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.     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新旱地和老旱地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明:下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7 818.34~9 242.30 m g/kg,3 093.66~3 338.59 m g/kg,2 337.27~3188.40m g/kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为:活性碳库0.41%~3.81%,平均驻留时间3~40天;缓效性碳库23.23%~79.11%,平均驻留时间5~24年;惰性碳库18.11%~74.80%。土地利用类型从天然林地—新旱地—老旱地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着旱地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,旱地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,旱地将是一个巨大的碳汇。     

臭氧污染对麦田土壤不同活性有机碳库的影响

近年来大气臭氧危害加剧,臭氧浓度升高影响植物—土壤系统进而影响土壤有机碳库周转。本研究在开放条件下,采用Chan修订的Walkley-Black方法,研究了连续5年增加稻—麦轮作系统大气臭氧浓度(较周围大气高50%)对麦季农田土壤不同活性有机碳库的影响。结果表明,大气臭氧浓度升高致使0~3 cm、10~20 cm土层土壤有机碳含量显著降低,累积导致耕层(0~20 cm)土壤有机碳含量下降18.4%(p0.05)。臭氧浓度升高显著降低了0~3、3~10、10~20 cm 3个土层中的活性有机碳含量;臭氧升高使0~3 cm土层的受保护缓性有机碳含量增加了10.8%(p0.05),并使未受保护缓性有机碳含量降低了59.7%(p0.05);臭氧升高条件下10~20 cm土层的受保护缓性有机碳含量降低了59.6%(p0.05)。臭氧升高对不同活性碳占总有机碳比例的影响受活性碳类型和土壤层次的制约,显著降低了3~10 cm土层活性有机碳所占比例(p0.05),未对耕层各层次上的稳定有机碳含量及其分配产生显著影响。臭氧升高导致土壤中占土壤有机碳比重59.3%~69.8%的活性碳库的库容变小,应是土壤有机碳库下降的直接原因。本研究表明长期大气臭氧浓度增加具有降低土壤有机碳含量并改变不同活性有机碳库分配与周转的态势。     

不同森林植被下土壤有机碳的分解特征及碳库研究

分析了不同森林植被和同一植被不同林龄的人工杉木林下土壤有机碳的分解特征及土壤有机碳中的活性碳库、缓效性碳库和惰效性碳库的大小和周转时间。结果表明:不同森林植被下土壤有机碳的分解速率不同,总的趋势都是:培养前期分解速度快,后期分解速度慢,土壤剖面A层>剖面B层。在剖面A层中:不同森林植被下分解速率的大小顺序为常绿阔叶林>人工杉木林,不同林龄的人工杉木林为成熟林>中龄林>幼龄林;在剖面B层中:分解速率差异不大。不同森林植被下不同土壤剖面上的土壤活性碳库、缓效性碳库和惰效性碳库的库容和分解速率不同,土壤活性碳库碳含量一般占总有机碳的0 99%～2 89%,田间平均驻留时间为10～23天;土壤缓效性碳一般占总有机碳的17 17%～55 46%,田间平均驻留时间为1 6～24 2年;土壤惰效性碳一般占总有机碳的42 05%～80 66%,田间平均驻留时间为假定的1000年。     

纳帕海高原湿地土壤有机碳密度及碳储量特征

选取纳帕海典型沼泽、沼泽化草甸和草甸为研究对象,研究纳帕海湿地土壤有机碳密度及碳储量特征。结果表明:沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳含量明显高于草甸土壤;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤剖面有机碳密度与有机碳含量变化趋势基本一致,沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳密度均在30kg/m3以上,草甸土壤0-40cm有机碳密度高于30kg/m3,40cm以下有机碳密度均低于30kg/m3;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤储碳层厚度分别为60,80,20cm,1m深度以内有机碳储量分别为393.53,458.81,305.78t/hm2。     

中国土壤有机碳分解特征研究初报

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,对我国典型区域土壤有机碳分解特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳分解均呈现前期分解快速和后期分解缓慢的特点,土壤有机碳分解的平衡点大概为2个月,之后的日均分解量变化非常小。我国东部4种地带性土壤有机碳分解速率随纬度的增加而递增。不同种植方式农田土壤有机碳分解速率:菜园>水田>旱地>果园。6个地区表层土壤有机碳含量范围为2.31~81.93 g/kg;活性碳含量范围为0.09~1.04 g/kg;缓效性碳含量范围为0.90~33.39 g/kg;惰效性碳含量范围0.92~47.85 g/kg。     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新早地和老早地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明：下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7818．34～9242．30mg／kg,3093．66～3338．59mg／kg,2337．27～3188．40mg／kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为：活性碳库0．41％～3．81％,平均驻留时间3～40天;缓效性碳库23．23％～79．11％,平均驻留时间5～24年;惰性碳库18．11％～74．80％。土地利用类型从天然林地-新旱地-老早地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着早地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,早地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,早地将是一个巨大的碳汇。     

黑龙江地区不同类型水稻土有机碳、氮含量及其密度研究

结合第二次全国土壤普查(1979年)-黑龙江省水稻土分布及其相关数据,2011年采取调查取样与室内分析的方法,研究了黑龙江地区4种类型(黑土型、白浆土型、草甸土型和沼泽土型)水稻土表层有机碳、氮含量及其密度的状况。结果表明:目前(2011年)4种类型水稻土表层平均有机碳、氮含量范围分别为21.18±7.27~30.91±9.99 g kg-1、1.83±0.44~2.49±0.74 g kg-1,表层平均有机碳、氮密度范围分别为5.32±1.42~6.95±0.98 kg m-2、0.46±0.07~0.56±0.08 kg m-2,其中沼泽土型水稻土表层有机碳、氮含量及其密度最大,黑土型则最小;沼泽土型与黑土型水稻土之间表层有机碳、氮含量及其密度差异均达1%显著水平,与草甸土型水稻土之间表层有机碳、氮含量差异均达1%显著水平,其有机碳、氮密度差异均达5%显著水平,与白浆土型水稻土之间表层有机碳及其密度差异达1%显著水平。与第二次全国土壤普查的相关数据相比较,黑龙江地区4种类型水稻土表层有机质(碳)、氮含量呈现明显下降趋势,但其表层有机碳、氮含量及其密度仍处于较高水平。     

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。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳碳库及周转时间的影响

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,分析桂林毛村典型岩溶区旱地、灌丛、果园、林地4种不同土地利用类型下石灰土有机碳库容大小、各碳库平均周转时间及其影响因素。结果表明:4种土地利用类型土壤有机碳含量分别为15.41～20.10g/kg,13.07～31.16g/kg,9.38～14.74g/kg,30.82～37.52g/kg。活性有机碳占总有机碳的比例最小,分别为0.61%～0.93%,0.95%～1.24%,0.77%～1.00%,1.49%～1.66%。缓效性有机碳库分别占总有机碳含量的21.13%～30.18%,13.58%～23.46%,29.54%～46.58%,30.39%～33.84%。平均周转时间分别为7,8,7,12年。惰性有机碳占总有机碳的比例最高,分别为69.18%～78.26%,75.27%～85.47%,56.63%～69.70%,64.64%～68.12%。延长缓效性碳库驻留时间在一定程度上是提高土壤有机碳库的关键因素。相关分析表明,土壤有机碳总量、土壤碳酸钙含量、总钙量、土壤pH值、全氮含量、C/N与土壤有机碳各库库容及周转时间存在显著的正相关,腐殖质含量与土壤有机碳库及周转时间呈极显著正相关,土壤过氧化氢酶及脲酶活性显著影响土壤有机碳库含量及周转时间。     

长白山森林土壤有机碳库大小及周转研究

主要分析不同森林植被下有机碳的分解动态和土壤碳库各组分大小、周转时间。结果表明：土壤样品培养90天，CO2累计释放量表层大致为1723～5065mg／kg、下层大致为178～642mg／kg。分解速率总的趋势是前期快，后期慢，表层明显大于下层。大小顺序为：冷杉林〉针阔混交林和阔叶林〉针叶林。在不同植被下的表层和下层土壤中，活性碳占总有机碳的0．54％～1．67％，0．45％～5．48％．平均驻留时间为11～56天、60～88天；缓效性碳占总有机碳的23．0％～63．3％，33．2％～72．2％，平均驻留时间为4～70年、24～161年；惰效性碳占总有机碳的35．5％～75．5％．26．0％～65．%。表层土壤的总有机碳、活性碳、缓效性碳和惰效性碳含量都明显大于下层。凋落物的化学组成主要决定活性碳库、缓效性碳库含量，土壤的粘粒含量等性质主要决定惰效性碳库含量。     

若尔盖高寒湿地土壤活性有机碳垂直分布特征

对若尔盖高寒湿地沼泽土和泥炭土的有机碳（TOC）和活性有机碳（LC）沿土壤剖面的分布特征研究表明，沼泽土的有机碳和全氮（TN）古量整体上从表层向下呈现下降趋势．中间在16～18cm处出现一个升高点，与当时的有机质来源和沉积环境有关。泥炭土有机碳沿土壤剖面并没有呈现同样的下降趋势．而是从表层向下至22cm呈现升高趋势，22cm向下才呈现下降趋势。全氮含量与有机碳含量的分布特征不同。在表层o～10cm古量较高，向下含量减小。沼泽土活性有机碳沿土壤剖面整体呈现下降趋势，变化于2．4～13．6mg／g．变异系数较大。达到53．25％。泥炭土活性有机碳沿土壤剖面规律性不明显，变化于30-45mg／g，变异系数只有11．62％。沼泽土的活性有机碳占到总有机碳的3％～17％。变化较大；而泥炭土的活性有机碳占到总有机碳的7％～12％，变化较小。沼泽土和泥炭土的有机碳活度（L）最大值并不是出现在表层，而是在表层稍微向下的部分（8～10cm）。再向下有机碳活度呈现下降的趋势。     

添加^14C标记稻草对喀斯特典型土壤有机碳矿化的影响

为了研究有机物质对喀斯特地区典型土壤有机碳积累与转化的影响,采集两种喀斯特典型土壤（棕色石灰土、黑色石灰土）和一种对照土壤（红壤）的表层土壤（0～15cm）,设置不添加外源物质（CK）和添加14C标记的稻草（T1）的处理,进行为期100d的土壤培养试验及矿化试验。测定并分析了这3种典型土壤类型的微生物生物量碳（MBC）表观周转时间和田间周转时间、外源有机物质对土壤原有有机碳的激发效应以及CO2释放量。结果表明：MBC表观周转时间和田间周转时间依次分别为（71±2）d、（243±20）d、（254±45）d和0.29、1.0、1.04a。添加标记的14C有机物质后,土壤原有有机质的激发效应大小依次为红壤〉棕色石灰土〉黑色石灰土。在相同条件下,红壤不利于土壤有机质的累积,而棕色石灰土和黑色石灰土有利于土壤有机质的累积。     

不同地形条件下青藏高原农田土壤有机碳的分布特征

西北高寒地区农田土壤有机碳（SOC）储量的变化研究,可为东部农田SOC对气候和管理措施的响应提供预警信息。针对西部高原县域尺度上典型的地貌类型和土壤类型,对其耕层和剖面SOC进行了分析。结果表明, 青海省乐都县农田耕层（020 cm）SOC的变化范围为4.38 g/kg~20.81 g/kg,均值为11.29 g/kg,且不同土壤类型上表现出黑钙土（16.15 g/kg）＞栗钙土（10.53 g/kg）＞灰钙土（9.50 g/kg）的趋势。地形对耕层（020 cm）SOC含量没有显著影响,但深层（20100 cm）SOC因地形存在显著差异,在峁坡上,黑钙土、 栗钙土和灰钙土的深层（20100 cm）SOC分别比同种土壤类型的谷底深层土壤提高了111.5%、 62.5%和66.3%。农田SOC的垂直分布也因地形存在差异,同一种土壤类型在谷底其耕层（020 cm）SOC含量均比深层（20100 cm）高,峁坡上其深层（20100 cm）比耕层（020 cm）高,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在谷底其耕层（020 cm）SOC含量分别比同一土壤类型的深层（20100 cm）土壤提高18.7%、 24.3%和153.5%,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在峁坡上其深层（20100 cm）SOC含量分别比同一土壤类型耕层（020 cm）提高46.9%、 8.0%和1.0%。这一结果可为准确估算青藏高原农田SOC的变化提供参考。     

The relative impact of land use and soil properties on sizes and turnover rates of soil organic carbon pools in Subtropical China

The dynamics of soil organic carbon (SOC) pools determine potential carbon sequestration and soil nutrient improvement. This study investigated the characteristics of SOC pools in five types of cultivated topsoils (0–15 cm) in subtropical China using laboratory incubation experiments under aerobic conditions. The sizes and turnover rates of the active, slow and resistant C pools were simulated using a first‐order kinetic model. The relative influence of soil environmental properties on the dynamics of different SOC pools was evaluated by applying principal component analysis (PCA) and aggregated boosted trees (ABTs) analysis. The results show that there were significantly greater sizes of different SOC pools and lower turnover rates of slow C pool in two types of paddy soils than in upland soils. Land use exerted the most significant influence on the sizes of all SOC pools, followed by clay content and soil pH. The soil C/N ratio and pH were the major determinants for turnover rates of the active and slow C pools, followed by clay content which had more impact on the turnover rates of the active C pool than the slow C pool. It is concluded that soil type exerts a significant impact on the dynamics of SOC.     

耕作方式对滨海盐渍土有机碳含量及团聚体特性的影响

为探明不同耕作措施对滨海盐渍土耕层土壤有机碳含量和团聚体特征的影响,本研究在江苏省东台市滨海滩涂农田区开展田间试验,选择玉米-大麦的旱-旱轮作方式,采用传统翻耕、深翻、少耕和免耕4种耕作方式,分别对耕层土壤的有机碳含量、土壤体积质量(容重)、水稳性团聚体含量和稳定性进行测定。结果表明:与传统翻耕相比,免耕措施利于促进土壤有机碳的积累,免耕能使土壤有机碳含量增加18%~32%;少、免耕措施能使0~10 cm土层0.25 mm团聚体增加10%~31%,并且能显著增加0~20 cm土层土壤平均重量直径和几何平均直径值;团聚体中有机碳含量表现为,除0.25~0.5 mm团聚体外,在5 mm至0.5~1 mm粒径之间,粒径愈小,有机碳含量愈高。