Effects of organic material addition on organic carbon fractions in black loessial and loessial soils

Wang Dandan; Zhao Huanhuan; Xu Chenyang; Li Jiangwen; Hu Feinan

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.019

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Effects of organic material addition on organic carbon fractions in black loessial and loessial soils

Carbon Effect Researches

- Effects of organic material addition on organic carbon fractions in black loessial and loessial soils
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 4, Pages: 267-276(2025)
- 作者机构：
  
  1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100
  2.西北农林科技大学水土保持科学;与工程学院，陕西杨凌 712100
  3.中国科学院水利部水土保持研究所水土保持与荒漠化整治全国;重点实验室，陕西杨凌 712100
  4.农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室，陕西杨凌 712100
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.019
  CLC： S156.2
- CSTR：32312.14.stbctb. 2025.04.019.
- Received：18 March 2025，
  
  Revised：2025-04-27，
  
  Published：20 August 2025
- 稿件说明：
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王丹丹, 赵欢欢, 许晨阳，等.有机物料添加对黑垆土和黄绵土有机碳组分的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):267-276.

Wang Dandan, Zhao Huanhuan, Xu Chenyang, et al. Effects of organic material addition on organic carbon fractions in black loessial and loessial soils [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):267-276.
王丹丹, 赵欢欢, 许晨阳，等.有机物料添加对黑垆土和黄绵土有机碳组分的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):267-276. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.019. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.04.019..

Wang Dandan, Zhao Huanhuan, Xu Chenyang, et al. Effects of organic material addition on organic carbon fractions in black loessial and loessial soils [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):267-276. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.019. CSTR： 32312.14.stbctb. 2025.04.019..

摘要

目的

研究12种不同外源有机物料，包括烟杆生物炭、果木枝条生物炭、小麦秸秆、油菜秸秆、鸡粪、牛粪、葡萄糖、纤维素、LB培养基、聚丙烯酰胺（PAM）、腐植酸肥、壳聚糖，对典型黄土（黑垆土与黄绵土）理化特性及土壤有机碳组分的影响，为农田土壤质量提升过程中有机改良剂的选择与应用提供理论依据。

方法

将有机物料与风干土壤以3%的质量比混合，并进行100 d的室内培养试验，同时设置不添加有机物料为对照组（CK）。利用密度浮选结合湿筛的方法分离并计算土壤游离态颗粒有机碳（FPOC）、闭蓄态颗粒有机碳（OPOC）、颗粒态有机碳（POC）和矿质结合态有机碳（MOC）4个有机碳组分，通过冗余分析（RDA）对土壤理化性质与有机碳组分之间的关系进行解析。

结果

①与CK相比，有机物料添加能够有效降低两种典型黄土的碳酸钙含量，提高土壤电导率、TOC以及全氮（纤维素添加除外）含量。 ②与CK相比，土壤中FPOC，OPOC，POC和MOC含量均有所提高，其中以果木枝条生物炭、烟杆生物炭、小麦秸秆添加处理下的FPOC增量最大，黑垆土中相应各指标分别提高了2 158.5%，1 545.3%，907.5%，黄绵土中各指标含量分别提高了2 971.8%，1 717.9%，1 730.8%。 ③FPOC，OPOC，POC和MOC含量与TOC呈极显著的正相关关系（

0.01）。C/N及全氮含量是影响土壤各组分有机碳含量的主要原因，其解释率在黑垆土和黄绵土中分别达到了76.1%和76.3%。

结论

有机物料添加使TOC含量升高，有效地改善了土壤理化性质，使土壤FPOC，OPOC，POC和MOC含量与CK相比均有所提高。C/N及全氮含量是影响土壤各组分有机碳含量的主控因素。

Abstract

Objective

The effects of 12 different exogenous organic materials， including tobacco stalk biochar， fruit tree branch biochar， wheat straw， rapeseed straw， chicken manure， cow manure， glucose， cellulose， LB medium， polyacrylamide （PAM）， humic acid fertilizer and chitosan， on the physicochemical properties and soil organic carbon fractions of typical loess （black loessial and loessial soils） were studied to provide a theoretical basis for selecting and applying organic soil conditioners to improve the quality of cultivated soil.

Methods

Organic materials were mixed with air-dried soil at a mass ratio of 3%， and a 100-day indoor incubation experiment was conducted using a control group （CK） without organic material addition. Density flotation combined with wet sieving was used to separate and quantify four organic carbon fractions： free particulate organic carbon （FPOC）， occluded particulate organic carbon （OPOC）， particulate organic carbon （POC）， and mineral-associated organic carbon （MOC）. Redundancy analysis was performed to analyze the relationships between soil physicochemical properties and organic carbon fractions.

Results

① Compared with CK， the addition of organic materials effectively reduced the calcium carbonate content of the two typical loess soils and increased the soil electrical conductivity， TOC and total nitrogen （except for cellulose addition）. ② Compared with CK， the contents of FPOC， OPOC， POC， and MOC in the soil increased， with the largest increments in FPOC observed under treatments with fruit tree branch biochar， tobacco stalk biochar and wheat straw. In black loessial soil， the corresponding indicators increased by 2 158.5%， 1 545.3%， and 907.5%， respectively， whereas in loessial soil， the increases were 2 971.8%， 1 717.9% and 1 730.8%， respectively. ③ A highly significant positive correlation was noted between FPOC， OPOC， POC， MOC contents and TOC （

0.01）. The C/N ratio and total nitrogen content were the primary factors influencing the organic carbon content of the soil components， with explanation rates reaching 76.1% and 76.3% in black loessial and loessial soils， respectively.

Conclusion

The addition of organic materials increased TOC content， and effectively improved soil physicochemical properties. Compared with CK， the contents of FPOC， OPOC， POC， and MOC in the soil increased. The C/N ratio and total nitrogen content were the dominant factors influencing the organic carbon content of the soil components.

关键词

Keywords

references

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