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。     

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。     

轮作结合施肥对土壤有机碳及其组分和土壤养分的影响

研究了轮作结合施肥对土壤有机碳组分及土壤养分的影响,以期为优化眉豆-燕麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。本研究设燕麦连作、眉豆-燕麦轮作、眉豆连作模式分别结合不施肥、施化肥、施有机复合肥措施9个处理,三年连续田间定位试验,分析2018年收获后土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)、重组有机碳(HFOC)、微生物生物量碳(MBC)及养分含量。研究结果表明,各处理团聚体内SOC含量呈现先升高再降低的趋势,其中轮作结合施用有机复合肥处理SOC含量最高,达到41.36 g kg-1。在同一种植模式下ROC、DOC、MBC、碱解氮、速效磷、速效钾含量总体变化趋势为:施用有机复合肥>施用化肥>无肥,轮作结合施用有机复合肥处理较不施肥处理ROC、DOC、MBC、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别高7.54%、30.56%、13.35%、9.56%、31.88%、9.52%。HFOC含量总体变化趋势为施用有机复合肥>无肥>施用化肥,轮作结合施用有机复合肥处理较施化肥处理HFOC含量高12.10%。相同施肥条件下轮作模式ROC、DOC、HFOC、MBC含量高于连作模式。眉豆-燕麦轮作模式土壤有机碳组分和土壤养分含量在施用有机复合肥处理下显著增加,能够为建立合理轮作模式提供理论支撑,对实现该地区土壤耕地质量提升具有重要指导意义。     

小兴安岭森林沼泽湿地土地利用变化对土壤活性碳组分的影响

[目的]以小兴安岭森林沼泽为研究对象,研究湿地经过人类活动开垦为农田,和排水造林,以及弃耕地的土壤活性碳组分,为深入了解土壤活性碳组分动态变化及其可能影响全球变暖的机制研究提供科学依据。[方法]选择小兴安岭森林沼泽湿地4种土地利用方式(天然沼泽、排水湿地、弃耕地、农田)为研究对象,在野外调查和室内分析的基础上,对比分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)、微生物碳(MBC)、易氧化碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)的含量变化和比例关系,并用相关分析法分析土壤有机碳各活性组分之间的关系。[结果]不同土地利用方式土壤有机碳含量随土层深度增加而降低,总体上,在土壤剖面上,天然沼泽的SOC含量大于其他土地利用方式,其他3种土地利用方式之间差异不显著(p0.05)。不同土地利用方式下土壤活性碳组分(DOC,MBC,EOC,POC,LFOC)含量在垂直分布上均呈现出随土壤深度的增加而降低的趋势,土壤活性碳组分含量顺序总体上呈:天然沼泽排水湿地弃耕地农田。4种土地利用类型土壤DOC占SOC的比例,在垂直剖面上,无明显规律变化。土壤SOC含量与DOC,MBC,EOC,POC,LFOC之间的相关性均达到显著水平(p0.05)。土壤DOC和MBC之间呈显著性正相关(p0.05),LFOC和POC之间呈极显著性正相关(p0.05),EOC与其他活性碳组分相关性均不显著(p0.05)。[结论]土地利用变化会对小兴安岭森林沼泽土壤活性碳组分产生影响,应该合理开发小兴安岭森林沼泽湿地。     

肥料减施条件下水稻土壤有机碳组分对紫云英—稻草协同利用的响应

研究紫云英与稻草不同利用模式在化肥减量条件下稻田表层土壤有机碳及其活性组分的差异,为合理利用有机物料调控土壤肥力提供参考。采用湖南省南县连续5年(2011—2015年)大田定位试验的方法,研究了减量施肥下洞庭湖地区紫潮泥双季稻田0-20cm表层土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和轻组有机碳(LFOC)对紫云英与稻草不同利用模式的响应。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施化肥(F100)TOC、MBC、DOC、EOC和LFOC的含量均有显著上升,增幅分别为12.2%,19.5%,18.6%,11.3%和100.9%。化肥减量20%条件下紫云英与稻草利用模式更有助于有机碳组分的积累,其中晚稻留高桩还田冬种紫云英(F80+HR+A)处理效果最为突出,与CK相比,增幅分别为18.3%,47.2%,24.1%,20.0%和204.0%。减量施肥下紫云英单独利用相比稻草单独还田更益于MBC、DOC与EOC的积累,增幅分别为9.8%,4.0%和0.6%,土壤LFOC则相反,下降了34.8%。敏感指数分析表明土壤有机碳及其活性组分中LFOC对土壤质量变化最为敏感,其次是MBC,二者可作为衡量土壤质量状况的良好指标。F80+HR+A各有机碳组分敏感性均显著高于F100处理。相关性分析表明水稻产量、土壤有机碳及其组分之间均呈极显著相关(p0.01)。综上所述,化肥减量条件下不同紫云英与稻草利用模式对紫潮泥稻田土壤有机碳及其活性组分含量的影响存在明显差异,稻草还田能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,紫云英的利用则有利于土壤微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳的积累,而紫云英与稻草协同利用模式,尤其是晚稻留高桩还田冬种紫云英更有助于土壤有机碳及其活性组分的积累。     

长期不同施肥管理对稻田土壤有机碳库特征的影响

以19年的长期定位施肥土壤为材料,研究不同施肥管理:不施肥(CK),施无机肥(N、NP、NK、NPK),施有机肥(OM),有机-无机配施(F、F')下稻田耕层土壤有机碳库组分及含量变化.结果表明:不同施肥方式对土壤有机碳及其组分有显著影响,土壤总有机碳(TOC)变化趋势为有机无机配施(平均12.34g/kg)>单施有机肥(平均12.15 g/kg)>无肥(平均10.56 g/kg)>化肥(平均9.78 g/kg);有机肥和化肥配施土壤徽生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)及SMl3(2/TOC、WSOC/TOC、LFOC/TOC均显著高于单施化肥土壤的.与不施肥相比,化肥、有机肥的施用均显著增加了土壤重组有机碳(HFOC)和HFOC/TOC,其中,化肥的施用更有利于土壤重组有机碳(LFOC)的积累.单施有机肥或有机无机配施显著增加了较大粒级(>0.25 mm)水稳性团聚体及其TOC含量,而单施化肥则显著增加了较小粒级(<0.25 mm)及其TOC含量.因此,长期施用有机肥,特别是有机肥与无机肥配施能提高土壤活性碳含量和土壤团聚体稳定性,从而保持和提高了土壤质量和持续生产力.     

栽培年限对日光温室土壤团聚体有机碳含量与组分的影响

为了探讨不同栽培年限日光温室土壤团聚体各组分有机碳含量变化,以辽宁省朝阳市日光温室土壤为研究对象,并以棚外旱田土壤为对照,研究了1、5、10、15及25年日光温室土壤不同粒径团聚体内轻组有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)和重组有机碳(Heavy fraction organic carbon,HFOC)含量的变化。结果表明,与旱田土壤相比,日光温室有利于土壤各组分有机碳的积累,且随着栽培年限的延长而增加,土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)与土壤LFOC含量呈显著正相关关系,相关系数R值高达0.994 5,而土壤HFOC增长缓慢;不同粒径土壤SOC、LFOC和HFOC含量均随着耕作年限的延长而有所增加。对于同一耕作年限不同粒径团聚体土壤的LFOC和HFOC含量变化按从大到小的顺序均表现为250~2 000μm、53~250μm、<53μm,且日光温室各粒径土壤LFOC和HFOC含量平均高于旱田土壤2.3倍和1.5倍。250~2 000μm对日光温室土壤各组分有机碳库贡献最大,R值分别为0.993、0.991及0.967。     

不同利用方式黑钙土有机碳组分剖面分布特征

为研究土地利用方式对土壤碳库的影响,以东北黑钙土区的天然草地、人工林地和耕地为研究对象,采集0—100 cm土体中不同土层样品(A、AB、B_k、BC和C层),测定不同利用方式土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量。结果表明:3种利用方式SOC、LFOC和HFOC主要分布在A层,但草地WSOC含量在B_k层最多(0.27 g/kg)。由A~C层,3种土地利用方式土壤有机碳及组分有机碳含量总体均呈减少趋势,但减少程度明显不同,天然草地缓慢减少,人工林地急剧减少,耕地逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成土壤有机碳及组分有机碳含量减少,WSOC减少34%和48%,LFOC减少20%和37%,HFOC减少7%和5%,SOC减少10%和16%。草地转换为林地和开垦为耕地后,WSOC/SOC、LFOC/SOC显著降低,但HFOC/SOC却提高,说明草地被开垦后活性有机碳含量快速下降。土地利用方式和土层对SOC、WSOC和LFOC具有显著影响,且对SOC和HFOC叠加效应较强。同时,土壤理化性质也在一定程度上影响着SOC、WSOC、LFOC和HFOC。应制定合理土地利用管理政策,保护自然草地免遭破坏,减少土壤有机碳流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。     

围封对流动沙丘表层土壤有机碳、全氮和活性有机碳的影响

以流动沙丘为对照,研究不同围封年限(14年和26年)下科尔沁退化沙质草地表层(0-15cm)土壤有机碳、全氮及活性有机碳的变化。结果表明:流动沙丘围封显著提高了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、轻组有机碳(LFOC)和微生物量碳(MBC)含量,14年和26年围封样地SOC、TN、LFOC和MBC含量均随围封年限的增加而增加,且0-5cm层增幅高于5-15cm层。14年和26年围封样地土壤碳氮比显著高于流动沙丘,但2个围封样地之间差异不显著。流动沙丘围封也显著增加了表层SOC、TN、LFOC和MBC储量,0-15cm土层SOC、TN、LFOC和MBC储量均表现为26年围封地>14年围封地>流动沙丘。相关分析表明,LFOC、MBC均与SOC存在极显著正相关关系,说明LFOC和MBC均可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标。     

高潜水位煤矿区完整复垦周期的土壤碳演变特征

在济宁高潜水位矿区的充填复垦区内,分析完整复垦周期的土壤碳演变特征。通过从塌陷地(M1)、复垦年限为0,3年的复垦耕地(M2、M3)以及正常耕地(M4)采集土样并检测土壤全碳(TC)、有机碳(SOC)、有机碳密度(SOCD)、有机碳组分(WDOC、POC、MOC、LFOC、HFOC、MBC)及稳定性同位素(δ13C),研究不同复垦周期阶段下土壤碳空间特征的变化情况。研究表明:(1)塌陷地的TC、SOC、SOCD和各有机碳组分含量较低。经过复垦措施期后,SOCD在复垦当年就恢复到正常耕地的水平,TC和SOC含量随着复垦年限不断增加。WDOC、POC、LFOC、MBC等组分恢复速率较快,MOC和HFOC恢复周期较长。(2)TC、SOC、SOCD和各有机碳组分的恢复速率随着土层深度的增加逐渐减缓。(3)复垦土壤的δ13 C均值在不同深度间的差异较小,而标准差和变异系数偏大,说明复垦土壤层次不明显且同一层次间土壤来源混乱。从整个复垦周期来看,复垦工作虽具有"碳汇"作用,但会对土壤层次造成破坏。建议进行塌陷地治理时,尽量采用对土层扰动较小的复垦方式,对表土剥离和回填工序进行优化和监督,从而达到更好的恢复效果。     

碳氮添加对雨养农田土壤全氮、有机碳及其组分的影响

为探明碳氮添加4年后,土壤全氮、有机碳及其组分(可溶性有机碳、微生物量碳、轻组和重组有机碳)的变化特征,依托布设于甘肃省定西市安定区李家堡镇的不同碳源配施氮素田间定位试验,涉及秸秆、生物质炭、氮素3个因素,秸秆设置为不施、施用秸秆2水平;生物质炭为不施和施用生物质炭2个水平;氮素设置为不施氮、施纯氮50 kg/hm^2、施纯氮100 kg/hm^2 3个水平,共9个处理。结果表明:不同处理下土壤全氮、有机碳及其组分的含量均随土层的加深而降低。添加生物质炭对土壤全氮、有机碳及其组分均具有不同程度的提升效应。添加秸秆对土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳均具有显著提升效应,仅在0-5 cm土层对重组有机碳有显著提高。添加氮素可显著提升土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳含量。较其他处理,添加生物质炭对土壤全氮、有机碳和重组有机碳的提升效应最高,添加秸秆对可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳的提升效果最优。从提升土壤质量的角度出发,推荐秸秆配施氮素模式,该模式下土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度考虑,推荐生物质炭配施氮素模式,该模式有利于碳的封存。     

黄土高原半干旱区不同土地利用下的土壤有机碳、碳组分和土壤营养

Cropland (CP), native grassland (NG) and two shrub land treatments which were converted from cropland in 1985:seabuckthorn (Hippophae rhamnoides L. ) (ST), and branchytamarisk (Tamarix ramosissima) (BT) were investigated to evaluate effects of land use conversion on soil organic carbon (SOC) and soil nutrients in the semi-arid region of the Loess Plateau of China. Total organic carbon (TOC), light fraction organic carbon (LFOC), heavy fraction organic carbon (HFOC), total N (TN), nitrate nitrogen (NO₃^--N) and nitrite nitrogen (NO₂^--N), ammonium nitrogen (NH₄⁺-N), total P, and available P (AP) were measured. The results showed that SOC in NG, ST and BT were 12.7%, 27.7% and 34.8% higher than that of the cropland, respectively. LFOC, light fraction (LF) dry matter, ratio of TOC to TN (C/N) and the ratio of TOC to AP (C/P) were higher in the shrub land or native grassland than in the cropland. Cropland had the highest TN, the sum of NO₃^--N and NO₂^--N, TP and AP due to the use of chemical fertilizers. TOC significantly correlated with LFOC, HFOC and C/N. LFOC significantly correlated with dry matter of the LF and C/N. TN, the sum of NO₃^--N and NO₂^--N and AP were significantly negatively correlated with TOC and LFOC. Therefore, land use conversion from cropland to shrub land, or maybe grassland, contributed to SOC sequestration and improved soil nutrients stabilization.     

黄土台塬不同林分结构土壤有机碳质量分数特征

为探讨林分结构对土壤有机碳固定的影响,本文以黄土台塬的油松、 沙棘、 刺槐和侧柏纯林及其混交林为对象,对土壤有机碳、 易氧化态、 轻组、 颗粒态以及可溶性有机碳进行了分析。结果表明, 1）混交林可有效增加土壤不同组分有机碳含量,侧柏混交林与纯林相比增加最为明显,其土壤有机碳增加了123%和160%,易氧化态有机碳增加了161%和304%,轻组有机碳增加了1399%和482%,颗粒态有机碳增加了454%和436%,可溶性碳增加了138%和170%（05 cm土层）; 刺槐-沙棘、 油松-沙棘-刺槐混交林相对改良效果较差。2）各活性有机碳间相比较,混交林对土壤易氧化态碳含量增加效果最显著,而对土壤颗粒有机碳的改善效果不甚明显。3）在0100 cm土层,轻组有机碳敏感性指标分别是总有机碳、 可溶性和易氧化态有机碳的1.00~10.58、 3.83~10.19和1.78~5.10倍。4）有机碳与活性有机碳组分均呈线性极显著正相关关系; 轻组有机碳与颗粒有机碳二者之间的相关性大于其与其他,易氧化态碳与可溶性有机碳二者之间的相关性大于其与其他。     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤碳组分的差异

为探讨土地利用方式对土壤碳固定的影响,以乔木、灌木、草和农田等不同植被类型,纯林和混交两种栽培模式的黄土台塬为对象,进行了土壤碳组分研究。结果表明,不同利用方式下林地和天然草地在0—100 cm土层总碳,轻组、重组、可溶性有机碳以及轻组有机碳分配比例(LFOC/SOC)均不同程度高于耕地,而其有机无机复合度(HFOC/SOC)则低于耕地,灌木林地和天然草地这种趋势尤为突出;各种土地利用方式间,土壤总碳和HFOC/SOC在0—20cm差异显著,总碳在60—100 cm也差异明显,轻组、重组及可溶性有机碳在0—40 cm,而无机碳则在40—100 cm差异明显;LFOC/SOC和DOC/SOC在各土层均存在一定差异。土壤总碳、有机碳以及各组分有机碳之间呈极显著正相关,而无机碳则与其呈负相关。轻组和可溶性有机碳均与粗颗粒、易氧化有机碳以及2—0.25 mm团聚体有机碳的相关性高于与细颗粒、稳态有机碳和2 mm团聚体有机碳;而重组有机碳则与之相反。轻组有机碳较有机碳、总碳、重组以及可溶性有机碳能更敏感地反映利用方式之间的差异,可作为土壤质量变化的评价指标。     

长期施肥对土壤活性有机碳指标的影响

以棕壤长期肥料定位试验地土壤为试材,研究和对比了不同施肥处理耕层土壤各项活性有机碳指标对长期施肥的响应。研究结果表明,长期施用化肥、有机肥以及有机肥配施化肥均显著改变了土壤总有机碳(TOC)含量。与此同时,土壤的轻组有机碳(LFOC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物量碳(MBC)含量亦对长期施肥产生与TOC基本一致的响应。相关分析结果表明,土壤的LFOC、ROC和MBC可以作为长期施肥对土壤TOC影响的评价指标,且三者的指示灵敏度依次为MBC>LFOC>ROC。     

呼伦湖沉积物有机碳的分布特征

以内蒙古高原湖泊呼伦湖为对象,开展了湖泊沉积物有机碳的分布特征研究。结果表明：呼伦湖沉积物中总有机碳（TOC）含量范围为9.18～61.68g·kg-1,平均34.64g·kg-1;重组碳（HFOC）含量范围为9.02～61.47g·kg-1,平均34.32g·kg-1;轻组碳（LFOC）含量范围为0.02～0.86g·kg-1,平均0.32g·kg-1。TOC在空间分布上呈现从北西向南东逐渐递减的趋势。表层沉积物中C/N的平均值为20.35,表明呼伦湖中有机质的多源性。     

培肥措施对复垦土壤轻重组有机碳氮的影响

为揭示复垦土壤轻重组分有机碳氮随复垦年限和培肥措施变化的特征,采用密度分组方法研究了不施肥(CK)、单施化肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MCF)和生物有机肥与化肥配施(MCFB)5种培肥措施下复垦4,8年土壤轻重组分碳氮含量及碳氮比变化规律。结果表明:复垦土壤总有机碳氮与轻重组有机碳氮含量变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而显著提高。经过8年复垦,不同处理间,单施有机肥对总有机碳(TOC)、总有机氮(TON)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)与轻组有机氮(LFON)、重组有机氮(HFON)的提高效果总体优于其他处理,与生土相比,增加幅度分别为148.10%,68.09%,163.68%,129.51%,35.00%,92.59%。土壤轻组组分C/N重组组分C/N,土壤轻组组分C/N总体表现为随复垦年限增加而提高,以单施化肥最高,达25.48;重组C/N表现为随复垦年限增加而降低,以单施化肥最低,为6.44。施肥对土壤碳氮库管理指数影响显著,各施肥处理均以生物有机肥与化肥配施处理效果最好。综合来看,在等量养分投入的情况下,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤总有机碳氮库及轻重组有机碳的积累,单施化肥更大程度促进了轻组组分有机碳和重组组分有机氮的提升幅度。