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。     

黄土丘陵区退耕撂荒对土壤有机碳的积累及其活性的影响

土壤有机碳是陆地生态系统的重要碳库之一,增加土壤中碳的储量对于减缓全球变暖的趋势具有重要意义。通过野外样品采集及室内分析,比较了退耕1年,3年,5年,7年,10年,15年和25年7个不同年限撂荒地的土壤有机碳及其活性的变化。结果表明:耕地撂荒后,表层土壤有机碳及活性有机碳的含量随着退耕年限的增长呈增加趋势;土壤中的腐殖质以胡敏素为主,占总有机碳含量的70%～80%;深度在40cm以上的表土,腐殖酸总量及各组分含量都随着撂荒年限的增长呈递增趋势。说明耕地撂荒后,土壤中有机碳的含量明显增高,对增加土壤中有机碳的储量具有积极的意义;同时植被恢复后也减少了土壤中有机碳的流失。     

利用方式转变对水稻土活性有机碳及碳库管理指数的影响

水田改为经济林、蔬菜地是我国南方地区快速城市化过程中重要的土地利用方式的转变,可引起土壤质量的变化。以浙江省杭州市平原地区水稻田和由水稻田改成的经济林(果树、苗木和桑树)和蔬菜地(包括露天蔬菜地和大棚蔬菜地)为对象,研究了泥质田、青紫泥田和淡涂泥田等3种平原地区分布较为广泛的代表性水稻土改旱种植经济林、露天蔬菜地和大棚蔬菜地后土壤活性有机碳及碳库管理指数的变化。结果表明:水田改旱种植经济林、蔬菜地后,表层(0~15 cm)土壤有机碳明显下降,亚表层(15~30 cm)土壤有机碳轻微下降,30 cm以下土壤有机碳基本不变。与长期种植水稻的水田土壤相比,大棚蔬菜地、露天蔬菜地和经济林地表层土壤有机碳分别下降了32.4%~35.7%、28.2%~30.4%和18.3%~24.2%。种植经济林、露天蔬菜地、大棚蔬菜地后土壤活性有机碳(包括易氧化有机碳、颗粒态有机碳、轻组分有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳)比长期种植水稻的水田有不同程度降低,其中易氧化有机碳、颗粒态有机碳和轻组分有机碳下降幅度大于有机碳总量;与长期种植水稻的水田土壤相比,经济林地土壤颗粒态有机碳和轻组分有机碳分别下降了31.41%~37.09%和22.72%~25.70%;露天蔬菜地土壤分别下降了45.78%~52.36%和39.50%~45.25%;大棚蔬菜地分别下降了55.44%~63.59%和45.92%~55.13%。同时,易氧化有机碳、颗粒态有机碳和轻组分有机碳占总有机碳的比例也有明显的下降趋势。改旱后土壤碳库管理指数呈明显下降,下降幅度:大棚蔬菜地露天蔬菜地经济林地。分析认为,土地利用方式改变引起有机碳矿化及有机物质输入平衡发生变化是引起土壤有机碳变化的主要原因;水田改旱不利于土壤碳库管理指数提高。     

不同土地利用对表层土壤有机碳密度的影响

采用第二次土壤普查资料,研究了安徽省不同土地类型表层土壤的有机碳密度和碳库的特点。结果表明,安徽省平均有机碳密度为(31.64±16.39)tC/hm2,林地土壤表层有机碳密度高于全省表层土壤平均有机碳密度,旱作土壤表层有机碳密度则低于全省平均值。有机碳密度的大小顺序为:林地>水稻土耕层>旱地。安徽省表层土壤有机碳储量分布也表现为:林地>水稻土>旱地。表层土壤有机碳总量达0.28 Pg,其中林地占50%,水稻土占23%,而旱地只占18%。因此,人为利用特点是区域土壤碳库和碳密度的主要影响因素。分析表明:林地、水稻土和旱作土壤表层有机碳量与总氮之间的相关系数(R2)均大于0.78,农田土壤粘粒含量与土壤有机碳固定也有一定关系。     

成都典型区水稻土有机碳组分构成及其影响因素研究

农田生态系统土壤有机碳对农业生产、生态平衡和全球气候变化至关重要,有机碳组分构成及平均驻留时间对深入了解土壤有机碳特征及演变规律意义重大。通过土壤呼吸培养实验和三库一级动力学方程,模拟分析了成都典型区水稻土有机碳组分构成特征;利用土壤定量化属性与有机碳各组分相关及回归分析,建立研究区土壤有机碳各组分预测模型。结果表明,有机碳组分的活性碳、慢性碳和惰性碳含量在表层(0~20 cm)分别为0.42、6.13、11.43 g kg-1,均高于亚表层(20~40 cm)的0.23、4.09、7.50 g kg-1,两土层间有机碳组分含量具有显著性差异,但有机碳组分比例没有显著性差异。剖面(0~100 cm)有机碳组分含量随着深度增加而减小,活性碳和慢性碳比例随着深度增加而降低,惰性碳比例则随着深度增加显著升高。容重、全氮和全磷对有机碳各组分含量,质地对活性碳组分含量、比例及平均驻留时间,p H对慢性碳和惰性碳组分比例均具有显著影响;活性碳和惰性碳组分含量与土壤全氮、碳氮比、p H以及土壤细粉粒(0.02~0.002 mm)含量间存在显著线性关系,可用来预测水稻土有机碳各组分含量,研究结果对其他地区土壤有机碳各组分研究及预测具有积极启示作用。     

亚热带丘陵几种林地土壤剖面有机碳和轻组有机碳的分布

通过选取亚热带丘陵区3种不同母质发育的林地土壤,分析有机碳及轻组有机碳的剖面分布特征。结果表明:土壤有机碳含量(SOC)、轻组有机碳含量(LFOC)和LFOC/SOC均随剖面深度的加深而降低,分别介于1.49～16.80 g kg-1、0.11～2.58 g kg-1和3.2%～20.2%之间,以表层土壤SOC、LFOC的数量最为丰富、质量最高,且各土壤的剖面分布趋势相似。不同母质发育的剖面土壤发生层有机碳储量介于66.66～95.83 t hm-2,以板岩红壤最高,花岗岩红壤最低;而轻组有机碳储量介于6.09～10.37 t hm-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。从储量上看,底土层(B、BC、C层)贮存了主要的有机碳和可观的轻组有机碳。此外,亚热带林地表层土壤LFOC/SOC要高于温带林地表层土壤,这反映出气候、地形和当地土地利用方式对土壤碳质量具有重要影响。     

湘西北天然林转换对土壤活性有机碳与酶活性的影响

[目的] 了解土壤活性有机碳(SOC)组分和酶活性对天然林转换的响应,为预测区域土壤健康演变和环境变迁提供科学依据。[方法] 选取本底一致,利用历史清晰的天然常绿阔叶林以及由此转变而来的针叶人工林、果园、坡耕地和水田,应用物理、化学和生物化学分析技术,研究表土活性有机碳组分和酶活性对天然林转换的响应规律与差异。[结果] 天然林改为果园、坡耕地和水田后显著降低土壤有机碳、活性有机碳含量和酶活性,降幅分别为42%～67%,47%～88%和36%～89%。其中,以易氧化有机碳、微生物生物量碳含量和蔗糖酶活性的敏感性相对高于SOC敏感性,敏感地指示土壤有机碳库及活性的降低,易氧化有机碳更适宜推广应用。天然林改为人工林,土壤活性有机碳、酶活性的敏感性一般低于天然林改为果园、坡耕地,相对有利于土壤中活性有机碳库的保存。活性有机碳占总有机碳的比例由天然林改为人工林后显著降低,敏感地指示土壤碳库质量的下降。[结论] 天然林转换不仅导致土壤活性有机碳数量大幅减少,有机碳库的质量下降,与之相关的酶活性也降低;土壤有机碳的活性和酶活性的降低,指示天然林转换后土壤生物健康/质量的退化。     

长期撂荒对黑土土壤有机碳组分的影响

为明确长期撂荒对黑土不同土层土壤有机碳及其组分的影响,以吉林公主岭黑土长期定位试验为对象,选取不施肥和撂荒2个处理,采用改良的Walkley-Black土壤有机碳分组方法,研究不同层次(0～0.2、0.2～0.4和0.4～0.6 m)土壤有机碳及其组分的变化。结果表明:(1)0～0.6 m土壤剖面中,撂荒处理下土壤有机碳储量和固存量分别提高了17.1%和10倍;其中0～0.2和0.2～0.4 m土壤有机碳储量分别提高了27.3%和33.4%,固存量分别提高了8和7倍;而在0.4～0.6 m土层,有机碳储量和固存量则分别降低了26.2%和118%。(2)整体来看,2个处理的组分储量均表现为高活性有机碳(VLC)惰性有机碳(NLC)中活性有机碳(LC)低活性有机碳(LLC);在0～0.2和0.2～0.4 m土层,撂荒能显著提高VLC、LLC、NLC的储量,而对LC没有显著影响;在0.4～0.6 m土层,撂荒显著提高VLC和NLC的储量,而对LC和LLC没有显著影响。(3)在0～0.2和0.2～0.4 m土层,撂荒处理下活性有机碳库(AC)和惰性有机碳库(PC)的碳储量分别显著提高了14.3%、26.5%和39.3%、42.7%,而在0.4～0.6 m土层,AC和PC的碳储量则分别显著降低26.5%和24.7%。同时,相较于AC,撂荒提高了PC所占比例,并且在0～0.2和0.2～0.4 m土层,PC提高的比例相对较大。(4)土壤有机碳与VLC、NLC、LC和LLC的储量呈极显著的正相关关系(P?0.01),VLC与土壤有机碳相关性更为紧密(r=0.998)。上述结果表明:长期撂荒利于表层碳积累和稳定,而较深土层的碳固持能力会变弱;VLC对撂荒的响应较为敏感,可作为撂荒农田土壤有机碳动态的一个敏感性指标。     

有机种植对温室土壤有机碳库和酶活性的影响

研究不同种植方式下温室土壤有机碳库和酶活性变化特征，可为探明不同种植模式温室土壤有机碳周转机制、提高土壤肥力、增加土壤碳库储量提供科学依据。以华北地区曲周 16年长期定位试验为基础，研究了有机(OP)、绿色(GP)和常规(CP)3种种植方式下温室土壤有机碳库和酶活性的变化特征，并对土壤质量进行定量化评价。结果表明，OP显著提高了蔬菜产量和土壤有机碳库容量，改善了土壤结构，提高了含水量及养分含量且增强了土壤保肥及缓冲性能。与 CP相比，OP使春季和秋季蔬菜产量分别提高了 62.28%和 22.02%，土壤有机碳提高了105.53%，活性有机碳组分提高了 109.30%～230.27%，腐殖质碳组分提高了 91.61%～128.37%，土壤碳储量提高了 51.14%，GP次之。过氧化氢酶、脲酶和纤维素酶活性均在 OP中显著增加，分别提高了 48.51%、68.39%和 109.72%，但蔗糖酶活性并无明显变化。通过主成分分析方法，由综合得分可知 OP>GP>CP，由此可见，有机种植在改善土壤结构、提高土壤养分含量及转化效率、增加土壤固碳量等方面优于绿色和常规种植。说明有机种植对于提高华北地区设施大棚内有机碳组分、碳储量和土壤酶活性的效果显著，是提高土壤肥力、改善土壤结构、增加土壤有机碳固定量的有效措施。     

南方侵蚀治理区土壤碳分布及主控因素研究

研究侵蚀治理区土壤碳区域分布影响因素对揭示退化土壤有机碳恢复有重要的意义。本文以江西省兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳为研究对象,评价了土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响及其主控作用。结果表明：兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳受土壤类型和成土母质影响显著,其中黄红壤各土层土壤有机碳含量均显著高于红壤;千枚岩发育的土壤有机碳显著高于红砂岩和花岗岩。对比土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用大小发现,在表层0 ~ 20 cm土壤类型对土壤有机碳变异解释能力大于30%,成土母质的解释能力约为17%,土壤类型是影响表层土壤有机碳的主控因素;表下层20 ~ 30 cm 土壤有机碳变异的解释能力则表现为成土母质(28.8%)与土壤类型(27.5%)基本相当,同为主控因素。因此,兴国县侵蚀治理恢复区土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用不容忽视,合理地分区展开水土保持工作有利于退化土壤的碳恢复。