煤矿塌陷区不同复垦方式对土壤有机碳和黑碳含量的影响研究（英文）

本文以国家级土地复垦示范区徐州市煤矿塌陷区为研究区域,研究复垦土壤中有机碳和黑碳含量的变化,对解释复垦土壤质量变化规律,改善矿区土壤复垦工艺,促进矿区土壤的可持续利用具有一定的意义。本研究采集了煤矸石填充、混推平整复垦、泥浆泵填充和粉煤灰填充4种复垦方式土壤,并以塌陷区土壤作为对照,利用元素分析仪、重铬酸钾滴定法等方法,对其中的有机碳和黑碳的含量进行测定,结果表明:复垦方式对塌陷区土壤有机碳和黑碳的含量具有一定的影响,在粉煤灰填充方式中,土壤中不同深度的有机碳和黑碳含量变化最大;对四种复垦方式不同深度土层黑碳和有机碳含量进行回归分析,均可发现黑碳含量与有机碳的含量达到显著水平。所以研究区黑碳占有机碳的比例与有机碳的累积无明显关系。     

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。     

大兴安岭地区多年冻土区不同深度土壤碳分布特征

高纬度多年冻土区是对气候变化响应最敏感的区域,多年冻土退化严重影响土壤碳循环过程,揭示不同地表覆盖类型下多年冻土区土壤有机碳的垂直分布规律,对于预测未来多年冻土区土壤碳库变化有重要意义。本研究以大兴安岭高纬度多年冻土区森林、森林沼泽、灌丛沼泽为研究对象,利用钻探法采集土柱（7～8 m）,对3种不同植被下的土壤碳（有机碳、可溶性有机碳）进行测定,进一步分析土壤碳含量的垂直分布特征。结果表明,随着深度增加,土壤碳含量降低,有机碳含量变化范围为14.55～95.98 g/kg（森林沼泽）、17.48～132.93 g/kg（森林）、2.58～396.50g/kg（灌丛沼泽）,但在多年冻土层中也存在较高碳含量的情况;活动层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为：灌丛沼泽>森林>森林沼泽,多年冻土层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为在森林沼泽>森林>灌丛沼泽;各组分碳在活动层的变异系数表现为30.31%～114.26%,各组分碳在多年冻土层的变异系数表现为30.23%～192.09%;相关分析表明,土壤碳与深度和pH呈负相关,与土壤水分显著正相关。     

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。     

中国农田耕层土壤有机碳变化特征及控制因素

通过收集我国1980~2006年以来966个样点农田耕层土壤有机碳的实测数据,以及各样点的气温和降水数据,分析中国农田土壤有机碳变化特征,对变化的原因和发展趋势进行了探讨,对比分析了气温与降水对水稻土与旱作土固碳能力的差异,以及气温和降水对不同区域土壤有机碳的影响。结果表明:总体上我国实测点耕作表层土壤有机碳呈上升趋势,79%增幅样本主要集中在年增幅为0~3%的区间。农田土壤有机碳的含量受制于气温与降水,及水热条件的组合。20年来,全国农田土壤耕层有机碳含量的分布格局没变。农田土壤有机碳的变化,主要受人类活动的影响。土地利用方式对土壤固碳差异明显,水稻土有机碳水平明显高于旱地,水田耕层有机碳含量为旱地耕层有机碳含量的175~176%。     

长期施肥对绿洲农田土壤剖面有机碳及其组分的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站长期定位试验为平台,对不同施肥模式下绿洲农田土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及团聚体结合碳的剖面(0~3 m)特征进行了研究。结果表明:与荒漠土壤相比,20 a长期施肥模式下SOC含量在表层(0~0.2 m)土壤中增加了14%~56%,但在下层(0.2~0.6 m)减少了15%~33%。在深层(O.6~3 m),单施化肥(NPK与N2P2K)与化肥配施秸秆处理(NPKR与N2P2R2)具有不同的变化:SOC含量在前者中降低了5%~9%,在后者中增加了4%~9%,POC与LFOC具有相似变化趋势。所有处理均增加了整个剖面的大团聚体(>0.25 mm)结合碳。然而,44%~87%的SOC分布于粉砂与粘粒组分(<0.053 mm)中,在深层土壤中该比例最大(超过80%),揭示了该组分中SOC含量的维持对于碳固定的重要性。单施化肥处理降低了粉砂与粘粒组分中SOC含量,可能是其深层土壤碳损耗的一个机制。化肥配施秸秆处理在促进SOC含量的增加、大团聚体形成方面具有最好效果,尤其在深层土壤。     

川中丘陵地区近25年来农田土壤有机碳密度变化——以四川省盐亭县为例

根据盐亭县第二次全国土壤普查23个土壤剖面的采样记录,2007年采集了这23个土壤剖面样品,并分析测定其土壤有机碳含量,对比发现,盐亭县近25年来土壤平均有机碳密度上升2.70 t/hm2,上升幅度为5.65%,该县农田土壤具有微弱的碳汇效应.近25年来该县土壤有机碳密度变化复杂,不同土壤类型之间的变化差异较大.其中,水稻土、黄壤和紫色土有机碳密度均有不同程度的上升,而冲积土的有机碳密度则明显下降.而就土地利用方式而言,水田土壤的有机碳密度呈明显上升趋势(上升幅度15.38%),而旱地土壤有机碳密度则基本上保持稳定少变.该区今后应主要通过改良耕作措施,推广生态农业技术,增加土壤有机物质归还量;加强生态环境建设,搞好水土保持;灌溉水利工程建设进一步稳定和扩大水田面积等措施,以达到稳定和提高农田土壤有机碳储量的目的.     

会仙喀斯特溶洞湿地、稻田和旱田土壤有机碳含量及其与养分的关系

以桂林会仙喀斯特溶洞湿地及其附近的稻田和旱田表层土壤为研究对象,采用常规方法,测定土壤有机碳和养分含量,并分析二者之间的关系。结果显示,喀斯特溶洞湿地的土壤有机碳含量为(21.77±1.42)g/kg,与稻田的土壤有机碳含量[(22.33±1.19)g/kg]没有显著差异,而旱田土壤有机碳含量为(12.78±0.22)g/kg,比湿地土壤低41.30%。稻田土壤的全氮含量、碱解氮含量、p H、阳离子交换量、交换性钙和交换性镁含量都与喀斯特溶洞湿地土壤无显著差异。但是,上述指标在旱田土壤中较低,降低幅度为15.63%~50.87%。统计结果表明,所有土壤全氮含量和p H与土壤有机碳含量都呈显著正相关(p0.01);土壤碱解氮、阳离子交换量、交换性钙和交换性镁与土壤有机碳含量都显著正相关(p0.05)。因此,土壤碱解氮、阳离子交换量、交换性钙和交换性镁对维持喀斯特溶洞湿地和稻田土壤较高的土壤有机碳水平具有重要的作用。     

东寨港红树林中不同群落区表层土壤有机碳及其活性组分含量北大核心CSCD

2021年5月,在海南东寨港国家级自然保护区红树林中的9种群落区,采集表层(0~20 cm深度)的土壤样品,测定表层土壤样品中的有机碳及其活性组分的含量,分析其与土壤化学指标的关系。研究结果表明,东寨港国家级自然保护区红树林中9种群落区表层土壤中的总有机碳、微生物生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳质量比的平均值分别为34.45 g/kg、615.01 mg/kg、73.97 mg/kg和1.46 g/kg,其变异系数都大于60%;在9种群落区表层土壤的总有机碳含量中,易氧化有机碳含量所占比例(平均值为4.47%)最大,其次是微生物生物量碳含量所占比例(平均值为1.96%),可溶性有机碳含量所占比例(都小于1.00%)最小;表层土壤中的全氮含量、全钾含量和土壤pH是影响有机碳及其活性组分含量的主要因素。     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

Impacts of Different Land Reclamation Methods on Organic Carbon and Black Carbon in Soil in a Mine Subsided Area

In this paper, changes in the amounts of organic carbon and black carbon in reclaimed soil were studied. The subsidence area was in a Xuzhou coal mining area that is part of a national land reclamation demonstration area. The significance of the paper is to explain the law of quality changes of reclaimed soil, improve the soil reclamation process and promote the sustainable use of soil in mining areas. In the study, four kinds of soils were collected using four land reclamation methods: coal gangue filling (CGF), mixed flat reclamation (MFR), mud pump filling (MPF) and fly ash filling (FAF); soil from the subsided area (SS) was used as the control. Organic carbon and black carbon on content were determined by elemental analysis, potassium dichromate titration and other methods. The result shows that reclamation methods do have an influence on the organic carbon and black carbon content in subsidence soil. The content of organic carbon and black carbon at different soil depths varies the most in FAF. Regression analysis of black carbon and organic carbon contents from the four different reclamation methods show that the levels are significant in all cases. Therefore, there is no obvious relationship between the proportion of black carbon and the accumulation of organic carbon in the study area.     

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO₂排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO₂排放量显著减少32%~63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO₂排放量减幅(32%~48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO₂排放量减幅(50%~63%)高出全球平均水平(33%)。     

Spatial variation and driving mechanism of soil organic carbon components in the alluvial/sedimentary zone of the Yellow River

Alluviation and sedimentation of the Yellow River are important factors influencing the surface soil structure and organic carbon content in its lower reaches. Selecting Kaifeng and Zhoukou as typical cases of the Yellow River flooding area, the field survey, soil sample collection, laboratory experiment and Geographic Information System(GIS) spatial analysis methods were applied to study the spatial distribution characteristics and change mechanism of organic carbon components at different soil depths. The results revealed that the soil total organic carbon(TOC), active organic carbon(AOC) and nonactive organic carbon(NOC) contents ranged from 0.05–30.03 g/kg, 0.01–8.86 g/kg and 0.02–23.36 g/kg, respectively. The TOC, AOC and NOC contents in the surface soil layer were obviously higher than those in the lower soil layer, and the sequence of the content and change range within a single layer was TOCNOCAOC. Geostatistical analysis indicated that the TOC, AOC and NOC contents were commonly influenced by structural and random factors, and the influence magnitudes of these two factors were similar. The overall spatial trends of TOC, AOC and NOC remained relatively consistent from the 0–20 cm layer to the 20–100 cm layer, and the transition between high-and low-value areas was obvious, while the spatial variance was high. The AOC and NOC contents and spatial distribution better reflected TOC spatial variation and carbon accumulation areas. The distribution and depth of the sediment, agricultural land-use type, cropping system, fertilization method, tillage process and cultivation history were the main factors impacting the spatial variation in the soil organic carbon(SOC) components. Therefore, increasing the organic matter content, straw return, applying organic manure, adding exogenous particulate matter and conservation tillage are effective measures to improve the soil quality and attain sustainable agricultural development in the alluvial/sedimentary zone of the Yellow River.     

川西高寒山地土壤有机碳与铁、铝矿物复合体分布特征

为了量化川西高寒山地土壤与铁、铝矿物相关的有机碳含量以及探讨川西高寒山地土壤铁、铝矿物对有机碳稳定性和累积方式的影响,采用选择性提取法研究了川西高寒山地的山地灰化土（MP)和高山草甸土（AM）中土壤有机碳与晶质金属氧化物（DH）提取、短程有序（HH）提取、矿物复合体以及有机—金属配合物（PP）提取中的有机碳和铁、铝的分布。结果表明,MP中DH,HH和PP提取的碳含量分别为(10.91±6.23) g/kg、(5.92±1.66) g/kg和(8.76±2.29) g/kg,分别占有机碳的20.92%,12.07%和19.93%;而AM中DH、HH和PP提取的碳含量分别为(9.05±1.33) g/kg、(5.52±1.02) g/kg和(9.12±3.21) g/kg,分别占有机碳的21.04%、12.47%和19.34%。3种提取剂提取的碳含量以及其占有机碳的百分比在MP和AW的A层土壤中均表现为PP > DH > HH,而在B层土壤中则表现为DH > PP ≈ HH。随着土壤深度的增加,深层土壤中次级矿物和晶体矿物丰度的显著增加,导致有机碳与铁、铝矿物复合体由有机—金属配合物主导转变为有机碳与晶质金属氧化物形成的复合体主导。PP提取的碳和其所占有机碳的百分比表现为A层高于B层,而DH和HH提取的碳含量和其所占有机碳的百分比大体表现为A层低于B层。由于MP特殊的土壤性质,这种差异在MP中更为明显。3种提取剂提取的金属（Al+Fe）含量在两种土壤中均表现为DH > HH > PP。而其提取的碳与金属的摩尔比表现为DH < HH < PP,说明随着铁、铝矿物的结晶度增加,其与有机质的作用从共沉淀、络合而向吸附作用转变。DH,HH和PP提取的碳与SOC的相关分析表明,MP中土壤有机碳的累积在一定程度上受晶质铁、铝矿物与有机质的相互作用而驱动;AM中土壤有机碳的累积在一定程度上受短程有序矿物与有机质的相互作用以及有机—金属配合物的驱动。本文研究表明,土壤中的铁、铝矿物与有机碳形成的复合体在一定程度上驱动着川西高寒山地土壤有机碳的积累,不同土壤类型中,与矿物相关的有机碳的分布不同,其有机碳的积累方式也不同。     

刈割+水淹治理互花米草技术对湿地土壤性状及其有机碳含量的影响

为了监测刈割+水淹+种植秋茄综合治理互花米草对土壤理化特征的影响,于治理前、治理1个月后、治理8个月后采集治理区和对照区(互花米草样地)土壤,测定土壤有机碳含量等理化指标。结果表明,整个治理过程中,互花米草治理区和对照区各土壤层pH值无显著性差异(P>0.05),治理过程未造成土壤pH值的变化;治理区表层土壤(0～10cm)土壤密度显著高于对照区,其他土层则无显著差异(P>0.05),治理过程导致表层土壤板结,土壤密度增大;此外,治理1个月后,治理区表层土壤(0～10cm)有机碳显著高于对照区(P<0.05),治理8个月后则显著低于对照区(P<0.05),治理措施导致土壤表层土壤有机碳含量先增加后降低。总之,刈割+水淹+种植秋茄综合治理互花米草对湿地表层土壤有机碳含量等产生一些影响。     

塞曼石墨炉原子吸收法测定地球化学样品中银元素

对塞曼效应石墨炉原子吸收法对地质样中痕量银的测定进行了研究。简化了样品处理过程。对地质标样及实际样品分析获得了满意的结果加标回收率为96.2%-103.5%,相对标准偏差为3.04%-4.77%所采用的方法快速、简便,准确。     

围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响

过度放牧是科尔沁沙地退化的主要原因,禁牧围封可以有效地控制牲畜对植被-土壤系统的破坏,促进退化生态系统的有效恢复。以过度放牧后的沙漠化草地为对象,调查了禁牧围封13年后沙漠化草地土壤理化性质的变化特征,并分析了围封对土壤固碳潜力的影响。结果表明：（1）沙漠化草地围封13年后,土壤砂粒含量减少、粉粒和黏粒含量增加,且粉粒增加最为明显,平均含量增加123%;土壤容重在不同土壤深度均呈下降趋势。（2）围封后土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量呈增加趋势,分别增加了102%、97%、123%和24%,但土壤有效磷和缓效钾呈减少趋势;土壤pH显著升高,阳离子交换量呈现增加趋势。（3）除土壤有效铁外,其余有效微量元素包括有效铜、有效锰和有效锌平均含量均呈增加趋势,分别增加44%、30%和82%。（4）土壤有机质与pH值、阳离子交换量、全氮、速效氮、速效钾、有效铜、有效锰、有效锌含量呈显著正相关关系。（5）沙漠化草地围封13年后,100 cm深度土壤有机碳储量增加393.45 g·m^-2,碳截存速率为30.27 gC·m^-2·a^-1。对于因持续过度放牧所导致的严重退化草地,禁牧围封可有效促进土壤有机质、养分和微量元素的增加,影响土壤质地及固碳潜力等的变化,但严重退化沙漠化草地的恢复需要一个长期的过程,土壤有机碳储量要恢复到科尔沁非沙漠化草地水平至少需要百年的时间尺度。     

兴国县森林土壤有机碳库及其与环境因子的关系

确定土壤有机碳的储量、空间分布 ,对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据江西兴国县 84个样点和 50个剖面的采样数据、土壤有机质含量 ,统计土壤各类型分布面积 ,估算了土壤有机碳库。研究结果表明 ,兴国县森林土壤有机碳在 2 0cm深度内总量为 559 38× 1 0 4t,平均有机碳密度为 2 47kgC/m2 ,在 1 0 0cm深度内总量为 1 4 37 1 9× 1 0 4t,平均有机碳密度为6 36kgC/m2 。其分布特征是 :西北部和东北部高 ,中部和西南部低。土壤有机碳含量深受母岩、植被和地形影响 ,在表层 (0～ 2 0cm) ,坡向和有机碳含量呈显著正相关关系 ;海拔与有机碳含量呈极显著正相关关系 ;在剖面 (0～ 1 0 0cm) ,海拔和有机碳含量的相关关系达极显著水平 ,有机碳含量与坡向、坡度之间无明显的相关关系。     

马占相思人工林土壤有机碳的异质性

以鹤山站马占相思林土壤为研究对象,对相关土壤、生物指标进行了分析。对马占相思人工林土壤的地统计学研究结果表明:马占相思人工林土壤有机碳和全氮在空间分布上存在着较为显著的空间自相关性,即自相关部分的空间异质性占主导地位,分别占总空间异质性程度的81.3%和84.2%。土壤有机碳分布的空间特征与土壤全氮分布空间特征具有较一致的空间异质性;林木根生物量的分布特征未表现出与土壤有机碳分布的一致空间异质性,这说明根生物量的分布特征在表层土0-15 cm有机碳的空间分布差异上不是主导因子。林地碳、氮不但存在传统统计学上的线性相关,它们也具有景观层次上的空间自相关,指数模型的拟合表明,在7.62 m小尺度范围内,土壤有机碳的空间自相关性存在,在6.60 m尺度范围内,全氮的空间自相关性存在。