黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤颗粒结合态碳库分异特征

为揭示黄土丘陵区不同退耕还林土壤有机碳库差异及变化机制,比较分析了15 a生刺槐、山杏、杨树、沙棘、柠条5种退耕还林地土壤砂粒(≥53~2000μm)、粉粒(≥2~53μm)、黏粒(2μm)结合碳的质量分数与分布变化状况。结果表明,与坡耕地比较,不同退耕林地从表层0~10cm到40~60 cm土层土壤总有机碳质量分数增加了1.0~1.9 g/kg,砂粒碳、粉粒碳、黏粒碳质量分数分别增加了0.5~0.1、1.0~0.6、0.4~0.3 g/kg。同时,各林地0~20 cm土层土壤总有机碳和粉粒碳密度差异为杨树=柠条沙棘山杏刺槐,两种碳库增幅分别为2.4~5.8和1.2~3.5 Mg/hm2;但不同林地该土层黏粒碳和砂粒碳基本无显著差异,平均增幅分别为0.7和0.9 Mg/hm2。土层深度为0~60 cm时,土壤总有机碳、粉粒碳、黏粒碳密度均表现为沙棘=杨树=柠条山杏=刺槐,3种碳库增幅分别7.1~12.1、3.8~6.8、1.8~3.2 Mg/hm2;该土层砂粒碳密度在不同林地间仍无显著差异,平均提高了1.5 Mg/hm2。不同林地土壤颗粒碳组分占全有机碳比例均以粉粒碳最高(56.8%)、黏粒碳次之(29.3%),砂粒碳最低(13.8%)。综上,不同退耕林地均以粉粒碳为土壤碳库变化和累积的主要形式,但以刺槐和山杏林提升退耕土壤总有机碳及颗粒碳组分库效应最明显,可作为该区域优选的退耕还林生态固碳技术。     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。     

水蚀风蚀交错带草地土壤碳氮组分对柠条的响应特征

采用相对密度分组法研究了水蚀风蚀交错带不同年限草地和相邻柠条林地0—40cm土层土壤碳氮组分分布特征,旨在揭示研究区草地土壤碳氮组分对柠条的响应特征。研究结果显示:草地转变为柠条林后,土壤重组有机碳和全氮含量变化很小(分别介于-0.19~0.06g/kg和-0.001~0.017g/kg),而轻组有机碳和全氮含量变化较大,并且随年限和土层的不同而异。25年柠条林地土壤有机碳和全氮在0—40cm土层的储量分别增加了10.94 Mg C/hm~2,0.07 Mg N/hm~2,而轻组有机碳和全氮分别增加了2.41 Mg C/hm~2,0.11 Mg N/hm~2;40年柠条林0—40cm土层土壤轻组有机碳降低了4.54 Mg C/hm~2重组有机碳和总有机碳增加了6.26,1.72Mg C/hm~2;而土壤全氮、轻组和重组全氮储量分别降低了0.73,0.44,0.29 Mg N/hm~2。这些结果表明草地转变为柠条林后,土壤有机碳和全氮的变化分别由重组有机碳和轻组全氮引起。     

氮磷添加对常绿阔叶林土壤团聚体有机碳及其与磷组分相关的影响

[目的]为探究磷输入如何调节大气氮沉降对土壤团聚体有机碳含量及碳与磷关系的影响。[方法]在常绿阔叶林土壤建立长达6年(2015—2021年)的养分添加长期监测试验平台,包括4个处理：对照[P0+N0,P0 kg/(hm²·a)+N0 kg/(hm²·a)]、氮添加[P0+N100,P0 kg/(hm²·a)+N100 kg/(hm²·a)]、磷输入[P50+N0,P50 kg/(hm²·a)+N0 kg/(hm²·a)]以及氮磷同时输入[P50+N100,P50 kg/(hm²·a)+N100 kg/(hm²·a)],各处理设3次重复,共计12个样地。于2021年8月采集样地0—10 cm土层土壤样品,测定基础理化性质、土壤粒径分布规律、不同粒径土壤团聚体磷组分及有机碳(SOC)含量。[结果](1)P0处理下,氮添加显著增加大团聚体占比,减少黏粒和粉粒含量,提高各团聚体粒径中SOC含量;氮添加分别显著降低和增加团...     

半干旱黄土丘陵区不同植被类型的土壤水分特征及其稳定性

[目的]研究5种不同植被类型土壤水分动态特征,为区域内优化配植模式提供理论依据。[方法]以甘肃省定西市半干旱黄土丘陵区5种典型的植被类型为研究对象,使用土壤水分速测仪对2017,2018年0—200 cm土层土壤含水量进行观测,并对不同植被类型土壤水分特征及其稳定性进行分析。[结果]①不同植被类型土壤水分呈现出:山杏×侧柏混交林地(11.24%)退耕苜蓿草地(10.97%)自然荒地(10.66%)退耕林地(9.99%)柠条林地(9.55%)。②5种植被类型在0—200 cm土层依据有序聚类法可分为动态变化层(0—40 cm),利用层(40—100 cm)和弱利用层(100—200 cm)3个层次。在动态变化层(0—40 cm),土壤水分呈现出:自然荒地(14.23%)最高,柠条林地(11.04%)最低;在利用层(40—100 cm):退耕苜蓿草地(12.16%)最高,柠条林地(9.15%)最低;在弱利用层(100—200 cm):自然荒地(10.81%)最高,退耕林地(8.61%)最低。③不同植被类型土壤水分土层稳定性(变异系数)呈现出:退耕林地(19.9%)山杏×侧柏混交林地(21.3%)自然荒地(21.9%)退耕苜蓿草地(22.6%)柠条林地(23.6%)。④不同植被类型土壤水分时间稳定性(变异系数)呈现出:自然荒地(25%)退耕林地(25.2%)山杏×侧柏混交林地(26.5%)柠条林地(27.1%)退耕苜蓿草地(31.9%)。[结论]柠条林地土壤水分含量最低,在土层和时间上不稳定,山杏×侧柏混交林地较其他植被类型土壤水分含量更高,更具有稳定性。     

内蒙古砒砂岩不同类型区土壤水分、养分特征研究

[目的]探究砒砂岩不同类型区及不同土地利用方式对土壤水分、有机碳和全氮含量的影响,对于砒砂岩区进一步发展具有重要指导作用。[方法]以内蒙古准格尔旗砒砂岩覆土区的13年生沙棘林地、6年生沙棘林地、天然草地及砒砂岩裸露区草地和砒砂岩覆沙区的天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地共8个样地为研究对象,通过测定0—100 cm深度不同土层土壤含水量、有机碳和全氮含量,研究和比较了不同土层土壤水分、有机碳和全氮含量与变化规律。[结果](1)覆土区(13年生沙棘林地152.36 mm、6年生沙棘林地165.16 mm、天然草地160.97 mm)0—100 cm土层土壤储水量均高于覆沙区(天然草地73.03 mm、柠条林地66.56 mm、农地79.70 mm、退耕5年地107.03 mm)。(2)裸露区草地土壤有机碳含量均低于覆土区和覆沙区,0—100 cm土壤有机碳储量(1.97 kg/m²)分别比覆土区天然草地、6年生沙棘林地、13年生沙棘林地和覆沙区天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地分别低了2.24 kg/m²,2.36 kg/m²     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

晋西黄土区退耕还林地涵养水源和保育土壤功能评价

以晋西黄土区退耕还林地为研究对象,对其土壤容重、孔隙度、有机质、养分含量进行测定和分析,并对其涵养水源和保育土壤功能进行评价。结果表明:(1)退耕还林地0—50cm土层平均容重为1.23g/cm3,随着土壤深度的增加,土壤容重增大,土壤孔隙度呈下降趋势,刺槐侧柏混交林地土壤结构最好,荒草地最差;(2)0—30cm土层平均有机质含量为29.33g/kg,全氮含量为1.54g/kg,全磷含量为0.46g/kg,全钾含量为18.85g/kg,随着土壤深度的增加,土壤有机质含量减少,土壤全量养分呈现递减的趋势;(3)不同植被恢复措施涵养水源能力依次为刺槐侧柏混交林刺槐林侧柏林苹果林山杏林油松林;(4)不同植被恢复措施保育土壤能力依次为刺槐侧柏混交林油松林刺槐林侧柏林山杏林苹果林荒草地;(5)不同植被恢复措施下土壤涵养水源和保育土壤功能存在很大的差异,以刺槐侧柏混交林模式最佳,荒草地最差。     

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素,更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理,本文采用时空替代法,以撂荒2 a的坡耕地为对照,对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明:1)在0~60 cm的土层剖面上,0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层,并随土层深度的增加逐层递减,其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg-1,而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg-1波动;与对照相比,随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳:10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%,26 a柠条林的SOC含量显著升高,其值是对照的1.43倍,40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明,SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关,但与STP含量相关性不明显,说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力,而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。     

短期犁林(竹)-草复合植被还林初期土壤碳氮动态变化

对退耕地短期型光皮桦-扁穗牛鞭草和苦竹-扁穗牛鞭草复合植被还林初期(1~7年)不同年份土壤表层(0~20 cm)和下层(20~40 cm)土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和全氮(Soil total nitrogen,TSN)含量进行了定位研究,探讨了退耕还林初期SOC和氮变化规律。研究表明:SOC和STN随恢复时间的延长呈先下降后增加趋势,光皮桦-扁穗牛鞭草和苦竹-扁穗牛鞭草表层SOC和STN分别在第6年和第4年时开始恢复,下层土均在第5年时开始回升;还林后各年之间C/N变化不大,只是在第2,3年有所升高,表现为土壤氮素有一定缺乏;还林7年后,苦竹-扁穗牛鞭草的SOC和C/N均高于光皮桦-扁穗牛鞭草,但其土壤氮素改善状况不甚明显。还林7年后土壤碳氮含量虽尚未恢复到农耕地水平,但随着退耕年限的延长,土壤碳氮素水平正在逐渐恢复,初步显示了实行退耕还林工程后土壤SOC和氮的固存效应。     

退化花岗岩植被恢复对团聚体及其有机碳的影响

研究退化红壤不同治理措施对土壤水稳性团聚体及其有机碳的影响。结果表明,恢复林地提高了0-20cm、20-40cm土层>0.25mm水稳性团聚体(WSA)含量和平均重量直径(MWD),显著提高土壤水稳性。表土中,大体上侵蚀林地WSA含量及其有机碳含量随粒径减小而增大,恢复林地随粒径增大而增大,并向>5mm、5～2mm两粒径富集,且侵蚀地、不同年代治理的林地、次生林间差异达显著水平(P<0.05);底土中,次生林、黑荆治理的林地WSA分布及有机碳含量变化与其表层的变化趋势相似,其他林地大体上向5～2mm、1～0.5mm两粒径富集。WSA含量及密度具有表聚性,且主要取决于治理年限、治理措施。     

秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响

为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响,为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考,通过4a（2007—2010年）秸秆还田定位试验,设置不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-（2高H）粉碎还田,玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下土壤有机碳、土壤碳矿化速率、累积矿化量及其与不同形态碳素之间的相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳和活性有机碳含量分别比CK显著提高了24.2%、20.8%、9.5%和50.3%、46.6%、34.8%（P〈0.05）;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时也显著提高了0～20cm土层活性有机碳占总有机碳含量的比重,提高幅度达21.1%～23.1%（P〈0.05）;土壤碳矿化速率和累积矿化量在0～60cm各土层内随着秸秆还田量的增加大小顺序均为高量秸秆还田〉中量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田,各秸秆还田处理较CK差异显著（P〈0.05）。相关性分析表明,土壤碳累积矿化量与不同形态碳素之间均存在极显著相关性。因此,在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤有机碳含量和碳矿化具有明显作用。     

刺槐林和柠条林土壤剖面理化性质对比及相关性分析

为了研究黄土高原退耕林地土壤理化性质变化特征,探索土壤剖面不同深度土壤有机碳(SOC)及相关因素的相互响应机制,对安塞县纸坊沟流域1975年柠条林(N75)、1974年农地(H74)和1978年刺槐林(C78)100 cm深度土壤剖面的有机碳、全N、粒度、碳酸钙进行了差异度分析和线性相关性分析,结果表明:两个退耕林地SOC和全N含量在0—100 cm深度都有增加,但是C78主要表现在0—20 cm深度,而N75则主要表现在20—100 cm深度。相关度分析表明,H74在20—100 cm深度SOC含量、C/N值与0.002—0.02 mm粒径含量达显著、极显著相关,C78在40—100 cm深度SOC含量与<0.002 mm粒径含量显著相关,C/N值与<0.02 mm粒径含量由0—100 cm的负相关变为正相关。结果证明,退耕后柠条林地SOC和全N含量的变化主要表现在深层土壤上,刺槐林地的变化则主要表现在浅层土壤上;农地和刺槐林地深层土壤SOC主要吸附在细颗粒土壤上,性质较稳定。     

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...     

桉树-牧草复合经营模式下水土流失和土壤肥力的综合评价

本文通过连续5年监测桉树-牧草和桉树纯林地表径流量和土壤侵蚀量,以及种植前后土壤肥力指标,综合分析间种牧草对桉树林地水土流失和土壤肥力的影响,为桉树人工林科学经营提供理论依据。结果表明:桉树纯林地表径流量和土壤侵蚀量分别在27.4~6612 m~3 hm~(-2) a~(-1)和0~14.9 t hm~(-2) a~(-1)之间,表现出随着种植时间呈逐年减少的变化规律,且水土流失主要集中在前2年;桉树-牧草复合经营模式下林地地表径流量和土壤侵蚀量与桉树纯林随种植时间的变化规律一致,但均低于桉树纯林,降低幅度为20.84%~82.85%;与种植前比,桉树-牧草和桉树纯林土壤pH值分别提高了0.03~0.05和0.14~0.18,有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾均得到提高(土壤交换性钙和镁除外),增幅分别为0.13~3.00倍和0.39~2.11倍;土壤肥力的关联度从大到小的排列顺序为:桉树-牧草桉树纯林种植前;桉树-牧草和桉树纯林0~20 cm土层土壤肥力指标增幅和关联度均大于20~40 cm土层。可见,与桉树纯林比,间种牧草更有利于改善桉树林地土壤肥力,促进桉树林地可持续性经营,是一种较好的桉树林地复合经营模式。     

黄土丘陵区人工林土壤可溶性氮组分季节变化

为探究黄土丘陵区退耕还林后土壤可溶性氮养分积累的季节动态变化特征,以志丹县永宁镇沙棘和山杏林地为研究对象,采集0-10,10-20,20-30 cm土壤样品,分析土壤可溶性氮组分含量和比例的季节动态变化。结果表明：退耕还林可显著增加土壤硝态氮、铵态氮和可溶性有机氮含量,尤其是0-10 cm土层增加明显。0-10,10-20,20-30 cm土层间差异显著,沙棘林和山杏林间也达到显著差异水平。总体来看,硝态氮含量随季节变化明显,3月最高,3-6月下降,6-9月上升,9-11月又下降,11月最低。各样地间0-30 cm土层铵态氮含量变化幅度较小。可溶性有机氮含量随季节变化明显,6月最高,11月最低,3-6月上升,6-9月下降,9-11月又上升。可溶性有机氮含量季节变化规律与硝态氮变化规律相反。沙棘林地土壤可溶性氮含量较杏树林地高,且阳坡高于阴坡。0-30 cm土层可溶性氮组分以可溶性有机氮为主,占73.3%~99.0%,其次是硝态氮,占0.9%~24.3%;铵态氮所占比例最少,在2%以下。退耕还林措施可显著增加0-10 cm土层土壤可溶性氮含量,不同林分土壤可溶性氮含量增加不同,沙棘林地高于杏树林地。