丛枝菌根与土壤碳截获的研究进展

土壤碳截获一直是研究陆地生态系统碳循环的重要领域,而丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,简称AM)广泛存在于陆地生态系统中,对陆地生态系统碳循环有着重要作用。近年来,AM真菌在土壤碳截获中的应用日益受到人们的关注。综述了丛枝菌根在土壤碳截获功能中的作用机制,主要围绕AM与根系的关系、AM与光和碳截获、AM与土壤碳截获、环境因子对AM在土壤碳截获中的作用等方面进行了介绍。由于AM真菌对于调控碳循环具有不可替代的作用,因此全球气候变化下,AM真菌土壤碳截获的潜力研究、菌丝在土壤结构中的功能及菌丝网在生态系统碳固持中的作用必将成为研究热点。     

CO_2和O_3浓度升高对土壤碳水化合物累积分布特征的影响

碳水化合物作为土壤有机质重要成分之一,一直被认为是较为灵敏的有机质示踪成分。在全球气候变化趋势下,CO2和O3浓度升高可改变植物群体组成,碳在地下生态系统的分配等最终间接地改变土壤化学特性。在未来大气环境变化趋势下,CO2和O3浓度升高对植物-土壤生态系统的影响已成为众多学者研究的热点问题,并取得了一定的成果,而对土壤有机质研究中作为重要指标和主要对象——碳水化合物的影响研究相对较少,为此综述了CO2和O3浓度升高对碳水化合物累积分布特征影响方面的最新进展,并提出今后开展研究的建议。     

白发工匠 为“碳”正名——访福建绿洲生化有限公司董事长李瑞波

<正>伴随着我国土壤修复工作的不断深入,上至国家,下到农户,绿色施肥、改良土壤的科学理念已深入人心,各类具有土壤改良作用的新型肥料也层出不穷。近几年,一种新型有机肥—有机碳肥正悄然兴起,它打破了以往化肥以氮磷钾为核心的模式,将目光聚焦在生物体最基本的碳元素上。众所周知,碳是植物必需的六种大量元素之首。碳占农作物有机质的58%,干物质的30%-35%。农作物所需的碳,除了由叶片气孔吸收空气中的二氧化碳,经叶绿素的光合作用转化为碳水化合物,组     

作物残茬固碳及其分解特性研究进展

农田土壤碳库是陆地碳库中最活跃的部分,对维持全球碳平衡和缓解气候变化具有重要意义。各种农作物收获后留在土壤中的有机残茬是保持土壤有机质平衡,培肥地力的主要物质,有机残茬分解是影响陆地生态系统养分循环的基本生物化学过程。详述了国内外学者关于有机残茬光合同化碳量的研究,分析了有机残茬在田间分解过程中对土壤碳、氮养分以及微生物活性的影响。在残茬分解过程中,主要影响因素包括有机残茬自身的物理化学性质、气候环境因素、土壤性质、人为管理措施等。     

CO2和O3浓度升高对土壤碳水化合物累积分布特征的影响

碳水化合物作为土壤有机质重要成分之一,一直被认为是较为灵敏的有机质示踪成分。在全球气候变化趋势下, CO2和O3浓度升高可改变植物群体组成,碳在地下生态系统的分配等最终间接地改变土壤化学特性。在未来大气环境变化趋势下,CO2和O3浓度升高对植物-土壤生态系统的影响已成为众多学者研究的热点问题,并取得了一定的成果,而对土壤有机质研究中作为重要指标和主要对象——碳水化合物的影响研究相对较少,为此综述了CO2和O3浓度升高对碳水化合物累积分布特征影响方面的最新进展,并提出今后开展研究的建议。

     

土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示：直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示：土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实：营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示：土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。     

土壤有机碳作用及转化机制研究进展

对土壤有机碳作用的综述研究显示:直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示:土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实:营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示:土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。     

有机物料施用量对黑土有机碳积累的影响

有机碳库是土壤有机质的重要组成部分,是植物生长所需营养的主要来源,同时可以反映土壤质量的优劣和动态变化。在农田生态系统中,植物通过光合作用固定大气中的CO2,同时土壤中的微生物活动不断的分解土壤中的有机质,     

固碳微生物分子生态学研究

 减缓大气“温室效应”是目前最重要且亟待解决的环境问题之一。自养微生物具有极强的环境适应性和不容忽视的固碳潜力,研究微生物固定CO2的分子生态机理对于缓解全球气候变暖具有重要科学意义。目前发现的5条主要生物固碳途径中,卡尔文循环是自养生物固定CO2的主要途径,其中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是卡尔文循环中的关键酶,因此RubisCO及其编码基因被许多学者用于不同生态环境中固碳微生物群落结构和多样性的研究。以前的研究主要集中在水生生态系统,揭示了不同水生生态系统中固碳微生物的群落特点及其对不同生境的响应规律。近几年,随着陆地生态系统固碳微生物分子生态学研究的深入,国外学者发现土壤中存在大量的固碳自养微生物,它们在土壤中所起的具体作用和贡献有待进一步研究和验证。至今,国内针对土壤固碳微生物分子生态学的研究还未见报道。论文对固定CO2的微生物种类、固定机理以及近年来关于微生物固定CO2的分子生态学的研究进行了分析和总结,讨论了固碳微生物分子生态学研究存在的主要问题和今后的发展方向,旨在为中国固碳微生物分子生态学研究提供参考。     

土壤无机碳研究进展

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球气候变化以及生态系统碳循环方面起重要的作用。土壤无机碳(Soil Inorganic Carbon,SIC)是土壤中的第二大碳库,仅次于土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC),主要存在于干旱、半干旱地区。从土壤无机碳分布和影响因素、土壤固碳机理以及碳稳定同位素技术的应用等方面进行阐述,旨在强调土壤无机碳在全球气候变化和碳循环中的作用及地位。加强土壤无机碳在陆地生态系统中作用的研究,深入探究土壤无机碳循环过程,为正确判定陆地生态系统碳源汇功能提供参考。     

生物质炭输入对土壤有机碳库和CO_2排放的影响研究进展

由于生物质炭的碳化学结构主要以芳香碳为主,具有高度的生物化学和热稳定性,可长期保存于土壤中而不被土壤微生物所分解,因此其在增加土壤碳库容量、稳定土壤有机碳库以及维持土壤碳平衡方面发挥着重要作用。本研究综述了生物质炭输入对活性有机碳、腐殖质特性以及有机碳矿化特征的影响,较详细地分析了生物质炭输入对土壤CO_2通量的影响效果及其机制,最后展望了该方向今后的研究重点。     

农业生态系统碳氮循环模拟模型研究

一、背景近年来，由全球气候变化引发的全球碳平衡问题越来越引起人们的关注。土壤有机质是全球碳平衡过程中的重要碳库，农业生态系统的土壤碳库是全球碳库中最活跃的一个组成部分，在人类的耕作、施肥、灌溉以及气候变化的影响下，不仅其数量在迅速变化，而且其作为全球CO２的源汇地位也在不断变化，从而对区域以及全球环境带来影响，也对人类赖以生存的粮食生产带来影响。因此，研究农业生态系统的碳氮循环问题已成为热点。农业生态系统中土壤碳和氮的循环动态是一个包括有机质的产生、分解、硝化、反硝化和发酵过程的复杂的生物地球化…     

土壤无机碳研究进展

土壤无机碳在全球碳循环中占重要位置。相较于土壤有机碳广泛而深入的研究,无机碳的研究才开始不久。研究主要集中在全球土壤无机碳储量及分布,转移过程及影响因素,无机碳固存及土壤碳酸盐研究等方面,还未形成系统性。     

施氮对油松林土壤可溶性糖及微生物量的影响

【目的】研究施氮对油松林土壤有机碳,全氮,可溶性糖及微生物生物量碳、氮含量的影响,为了解油松林土壤有机质的内在转化过程提供理论依据。【方法】2015-2017年,在山西省太岳山自然保护区进行氮肥试验,于每年5月向油松林地表施用硝酸铵(NH_4NO_3),使样地的施氮水平分别为0(对照),5,10,20,40 g/(m~2·年),依次简称N_0、N_5、N_(10)、N_(20)、N_(40),测定不同处理表层(0～10 cm)和底层(10～20 cm)土壤有机碳,全氮,可溶性糖,微生物生物量碳、氮含量,微生物活性以及代谢熵,并分析了油松林土壤可溶性糖与有机碳,全氮以及微生物生物量碳、氮含量,微生物活性以及代谢熵的相关性。【结果】表层(0～10 cm)土壤中,与对照(N_0)相比,N_5、N_(10)处理对土壤有机质含量均无显著影响,而N_(20)、N_(40)处理显著降低了土壤有机质含量;底层(10～20 cm)土壤中,各施氮处理土壤有机质含量无显著变化。表层(0～10 cm)土壤中,与对照(N_0)相比,N_5、N_(10)、N_(20)、N_(40)处理表层土壤可溶性糖含量分别上升了81.67%,100.13%,127.73%,171.21%,土壤可溶性糖含量随着施氮量的增加而增大(P0.05);底层(10～20 cm)土壤中,只有N_(40)处理土壤可溶性糖含量与对照有显著差异,其余处理与对照均无显著差异。表层(0～10 cm)土壤中,与对照(N_0)相比,N_5、N_(10)处理对土壤微生物生物量碳、氮含量无显著影响,而N_(20)、N_(40)处理会显著降低土壤微生物生物量碳、氮含量;底层(10～20 cm)土壤中,各施氮处理土壤微生物生物量碳、氮含量与对照相比均无显著变化。表层(0～10 cm)土壤中,与对照(N_0)相比,N_5、N_(10)处理土壤微生物活性、代谢熵无显著变化,而N_(20)、N_(40)处理土壤微生物活性、代谢熵则显著上升;底层(10～20 cm)土壤中,各施氮处理与对照的土壤微生物活性、代谢熵差异均不显著。相关性分析表明,土壤可溶性糖含量与土壤有机碳,全氮,微生物生物量碳、氮含量以及微生物活性,代谢熵都呈正相关关系。【结论】施氮能显著提高太岳山油松林表层土壤可溶性糖含量。低氮处理对表层土壤微生物活性及微生物生物量碳、氮含量无显著影响,高氮处理能显著提高土壤微生物活性,显著减少土壤微生物生物量碳、氮含量。     

土壤碳作为湿润亚热带表层岩溶作用的动力机制:系统碳库及碳转移特征

以桂林丫吉村岩溶实验场为例, 分析了表层带岩溶系统中碳库组成, 测定了各碳库的碳稳定性同位素丰度, 表明土壤碳是系统中最大的碳库, 生物的 Ｃ Ｏ２ 吸收同化与土壤有机质分解导致的土壤 Ｃ Ｏ２ 释放是系统中主导的碳流通过程, 系统活动态碳组分主要由土壤碳贡献, 从而揭示了土壤碳对表层岩溶作用的动力机制。     

论土壤有机质的含量对土壤的影响

正土壤有机质是指存在于土壤中的所含碳的有机物质。它包括各种动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质。土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分,但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要作用的意义,主要表现在以下几个方面:1植物养分的主要来源有机质含有植物生长发育所需要的各种营养元素,特别是土壤中的氮,有95%以上氮素是以有机状态存在于土壤中     

土壤有机碳时空变化研究进展与展望

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。     

寒地水稻秸秆还田培肥地力试验研究

正在全球陆地生态系统碳库中,只有农业土壤碳库是受强烈的人为干扰,且在较短的时间尺度上可以调节的碳库。秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法,可改良土壤性质、加速生土熟化、提高土壤肥力。秸秆还田可增加土壤新鲜有机质,提高土壤肥力。作物秸秆的成分主要是纤维素、半纤维素和一定数量的木质素、蛋白质和糖。这些物质经过发酵、腐解、分解转化为土壤重要组成成分—有机质。有机质是衡量土壤肥     

不同覆膜方式对旱地麦田土壤微生物量碳氮磷的影响

通过大田试验研究不同覆膜方式对旱地麦田土壤中微生物生物量的影响。结果表明,土壤微生物量碳从小麦拔节期到收获期呈逐渐下降趋势,而土壤微生物量氮和磷则随着生育期的延长呈上升趋势;土壤微生物量碳和微生物量磷均为覆膜处理显著高于不覆膜处理,且以全膜穴播效果最为显著,分别比相同施肥量的测控施肥处理高64.52%~130.54%和25.81%~58.98%,而土壤微生物量氮则为覆膜处理显著低于不覆膜处理,并且全膜穴播处理的降低幅度更明显。可见,覆膜可以改善土壤水热条件,提高土壤微生物量碳和磷,进而提高土壤肥力,是适合晋南地区旱作农业可持续发展的重要措施之一。     

保护性耕作对农田碳效应影响研究进展

 土壤碳循环在全球气候变暖上具有重要的作用,也越来越受到人们的关注。保护性耕作具有减少土壤侵蚀、提高秸秆利用效率和增加土壤有机质等特点,对土壤碳汇效应具有重要的影响。国内外在保护性耕作上对土壤碳循环等方面取得了丰硕的成果。随着保护性耕作碳循环方面研究的深入,人们对保护性耕作的农田碳效应及其机制的认识也越来越深入。本文对国内外保护性耕作对农田碳效应的影响进行了比较客观详尽的阐述,并再此基础上提出了未来本领域的研究重点,以期对中国开展相关的研究提供借鉴。