土地利用方式对土壤有机碳和团聚体组分特征的影响

以广东省内第四纪红色黏土、玄武岩和花岗岩母质发育的土壤为研究对象,采集不同土地利用方式（水田、旱地、林地、果园/草地）下表层（0~15 cm）和亚表层（15~30 cm）土壤,研究土壤有机碳及其组分（腐殖质碳、易氧化有机碳）、土壤团聚体及其稳定性,分析土壤有机碳及其组分与土壤团聚体及其稳定性之间的相互关系。结果表明：土地利用类型、成土母质等影响土壤有机碳及其组分。3种母质发育的土壤中,各腐殖质组分占有机碳的比例是胡敏酸碳（HAC）＜富里酸碳（FAC）＜胡敏素碳（HMC）,第四纪红色黏土母质发育土壤腐殖酸碳（HAC＋FAC）以草地最高、水田最低;玄武岩、花岗岩母质发育土壤腐殖酸碳以果园最高。土壤中易氧化有机碳所占比例均高于惰性态,第四纪红色黏土母质发育土壤易氧化有机碳占有机碳比例以草地最高、旱地最低;玄武岩、花岗岩为果园最高、林地最低。3种母质发育土壤团聚体（湿筛）主要以＜0.25 mm微团聚体为主,表层土壤＞0.25 mm团聚体所占比例、团聚体平均重量直径（MWD）、团聚体破坏率（PAD）大于亚表层。土壤有机碳各组分均随着有机碳质量分数的增加而增加,＞0.25 mm团聚体质量分数和团聚体MWD随着土壤有机碳及其组分质量分数的增加而增大;PAD随着土壤易氧化碳组分质量分数增加而降低,易氧化有机碳组分有利于土壤中形成较大的团聚体,并增加团聚体水稳性。     

银川鸣翠湖国家湿地公园香蒲、荷花、石菖蒲和芦苇生长区土壤有机碳及其组分含量对比研究

为了了解干旱区城市湿地公园不同植物生长区土壤的储碳能力,在宁夏回族自治区银川市鸣翠湖国家湿地公园中,在香蒲(Typha orientalis)、荷花(Nelumbo nucifera)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)和芦苇(Phragmites australis)生长区,分别设置采样地,于2018年5月8日,采集0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm深度的土壤样品,测定土样的有机碳及其组分含量,分析土壤有机碳及其组分含量与土壤其它理化指标的关系。研究结果表明,香蒲、荷花、石菖蒲和芦苇生长区0～60 cm深度各土层的土壤有机碳质量比平均值分别为20.85 g/kg、16.35 g/kg、7.23 g/kg和4.48 g/kg,土壤易氧化碳质量比平均值分别为6.17 g/kg、4.53 g/kg、2.57 g/kg和1.16 g/kg;与其它植物生长区对应深度的土壤有机碳和易氧化碳含量相比,香蒲生长区0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm深度土壤有机碳和易氧化碳含量显著偏高,荷花生长区40～60 cm深度土壤有机碳和易氧化碳含量显著偏高;与其它植物生长区对应深度的土壤颗粒有机碳含量相比,香蒲生长区0～10 cm、10～20 cm土壤颗粒有机碳含量显著偏高,荷花生长区20～40 cm和40～60 cm深度土壤颗粒有机碳含量显著偏高;荷花生长区各深度土壤可溶性有机碳含量显著高于其它植物生长区;各植物生长区土壤有机碳含量及其组分的含量与土壤砂粒含量、粉粒含量、全氮含量和pH显著相关。     

青海湖流域沼泽和湿草甸表层土壤有机碳含量及其结构特征

为了研究青海湖流域沼泽和湿草甸表层土壤有机碳含量及其结构特征,于2015年9月15～17日,在青海湖流域的小泊湖、仙女湾和鸟岛的沼泽和湿草甸中,采集表层(0～10 cm深度)土壤样品,测定表层土壤有机碳含量;利用~(13)C核磁共振技术,分析表层土壤有机碳的结构特征。研究结果表明,仙女湾、小泊湖和鸟岛湿草甸表层土壤总有机碳质量比分别为32.38 g/kg、24.85 g/kg和24.80 g/kg,比沼泽的减少了11.7%、6.68%和21.22%;表层土壤水溶性碳质量比分别为71.99 mg/kg、64.13 mg/kg和40.31 mg/kg,比沼泽的减少了13.21%、3.33%和15.78%;表层土壤易氧化碳质量比分别为850.40 mg/kg、575.99 mg/kg和663.29 mg/kg,比沼泽的减少了0.83%、21.35%和10.48%;沼泽和湿草甸表层土壤有机碳结构都以烷氧碳含量(36.71%～54.19%)所占比例最高,其它依次为烷基碳含量(25.58%～36.82%)、芳香碳含量(6.20%～16.27%)和羧基碳含量(6.65%～15.41%);湿草甸表层土壤有机碳中的烷基碳含量和芳香碳含量所占比例小于沼泽,而烷氧碳含量所占比例大于沼泽;随着沼泽退化为湿草甸,其表层土壤的总有机碳及其组分含量显著减少,沼泽表层土壤有机碳结构更复杂,其有机碳库更稳定,湿草甸表层土壤有机碳结构相对简单。     

尕海湿地沼泽化草甸中不同积水区土壤活性有机碳含量

2014年5~9月,以尕海湿地沼泽化草甸中不同积水区(无积水区、季节性积水区和常年积水区)的土壤为研究对象,测定土壤中的活性有机碳含量,分析沼泽化草甸不同积水区土壤活性有机碳组分差异。研究结果表明,积水状况对土壤活性有机碳组分影响显著。0~40 cm深度土壤活性有机碳含量最大值出现在常年积水区,季节性积水区的土壤活性有机碳含量次之,最小值出现在无积水区。在不同土壤深度,20~40 cm深度土壤有机碳和微生物量碳含量在季节性积水区最大,在无积水区最小,其它深度土壤有机碳、微生物量碳和易氧化有机碳含量都在常年积水区最大,在无积水区最小,说明常年积水区活性有机碳及组分具有更加明显的表聚性。在不同采样日,各积水区的土壤有机碳、微生物量碳、微生物熵和易氧化有机碳含量都有显著变化(p0.05)。各活性有机碳组分与土壤有机碳含量显著正相关(p0.01),各活性有机碳含量都随着土壤有机碳含量增加而增加。     

景宁望东垟高山湿地自然保护区沼泽土壤有机碳含量分布特征

为了研究山地沼泽土壤有机碳的分布特征,在浙江省南部景宁望东垟高山湿地自然保护区内的森林沼泽、草本沼泽和针阔混交林地中,设置采样地,于2018年9月6～8日,分别采集0～10 cm、10～30 cm、30～60 cm和60～100 cm深度的土壤样品,测定土壤有机碳含量及其活性组分含量,并分析其与其它土壤理化指标的关系。研究结果表明,随着土壤深度的增加,森林沼泽、草本沼泽和针阔混交林地土壤有机碳含量总体上逐渐减小,10～30 cm深度土壤轻组有机碳和颗粒有机碳含量显著低于0～10 cm深度土壤,各深度土壤可溶性有机碳含量差异不大;在0～10 cm、10～30 cm和30～60 cm深度土层,森林沼泽土壤中的可溶性有机碳含量占有机碳含量的比例显著高于草本沼泽,草本沼泽土壤中的颗粒有机碳含量占有机碳含量的比例显著高于森林沼泽和针阔混交林地,草本沼泽土壤有机碳库较稳定;森林沼泽和针阔混交林地土壤有机碳含量与土壤中的全氮和全磷含量显著相关,森林沼泽、草本沼泽和针阔混交林地土壤中的有机碳各活性组分含量与土壤有机碳含量显著相关。     

1978年以来5个时期南四湖区土地利用格局及土壤有机碳储量

以1978年、1987年、1998年、2008年和2018年南四湖区的遥感影像为数据源,采用监督分类方法,对遥感影像进行人机交互目视解译,得到5个时期南四湖区各种土地利用类型的分布和面积数据;在沼泽、水产养殖区、水稻田和旱地中各设置了8个采样点,采集表层(0～15 cm深度)土样,测定土样中的溶解性有机碳、轻组有机碳和重组有机碳的含量,计算出各种土地利用类型表层土壤有机碳密度和碳储量。研究结果表明,受水文变化和人类活动干扰的影响,随着时间的推移,5个时期南四湖区天然湿地(湖泊、河流、沼泽)面积在不断减少,人工湿地面积(水产养殖区、水稻田、人工水渠)在不断增加;随着土地利用方式的改变,南四湖区土壤碳储量也发生了明显变化,沼泽表层土壤的溶解性有机碳密度和轻组有机碳密度都相对最大,水稻田表层土壤的重组有机碳密度相对最大。虽然水产养殖区和水稻田面积的增加,使其表层土壤重组有机碳储量增加了921.58×10~3t,但是,天然湿地的丧失,使得2018年南四湖区表层土壤碳储量比1978年减少了136.34×10~3t。     

闽江河口区盐—淡水梯度下芦苇沼泽土壤有机碳特征

为了阐明盐—淡水梯度下河口潮汐沼泽土壤有机碳特征,对闽江河口盐—淡水梯度下芦苇(Phragmites australis)沼泽土壤有机碳含量、储量及其影响因子进行了测定与分析。结果表明,随着芦苇沼泽由淡水向半咸水沼泽演替,沼泽土壤粘粒和粉粒组成都在增加,土壤pH、容重和砂粒组成则在减小;尤溪洲湿地、蝙蝠洲湿地和鳝鱼滩湿地上分布的芦苇沼泽0～60cm土壤的有机碳含量分别为11.56～14.72g/kg、14.01～19.72g/kg和20.93～22.89g/kg,其平均值分别为12.47g/kg、16.62g/kg和21.97g/kg;3个采样点的0～60cm深度各层土壤有机碳储量范围分别为1408.71～1670.31t/km2、1328.44～1659.80t/km2和1319.93～1677.96t/km2,其平均值分别为1534.13t/km2、1548.12t/km2和1569.22t/km2;3块湿地芦苇沼泽0～60cm土壤的总有机碳储量分别为9204.79t/km2、9288.71t/km2和9415.35t/km2。在盐—淡水梯度下,芦苇沼泽土壤有机碳含量和储量都表现为随着盐度的增加而升高;盐—淡水梯度下沼泽土壤有机碳含量受到多个因子的调控。     

杭州湾湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳组分的关系

选取了杭州湾滨海湿地芦苇Phragmites australis湿地、互花米草Spartina alterniflora湿地、海三棱藨草Scirpus mariqueter湿地以及光滩湿地,研究了土壤脲酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、磷酸酶活性及土壤溶解性碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)在0～20cm土层的分布特征及其内在相关性,探讨酶活性与土壤有机碳及其组分的关系。结果表明,表层(0～5cm)土壤的酶活性和有机碳含量最高,随着土壤深度的增加,土壤酶活性和土壤有机碳含量呈下降趋势。相关分析表明,土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶与总有机碳呈显著正相关,土壤脲酶与土壤溶解性有机碳呈显著正相关,蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶以及碱性磷酸酶活性与土壤微生物量碳或溶解性碳呈负相关,表明不同的土壤酶对湿地土壤有机碳库组成的贡献不同。     

滨海滩涂土壤有机碳演变驱动因子框架

通过归纳、总结前人大量的研究成果,从土壤有机碳演变的尺度约束框架、滩涂土壤有机碳的核心控制因子以及演变的驱动因素3个方面进行总结。结果表明：①目前形成的监测技术约束下的碳库研究体系,其研究的结果忽视了机理性认识的未来需要,这对于应对未来气候变化条件下的滩涂湿地碳库变化风险稍显不足; ② 滩涂土壤有机碳演变的核心控制因子有泥沙、地貌与埋藏速率、植被与农业活动。滩涂围垦后的农业活动类型与方式是滩涂开发后影响土壤有机碳演变的核心要素,远远高于自然滩涂中的自然主导因子; ③ 不同因素在不同时空尺度上会对滩涂有机碳演变起到重要影响,其中,土地利用/覆被对于有机碳的影响机制是需要重点关注的核心命题; ④ 小尺度、长时间尺度有机碳循环机制的研究需要加强,同时,综合考量要素的时空尺度特性及其技术手段的提升,更加注重过程研究对于指导未来滩涂土壤有机碳研究更具有现实意义。     

中亚热带山区土地利用变化 对土壤有机碳储量和质量的影响

通过对中亚热带山区天然林、人工林(用材林和经济林)、次生林、果园和坡耕地等7 种典型土地利用方式的土壤有机碳储量及质量的研究, 结果表明: 中亚热带山区天然林转变 为其他土地利用类型后, 土壤有机碳储量下降了25.6%~51.2%, 而表层0~20 cm 土壤有机碳 储量下降了45.1%~74.8%, 比底层土壤有机碳对土地利用变化的响应更为敏感。土壤轻组有机碳储量(0~60 cm) 下降了52.2%~84.2%, 轻组有机碳占总有机碳比例从13.3%降到3.0% ~10.7%, 比土壤总有机碳对土地利用变化更为敏感。天然林转变为其他土地利用类型后土壤 有机碳损失巨大的原因主要与凋落物归还数量及质量, 水土流失和经营措施对土壤(特别是表层土壤) 的扰动引起土壤有机质加速分解等因素有关。坡耕地人为干扰最严重, 土壤有机 碳下降幅度最大。中亚热带山区土地利用变化引起土壤有机碳储量下降幅度高于全球平均水平, 主要与区域降水和地貌条件有关。因此, 保护山区脆弱生态环境, 加强天然林保护和植 被恢复, 合理营造人工林, 减少耕作, 对山区土壤碳吸存、减缓大气CO₂ 浓度升高和气候变化以及促进山区可持续开发的生态服务功能发展都具有重要意义。