杭州湾滨海湿地CH4排放通量的研究

2013年4—9月,利用静态明箱–气相色谱法对杭州湾裸滩湿地、海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地CH4排放通量进行了原位观测,并利用室内厌氧培养法测定了0~30 cm深度的土壤CH4产生潜力。结果表明:整体而言,裸滩湿地表现为CH4的吸收源,CH4排放通量春季高、夏季低;海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地表现为CH4的排放源,CH4排放通量均呈现夏季高、春秋季低的季节变化。平均CH4排放通量表现为:互花米草湿地(1.589 mg/(m2·h))芦苇湿地(0.722 mg/(m2·h))海三棱藨草湿地(0.218 mg/(m2·h))裸滩湿地(–0.068 mg/(m2·h)),互花米草湿地各月CH4排放通量均显著高于其他湿地。0~30 cm深度平均土壤CH4产生潜力表现为:互花米草湿地(0.050μg/(g·d)芦苇湿地(0.042μg/(g·d))裸滩湿地(0.030μg/(g·d)海三棱藨草湿地(0.027μg/(g·d)),互花米草湿地各土层CH4产生潜力显著高于其他湿地(除0~5 cm外)。裸滩湿地土壤CH4产生潜力没有明显的空间垂直变化趋势,CH4产生潜力最大值、最小值分别出现在10~20 cm和5~10 cm土层。其他3类湿地0~5 cm土层的CH4产生潜力最大,土壤CH4产生潜力整体上随着土壤深度的增加而减小;海三棱藨草湿地和芦苇湿地5~10 cm土层的CH4产生潜力最小,互花米草湿地20~30 cm土层的CH4产生潜力最小。土壤p H、有机碳和全氮含量对CH4排放通量有显著的影响。     

互花米草入侵对闽江河口裸滩湿地土壤有机碳的影响

为揭示互花米草入侵对裸滩湿地土壤有机碳的影响,选取闽江河口裸滩湿地和被互花米草入侵的裸滩湿地为研究对象,测定其不同土层土壤的有机碳和活性有机碳质量分数,同时对土壤的各种理化性质进行测定分析。结果表明:裸滩和互花米草湿地0~60 cm土层土壤有机碳质量分数变化范围分别为0.95~12.43 g/kg和1.45~10.04 g/kg,平均质量分数分别为4.03和4.35 g/kg;互花米草湿地0~60 cm土层土壤微生物量碳、可溶性有机碳和轻组有机碳平均质量分数分别增加12.76%、40.86%和12.62%,土壤易氧化有机碳平均质量分数基本不变。研究结果表明互花米草入侵裸滩在一定程度上增加了土壤有机碳及不同活性有机碳质量分数,但影响并不显著。     

互花米草入侵对闽江河口芦苇湿地土壤有机碳的影响

 以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究区域,选取芦苇和互花米草为研究对象,对其根际土壤有机碳质量分数和储量的垂直分布特征及其影响因子进行测定分析。结果表明:芦苇和互花米草0～60cm根际土壤有机碳平均质量分数分别为15.54和17.16 g/kg,表层（0～10 cm）有机碳质量分数最大,分别为19.69和22.02g/kg;芦苇和互花米草0～60 cm根际土壤有机碳储量总和分别为6 794.20和8 231.48 t/km2,芦苇根际土壤有机碳储量在30～40cm达到最大,而互花米草为010cm有机碳储量最大;互花米草的入侵增加了芦苇湿地根际土壤碳质量分数和储量;2种植物根际土壤有机碳质量分数与含水量和盐度之间均呈显著正相关。从闽江河口互花米草入侵的角度提出了管理该湿地的一些建议。     

闽江口互花米草不同治理方式对土壤有机碳及养分含量的影响

有效控制与管理米草属植物入侵是人类社会面对全球变化的一个巨大的挑战,不同治理措施对于治理区土壤环境影响的评估也逐渐引起关注。采集闽江口鳝鱼滩湿地互花米草不同治理措施试验区土壤样品,开展互花米草不同治理措施对于土壤有机碳和养分含量的影响研究。"刈割+围堰水淹"处理根除互花米草后,3年未种植替代植物的试验地内仍无互花米草入侵地段0-40cm土层土壤有机碳(SOC)含量显著低于对照样地;互花米草湿地刈割开垦为滩涂鱼养殖场后SOC含量较对照互花米草样地SOC含量稍有下降,但差异不显著(P>0.05),土壤总氮(TN)和总磷(TP)含量变化同样不显著,但是土壤无机氮含量显著增加;经过"围堰+刈割+水淹"处理根治互花米草后,在短期(8个月)内不论是否种植替代植物,与对照相比,试验区0-40cm土层SOC含量均无显著变化。     

禁牧对中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤活性有机碳组分的影响

为了探究荒漠土壤活性有机碳组分对禁牧年限的响应,以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为研究对象,对不同禁牧年限(禁牧时间为0 a,1 a,4 a,11 a)荒漠草地0~50 cm的土壤有机碳(SOC)、易氧化碳(ROC)、易氧化碳分配比例(PROC)、轻组组分比例(LFR)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒组分比例(PFR)、颗粒有机碳(POC)进行对比分析。结果表明:随着禁牧年限增加,0~10 cm土层SOC含量基本呈先降后升趋势,0~50 cm土层ROC、PROC总体呈增加趋势;与对照相比,禁牧区5~10 cm土层LFR、LFOC显著增加(P0.05),0~50 cm土层PFR显著降低,POC变化不明显。总之,禁牧对SOC、POC影响较小,对ROC、PROC、PFR、5~10 cm土层LFR和LFOC影响较大,可作为伊犁绢蒿荒漠土壤对禁牧响应的敏感指标。     

互花米草入侵对我国红树林湿地土壤碳组分的影响

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。     

缙云山5种植被下土壤活性有机碳及碳库变化特征

为揭示重庆市缙云山不同植被下土壤活性有机碳及碳库分配特征，以该地区5种植被类型：阔叶林、针叶林、混交林、竹林和荒草地为研究对象，分析不同植被类型下各土壤层次中有机碳（Soil organic carbon, SOC）、微生物量碳(Microbial biomass carbon，MBC)、可溶性有机碳(Dissolved organic carbon，DOC)、易氧化有机碳(Readily oxidized organic carbon，ROC)含量及其土壤碳库的变化特征。结果表明：土壤有机碳和各活性有机碳组分含量及分配比例受到植被类型和土层深度的明显影响。土壤有机碳的平均含量在0~100 cm土层表现为竹林（16.74 g/kg）>阔叶林（12.62 g/kg）>草地(11.14 g/kg)>混交林（8.16 g/kg）>针叶林（5.98 g/kg），并随土层深度的增加而减小。竹林和阔叶林的微生物量碳和易氧化有机碳含量均明显高于混交林和针叶林，各植被在剖面上均表现出垂直递减规律，表现出明显的表聚效应。除草地，4种植被的土壤碳库管理指数随土层深度的加深而减小，均表现为表层(0~20 cm土层)最高。不同植被类型间，竹林的可溶性有机碳分配比例在各土壤层次均最小，整个土壤剖面均值仅为0.1%。由相关性分析可知，微生物量碳、易氧化有机碳、土壤总有机碳含量和土壤有机碳储量有着极其显著的相关性。因此，土壤微生物量碳和易氧化有机碳可以作为衡量亚缙云山森林不同植被土壤有机碳库变化的敏感性指标。     

猪粪施用对稻麦轮作体系土壤碳组分含量及动态变化的影响

通过在成都平原开展稻麦轮作大田试验,设置了不施肥(CK)、常规无机化肥(NPK)、猪粪25%+化肥(NKM1)、猪粪50%+化肥(NKM2)、猪粪100%(M3)、猪粪150%(M4)6种施肥处理,探讨猪粪施入对土壤碳组分含量及动态变化特征的影响。结果表明:不同生育期对土壤有机碳及其组分含量的变化影响极显著(P0.01);水稻季不同处理下表层土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(WSOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)含量均随着生育期的推移呈现出先升高再降低的趋势,20~40 cm土层土壤有机碳及其组分含量显著低于表层土壤,且不同处理之间变化幅度小于表层土壤;小麦季表层TOC含量随作物生育期的推移呈增加的趋势,土壤WSOC和DOC含量在拔节期达到最大值,ROC在分蘖期达到最大值,之后下降并趋于稳定;20~40 cm土层土壤WSOC、DOC和ROC变化趋势与表层土壤基本一致,但变化幅度较小;通过对比分析表明,猪粪施入能显著提高土壤TOC及其活性有机碳含量,水稻季和小麦季TOC、WSOC、DOC和ROC含量均在M4处理下达到最大值,最大值分别为18.49和18.62 g kg-1、88.15和93.56 mg kg-1、40.09和69.74 mg kg-1、2.73和2.29 g kg-1,即从提高土壤有机碳的角度来看,150%猪粪施入处理提升效果最为明显。     

山东省不同植被类型土壤有机碳及其组分分布特征研究

为了研究山东省不同植被类型森林土壤有机碳及其组分分布特征,选取山东省黑松林、柏木林、针阔混交林3种植被类型下的森林土壤为研究对象,比较分析不同土层(0－20cm、20－40cm)的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和颗粒有机碳(POC)的含量变化。结果表明:(1)0－40cm土层黑松林、柏木林和针阔混交林的SOC含量变化依次为4.35－15.04 g·kg-1、5.72－34.87 g·kg-1和3.71－10.72 g·kg-1,各土层中柏木林的SOC含量最高;(2)土壤有机碳及其组分在不同植被类型下存在一定差异,SOC和POC含量表现为柏木林＞针阔混交林、黑松林,DOC含量在上、下土层间表现为柏木林＞针阔混交林＞黑松林,EOC含量表现为针阔混交林＞柏木林、黑松林;(3)除黑松林的DOC和EOC外,其余各植被类型的SOC、EOC、EOC、POC含量均表现为随着土层深度的增加而减少;(4)SOC与POC存在极显著正相关关系(P＜0.01),其余各碳组分之间关系不显著,冗余分析表明土壤碳组分受土壤理化因子影响较大,全氮对土壤碳组分的影响极显著(P<0.01),速效钾、全钾和pH对土壤碳组分的影响显著(P<0.05)。黑松林、柏木林、针阔混交林土壤的有机碳及其活性组分之间存在差异性,总体上柏木林的有机碳含量最高,说明SOC及其组分受到植被类型和土层深度的影响。     

秸秆配施膨润土对旱作农田土壤有机碳及其活性组分的影响

为明确秸秆配施膨润土对旱作农田0～40 cm土层土壤有机碳(SOC)、活性有机碳组分及其分配比例和碳库管理指数的影响,于2019—2021年在内蒙古清水河县一间房试验基地连续3年进行田间定位试验。分别设置不施膨润土和秸秆(CK)、单施秸秆(T1)、单施膨润土(T2)和秸秆配施膨润土(T3)4个处理。结果表明:土壤SOC及活性碳组分在年际间表现为先降低后升高[除颗粒有机碳(POC)含量]的变化趋势,不同土层间表现为10～20 cm > 0～10 cm > 20～40 cm;各处理均提高了0～40 cm土层土壤有机碳及其活性组分含量,秸秆配施膨润土效果优于单施。与CK相比,在0～40 cm土层,T3处理土壤SOC、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(LOC)和POC 3年平均提高了7.16%～9.63%、12.35%～18.05%、15.55%～41.97%和100.73%～127.90%,同时提高了不同土层DOC/SOC、LOC/SOC和POC/SOC以及土壤碳库管理指数;土壤SOC及各组分之间均呈显著正相关关系,以LOC相关系数最大,表明LOC可较好地反映出SOC的变化情况。可见,在旱作区采取秸秆配施膨润土措施能够显著提高土壤SOC及其活性组分含量以及碳库管理指数,对土壤肥力提升、质量改善具有重要意义。     

互花米草入侵对潮滩土壤活性有机碳组分的影响

对外来种互花米草替代本土植物盐蒿后生长8、12、14年的湿地土壤以及盐蒿湿地表层土壤(0～10 cm)的活性有机碳(微生物量碳、可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳之间的关系。结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在显著差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳的变化趋势一致,表现为互花米草湿地>盐蒿湿地,且随着互花米草生长时间增长而明显增加;土壤活性有机碳与土壤总有机碳存在显著正相关关系;土壤活性有机碳与土壤总有机碳的比值则随着互花米草生长时间增长而逐渐减小,表明入侵年限长的互花米草湿地活性有机碳库周转率降低,生物可利用性减小,有利于土壤有机碳的累积。这可能是互花米草生长导致土壤总有机碳含量显著增加的主要原因。     

不同干扰程度下黄河三角洲植被群落有机碳分布特征

为研究不同干扰程度下滨海湿地有机碳分布特征,选择黄河三角洲干扰程度较小的一千二管理站和黄河口管理站及干扰程度较大的东营港和五号桩4个研究区,对不同植被群落下的土壤有机碳含量、密度及单位面积储量进行研究。结果表明:植被生长初期(5月)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.504,3.433,3.698,3.815g/kg、4.84,4.58,5.02,5.56kg/m2和4 237.00,3 807.42,4 272.77,4 917.63t/km2。植被生长旺期(8月份)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.90,3.63,3.45,3.62g/kg、5.32,4.83,4.46,5.25kg/m2和4 588.02,4 010.10,3 614.95,4 623.12t/km2。人为活动干扰较大的五号桩和东营港地区,有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量较小;光滩有机碳含量比有植被生长的湿地低;互花米草湿地有机碳含量和有机碳密度在植被生长初期高于其他湿地类型,但这种优势在生长旺期不显著,与黄河口管理站和一千二管理站芦苇湿地单位面积有机碳储量相比较,互花米草湿地单位面积有机碳储量要低。由此可见,人为干扰对滨海湿地有机碳含量、密度及储量产生较大的影响,保护湿地完整性对于减少碳排放、维护滨海湿地的碳汇功能具有重要的作用。     

互花米草控制技术对湿地土壤有机碳保留能力与微生物活性的影响

鉴于多种技术被用于控制崇明东滩互花米草的蔓延,为了选择更好的互花米草控制技术,首先比较不同控制技术作用下湿地土壤总有机碳（SOC）含量的差异,并对土壤中的微生物活性进行研究以分析土壤中总有机碳的输出能力,进而分析土壤总有机碳的保留能力。结果表明,经过刈割／翻耕、刈割／翻耕／水位调节、刈割／生物（芦苇）替代等控制措施后,湿地土壤中土壤总有机碳含量、可培养微生物菌落数、土壤转化酶活性和土壤呼吸强度均高于对照,而通过DGGE技术对微生物种群进行分析后发现,修复后的湿地土壤多样性显著低于对照。在几种不同的控制技术中,刈割／翻耕／水位调节模式由于增加了土壤的滞水时间,其土壤微生物活性相对较低,有机碳含量较高,表明采用该修复技术后土壤的碳代谢能力相对较弱,因此该修复技术更有利于湿地土壤有机碳的保留。相对其他控制技术而言,刈割／翻耕／水位调节模式可在控制互花米草蔓延的同时有效地保留土壤有机碳。     

长江口九段沙湿地土壤有机碳及微生物陆向分布

通过分析九段沙湿地土壤有机碳及微生物因子的陆向分布,研究了土壤有机碳的空间差异性及其与土壤微生物因子的相互关系。结果表明,九段沙土壤有机碳的陆向分布具有显著差异（P〈0．05）,随着高程上升,其含量整体呈现增大趋势,互花米草区／芦苇混合区最高（9．18g·kg^-1）;土壤微生物因子的陆向分布与土壤有机碳相似,且与土壤有机碳含量呈显著正相关关系（P〈0．01）,其中以土壤微生物呼吸和土壤脱氢酶最为明显;互花米草的引种及蔓延,增加了区域土壤有机碳含量,也增强了土壤微生物活性。     

不同地表覆盖栽培对旱地土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响

通过田间长期定位试验,分层采集冬小麦-休闲种植体系0—40 cm土层的土样,研究了常规、地表覆膜和覆草栽培对土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响。结果表明,覆膜或覆草可以显著增加地上部小麦生物量和子粒产量。不同地表覆盖对0—40 cm土层的无机碳含量和分布无显著影响,但与常规栽培相比,地表覆膜使0—5 cm土层的有机碳含量显著降低,0—40 cm各土层轻质有机碳表现出明显降低趋势,平均降低 C 6.1~74.5 mg/kg;地表覆草却表现出明显增加土壤轻质有机碳的趋势,0—5,5—10,10—20 cm土层的轻质有机碳含量分别增加C 235.2、190.0和144.9 mg/kg,相当于常规的38.7%,32.9%和34.5%。同时,覆草栽培还表现出降低0—10 cm土层轻质有机质含碳量的趋势,并使0—20 cm土层轻质有机碳占有机碳的比例显著高于常规栽培和地表覆膜处理。可见,地表长期覆膜不利于旱地土壤有机碳累积,覆草不仅可以增加表层土壤的轻质有机碳累积,还可改善土壤碳氮组成。     

深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%~15.6%和19.1%~32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%~20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%~53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%~10%;MBC含量降低23.8%~30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%~41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0~30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。     

不同植被类型对滨海盐碱土壤有机碳库的影响

对江苏滨海盐碱地5种不同植被类型土壤（0 ~ 40 cm）有机碳（SOC）含量、密度和表层（0 ~ 20 cm）土壤微生物量碳（SMBC）、可溶性有机碳（DOC）含量及其占总有机碳（TOC）的比例进行了分析。结果显示,随土层深度的增加,SOC含量降低,表层SOC密度占整个剖面的54.6% ~ 75.8%。表层SOC含量和密度分别介于2.02 ~ 9.61 g/kg和5.87 ~ 21.54 t/hm2,平均值分别为4.77 g/kg和12.56 t/hm2。随着原生植被群落的演替（光滩→盐蒿→茅草）,SOC、SMBC和DOC含量均依次增加。茅草荒地围垦后,稻-油轮作地和菊芋地表层SOC密度分别比茅草地的增加了55%（5.77 t/hm2）和107%（11.15 t/hm2）;稻-油轮作地的SMBC含量及SMBC/TOC比值下降,而菊芋地的上升;围垦后土壤DOC含量及DOC/TOC比值都明显下降。结果表明,滨海盐碱地SOC主要分布在表层,原生植被群落的顺行演替使SOC库容增加且活性增强,在盐荒地围垦初期（3年）,SOC库容增加但活性有所减弱。经估算,滨海盐碱非耕地具有较大的固碳潜力,但需要合理的耕作管理措施来保证农业生产的可持续发展并实现增汇减排的目标。