干旱荒漠区人工梭梭林土壤碳氮磷密度与生态化学计量特征

为了阐明人工梭梭林土壤碳氮磷密度及其生态化学计量特征演变规律,以吉兰泰荒漠区不同林龄(3,6,11,16年)人工梭梭林为研究对象,分析0—20,20—40,40—60 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)密度和生态化学计量特征。结果表明:(1)4种林龄人工梭梭林0—60 cm土层SOC、TN含量及其密度随林龄增加而升高,而TP含量及其密度随林龄增加而降低。其中,3,6年梭梭林SOC、TN含量及其密度随土层深度增加而升高,TP含量及其密度则与之相反;11,16年梭梭林SOC、TN、TP含量及其密度随土层深度增加而降低。(2)4种林龄梭梭林土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为2.24~9.21,1.59~7.05,0.56~0.81,均属于中等变异水平,且变异系数随林龄和土层深度增加逐渐减小,说明土壤C∶N、C∶P、[JP]N∶P趋于平稳状态。(3)林龄、土层深度及其交互作用显著影响SOC含量、SOC密度、C∶N、C∶P,对TN含量、TP含量、TN密度、TP密度、N∶P无显著影响。(4)土壤孔隙度(STP)与SOC密度呈显著正相关关系(P＜0.05),说明土壤孔隙度增加有助于SOC密度增加,提高土壤肥力。在干旱荒漠区建植梭梭林有利于提高土壤肥力,改善干旱荒漠区土壤环境。     

不同演化阶段白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量特征

为了阐明灌丛沙堆发育对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,以吉兰泰荒漠区不同演化阶段白刺(Nitraria tangutorun)灌丛沙堆为研究对象,研究0—100 cm土层土壤C∶N∶P化学计量特征在不同演化阶段的变化规律和垂直分布规律。结果表明:(1)白刺灌丛沙堆土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)随演化阶段(雏形阶段→发育阶段→稳定阶段→衰亡阶段)的变化呈先增后减的变化趋势。演化阶段对白刺灌丛沙堆SOC影响显著(P<0.05),对TN、TP无显著影响(P>0.05),其SOC、TN、TP均值含量在0—100 cm土层分别为0.42~0.58,0.04~0.07,0.22~0.25 g/kg,远小于全国土壤平均水平(11.12,1.06,0.65 g/kg)。(2)白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比随土层深度增加无明显规律性。(3)土壤SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比均属于中等变异,且变异系数随白刺灌丛沙堆演化不断减小。(4)土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度对白刺灌丛沙堆土壤TN、C∶N、N∶P影响显著,而土壤含水量、pH对白刺灌丛沙堆SOC、TN、TP含量及其生态化学计量比无显著影响。各演化阶段白刺灌丛沙堆SOC、TN是调控白刺灌丛沙堆土壤生态化学计量比的主要因素。因此,该研究结果明晰了白刺灌丛沙堆土壤C∶N∶P生态化学计量特征对不同演化阶段的响应,为该区域白刺群落的保护、利用和植被恢复与重建提供科学依据。     

荒漠草原中不同密度人工柠条灌丛土壤化学计量特征

为了揭示人工灌草结合的生态系统土壤内部C,N,P平衡和循环过程,以荒漠草原为对照(CK),研究了相同林龄不同密度(高密度HD、中密度MD、低密度LD)人工柠条灌丛土壤化学计量特征。结果表明,柠条灌丛0—100cm土层平均有机碳(SOC)、全氮(TN),全磷(TP)和氮磷比(N/P)随密度的增加呈上升趋势,碳氮比(C/N),碳磷比(C/P)呈降低趋势,其中TP的空间变异性较高;垂直方向SOC,C/N和C/P随土层深度的增加呈单峰曲线,TN,TP和N/P在0—40cm土层呈锐减趋势,40cm土层以下缓慢降低并趋于稳定;0—40cm土层TN和TP含量占总含量的61.82%和55.56%,可作为密度变化对人工柠条灌丛土壤养分的敏感指标;相关分析结果发现,人工柠条灌丛土壤N和P含量呈极显著正相关(p0.01),二者均与C/N呈极显著的负相关(p0.01),说明柠条对土壤中N和P两种元素需求相一致。     

黄河三角洲废弃盐田复垦土壤碳氮磷生态化学计量学特征

选取黄河三角洲废弃盐田复垦1，2，3，4，7，8，9年7个复垦年限及农田（非复垦形成）0—100 cm土层土壤为研究对象，通过测定复垦土壤有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量，分析不同复垦年限及农田土壤养分时空变异格局及化学计量学特征，并同步测定土壤理化性状、酶活性，计算土壤C、N、P储量。结果表明：废弃盐田复垦1，2，3，4，7，8，9年0—100 cm土层土壤SOC、TN含量远低于全国平均水平；复垦1，2年0—100 cm土层土壤TP含量低于全国平均水平，复垦3，4，7，8，9年土壤TP含量持平或略高于全国平均含量。随复垦年限的增加，土壤SOC、TN含量及N/P先降低后升高，C/N先升高后降低，C/P在复垦7年后持续升高，0—20 cm土层C、N、P储量不断增加，而TP含量则表现为波动变化的特征。随土层深度增加，土壤TP含量及除复垦1年外的土壤TN含量先升高后降低，C/N持续增加，N/P持续降低，而不同复垦年限土壤SOC含量、C/P仅在0—40 cm土层具有明显的垂直变化规律。不同复垦年限0—20，20—40 cm土层土壤SOC、TN、TP与土壤容重呈显著负相关，与脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶呈极显著或显著正相关，土壤C储量与C/N、C/P呈极显著正相关。相关性分析还表明，土壤SOC、TN含量是调控复垦土壤生态化学计量比的主要因素。     

植被重建下露天煤矿排土场边坡土壤碳储量变化

植被重建是治理排土场边坡水土流失最直接也是最有效的生物措施,研究不同植被重建模式下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量的空间分布规律是筛选适宜排土场边坡生长的植被模式的重要条件。选取内蒙古黑岱沟露天煤矿治理15年的排土场边坡中4种植被重建模式(自然恢复地、草地、灌木林、乔木林),采集270个土壤剖面(0~100 cm)样品,研究不同重建模式下SOC储量的变化。结果表明:(1)植被重建模式显著影响剖面SOC、TN含量及分布(p0.05),0~10 cm和10~20 cm SOC、TN均呈草地灌木乔木自然恢复地,20 cm以下各土层SOC、TN虽然也表现相似的特征,但差异随土层深度增加越来越小。(2)剖面SOC密度和储量表现为原地貌区治理排土场新建排土场。经15年植被重建后,排土场边坡表现出巨大的固碳能力,1 m深度的林地和草地碳储量分别增加了5.38、11.85 t hm-2,但仅原地貌水平的1/2和3/5。(3)林地和草地的固碳速率分别为35.87、79.01 g m-2a-1,草地的固碳速率是林地的2.2倍,从土壤固碳及水土流失防治的角度考虑,建议矿区排土场边坡植被重建优先选择草地,其次灌木。     

光伏电站内不同植被下土壤C、N、P 化学计量特征

西部地区光伏电站的建设和运营会对土壤和植被产生一定破坏,造成局地风沙危害。以光伏电站内樟子松、苜蓿和黄芪样地为研究对象,对不同植被下土壤养分及其化学计量进行研究,为光伏电站内植被恢复模式选择提供数据支撑。结果表明,不同植被下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量的大小顺序为SOCTNTP。相同植被间,黄芪地表层土壤的SOC含量显著高于底层,苜蓿地则是下层显著高于表层;不同植被间,只有黄芪地表层土壤SOC含量显著高于苜蓿地,下层土壤SOC则是苜蓿地显著高于黄芪地,其余样地间土壤SOC、TN和TP差异均不显著。整个研究区C、N、P化学计量比的大小顺序为C∶PC∶NN∶P。0～20 cm表层土壤均是黄芪地C∶N、C∶P和N∶P大于樟子松地和苜蓿地(差异不显著),而20～40 cm土层则是苜蓿地C∶N、C∶P和N∶P最大(只有苜蓿地和黄芪地间的C∶P差异显著);不同土层间只有黄芪地的表层土C∶N显著高于底层土。土壤SOC、TN、TP、C∶N和N∶P含量均为弱变异,只有C∶P为中等变异。土壤SOC与C∶N和C∶P,C∶N与C∶P,N∶P与TN均呈极显著正相关。研究区土壤的C∶P为12.79,远低于中国陆地土壤C∶P平均值,表明光伏电站土壤N素缺乏,C偏低,N为养分限制因子。     

贵州高原山地马尾松人工林土壤碳、氮、磷生态化学计量特性

采用空间代替时间的方法,选取贵州中部高原山地8,18,26,36年生4个林龄的马尾松人工林为研究对象,通过测定林下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,分析不同发育阶段林分土壤养分变化规律及化学计量比特征。结果表明:马尾松人工林土壤SOC、TN、TP平均值分别为12.24,1.94,0.35g/kg,C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为6.58,38.70和13.65,C∶N∶P的平均值为39∶6∶1,其养分含量总体不高。随土层深度增加,4个林龄土壤SOC、TN含量降低,但C∶N增加,TP、C∶P和N∶P无明显变化规律。随林龄增加,土壤SOC、TN、N∶P先降低后升高,而TP则持续降低;C∶N除在36年生林分中显著降低外,其余各林分均无显著差异;C∶P无明显变化规律。相关分析表明,SOC、TN是调控马尾松人工林土壤生态化学计量比的主要因素。研究结果可为进一步明确贵州高原山地马尾松人工林土壤养分循环特征提供重要参考。     

封育与放牧对黄土高原天然草地土壤化学计量特征的影响

为揭示封育与放牧2种草地利用方式下土壤化学计量特征及其驱动因素,以宁夏固原云雾山封育草地和放牧草地为研究对象,定量分析了0—30 cm土壤化学计量特征及其影响因子。结果表明:(1)封育降低了土壤紧实度、容重和含水率,土壤孔隙度略有上升。(2)封育草地0—10 cm土层以0.25 mm水稳性团聚体为主,其中5 mm团聚体达到了46%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)分别为3.78,1.70,显著高于放牧草地(P0.05),但两者分形维数并无差异,封育草地土壤团聚体稳定性有所提高。(3)封育草地0—10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)分别为17.714,2.018,0.659 g/kg,均高于放牧草地,其中土壤TN含量达到显著水平(P0.05)。(4)封育草地0—20 cm土层碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)均高于放牧草地。(5)封育草地土壤SOC、TN、C/P和N/P与土壤容重和分形维数呈显著性负相关(P0.05),并且SOC和TN与MWD和GWD呈显著性正相关(P0.05),放牧草地土壤化学计量特征与物理特性相关性低于封育草地。封育与放牧相比,改善了土壤物理特性和团聚体结构,土壤养分有所提升,土壤化学计量特征与土壤物理特性密切相关,土壤物理结构可能是影响土壤化学计量特征的主控因子。     

黄土高原丘陵区退耕还林地土壤碳氮库的动态变化(英文)

为了揭示坡耕地退化土壤植被恢复后土壤中碳(C)、氮(N)运移规律,采用植被次生演替空间序列代替时间序列的方法,研究了黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域不同植被恢复模式下的C、N库及其相互关系在土壤剖面的时空变化。结果表明退化农地的造林显著地促进了CO2的固存,恢复了土壤N的可获得性,进而降低了N不足对可持续的CO2固存的限制。植被恢复显著地促进了0~60 cm土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和总氮(total nitrogen,TN)的积累,而只有在高于一定的恢复时间阈值(如26 a)下,促进了SOC库和TN库间的线性相关性。在土壤剖面上,SOC和TN库、SOC/TN库比以及SOC-TN间的线性相关性均随着土壤深度的增加而降低。与自然恢复相比,人工林在短期内具有CO2固存的优势,但由于随着恢复时间的增加,SOC增幅越来越大于TN增幅的事实,表明造林对碳固存的可持续性需在一个较长的时段下来评估,尤其需要关注20 cm以下层土壤。研究结果为黄土高原的生态修复和减缓温室效应提供了理论依据。     

山西西山煤矿矿区不同类型植被修复土壤的生态化学计量特征

分析矿区人工重建生态系统土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征,旨在揭示不同植被修复土壤养分恢复、循环与运转规律,为矿区生态系统的修复与管理提供理论依据。以山西省太原市西山煤矿废弃区2006年复垦栽植的火炬树(Rhus typhina)、松树(Pinus tabuliformis)和栎树(Quercus liaotungensis)三种典型植被修复区为研究对象,分析比较了不同植被修复区土壤生态化学计量特征。结果表明:(1)矿区内植被修复区0～30 cm土层土壤SOC、N、P含量均显著高于自然恢复区。栎树修复区0～30 cm土层土壤SOC、N含量显著高于松树和火炬树修复区(P <0.05),而P含量在三种植被修复区土壤中差异不显著(P> 0.05);(2)矿区内植被修复区0～30 cm土层土壤C/N、C/P、N/P均显著高于自然恢复区(P <0.05)。火炬树修复区0～30 cm土层土壤C/N平均值为18.17,显著高于松树和栎树修复区的11.51和13.34(P <0.05);栎树修复区0～30cm土层土壤N/P、C/P平均值为1.23、16.24,显著高于火炬树、松树修复区的0.7、12.58和0.67、7.81(P <0.05);(3)相关性分析表明,三种植被修复区0～30 cm土层土壤SOC与N含量呈极显著正相关(P <0.01),而P与SOC、N含量之间相关性不显著(P> 0.05);C/N与SOC、N、P含量之间均无显著相关性,N/P、C/P与SOC、N含量均呈极显著正相关关系(P <0.01)。这说明增加土壤氮素供应有助于促进矿区的植被修复。     

太白山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

为探究太白山土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量垂直分布特征,阐明土壤C、N、P生态化学计量学特征对海拔梯度的响应规律,在秦岭太白山1 700~3 500 m区域以100 m海拔间隔进行研究。结果表明:(1)不同海拔高度下土壤有机碳、全氮、全磷变化范围分别是23.56~83.59g kg-1、2.00~5.77 g kg-1、0.32~0.47 g kg-1。土壤有机碳与全氮含量随海拔梯度升高先增后降,土壤全磷含量空间变异较小;(2)土壤C∶N、C∶P、N∶P范围分别为7.17~18.41、60.61~190.4、5.81~12.26。随海拔增加,土壤C∶N在阔叶林带呈降低趋势,针叶林带时转变为增加趋势。土壤C∶P随海拔梯度的变化趋势与土壤C∶N类似,N∶P随海拔梯度增加先升后降,至3 200 m有所升高;(3)两个阔叶林带(辽东栎林带和桦木林带)与高山草甸的土壤C、N含量及生态化学计量比高。冷杉林带C、N含量及其生态化学计量比最小;(4)温度、含水量、海拔和植被对土壤C、N、P化学计量特征具有重要影响,通过冗余分析揭示每个因素分别可解释系统变异信息的25.0%、24.3%、11.1%和6.9%,合计为67.3%。可见这些环境因素直接决定了土壤养分及生态化学计量特征。结果可为探明森林土壤养分供应状况和限制因素及太白山生态系统的保护、森林土壤质量评价等提供基础。     

短期犁林(竹)-草复合植被还林初期土壤碳氮动态变化

对退耕地短期型光皮桦-扁穗牛鞭草和苦竹-扁穗牛鞭草复合植被还林初期(1~7年)不同年份土壤表层(0~20 cm)和下层(20~40 cm)土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和全氮(Soil total nitrogen,TSN)含量进行了定位研究,探讨了退耕还林初期SOC和氮变化规律。研究表明:SOC和STN随恢复时间的延长呈先下降后增加趋势,光皮桦-扁穗牛鞭草和苦竹-扁穗牛鞭草表层SOC和STN分别在第6年和第4年时开始恢复,下层土均在第5年时开始回升;还林后各年之间C/N变化不大,只是在第2,3年有所升高,表现为土壤氮素有一定缺乏;还林7年后,苦竹-扁穗牛鞭草的SOC和C/N均高于光皮桦-扁穗牛鞭草,但其土壤氮素改善状况不甚明显。还林7年后土壤碳氮含量虽尚未恢复到农耕地水平,但随着退耕年限的延长,土壤碳氮素水平正在逐渐恢复,初步显示了实行退耕还林工程后土壤SOC和氮的固存效应。     

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。     

黄土高原不同年限刺槐土壤化学计量特征分析

通过对陕北黄土高原4种不同年限(10,15,25,40年)刺槐林地0—200cm土壤的采集与分析,研究不同刺槐种植时间对土壤营养元素及化学计量比的影响。在每个林龄的林地内设3个小区,每个小区采用随机采样法选取3个采样点分层采集土壤样品,进行土壤碳、氮、磷、钾测定,计算化学计量比。结果表明:(1)有机碳和全氮、全钾含量随刺槐年限增加呈基本增大的趋势,全磷随刺槐年限的增长变化不大;有机碳、全氮和全磷呈极显著的正相关关系;(2)在0—200cm土层,有机碳、全氮空间分布基本一致,随土层深度增加均呈先减少后趋于稳定的变化趋势;全磷在整个空间中的分布较为均匀,其空间变异性低于有机碳和全氮;全钾含量高于碳氮磷含量,且随土壤深度变化不大;(3)土壤C∶N比,C∶P比,N∶P比和C∶N∶P比均随刺槐年限的增长呈先降低后升高的趋势,都在15年处有最低值;(4)土壤C∶N比随土层深度在一定范围波动,C∶P和N∶P比均随土层深度的增加呈先减少后趋于稳定的变化趋势。     

库布齐沙漠典型防护林土壤养分特征

以库布齐沙漠典型防护林为研究对象,通过测定不同防护林的土壤理化性状,评估该防护林系统的土壤改良效益,为库布齐沙漠防护林的管理与养护提供理论依据.结果 表明:(1)库布齐沙漠防护林营建15年后,在植被改良的作用下,原有的流沙质量发生了明显改变.与流沙环境相比,研究区土壤的碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有...