平均soc在0 30厘米深度是29.35和27.36毫克公顷−1分别在NT和CT。最高的soc(31.89毫克公顷−1)被发现在NT下变性土。腐殖质物质的比较表明,胡敏酸和腐殖质在NT相比明显高于CT,但富啡酸浓度显著降低。这些研究证实了NT确实产生有益的作用在这些土壤soc和质量。

1。介绍

管理土壤有机质(SOM)的耕地已成为越来越重要的在世界的许多地区,为了防止土地退化(1,2),增加食品安全(3,4C],减少排放,和/或减缓气候变化(5- - - - - -7]。事实上,土壤碳循环和组成是农业综合的基本要素和生态影响和预测。机器人和Benites8)SOM视为关键发展抗干旱的土壤(即。,water conservation, evaporation and erosion control, and soil water infiltration ease) and ensuring sustainable food production (crop productivity, fertilizer use efficiency, reduced pesticide use, and crop ecological intensification) [9,10]。

在摩洛哥,之前有调查表明,SOM内容在大多数土壤低(< 2%),十年(从1987年到1997年)平均损失的土地集约利用SOM由于约为30% (6]。SOM的衰落在摩洛哥耕种土壤,由于耕作强度,减少土壤质量和土壤退化的风险增加11,12]。事实上,联合国粮农组织估计,71%的摩洛哥农业土壤退化,需要保护措施(8]。

为了应对这种情况,保护农业已被推荐为另外一个策略转化土壤退化的螺旋在世界的许多地方14- - - - - -16]。免耕系统,包括消除土壤耕作和反演,保持作物残留物覆盖,并确保适当的作物序列,已报告改善SOM水平,确保在不同土壤碳积累和封存从气候制度对比17]。在地中海盆地,经验表明通过采用自然资源的可持续利用和扩散的免耕系统改善土壤质量,提高农作物产量与气候变化和干旱18,19]。以其他的术语来说,SOM改进NT下基本的食物系统在地中海旱地。在西班牙,Alvaro-Fuentes et al。20.]表明,没有耕作(NT)增加土壤有机碳(SOC)土壤剖面的股票比CT(0-40厘米)。在意大利也发现类似的结果(21),在法国(22在摩洛哥,(23- - - - - -25]。免耕系统,同时也发现,在旱地土壤在减轻公司可以发挥作用2水平(22,26]。连续收获的植物材料在传统耕作系统减少碳含量的几个作者所报道的地中海土壤和损害其生育率和健康(17]。尽管大多数研究报道,没有耕作增加土壤SOC存储上的视野和传统耕作制相比,其他的研究报道,SOC的内容,在更深的视野,在NT下可能是相似的,甚至低于传统耕作制度下(26]。事实上,Franzluebbers [27)报道,SOC股票不仅依赖耕作系统,而且在当地条件(土壤类型、气候)。

SOM在所有阶段的连续的物质衰变。腐殖质是一个相对稳定的组件形成腐殖质物质,包括胡敏酸、富里酸,hymatomelanic酸,和腐殖质28]。腐殖酸和富里物质提高植物生长直接通过生理和营养的影响(8),但也改善土壤健康和质量通过改良土壤的物理、生物和化学性质。很明显,免耕系统持久的管理实践;他们必须同时改善和保护土壤有机质及其活跃的一部分。

调查报道,NT系统影响不仅SOM的数量,而且其特征(29日]。土壤有机质质量是影响没有耕作的颗粒有机物(24]或胡敏酸的组成、富里酸、胡敏素(30.]。这些腐殖质物质参与改善土壤结构稳定性和植物的生长31日]。

在摩洛哥,没有耕作的影响SOC内容主要是研究[32),但研究的潜在存储SOC在NT下,考虑土壤类型的影响,尚未开展。此外,影响耕作系统在半干旱摩洛哥的腐殖质物质环境并不是在任何先前的研究评估。因此,SOC化学研究仍然很少下最具生产力的土壤耕作系统在摩洛哥,变性土。因此,本研究的目标(我)调查的影响NT和CT在SOC证券(SOC)在三种土壤类型;(2)量化的影响NT和CT在变性土腐殖质的组成物质。

2。材料和方法

2.1。研究地点、试验装置和作物管理

这项研究是由Merchouch高原(33°34′N, 6°42′W,和425米高程),在摩洛哥。地中海气候的特点是平均年降雨量为450毫米。图1显示了月度时间序列(1970 - 2012)的平均降雨量和温度和那些在研究期间发生。


图1
月平均降雨量和温度(2011 - 2012)在Merchouch月度值相比长期时期(1970 - 2012)。

实验后成立于2006年秋季收割小麦。三个网站不同的土壤类型选择。不同站点的土壤分类为变性土现场1,始成土现场2,和现场淋溶土3方面分类(33]。表1概述了主要的土壤特性的土壤3网站。
网站/土壤 深度
(厘米)		 粘土
(%)		 淤泥
(%)		 沙子
(%)		 结构类 pH值
(1.1小时2O)		 P2O5
(毫克/公斤)		 K2O
(毫克/公斤)		 CaCO3总
(克/公斤)		 SOC
(克/公斤)
网站1
变性土		 0-20 49 29.5 21.5 C 7.02 21 234年 3.6 12.2
20 - 80 52 26.6 21.4 C 7.23 11 133年 7.3 11.4
80 - 120 53 23.1 23.9 C 7.37 5 139年 8.5 9.7
网站2
始成土		 0-25 44 37 18 C 7.9 58 237年 1.2 11.7
25-55 41 49 10.0 原文如此 7.8 5 133年 4.4 11.1
55 - 90 38 55 7.4 银 7.7 3 108年 9.5 5.5
网站3
淋溶土		 0-15 19 36 45 l 7.1 40 259年 5.5 7.4
15-50 25 28 47 l 7.2 14 129年 10.5 6.5
50 - 100 36 21 43 l 7.4 4 109年 10.1 6.2
C:粘土;SiC:粉质粘土;SiL:粉砂壤土;李:壤土(三角形结构后13])。
表1
选择土壤特性在不同站点(Merchouch、摩洛哥)。

试验装置。的三个网站,两个耕作系统的试验包括:免耕(NT)和传统耕作制系统(CT),进行两个相邻块200米长,100米宽。CT情节了,根据农民的实践在这一地区,在30厘米的深度“碎秸犁”每年8月底。seed-root床上准备,通过凿,约15厘米深度运营,和两个通过圆盘耙约10厘米深度需要在9月中旬。土壤中没有打扰的情节在NT下保持平坦和留茬残留物覆盖在30%的水平。Wheat-lentil采用旋转和作物管理类似于CT和NT治疗。事实上,11月中旬冬小麦播种140公斤公顷−1种子率。在12月中旬,扁豆播种种子40公斤公顷−1。在播种之前,小麦和小扁豆复合肥料(14 n-28p2O5-14 k2O), 150公斤公顷的速度1和100公斤哈哈−1,分别。此外,小麦收到100公斤公顷−1尿素在2月底。杂草的控制主要是基于耕地土壤在播种前CT图;而在NT情节这控制是通过化学除草。事实上,对于小麦、flumetsulam除草剂使用的剂量50毫升−1播种前哈。在扁豆播种之前,杂草处理3公顷−1百草枯。

NT和CT扁豆服用1公顷−1每个赛季的fluazifop-P-butyl二月初。小麦,50毫升公顷−1使用的flumetsulam每年3月初来控制杂草。

收获后,大约30%的作物残留物被维持在免耕制下的表面。事实上,研究残留管理在soc NT系统的影响,三个1米2阴谋被随机选择收获在NT情节的大阴谋1公顷,平均每米计算残留2和知道的残留物收集,机械联合收割机将离开大约30%的残留在大小麦NT的阴谋。扁豆,收获是手动完成的,30%的收获残留手动表面分散NT阴谋。

与NT相比,在CT情节所有作物残留物被逐出场根据本地区的传统农业耕作方式。

2.2。土壤采样和分析
2.2.1。土壤有机碳含量

2012年6月,小麦收成后,干扰和原状土样测定SOC内容(SOCc)和容积密度,分别在同一时间。土壤样本中收集的三个不同的地点在四个深度(0 - 5、5 - 10、10 - 20和20 - 30厘米)在NT和CT情节三个复制/治疗。我们选择使用这四个深度在这项研究因为研究土壤管理对SOC的影响使用整个土壤剖面可以更复杂,需要一个长期的SOC监控(34]。

后立即取样,扰动土渗在2毫米的样本干燥去除植物碎片。SOC含量间接测定有机碳氧化后Walkley和黑色的经典方法(35]。有机质含量是估计SOC含量乘以1.724的校正因子。关于土壤容重( 200厘米的土壤),完整的核心3金属袖子收集使用hammer-driven干散货密度测定的岩心取样器被格罗斯曼和Reinsch36)(表1)。

2.2.2。腐殖质物质

研究耕作实践在腐殖物质的影响,收集土壤样本随机的变性土0-20 NT和CT情节三厘米深度复制/治疗在赛季中期(2012年3月)。

腐殖质物质的提取做了使用碱性溶剂方法(37]。细分数(< 50岁μm)是0.1焦磷酸钠治疗pH值9.8。从这些碱性物质,由离心分离,分散有机矿质胶体与4%氯化钾和胶体与不溶性混合土壤残留。残留的然后在pH值0.1 N氢氧化钠处理12使用相同的协议(38]。

焦磷酸、氢氧化钠提取涨跌互现。腐殖酸和富里酸酸化分离的pH值1.5。

2.2.3。计算土壤有机碳(soc)股票

股票的土壤有机碳(soc)是表示使用以下方程(39]: soc是土壤有机碳股票(公斤C m2), 体积密度(Mg m−3)层 ,SOCc我土壤有机碳含量的比例(C g−1)层我, 混合层深度(米)。

2.3。统计分析

SOCc耕作制度的影响,soc和腐殖质物质在不同的土壤类型使用SPSS版本测试17。方差分析(方差分析)是用来确定每个土壤类型和耕作的影响的重要性t以及(学生的t以及)申请比较治疗手段。

3所示。结果与讨论

3.1。土壤有机碳含量(SOCc)

我们的研究结果表明,SOCc表面附近(清廉厘米)明显高于在NT下相比,CT对三种土壤类型(图2),确认结果被其他作者在地中海半干旱条件下(20.,32,40,41]。减少在传统耕作的土壤可以解释SOCc过度切除后生物量收获和提高分解率由于增加了土壤表面的微生物活动42,43]。在10 - 20厘米深度,除了淋溶土,在NT SOCc明显高于CT。然而,在最深的地平线(20 - 30厘米),无显著差异之间的SOCc一直观察CT和NT系统。同样发现类似地中海半干旱条件下为Murillo et al。44),莫雷诺et al。45],和Lozano-Garcia Parras-Alcantara [46]。


图2
土壤有机碳含量(SOCc)和容积密度()在三种土壤类型5年后NT和CT。在每个深度()意味着治疗之间存在显著差异(LSD测试,)。误差棒代表一个标准误差。

虽然在半干旱气候条件下潜在的C封存到深层土壤视野通常是受限制的,略有增加SOCc的表层是必不可少的控制水土流失,水渗透,营养和保护有关的土壤质量(47]。

3.2。土壤有机碳存储(soc)

图2显示了较高的土壤 在NT下比在CT,特别是在表层土壤(淋溶土除外)。类似的结果是在大量研究报告显示,体积密度增加后的几年NT的介绍(48- - - - - -50]。

几个作者认为这增加Db在NT下后将减少随时间增加土壤生物活性(51- - - - - -53]。

表2显示所有图层的soc耕作系统在三种土壤类型。方差分析表明显著提高soc在NT下相比,CT在0 - 5和5 - 10 cm层下三种土壤类型。考虑到平均soc 0 30厘米深度、NT soc显著高于CT在变性土和始成土;然而没有观察到显著差异之间的两个耕作系统在淋溶土。soc(0 30厘米)的平均是29.35和27.36毫克公顷−1分别在NT和CT,最多31.89毫克公顷−1在NT下变性土(表2)。
深度(cm) 变性土 始成土 淋溶土 平均
NT CT NT CT NT CT NT CT
0 - 5 5.39一个 4.14b 4.91一个 4.07b 4.02一个 3.31b 4.77一个 3.84b
5 - 10 5.83一个 4.62b 5.70一个 4.63b 5.09一个 4.69b 5.54一个 4.65b
10 - 20 11.32一个 10.77b 10.35一个 9.81b 8.54一个 8.61一个 10.07一个 9.73一个
20 - 30 9.34一个 9.26一个 9.80一个 9.98一个 7.77一个 8.18一个 8.97一个 9.14一个
总(0 30厘米) 31.89一个 28.79b 30.76一个 28.49b 25.41一个 24.79一个 29.35一个 27.35b
a、b相同的土壤和深度,治疗相同的信不是明显不同;学生的t以及( )。
表2
土壤有机碳存储(soc) (Mg·哈−1)在三个网站在任何耕作(NT)和常规耕作Merchouch (CT),摩洛哥。

这一结果表明,经过五年的连续NT表层土(0 30厘米)soc变性土增加了10%,始成土的8%,和2%相比,淋溶土CT。这是符合的结果本Moussa-Machraoui et al。54)观察到一种进步12%的soc的突尼斯始成土经过4年的NT CT相比。

同样的,(18)观察到显著增加soc的变性土相比,经过4年的NT CT在半干旱摩洛哥。在长期的研究中,(24)报道,soc在NT下变性土为13.6%高于CT 11年之后在干燥条件下相比,我们的研究区域。

相反,我们没有观察到显著的影响(0 30厘米)的NT soc在淋溶土,而CT。这是在协议与结果报告Virto et al。55和托马斯et al。56在半干旱气候下的淋溶土。较高的C封存潜力的NT下变性土始成土和淋溶土可以通过不同的结构来解释。一些研究人员已经表明fine-textured土壤固碳潜力远远大于粗切土(5,57,58]。事实上,SOC在土壤质地细腻,由于高稳定属性,粘土对有机物可能被困在粘土颗粒之间的非常小的空间减少微生物的可访问性,因此放缓SOC分解。这是介导的聚合过程碳积累解释为六et al。59]。许多作者报道,土壤粘粒含量高的土壤SOC往往高于粘土含量较低的类似的土地利用和气候条件下(27,60]。

从这个意义上讲,(61年变性土)描述为“活跃”土壤在NT由于高的粘土可以提高土壤有机碳含量。

关于有机碳储存、soc 31.9 Mg·哈之间的不同−1和25.8 Mg·哈−1在NT下,同时,在耕种治疗,soc介于28.8毫克之间·哈−1和24.8 Mg·哈−1。这些值被Fernandez-Ugalde低于观察et al。62年)发现,在粉质粘土土壤soc在0 30厘米50.9 Mg·哈−1经过7年的免耕制,明显高于44.1毫克·哈−1在CT在wheat-barley半干旱地区种植制度在西班牙。同样的地中海气候,Hernanz et al。63年)发现,11年之后在NT下,soc的37毫克·哈−1这是高于33.5毫克·哈−1根据CT,使用wheat-vetch (Vectoria漂白亚麻纤维卷l .)旋转粉砂质土壤中。较低的soc值我们观察到可以用这一事实来解释需要更多的时间达到峰值之前封存在NT下。据西方和Post (64年),在5 - 10年内可以达成这个峰值后NT的引入。

3.3。腐殖质物质

根据图3NT下,有机物组成的更高数量的胡敏酸(HA)和腐殖质(胡)和低大量的富里酸(FA)相比,CT在变性土。这是符合Szajdak等获得的结果。65年]。相对减少FA在NT下CT相比,可能是由于腐殖化过程由残留青睐管理在NT和导致显著增加的最稳定的分数(HA和胡)(66年]。


图3
t 腐殖质物质在NT下变性土和CT (FA:富里酸;HA:胡敏酸;胡:腐殖质),为每个字母不相同的物质(治疗(学生的明显不同以及与))。

Blanco-Canqui和拉尔67年)报道,胡敏酸的增加尤其参与聚合稳定超过富里酸。根据短笛et al。68年),额外的HA为债券粒子在一起,可以吸附在粘土颗粒多价阳离子,使他们特别有效减少粘土分散,提高土壤含水量,减少水土流失(69年]。事实上,在研究了变性土,积极NT对聚合稳定性的影响和土壤含水量已报告在之前研究Moussadek et al。25]。

4所示。结论

没有耕作的引入摩洛哥中部(NT)在麦系统可以提高土壤质量的替代。NT的五年后,显著增加土壤有机碳(SOC)相比,CT发现两个主要土壤(变性土和始成土)。SOC股票从2%上升到10%,这取决于土壤类型。事实上,变性土或类似粘土土壤一般能够储存更多的SOC在NT下沿剖面比粗质土壤。这种有机碳的积累导致增加水平的胡敏酸和腐殖质在NT下变性土与CT相比。所得结果表明,NT有助于在地中海半干旱条件下土壤质量的提高。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者欣然承认金融支持ICARDA (INRM项目)和根特大学(比利时)的支持。

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