热带季节雨林土壤DOC与DN特征及其影响因子

为探明热带季节雨林土壤溶解态有机碳(DOC)、溶解态氮(DN)的时空动态及与土壤温、湿度和土壤酸度的关系,本研究在西双版纳热带季节雨林开展了土壤剖面DOC和DN含量的研究,在同一自然年度,在雾凉季(1月),干季(3月),雨季前期(5月),雨季中期(8月),雨季后期(10月),按0~20、20~40、40~60、60~80和80~100 cm分层采集土壤样品,测定土壤DOC和DN含量、土壤温、湿度和酸度。结果表明:西双版纳热带季节雨林土壤DOC和DN含量在0~60 cm随深度增加而逐层递减,在60~100 cm则随着深度增加而增加,总体表现为表层DOC和DN含量较深层土壤含量高的剖面特征。热带季节雨林各层土壤的DOC和DN的季节动态并不完全一致,呈雨季中后期高,干季低的季节特征。即DOC含量季节差异显著的土层为0~20和20~40 cm,而DN含量仅在0~20 cm土层季节差异显著;土壤温湿度与DOC和DN的关系存在着层间差异,即0~20和20~40 cm土壤DOC的含量与土壤湿度呈显著正相关关系;20~40 cm的DOC含量与土壤温度呈显著正相关关系;0~20和80~100 cm土层的DN含量与土壤湿度有显著的正相关关系;仅0~20 cm土层的土壤温度与DN含量呈显著正相关关系;热带季节雨林土壤DOC和DN的含量与土壤酸度的关系不显著。以上结果表明热带季节雨林各层土壤的DOC和DN对温、湿度和酸度的反馈不同。      

秸秆还田条件下剖面土壤溶解性有机碳含量及其组分结构的变化

为研究溶解性有机碳(DOC)在土壤剖面中的迁移分布,测定比较了秸秆还田(CT+)和秸秆不还田(CT-)条件下0～40 cm剖面土壤DOC含量及其组分的迁移分布。结果发现:DOC含量及其在土壤有机碳(SOC)中的占比量(DOC/SOC)、DOC组分中的胺类(CO-NH)和芳香族类(C=C、苯环)化合物含量、DOC的平均分子量均随土壤深度的增加呈下降趋势,0～10 cm土层土壤与30～40 cm土层土壤之间差异显著,说明DOC在淋溶过程中的含量和组成成分均会发生变化,下层土壤较上层土壤DOC含量降低、DOC分子结构趋向简单化。秸秆还田和不还田土壤相比,0～40 cm土壤DOC含量、DOC/SOC、DOC组分中的胺类和芳香族类化合物含量均表现为增加,两个处理之间差异随着土层深度的增加而缩小;同时,秸秆还田增加了DOC的平均分子量,处理间差异随土层深度的增加而增加;表明秸秆还田对剖面土壤中DOC含量及其组分转移分布具有显著影响。     

喀斯特高原典型小流域土壤有机碳及其组分的分布特征

以贵州省清镇王家寨为喀斯特高原典型样区,采用网格布点法,调查研究了土壤总有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的分布特征.研究结果表明:灌木林地表层土壤SOC、DOC和MBC含量分别为56.86、68.74 mg· kg-1和264.12 mg· kg-1,均显著高于旱地与水田(P＜0.05);各土地利用方式表层土壤微生物熵(MBC/SOC)值处于0.45％～0.55％之间,土地利用方式对土壤SOC及其组分均有显著影响.协方差分析表明,土壤MBC受土地利用方式和pH的影响较大,土壤SOC和DOC受海拔高度的影响较大.不同土地利用方式下土壤SOC与MBC无相关性,而DOC与MBC的相关性正负各异.3种土地利用方式剖面土壤中,灌木林地0～30 cm各土层MBC含量差异显著(P＜0.05),水田20～30 cm土层DOC含量显著低于0～20 cm各土层.表层(0～10 cm)土壤SOC密度以灌木林地最大,但旱地(155.97 t·hm-2)和水田(107.92 t·hm-2)1 m以内土体的有机碳密度显著高于(P＜0.05)灌木林地(76.14 t·hm-2),结合土层厚度,水田与旱地有机碳储量高于灌木林地.研究表明加强保护灌木林地,对农耕地实行秸秆还田,将有利于区域土壤有机碳的积累和区域生态的恢复,维持区域的可持续发展.     

土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳与可溶性有机碳的影响

为探明土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量的影响,采取空间替代时间的方法,测定了湿地、由湿地转变而成的林地、不同开垦年限的耕地和由耕地转变而成的果园土壤中TOC和DOC含量的变化。结果显示:湿地在开垦为耕地3 a后,土壤0~30 cm土层TOC含量显著(P<0.05)下降,开垦30 a后,只有0~10 cm的土壤表层TOC含量得到积累并恢复到与湿地相当的水平,表明湿地围垦后,土壤碳的丧失与积累在时间和空间上不对等,碳的损失发生期短,且集中在0~30 cm土层,碳的积累所需时间较长,且主要积累于0~10 cm土层。湿地、由湿地转变而成的新生耕地、林地DOC含量在土壤剖面上未表现出随土层增加而变化的趋势,DOC分配比例在除新生耕地外的4种土地利用类型中均表现为随土层增加而逐渐升高,说明DOC分配比例较DOC含量对土层深度变化更敏感,更适于表征DOC在土壤剖面方向上的变化。0~20 cm土层的DOC分配比例与土地利用方式无关。湿地在转变为耕地初期,20 cm以下土层的DOC分配比例下降,耕作30 a后显著(P<0.05)升高;耕地再转变为果园的3 a后,DOC分配比例在30~50 cm土层显著(P<0.05)降低;湿地在转变为林地后,各土层DOC分配比例未表现出显著差异。     

不同林分类型下土壤活性有机碳含量和分布特征

为了明晰不同林分类型下土壤活性有机碳含量和分布特征,以杨树纯林(Populus euramericana)、杨树-石楠(Photinia serrulata)混交林及杨树-女贞(Ligustrum lucidum)混交林3种林分类型为研究对象,测定了不同土层中(0～20cm、20～40 cm、40～60 cm和60～80 cm)土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)的含量,分析其与土壤基本性质间的关系.结果表明:3种林分类型的不同土层中活性有机碳含量均存在显著性差异(P＜0.05),杨树-女贞混交林的DOC含量最高,其次为杨树纯林,杨树-石楠混交林最低;ROC含量在杨树纯林中最高,其次是杨树-女贞混交林和杨树-石楠混交林;杨树-石楠的MBC＞杨树纯林＞杨树-女贞混交林.不同活性碳组分含量均表现出随着土层增加而降低的趋势.其中,各林分类型0～20 cm层中DOC含量与其他各土层均存在显著性差异(P＜0.05);4个土层中的ROC均存在显著性差异(P＜0.05),且随着土层的增加,不同林分类型间的差异减小;3种林分类型的MBC含量在不同土层中显著性差异不一致.3种活性碳组分均与pH、蔗糖酶活性呈显著相关性(P＜0.05),其中DOC还受含水率、土壤团聚体平均粒径的影响,SOC和C/N也是ROC的重要影响因素,MBC亦与SOC呈显著正相关.研究发现,林分类型是影响土壤活性有机碳含量的重要因素,混交林改变了活性有机碳的分布特征.总体上,混交林活性有机碳含量占SOC的比例低于纯林,对土壤碳库稳定性具有积极影响.     

模拟冻融对长白山地区2种温带森林土壤温室气体排放的影响

以长白山地区的硬阔叶林和次生白桦林土壤为研究对象,室内模拟冻融培养,定期检测土壤温室气体的排放通量及排放速率,研究冻融过程中2种林型土壤温室气体排放及相关因素。结果表明:土壤冻融过程中,2种林型土壤上层CO_2、N_2O排放通量均显著高于下层,且2种林型上、下层土壤CO_2排放通量变化趋势相似。2种林型土壤CH_4排放通量均为下层显著高于上层,且同一林型上、下层土壤CH_4排放通量变化趋势相似。随冻融交替的进行,2种林型土壤中可溶性有机碳(DOC)含量与CO_2排放通量呈极显著正相关,随冻融期土壤中DOC含量的增加,土壤中CO_2排放通量也随之增加。在冻融交替中,2种林型土壤NH-4~+-N含量与N_2O排放通量呈极显著的正相关,随冻融期土壤NH_4~+-N含量的增加,土壤N_2O排放通量也随之增加。     

合肥蜀山森林公园马尾松林松材线虫病危害后 土壤溶解性有机碳氮与养分的变化

以合肥蜀山森林公园松材线虫病危害后的马尾松林为研究对象,对不同受损程度(轻度和重度)的马尾松林土壤溶解性有机碳(DOC)和氮(DON)及土壤养分的动态变化进行了研究。结果表明,不同受损的马尾松林土壤N、P、NO3--N和AP含量均随土层深度的增加而减少,而K、Ca、Mg含量则相反。经方差分析,重度受损林分土壤的NH4+-N和NO3--N含量显著高于轻度受损林分,而土壤的K、Ca、Mg含量表现为轻度受损林分显著高于重度受损林分。不同受损的马尾松林土壤DOC和DON含量均随土层深度的增加而逐渐下降,且在同一土层内重度受损林分均略高于轻度受损林分。相关性分析显示,重度受损林分土壤DOC和DON含量分别与土壤N、P存在极显著的正相关,与AP存在显著的正相关,同时分别与Ca、Mg含量存在着不同程度的负相关性。轻度受损林分土壤DOC含量分别与N、P、NO3--N之间存在极显著的正相关,与Mg存在极显著的负相关;DON含量仅与Ca、NO3--N存在不同程度的显著相关。     

秦岭辛家山不同林分土壤活性有机碳的季节性分布特征

为森林土壤碳库动态和调控机理提供依据,比较分析秦岭辛家山林区云杉(Picea asperata Mast.)、红桦(Betula albosinensis)和灌木林3种典型林分土壤0～60cm剖面(0～10cm、10～20cm、20～40cm和40～60cm)和不同季节有机碳(SOC)[微生物量碳(MBC)、易氧化碳(EOC)和可溶性碳(DOC)]的分布特征。结果表明:1)红桦林土壤EOC、DOC和MBC含量显著高于云杉林和灌木林;2)3种林分土壤EOC、DOC和MBC含量均在土壤剖面0～10cm达最大值,且随着土层的加深而减少;3)森林土壤MBC、EOC和DOC含量具有明显的季节动态,3种林分的EOC均在秋季最高,冬季最低;DOC在秋季最高,春季最低;MBC在夏季最高,冬季最低;4)3种林分中土壤有机碳与EOC、DOC和MBC呈极显著正相关,云杉林的DOC和MBC,红桦林的EOC和MBC,灌木林的MBC与土壤温度呈显著正相关;除红桦林MBC与SWC不相关外,3种林分的EOC、DOC、MBC和SWC呈显著正相关。林区土壤活性有机碳的季节性变化不仅与林分类型相关,同时受土壤温度和含水量的影响。     

不同土层土壤理化生性状与反硝化酶活性N_2O排放通量的相关性研究

采用田间试验方法研究了干旱半干旱地区小麦田不同土层土壤理、化、生等因素与土壤反硝化酶活性、N2O排放通量的相关性。结果表明,在冬小麦生育期内,0—5cm土层土壤硝酸还原酶活性与相应土层土壤亚硝酸还原酶活性呈显著正相关,0—5cm,5—10cm土层土壤的温度与相应土层土壤硝酸还原酶活性呈显著负相关,土壤硝态氮含量和pH与土壤反硝化还原酶活性的相关性因土壤的不同土层而有差异;0—5cm,5—10cm土层土壤含水量,0—5cm,10—20cm土层土壤脲酶活性,5—10cm有机碳含量,硝酸还原酶活性与土壤中N2O排放通量呈显著正相关;5—10cm土层土壤温度、pH和10—20cm土层土壤磷酸酶活性、pH与之呈显著负相关。土壤N2O的排放主要是土壤反硝化作用的结果。     

秸秆还田土壤溶解性有机碳的官能团特征及其与CO2排放的关系

土壤溶解性有机碳(DOC)是土壤有机碳的重要组成部分,其含量变化和分子结构组成均会对土壤CO_2气体排放产生影响。为了探讨秸秆还田后土壤DOC的结构特征及其与土壤CO_2排放的关系,在连续4个小麦生长季,对秸秆还田和不还田土壤DOC含量及其官能团特征和土壤CO_2排放通量进行测定分析,结果表明:秸秆还田和不还田土壤的DOC结构中均含有-C=C-、-CO-NH-和苯环这3种官能团;秸秆还田土壤DOC含量显著高于无秸秆还田土壤,而且DOC组分中的胺类物质(-CO-NH-)和芳香族化合物(-C=C-、苯环)的含量比例也明显增加;土壤CO_2排放通量也表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤。土壤DOC含量、DOC官能团结构特征和CO_2排放在4个小麦生长季内的变化规律基本一致。相关分析显示土壤CO_2排放不但与DOC含量具有显著的正相关关系(r=0.86*),而且与DOC的分子结构特征显著相关(r210=0.62*;r280=0.73*),胺类物质和芳香族化合物的含量越高,CO_2排放通量越大。     

Effect of Different Irrigation Methods on Dissolved Organic Carbon and Microbial Biomass Carbon in the Greenhouse Soil

The objective of this study was to investigate the contents and distribution of dissolved organic carbon （DOC） and microbial biomass carbon （MBC） at 0-100 cm soil depth under three irrigation treatments, viz., subsurface, drip and furrow irrigation in the greenhouse soil. The soil samples were collected at different depths （0-100 cm）, and the contents of soil total organic carbon （TOC）, DOC and MBC were analysed. The experiment was conducted for 10 yr, during which period the application of fertilizers and crop management practices were kept identical. The results showed that the contents of TOC, DOC and MBC were significantly affected by different irrigation regimes, decreased with the increase of soil depth. TOC at 0-10 and 80-100 cm soil depths followed the order of furrow irrigation 〉 subsurface irrigation 〉 drip irrigation, whereas at the depth of 10-80 cm followed the order of subsurface irrigation 〉 furrow irrigation 〉 drip irrigation. DOC and MBC contents at 0-100 cm soil depths followed the order of furrow irrigation 〉 drip irrigation 〉 subsurface irrigation, and drip irrigation 〉 furrow irrigation 〉 subsurface irrigation, respectively. The ratios of DOC and MBC to TOC accounted for 4.98-12.87% and 1.48-2.82%, respectively, which were the highest in the drip irrigation treatment, followed were in the furrow irrigation treatment, and the lowest in subsurface irrigation treatment. There were significant positive correlations among the contents of DOC, MBC and TOC in all irrigation treatments. The furrow irrigation facilitated the accumulation of TOC and DOC, while drip irrigation increased the MBC. The content of TOC and the ratios of DOC to TOC were the lowest in subsurface irrigation treatment.     

三江平原沼泽湿地不同水层下CH4、N2O的排放及影响因子

采用野外静态箱—气相色谱法,对三江平原沼泽湿地6—9月不同水层下CH4、N2O的排放进行了同步对比研究,并探讨了影响气体排放的主要影响因子。结果表明,不同水层下的CH4和N2O排放具有明显的时空变化特征。CH4排放高峰期在7、8月,N2O主要排放期在6、7月。40 cm水层下的CH4排放强度最高,平均为34.54mg.m-2.h-1;20、60 cm水层下的CH4排放强度居中,平均分别为17.18、13.02 mg.m-2.h-1;0 cm水层下的CH4排放强度最低,平均7.69 mg.m-2.h-1,N2O排放强度最高,为0.072 mg.m-2.h-1;20、40 cm水层下的N2O排放强度相似,平均分别为0.053、0.050 mg.m-2.h-1;60 cm水层下的排放强度最小,平均为0.026 mg.m-2.h-1。相关分析表明,CH4的排放通量与40 cm水深及5 cm地温呈显著或极显著正相关,与其它各土壤温度之间的相关性因水层不同有所差异;N2O排放通量与地表0、40 cm水深呈显著负相关,20 cm水层下的N2O排放通量与5 cm地温呈显著正相关。CH4、N2O的排放通量与大气温度及地表温度均不相关。     

膜下滴灌棉田土壤磷钾养分空间分布特征

通过对膜下滴灌棉田土壤速效磷钾养分时空分布研究,结果是棉花滴灌水前0~20 cm土层水平方向速效磷钾含量变化波动幅度较大,20~60 cm土层变化幅度较小。滴水后表层土壤速效磷含量变化波动逐渐变小,速效钾含量变化幅度且较大;0~60 cm土层土壤速效磷钾含量自表层垂直向下的分布特点分别是:磷素为10~20 cm>0~10 cm>20~40 cm>40~60 cm,钾素为0~10 cm>40~60 cm>10~20 cm>20~40 cm;随时间变化特点是:耕层土壤速效磷钾含量从苗期开始均上升,到盛蕾期达最大值,盛蕾期后基本呈直线缓慢递减,不同的是棉花吐絮后土壤速效钾含量回升较快。     

南京城郊麻栎林坡面土壤体积含水率与侧向流对降雨响应

为了研究森林涵养水源机制,选择南京城郊麻栎Quercus acutissima林,采用ECH20土壤含水率检测系统在坡面0M00CHI深土壤5,15,30,40,60,100CHI等6个深度层次进行土壤水分定位监测,分析了小雨、中雨、大雨条件下南京城郊麻栎林地各层次土壤水分变异过程,分析各土壤层次体积含水率的变化过程对降雨强度响应曲线,得到5cm和15cm层次土壤水分变化与降雨量变化有良好的同步性,在降雨量6．8mm,11．8mm和36．8mm时5cm和15cm层次的土壤体积含水量变化量分别是1．48％和2．10％,5．21％和5．72％,7．55％和7．85％;随着土壤层次的加深土壤含水率变化趋势与降雨量同步性逐渐下降,在中雨和大雨中土壤含水量的峰值会延迟1～2小时,在小雨下无变化。在降雨强度0-4．0mm·h^-1,土壤含水率自表层到30cm变异幅度增大,5cm,15cm和30cm层次土壤体积含水量变化量分别是1．48％,2．10％和2．90％;降雨强度12～30mm·h^-1,土壤含水率自表层到60cm层次变异幅度降低特征,5,15,30,40和60C[II的土壤体积含水量变化量分别是8．01％,7．85％,6．39％,5．96％和2．63％,而100cm层次土壤含水率却变异幅度显著土壤体积含水量变化量达到8．97％。在2011-2012年中研究的3场降雨量为6．8cm,16．2cm和36cm中,在降雨强度0～60．0mm·h^-1。区间,0～60cm层次土壤水含水率的增加量显著高于降雨量,无地表径流发生,最大侧向流分别为2．1mm·h^-1,2．4mm·h^-1。和28．7mm·h^-1,呈非饱和下渗现象。研究了在小、中、大降雨强度下,0～1．00m深度土壤垂直坡面上各层次侧向流对降雨强度响应的变化曲线,揭示了林地侧向流对各层土壤含水率变化的影响规律。图6表1参19     

不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素

以重庆中梁山为例,通过野外埋放标准溶蚀试片、土壤CO2收集装置和进行亮蓝染色示踪试验,测试不同土地利用方式下不同土层碳酸盐岩溶蚀速率、土壤CO2浓度、土壤溶解性有机碳(DOC)含量及土壤含水量、土壤pH值和孔L隙度等性质,探讨不同土地利用方式土下溶蚀速率差异及其影响因素.结果表明不同土地利用方式对土壤理化性质产生影响,形成特定的岩溶微环境,进而影响土下不同层次的岩溶作用:土壤CO2浓度是影响林地和草地旱季土下溶蚀速率的重要驱动力;土壤含水量和供水能力是影响旱季不同土地利用方式溶蚀速率的关键因素;菜地产生的酸性物质较多,土壤pH值最低,其平均溶蚀速率高于林地;土壤DOC随水下渗迁移性强,是林地土下50 cm处溶蚀速率高于土下20 cm处的原因之一.该文为西南岩溶区土下岩溶机理、岩溶碳汇提供理论依据和数据参考.     

插入式地下滴灌对土壤入渗和水盐分布的影响

【目的】研究插入式地下滴灌对盐碱土壤入渗与水盐分布的影响。【方法】采用室内土柱试验,以阿拉尔灌区春季返盐的盐碱土土壤为研究对象,比较分析不同滴头流量与滴头埋深,对土壤湿润峰运移和湿润体内部水分及盐分的影响规律。【结果】相同入渗时间和滴头流量条件下,地下滴灌比地表滴灌湿润峰深度、湿润面积、湿润体内土壤平均含水量和脱盐深度增加。与CK处理相比较,T₁处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加20.89%和18.01%;T₂处理土壤湿润峰深度和土壤湿润面积分别增加45.78%和19.06%。T₁和T₂处理土壤湿润体内含水量平均值分别增加2.48%和1.37%。土壤脱盐深度由10 cm增加至25 cm。增加滴头埋深和流量,能够增加土壤持水效率,T₁～T₄处理0～25 cm土层土壤持水效率分别为2.56%、3.82%、9.81%和13.35%。滴头流量较小,随滴头埋深增加,土壤盐分表聚。T₂处理0～5 cm土层深度土壤积盐率为67.98%。若增加...     

不同利用方式对紫色水稻土水溶性有机碳的影响

通过研究西南大学试验农场包括不同的耕作、轮作和施肥的综合利用方式对经14年28茬的紫色水稻土水溶性有机碳的差异,探究利用方式对水溶性有机碳的影响。结果表明:0￣30cm土壤水溶性有机碳变化范围在30.3￣339.8mg/kg,热水提取的水溶性有机碳变化范围在60.9￣740.2mg/kg,两种方法提取的有机碳随深度增加而降低。长期垄作并实行稻油轮作的利用方式使土壤水溶性有机碳在0￣30cm土层与其他利用方式相比明显增加,并且差异显著;而水旱轮作(稻油)利用方式下的水溶性有机碳含量最低。水溶性有机碳可用作评价利用方式对紫色水稻土质量变化影响的有效指标。从提高土壤水溶性有机碳含量的角度来看,垄作并实行稻油轮作的利用方式比较适合紫色水稻土。     

基于HYDRUS-1D模型的平原河网区农田氮素迁移特征研究

为了探究平原河网区域氮素垂向迁移及流失情况,本研究基于平原河网区农业活动施用的氮素通过包气带发生纵向迁移的实际情况,利用HYDRUS-1D软件中的水分运动和溶质运移模块构建适用于平原河网区的水氮模型,结合野外监测和室内淋溶试验对模型参数率定和验证,利用校验过的模型对区域氮素垂向迁移及流失情况进行模拟。结果表明:尿素主要分布在0~5 cm土壤,并在表层土壤中大量水解;氨氮和硝态氮主要分布在0~15 cm和0~35 cm土壤,且随着土壤深度增加,浓度均呈现先增加后减少的趋势。土壤深度每增加10 cm,硝态氮浓度减小约10 mg·L^-1。相对而言,硝态氮更易流失进入深层土壤,氨氮流失则对灌溉量响应更为明显。当灌溉量高于400 mL时,氮素流失量呈指数增加趋势。在综合考虑自然降雨、外源污染输入和土壤背景值的条件下,平原河网区进入地下水的氮素将远超国家Ⅲ类水质标准。