冻土碳分解及其温度敏感性方面取得新进展

正冻土分布区储存着大量有机碳,其碳库大小超过全球土壤碳库的1/2。同时,冻土区气温在以超过全球平均值2倍的速率持续上升。显著的气候变暖可能使得冻土中储存的大量碳被微生物分解释放,进而导致碳循环与气候变暖之间的正反馈。在此背景下,冻土碳循环成为近年来全球变化研究中广泛关注的焦点问题。研究人员发现,冻土层土壤碳释放速率与活动层相当甚至更快。冻土区土壤碳分解温     

外源碳对苹果根区土壤活性有机碳及植株生长的影响

以辽中地区较为典型的低碳砂质果园土壤为栽培基质，以‘寒富’苹果/山荆子幼苗（Malus×domesica‘Hanfu’/M.baccata）为试材，以有机物料分解最终产物之一且易被吸收利用的葡萄糖作为碳源，通过设置添加葡萄糖及土壤灭菌处理，研究苹果根域土壤活性有机碳库组分和根系呼吸等生理代谢过程对外源碳输入的响应。结果表明，土壤添加葡萄糖和灭菌后添加葡萄糖处理整体上提高了土壤有机碳、微生物量碳、水溶性有机碳和颗粒有机碳含量，而单纯土壤灭菌处理则降低了土壤有机碳、微生物量碳和颗粒有机碳含量。添加葡萄糖和灭菌后添加葡萄糖处理显著提高了土壤纤维素酶和β–葡萄糖苷酶活性，提高了苹果植株根系参与呼吸代谢途径中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的活性，并且增强光合能力，促进了植株生长。综上，在低碳砂质土壤中，按照土壤微生物碳本底水平添加5倍量的易分解碳源有利于提高土壤活性碳库组分含量，增强土壤酶活性，改善土壤质量，同时强化了苹果叶片光合能力，并最终促进植株生长发育。     

秸秆覆盖还田对黄瓜土壤碳氮比和微生物的影响

以"津春改良2号"黄瓜为试材,研究了秸秆覆盖及地膜覆盖处理对温室黄瓜结果期土壤有机碳、碳氮比和微生物的影响,以期探讨秸秆还田的效果和内在机制。结果表明:覆盖0.72kg·m-2秸秆量和地膜处理最为理想,可显著提高黄瓜结果初期和后期土壤有机碳含量和碳氮比,能显著提高黄瓜结果初期土壤5种微生物数量和后期细菌数;土壤中细菌数与0~20cm处有机碳含量、碳氮比呈显著正相关,土壤20~40cm碳氮比与纤维分解菌数呈显著负相关,而与固氮菌数呈显著正相关。     

草地生态系统土壤碳储量的影响因子

草地是我国重要的土地利用类型之一,草地生态系统有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡,研究草地土壤有机碳库的影响因素,对于准确评估我国草地生态系统的固碳潜力具有重要的科学意义。该研究在对现有资料整理的基础上,着重综述了自然因子、人类活动以及气候变化等因素对草地土壤碳储量影响的国内外研究进展,指出了目前草地土壤有机碳研究存在的问题,探讨草地固碳对外界因子的响应机制和适应对策,提出了草地土壤碳储量影响因素研究的发展趋势,并对今后草地土壤有机碳研究进行了展望。     

中国农业科学院揭示沼渣生物炭调控土壤有机碳结构变化的微生物驱动机制

正2021年5月,中国农业科学院烟草研究所烟草栽培与调制创新团队与广东工业大学合作,研究揭示了沼渣生物炭调控农田土壤有机碳结构变化的微生物驱动机制,对土壤碳库增加和农业可持续发展具有重要的指导意义。相关研究结果发表在《全球变化生物学生物能源(Global Change Biology Bioenergy)》上。据郑学博副研究员介绍,土壤有机碳库是全球陆地表层系统中最大的碳库,其微小变动对大气CO2浓度及碳平衡均产生重要影响。     

土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

陆地碳库的重要组成部分之一就是土壤有机碳,土壤有机碳目前是全球碳循环研究的重点工作之一。而土地利用的变化会对土壤有机碳的储量以及分布产生影响。做好土地利用对土壤有机碳储量影响的研究,对土加深理解全球气候变化与土地利用变化之间的关系有着重要的促进作用。本文主要阐述了土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响。     

几种耕作措施对华北潮土活性有机碳的影响

以河北省栾城长期耕作定位试验田为研究对象,研究了翻耕秸秆不还田(F1)、翻耕秸秆还田(F2)、旋耕(X)和免耕(M)4种耕作处理对土壤活性有机碳含量、土壤含水量、土壤温度、秸秆分解速率及CO2排放通量的影响.结果表明:土壤活性有机碳含量随季节呈动态变化,6～7月份的土壤活性有机碳含量显著低于4～5月和8～9月,土壤活性有机碳含量在不同耕作措施情况下表现为:X＞M＞F2＞F1,旋耕处理的活性有机碳含量高于其它处理11.27％～91.46％.土壤活性有机碳分别与土壤质量含水量、土壤温度和CO2排放通量呈显著负相关,与秸秆分解速率呈显著正相关.4种耕作处理中旋耕处理的土壤活性有机碳含量最高,而免耕处理的土壤活性有机碳含量低于旋耕是由秸秆还田深度决定的.     

不同有机物料对土壤碳氮含量及紫甘蓝产量的影响

设计不施肥(CK)、常规施肥(CM)、施玉米秸秆+鸡粪(SM)、施草炭+鸡粪(PM)、施蘑菇渣(MM)和施高量鸡粪(HM)6个处理的大田试验,探讨不同有机物料对新建蔬菜大棚土壤碳氮含量及紫甘蓝产量的影响。结果表明:各处理碳、氮分解残留率的大小顺序为MMPMCMHMSM。各处理均能提高土壤有机碳、活性有机碳、全氮和铵态氮的含量。其中MM、PM处理土壤有机碳和活性有机碳含量显著高于CK处理和常规施肥处理,有机碳含量比空白处理提高36.64%以上,活性有机碳含量提高31.90%以上;HM、PM、MM处理土壤全氮、铵态氮含量显著高于CK处理,全氮含量比空白处理提高18.89%以上,铵态氮含量提高92.74%以上;土壤硝态氮含量仅HM、PM处理高于CK处理,而CM、SM、MM处理都低于CK处理。施用有机物料也能提高紫甘蓝的产量,其中以HM、MM处理产量最高,增产20%以上。综合考虑紫甘蓝产量及土壤碳、氮等指标以MM处理效果最好,因此注重粪肥与菇渣等有机物料的配合施用能提高新建大棚土壤碳素和氮素含量,改善土壤肥力,有利于紫甘蓝增产。     

玉米秸秆还田对土壤有机化进程的影响

试验研究玉米秸秆还田对土壤有机化进程的影响。结果表明,玉米秸秆还田后,第一个月内分解速度快,分解率达到51.9%,后期分解作用平缓,全年分解率62.7%;同时降低土壤pH值、改善土壤环境、增加微生物数量、提高土壤酶活性、促进土壤有机化进程,有机质含量增加2.8%,速效氮、磷、钾含量分别较对照增加41.54%、14.9%、46.9%。玉米秸秆还田达到增加和更新土壤有机质、培肥地力的效果。     

有机肥替代化肥比例对黄壤土活性有机碳及酶活性的影响

为明确等量养分施肥条件下,有机肥替代化肥不同比例对黄壤土活性有机碳及土壤酶活性的影响,以贵州省典型的黄壤土为对象,研究不施肥(CK),单施化肥(T1),70%化肥+30%有机肥(T2),50%化肥+50%有机肥(T3),30%化肥+70%有机肥(T4)和单施有机肥(T5)对土壤总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化性有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)含量和土壤纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性及辣椒产量的影响。结果表明:有机肥替代化肥能显著提高土壤总有机碳和各组分土壤活性有机碳含量,土壤TOC、DOC、ROC和MBC含量较单施化肥处理分别提高15.45%～55.82%、20.29%～91.30%、34.85%～51.21%和37.78%～71.11%;土壤有机碳库管理指数(CMI)较单施化肥处理提高36.95%～53.78%;随着有机肥替代化肥比例的增加,土壤纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性均呈现出先增加后降低的趋势,土壤酸性磷酸酶活性则呈现出不断提高的趋势;与不施肥对照相比,施肥明显提高了辣椒产量,50%化肥+50%有机肥处理的辣椒产量达到25 765.63 kg·hm~(-2),较其他施肥处理显著提高13.90%～49.36%。整体来看,有机肥替代化肥有助于提升黄壤土活性有机碳含量、土壤有机碳库管理指数、微生物活性及辣椒产量。从提高土壤固碳角度和增产效应出发,50%化肥+50%有机肥施用比例为推荐施肥措施。     

宁夏荒漠草原不同土地利用方式对土壤活性有机碳的影响

以宁夏荒漠草原不同土地利用方式(耕地、弃耕地、草地和柠条地)的土壤为研究对象,测定了不同土层土壤有机碳和活性有机碳含量,分析了土壤活性有机碳占有机碳的比例,以期探寻不同土地利用方式对土壤活性有机碳的影响。结果表明:不同土地利用方式土壤总有机碳含量范围在1.78~6.17 g·kg^-1,具体表现为弃耕地>柠条地>草地>耕地。表层(0~5 cm)土壤有机碳含量显著高于深层(10~60 cm),说明荒漠草原土壤有机碳主要富集在表层;4种土地利用方式土壤易氧化有机碳含量为0.57~1.38 mg·g^-1,变化趋势具体表现为柠条地>草地>耕地>弃耕地,且柠条地在每个土层都高于其它3种土地利用方式;土壤可溶性有机碳含量范围为6.8~11.1 mg·kg^-1,变化趋势表现为草地>耕地>柠条地>弃耕地。土壤易氧化有机碳含量占有机碳的比例范围为13.7%~43.1%,大小排序为柠条地>耕地>草地>弃耕地;土壤可溶性有机碳含量占有机碳的比例范围为0.11%~0.48%,比例大小为耕地>草地>柠条地>弃耕地,耕地和草地中土壤可溶性有机碳含量占有机碳比例随着土壤深度的增加而减小,这与有机碳在耕地和草地中变化趋势一致。土地利用变化可以显著影响土壤活性有机碳的含量与分布,能够敏感的反映土壤碳库的变化,可以作为评价宁夏荒漠草原土壤质量和肥力的指标之一。     

生物结皮对土壤养分及碳循环影响的研究进展

生物土壤结皮是由土壤微生物和藻类、地衣、苔藓等孢子植物与表层土壤颗粒胶结形成的有机复合体，在退化或受损生态系统中占据重要地位。生物土壤结皮不仅能够改善土壤结构，增强土壤稳定性，还能提高土壤养分含量和酶活性。过去有关生物结皮的研究主要集中在其对荒漠地区及干旱半干旱地区的功能和作用上，作为陆地生态系统中重要的地表覆被物，生物结皮还能够通过光合作用影响土壤有机碳、一氧化碳含量及其稳定性，近年来关于生物土壤结皮如何影响全球碳循环和碳平衡逐渐成为研究者的主流方向。该研究综述了生物结皮覆盖下土壤理化性质、土壤碳循环和土壤呼吸等方面的变化，总结了生物土壤结皮影响生态系统碳循环过程的研究工作和取得的成果，并对未来研究重点进行展望，旨在为实现“碳中和”目标提供新的参考。     

土地利用方式对土壤微生物生物量碳和土壤养分的影响

以天然草地、由天然草地转化成的农用坡耕地和22年生小叶杨人工林3种土地利用方式为研究对象,分析了土壤微生物生物量碳与土壤养分的变化规律,以揭示土壤微生物生物量碳与土壤养分对不同土地利用方式的响应规律,为内蒙古农牧交错带的生态建设提供依据。结果表明:不同土地利用方式明显影响土壤微生物生物量碳的含量,且3种不同土地利用方式土壤微生物生物量碳含量差异显著(P0.05),表现为22年生小叶杨人工林天然草地农用坡耕地;不同土地利用方式土壤微生物生物量碳的垂直分布表现为随土壤深度的增加而降低;土壤微生物生物量碳与速效钾、全氮、pH以及容重呈显著相关关系,说明土壤微生物生物量碳可作为衡量土壤质量变化的重要敏感指标。     

敖汉旗林地土壤有机碳垂直分布研究

以内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域的试验区中栽植山杏、小叶杨的样地土壤为研究对象,通过现场采样,分别采集15个土壤剖面,225个土壤样品进行分析,以期研究土壤有机碳垂直分布规律。结果表明:除小叶杨样地外,不同林地土壤有机碳含量及密度随土层深度加深显著降低,土壤有机碳储量主要集中在40cm以上的土层。     

基于果园生草模式的固碳潜力及影响研究进展

果园生草栽培是改善果园生态环境和提高固碳潜力的现代果树栽培方式,实行果园生草栽培可同时增加果园碳储量、提高果园产量和提升果实品质,确保现代果园绿色可持续发展。为此,该研究首先从果园生草模式的发展、植物种类选择和利用方式等方面概况了国内外果园生草模式的研究现状;其次通过近年来果园生草的研究实例,阐述了果园生草模式固碳潜力的重要意义;最后重点总结了果园生草模式对果树生长发育、果园产量和果实品质的影响,以及对土壤有机碳固持、土壤微生物碳和土壤理化性质的影响。在此基础上提出,今后果园生草栽培还应加强适宜性草种的选择和光合作用效应研究,揭示果园生草栽培模式的固碳机理,旨在提高土壤有机碳的积累,增强现代果园的土壤碳汇功能。     

荒漠草原四种常见植物群落土壤养分及土壤微生物特征

以宁夏盐池县典型的荒漠草原区为例,选取了该地区4种常见的植物群落,分析了不同植物群落土壤养分和土壤微生物的差异性及相关性。结果表明:不同植物群落土壤养分各指标均具有差异性。苦豆子群落土壤全氮、碱解氮含量相对较高,芨芨草群落土壤有机碳含量较高,油蒿群落土壤养分普遍较为贫瘠,盐爪爪群落土壤速效磷含量相对较高。4种植物群落土壤三大微生物数量在不同群落同一土层间、同一群落不同土层间均各具差异,但4种群落土壤微生物数量均表现为细菌放线菌真菌。4种植物群落土壤养分与土壤微生物各指标间相关性存在差异。苦豆子群落中各指标间关系最为密切,芨芨草群落次之,油蒿、盐爪爪群落各指标间关系较为复杂。由此,根据不同植物群落土壤养分、土壤微生物的特征,可为荒漠草原恢复与治理提供一定的参考依据。     

阔叶和杉木人工林对土壤碳氮库的影响对比研究

森林生态系统里面的碳储量大概占陆地地上部分的82~86%,而森林土壤里面的碳占土壤里面总有机碳含量的70~73%,所以,森林土壤里面发生的很小有机碳改变,都会使森林生态系统里面的碳平衡出现变化,而土壤有机碳关键来源是枯落物输入和根系周转形成的碎屑,森林树种重要利用控制有机质输入质量以及数量的手段和分解机制来对土壤有机碳库造成影响。本文主要对阔叶以及杉木人工林给森林土壤碳氮库产生的影响进行对比研究,提出笔者的思考和建议,仅供参考。     

长白山区次生林土壤有机碳空间分布特征

为了解长白山区次生林土壤有机碳空间分布特征,采用样线法对长白山区次生林土壤有机碳及其组分在土壤剖面层次、坡位和坡向的空间分布状况进行了调查。结果表明:除"东-西样线"中的东坡中层A1-2外,长白山区次生林土壤总有机碳均表现出随土壤剖面深度的增加而降低趋势。0~5cm腐殖质层土壤总有机碳含量均显著高于淀积层土壤。长白山区次生林腐殖质层土壤总有机碳含量在山体不同高度的分布受坡向影响,"东-西样线"土壤有机碳含量有随着海拔上升呈递增的趋势,"东-南样线"获得的结果与"东-西样线"的并不一致。次生林中不同山体有机碳密度之间存在明显的差异,且有机密度垂直空间的分布也因山体不同而异。综合2条样线各坡位有机碳密度来看,长白山东南部地区次生林土壤有机碳密度介于(0.6±0.1)×105~(1.6±0.2)×105 kg/hm2。     

梵净山冷杉与珙桐产地土壤碳、氮、磷分布特征

为探究梵净山冷杉和珙桐土壤中碳、氮、磷含量的丰缺现状及主要限制因子,促进梵净山冷杉与珙桐的立地研究保护与旅游开发的协调发展,通过对梵净山冷杉与珙桐产地土壤的碳、氮、磷的含量与相关性进行了研究,并与其它区域冷杉和珙桐土壤养分进行对比研究。结果表明:梵净山冷杉土壤养分含量要高于珙桐产地土壤含量,梵净山冷杉土壤有机碳平均含量大于珙桐土壤有机碳,珙桐碱解氮含量(672.14mg/kg)冷杉土壤碱解氮含量(164.02mg/kg),梵净山冷杉全氮、全磷、有效磷平均含量分别为2.24g/kg、1.14g/kg、13.13mg/kg;珙桐全氮、全磷、有效磷平均含量分别为14.59g/kg、0.09g/kg、27.39mg/kg,2种珍稀植物土壤养分都能为珍稀植物生长提供良好的养分条件。梵净山冷杉土壤碳、氮、磷含量要高于急尖长苞冷杉、百山祖冷杉、臭冷杉、岷江冷杉,有效磷是梵净山冷杉种群生长的障碍性因子,甚至是限制性因子。梵净山珙桐土壤碳、氮、磷含量为中等,土壤有机碳含量为珙桐种群生长的限制性因子,梵净山珍稀植物林下土壤全氮与有机碳含量呈极显著正相关,土壤全磷与有机碳含量呈极显著负相关,全氮与有机碳具有显著的相同来源,全磷与全氮则具有相反的来源。     

黄河流域不同湿地生态系统土壤呼吸和碳储量

以黄河流域湿地保护区为研究对象,采用涡度相关法,对黄河流域不同湿地生态系统呼吸通量观测,并测定了不同湿地植被碳储量和土壤碳储量,探讨了不同湿地生态系统碳储量与呼吸的关系,探究湿地碳循作用机理,以期为保护湿地生态系统提供参考依据.结果 表明:在季节尺度上,黄河流域不同湿地植被生长季具有明显的碳汇功能,生态系统呼吸(Rs)随着月份的增加呈倒"V"型变化特征;生态系统碳交换(NEE)和生态系统总初级生产力(GPP)随着月份的增加呈"V"型变化特征,在8月达到最大.不同湿地植被生物量与碳储量的分布基本一致,其中地上生物量高于地下生物量;植被碳储量大致表现为芦苇群落＞苔草群落＞水蓼群落＞荫草群落,其中不同湿地群落植被碳储量差异均显著(P＜0.05).土壤有机碳含量和有机碳储量均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土壤深度的增加逐渐降低,其中20～40 cm以下土壤有机碳含量变化范围相对较小;80～100 cm土壤有机碳含量最低.土壤有机碳储量和植被碳储量与生态系统碳呼吸呈显著或极显著正相关;GPP和PAR与植被碳和有机碳储量没有显著的相关性,PAR与有机碳和有机碳储量呈负相关;从相关系数绝对值来看,与土壤有机碳储量的相关系数高于植被碳储量的相关系数,并且芦苇群落、苔草群落的相关系数绝对值高于水蓼群落、荫草群落.土壤有机碳储量和植被碳储量对NEE的路径系数分别为0.52和0.43,表明土壤有机碳储量和植被碳储量直接影响黄河流域芦苇湿地NEE通量,而Rs对NEE通量起到间接的影响作用;此外,光合有效辐射与NEE呈显著负相关关系,即随着PAR的增强,芦苇湿地生态系统的固碳能力在逐渐增强.由此说明土壤有机碳储量能够更好的指示NEE通量的变化.