森林转换对土壤活性有机碳组分的影响

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)以及土壤理化指标,分析了林型转换后土壤活性有机碳组分变化特征及其与土壤理化因子间的相关关系。结果表明：(1)马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林后主要对0—10 cm土壤活性有机碳组分产生影响,其中土壤SOC,POC,EOC含量均在林型转换后出现下降,DOC含量上升,而MBC在林型转换前后无显著差异。(2)林型转换后各土层POC/SOC均出现下降,DOC和EOC占SOC比例总体呈升高趋势,MBC/SOC则未表现出明显规律。(3)土壤有机碳与活性碳组分以及TN,EC,NH⁺₄-N,NO^-₃-N均呈极显著正相关,各活性碳组分之间也存在极显著正相关关系(p<0.01)。综上,马尾松次生林转换成...     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分的影响

选择重庆市中梁山岩溶槽谷中5种土地利用方式(弃耕地、草地、菜地、橘园地和林地)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,采用方差分析法对比分析了土壤总有机碳、溶解性有机碳、易氧化性碳、轻组有机碳、颗粒有机碳及矿物结合态有机碳的含量变化,并用相关分析法分析了土壤有机碳各组分之间的关系。结果表明:不同土地利用方式土壤总有机碳(TOC)含量随土层深度增加而降低,上下层土壤TOC含量在2.69~13.88g/kg之间,不同植被覆盖类型、耕作方式和施肥是影响土壤TOC分布的重要因素。不同土地利用方式下有机碳各组分(DOC、EOC、LFOC、POC和MOC)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,但不同土地利用方式之间的差异较大,主要与植被类型、施肥管理、耕作方式以及人为干扰有关。弃耕地含量均比较低,林地和草地受人为干扰较少含量较高,菜地土壤受施肥和翻耕影响,上下层土壤含量差异不大,橘园地上下层土壤5种有机碳组分含量差异均是最大的。弃耕地受之前耕作影响,弃耕时间短,有机质输入量少,POC/MOC值相对较低,菜地受施肥和翻耕影响上下层土壤POC/MOC值相对比较稳定,草地、橘园地和林地0—20cm土壤POC/MOC值均高于20—40cm,下层土壤有机碳比较稳定。0—20cm和20—40cm土壤有机碳及组分之间存在相关关系,0—20cm土壤TOC与LFOC和MOC之间呈显著正相关,LFOC与POC之间也呈现显著正相关;20—40cm土层,土壤TOC与EOC、LFOC和MOC之间呈显著正相关性,MOC与TOC以及EOC和LFOC均呈现正相关性,LFOC与POC之间关系由表土层的显著正相关转变为极显著正相关。下层土壤比上层土壤有机碳稳定性强,尤其是土壤TOC、LFOC和MOC能够敏感地反映土壤碳库的变化,可以作为土壤有机碳稳定性的敏感性指标。     

不同利用方式黑钙土有机碳组分剖面分布特征

为研究土地利用方式对土壤碳库的影响,以东北黑钙土区的天然草地、人工林地和耕地为研究对象,采集0—100 cm土体中不同土层样品(A、AB、B_k、BC和C层),测定不同利用方式土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量。结果表明:3种利用方式SOC、LFOC和HFOC主要分布在A层,但草地WSOC含量在B_k层最多(0.27 g/kg)。由A~C层,3种土地利用方式土壤有机碳及组分有机碳含量总体均呈减少趋势,但减少程度明显不同,天然草地缓慢减少,人工林地急剧减少,耕地逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成土壤有机碳及组分有机碳含量减少,WSOC减少34%和48%,LFOC减少20%和37%,HFOC减少7%和5%,SOC减少10%和16%。草地转换为林地和开垦为耕地后,WSOC/SOC、LFOC/SOC显著降低,但HFOC/SOC却提高,说明草地被开垦后活性有机碳含量快速下降。土地利用方式和土层对SOC、WSOC和LFOC具有显著影响,且对SOC和HFOC叠加效应较强。同时,土壤理化性质也在一定程度上影响着SOC、WSOC、LFOC和HFOC。应制定合理土地利用管理政策,保护自然草地免遭破坏,减少土壤有机碳流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。     

不同放牧强度对呼伦贝尔羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤中较为活跃的化学组分,能反映土壤有机碳(SOC)的有效性,可作为土壤质量和肥力的指示性指标。研究探讨放牧干扰对羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响,从而了解放牧对草地生态系统中碳循环的影响机制,旨在为退化草地生态恢复过程提供理论支撑。依托于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站的长期肉牛放牧平台,分析6种不同放牧强度[不放牧(G0.00)、较轻度放牧(G0.23)、轻度放牧(G0.34)、中度放牧(G0.46)、重度放牧(G0.69)、极重度放牧(G0.92)]下羊草草甸草原土壤活性有机碳的变化,并探讨其相关性。结果表明:(1)土壤有机碳和活性碳组分的含量在不同土层间差异显著,随着土层深度的增加,SOC和活性有机碳[颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)]含量均显著降低。(2)不同土层活性有机碳占比与放牧强度呈线性正相关,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳占比也随之增加,不同放牧强度不同土层下土壤各形态活性有机碳占比呈POC>EOC>MBC>DOC的趋势,且EOC、MBC和POC占比随土壤深度增加而降低。(3)随着放牧强度的增加,植被群落地上生物量、地下生物量和土壤水分均呈下降趋势。(4)放牧强度与SOC和DOC呈显著负相关;植被群落地上生物量与土壤碳组分间呈显著正相关;地下生物量与DOC之间呈极显著正相关;土壤温度与POC呈显著负相关;土壤水分与POC呈极显著正相关,与SOC之间呈显著正相关。研究表明:放牧会降低地上生物量、地下生物量和土壤水分,适度放牧不仅能增加土壤有机碳和活性碳组分,而且能增加土壤活性碳占比,且符合中度干扰     

亚热带丘陵几种林地土壤剖面有机碳和轻组有机碳的分布

通过选取亚热带丘陵区3种不同母质发育的林地土壤,分析有机碳及轻组有机碳的剖面分布特征。结果表明:土壤有机碳含量(SOC)、轻组有机碳含量(LFOC)和LFOC/SOC均随剖面深度的加深而降低,分别介于1.49～16.80 g kg-1、0.11～2.58 g kg-1和3.2%～20.2%之间,以表层土壤SOC、LFOC的数量最为丰富、质量最高,且各土壤的剖面分布趋势相似。不同母质发育的剖面土壤发生层有机碳储量介于66.66～95.83 t hm-2,以板岩红壤最高,花岗岩红壤最低;而轻组有机碳储量介于6.09～10.37 t hm-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。从储量上看,底土层(B、BC、C层)贮存了主要的有机碳和可观的轻组有机碳。此外,亚热带林地表层土壤LFOC/SOC要高于温带林地表层土壤,这反映出气候、地形和当地土地利用方式对土壤碳质量具有重要影响。     

围封对流动沙丘表层土壤有机碳、全氮和活性有机碳的影响

以流动沙丘为对照,研究不同围封年限(14年和26年)下科尔沁退化沙质草地表层(0-15cm)土壤有机碳、全氮及活性有机碳的变化。结果表明:流动沙丘围封显著提高了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、轻组有机碳(LFOC)和微生物量碳(MBC)含量,14年和26年围封样地SOC、TN、LFOC和MBC含量均随围封年限的增加而增加,且0-5cm层增幅高于5-15cm层。14年和26年围封样地土壤碳氮比显著高于流动沙丘,但2个围封样地之间差异不显著。流动沙丘围封也显著增加了表层SOC、TN、LFOC和MBC储量,0-15cm土层SOC、TN、LFOC和MBC储量均表现为26年围封地>14年围封地>流动沙丘。相关分析表明,LFOC、MBC均与SOC存在极显著正相关关系,说明LFOC和MBC均可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标。     

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。     

果园土壤有机碳及呼吸速率对豆科和禾本科草类的差异反应

在行间长期(连续6年)种植豆科植物毛苕子和禾本科植物黑麦草的苹果园,调查土壤不同深度的有机碳组分和表层土壤呼吸速率日变化。结果表明:间作2种植物后,行间土壤0—20,20—40cm土层总有机碳(TOC)、轻质有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量均显著提高;在40—60cm土层,仅DOC含量明显提高;0—20cm土层的TOC和全部有机碳组分及20—40cm土层的TOC、DOC、POC和ROC的含量在种植毛苕子后均明显高于种植黑麦草。TOC与LFOC、TOC与POC、DOC与LFOC、DOC与MBC、DOC与ROC、MBC与ROC、ROC与POC、LFOC与ROC之间均呈显著正相关,土壤呼吸速率与LFOC、DOC、MBC和ROC之间也呈显著正相关。种植2种草类均显著提高土壤呼吸速率,并使呼吸速率日变化峰型更突出,其中毛苕子的作用效果比黑麦草更显著。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

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。     

黄土高原不同林型植被对土壤活性有机碳及腐殖质的影响

为了探讨植被恢复与重建措施对土壤有机碳作用机制的影响,选取延河流域森林区5种典型林型植被作为研究对象,研究黄土高原辽东栎(Quercus liaotungensis)、侧柏(Platycladus orientalis)、丁香(Syzygium aromaticum)、三角槭(Acer buergerianum)和人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)植被0-10cm和10-20cm土层土壤活性有机碳组分和土壤腐殖质特征。结果表明,不同林型植被土壤微生物量碳(MBC)含量表现为辽东栎、丁香和侧柏人工刺槐林三角槭。5种林型植被下,丁香群落土壤表层微生物量碳/有机碳(MBC/SOC)最高(0.034 5),其余依次为人工刺槐林、侧柏、辽东栎,三角槭最低(0.003 5),相比于其他林型植被,丁香更有利于土壤碳积累和碳素的有效利用。土壤易氧化有机碳(EOC)含量表现为辽东栎、侧柏三角槭丁香人工刺槐林。土壤有机碳活度即EOC/(SOC-EOC)表现为侧柏、辽东栎三角槭、丁香人工刺槐林,表明人工刺槐林土壤有机碳稳定性较强。人工刺槐林土壤腐殖化度和聚合度显著高于其余4种植被,其0-10cm,10-20cm土层的(HA/SOC)分别是其他植被的4.75~5.7倍和2.57~3.6倍。     

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。     

半干旱区不同土层深度土壤有机碳变化

选择内蒙古自治区赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学与ArcGIS空间分析工具相结合的方法研究了不同土层深度土壤有机碳含量、密度以及储量的变化情况。结果表明,不同土层有机碳含量与密度由高到低均表现为:表层(0—20cm)中层(20—60cm)底层(60—100cm)。表层土壤碳密度随海拔高度的增加而下降,有机碳含量呈现先增加后降低的趋势;底层土壤有机碳含量随海拔高度的改变无明显变化。同时海拔高度对土壤有机碳的影响也随土壤深度的增加而减小。研究区有机碳总储量为2.04×105 t,不同土层有机碳储量由高到低表现为:中层(8.56×104 t)底层(6.41×104 t)表层(5.47×104 t)。土壤有机碳储量与其对应海拔高度下面积的大小具有显著相关性。     

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。     

洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量研究

为了研究洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量特征,选择洞庭湖主要湿地(荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落),2016—2018年连续3年监测植被多样性和土壤有机碳含量特征。结果表明:洞庭湖湿地Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为芦苇群落苔草群落水蓼群落荫草群落,随着年份的增加呈逐渐增加趋势;对于Simpson优势度指数,则表现为相反的变化趋势。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,随土层深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低,以表层土壤(0—20 cm)有机碳储量最高;相关性分析表明,荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳储量呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,与有机碳含量的相关系数高于有机碳储量的相关系数。双因素分析表明植被类型和年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05),植被类型×年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05)。     

喀斯特小流域土壤有机碳密度及碳储量空间分布异质性

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳密度分布特征及有机碳储量空间分布格局,采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,利用2 755个详细调查的剖面样地和23 536个土壤样品,定量研究了喀斯特小流域土壤有机碳密度、碳储量的空间异质性及分布特征。结果表明:后寨河小流域表层(0—20cm)土壤有机碳含量和密度的平均值为分别为25.07g/kg和5.23kg/m~2,剖面土壤(0—100cm)土壤有机碳含量和有机碳密度分别为20.71g/kg和10.21kg/m~2,两层土壤有机碳含量和密度均属于中等变异强度。10cm土层深度有机碳储量为1.48×10~8 kg,20cm土层深度有机碳储量为2.65×10~8 kg,30cm土层深度土壤有机碳储量3.43×10~8 kg,100cm土层深度有机碳储量5.39×10~8 kg。各层土壤有机碳储量的块金值C_0随着土层深度的增加而增加,而0—100cm的块金值C_0最大。4种土层深度土壤有机碳储量呈现为中部低,四周高,南部最低的趋势。海拔、坡度、岩石裸露率和石砾含量是影响喀斯特小流域土壤有机碳储量空间异质性的主导因子。     

不同农业利用方式土壤有机碳矿化及其与有机碳组分的关系

通过土壤样品室内培养法测定菜园、桃园、水田及旱地土壤有机碳矿化动态和3种土壤有机碳组分,并根据三库一级动力学模型,拟合4种土地利用方式土壤有机碳库各库大小及周转速率,探讨不同土地利用下土壤有机碳矿化特征及其与有机碳组分的关系。结果表明,各土地利用方式土壤有机碳日矿化速率差异主要在培养前期,表现为菜园桃园水田旱地,后期差异减小且保持平稳。旱地土壤有机碳累积矿化量最小,菜园、桃园、水田分别为其2.61,2.50,1.63倍。由三库一级动力学方程拟合参数发现,活性碳库(C_a)所占总有机碳(TOC)比例最小,且与易氧化碳(ROC)、颗粒态碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)含量均呈极显著正相关;除桃园外,缓效性碳含量(Cs)均低于惰性碳含量(Cr),且ROC、POC、LFOC亦与Cs具有显著相关性。活性碳库周转速率(Ka)和缓效性碳库周转速率(Ks)仅与LFOC占总有机碳的比例具有显著相关性,故可用LFOC/TOC来指示土壤活性有机碳库及缓效性碳库的动态变化。     

成土母质和土地利用方式对土壤有机碳化学组成的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最重要的碳库之一,土地利用方式和成土母质是影响土壤总有机碳及其组分的重要因素。以湖南省花岗岩和玄武岩分布区的林地、旱地和稻田土壤(0～70 cm)为研究对象,采用H_2SO_4逐级水解法将土壤有机碳分为活性、半活性和惰性三个组分,探究土地利用方式和成土母质对土壤总有机碳及其各组分的影响。结果表明:不同母质和土地利用方式下,土壤活性、半活性、惰性有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐降低,且与总有机碳含量均呈极显著正相关关系;土壤活性、半活性和惰性有机碳占总有机碳库的比例分别为31.38%～45.41%、3.68%～12.25%和40.83%～59.29%,且随土层深度的增加占比不发生显著变化;玄武岩地区,表层(0～20 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳的储量在不同土地利用方式间占比不发生显著变化,而底层(20～70 cm)土壤活性、半活性、惰性以及总有机碳在稻田中的储量均显著高于林地;花岗岩地区,除表层土壤半活性有机碳以外,表层和底层土壤中总有机碳及各组分有机碳储量在不同土地利用方式间均无显著性差异。双因素方差分析表明,成土母质显著影响表层土壤总有机碳和惰性有机碳的储量,而土地利用方式则显著影响底层土壤活性、惰性以及总有机碳的储量。综上可见,土壤有机碳主要以惰性有机碳的形式存在,土地利用方式和成土母质对土壤有机碳及其组分剖面分布有不同的影响。     

不同状态高寒草原主要土壤活性有机碳组分的变化

对藏北高原正常、轻度和严重退化高寒草原表层(0 ～ 10 cm)、亚表层(10～20 cm)活性有机碳(Active soil organic carbon,ASOC)主要组分变化,以及土壤微生物对ASOC的影响进行了研究,结果表明:(1)易氧化有机碳(Readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、轻组有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)和水溶性有机碳(Water-soluble organic carbon,WSOC)对土壤环境变化的敏感度显著不同,平均分配比率分别为11.10％、0.57％、0.04％和0.03％,高原寒旱环境对WSOC、LFOC的形成与积累极为不利.(2)不同状态高寒草原亚表层ASOC各组分含量均显著高于表层;与正常草原ASOC各组分含量相比,退化草原表层、亚表层分呈小幅增加和大幅下降,但轻度退化草原变化幅度大于严重退化草原;因此,0～20 cm土层ASOC各组分含量均呈正常草原＞严重退化草原＞轻度退化草原.(3)不同状态草原中,纤维素分解酶活性对ASOC组分的形成均具极显著(R2:0.731 ～0.960)的促进作用,土壤放线菌、真菌对纤维素分解酶活性(Cellulolytic enzyme activity,CEA)则具有较大影响.(4)草原严重退化阶段,土壤微生物可能已完成向抗逆能力、纤维素分解酶分泌能力更强生理种群的演替,其相对较高的SOC、ASOC含量表征着土壤有机残体的较大消耗.