岩溶区土壤有机碳和团聚体的关系研究——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

研究了重庆市中梁山岩溶槽谷不同土地利用方式对土壤有机碳和团聚体稳定性的影响,在此基础上引入通径分析方法探讨有机碳与各粒径团聚体之问的关系.研究表明,土地利用方式对土壤有机碳、团聚体稳定性指数和团聚体保存几率影响明显:坡耕地有机碳含量仅为17.544(g/kg),分别比灌丛、橘林地、草地和菜地低61.14%、71.66%、74.43%和100.83%;团聚体稳定性指数依次为草地(2.394)>灌丛(2.383)>橘林地(2.085)>坡耕地(1.953)>菜地(0.865);团聚体稳定性与有机碳含量的相关性与土地利用方式有关,在灌丛和草地中明显正相关,在橘林地和菜地中呈负相关,而在坡耕地中相关性不明显;大粒径团聚体保存几率是决定有机碳含量的主要园子,5～10mm和3～5mm粒级的土壤团聚体对有机碳累积与稳定的决定系数分别为0.61和0.50.      

桂林毛村岩溶区与碎屑岩区檵木和马尾松凋落叶分解研究

为探究岩溶生态环境对凋落叶分解的影响,选用碎屑岩区相同树种作为对比,运用凋落物分解网袋法研究其凋落物分解初期动态,研究结果表明:（1）岩溶区檵木和马尾松凋落叶分解速率总体上均小于碎屑岩区相同树种凋落叶分解速率;（2）凋落叶分解速率k与凋落叶初始养分碳含量呈显著负相关（P<0.05）,与木质素含量呈极显著负相关（P<0.01）;（3）在凋落叶分解过程中,各养分释放规律具有一定的差异,凋落叶养分元素碳在分解过程中呈现出净释放;（4）岩溶区树种的碳释放速率比碎屑岩区慢,说明岩溶区两树种的凋落在一定程度上延长了C的循环周期      

桂林毛村岩溶区自然植被土壤团聚体中腐殖质组成初步研究

探索土壤有机碳物理保护与化学保护的关系,有助于揭示土壤固碳和培肥机理,明确不同粒级团聚体和不同腐殖物质组分对土壤固碳和肥力的贡献。本研究对岩溶区自然植被土壤团聚体中腐殖质含量进行了研究,结果表明:(1)灌丛和林地土壤团聚体中有机碳含量总体上均表现为随着土层深度的增加逐渐下降,而在不同土层深度随着团聚体粒径范围的变化则有机碳含量的变化规律则不同,无明显一致的规律;(2)两种土地利用方式各粒径团聚体中胡敏酸和富里酸均比全土小。这可能是由于在湿筛分离团聚体的过程中溶于水的那部分胡敏酸和富里酸成分被损失掉;(3)各腐殖质组分随着团聚体粒径范围的减小在两种自然植被上均无明显一致的规律,但胡敏酸和富里酸总量则基本表现为随着团聚体粒径范围的减小而逐渐升高,即在0.25mm和0.5~0.25mm粒径范围团聚体中最大;(4)两种自然植被土壤各土层中和各团聚体中胡敏酸/富里酸(HA/FA)基本上表现为小于1,这主要是因为研究区温度相对较高,湿度较大,植被覆盖度大,微生物降解作用强所致。     

喀斯特地区不同植被下小生境土壤矿物组成及有机碳含量空间异质性初步研究

通过对喀斯特地区乔木林、灌木林和草丛不同植被类型覆盖下的土面、石面、石缝、石沟、石洞、石槽和石坑7类小生境土壤样品分析测定,探讨了小生境土壤矿物组成及有机碳的空间异质性特征。结果表明:(1)不同植被类型下土壤矿物组成存在明显差异,即从草丛→灌木林→乔木林,小生境土壤中的石英、高岭石基本保持不变,但草丛土壤中的白云石矿物全部消失,灌木林、乔木林土壤中逐渐出现绿泥石;(2)随着植被正向演替,土壤有机碳含量显著增加,小生境土壤有机碳含量在不同植被类型条件下存在明显的异质性,表现为草丛>乔木林>灌木林。与此同时,以小生境土壤有机碳含量及变异系数为评价因子,分别对乔木林、灌木林及草丛中小生境有机碳进行聚类分析,结果显示,小生境微地貌特征是土壤有机碳含量及空间变异性的重要影响因子。对于土壤有机碳保护,草丛及灌木林区应以提高植被覆盖率为主;乔木林区则主要是保持现有良好的植被状况,减少人为干扰。      

喀斯特石漠化治理措施对土壤颗粒有机碳与团聚体有机碳的影响

文章以耕地为对照,分析不同石漠化治理措施（花椒林和次生林）对土壤0~20 cm土层有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、矿物结合有机碳(MOC)和团聚体有机碳的影响,探讨POC、MOC与SOC、团聚体有机碳的关系。结果表明:与耕地相比,花椒林和次生林均不同程度提高SOC、POC、MOC和团聚体有机碳含量。0~10 cm土层次生林SOC含量和各粒径团聚体有机碳含量均显著高于耕地和花椒林,在10~20 cm土层无显著差异;0~20 cm土层花椒林和次生林土壤POC含量显著高于耕地,MOC无显著差异。POC/SOC范围为20.38%~45.27%,花椒林和次生林显著高于耕地。相反,MOC/SOC为耕地显著高于花椒林和次生林 。退耕为花椒林和次生林后,SOC含量的增加主要以POC含量增加为主。次生林和花椒林>2 mm粒径对SOC贡献率显著高于耕地,但0.25~2 mm粒径、0.053~0.25 mm粒径和 < 0.053 mm粒径对SOC贡献率显著低于耕地。其相关分析表明:POC、MOC与SOC、团聚体有机碳的关系均呈正相关,表现为次生林 > 花椒林 > 耕地。退耕恢复为花椒林和次生林后,SOC、POC和MOC增加量与团聚体有机碳增加量显著相关,其以次生林的相关性较强。石漠化治理措施改变SOC物理组分及其组成以及它们之间的关系,从而促进有机碳的积累。      

河北坝上高原小滦河流域古土壤碳库地质成因和稳定性评价

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，以往研究主要针对现代土壤碳库，而古土壤的碳库特征研究相对薄弱。本文以河北坝上高原小滦河流域古土壤为研究对象，通过光释光（OSL）年代学、元素地球化学、团聚体分析方法，研究了风成沙地稀疏草地单元和河湖残积灌草混合单元内古土壤碳库特征。结果表明：古土壤形成时代为5. 7~3. 3 ka的全新世温暖期，气候温暖湿润，雨水充足，发育以松和蒿属为主要建群种的针叶林－草原植被。碳库以有机碳（SOC）为主，平均有机碳密度为3. 85 kg/m2，有机碳库储量为153. 1×107 kg。河湖相沉积物微团聚体的含量较高，对古土壤层碳库的物理保护作用较强，碳库稳定性较高；风积相沉积物微团聚体含量相对较低，加速有机碳的分解，碳库稳定性较差。提出不同沉积单元的土地利用保护方式，减少土壤有机碳的分解流失，支撑当地碳达峰、碳中和工作推进。     

大兴安岭呼玛河流域多年冻土区森林土壤有机碳和有效氮分布特征及影响因素北大核心CSCD

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。     

喀斯特石漠化区不同优势树种根际土壤有机碳及氮磷的变化

通过对贵州中部喀斯特石漠化区典型植被及土壤进行调查,探讨森林退化过程中不同群落优势树种根际土壤有机碳及氮磷含量的变化。结果表明:根际土壤有机碳及氮磷含量均高于非根际土壤;在不同植被类型之间,林木根际对土壤有机碳及氮磷的累积效应存在明显的差异性,其中土壤有机碳的累积效应表现最明显,其次是土壤磷素,而土壤氮素累积效应的差异性较小。在树木根基0～30cm水平范围内,根际土壤总有机碳、易氧化有机碳、全氮、有效氮和有效磷含量都明显高于30～90cm外围根际区。不同群落优势树种之间,根际土壤碳及氮磷总量的差异性表现为总有机碳＞全氮＞全磷,而碳及氮磷的生物有效态含量则表现为有效磷＞易氧化有机碳＞有效氮。森林退化过程中,群落优势树种根际土壤总有机碳、易氧化有机碳及有效磷含量出现显著的下降,从而明显地影响土壤的肥力水平。      

不同封育年限高寒草甸植被/土壤碳密度及净生态系统CO2交换量的比较

封育是推广范围最广的草地恢复措施之一. 为研究不同封育年限高寒草甸植被、土壤碳密度变化, 对1 a、6 a和16 a不同封育年限样地监测结果进行分析.结果表明: 不同封育年限高寒草甸植被现存碳密度表现出封育16 a>封育1 a>封育6 a, 分别为1 522.57 gC·m^-2、1 323.12 gC·m^-2和1 148.17 gC·m^-2, 但不同封育年限之间植被现存碳密度差异不显著(P>0.05). 土壤碳密度垂直分布明显, 0~5 cm和5~10 cm土层有机碳密度较高, 随土层深度增加土壤有机碳密度明显下降, 土壤容重上升;不同封育年限之间0~40 cm层次土壤碳密度和土壤容重差异性均不显著, 但仍可表现出土壤碳密度封育1 a>封育6 a>封育16 a, 分别为28 636.32 gC·m^-2、26 570.92 gC·m^-2和26 060.71 gC·m^-2;同时, 土壤容重随封育时间延长而下降. 对7月下旬到10月上旬净生态系统CO₂交换率(NEE)监测来看, 封育1 a植被土壤碳吸收速率显著高于封育16 a(P<0.05);而排放率与封育16 a样地接近, 差异不显著(P>0.05).     

岩溶山地典型植被恢复过程中土壤理化性质及微生物特征

探讨了岩溶山地耕地、1年退耕地、灌草地、15年侧柏疏林地、25年侧柏次生林地植被恢复过程中土壤理化性质和微生物特征的变化。结果表明土壤随着植被恢复的进行,容重先升高后降低,总孔隙度与之相反;各恢复阶段（退耕地、灌草地、疏林地、次生林地）表土＞0.25 mm水稳定性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,以疏林地最高;团聚体结构破坏率依次降低,各恢复阶段较耕地降幅为34.0%～64.7%,与有机质呈负相关;全N、碱解N等肥力因子含量总体呈逐渐增加的趋势;各恢复阶段中以灌草地pH值最高;表土微生物总数先降后升,各阶段细菌占微生物总数的66.7%～93.3%,放线菌占4.2%～28.8%,同时细菌也是土壤呼吸的主要贡献者。土壤特征的差异性是地表植物组成、凋落物成分及不同指标之间综合作用的结果。      

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004－2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为“下降型”、“上升型”和“不变型”3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0~30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70） t/hm²,盐碱地为 （26.50±10.00） t/hm²。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。     

黄河三角洲内陆到潮滩土壤中碳、氮元素的梯度分布规律

黄河三角洲是我国典型的通过黄河冲积泥沙填海造陆形成的近代沉积区。区域受到黄河冲积、沉积等自然过程和农业耕种熟化等人类活动的双重影响。本研究通过在黄河三角洲地区内陆到河口海湾不同距离采集典型土壤类型剖面发生层样品,探讨土壤有机碳、总氮等生源要素的空间分布规律,为阐明我国典型海岸带地区陆源碳、氮的输送及循环特征提供基础依据。研究结果表明,黄河三角洲内陆与河口地区呈现出完全不同的土壤碳、氮分布规律。表层土壤碳、氮含量在黄河沿岸及三角洲南部均表现出由陆向海逐级递减的空间分布特征,而在黄河刁口流路和清水沟流路沿行水方向有梯度升高的趋势。内陆地区土壤碳、氮与盐分呈一定的负相关关系,表明土壤碳、氮主要受到耕作熟化过程的影响;而在河口地区两者呈显著的正相关关系（p〈0.01）,表明靠近海湾地区土壤碳、氮积累可能受到细颗粒泥沙沉积和滩涂湿地厌氧等环境影响。表层土壤碳、氮比变幅在3.6~8.6之间,说明该地区土壤有机质分解较快,不利于有机碳的积累。土壤剖面中,一些特殊发生层如红色夹黏层、黑色泥炭层对土壤碳、氮的富集具有明显的作用,其中红色夹黏层的土壤碳、氮含量接近耕层土壤。总之,黄河三角洲土壤在耕作垦殖、泥沙沉积等综合作用下形成的空间分布格局以及剖面特征发生层是影响碳、氮封存、释放和增汇等循环过程的关键驱动因素。     

草地生态系统土壤有机碳库对人为干扰和全球变化的响应研究进展

草地土壤碳库碳储量及其变化与调控机制是草地碳循环研究的核心.草地生态系统正经受着越来越严重的人为与自然因素干扰,如土地利用变化、大气氮沉降增加、施肥及大气CO2浓度与温度升高.因此,加强人为干扰和全球变化背景下草地土壤有机碳库的响应研究有重要意义.总结了放牧、草地开垦及外来氮素输入等3种主要的人类活动对土壤有机碳总量和活性碳组分的影响及其对全球变化的响应与适应,在此基础上指出了目前草地生态系统土壤有机碳库研究的薄弱环节及今后的重点研究领域.     

我国四种典型土类有机碳剖面分布特征

以中国黑土、褐土、水稻土和砖红壤4种典型农田土类为研究对象,分析了不同土类有机碳、碳氮比和有机碳密度的剖面分布特征。结果表明：土壤有机碳含量随土层加深而呈现递减趋势;褐土有机碳含量最低,固碳潜力较大;黑土、砖红壤C／N比值明显高于水稻土和褐土,各类土壤耕地表层土壤C／N比值与第二次土壤普查数据相比有明显降低,有可能会影...     

青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.     

土壤冻融过程对祁连山森林土壤碳氮的影响

利用祁连山区3个气象站常年监测的冻土与温度资料,研究了0~60 cm层次土壤有机碳和全氮分布及与海拔高度、土壤温度的关系,并在室内模拟研究了冻融过程（-20~15 ℃）对祁连山青海云杉林和高山灌丛林土壤有机碳和氮矿化过程的影响. 结果表明：土壤的有机碳和全氮含量随海拔上升呈增加趋势,土壤有机碳和全氮含量与海拔呈显著正相关关系,与土壤温度呈显著负相关关系. 室内模拟实验表明,经过多次冻融循环过程,冻融处理抑制了土壤有机碳矿化过程,对照处理土壤有机碳矿化速率高于冻融处理. 冻融次数也是影响土壤有机氮矿化的一个重要因素,经过42次冻融,青海云杉林和高山灌丛林土壤中有机氮质量分数分别提高了2.42倍和2.82倍. 土壤冻融过程促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积.     

青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。     

桂林毛村岩溶区不同土地利用方式土壤有机碳矿化及土壤碳结构比较

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村岩溶区不同土地利用方式(农田、灌丛和林地)土壤在25℃、黑暗条件下培养90d有机碳矿化速率的差异(以90d累计释放的CO2-C计)。农田土壤矿化释放的CO2-C含量分别比灌丛和林地少62.9%和56.6%。利用6mol/L的HCl酸解法得到惰性碳含量,并利用三库一级动力学方程在SAS8.2软件中通过非线性拟合得到三种土地利用方式的活性碳库、缓效性碳库的大小及其分解速率,计算得出各库驻留时间。结果表明各土地利用方式均为活性碳库含量最少,占总有机碳的比例在1.82%~2.71%之间,平均驻留时间在8.4~16.3d之间;缓效性碳库次之,占总有机碳的比例在33.91%~45.47%之间,平均驻留时间为4.8~7.7a之间;惰性碳库所占比例最大,在51.82%~64.01%之间,平均驻留时间为假定的1000a。通过固态13C交叉极化魔角自旋核磁共振(13CCPMASNMR)方法对土壤碳结构进行分析,结果表明:与灌丛和林地相比,受人类活动干扰较多的农田烷基C和芳香C的比例增加,烷氧C和羰基C的比例降低;烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的大小顺序均为农田>林地>灌丛,而脂族C/芳香C的大小顺序则相反,即灌丛>林地>农田。这说明农田土壤有机碳分解程度较高,难分解程度增加,难分解有机碳比例增加。