湿地退化条件下土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化特征

为了研究湿地退化过程中土壤碳氮磷储量与生态化学计量变化,明确碳氮"汇"功能的变化和土壤碳、氮、磷的平衡关系,采用实地采样调查、室内分析与数理统计法,研究了若尔盖自然湿地保护区内未退化湿地沼泽(MA)、沼泽化草甸(MM)、草甸(ME)3种不同退化程度湿地的典型样地在碳氮磷含量、储量以及生态化学计量的变化特征。结果表明,草甸化沼泽土与草甸土全剖面总有机碳、全氮含量较沼泽土分别降低了29.55%,6.52%和67.53%,40.04%,碳氮储量分别降低了67.49%,60.10%和85.14%,54.47%;3种土壤全磷剖面含量大小顺序为MMMEMA,其储量高低顺序是MEMAMM。随着土层深度的增加,沼泽土的总有机碳、全氮含量明显升高,全磷含量与草甸化沼泽土、草甸土的总有机碳、全氮、全磷含量均呈现降低趋势;3种土壤碳氮磷储量40—100cm土层高于0—40cm土层。沼泽土、草甸化沼泽土、草甸土3种不同类型土壤C/N分别为40.38,31.70,23.26,C/P分别为409.52,247.46,113.07,N/P分别为10.43,7.90,5.02,土壤C/N、C/P、N/P均随湿地退化而减小,较高的C/P与N/P14揭示氮磷元素均是影响植物生长的限制性因素,且受氮素限制高于磷素。因此,若尔盖湿地退化导致土壤碳氮含量与储量降低,碳氮"汇"功能减弱,尤其是碳"汇"。     

三江平原典型环型湿地土壤有机碳剖面分布及碳贮量

选取岛状林(棕壤型草甸白浆土)、小叶章草甸(潜育白浆土)和毛果苔草沼泽湿地(腐殖质沼泽土)研究了三江平原典型环型湿地土壤剖面有机碳分布特征与积累现状。结果表明,从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳含量和有机碳储量变化明显。小叶章草甸剖面土壤有机碳含量高于岛状林,但两者差异不大;毛果苔草沼泽湿地明显高于岛状林和小叶章草甸,最大值(为284.1 g kg-1)出现在10~20 cm,20 cm以下明显下降。从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳储量明显增加。1m深度内有机碳储量分别为1.04、1.48和4.22×104t km-2。     

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。     

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。     

区域土壤有机碳密度及碳储量计算方法探讨

土体中有机碳含量在纵向和横向上都具有空间相关性。本文利用曲周县四疃乡30个土壤剖面的有机碳含量数据,采用常见的纵向拟合方法建立了基于30个土壤剖面有机碳测定数据的对数函数拟合模型,计算得到研究区的土壤有机碳密度和碳储量分别为5.60kg C m-2和4.72×108kgC;又根据研究区土壤剖面中有机碳含量分布的不规则性特点,通过对土壤剖面层次的归一化处理,利用地统计横向插值方法,计算得到该区的土壤有机碳密度和碳储量分别为3.95kg Cm-2和3.33×108kgC。由于两种算法对数据的组织方式不同,得到的土壤有机碳密度和碳储量存在较大差异。两种方法适用于土壤有机碳在剖面中分布形式不同的土壤类型。     

六道沟小流域地形序列土壤碳剖面分布特征及影响因素

为了更好地理解黄土高原植被恢复与生态重建过程对土壤碳循环过程的影响,研究选取位于黄土高原六道沟小流域的典型土壤地形序列(东北坡NE序列,西坡W序列),分析了不同坡向间及同一坡向内随植被类型变化土壤有机碳和无机碳的剖面分布特征及其影响因素。结果表明:六道沟小流域地形序列土壤有机碳含量在0—50cm土层内随土层深度增加而显著降低,50cm土层以下基本趋于稳定,且剖面上层(0—50cm)有机碳含量显著高于剖面下层(50—200cm,p0.05),但在同一深度土层(0—50,50—200,0—200cm)不同坡向林地和草地土壤有机碳平均含量均没有显著差异(p0.05)。与有机碳相比,无机碳含量相对较高并且主要在剖面下部(50cm以下)不同深度土层富集。NE序列林地和草地剖面无机碳平均含量接近(p0.05),而W序列林地剖面无机碳平均含量显著高于草地(p0.05);不同坡向草地剖面无机碳平均含量无显著差异(p0.05),但不同坡向林地剖面无机碳平均含量表现为W序列显著高于NE序列(p0.05)。0—50cm土层有机碳含量与pH、容重和土壤含水量均呈极显著负相关关系,而与土壤总孔隙度呈极显著正相关关系;50—150cm土层无机碳含量与pH和土壤总孔隙度均呈极显著负相关关系,而与容重、黏粒含量和土壤含水量均呈极显著正相关关系。NE序列和W序列2 m土体总碳密度相当,分别为15.2~47.4kg/m~2和18.3~51.3kg/m~2,其中无机碳密度占78%~94%,1—2m土层总碳密度占2m土体总碳密度的35%~74%。若只考虑土壤有机碳库或只考虑浅层1m土壤碳库,六道沟小流域2m土体总碳储量平均将被低估88%和51%。     

尕海湿地不同植被退化阶段凋落物分解及其有机碳动态

以甘南尕海湿地不同植被退化阶段的泥炭沼泽和沼泽化草甸为研究对象,通过2013,2014两年凋落物试验分析,研究了不同植被退化过程中凋落物的分解速率及有机碳动态变化特征。结果表明:随着植被退化演替,凋落物有机碳浓度、碳绝对含量和分解速率显著下降(p0.05)。分解速率从6—9月随时间变化均呈现下降趋势,相应的分解速率在0.001 3~0.009/d之间,分解速率最大的为2013年泥炭沼泽未退化PI(0.009/d),最小为2014年沼泽化草甸中度退化SⅢ(0.001 3/d)。泥炭沼泽凋落物中有机碳平均浓度未退化PI(515.07g/kg)退化PⅡ(489.62g/kg),沼泽化草甸凋落物有机碳平均浓度未退化SI(541.26g/kg)轻度退化SⅡ(488.28g/kg)中度退化SⅢ(456.01g/kg),且两年的凋落物碳绝对含量均减小,即发生净释放;凋落物分解速率及有机碳浓度、碳绝对含量都随植被退化加深而减小。     

土地利用对沼泽湿地土壤碳影响的研究

以三江平原分布最广泛的两种自然沼泽湿地(毛果苔草沼泽和小叶章草甸)以及不同利用类型土地为研究对象,探讨了土地利用变化对三江平原沼泽湿地土壤碳含量的影响.结果表明,沼泽湿地土壤中碳含量主要受地表积水环境的控制.表现为常年积水的毛果苔草沼泽高于季节性积水的小叶章草甸,毛果苔草沼泽土壤总碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(SIC)及可溶性有机碳(DOC)含量分别为(258.4±81.9)g/kg.(203.7±62.4)g/kg,(54.7±19.4)g/kg和(4.8±0.85)g/kg.小叶章草甸土壤则分别为(99.4±24.2)g/kg,(81.4±24.5)g/kg,(17.9±9.8)g/kg和(2.4±0.27)g/kg.垦殖导致沼泽湿地土壤碳含量显著降低,土壤TC及SOC含量随开垦年限的增加而递减,并与垦殖年限呈极显著负相关关系.沼泽湿地退化后,土壤碳含量降低.小叶章草甸退化为小叶章一杂类草草甸后土壤TC,SOC,SIC及DOC分别减少了71%,72%,67%和76%,毛果苔草沼泽退化为灌丛-杂类草草甸后则分别减少了69%,65%,83%和60%."退耕还湿"能提高土壤中的碳含量,但增加速率较慢.土壤pH值是影响土壤碳含量的一个重要因素.     

黔中喀斯特地区3种林型土壤有机碳含量及垂直分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库已成为全球碳循环研究的重点之一。研究以黔中喀斯特地区阔叶混交林、针阔混交林和灌木林为对象,分析其土壤及枯落物有机碳含量。结果表明:0-80cm土壤剖面的有机碳含量和碳密度均值表现为阔叶混交林(19.10g/kg,18.62kg/m2)>灌木林(9.21g/kg,9.67kg/m2)>针阔混交林(8.38g/kg,8.60kg/m2),且差异显著(P<0.05),说明同一地区不同林型土壤有机碳的积累和存储不同;3种林型0-20cm土层有机碳含量和碳密度均最大,且与各土层之间差异均显著(P<0.05),并随土层深度的增加而减少,说明森林土壤有机碳含量和密度分布有很强的表聚性,因此,应避免人为活动干扰,增加植被覆盖和减少水土流失;3种林型的土壤有机碳含量与土壤容重呈负相关关系,拟合度(R2)均较大,说明土壤有机碳含量与土壤容重拟合方程均较好;3种林型枯落物现存量和有机碳含量差异均显著(P<0.05),说明同一地区,不同林型的枯落物的积累和分解能力不同。     

尕海湿地植被退化过程中土壤轻重组有机碳动态变化特征

以甘肃省甘南尕海湿地内的沼泽化草甸为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,研究植被退化过程中土壤轻重组有机碳含量及动态变化。结果表明:不同植被退化阶段0—20cm土壤轻组有机碳含量差异显著(P0.05),表现为未退化轻度退化重度退化中度退化;20—100cm土壤轻组有机碳受植被影响较小。整个土壤剖面重组有机碳含量表现为中度和重度退化显著高于未退化和轻度退化(P0.05)。土壤轻重组有机碳含量均随土壤剖面下降显著降低(P0.05)。各退化阶段沼泽化草甸土壤轻重组有机碳均呈现出明显的时间变化,在0—20cm土层,未退化阶段轻组有机碳表现为"降—升—降"的变化趋势,即5月最高,7月和9月最低,其他各退化阶段则在6月降低并趋于稳定;20—100cm土层轻组有机碳变化幅度较小。各退化阶段土壤重组有机碳动态变化较为一致,均随时间延长呈线性下降,不同月份之间差异显著(P0.05)。说明植被退化导致轻组有机碳含量下降,重组有机碳增加,而在植被生长过程中主要消耗轻组有机碳,重组有机碳相对稳定。相关分析表明,地下生物量与土壤含水量的变化对土壤轻重组有机碳影响显著。     

川西北高寒地区土壤有机碳含量垂直分布特征

本论文研究了川西北高寒地区三种典型土壤(亚高山草甸土、泥炭草甸土和冲积土)在不同土壤深度有机碳含量、全氮含量、全磷含量、C/N以及C/P的变化,探讨了有机碳含量和全氮含量、全磷含量、C/N以及C/P之间的相关关系。试验结果表明:冲积土和亚高山草甸土有机碳含量、全氮含量和全磷含量随土壤深度的增加都有下降的趋势;但是泥炭草甸土有机碳含量和全氮含量都是随土壤深度增加先下降后升高,在20~40 cm土壤深度时含量最低,而全磷含量随土壤深度的增加而下降。亚高山草甸土、泥炭草甸土和冲积土的有机碳含量都与全氮含量显著相关,其相关系数分别为0.999、0.965和0.992;而冲积土的有机碳含量还与全磷含量和C/P显著相关,相关系数分别为0.902和0.982。     

若尔盖高原退化湿地土壤有机碳储量

为了定量评价若尔盖高原泥炭沼泽湿地退化的碳储存潜力,研究通过土壤剖面法,收集了3个样点的泥炭沼泽湿地土壤样品(原始泥炭地0—200cm、中度退化沼泽湿地0—100cm和重度退化泥炭地0—100cm)。研究表明:(1)中度退化沼泽湿地(1.11±0.18g/cm~3)和重度退化泥炭地(0.72±0.04g/cm~3)土壤容重平均值较原始泥炭地增加了251.8%和129.7%;中度退化沼泽湿地(46.18±6.61g/kg)和重度退化泥炭地(87.37±6.36g/kg)土壤有机碳含量平均值较原始泥炭地降低了74.2%和51.1%。(2)土层深度为0—100cm时,原始泥炭地土壤有机碳储量较中度退化沼泽湿地(384.73±95.57t/hm~2)显著高了47.0%,而与重度退化泥炭地(518.39±33.07t/hm~2)土壤有机碳储量无显著差异;当原始泥炭地有机层增加到0—200cm后,中度退化沼泽湿地和重度退化泥炭地土壤有机碳储量较原始泥炭地(1 088.17±172.84t/hm~2)降低了64.6%和52.4%,退化湿地土壤有机碳储量的降低可能主要是土壤有机碳含量降低的原因。尽管退化湿地土壤有机碳储量下降,但仍是中国(102.89t/hm~2)和全球(116.56t/hm~2)陆地土壤有机碳储量的3~5倍,该研究可为保护与恢复若尔盖高原湿地提供科学依据。     

青海共和盆地不同人工灌木群落土壤碳密度研究

共和盆地高寒沙区植被恢复区4种典型人工灌木林是柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、沙柳(Salix psammophila)和乌柳(Salix cheilophila)。土壤有机碳密度调查研究表明,不同灌木群落类型下的土壤有机碳密度(0~100 cm)由大到小是:沙棘9.42 kg/m2、沙柳6.73 kg/m2、乌柳6.06 kg/m2、草地4.56 kg/m2、柠条3.67 kg/m2。不同灌木林地0~100 cm土壤质地和分层状况不同,土壤有机碳含量随着土壤深度增加而减少,表层(0~10 cm)含量最高。与对照样地草地相比,位于丘间地的林地土壤有机碳含量均有不同程度的提高。     

三江平原典型环型湿地土壤DOC剖面分布及储量

选择三江平原典型环型湿地,分层采集岛状林、小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地土壤,调查了土壤DOC含量、储量水平和垂直分布状况,分析了环型湿地特殊的水文地貌条件对DOC分布的影响。结果表明,环型湿地土壤DOC含量均随着土层深度增加而不断减小;毛果苔草沼泽湿地土壤剖面的DOC含量显著高于小叶章草甸和岛状林,小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地剖面DOC含量显著高于岛状林;环型沼泽湿地土壤DOC累积现状为小叶章草甸土壤剖面DOC储量最大,岛状林其次,毛果苔草沼泽湿地最小,其60cm深度内土壤DOC储量分别为0.1113,0.0844和0.0588t/hm2。     

武夷山不同海拔典型森林土壤有机碳和全氮储量分布特征

为探究武夷山森林土壤碳氮储量的分布特征,以武夷山国家公园不同海拔高度(600,1 000,1 400 m)的典型森林土壤为研究对象,研究土壤有机碳和全氮含量及储量随海拔高度的变化规律,分析了影响土壤有机碳和全氮储量变化的因子。结果表明:随着海拔的升高,土壤有机碳和全氮的含量在0—5 cm土层和5—10 cm土层变化规律不同,5—10 cm土层的土壤碳氮含量随海拔变化趋势更为明显,而0—5 cm土层的土壤碳氮含量表现为1 000 m海拔较高; 海拔1 000 m的土壤C/N明显高于海拔1 400 m和600 m; 在土壤有机碳和全氮储量方面,1 400 m明显高于1 000 m和600 m,且高海拔区域土壤碳氮储量的变化幅度显著大于低海拔区域,两土层间差异不显著; 相关分析和RDA分析表明细根C/N和土壤温度是影响土壤有机碳和全氮储量的主导因子。综上所述,土壤有机碳和全氮的分布随海拔升高并非线性增长,受到气候、植被特征及土壤状况的综合影响,高海拔地区土壤碳氮储量对气候变化的响应更为敏感。     

Carbon sequestration in a long-term conventional versus conservation tillage experiment

The impact of conservation tillage practices on carbon sequestration has been of great interest in recent years. Changes in the soil organic carbon (SOC) as influenced by tillage, is more noticeable under long-term rather than short-term tillage practices. This experiment analyzed the organic carbon status of soils sampled at depth increments from 0 to 60 cm after 25 years of five tillage treatments in a silt loam soil. Zero tillage (ZT) treatment was compared to conventional tillage practices of mouldboard and chisel plow operations conducted either during the fall or spring season in a randomized complete block design with four replications. The SOC was calculated on depth and equivalent soil mass bases. Contrast analysis showed a significantly (5%) higher soil bulk density for zero versus fall and zero versus chisel tillage operations at 5–10 cm soil depth. The SOC concentration was dependent on the depth of tillage operation and followed the trend of higher SOC for zero, chisel, and mouldboard tillage at 0–5, 5–10, and 20–40 cm depth, respectively. There were more significant differences in the SOC storage when expressed on depth compared to an equivalent soil mass basis. SOC storage was significantly higher for ZT at the 0–5 cm soil depth compared to conventional tillage practices. Contrast analysis on an equivalent mass basis showed that SOC storage was significantly higher for spring tillage compared to fall tillage at 0–60 cm depth. In conclusion, ZT practices increased SOC concentration and storage compared to conventional tillage operations only for the surface layer but not for the entire soil profile.     

粤东北山区几种森林土壤有机碳储量及其垂直分配特征

研究了粤东北山区的天然常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林和桉树人工林等4种主要森林类型土壤有机碳储量及其分配特征.结果表明:(1)4种林分土壤有机碳平均含量在8.14～12.24 g/kg之间,常绿阔叶林最高,其次为针阔混交林.桉树人工林最小.土壤有机碳含量随深度增加而递减.但植被类型不同其减少程度不同.其中阔叶林变化幅度最大达72.04%.土壤有机碳表聚性明显.(2)4种林分土壤碳密度存在显著差异,其各土层变化范围为1.57～5.18 kg/m~2.土壤碳密度亦随深度增加而减少,自然地带性植被类型各个土层土壤碳密度均高于次生植被类型对应的碳密度.对于整个土层而言,各林分土壤碳密度在12.28～15.90 kg/m~2之间,总平均值为14.14 kg/m~2.(3)4种林分土壤碳储量整体较低,平均值为141.43 t/hm~2,表层土壤碳储量贡献不大.人为干扰活动对研究区森林土壤碳储量影响明显,是制约土壤碳储量大小的重要因素.     

草地退化对青海湖流域小蒿草草甸土壤碳密度的影响

以青海湖流域小嵩草草甸土壤为研究对象,对不同退化程度下小蒿草草甸土壤容重和有机碳含量进行了测定,并在此基础上确定了土壤有机碳密度。结果表明:随着小嵩草草甸退化程度的加剧,其土壤容重在剖面上表现为逐渐增大趋势,土壤有机碳含量从表面逐渐减小,特别是0—10 cm表层有机碳含量减少尤为明显,未退化的表层有机碳平均含量是严重退化的6.5倍。土壤有机碳密度变化与有机碳含量在4种不同退化植被土壤中表现一致;4种不同退化程度小嵩草草甸0—100 cm土壤有机碳密度分别为（10.74±3.03）,（12.41±4.15）,（8.04±6.24） kgC/m²和（4.56±0.70） kg/m²,即轻度退化 > 未退化 > 中度退化 > 重度退化,说明随退化程度的加剧,土壤有机碳密度呈现显著下降趋势,但轻度退化有助于碳积累。