16年保护性耕作措施对粮草轮作系统土壤碳库及稳定性的影响

土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡及气候变化具有重要作用,其变化除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。为研究长期保护性耕作措施对黄土高原陇东地区玉米(Zea mays L.)-小麦(Triticum aestivum L.)-箭筈豌豆(Vicia sativa L.)轮作系统土壤碳库及碳库变化的影响,利用已进行16年传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NTS)的保护性耕作定位试验,探究0—200 cm土层土壤全碳、有机碳、易氧化有机碳、碳库指数、碳库管理指数、碳库活度指数的变化。结果表明:连续进行16年保护性耕作措施能够显著增加0—5 cm土层土壤有机碳及易氧化有机碳含量(P0.05),对深层土壤有机碳和易氧化有机碳影响不显著,相比T,TS、NT、NTS处理能够使土壤有机碳含量分别升高59.74%,58.43%,80.56%,使易氧化有机碳含量分别升高49.80%,49.65%,53.17%。保护性耕作措施对土壤碳库变化的影响随土层深度改变,其中TS、NT和NTS处理土壤碳库指数在0—10 cm土层显著高于10—20 cm土层,而土壤碳库活度指数和碳库管理指数在10—20 cm土层显著高于0—10 cm土层,土壤易氧化有机碳含量是决定土壤碳库活度指数和土壤碳库管理指数变化的主要原因。通过16年的长期试验证明,免耕+秸秆还田处理是提升农田表层土壤碳库及稳定性的有效措施,研究结果可为探讨土壤固碳机理、优化黄土高原地区农田管理措施提供理论指导。     

土地利用方式对江西红壤旱地碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数是表征土壤有机碳积累与质量的综合指标,可有效地反映人类活动对土壤质量的影响。本研究以未开垦的红壤荒地为对照,研究了3种土地利用方式(农地、茶园、果园)下0~40 cm土层总有机碳和活性有机碳的分布特征及土壤碳库管理指数的变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下各土层土壤总有机碳、活性有机碳的大小均表现为农地果园≈茶园未开垦的红壤荒地,相比于未开垦的红壤荒地,其他3种土地利用方式均能显著提高土壤总有机碳、活性有机碳含量(P0.05)。(2)红壤旱地开垦利用均能显著提高土壤碳库管理指数(P0.05),但在选取的3种不同利用方式下,土壤碳库管理指数在0~10 cm土层差异显著(P0.05),表现为农地果园≈茶园;在0~20cm土层表现为农地与茶园相当(P0.05),与果园有显著差异(P0.05);在20~40 cm土层3种不同土地方式无明显差异(P0.05)。因此,红壤荒地开垦利用能够提高土壤碳库管理指数,且农用地比果茶园效果更佳。     

秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响

为探索稻麦或稻油轮作制下,小麦、油菜秸秆还田对汉中盆地稻田土壤碳库组分的变化,设置小麦秸秆不还田(WSN)、小麦秸秆常规还田(WS)、小麦秸秆促腐还田(WSM)、油菜秸秆不还田(RSN)、油菜秸秆常规还田(RS)、油菜秸秆促腐还田(RSM),共6个处理,通过大田试验研究了不同秸秆类型及还田方式对稻田0—5,5—10,10—15,15—20,20—25cm 5个土壤层次中的土壤容重、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、活性有机碳效率(ACL)、碳储量(SCS)、碳库管理指数(CPMI)及水稻产量的影响。结果表明:秸秆还田显著降低0—15cm土层容重,对15—25cm并未产生显著影响。与不还田相比,秸秆还田明显增加了各层次土壤有机碳库指标含量,但TOC和LOC含量均随土壤深度的增加而减少,两者在0—15cm土层含量较高,具有明显的表层富集现象;与不还田相比,小麦及油菜秸秆还田后可明显增加稻田0—25cm土层中的土壤碳储量(SCS),增幅可达21.9%~23.5%和1.7%~6.7%。不同土层中的LOC、ACL、CPIM对秸秆类型的响应不同,具体表现为小麦秸秆还田(WS、WSM)对0—15cm土层具有显著促进作用,而油菜秸秆还田(RS、RSM)对15—25cm土层中的有显著促进作用。产量方面,秸秆促腐还田模式下(WSM、RSM)水稻产量最高,常规还田模式(WSN、RSN)次之,而不还田时产量最低。相关分析显示0—10cm土壤活性有机碳有效率与水稻产量显著相关。秸秆还田是提高汉中盆地稻田土壤有机碳和产量较为有效的农田管理措施。两种轮作模式下,小麦秸秆全量旋耕还田更有利于固持稻田土壤有机碳和增加水稻产量增加。     

关中平原地区果园和农田土壤有机碳组分及碳库特征

由于果树经济效益高,关中平原地区广泛推广农田转为果园。为明确关中平原地区农田转变为果园后土壤有机碳(SOC)组分含量及土壤碳库指数的差异,采用了野外调查和室内分析的方法,探究了关中平原地区农田生态系统中果园和农田的土壤碳组分及碳库管理指数的变化。结果表明,在0～20、20～60、60～100 cm土层中,果园土壤活性有机碳(LOC)含量较农田分别增加了33.91%、49.95%和35.37%;与农田相比,果园显著增加了20～60和60～100 cm土层LOC/SOC值,提高了深层土壤碳库活性,促进了土壤有机碳的利用;在0～100 cm土层的垂直梯度上果园和农田LOC含量均随土层深度增加而减少,土壤总有机碳含量无显著差异;果园的碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)均大于农田,增幅分别达6.12%和72.72%。相关分析表明,土壤有机碳组分、碳库活度、碳库管理指数与土壤主要肥力因子如有效磷、速效钾相关性密切,可以作为该地区农田生态系统土壤肥力的主要监测因子。研究表明,关中平原土地利用方式从农田转变为果园,将有效活化深层土壤的固有碳库,促进有机碳的分解与利用,土壤性能向良性发展。     

不同起源云杉林土壤有机碳密度及与物种多样性关系

对甘南地区云杉人工林和天然林的不同林龄(包括幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林)土壤有机碳密度及其群落物种多样性的关系进行研究。结果表明:不同起源云杉林在各林龄中均以表层土壤(0—10cm)土壤有机碳含量最高,随土壤深度的增加逐渐减少;土壤有机碳密度除天然云杉成熟林在表层最高外,其他均以深层土壤(50—100cm)最高,且土壤有机碳含量和有机碳密度随林龄的变化不显著(p0.05)。冗余分析表明,人工林0—10,10—20,20—30,30—50cm的土壤有机碳密度除与Ea指数呈负相关关系外,与丰富度(S)、Shannon-Wiener指数(H′)、Simpson指数(D)、Pielou指数(Jsw)均呈正相关关系;天然林0—10,10—20,20—30cm的土壤有机碳密度与这5个指数均呈正相关关系。     

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。     

不同林分类型对鄂尔多斯市圪秋沟流域土壤碳库及稳定性的影响

[目的] 探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤碳库与土壤碳稳定性的影响,为探讨土壤固碳机理、优化圪秋沟流域土壤管理及人工林选育措施,实现圪秋沟流域土壤固碳减排和肥力提升提供理论依据。[方法] 于2013—2021年在内蒙古自治区鄂尔多斯市圪秋沟流域以8 a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林及CK处理共7个样地为研究对象,测定不同林分类型在不同土层深度的土壤总有机碳(TOC)、惰性有机碳(ROC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量以及土壤碳储量,研究其对土壤碳库的影响效果,探讨不同林分类型与土壤碳稳定性间的相互关系。[结果] 与CK处理相比,0—20 cm和20—40 cm土层土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量以及土壤碳储量,增加了9.46%～51.24%,1.76%～44.89%,16.48%～44.26%和9.03%～64.84%以及10.61%～55.52%。[结论] 不同林分类型人工林的种植均能提高0—20 cm和20—40 cm土层土壤TOC,ROC,EOC和MBC含量以及土壤碳储量;土壤TOC,EOC,MBC含量和土壤碳储量整体上随着土层深度的增加而降低,ROC含量随着土层增加而增加;0—20 cm和20—40 cm土层各林分类型土壤碳库指数与CK处理相比均增加,樟子松林、山桃林、沙棘山杏混交林更有利于圪秋沟流域土壤“碳封存”。     

3种有机物料对宅基地复垦土壤易变有机碳的影响

在成都平原宅基地复垦土壤上,以秸秆、菌渣和猪粪3种物料为有机肥料,配施化肥来平衡氮磷钾总用量,分小麦(春)和玉米(夏)两季开展田间试验,研究有机物料对土壤有机碳及易变有机碳的影响。结果表明:(1)3种物料配施化肥处理对复垦土壤TOC含量有提升效果,随土层的加深效果减弱,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为0.15~0.26,0.08~0.20g/kg,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(2)3种物料配施化肥处理对复垦土壤微生物碳(MBC)含量提升效果最好,并随土层的加深效果增强,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为21.42%~54.59%,116.59%~150.12%,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(3)3种物料配施化肥处理对土壤易氧化有机碳(POXC)的提升效果居中,并随土层的加深效果减弱,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为41.51%~51.90%,18.77%~29.68%,提升效果为菌渣=秸秆猪粪。(4)3种物料配施化肥处理对土壤可溶性有机碳(DOC)的提升效果最差,并随土层的加深效果增强,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为-1.89%~3.61%,6.77%~17.31%,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(5)5种处理在麦—玉轮作下均能增加宅基地复垦土壤TOC、POXC、MBC及DOC的含量,且3种有机物料处理更加显著,单施化肥(CF)和不施肥(CK)对土壤TOC及易变有机碳组分含量有一定的提升效果。(6)宅基地复垦土壤的POXC、DOC和MBC与TOC均呈显著相关(P0.05);POXC、DOC和MBC与土壤养分在0—20cm比20—40cm土层相关性强。据此,在麦—玉轮作下"菌渣堆肥还田"处理对于改良宅基地复垦土壤、提高土壤肥力具有较好的效果。     

鹤山不同植被土壤有机碳分布特征

不同植被类型下土壤有机碳(SOC)储量和动态变化是全球变化研究的热点之一。对南亚热带鹤山6种不同植被类型(灌草、马尾松林、桉树林、乡土树林、马占相思林、季风常绿阔叶林)SOC干湿季、空间(0~10,10~20,20~40 cm)变化特征、土壤惰性指数及其与土壤有效氮(TAN)的关系研究表明:(1)6种植被中,干季SOC含量显著高于湿季,SOC含量随土层深度降低,马占相思林SOC含量最高,马尾松林和灌草最低;(2)6种植被SOC储量在0~10 cm土层所占比例最高,占0~40 cm土层SOC含量40%以上;(3)土壤惰性指数随土壤深度增加而下降,常绿阔叶林、乡土树林和马占相思林烷基碳和ROC惰性指数高于桉树林和马尾松林,揭示这3种植被SOC具有更高稳定性;(4)SOC与土壤TAN含量呈显著正相关。结果揭示,在植被恢复过程中,选择豆科植物,辅以乡土树种营造常绿阔叶林,有利于提高森林潜在碳汇功能。     

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。     

Effects of nitrogen deposition on soil organic carbon fractions in the subtropical forest ecosystems of S China

Experiments were conducted between 2003 and 2008 to examine how N additions influence soil organic C (SOC) and its fractions in forests at different succession stages in the subtropical China. The succession stages included pine forest, pine and broadleaf mixed forest, and old‐growth monsoon evergreen broadleaf forest. Three levels of N (NH₄NO₃)‐addition treatments comprising control, low‐N (50 kg N ha^–1 y^–1), and medium‐N (100 kg N ha^–1 y^–1) were established. An additional treatment of high‐N (150 kg N ha^–1 y^–1) was established in the broadleaf mixed forest. Soil samples were obtained in July 2008 for analysis. Total organic C (TOC), particulate organic C (POC, > 53 μm), readily oxidizable organic C (ROC), nonreadily oxidizable organic C (NROC), microbial biomass C (MBC), and soil properties were analyzed. Nitrogen addition affected the TOC and its fractions significantly. Labile organic‐C fractions (POC and ROC) in the topsoil (0–10 cm) increased in all the three forests in response to the N‐addition treatments. NROC within the topsoil was higher in the medium‐N and high‐N treatments than in the controls. In the topsoil profiles of the broadleaf forest, N addition decreased MBC and increased TOC, while no significant effect on MBC and TOC occurred in the pine and mixed forests. Overall, elevated N deposition increased the availability of labile organic C (POC and ROC) and the accumulation of NROC within the topsoil irrespective of the forest succession stage, and might enhance the C‐storage capacity of the forest soils.     

基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥对土壤易变性有机碳的影响

通过田间试验研究了不施肥（CK）、化肥（NPK）、基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥高、中、低水平（CFI、CF2和CF3）5种施肥处理下0～60cm土壤易变性有机碳含量及其在玉米生长期内的动态变化。结果表明：CF1、CF2和CF3处理能显著提高0～60cm土壤总有机碳（TOC）和易变性有机碳的含量及易变性有机碳的活性（P〈0．05）,其中以CF2处理提高最显著;施肥对土壤易变性有机碳影响随着土层的加深而减弱。土壤易氧化有机碳（ROC）、溶解性有机碳（DOC）、水溶性有机碳（WSOC）这3种易变性有机碳中ROC和DOC可以作为指示土壤有机碳对有机无机复混肥敏感的指标,可用于预测土壤有机碳的变化趋势。研究基于灰渣和猪粪制造的有机无机复混肥对土壤有机碳库含量的影响,还需进行长期的定位试验。     

西藏原始暗针叶林凋落物有机碳释放特征与土壤有机碳库关系研究

结合野外凋落物分解袋法和室内分析试验,对藏东南2种典型暗针叶林—急尖长苞冷杉(Abies georgei var.Smithii)和林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)凋落物的分解和有机碳释放特征进行研究,分析了2种亚高山暗针叶林凋落物有机碳释放速率与土壤有机碳及其组分之间的关系。结果表明:藏东南2种原始暗针叶林凋落物分解均呈现出雨季分解快(4—9月)、旱季分解慢(10—翌年3月),前期分解快(3—9月)、后期分解慢(10—翌年2月)的特征,且冷杉(PLLF)分解速率大于云杉(AGSF),Olson指数衰减模型能够较好地模拟2种暗针叶林凋落物的分解,冷杉(PLLF)和云杉(AGSF)凋落物半分解时间为2.11,2.52年;分解95%时间为8.96,10.84年;2种暗针叶林凋落物中有机碳含量表现出先上升后下降,再平稳降低的趋势,而2种暗针叶林凋落物中有机碳释放速率表现出先短暂富集再释放的模式;2种暗针叶林土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(MBC、POC、LOC)含量都具有明显的表聚性(p<0.01),且同一土壤层次内TOC、MBC、POC、LOC互相之间均呈极显著正相关关系(p<0.01);2种暗针叶林凋落物分解进程中有机碳的释放速率与表层土(0—10 cm)中TOC、MBC、POC、LOC含量、10—20 cm土层中的TOC、MBC含量以及20—40 cm土层中MBC含量之间呈现显著的正相关(p<0.05)。     

西藏色季拉山土壤微生物量碳和易氧化态碳沿海拔梯度的变化

为探讨不同海拔梯度对土壤活性有机碳库的影响,以西藏色季拉山(西坡)的高山灌丛(AS)、杜鹃林(RF)、急尖长苞冷杉林(AGSF1～6)和林芝云杉林(PLLF)为试验对象,研究林地土壤有机碳、微生物量碳和易氧化态碳的变化特征。结果表明:高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例。土壤有机碳含量与土壤pH值和容重呈显著负相关(p<0.05)。在土壤剖面垂直分布上,随着土壤深度增加,土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量均呈现随土层深度增加而逐渐减小的变化规律。土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量沿海拔梯度具有明显的变化规律,即随海拔的升高,土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量逐渐变大。土壤微生物量碳和总有机碳量有较好的正相关性,有机碳含量越高,土壤微生物量碳越大。     

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从"固碳减排"角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。     

岩溶峡谷区不同退耕还林地土壤有机碳库差异分析

为揭示岩溶区不同退耕还林地对土壤有机碳库及碳库管理水平的影响,探讨花江峡谷地区耕地和5种典型退耕还林（草）地（撂荒、车桑子、花椒、椿树和油桐）土壤剖面有机碳质量分数、密度以及碳库管理指数的变化情况.结果表明：1）与耕地相比,退耕还林明显提高了有机碳质量分数和密度（P＜0.05）,0 ～ 20 cm土层总有机碳质量分数为13.00 ～ 34.07 g/kg,其中耕地最低,椿树林地最大;土壤剖面中有机碳密度大小表现为椿树林＞油桐林＞撂荒地＞车桑子地＞花椒地＞耕地.2）6种样地土壤有机碳质量分数和密度均随土层深度的增加而降低,O ～ 20cm土层总有机碳质量分数分别是剖面均值的1.11 ～1.37倍,0～ 20 cm土层有机碳密度占整个剖面的35.68％～46.45％,显著高于其他各层,具有明显的表聚性.3）以耕地为参照,除花椒地外,其他4种退耕还林地碳库管理指数均明显大于1,即退耕能有效提高土壤碳库管理水平,且以椿树和油桐林地效果最佳.此外,土壤活性有机碳比率的变化与总有机碳质量分数的变化一致,土壤活性有机碳比率可以作为反映土壤碳库管理水平的重要指标.退耕具有提升土壤碳库及其质量的潜力,该区在生态恢复中要注意选择合适的退耕模式,增加植被盖度、减少人为扰动.     

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。     

民勤绿洲区苜蓿地土壤有机碳组分分布特征

为了解西北民勤绿洲区紫花苜蓿种植后土壤有机碳组分的变化趋势及影响因素,以民勤绿洲区3a(A3)、14a(A14)和22a(A22)苜蓿种植地为研究对象,以棉花种植地(CK)为对照,通过野外调查取样以及室内测试分析,对土壤中的全部有机碳(TOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)和微生物量碳(MBC)的含量进行测定,分析变化趋势并对其规律进行研究。结果表明:相对于棉花种植地,22a苜蓿地土壤容重和电导率分别降低了13.9%和95.4%。3~22a苜蓿地较棉花种植地(CK)的TOC、LFOC、HFOC和MBC分别表现出175.0%,1 416.0%,47.8%和216.0%的增长幅度,变化差异较为显著。在垂直剖面上,棉花种植地(CK)显著低于苜蓿地LFOC、POC、MBC含量,并随土层加深而不断降低。逐步回归分析表明LFOC与TOC显著正相关(p0.05)。苜蓿种植年限、土层以及这两个变量的交互作用对POC/TOC产生显著影响(p0.01),对TOC、LFOC、HFOC、POC、MBC、LFOC/TOC、HFOC/TOC和MBC/TOC均产生极显著影响(p0.001)。苜蓿种植提高了土壤质量,降低了土壤容重和盐碱性,连续种植14a是苜蓿最为合理的种植年限,同时苜蓿种植有利于0—60cm垂直土层有机碳组分的累积,尤其对TOC、LFOC和MBC的增长效果极其显著。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳库差异分析

为揭示不同人工还林地影响土壤碳库储量、质量的效应及差异特征,探讨了黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳及其组分质量分数、密度及碳库管理指数(CMI)的变化情况。结果表明:退耕12a后,与坡耕地相比,不同还林地主要提高了0～40cm土层总有机碳质量分数,增幅总体为沙棘>刺槐>山杏>杨树>撂荒,且在0～10cm土层增幅最高(71.1%～156.9%),20～40cm土层增幅最低(23.5%～68.9%)。这也使不同还林地0～100cm土壤总有机碳密度均显著增加。0～100cm土层活性有机碳密度增幅为山杏、杨树(平均106.8%)>刺槐、沙棘(平均55.4%)>撂荒(9.9%),而非活性有机体碳密度增幅则为沙棘(43.0%)>刺槐、山杏、杨树(平均22.1%)>撂荒(14.2%),这与不同还林地影响各土层活性与非活性有机碳质量分数和分布差异大有关。与坡耕地相比,山杏、沙棘及刺槐使0～20cm土层CMI平均增加1.28倍,杨树和山杏则使20～100cm土层CMI增加1.20～2.49倍。综上所述,退耕还林具备提升土壤碳库及其质量的潜力,且短期内总体以沙棘提升碳库效果较佳,山杏改良碳库质量较好。     

长期定位试验下施肥对潮棕壤活性碳库及碳库管理指数的影响

分析了长期不同施肥制度对潮棕壤活性碳库及碳库管理指数的影响。结果表明:长期施肥不同施肥制度对土壤活性碳库、碳素有效率及碳库管理指数有很大影响,长期施用有机循环肥处理,尤其是循环肥配合均衡化肥(NPK+O)施用处理的土壤有机碳、易氧化碳(ROC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳含量(MBC)、土壤碳素有效率及土壤碳库管理指数明显高于对照处理的土壤。潮棕壤活性碳库中不同形态的碳素含量大小顺序为:CROC>CMBC>CDOC,同一施肥处理水平下,不同形态碳素有效率以ACC>ABC>AAC。相关分析表明:土壤碳素有效率和碳库管理指数与土壤的化学性质尤其是土壤养分因子呈显著或极显著相关,反应了农业生产措施对土壤碳库的影响,运用土壤碳库管理指数可以很好地反映出土壤碳库的动态变化。