喀斯特石漠化区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

为探究喀斯特土壤有机碳分布特征及其对人为干扰的响应,挖掘了2 854个土壤剖面,采集了22 786个土壤样品,分析了贵州省不同土地利用方式下土壤有机碳分布规律;并结合贵州省石漠化防治规划,初步估算了石漠化防治工程的土壤碳增汇贡献。结果表明:贵州省土壤有机碳呈现含量高、密度小的特征。表层土壤(0-20cm)有机碳平均含量25.07g/kg,平均密度仅为4.27kg/m~2。不同用地类型土壤表层有机碳含量大小为灌木林地乔灌木林地灌草地乔木林地弃耕地与荒地草地水田园地旱地与坡耕地;表层碳密度大小为水田灌木林地乔木林地乔灌木林地弃耕地与荒地灌草地旱地与坡耕地草地园地。0-60cm土层土壤有机碳含量对人为干扰较为敏感,60-100cm土层土壤有机碳含量差异较小。实施退耕还林,人工种草及人工造林等石漠化防治工程会明显促进土壤有机碳的积累,到2050年,贵州省0-10,0-20,0-30,0-100cm土层土壤有机碳将增加1.99×10~(13),3.37×10~(13),4.45×10~(13),6.29×10~(13) g。可见,喀斯特地区土壤有机碳具有含量高、密度低的显著特征,石漠化治理能有效增加喀斯特地区土壤碳汇。     

喀斯特石漠化过程中小生境及岩性的演替对土壤有机碳的影响

为探讨喀斯特石漠化过程中地表小生境及成土母质岩性的演变对土壤有机碳的影响,以不同喀斯特地貌类型的角度出发,分别从贵州普定、兴义、关岭、荔波及印江县选取对应的喀斯特高原(KG)、峰丛洼地(KF)、峡谷(KX)、原始森林(KY)及槽谷(KC)作为研究区域,分析了0—40 cm土壤层(0—10,10—20,20—30,30—40 cm)及土壤与基岩交界面土层的有机碳含量,分别计算土壤有机碳密度及储量,并分析其空间分布特征及演变规律。结果表明:不同石漠化等级下土壤有机碳含量、密度及储量分别为113.18～163.98 g/kg,1.08～7.32 kg/m~2及4.07～24.29 kg,并且呈现出随着石漠化程度的增加而逐渐降低的趋势,同时小生境为石槽以及成土母质岩性为石灰岩及泥灰岩的土壤有机碳含量相对较高。不同喀斯特地貌类型之间土壤有机碳存在较大的差异,在同等的条件下KY及KC土壤有机碳储量相对要高于其他地貌类型。土壤有机碳在喀斯特石漠化演变链上迁移,而小生境及成土岩性的更迭对不同喀斯特地貌类型土壤有机碳在重构空间分布格局具有重要的指示意义。同时喀斯特岩溶地区生态环境复杂多变,要获得评估喀斯特地区土壤有机碳更灵敏的方法,仍需开展进一步研究。     

陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

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。     

湘西南石漠化地区不同植被恢复模式的土壤有机碳研究

以湘西南石漠化地区侧柏纯林、侧柏+枫香混交林、湿地松+枫香混交林、栾树纯林和封山育林5种植被恢复模式下的土壤为研究对象,通过野外土壤剖面调查和土壤样品化学分析,研究石漠化地区植被恢复过程中不同层次、不同坡位、不同林龄的土壤有机碳特征。结果表明:(1)5种林分土壤有机碳含量为栾树纯林>封山育林>侧柏纯林>侧柏+枫香混交林>湿地松+枫香混交林,并随土壤深度增加而递减,各林分变化幅度不同,且各土层之间差异显著。(2)随林龄的增加,土壤有机碳含量增加且主要集中在土壤表层。(3)同一林分下,不同坡位有机碳含量变化为下坡>中坡>上坡。(4)土壤有机碳密度在5种林分中差异显著,并随土壤深度增加而减少;在整个土壤剖面上,有机碳密度为54.22～96.52t/hm2,其中0-15cm有机碳密度的贡献率达55.95%。     

三江平原土壤有机碳含量及其密度的空间变异特征分析

  目的  三江平原是我国重要的粮食产地,探究三江平原土壤有机碳(SOC)含量及其密度的空间分布特征及影响因素,为该区域土壤有机碳库的维持和提升提供重要依据。  方法  在三江平原地区8 km × 8 km网格法布设采样点,共采集表层（0 ~ 20 cm）土壤样品324份,开展土壤有机碳含量及其密度空间分布特征和影响因素分析。  结果  表层土壤有机碳含量平均值为30.90 ± 25.42 g kg?1、表层有机碳密度平均值为69.05 ± 48.62 t hm?2,其空间上呈“东南低－西北高”分布特征。黑土与水稻土之间土壤有机碳含量存在极显著差异（P < 0.01),与暗棕壤之间土壤有机碳含量存在显著性差异(P < 0.05);耕地－水田土壤有机碳含量最低,为27.21 g kg?1,林草地有机碳含量最高,为44.83 g kg?1,耕地与林草地之间土壤有机碳含量存在极显著差异（P < 0.01);种植水稻的土壤有机碳含量最低,为27.31 g kg?1,种植混合林的土壤有机碳含量最高为44.83 g kg?1,种植混合林与种植玉米、水稻、豆类之间的土壤有机碳含量存在极显著差异（P < 0.01)。  结论  总体看来,土地利用类型、土壤类型和作物类型三种因素对三江平原地区土壤有机碳含量及其密度均有影响,并达到显著水平。     

中天山北坡垂直带土壤有机碳密度分布特征

以乌鲁木齐河流域为重点研究区,利用实测典型土壤剖面特征数据估算土壤有机碳密度,就剖面有机碳和表层有机碳之间,剖面有机碳、表层有机碳和海拔高度之间,土壤剖面有机碳密度与发生层深度之间以及不同土壤类型土壤有机碳密度的分布特征进行相关分析,结果表明:在中海拔区域,土壤有机碳的密度最大且含量最高。发生层越厚,土壤的发育程度就越高,土壤有机碳密度也就越大,有机碳的含量就越高。全剖面和表层土壤有机碳密度值分别为46.91,13.95 kg/m²。不同土壤类型的土壤有机碳密度存在着显著差异。     

城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势分析

土地利用方式变更引起的土壤碳库变化对全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。基于1∶250000多目标地球化学调查数据,利用RS遥感影像和GIS统计技术,分析上海市的城市扩张格局及城市扩张进程中的土壤有机碳库演变趋势。根据上海地区1980、2000、2005年3期遥感影像分析,从1980年代开始,研究区城区面积快速扩张,城市生长以原市区为中心向周边扩展,1980~2005年间城市建设用地面积增加1 377 km2。研究区城区表层土壤有机碳分布呈现较大的空间变异性,城区表层土壤有机碳密度为(3.926±1.381)kg m-2,其均值是郊区的1.049倍,是乡村地区的1.255倍,随城市-郊区-乡村空间梯度演替,表层土壤有机碳密度渐趋降低,城区表层土壤呈现轻度积累;相较于第二次土壤普查农林生态系统,当前研究区城区表层土壤有机碳密度均值升高0.239 kg m-2,升幅6.48%。比较1980年前建城区、1980~2000年建城区、2000~2005年建城区与城市郊区土壤有机碳密度分布,新建城区由于土地利用方式变更强烈,土壤结构破坏,土壤有机碳密度基本上处于低值;随着城市用地年限的延长,城市生态系统的演化发展,土壤有机碳密度渐趋增大。研究提供城市化进程中的土壤有机碳库演变趋势信息,可为城市土壤固碳潜力研究提供数据支持,也为推动中国城市生态系统碳循环研究提供参考。     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

南充市城市绿地表层土壤有机碳、氮密度分布特征

快速城市化背景下研究城市土壤碳、氮密度的分布特征及其影响因素,有助于进一步了解城市土壤碳、氮循环与人类活动之间的关系。以南充市城市表层土壤为研究对象,多视角分析城市土壤碳、氮密度的分布特征。结果表明:南充市城区城市表层土壤有机碳密度介于3.78～110.49 t·hm-2之间,氮密度介于1.19～6.54 t·hm-2之间,碳、氮密度均随土壤深度的增加而减小;不同植被类型下土壤有机碳密度差异极显著,表现为:落叶林>常绿林>灌木>草本,而植被类型对土壤氮密度无显著影响;公园绿地、道路绿地、防护绿地、附属绿地、街头绿地5种类型绿地土壤有机碳密度差异显著,其均值依次减小,而不同绿地类型间土壤氮密度差异不显著;工业、商业、文教、居住4种城市功能区绿地土壤有机碳密度差异未达到显著水平,而土壤氮密度差异极显著,排序依次为:文教区>商业区>工业区>居住区;绿地利用年限越久,土壤有机碳密度越大,而土壤氮密度先增加后轻微降低。城市土壤碳、氮密度的空间分异是自然与人为双重因素作用的结果,人为干扰因素是造成不同植被类型、绿地类型、功能区和利用年限下土壤碳、氮密度变化的主要原因。     

花椒林在喀斯特石漠化治理中的碳汇效益

[目的]评价石漠化地区花椒林的碳汇功能,为石漠化治理工程的碳汇效益提供技术示范与参考。[方法]以贵州省花江喀斯特石漠化治理示范区生态环境综合治理模式下顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum)为研究对象,依据当地的石漠化现状,通过测定强度、中度和轻度石漠化和不同龄级的花椒林生物量、土壤深度和持土量,对花椒林碳汇量进行估算。[结果]石漠化程度越高,花椒林碳汇量越低,反之,石漠化程度越低,花椒林碳汇量越大,其中轻度石漠化花椒林碳密度为3.24t/hm2,中度石漠化为3.12t/hm~2,强度石漠化为2.81t/hm~2,轻度中度强度;随着土壤深度和持土量的增加,花椒林碳汇量也呈现增加的趋势。[结论]花椒林的平均碳密度为3.06t/hm~2,花椒林的综合最优碳汇经济效益为1.92×10~4~2.56×10~4元/hm~2。     

基于遥感影像的桂西北喀斯特区植被碳储量及密度时空分异

本研究基于1990年、2000年和2005年遥感影像数据, 结合高程、气象与样地调查等数据, 运用地理信息系统技术, 对桂西北喀斯特区植被碳储量及密度进行了分析。研究结果表明: 从1990年到2005年, 研究区域植被碳储量与密度呈增加趋势, 1990年、2000年和2005年植被碳储量分别为1.03×10⁸ t、1.41×10⁸ t和1.63×10⁸ t, 植被碳密度分别为14.82 t·hm^-2、20.38 t·hm^-2和23.49 t·hm^-2, 基本与四川省(18.47 t·hm^-2)、江西省(25.38 t·hm^-2)植被碳密度值一致; 在空间分布上, 区域植被储量与碳密度大致呈现西高东低、中低山(海拔>500 m)高而峰丛洼地(海拔<500 m)低的分布格局, 1990年西部大部分县市的植被碳密度为15~22 t·hm^-2, 而中东部大部分县市的植被碳密度为8~15 t·hm^-2; 而时间上的变化在空间上表现为, 植被碳储量与密度不同程度地表现为低值区的东部增加, 高值区的西部减少或轻微增加, 典型喀斯特区植被碳密度增加明显(1990年和2005年植被碳储量比例分别为45.54%和51.99%)。研究结果表明, 峰丛洼地植被碳储量与密度显著增加, 生态环境移民、退耕还林等石漠化治理措施效果显著, 有利于增强区域植被碳汇。     

典型石漠化治理措施对土壤有机碳、氮及组分的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷花椒(HJ)、火龙果(HL)、花椒火龙果混交(HHL)、皇竹草(HZ)、苜蓿(MX)、圆柏(YB)、圆柏女贞混交(YBN)、撂荒地(LH)、坡耕地(PD)9种典型石漠化治理措施为研究对象,研究不同治理措施土壤剖面有机碳、全氮含量和储量、水溶性有机碳含量分布规律。结果表明:各治理措施0-20 cm土层土壤有机碳、全氮含量及储量、水溶性有机碳含量均随土壤剖面深度增加而降低,具有明显的表聚现象。其中土壤有机碳、全氮含量0-20 cm土层平均值大小顺序分别为YB>YBN>LH>HJ>MX>PD>HHL>HL>HZ、YBN>YB>LH>PD>MX>HJ>HZ>HHL>HL,土壤有机碳、全氮储量及水溶性有机碳含量也均表现为YB、YBN、LH显著大于其他6种治理措施;各治理措施土壤C/N为7.19~16.35。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤全氮含量、有机碳储量、水溶性有机碳含量存在极显著相关,土壤容重是土壤碳氮指标的关键因子,具有较好相关性。研究阐明,在今后石漠化治理过程中,退耕还林、撂荒地有利于喀斯特生态环境治理与保护,花椒林可作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的经济植被类型。     

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.     

喀斯特浅层裂隙土壤垂向渗透性及影响因素

为探究喀斯特浅层裂隙所赋存土壤各土层渗透性特征及影响因素,测定了喀斯特典型的浅层裂隙中赋存土壤0—10,10—20,20—30,30—50,50—70,70—100 cm土层的饱和导水率、机械组成、容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和有机碳含量等土壤属性。结果表明:(1)喀斯特浅层裂隙中各土壤属性均随着土层深度变化呈现出递增或递减的趋势,其中容重、黏粒含量、毛管孔隙度均随着土层深度而增长,饱和导水率、有机碳、非毛管孔隙度等土壤属性随土层深度的变化规律相反,呈递减趋势。(2)喀斯特浅层裂隙中土壤饱和导水率变异系数高于非喀斯特地区,且随土层深度变化呈波动增长趋势;其随土层深度变深而减小的趋势可用对数函数进行模拟(R^2=0.9462)。(3)通过Pearson相关性分析,裂隙中所赋存土壤的饱和导水率除了与机械组成中黏粒含量、粉粒含量为显著性相关(P<0.05),与砂粒含量相关性不显著以外(P>0.05),与其余各土壤属性均呈极显著性相关(P<0.01),且非毛管孔隙度相关性最高(P=0.898)。浅层裂隙土壤非毛管孔隙是影响其渗透性的主要因子,而裂隙中深层土壤拥有较多善于贮存植物所需水分的毛管孔隙。因此,对于土地资源匮乏的喀斯特地区,充分合理利用裂隙中深层土壤的水分成为今后研究的重点。研究结果可为喀斯特地区水分运移、石漠化治理及植被恢复提供科学依据。     

不同干扰程度下黄河三角洲植被群落有机碳分布特征

为研究不同干扰程度下滨海湿地有机碳分布特征,选择黄河三角洲干扰程度较小的一千二管理站和黄河口管理站及干扰程度较大的东营港和五号桩4个研究区,对不同植被群落下的土壤有机碳含量、密度及单位面积储量进行研究。结果表明:植被生长初期(5月)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.504,3.433,3.698,3.815g/kg、4.84,4.58,5.02,5.56kg/m2和4 237.00,3 807.42,4 272.77,4 917.63t/km2。植被生长旺期(8月份)一千二管理站、东营港、五号桩和黄河口管理站土壤有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量分别为3.90,3.63,3.45,3.62g/kg、5.32,4.83,4.46,5.25kg/m2和4 588.02,4 010.10,3 614.95,4 623.12t/km2。人为活动干扰较大的五号桩和东营港地区,有机碳含量、有机碳密度以及单位面积有机碳储量较小;光滩有机碳含量比有植被生长的湿地低;互花米草湿地有机碳含量和有机碳密度在植被生长初期高于其他湿地类型,但这种优势在生长旺期不显著,与黄河口管理站和一千二管理站芦苇湿地单位面积有机碳储量相比较,互花米草湿地单位面积有机碳储量要低。由此可见,人为干扰对滨海湿地有机碳含量、密度及储量产生较大的影响,保护湿地完整性对于减少碳排放、维护滨海湿地的碳汇功能具有重要的作用。     

贵州喀斯特山区石漠化治理过程中土壤质量特性研究

通过定位、半定位观测,对贵州喀斯特山区石漠化治理过程中土壤质量特性进行研究,探讨贵州喀斯特山区生态恢复过程中土壤特性以及土壤肥力变化规律。试验结果表明:喀斯特地区石漠化综合治理对土壤物理化学性质的影响较为明显,表现为表层土壤有机质增加,土壤容重降低,孔隙度增加,土壤理化性质改善,保水保肥能力和通道性增加;同时,土壤微生物数量增加,土壤微生物数量增加程度表现为细菌>放线菌>真菌,土壤肥力改善,生产力逐渐提高。     

土地整理对农田土壤碳含量的影响

土地整理对土壤的强扰动会影响土壤的碳循环平衡,为了研究土地整理对农田土壤碳含量的影响,通过间接采样和随机采样方法,采集了江苏3个土地整理区土地整理前后土样进行有机质测定,初步分析了不同土地整理区土地整理后的土壤碳含量变化及其变化差异原因。主要结论有：1）通过土地整理,3个土地整理区土壤碳含量都有得到提高。其中,苏南丹阳土地整理区碳质量分数提高了26.05%,碳密度提高23.87%,提高幅度最大,碳密度变化方向与碳含量变化具有一致性,但提高幅度低于碳含量。这与各整理区原有土质、土地整理工程施工方式、施工时间等因素密切相关。2）水田碳质量分数显著高于旱地碳质量分数,但是经过土地整理旱地碳含量提高幅度大于水田,水田在整理前后碳含量变化幅度不大。3）在土地整理项目实施前应制定适宜的土地整理规划,实施有利于土壤固碳的土地整理工程。     

贺兰山自然保护区灰榆林碳储量研究

灰榆林是贺兰山保护区面积最大的植被类型,关于其有机碳储量的研究对评价贺兰山自然保护区生态服务功能具有重要意义.对贺兰山东麓灰榆林单株生物量及含碳量、林下生物量及含碳量、土壤有机碳进行了测定,进而估算了灰榆林有机碳储量.结果表明:(1)灰榆各部分含碳率有较大差异.树干含碳率最高,嫩枝叶含碳率最低,平均含碳率为437.78 g/kg,低于其他树种的含碳率.林下草本及细根有机碳密度276.61 g/m2.(2)林下土壤含碳率15.82 g/kg,有机碳密度3.76 kg/m2; (3)灰榆林平均有机碳密度为4.72 kg/m2,每1 hm2碳储量约为47.2t,土壤碳储量要显著高于植被碳储量.在植被稀疏的干旱区,土壤环境条件有利于有机碳的累积,土壤有机碳是干旱区重要的有机碳库.