农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

彭州市新黄村地震灾后土壤有机碳含量分布特征及影响因素

以典型地震灾区彭州市新黄村为研究对象,应用地统计学和GIS相结合的方法,分析了该区土壤有机C含量分布特征及其影响因素。结果表明,该区域内表层土壤有机C含量为24.83g/kg,其空间分布呈带状,自西部高值区(31g/kg)向东部低值区(13g/kg)递减;不同土地利用方式典型土壤剖面有机C含量总体趋势是随深度的增加而减少,水田、旱地土壤0～20cm有机C含量最高,荒地土壤20～40cm有机C含量最高。影响因素分析表明,不同土地利用方式中水田有机C含量极显著高于荒地,旱地显著高于荒地,水田和旱地差异不显著;地震及震后人类活动能改变土壤有机C含量。     

三江平原沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布特征研究

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域天然沼泽湿地为研究对象,并以湿地开垦后的农田为对照,研究了沼泽湿地不同层次土壤中有机碳含量的垂直分布特征及其与pH值、N素的相关关系。结果表明,沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布随土壤深度、植物群落类型和农业耕作方式的变化而变化;开垦使天然沼泽湿地0～45cm土壤有机碳损失90%以上;土壤不同层次有机碳含量与pH呈显著负相关(r=-0.651**,P<0.01),与全氮呈显著线性正相关。     

基于GIS技术的土地利用变化对表层土壤有机碳储量的影响——以富锦市为例

采用地统计学和GIS相结合的方法,利用1980年和2010年富锦市土壤有机碳数据,研究土地利用变化对表层（0—30 cm）土壤有机碳储量和空间分布的影响。研究结果表明:富锦市土壤有机碳库（0—30 cm）在1980—2010年期间呈现降低趋势,1980年富锦市土壤有机碳库为107.12 Tg C,2010年富锦市土壤有机碳库为94.39 Tg C,三十年间减少了13.49%。研究区土地利用变化主要表现为分布在中部和西南部的沼泽湿地、旱地和草地减少。而分布在北部地区水田、林地和水体的面积均有所增加。两期不同土地覆被类型土壤有机碳密度大小顺序为沼泽湿地 > 林地 > 草地 > 水田 > 旱地。沼泽湿地开垦和旱地改水田是影响富锦市土壤有机碳储量时空变化的主要因素。     

不同利用方式和开垦年限下红壤水稳性团聚体及养分变化研究

本文就不同开垦年限下旱地、水田、菜园和荒地土壤水稳性团聚体、有机C和各养分的变化规律及其相互关系进行了研究.结果表明,荒地开垦为旱地、水田和菜园后,>5 mm的水稳性团聚体含量迅速下降,但随着利用年限的延长,>0.25 mm的水稳性团聚体总量呈增加趋势.旱地和菜园土壤有机C的积累速度高于全N,而水田土壤中全N和有机C含量同时迅速上升.土壤全P含量随开垦年限增加快速升高,但土壤K素淋失严重,随着熟化程度的提高而降低.红壤各粒级水稳性团聚体含量与有机C和全N含量之间均达到了显著相关关系,而与全P和全K间相关性不显著.可见,土壤团聚体稳定性程度保持在何种水平,主要取决于农田有机C库及N的平衡状况.     

洞庭湖典型湿地土壤碳、氮和微生物碳、氮及其垂直分布

以洞庭湖3类湿地的典型剖面为代表,研究了土壤碳、氮和微生物C、N状况及其垂直分布.结果表明不同类型湿地土壤碳、氮和微生物C、N有明显差异,而且均随深度的增加而降低.湖草滩地表层有机碳、全氮含量明显高于芦苇滩地和垦殖水田.湖草滩地表层微生物碳,湖草滩地与垦殖水田接近,而远大于芦苇湿地.湖草滩地表层土壤微生物N,高于芦苇滩地和垦殖水田.土壤表层微生物C占有机碳的比例,垦殖水田高于湖草滩地,高于芦苇滩地.土壤微生物C与有机碳之间存在极显著的正相关关系(p<0.01);土壤全氮、微生物N与土壤有机碳之间存在极显著的线性相关关系(p<0.01);土壤容重与有机碳、土壤全氮和微生物生物量C、N之间呈现极显著的指数负相关关系(p<0.01);土壤<0.001 mm粘粒与有机碳、土壤全氮和微生物C、N之间呈现极显著的指数或对数正相关关系(p<0.01).     

人为活动对云南纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响

以纳帕海湿地原生沼泽作为参照 ,选择人为干扰下的沼泽化草甸 ,草甸和排干湿地开垦的耕地作为研究对象 ,研究人为干扰对纳帕海湿地土壤碳氮变化的影响。两年的定位研究结果表明 :沼泽土壤C/N值较高 ;人为干扰下纳帕海湿地土壤空间结构上土壤有机质 0～ 2 0cm表层与 2 0～ 4 0cm下层相差 4倍 ,水平分布上则随人为干扰加强、沼泽化过程减弱而降低 ,下降幅度高达 2 2 .92 %～ 6 9.6 4 %;土壤全氮及其空间分布呈现与有机质相同趋势 ,两者相关系数r=0 .98;NH 4 N、NO-3 N与全氮和水解氮相关系数分别为r=- 0 .74、r=- 0 .6 5 ,r=- 0 .81、r=- 0 .76。表明了纳帕海湿地沼泽土壤较低的矿化量和对碳的固定及较大的氮累积量 ,以及人为活动干扰后湿地土壤碳氮养分的释放变化。     

农业利用方式对土壤有机碳库大小及周转的影响研究

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,以丘陵区红壤为对象,研究了水田、桔园、旱地、水旱轮作4种土地利用方式农田土壤有机碳库大小、各碳库平均周转时间及分解动态,探讨了土地利用变化对土壤有机碳的影响.结果表明,土壤有机碳分快速分解和缓慢分解两个阶段.快速分解阶段的分解速率与活性碳含量和活性碳占有机碳的百分含量相关性不明显;缓慢分解阶段的速率与缓性碳库含量呈正相关.4种土地利用类型表层和中层土壤总有机碳含量分别为4.97～12.40 g/kg,2.58～4.00 g/kg;缓性碳库表层含量的大小顺序为,水田(5.78 g/kg)>旱地(3.77 g/kg)>桔园(3.39 g/kg)>水旱轮作(2.83 g/kg)I惰性碳库表层含量的大小顺序与缓性碳相同,含量分别为6.42,5.43,2.45,2.03 g/kg,水田的缓、惰性碳库含量最高,水田更具有固碳潜力.     

洞庭湖区不同耕种方式下水稻土壤有机碳、全氮和全磷含量状况

在洞庭湖区的2km2典型样区内,按3个/hm2的密度采集土样,分析不同耕种方式下(水稻、水旱轮作油菜、水改旱种苎麻1~5年)水稻土壤的有机碳、全氮和全磷含量状况。结果表明,水稻田土壤有机碳、全氮和全磷含量水平均较高,水田改为旱地后土壤有机碳、全氮含量及C/N比值有较大幅度的下降,但全磷含量变化不大。土壤有机碳、全氮及C/N比值均以水稻田土壤>油菜地土壤>苎麻地土壤,与水稻田相比,油菜土壤有机碳平均下降了11.19%、全氮下降了10.33%,而苎麻土壤有机碳平均下降了35.57%、全氮下降了31.61%。土壤有机碳与全氮之间呈线性关系,相关性均达极显著水平(P<0.01)。     

土地利用方式变化对土壤养分与有机碳、氮的影响

对云南省双江县不同土地利用方式下的表层土壤进行的实地调查研究表明:随土地利用方式从自然林地(对照)变为灌丛草地、经济林地、农耕地,土壤自然含水量、pH值和水解N、速效P、速效K含量逐渐降低,且部分达到显著水平(p0.05),变化程度为农地经济林地灌草地自然林地,土壤SOC、TN含量也明显降低并达到显著水平(p0.05)(除灌草地SOC外),土壤碳密度相应减小。     

加拿大一枝黄花入侵对杭州湾湿地围垦区土壤养分及活性有机碳组分的影响

加拿大一枝黄花(Solidago canadenis)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,为了阐明其对入侵地生态系统的影响,以浙江省慈溪市杭州湾湿地围垦区内自然分布的加拿大一枝黄花群落和3种土著植物群落:束尾草(Phacelurus Griseb)群落、白茅(Imperata cylindrica)群落和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,采用野外样地实验的方法,研究了加拿大一枝黄花入侵对土壤氮、磷和钾含量以及有效性和活性有机碳组分含量的影响。结果表明加拿大一枝黄花的入侵显著降低了土壤的p H(P0.05),对土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和钾含量没有显著影响(P0.01),但显著提高了碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量(P0.01),其中加拿大一枝黄花0~10 cm土层碱解氮含量分别是束尾草、白茅和芦苇的1.72倍、2.35倍和2.00倍。加拿大一枝黄花入侵对土壤总有机质含量无显著影响(P0.01),但是却改变了活性有机碳组分,与束尾草、白茅和芦苇相比,加拿大一枝黄花群落0~10 cm表层土壤中微生物生物量碳的含量分别提高了196.72%、180.21%和41.47%;可溶性碳0~10 cm土层分别降低了27.27%、40.78%和4.00%,10~20 cm土层分别降低了41.36%、39.49%和29.63%;易氧化碳含量在两个土层中均显著降低(P0.01)。上述结果表明加拿大一枝黄花的入侵降低了土壤p H,提高了土壤氮素的有效性,改变了活性有机碳组分。     

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。     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

长期施肥对红壤稻田剖面土壤碳氮累积的影响

为了研究长期施肥对红壤稻田剖面土壤碳氮累积的影响,基于中国生态系统研究网络(CERN)桃源农业生态试验站网络监测数据,分析了不施肥(CK)、高量氮磷钾肥(NPK)、减量化肥加秸秆还田优化施肥(OF)对红壤水稻土剖面有机碳、全氮含量及其储量的影响。结果表明:(1)OF处理土壤碳氮含量及其储量随着土层深度的增加呈显著下降趋势(p<0.05)。(2)11 a施肥后,各处理表层(0-20 cm)土壤有机碳含量及碳储量差异显著,且OF>NPK>CK;表层全氮含量及氮储量在NPK与OF处理中无显著差异;40-80 cm土壤氮储量NPK处理显著大于OF处理。(3)各处理0-80 cm土体总有机碳储量差异不显著,NPK处理全氮储量显著大于OF处理。(4)与试验初期相比,各处理在20-40 cm土层,各指标含量增加幅度最大。(5)0-80 cm土体中,有机碳和全氮储量存在极显著正相关关系(y=11.644 x-0.8737,R²=0.9759)。综上所述,红壤稻田土壤有机碳、全氮及碳氮储量对长期不同施肥措施的响应在表层更灵敏;在20-40 cm土层碳氮累积速率最大,并有向深层累积的趋势;OF处理更显著增加表层土壤有机碳氮储量,而NPK处理对深层土壤碳氮储量增加较多。因此,长期高量化肥使用增加了氮素向土壤深处迁移的风险,减量施肥配以秸秆还田措施对保持红壤水稻土碳氮可持续变化更有利。     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤碳库及碳库管理指数的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤有机碳组分含量以及土壤碳库的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在不同生长期早稻和晚稻中,设置对照(CK)、模拟pH 2.5、pH 3.5、pH 4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤有机碳组分含量进行了测定与分析。结果表明:酸雨处理对土壤总有机碳(SOC)存在不同程度的影响,在早稻整个生长期,酸雨对土壤SOC含量的影响不显著(P0.05),晚稻返青期和成熟期中,返青期依次高于CK处理24.70%,10.47%,9.97%,成熟期依次高于CK处理6.33%,8.75%,9.46%,酸雨显著提高土壤SOC含量(P0.05)。早稻成熟期,对照组溶解性有机碳(DOC)含量显著高于pH 3.5酸雨处理组;整个晚稻生长期,酸雨对土壤DOC含量的综合影响不显著(P0.05)。早晚稻酸雨的施加使土壤易氧化态碳(EOC)含量低于对照组(P0.05);早晚稻土壤微生物量碳(MBC)含量表现出明显的随时间变化的规律,早稻对照组土壤MBC含量低于酸雨处理(P0.05),晚稻则相反。早稻土壤SOC与TN、TP、电导和含水量存在极显著正相关关系(P0.01),晚稻土壤SOC与TP存在极显著正相关关系(P0.01)。将早晚稻的对照作参考土壤,早稻返青期以及晚稻拔节期和成熟期酸雨处理下碳库活度(A)及碳库活度指数(AI)低于对照处理,其他生长期差异性不大,且在一定范围内稻田土壤有机碳库维持一定的活跃度。早稻返青期、晚稻拔节期和成熟期酸雨处理下碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)显著低于对照组(P0.05)。酸雨处理降低了土壤碳库管理指数将不利于水稻生长。     

不同利用方式下土壤有机氮素矿化特征的研究

采用长期淹水密闭培养-间歇淋洗法(30℃),测定了长期(16年)定位的水田、旱地和林地土壤有机氮素的矿化氮数量,利用一级反应动力学模型对有机氮素的矿化过程进行了拟合,并探讨了不同利用方式下土壤有机氮素的矿化特征。结果表明,3种利用方式下土壤有机氮素的矿化过程均可用一级反应动力学模型很好地拟合;任意两种土壤利用方式之间的N0值差异均达1%显著水平,水田与旱地、林地之间的k值差异均达1%显著水平,而旱地与林地之间的k值差异则达5%显著水平,林地土壤氮素矿化势最大(72.96 mg kg-1),约为旱地和水田土壤的1.3倍和7.4倍,水田土壤氮素矿化速率最大(0.0908 d-1),约为旱地和林地土壤的4.1倍和2.3倍;旱地和林地土壤供氮能力大小相接近,分别为88.24 mg kg-1和89.11 mg kg-1,约为水田土壤的2倍左右。由此可见,长期(16年)不同利用方式对土壤有机氮素矿化特征影响显著,水田土壤可供矿化的有机氮数量最少且矿化时间最为短暂,旱地土壤可供矿化的有机氮数量较多且矿化时间最为缓慢持久,林地土壤可供矿化的有机氮数量最多且矿化时间较为缓慢持久。     

长江中下游地区耕地土壤有机碳密度变化率驱动因素

为探究长江中下游地区耕地土壤固碳增汇措施,该研究收集与整理长江中下游地区59处长期定位试验观测数据,量化不同类型耕地土壤有机碳密度变化率的差异特征,运用随机森林模型与线性规划探究土壤有机碳密度变化率的驱动因素与提升途径。结果表明:水田和旱地土壤有机碳密度变化率范围分别为-1 548.15～3 577.10 kg/(hm²·a)和-261.89～3 245.01 kg/(hm²·a),差异不显著(P=0.85)。有机肥氮量、土壤pH值、化肥氮量、秸秆氮量对水田土壤有机碳密度变化率的影响较大;有机肥氮量和化肥氮量对旱地影响较大。因此,建议长江中下游地区可通过有机无机肥科学配施,合理调控水田土壤pH值和秸秆还田量。该研究可为长江中下游地区耕地固碳增汇的技术推广提供参考。     

不同土地利用类型对伊犁地区土壤活性有机碳库和碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数（CPMI）可以比较准确地发现人为因素对土地利用的干扰情况。以伊犁河谷不同土地利用类型（耕地、林地、草地和荒地）为研究对象,分析了不同土地利用类型土壤有机碳（SOC）含量、活性有机碳含量及其在SOC中的分配情况,各类有机碳含量之间的相关性、CPMI。研究表明:（1）不同土地利用类型SOC含量和水溶性有机碳（WSOC）含量有显著差异,SOC含量为草地 > 林地 > 耕地 > 荒地;WSOC含量为耕地（最高） > 荒地（最低）;易氧化碳（ROC）含量为草地最低;在0—20 cm和20—40 cm土层,微生物量碳（MBC）含量为草地（最高） > 林地（最低）;ROC含量为荒地高于草地。不同土地利用类型SOC含量均随土层深度增加而降低;ROC含量均随土层深度增加而升高;除林地外,其他样地MBC含量均随土层深度增加呈先升高后降低趋势,而WSOC含量均随土层深度增加而逐渐降低。（2）不同土地利用类型下ROC,MBC和WSOC所占SOC比例各不相同,且碳库的活度主要取决于ROC所占比例,ROC所占比例为荒地 > 耕地 > 林地 > 草地;MBC所占比例为荒地 > 耕地 > 草地 > 林地;WSOC所占比例为耕地 > 林地 > 荒地 > 草地。同一土地利用类型各活性有机碳所占比例情况为ROC > MBC > WSOC。（3）不考虑土层深度影响,耕地ROC含量与MBC含量呈极显著线性负相关;林地SOC含量与ROC含量呈显著线性负相关;荒地SOC含量与WSOC含量呈极显著线性正相关。不同土地利用类型下SOC,ROC,MBC,WSOC含量之间线性相关程度总体偏低。（4）同一土地利用类型,CPMI均随土层深度的加深先增大后减小;0—20 cm土层的CPMI为林地 > 荒地（100） > 耕地 > 草地。土地利用类型由荒地、草地、耕地转变为林地,有利于CPMI的提高,有利于土壤培肥,促进碳循环。     

土地利用变化对闽江河口湿地表层土壤有机碳含量及其活性的影响

对闽江河口原生植被芦苇沼泽,以及由其转化的不同其它土地利用类型(滩涂养殖地、水田、草地、撂荒地和池塘养殖地)的表层(0-50 cm)沉积物(或土壤)有机碳和活性有机碳含量的研究,结果表明,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地、草地和撂荒地的土壤有机碳含量分别比芦苇沼泽地低27%,75%,67%,1%,60%;在有机碳储量方面,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地和撂荒地比天然芦苇沼泽地分别低11%,50%,37%,24%,草地有机碳储量比芦苇高44%;草地土壤有机碳含量和储量随土层加深而递减的幅度比芦苇地大;水田有机碳含量和储量垂直变化不明显,弃耕后,表层有机碳含量提高,垂直变化明显。不同土地利用方式间土壤活性有机碳含量的差异比有机碳的差异大,与芦苇地相比,滩涂养殖地、水田、池塘、草地活性有机碳含量分别低24%,83%,84%,42%;撂荒10年的弃耕地与水稻田土壤相比,活性有机碳含量提高了47%。