腐植酸对漆酶诱导雌激素自聚合动力学的影响

本文选择17β-雌二醇（E2）、17α-炔雌醇（EE2）和双酚A（BPA）作为环境中3种典型的代表性雌激素，采用批量平衡试验方法，研究了腐植酸（HA）对变色栓菌（Trametes versicolor）漆酶诱导雌激素转化动力学、产物分布和作用机制的影响。结果表明：漆酶在3 h内对3种雌激素的去除率均高于95%，E2、EE2和BPA的转化动力学常数（k）分别为2.48、2.03 h^-1和1.45 h^-1。添加HA有效抑制了E2 （k=1.04 h^-1）和EE2 （k=0.64 h^-1）的转化，但促进了BPA的去除（k=3.13 h^-1），漆酶诱导HA和长链BPA自聚物发生共聚合反应，所形成的BPA-HA共聚物快速降低了长链BPA自聚物的产量，从而消除了其对漆酶催化活性和稳定性的抑制作用。产物鉴定证实了雌激素的转化产物主要为二聚体、三聚体和四聚体等低聚物。雌激素和HA的共聚合机制分为2个步骤：首先，雌激素和HA被漆酶单电子氧化，该过程形成大量的活性自由基中间体；随后，这些不稳定的活性自由基中间体通过C-C、C-O-C或C-N-C键共价结合，生成多种结构复杂的雌激素自聚物和共聚物。研究表明，HA能够影响漆酶诱导雌激素自聚合，形成更加复杂的共聚合产物，从而消除环境雌激素污染、封存有机碳。     

生物炭去灰分对萘和1-萘酚的吸附动力学影响

为探究生物炭矿物组分对有机污染物吸附过程的影响机制，考察（非）极性有机污染物萘和1-萘酚在不同温度（300、400、500℃）下制得的小麦秸秆原始生物炭以及去灰分后生物炭上的吸附动力学。结果表明：拟二级和双室一级动力学模型能较精确地描述目标污染物的动力学吸附过程。去灰分处理增加生物炭芳香碳含量，增强其与萘和1-萘酚间的p-p和疏水作用；同时降低生物炭表面极性，特别是减少表面烷氧基官能团的分布，提高疏水碳吸附域（主要是芳香碳）的可达性，导致平衡吸附量（Q_e）增大。除灰后极性官能团在生物炭表面的暴露减少，促进萘分子向表面疏水吸附位点扩散，使得萘在生物炭上快吸附单元的吸附速率常数（k_fast）升高；而极性1-萘酚结构中的—OH能通过氢键与生物炭表面极性官能团或矿物含氧表面相互作用，对快吸附有重要贡献，去灰分削弱氢键，造成其k_fast下降。致密的芳香碳组分和纳米级孔隙结构主要对萘和1-萘酚在生物炭上的慢吸附起作用，去灰分提高生物炭芳香化程度和孔隙度，使慢吸附对总吸附的贡献（k_slow）增大；同时使得化合物分子较难扩散进入更致密的生物炭内部。另外表面积和孔隙度的增大延长吸附平衡时间，两种化合物的慢吸附速率常数（k_slow）均降低。研究表明，生物炭的矿物组分、化学组成和极性官能团的空间分布显著影响有机污染物的动力学吸附过程，从而影响生物炭在有机污染控制中的吸附性能。     

茶园多植物覆盖种植对土壤酶活性和有机碳矿化特征的影响

为量化不同覆盖作物种植模式对茶园土壤酶活性及有机碳矿化特征的影响，以湖北省十堰市郧阳区谭家湾茶园为研究对象开展覆盖作物多样性试验，设置四种覆盖作物种植模式：无覆盖作物（A0）、2种覆盖作物（A1）、4种覆盖作物（A2）、8种覆盖作物（A3），测定茶园0~20 cm和20~40 cm土层的土壤酶活性、有机碳矿化速率以及累积矿化量，并对其进行一级动力学方程拟合，得出有机碳潜在矿化势（C_p）和矿化常数（k）。结果发现，覆盖作物种植小区的土壤酶活性均高于对照小区，0~20 cm土层的酶活性均高于20~40 cm，不同覆盖作物类型对土壤过氧化氢酶和脲酶活性的影响具有显著差异（P<0.05），但对土壤磷酸酶没有显著影响。与过氧化氢酶相比，土壤脲酶、磷酸酶是更重要的土壤碳循环参与者，其活性与有机碳矿化作用之间呈极显著正相关关系（P<0.01），在土壤有机碳分解转化过程中具有重要作用。各处理的土壤有机碳矿化速率均呈现先升高后降低最后趋于平稳的趋势，0~20 cm土层的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均高于20~40 cm土层。0~20 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A3 > A0，20~40 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A0 > A3，两土层均以A1的土壤有机碳矿化作用最强。A1的微生物量碳和可溶性有机碳均高于其他处理，为作物生长发育提供了充足的养分，pH值也最高，有利于阻抗土壤酸化。     

长期施肥下旱地红壤不同保护态有机碳库变化特征

为研究长期施肥对旱地红壤不同保护态有机碳组分（库）的影响，在不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施常量氮磷钾肥（NPK）、施2倍量氮磷钾肥（HNPK）、氮磷钾肥配施有机肥（NPKM）、单施有机肥（M）6个处理下，分析物理-化学联合分组方法分离的土壤未保护、物理保护、物理-化学保护、物理-生物化学保护、化学保护、生物化学保护的有机碳组分的含量特征及其与总有机碳含量的关系，并探究土壤各保护态有机碳库储量与累积碳投入量间的关系。结果表明，CK与N处理间的土壤各保护态有机碳组分的含量均无显著差异（P>0.05）。与CK相比，施氮磷钾肥（NPK、HNPK）与有机肥（M、NPKM）处理的土壤总有机碳含量、未保护有机碳组分含量、物理保护有机碳组分含量分别提高13.3%~48.0%、39.2%~221.5%、41.9%~132.3%，土壤未保护有机碳、物理保护有机碳占土壤总有机碳的比例提高1.9~10.0、2.5~5.5个百分点，增幅均达显著水平（P<0.05），该效应在施有机肥条件下表现更为明显。土壤各保护态有机碳组分含量与总有机碳含量均呈正相关关系，线性回归方程拟合结果显示，单位总有机碳含量增加引起的未保护游离粗颗粒有机碳和物理保护有机碳含量的变化值分别达44.3%和28.0%（P<0.001）。除土壤生物化学保护有机碳外，其他保护态有机碳库的储量均与累积碳投入量呈极显著线性正相关（P<0.01）。研究表明，施肥后土壤增加的有机碳优先固存于未保护游离粗颗粒有机碳和物理保护有机碳组分中。与施化肥相比，有机培肥可更好地促进旱地红壤总有机碳的固存、提升有机碳的活性及增强有机碳的物理保护作用。在当前碳投入水平下，旱地红壤的生物化学保护有机碳可能已接近平衡状态。     

秸秆还田与浅埋滴灌对玉米耕层土壤水稳性团聚体及其碳含量的影响

为探明秸秆还田与灌溉方式对玉米田耕层土壤水稳性团聚体及其碳含量的影响，本研究于2019—2020年进行玉米秸秆还田定位试验，采用裂区设计，主处理设秸秆还田（S⁺）和秸秆离田（S^-），副处理设传统畦灌（F）和浅埋滴灌（D），分析秸秆还田和不同灌溉方式下耕层土壤水稳性团聚体含量、稳定性及其有机碳固持变化特征。秸秆还田可显著提高耕层土壤0.25~5 mm粒径的水稳性团聚体含量，浅埋滴灌可显著提高0.25~1 mm粒径水稳性团聚体含量，秸秆还田与浅埋滴灌互作对>0.25 mm粒径的水稳性大团聚体含量的提高均有正效应；秸秆还田可显著提高>0.25 mm粒径的团聚体含量（R_0.25），降低不稳定团粒指数（E_LT），浅埋滴灌可显著提高团聚体平均质量直径（MWD），秸秆还田与浅埋滴灌互作可显著增加水稳性团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD），从而提高团聚体稳定性；秸秆还田与浅埋滴灌互作效应还可显著提高0.5~3 mm粒径的水稳性大团聚体中有机碳含量，提高1~3 mm粒径水稳性大团聚体有机碳富集系数，从而提高土壤有机碳含量；秸秆还田、浅埋滴灌均可优化土壤三相比，且在吐丝期作用更为明显，秸秆还田与浅埋滴灌互作可显著提高土壤气相占比和广义土壤结构指数。秸秆还田与浅埋滴灌对提高耕层土壤水稳性大团聚体含量及其稳定性作用明显，可增加0.5~3 mm粒径水稳性大团聚体有机碳含量，提高其有机碳富集系数，优化土壤三相比。秸秆还田配合浅埋滴灌种植模式可作为改土培肥、提高耕地质量的种植方式。     

不同种植年限压砂地土壤水分吸渗特征与水力学参数

【目的】探究不同种植年限压砂地土壤水分吸渗特征及其水力学参数的变化,为恢复压砂地产能、提升区域生态功能及制定合理灌溉制度提供理论支撑。【方法】以宁夏中卫市不同种植年限（2,5,10,20,30和40 a）压砂地为研究对象,利用一维水平土柱吸渗试验,分析不同种植年限压砂地土壤湿润锋深度运移过程和累积入渗量变化规律,采用Philip和Green Ampt模型中吸渗率（S）、土壤水分扩散率（D）等参数分析土壤吸渗特征;采用Brooks-Corey模型计算土壤水分进气吸力（h_d）和水吸力（h）等水力学参数,进一步推求土壤水分特征曲线,并反演土壤饱和扩散率（D_s）和非饱和扩散率（D）。【结果】相同吸渗时间下,随着种植年限的增加,湿润锋深度、累积入渗量均呈减小趋势。随种植年限的增加,Philip模型中的S和Green-Ampt模型中的D均呈逐渐减小的趋势。Brooks-Corey模型中,与种植2 a压砂地相比,种植5,10,20,30和40 a压砂地土壤水分的h_d分别减小了1.22%,42.81%,46.37%,55.94%和64.97%,D_s分别减小了27.83%,68.54%,85.40%,90.57%和93.15%。在相同土壤含水率下,随着种植年限的增加,h和D均呈减小趋势。【结论】在水分吸渗过程中,随着种植年限的增加,压砂地土壤水分入渗能力及持水能力均明显减低。     

猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响

针对集约化养殖畜禽粪便无序排放产生的环境问题,采用连续2年的盆栽试验,以猪粪有机肥为研究对象,设计5个有机肥施用水平（0、6.7、13.3、26.7、40.0 g·kg^-1土）,研究了猪粪有机肥施用对潮土有机碳、速效养分含量及土壤团聚体分布的影响,为畜禽粪便田间消纳和合理施用提供理论依据。研究结果表明,土壤中有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随有机肥施用量的增加而呈现逐渐升高趋势,且第二年土壤中各指标增加更加明显,第二年施肥处理各速效养分含量分别比第一年高2.7%~54.0%、6.7%~34.6%、36.8%~159.5%、20.3%~35.7%;土壤有机碳含量与外源有机碳投入量之间存在着显著的线性关系,有机肥施用可以显著提高生菜产量,且具有明显的后效作用。2年试验中,土壤团聚体以0.053~0.25 mm和<0.053 mm小团聚体所占比例较大,且随有机肥施用量增加呈现降低趋势,而0.25~0.5 mm和>0.5 mm大团聚体含量却随有机肥施用量增加呈升高趋势,可见,施用有机肥可促进大团聚体的形成,在有机肥施加量为40.0 g·kg^-1土时,土壤中>0.25 mm团聚体的含量最高,土壤团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GWD）最大,土壤的团聚化作用最强,土壤结构最稳定。     

香蕉秆及其生物炭对双季水稻土团聚体及碳库管理的影响

为探明香蕉秆废弃物资源化利用及其在改善土壤质量方面的可行性，以珠江三角洲区域种植面积广泛的双季水稻土为研究对象，采用室内培养试验，通过测定添加0.5%、1.0%和2.0%香蕉秆及其生物炭后土壤团聚体稳定性和有机碳的变化特征，阐明添加不同比例的香蕉秆及其生物炭对土壤团聚体稳定性、碳库组成和碳库管理的综合影响。结果表明：添加香蕉秆能提高土壤>0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体稳定性系数（ASI），降低土壤团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）；而香蕉秆生物炭处理降低了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量和ASI，增加了PAD和E_LT。添加香蕉秆及其生物炭均能不同程度提高土壤总有机碳（TOC）和活性有机碳（EOC）含量，降低土壤氧化稳定系数（Kos），其中香蕉秆处理对EOC的提高更显著，而香蕉秆生物炭处理对TOC的提高更显著。香蕉秆及其生物炭处理分别通过提高碳库活度指数（CPAI）和碳库指数（CPI）来提高土壤碳库管理指数（CPMI）。相关性分析表明，土壤团聚体稳定性主要取决于土壤EOC占比，而非TOC含量。研究表明，添加香蕉秆更有利于土壤结构改善和土壤EOC的积累，2.0%香蕉秆添加比例具有最佳的土壤培肥效果。     

三峡库区兰陵溪流域森林土壤有机碳、有机质与容重间的回归模型

【目的】建立三峡库区兰陵溪流域森林土壤有机碳、有机质与容重之间的回归模型,完善土壤属性数据库。【方法】利用该流域森林土壤调查数据库,确立土壤有机质(SOM)与有机碳(SOC)间的转换系数,构建土壤容重(BD)与SOM(SOC)含量之间的回归模型,并使用决定系数(R²)、Nash-Sutcliffe效率系数(E)、百分误差(P_e) 等统计参量进行检验。【结果】Van Bemmelen转换系数(0.58) 不适合该研究区(R²＝0.62,E＝0.51、P_e＝-31.16%),SOC-SOD转换系数应该为0.455(R²＝0.85,E＝0.86、P_e＝-3.0%),不同深度SOC-SOD转换系数并不相同,随土壤深度的增加迅速降低;其他地区构建的BD-SOM(SOC)回归模型不能直接应用于该区域,BD-SOM模型参数优化后可应用于该区域;BD-SOC模型参数优化后,对数多项式模型可以用于该区域。【结论】BD-SOM回归模型模拟值优于BD-SOC模型,建议使用BD-SOM回归模型进行土壤数据库完善。其中效率最高、误差最小的模型为Federer有机密度模型(R²=0.75,E =0.81,P_e =5.4%),可以在该地区推广应用。     

稻秆及稻秆生物炭添加对稻田红壤有机碳组分及CH4和CO2累积排放量的影响

为明确稻秆生物炭添加对稻田红壤有机碳组分及CH₄和CO₂累积排放量的影响过程与机制,本研究以稻田红壤为对象,通过室内培养试验,按土壤质量的1%等碳添加量设置对照(CK)、稻秆(RS)及300、400℃和500℃下制备的稻秆生物炭(RSB300、RSB400、RSB500)5个处理,对比分析了稻秆及稻秆生物炭添加0、30 d与120 d时,稻田红壤中可溶性有机碳(DOC)、总有机碳(TOC)、游离态粗颗粒有机碳(fcPOC)、游离态细颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)、游离态矿物结合态有机碳(fMOC)及闭蓄态矿物结合态有机碳(oMOC)的变化差异,并探讨了稻田红壤CH₄和CO₂累积排放量与各有机碳组分含量的相关关系。结果表明:稻秆生物炭添加后稻田红壤中DOC、TOC、fcPOC、ffPOC、oPOC和fMOC含量均显著增加;其中,oPOC与oMOC含量随着培养时间的增加而显著增加,但fcPOC与fMOC含量则显著降低(P<0.05)。与CK处理相比,RS处理的稻田红壤中CH₄和CO₂的累积排放量均显著且持续增加;RSB各处理的稻田红壤中CO₂的累积排放量显著降低;只有RSB300和RSB400处理的稻田红壤中CH₄的累积排放量显著增加,且在培养120 d时分别增加了188.5%和32.7%(P<0.05)。相关性分析表明,添加稻秆及稻秆生物炭的稻田红壤中CH₄和CO₂累积排放量虽与DOC、ffPOC和fcPOC含量均呈极显著正相关关系,但其中DOC和fcPOC含量起主导作用(P<0.01)。研究表明,添加稻秆生物炭可以有效提高稻田红壤中各有机碳组分的含量与稳定性,且500℃热解制备的稻秆生物炭添加对稻田红壤中CH₄、CO₂累积排放量抑制效果最好。     

江苏滨海湿地不同植被演替阶段土壤有机碳分布特征

对江苏滨海湿地土壤有机碳的分布特征进行研究,阐明了植被演替和土壤理化性质对土壤有机碳分布的影响,对探讨今后如何增加滨海湿地的"碳汇"能力具有重要的意义。结果表明,水平方向上,有机碳的分布特征表现为:光滩米草群落芦苇群落刺槐群落碱蓬群落。在0~10 cm层,土壤有机碳平均含量为20.84 g·kg-1,其中米草群落土壤有机碳含量显著高于其他几种类型;10~25 cm和25~40 cm土层,土壤有机碳平均含量分别为18.66 g·kg-1和19.15 g·kg-1,光滩含量最高。垂直方向上,0~10 cm层土壤有机碳含量均最高,光滩土壤有机碳含量随土层深度增加而增加;碱蓬和米草群落湿地土壤有机碳含量的垂直分布特征则相反;刺槐群落和芦苇群落湿地土壤有机碳含量分布表现为,表层含量最高,中间土层含量最低。土壤有机碳含量与土壤容重具有极显著的负相关关系,而与C/N和盐分呈显著的正相关关系。虽然研究结果中土壤有机碳含量与其他因子的相关性不显著,但是土壤各理化性质间的相互作用会间接影响有机碳含量的分布。     

不同碳饱和水平下典型农田土壤有机质的红外光谱特征

【目的】比较长期施肥定位站点的土壤有机质红外光谱,旨在探究不同碳饱和程度下土壤有机质光谱特征。【方法】基于进贤红壤和原阳潮土长期定位试验站典型施肥处理,利用碳饱和公式计算两个站点不同处理的碳饱和水平,通过傅里叶红外光谱测定不同处理的土壤有机质官能团特征,分析不同站点不同处理间有机碳饱和特征及光谱特征。【结果】原阳潮土的土壤有机碳年变化率与碳投入之间呈线性关系,但进贤红壤则呈"曲线"关系。进贤红壤的碳饱和亏缺度(saturation deficit,SD)为0.118—0.413,显著小于原阳潮土的0.462—0.616。进贤红壤和原阳潮土的处理中含有相同的官能团:芳香类碳(1 636 cm~(-1),695 cm~(-1)),脂肪族碳(3 000—2 850 cm~(-1),1 455 cm~(-1)),碳水化合物或多糖类(1 080 cm~(-1),1 033 cm~(-1)或1 034 cm~(-1)),有机态硅类(1 100—1 008 cm~(-1),526cm~(-1),795 cm~(-1),778 cm~(-1),470 cm~(-1))。进贤红壤的芳香族、脂肪族和硅类特征峰的吸收强度明显高于原阳潮土的偏施肥处理;而原阳潮土偏施肥和有机肥处理的羧基类、烷烃类和碳水化合物类特征峰的吸收强度明显高于进贤红壤有机肥处理。综合分析两个站点各处理,土壤有机碳含量与透光率之间呈显著负相关关系。相对于原阳潮土,进贤红壤各处理碳投入、土壤黏粒含量和铁铝氧化物含量均较高,且进贤为水田双季稻轮作制度,水分管理措施更有利于土壤有机碳的累积。【结论】综合两站点的土壤有机碳年变化率与碳投入关系以及碳亏缺度显示进贤红壤有机碳已经趋于饱和,而原阳潮土则还距碳饱和较远。两站点的红外光谱特征表明进贤红壤以芳香族、脂肪族和硅类等难分解惰性官能团为主,而原阳潮土则以羧基类、烷烃类和碳水化合物类易分解官能团为主。红外光谱透光率水平可以半定量土壤有机质官能团。     

全球气候变化下中国农田土壤碳库未来变化

农田土壤碳库对缓解气候变化、保证粮食安全具有重要作用。日益加剧的气候变化对农田土壤有机碳库演变的潜在影响受到广泛关注。全球气候变化所带来的温度、降雨和大气二氧化碳（CO₂）浓度的改变,会通过影响净初级生产力（NPP）、外源碳投入和有机碳分解速率等因素改变生态系统碳循环过程。另外,气候变化也会通过改变土地利用方式和种植制度等农业措施改变生态系统碳循环。综述国内外农田土壤碳库演变对气候变化影响的研究成果表明,到21世纪末,中国气温将会升高3.9-6.0℃,降水有望增加9%-11%。至2050年,气温和降水的变化会造成中国农田系统碳投入相比1980年降低2.3%-10%（小麦、玉米和水稻平均值）。相反,在综合考虑CO₂浓度升高的协同作用后,2050年中国农田系统碳投入相比1990年前将会增加13%-22%（平均年增长率0.2%-0.4%）。模型预测显示,至2020、2050和2080年,中国旱地0-30 cm土层有机碳在CO₂低排放情景下分别会损失2.7、6.0和 7.8 tC·hm^-2,在CO₂高排放情景下分别会损失2.9、6.8和8.2 tC·hm^-2,大概占1980年农田土壤碳的4.5%、10.5%和12.7%。综合碳投入和排放对农田土壤碳库的整体影响来看,21世纪末期中国农田土壤有机碳库含量较1980年会下降10%左右,但如果采取相应的管理措施,可有效抑制农田土壤碳库的降低甚至提高,如农田系统碳投入以每年1%的速度增加时,土壤碳库会在21世纪末增加两倍。目前的研究结果显示,气候变化是否会强烈影响农田土壤碳库依然有很大的不确定因素,其对固碳效应正面和负面影响相互抵消后成为碳源还是碳汇说法不一。因此,在采取缓解气候变化、增加农田土壤固碳的措施的同时,还需加强农田土壤碳库未来变化趋势的研究和探索,为中国政策框架的决定以及未来气候变化谈判提供可靠的科学依据。     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤有机碳储量及其结构的影响

在围封、3个放牧梯度[0.50羊单位·hm~(-2)(G0.50)、0.94羊单位·hm~(-2)(G0.94)、1.25羊单位·hm~(-2)(G1.25)]和开垦5种处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤容重、土壤有机碳含量、有机碳密度和有机碳储量的影响开展野外监测试验,并利用核磁共振波谱法测定0~20 cm土层土壤有机碳结构。结果表明:同一土层,不同利用方式下,放牧区和开垦区与围封区相比,土壤有机碳含量、有机碳密度有降低的趋势,土壤容重有增加的趋势。随着放牧强度的增加,土壤有机碳含量、有机碳密度表现为逐渐降低的趋势。同一处理,随着土层的加深,小针茅荒漠草原土壤容重先降低后增加,而土壤有机碳含量和有机碳密度先增加后降低,在30~40 cm土层达到最大值。放牧和开垦与围封相比,土壤有机碳储量下降。其中,G1.25和开垦区的土壤有机碳储量显著(P0.05)低于围封区。随着放牧强度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低。不同利用方式和放牧强度下小针茅荒漠草原土壤有机碳化学组分没有发生变化,各组分的相对比例出现差异。其中,烷氧碳(34.86%~37.85%)、烷基碳(26.05%~33.87%)、芳香碳(10.60%~17.69%)和羰基碳(14.57%~16.90%)是土壤有机碳结构的主要组成成分。放牧区和开垦区与围封区相比,烷基碳和羰基碳的相对比例减小,烷氧碳和芳香碳的相对比例增加,随着放牧强度的增加,烷基碳的相对比例逐渐降低,烷氧碳相对比例逐渐增加。围封草原土壤腐殖化指数最大(表现为围封区开垦区G0.50G0.94G1.25),而芳香性最小(表现为G1.25G0.94开垦区G0.50围封区),说明围封区土壤有机碳更趋稳定,在土壤固碳方面有一定的意义。     

不同盐渍化程度下滨海盐渍土有机碳矿化规律

为探明滨海盐渍土有机碳的矿化特征及控制因子，在黄河三角洲滨海地区距海由远及近的方向上，采集6种不同盐渍化程度的土壤（距海最近的盐渍土BZ1和BZ2为“光板地”盐渍土，BZ3~BZ6均为农田盐渍土）进行室内培养，测定土壤有机碳的矿化速率，分析土壤理化性质、微生物量、细菌真菌比值等指标与土壤有机碳矿化特征的关系。结果表明：滨海盐渍土的盐渍化程度在距海由远及近的方向上呈升高趋势，其中“光板地”盐渍土BZ2的盐渍化程度最大。在255 d的培养期内，各盐渍土有机碳矿化速率随时间的动态变化均为对数函数关系（P<0.01），表现为培养前期矿化速率较快、中期显著下降、后期趋于平缓，其中“光板地”盐渍土BZ1、BZ2有机碳矿化速率显著小于农田盐渍土BZ3~BZ6（P<0.05）。土壤有机碳累积矿化量随时间的动态变化可以用一级动力学方程拟合（P<0.01），拟合结果表明，不同盐渍化土壤的潜在可矿化碳（C₀）差异显著，“光板地”盐渍土的C₀值显著低于农田盐渍土（P<0.05）。相关性分析表明，土壤有机碳累积矿化量与土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、微生物总量呈显著正相关（相关系数分别为0.975、0.954、0.893），与全盐（TS）呈显著负相关（相关系数为-0.813）；土壤TS与SOC、TN和微生物总量呈显著负相关（相关系数分别为-0.838、-0.876和-0.843），而与细菌真菌比值的相关性不显著（相关系数为0.784）。研究表明，不同盐渍化程度下滨海盐渍土的有机碳矿化规律显著不同，土壤盐分可能是通过影响土壤微生物量、碳氮固持能力来控制滨海盐渍土有机碳的矿化特征，而土壤微生物群落结构的变化对土壤有机碳矿化的影响不显著。     

城市香樟群落类型对土壤有机碳氮的影响

以上海城市人工绿地为研究对象,比较研究不同香樟群落类型土壤有机碳(SOC)、全氮(TSN)含量和垂直分布特征。结果表明:(1)各类型香樟群落显著影响0~40cm土层平均SOC(P0.05),其中0~20cm土层SOC变化范围在10.77~26.87g/kg,20~40cm土层变化范围在6.60~12.87g/kg,均表现为乔灌草结构的香樟混交林群落(MF)地被覆盖的香樟纯林群落(PF)土壤裸露的香樟纯林群落(BF);(2)0~40cm土层土壤TSN和C/N因群落类型而异,变化趋势与SOC相同,但差异性并不如SOC明显,总体而言碳素增加速度高于氮素;(3)群落叶凋落量与土壤有机碳和全氮分别显著正相关,R2达到0.9483和0.7176。混交林叶凋落量对土壤有机碳和全氮的增加效应大于纯林,提高了114.90%。研究表明,群落通过地上凋落物的输入和地下空间根系周转而影响SOC和TSN,城市配置香樟群落时,应考虑多树种混交,多层次搭配,增加地上和地下有机物输入量,提高土壤SOC含量,增强土壤碳汇能力。     

The Evolution of Organic Carbon in Chinese Mollisol Under Different Farming Systems: Validation and Prediction by Using Century Model

Soil organic carbon （SOC） is an important indicator of soil degradation process. In this study, the long-term SOC evolution in Chinese mollisol farmland was simulated and predicted by validating, analyzing, processing and assorting concerning data, based on clarifying parameters of Century model need, combined with best use of recorded data of field management, observed data of long-term experiments, climate, soil, and biology, and achieved results from Hailun Agro-Ecological Experimental Station, Chinese Academy of Sciences. The results were showed as follows： Before reclamation, SOC content was around 58.00 g kg^-1, SOC content dropped quickly in early years, and then decreased slowly after reclamation. SOC content was around 34.00 g kg^-1 with a yearly average rate of 8.91‰ decrease before long-term experiments was established. After a long-term experiment, SOC would change under different farming systems. Shift farming system changed as follows： By 20-year model simulation, SOC content decreased from 34.03 to 30.19 g kg^-1, with a yearly average rate of 5.97‰; by 100-year model simulation, SOC content decreased to 24.31 g kg^-1, with a yearly average rate of 3.36‰. Organic farming system changed as follows： By 20-year model simulation, SOC content decreased slowly from 34.03 to 33.39 g kg^-1, with a yearly average rate of 0.95‰, 5‰ less than that of shift farming system; by 100-year model simulation, SOC content decreased to 32.21 g kg^-1, with a yearly average rate of 0.55‰. ＂Petroleum＂ farming system changed as follows： By 20-year model simulation, SOC content decreased from 34.03 to 32.88 g kg^-1, with a yearly average rate of 1.72‰, much more than that of organic farming system; by 100-year model simulation, SOC content decreased to 30.89 g kg^-1, with a yearly average rate of 0.96‰. Combined ＂petroleum＂-organic farming system changed as follows： By 20-year model simulation, SOC content was increased slightly; by 100-year model simulation, SOC content increased from 3     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

小麦和玉米生长对土壤碳输入和输出的贡献

在农业生态系统中,区分土壤外源碳输入和内源碳输出是量化土壤碳平衡的前提。借助碳同位素方法,可以精确区分不同碳源对土壤有机碳(SOC)和二氧化碳(CO_2)的贡献,一方面定量根际沉积碳对土壤碳的输入,另一方面还可以量化根系生长对SOC分解的根际激发效应,进而提高土壤碳平衡评估的精确度。本文整合了关于小麦和玉米~(13)C/~(14)C示踪实验的文献,对作物-土壤系统光合碳分配、向地下部碳输入量、根际土壤CO_2区分以及根际激发效应进行分析,最终明确了小麦和玉米生长对土壤碳输入和输出的贡献。在作物-土壤系统中,小麦光合碳分配到地上部、根系、土壤和土壤释放CO_2的平均比例分别为73.1%、12.5%、4.6%、9.8%,玉米分别为68.4%、16.0%、4.6%和11.1%。小麦和玉米通过根系和根际沉积碳对土壤碳输入量均值分别为1 058 kg·hm~(-2)和1 025 kg·hm~(-2),其中根际沉积碳占地下输入的贡献均值分别为0.45和0.38。小麦和玉米根源呼吸占根际土壤CO_2释放的贡献值均达到50%以上,分别为51.3%和56.7%。小麦和玉米生长促进SOC的分解,根际激发效应平均值分别为172%和15%,若采用传统根去除法来区分土壤呼吸,根际激发效应则会被忽略,这可能导致根源呼吸的高估。小麦和玉米生长过程中释放的净根际沉积碳占地下部净碳输入(根系+根际沉积物)比例分别为27%和22%,如果利用传统洗根法,这部分光合碳量就无法量化,导致输入到地下部的光合碳量被低估。