刺槐林和柠条林土壤剖面理化性质对比及相关性分析

为了研究黄土高原退耕林地土壤理化性质变化特征,探索土壤剖面不同深度土壤有机碳(SOC)及相关因素的相互响应机制,对安塞县纸坊沟流域1975年柠条林(N75)、1974年农地(H74)和1978年刺槐林(C78)100 cm深度土壤剖面的有机碳、全N、粒度、碳酸钙进行了差异度分析和线性相关性分析,结果表明:两个退耕林地SOC和全N含量在0—100 cm深度都有增加,但是C78主要表现在0—20 cm深度,而N75则主要表现在20—100 cm深度。相关度分析表明,H74在20—100 cm深度SOC含量、C/N值与0.002—0.02 mm粒径含量达显著、极显著相关,C78在40—100 cm深度SOC含量与<0.002 mm粒径含量显著相关,C/N值与<0.02 mm粒径含量由0—100 cm的负相关变为正相关。结果证明,退耕后柠条林地SOC和全N含量的变化主要表现在深层土壤上,刺槐林地的变化则主要表现在浅层土壤上;农地和刺槐林地深层土壤SOC主要吸附在细颗粒土壤上,性质较稳定。     

川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征

以川中丘陵区柏木低效林改造10年后的四种模式:纯杂交竹模式(Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis daii)(CZ)、柏木(Cupressus funebris)+桤木(Alnus cremastogyne Burk.)+杂交竹模式(BZQ)、柏木+麻栎(Quercus acutissima Carruth)模式(BL)、柏木+杂交竹模式(BZ)为研究对象,纯柏(CB)为对照,对土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量及土壤理化性质进行了研究。结果表明:(1)土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量均随着土层深度的增加而下降。不同模式0~40 cm土层土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和水溶性碳含量均为BZQCBBZBLCZ(P0.05),表明BZQ模式在提高土壤有机碳方面作用最明显。(2)相关分析表明,土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和水溶性碳含量均呈极显著正相关(P0.01),土壤活性有机碳不同组分之间也正相关。(3)土壤湿度、全N、全P、全K、硝态氮、铵态氮和速效钾含量与土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分呈正相关,土壤温度与微生物量碳含量极显著正相关(P0.01),而与水溶性碳含量极显著负相关(P0.01)。     

辽东山区天然次生林和落叶松人工林的土壤呼吸

在2008-2009年生长季,利用Licor-8100对辽东山区天然次生林和落叶松人工林的土壤呼吸速率及其主要影响因子进行了测定。结果表明:辽东山区2种森林类型的土壤呼吸速率日变化均呈单峰型曲线;土壤呼吸速率与林地10cm的土壤温度相关性最好,相关关系分别为y=0.3614e0.1219x(R2=0.702 0,P<0.05)和y=0.9303e0.0812x(R2=0.816 4,P<0.05);与林地土壤湿度的相关性不显著;2种森林类型林地土壤年释放碳量分别为433.08,538.46gC/(m2.a),天然次生林土壤碳的年释放碳量比人工林低近20%。研究结果说明辽东山区天然次生林在森林的固碳增汇过程中具有更重要的作用。     

可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机碳矿化的关系

采用我国东部地区的黑土、潮土、黄泥土和红壤水稻土,通过室内分析和培育试验,研究了不同水分条件下可溶性有机碳含量及土壤有机碳矿化量的动态变化,分析了淹水导致可溶性有机碳含量的变化程度及其对土壤有机碳矿化量的可能影响.结果表明,可溶性有机碳含量与水土比呈直线相关关系,累计提取量随浸提时间增加,单次提取量随提取次数降低.在8周的培养期内,淹水处理的可溶性有机碳含量均显著高于好气处理,黄泥土一号高46%～117%(p＜0.05),黄泥土二号高112%～285%(p＜0.001),潴育黄泥田高21%～73%(p＜0.05).在培养的前3周(黄泥土一号)或前4周(黄泥土二号),不同水分处理的日均土壤有机碳矿化量有极显著差异(p＜0.01),其后,差异不显著;但在整个培养过程中,淹水处理的累计土壤有机碳矿化量均极显著高于好气处理(p＜0.01).培养过程中,土壤有机碳的矿化速率动态与可溶性有机碳含量的变化趋势相一致,特别是黄泥土二号,可溶性有机碳含量与土壤有机碳日均矿化量达到极显著的相关关系(好气相关系数0.942,淹水相关系数0.975).结果还表明,两种黄泥土有机碳矿化量(包括日均矿化量和累计矿化量)的差异并不与全土有机碳含量相关,而主要是其可溶性有机碳含量明显不同所致.因此,对于原土可溶性有机碳含量较高的土壤,淹水显著提高可溶性有机碳量是导致其土壤有机碳矿化量高于好气处理的主要原因.     

黄土丘陵区刺槐、辽东栎林碳氮密度及其分配特征

选取黄土丘陵区刺槐人工林和辽东栎天然次生林2个典型森林群落为研究对象,比较分析了各组分的有机碳和全氮含量与储量及分配特征。结果表明:刺槐和辽东栎林植被层的碳含量总体上呈现沿垂直方向的递减趋势,即乔木层灌木层草本层凋落物层;不同器官部位的碳含量呈现为:叶、干枝根,草本层地上部碳含量高于地下部。氮含量变化趋势不显著。辽东栎林生态系统碳密度为165.86t/hm~2,高于刺槐林生态系统(138.93t/hm2),而两者的氮密度差异不大。两生态系统碳氮密度的各部分排序为土壤乔木层凋落物层林下植被层,土壤层(0—100cm)的碳密度占生态系统碳库总量的51.1%~53.6%,而氮密度占71.4%~84.4%,表明控制水土流失对维持研究区的生态环境及土壤固碳潜力至关重要。     

大兴安岭天然针叶林不同强度火干扰10年后土壤有机碳含量变化

在大兴安岭呼中国家级自然保护区2000年的火烧迹地上,按植被组合类型(杜香-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林)和火干扰强度不同选择样区进行采样,对土壤有机碳含量变化进行研究。结果表明:火干扰10年后,各样区有机层的有机碳含量均随深度的增加而减少,不同强度火干扰造成各样区各有机层有机碳含量变化不一;矿质层除了重度火干扰杜香-兴安落叶松植被下土壤以外,土壤有机碳均随深度的增加而减小,表层土壤有机碳含量最高;2种植被类型下,矿质土壤的A层和B层有机碳含量随火烧强度的增强而减小,说明在寒温带针叶林地区不同强度火干扰10年后,土壤有机碳并未恢复到火烧之前水平;不同强度火干扰杜香-兴安落叶松样区的有机层和矿质层的有机碳含量呈现相同的变化趋势,均为重度火干扰样区<轻度火干扰样区,反映了有机层对矿质层有机碳的补给作用;不同强度火干扰草类-兴安落叶松样区的有机层和矿质层的有机碳含量并未呈现规律性变化。     

宝天曼自然保护区栓皮栎林人工恢复与天然恢复效果比较

为比较宝天曼自然保护区内栓皮栎林人工恢复天然恢复的差异,采用样地调查法对相同恢复年限的栓皮栎人工林与天然次生林的物种组成、重要值、多样性指数和土壤性质等群落特征指标进行了比较研究。结果表明:(1)栓皮栎人工林群落具有维管束植物12科18属24种,次生林群落具有维管束植物27科40属48种,两个群落相似性较低(0.36);(2)栓皮栎次生林乔木层和灌木层物种的重要值比人工林低,乔木层和灌木层的物种数较人工林多;(3)栓皮栎人工林与次生林群落的乔木层、灌木层和草本层的Maglef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson和Pielou均匀度指数相比均较低,人工林的4个多样性指数大小依次为灌木层、草本层、乔木层,天然次生林指数大小表现依次为灌木层、乔木层、草本层;(4)栓皮栎次生林的土壤全氮、全磷、有机质含量比人工林均较高。研究表明在宝天曼自然保护区内,相同恢复的年限,栓皮栎天然次生林无论物种组成、多样性指数、群落结构和土壤理化性质均优于栓皮栎人工林,天然恢复比人工造林恢复效果好。     

长白山东部4种林分类型土壤有机碳及养分特征研究

以长白山东部长白落叶松天然林、长白落叶松人工林、天然阔叶混交林、天然针阔混交林4种林分类型为研究对象,对比分析了土壤有机碳(SOC)的垂直分布特征,以及与土壤理化性质的相关性.结果表明,4种林分下土壤有机碳含量及其差异程度随土壤深度增加均呈现逐渐减小的趋势.0-60 cm土层土壤有机碳含量大小依次为天然针阔混交林(33.64士17.48 g/kg)＞长白落叶松天然林(25.30±15.09 g/kg)＞天然阔叶混交林(22.13±13.74 g/kg)＞长白落叶松人工林(19.23±12.35 g/kg);天然针阔混交林0-60 cm土壤有机碳密度为21.44±8.31 kg/m2,显著高于其他3种林分类型,长白落叶松人工林最小,为14.29±1.59 kg/m2.对不同土层土壤有机碳和土壤理化性质进行相关分析,结果表明,整个土壤剖面有机碳含量与自然含水率、全N、全P、全K、速效K均呈极显著或显著正相关,与土壤密度呈极显著负相关;不同林分类型土壤有机碳含量和碳密度与全N均呈显著或极显著正相关,与土壤理化性质相关性存在较大差异.     

工程土石混合堆积体坡面植被恢复过程的土壤有机碳演变特征

采用"空间代替时间"的研究方法,研究了喀斯特区不同植被恢复时间(1、2、4、6 a)依坡倾倒而形成的工程土石混合堆积体土壤有机碳与土壤理化性质的变化特征及其互作关系。结果表明:随恢复时间增加,混合堆积体土壤有机碳增加,植物种类总数先增加后减少、且乔灌层植物种类增加而草本层植物减少,坡面的这一变化趋势大于台面;同样,坡面土壤全氮、C/N和全磷含量上升,全钾含量下降、容重降低,而台面土壤的这一变化则刚好相反;土壤有机碳与全氮、C/N显著正相关,与容重、pH负相关,坡面土壤理化性质间相关性弱于台面。前瞻性变量分析结果还表明,台面土壤C/N对有机碳提升的贡献率最高,而坡面全氮贡献最高,因此在土石混合堆积体坡面应优先选择具有固氮作用的豆科类植物栽植。本研究可为喀斯特区工程土石混合堆积体生态修复提供理论支持。     

外源有机碳和温度对土壤有机碳分解的影响

研究凋落物等外源有机碳输入和温度变化对土壤有机碳分解的影响对我们深入理解森林土壤碳动态具有非常重要的意义。以亚热带天然次生林和杉木人工林土壤为研究对象,向土壤中添加13C标记的杉木凋落物和葡萄糖,研究不同温度下外源有机碳添加对原有土壤有机碳(SOC)分解的影响。结果显示:外源有机碳添加使原有SOC分解速率显著提高,表现出显著的正激发效应。葡萄糖引发的激发效应强度显著高于杉木凋落物,并且杉木人工林土壤的激发效应强度显著高于天然次生林。激发效应强度随着培养温度升高呈下降趋势。此外,由于外源有机碳的加入,SOC分解的温度敏感性显著降低。研究表明:凋落物输入及温度在亚热带森林SOC周转过程中发挥重要作用。     

浅谈水土保持生态修复及其在辽东山区的应用

水土保持生态修复是恢复生态学的重要组成部分,是水土流失区退化生态系统恢复的有效途径。它通过利用生态系统自然演替能力,加快生态恢复和水土流失的控制。就水土保持生态修复概念、内涵及需要研究的问题进行讨论,对辽东地区实施水土保持生态修复的适宜性进行分析并提出建议。     

华北土石山区天然次生林空间结构特征分析

以河北省木兰围场国有林场内1hm2标准地植被群落调查数据为基础,利用角尺度、混交度和大小比数这3个林分空间结构参数分析了华北土石山区天然次生林林分空间结构特征。结果表明,优势种白桦混交程度较低,林木空间隔离状况较差,亚优势种和伴生树种混交程度普遍较高,林分混交形式以零度和弱度混交为主,平均混交度为0.400。林木个体大小分化明显,各树种平均大小比数排序为：华北落叶松〉花楸〉蒙古栎〉棘皮桦〉白桦〉青杄〉山杨〉油松〉华北五角枫。群落内多数林木处于随机分布状态,但林分平均角尺度为0.562,属团状分布。依据天然次生林空间结构特征,分析预测了群落演替趋势,并提出森林经营的相关建议。     

冀北山地6种天然纯林枯落物及土壤水文效应

以冀北山区6种典型纯林为对象,对枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,结果表明:①枯落物总储量变化范围在3.44～23.97t/hm2之间,顺序为白桦纯林>油松纯林>山杨纯林>五角枫纯林>蒙古栎纯林>黑榆纯林,最大持水量的变化范围为5.16～45.11t/hm2,顺序为五角枫纯林>山杨纯林>蒙古栎纯林>白桦纯林>油松纯林>黑榆纯林,山杨纯林有效拦蓄能力最强,为35.45t/hm2,黑榆纯林的拦蓄能力最弱,为2.66t/hm2;②未分解层枯落物8h基本达到饱和,半分解层在6h已经达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物在浸水的0.5h内吸水速率最大,4h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;③土壤容重均值变化范围为0.82～1.14g/cm3,总孔隙度的变动范围为44.43%～56.97%;④土壤层有效持水能力以五角枫纯林最强,为116.00t/hm2,白桦纯林持水能力最弱,为40.50t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

庐山不同林分类型土壤活性有机碳及其组分与土壤酶的相关性

土壤活性有机碳直接参与土壤生物化学转化过程,影响土壤酶活性,对土壤养分有效化作用明显。以庐山3种不同林分类型下土壤为研究对象,通过对不同林分下土壤活性有机碳及其组分与土壤酶活性状况进行相关分析。结果表明:（1）3种林分类型下WSOC和DOC平均含量排序均为阔叶林 > 针阔混交林 > 针叶林,而ROC由大到小依次为针阔混交林 > 阔叶林 > 针叶林;针阔混交林下MBC平均含量较高,针叶林下MBC平均含量较低。（2）3种林分类型下土壤蔗糖酶活性排序为针阔混交林 > 阔叶林 > 针叶林;纤维素酶和酸性磷酸酶活性的大小顺序为针叶林 > 针阔混交林 > 阔叶林;针阔混交林下脲酶活性最低,阔叶林最高;针阔混交林下多酚氧化酶活性最高,阔叶林最低;过氧化氢酶活性高低序列为阔叶林 > 针阔混交林 > 针叶林。（3）3种林分类型下土壤蔗糖酶、纤维素酶等水解酶与土壤活性有机碳各组分的相关性较好,多酚氧化酶、过氧化氢酶等氧化酶与土壤活性有机碳各组分之间没有表现出明显的相关性。     

粤东北山区几种森林土壤有机碳储量及其垂直分配特征

研究了粤东北山区的天然常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林和桉树人工林等4种主要森林类型土壤有机碳储量及其分配特征.结果表明:(1)4种林分土壤有机碳平均含量在8.14～12.24 g/kg之间,常绿阔叶林最高,其次为针阔混交林.桉树人工林最小.土壤有机碳含量随深度增加而递减.但植被类型不同其减少程度不同.其中阔叶林变化幅度最大达72.04%.土壤有机碳表聚性明显.(2)4种林分土壤碳密度存在显著差异,其各土层变化范围为1.57～5.18 kg/m~2.土壤碳密度亦随深度增加而减少,自然地带性植被类型各个土层土壤碳密度均高于次生植被类型对应的碳密度.对于整个土层而言,各林分土壤碳密度在12.28～15.90 kg/m~2之间,总平均值为14.14 kg/m~2.(3)4种林分土壤碳储量整体较低,平均值为141.43 t/hm~2,表层土壤碳储量贡献不大.人为干扰活动对研究区森林土壤碳储量影响明显,是制约土壤碳储量大小的重要因素.     

燕山北部山地典型植物群落土壤有机碳贮量及其分布特征

基于36个土壤剖面的实测数据,对燕山北部地区由于不同的人类活动所形成的4种典型群落类型的土壤有机碳含量及其分布规律进行了研究。研究结果表明,处于频繁人畜干扰条件下的绣线菊灌丛各土层有机碳含量都明显低于处于封育状态下的三种群落类型(榛子灌丛、次生杨桦林、人工落叶松林)(p0.05),而后三者之间没有显著差异(p0.05);土壤总有机碳密度的变化也有类似的趋势,榛子灌丛、天然次生杨桦林和人工落叶松林分别为绣线菊灌丛的2.60,2.97,3.10倍;在几种群落类型中,土壤有机碳含量随土层深度的增加而呈现逐渐递减的趋势,二者之间的关系可用指数函数加以描述(p0.01),大约40cm的土层深度是土壤有机碳含量变化的拐点;燕山北部各群落类型(绣线菊灌丛除外)土壤有机碳含量及碳密度明显高于我国相应群落类型的平均水平,也高于燕山南部及太行山中部和南部的各群落类型,但低于东北部山地。由研究结果可得出结论,燕山北部地区森林土壤具有较高的有机碳贮量,人畜干扰对土壤有机碳含量及碳贮量具有明显影响,而且影响不仅限于浅层;在排除外来干扰的情况下,不同群落类型土壤有机碳贮量差异不大,排除人畜干扰是维持该地区土壤有机碳贮量的关键因素。     

重庆市土壤有机碳库的估算及其空间分布特征

基于重庆市第二次土壤普查的1411个土壤剖面数据，结合重庆市土壤图、土地利用现状图和行政区划图，在地理信息系统技术的支持下，对重庆市土壤有机碳密度及储量进行了估算、同时引入有机碳丰度指数这一指标，对有机碳在不同土壤、不同区域以及不同景观中的分布特征进行了分析。结果表明：重庆市20cm和100cm深度的土壤有机碳储量分别为0．27Tg和1．0Tg；20cm深度的土壤有机碳密度介于0．33～30．36kg／m^2之间．100cm深度的土壤有机碳密度介于1．27～72．69kg／m^2之间；重庆市土壤有机碳库在不同土壤、不同区域以及不同景观的分布具有高度的空间变异性，100cm深度的土壤、区域和景观有机碳丰度指数分别为0．58～1．95，0．55～1．39和0．46～1．58．与气候、植被、人类活动等因素密切相关。     

岩溶山地不同土地利用方式土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的分布特征

对重庆中梁山岩溶山地不同土地利用方式下0-40cm土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的含量和分布特征进行了研究.结果表明:不同土地利用方式土壤有机碳含量平均值表现为:林地>菜地>草地>橘园地>弃耕地.除橘园地外,其它各土地利用类型土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量大于粗颗粒有机碳(CPOC).不同利用方式土壤颗粒有机碳含量在剖面层次中表现不同.0-20cm表层土壤CPOC含量表现为:橘园地>草地>菜地>林地>弃耕地,差异较大.土壤FPOC含量表现为:林地>草地>菜地>橘园地>弃耕地;20-40cm土壤CPOC和FPOC最高值出现在菜地,最低值出现在弃耕地.不同土地利用方式土壤矿物结合态有机碳(MOC)含量和土壤有机碳含量分布特征一致.除橘园地外土壤各组分有机碳分配比例大致表现为:MOC/SOC>CPOC/SOC>FPOC/SOC.相关分析表明,不同土地利用方式土壤SOC和POC呈正相关,相关性不一致.林地和草地呈极显著相关(P<0.01),弃耕地呈显著相关(P<0.05),菜地和橘园地相关性不显著.表明人为干扰和耕作措施会影响POC对SOC的贡献.     

黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布特征

为研究黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳含量和δ~(13) C值的分布特征,探讨黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布和稳定性,为该地区黑土的合理利用及土壤的合理培肥提供理论依据,以黑土区不同有机碳含量的水稻土为研究对象,利用湿筛法和物理分组技术分离提取各级团聚体及其颗粒有机物,采用~(13) C稳定同位素质谱技术分析有机碳含量及其δ~(13) C值。结果表明,黑土区水稻土以2~0.25mm团聚体为主,土壤有机碳主要富集在0.25mm团聚体中,尤其是2~0.25mm团聚体中;团聚体有机碳的δ~(13) C值随团聚体粒级的减小而增大,2mm和2~0.25mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳截获或碳固定能力,而0.25~0.053mm和0.053mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均大于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳固持或稳定的能力;除B-2土样外,各土样均以2~0.25mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最大,以0.25~0.053mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最小,且该团聚体中颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(r=0.917,P0.01),表明微团聚体闭蓄态的颗粒有机碳对土壤有机碳的固持和稳定发挥重要作用。土壤颗粒有机碳及各级团聚体中颗粒有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳及各粒级团聚体中有机碳的δ~(13) C值,团聚体颗粒有机碳的δ~(13) C值也随团聚体粒级的减小而增大。因此,黑土区水稻土中0.25mm的水稳性团聚体是有机碳的主要载体,团聚体颗粒有机碳作为活性碳库,较总有机碳更易反映黑土区水稻土有机碳的周转变化,其敏感性随团聚体粒级的增大而增强。