三江平原沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布特征研究

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域天然沼泽湿地为研究对象,并以湿地开垦后的农田为对照,研究了沼泽湿地不同层次土壤中有机碳含量的垂直分布特征及其与pH值、N素的相关关系。结果表明,沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布随土壤深度、植物群落类型和农业耕作方式的变化而变化;开垦使天然沼泽湿地0～45cm土壤有机碳损失90%以上;土壤不同层次有机碳含量与pH呈显著负相关(r=-0.651**,P<0.01),与全氮呈显著线性正相关。     

小兴安岭森林沼泽湿地土地利用变化对土壤活性碳组分的影响

[目的]以小兴安岭森林沼泽为研究对象,研究湿地经过人类活动开垦为农田,和排水造林,以及弃耕地的土壤活性碳组分,为深入了解土壤活性碳组分动态变化及其可能影响全球变暖的机制研究提供科学依据。[方法]选择小兴安岭森林沼泽湿地4种土地利用方式(天然沼泽、排水湿地、弃耕地、农田)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,对比分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物碳(MBC)、易氧化碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)的含量变化和比例关系,并用相关分析法分析土壤有机碳各活性组分之间的关系。[结果]不同土地利用方式土壤有机碳含量随土层深度增加而降低,总体上,在土壤剖面上,天然沼泽的SOC含量大于其他土地利用方式,其他3种土地利用方式之间差异不显著(p0.05)。不同土地利用方式下土壤活性碳组分(DOC,MBC,EOC,POC,LFOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,土壤活性碳组分含量顺序总体上呈:天然沼泽排水湿地弃耕地农田。4种土地利用类型土壤DOC占SOC的比例,在垂直剖面上,无明显规律变化。土壤SOC含量与DOC,MBC,EOC,POC,LFOC之间的相关性均达到显著水平(p0.05)。土壤DOC和MBC之间呈显著性正相关(p0.05),LFOC和POC之间呈极显著性正相关(p0.05),EOC与其他活性碳组分相关性均不显著(p0.05)。[结论]土地利用变化会对小兴安岭森林沼泽土壤活性碳组分产生影响,应该合理开发小兴安岭森林沼泽湿地。     

三江平原环型湿地土壤溶解性有机碳的时空变化特征

土壤溶解性有机碳(DOC)是指溶解于土壤水、且能通过0.45 μm微孔滤膜的有机态碳,是土壤有机碳中最活跃的组成部分[1-2].一般认为,土壤DOC的产生源自有机物的不完全降解,因此冷湿或贫营养环境、土壤有机质和C/N摩尔比高的区域有利于DOC的产生[3].自然湿地,尤其是位于中纬度地区的湿地,储存了大量的碳,是重要的DOC库和河流DOC的主要来源[4-5].     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响。结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25~30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率（1.17mg.kg-1.d-1）和硝化速率（0.79mg.kg-.1d-1）最大。沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4~5周较为适宜。冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25~5℃冻融循环比-5~5℃冻融循环矿化累积量高。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义。     

三江平原沼泽湿地开垦对表土有机碳组分的影响

土壤有机碳是土壤质量评价和土地资源可持续利用管理中必须考虑的重要指标,其质量和数量影响土壤的物理、化学和生物特征及其过程。但是,利用总有机碳来评价土地利用方式对土壤碳动态的影响,特别是在土壤中稳定有机碳背景较高的情况下,     

中俄原油管道工程对沿线沼泽湿地土壤养分和水化学的影响

以漠河-大庆输油管道工程沿线穿过的2种典型沼泽湿地为研究对象,通过对湿地土壤与水体的连续取样,分析管道敷设对沿线沼泽湿地土壤养分和水化学的影响。结果表明,(1)管道敷设后,距离管线10m范围内有机质含量显著降低(P0.05),其中小叶章-凸脉苔草沼泽0-20cm土层平均降低35.14%,兴安落叶松-笃斯越桔-泥炭藓沼泽降低26.48%。(2)管道敷设后,全氮、速效氮、全磷、全钾(10-20cm土层)含量随着与管线距离的接近而波动式下降,有效磷、全钾(0-10cm土层)、速效钾波动式上升,尤其对小叶章-凸脉苔草沼泽管线上方0-10cm土层影响最大(P0.01),其中全氮、速效氮含量降低85.58%和86.17%,全磷降低82.94%,全钾、速效钾含量增加1.40倍和2.10倍,有效磷在10-20cm土层受到的影响最大,升高78.22%。(3)管道工程敷设对Ca2+和Mg2+的影响只在管线上方0-10cm土层达到显著水平(P0.05),小叶章-凸脉苔草沼泽中降幅最大,分别为56.73%和46.10%。土壤微量营养元素中Fe含量受到管道敷设影响最明显,小叶章-凸脉苔草沼泽管线上方10-20cm土层中Fe含量已经达到了距离管线25m处的9.23倍。(4)在2种典型沼泽湿地的水体中,管道敷设对K+和Mg2+含量影响较大,最多增加1.47倍和1.00倍,对Cu2+影响最小(P0.05)。     

冻融对沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响

水稳性大团聚体(>0.25 mm)是土壤侵蚀和质量的重要表征指标.通过室内培养,在不同含水量、冻融次数和压实处理条件下,研究冻融过程对三江平原沼泽湿地土壤水稳性大团聚体的影响.结果表明,冻融过程影响土壤水稳性大团聚体含量,但压实和土壤起始含水量对湿地土壤的水稳性大团聚体影响较小,而冻融次数影响显著.4次冻融前,随着冻融次数的增加,不同处理的土壤水稳性大团聚体含量呈增加趋势;4次冻融后,高含水量处理的土壤水稳性大团聚体变化不明显,而低含水量处理的土壤水稳性大团聚含量有微弱增加.     

人为活动对云南纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响

以纳帕海湿地原生沼泽作为参照 ,选择人为干扰下的沼泽化草甸 ,草甸和排干湿地开垦的耕地作为研究对象 ,研究人为干扰对纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响。两年的定位研究结果表明 :沼泽土壤C/N值较高 ;人为干扰下纳帕海湿地土壤空间结构上土壤有机质 0～ 2 0cm表层与 2 0～ 4 0cm下层相差 4倍 ,水平分布上则随人为干扰加强、沼泽化过程减弱而降低 ,下降幅度高达 2 2 .92 %～ 6 9.6 4 %;土壤全氮及其空间分布呈现与有机质相同趋势 ,两者相关系数r=0 .98;NH 4 N、NO-3 N与全氮和水解氮相关系数分别为r=- 0 .74、r=- 0 .6 5 ,r=- 0 .81、r=- 0 .76。表明了纳帕海湿地沼泽土壤较低的矿化量和对碳的固定及较大的氮累积量 ,以及人为活动干扰后湿地土壤碳氮养分的释放变化。     

沼泽湿地开垦对土壤水热条件和性质的影响

湿地具有重要的生态和环境功能.三江平原沼泽湿地的大面积垦殖,已对区域生态平衡及气候环境产生了一定的影响.湿地开垦后,土壤水、热条件发生较大变化,土壤温度的增高及氧化-还原条件的改变,促进了土壤有机质的分解和土壤呼吸通量的增大.土壤有机碳、氮素含量随湿地开垦及开垦年限的增加而不断降低.沼泽湿地开垦初期5～7年,土壤有机碳及其它营养元素的含量变化幅度较大,持续耕作15～20年后,土壤有机碳损失曲线趋于平缓.湿地开垦后,土壤有机质输入量的减少及分解作用加强导致土壤容重和比重的增大,其变化趋势与土壤有机碳损失趋势相一致.     

水分梯度对若尔盖高寒湿地土壤活性有机碳分布的影响

沿自然原因和人为原因形成的水分梯度,对若尔盖高寒湿地沼泽土和泥炭土的有机碳(SOC)和活性有机碳(LC)进行了研究。研究表明,若尔盖高寒湿地沼泽土有机碳和全氮沿水分梯度(减小)变化趋势一致,即在表层0—10cm湿润环境中的有机碳和全氮含量远高于淹水环境和过渡地带,而10—30 cm沿水分梯度差异变小。泥炭土的有机碳和氮素含量在湿润环境远大于淹水(流水)环境。这说明当时的挖沟排水疏干沼泽使得相当一部分土壤有机碳或者释放到大气中,或者随水流流失。沼泽土活性有机碳在表层0—10 cm沿水分梯度升高;在10—30 cm差异变小,与有机碳和氮素的变化趋势一致。泥炭土的活性有机碳沿水分梯度升高,与泥炭土有机碳和氮素变化趋势一致。这一方面反映了两种土壤类型成土过程的不同,另一方面也反映了自然原因和人为原因造成的差异。沼泽土的碳氮比沿水分梯度有降低的趋势而泥炭土的碳氮比沿水分梯度有升高的趋势。此外,高寒沼泽土碳氮比,pH值以及机械组成都是影响土壤有机碳,氮素和活性有机碳的重要因子。     

不同土地利用方式对三江平原湿地土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响

以中国科学院三江平原湿地生态试验站为对象,研究了不同利用方式(湿地草甸、旱田系统、退耕成草、退耕成林)对土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响.结果表明:土壤利用方式不同,土壤酶活性(转化酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶)、有机碳含量和土壤养分含量有较大差异.未开垦的湿地草甸,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量均为最高,开垦20年后,上述各种指标含量均有较大幅度降低;由耕地恢复为湿地后,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量有较大幅度的回升,而耕地恢复为林地后,上述各种成分也有不同程度地增加.因此,要保持三江平原湿地较高的土壤肥力和生物学特性,维持三江平原湿地土壤有机碳库稳定,对已开垦湿地进行部分退耕还湿势在必行.     

江汉平原不同土地利用方式下农田土壤有机碳组成特点

以江汉平原四湖地区的果园、旱地、水田和水旱轮作等土壤为研究对象,通过分析其总有机碳与活性有机碳含量、腐殖质与轻重组组成特点,以期阐明不同土地利用方式对农田土壤有机碳组成的影响。结果表明:不同利用方式下表层土壤有机碳含量差异较大,其中以水田最高、果园最小,随着土壤剖面深度的增加,有机碳含量逐步降低;腐殖质占总有机碳比例较高,其中果园和旱地大于0.91,水旱轮作略低,而水田仅为0.78;不同利用方式下,各形态的腐殖质碳含量存在差异,活性较高的富里酸在水田和水旱轮作土壤中含量相对较高;稳定性有机碳占总有机碳的百分比大小顺序为:水旱轮作≈旱地>果园>水田,轻组组分在各利用方式下表现为:水田>旱地>果园>水旱轮作,而水旱轮作下重组碳容量占总有机碳的百分比最高。这表明水旱轮作既有利于土壤有机碳的积累,又利于土壤有机碳稳定性的增加。上述结果可为该区土壤管理措施的制订提供科学参考。     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.     

土温升高对三江平原湿地系统碳动态的影响

采用改进的电缆加热法,研究了淹水和非淹水条件下土壤温度升高对湿地系统碳动态的影响。研究结果表明,试验期间,土温升高显著促进了小叶章的地上生物量,淹水和非淹水条件下较对照平均分别增长了85.12%和49.37%,而根生物量则平均分别增长了43.27%和54.39%。淹水处理在降低了小叶章的地上生物量的同时,显著促进了小叶章根生物量的积累。土温升高影响下土壤NH4-N含量呈增加趋势,其含量与地上生物量和根生物量的增长呈显著线性正相关关系。与对照相比,整个生长季,升温淹水和非淹水处理的系统CO2和CH4通量平均分别较对照增长30.55%和31.39%,并与5cm土温呈显著的指数相关关系。土温升高将主要通过增强土壤NH4-N的可利用性间接促进湿地系统生物量的积累,同时对系统CO2和CH4的释放产生直接影响,而系统碳累积与释放动态间未见显著的相互影响。     

浙北嘉兴平原土地利用变化对农林固碳生态功能的影响分析

通过对农作物干物质光合作用平衡式法以及林业碳汇测算方法,估算了嘉兴市域主要农林业碳汇及其生态价值,分析了嘉兴市过去50余年土地利用方式的变化对农林作物碳吸收量的影响。估算结果显示,嘉兴平原主要农作物年吸收CO2量达544.9万t,释放O2396.3万t。当地的农林业中,水稻吸收CO2和制氧量占到主要农林作物总量的50%以上,水稻单位面积固碳制氧效益在当地农作物中也是最大的,而且水田土壤的单位面积有机碳储存量达到50.41 t·hm-2·a -1,明显高于旱地土壤36.27 t·hm-2·a -1。过去50多年来,嘉兴平原土地利用方式发生了大幅变化,特别在近30年间耕地面积均减少了20%以上,农作物种植面积减少了1/3,水稻面积减少了60%,而城镇建设面积增加了3.3倍,虽然农作物单产在持续增长,但农作物面积缩减的影响占主导地位,导致了2011年农林植物吸持CO2量比1985年减少了21%。     

三江平原不同土地利用方式下土壤有机碳的动态变化

以三江平原不同开垦年限的水田及旱地为研究对象,并以沼泽化草甸和天然林地为对照,分层采集土样,测定其土壤有机C含量、pH值及全N含量。在此基础上借助SPSS软件和统计分析技术,探讨了不同土地利用类型各层土壤中有机C含量的垂直分布特征及其与pH值、N素的相关关系。结果表明:土壤有机C的垂直分布随土壤深度和土地利用类型的变化而变化;与沼泽化草甸相比,开垦10年和25年的水田表层土壤有机C含量分别减少49.3%(P<0.01)和14.3%(P<0.05),开垦5年和18年的旱地表层土壤总有机C量比对照分别减少81.9%(P<0.01)和68.3%(P<0.01);林地及开垦18年的旱地土壤pH值均与土壤有机C含量呈显著负相关,相关系数分别为-0.578(P<0.05)和-0.965(P<0.01);农田开垦前后,土壤有机C含量与全N含量呈显著正相关,相关系数均在0.580(P<0.05)以上。     

地形因子对三江平原土地利用/覆被变化的影响研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,分析了1954—2005年海拔高度和坡度因素对三江平原土地利用/覆被变化过程的影响。结果表明,过去近50 a,三江平原土地利用/覆被变化剧烈,其中耕地增加了2.25倍。与耕地面积急剧增加相对应的是湿地、林地和草地的大幅度减少。各土地利用类型的动态变化在不同海拔高度的地表区域有不同的表现,其中耕地的增加主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,尤其是海拔100 m以下的地貌部位;湿地面积的减少也主要发生在海拔200 m以下的地貌部位,其中大部分发生在海拔100 m以下的地表单元。林地与草地在各个海拔高度区间的变化趋势呈波动状态。城乡工矿用地在各个海拔高度区间都有一定的变化,其中海拔200 m以下变化尤为明显。三江平原耕地面积在各个坡度级别上均呈增长趋势,在坡度小于1°的地貌部位增加最多。坡度大于10°时,耕地面积的增长比例非常小。林地、草地和湿地的变化均主要发生在坡度小于1°的地貌部位。水域、城乡工矿用地的变化主要发生在坡度较小的地貌部位。     

土地利用方式对土壤活性有机碳含量影响的初步研究

以我国川中丘陵区紫色土为背景,研究了5种不同土地利用方式对土壤活性有机碳(可溶性有机碳和微生物量碳)含量的影响,分析了可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)的关系。结果表明,土地利用方式对土壤活性有机碳有显著影响。DOC含量呈现菜地>果园>水田>林地>旱地的趋势;MBC含量为水田>果园>菜地>林地>旱地。有机物质的输入量、种植制度和土壤管理措施是差异存在的重要原因。菜地、旱地、林地、果园和水田的DOC/TOC均值分别为0.58%、0.28%、0.19%、0.57%和0.28%,其相应的MBC/TOC均值分别为3.57%、3.09%、2.38%、2.67%和3.42%。经相关性分析,5种土地利用方式DOC、MBC含量与TOC之间的差异性达到了显著或极显著水平。     

基于GIS的三江平原表层土壤有机碳储量估算及空间分布研究

[目的]研究三江平原2010年表层(0—30cm)土壤有机碳储量空间分布规律和不同土地利用类型对有机碳空间分布的影响。[方法]采用地统计学和GIS相结合的方法。[结果](1)2010年三江平原表层土壤有机碳总储量为1161.28Tg;(2)表层土壤有机碳空间分布变异性较大,中部和西南地区较低,东北、西北、东南地区较高;(3)不同土地利用类型土壤有机碳密度和储量有所不同,旱地表层土壤有机碳储量最大,为412.10Tg,草地最小,表层土壤有机碳储量为2.31Tg;(4)不同植被类型表层土壤有机碳密度大小顺序为:沼泽湿地林地草地水田旱地,沼泽湿地表层土壤有机碳密度为147.84Mg/hm2。[结论]三江平原土壤有机碳密度空间分布存在较大的分异性,土壤有机碳密度的空间分布特征受土地利用类型分布的影响。