农垦及放牧对温带半干旱草原土壤碳素的影响

通过对内蒙古锡林河流域贝加尔针茅草原、羊草草原和大针茅草原3种草原群落不同层位土壤样品碳素含量的测定和统计分析,探讨了农垦及放牧对该区主要草原土壤类型有机碳及无机碳的影响.结果表明:(1)贝加尔针茅草原开垦为农田30 a后,与未开垦的打草场相比,农田1 m土层内的土壤有机碳含量明显下降,且农田0～10 cm和10～20 cm土壤层有机碳含量趋于一致.(2)放牧使羊草草原和大针茅草原表层的土壤有机碳含量下降,较深层的土壤有机碳含量升高.放牧强度较大、较干旱的大针茅草原0～20 cm下降,30 cm以下升高,放牧强度较小较湿润的羊草草原0～10 cm下降,10 cm以下升高.(3)贝加尔针茅草原开垦为农田使1 m土层内的土壤无机碳含量升高,钙积化位置变浅.(4)放牧使羊草草原和大针茅草原1 m土层内的土壤无机碳含量下降,钙积化位置加深,放牧强度较大、较干旱的大针茅草原表现尤为明显.(5)草地开垦为农田,在使土壤有机碳的含量降低的同时,也增加了土壤无机碳的含量;放牧在使草原表层土壤有机碳含量减少、深层有机碳含量增加的同时,也减少了无机碳的含量.     

西鄂尔多斯荒漠主要灌丛特征对放牧干扰环境的响应

为探讨荒漠灌丛群落特征和土壤性状对放牧干扰的响应,以西鄂尔多斯广泛分布的霸王、沙冬青和四合木灌丛为对象,对3种放牧强度下灌丛生长及土壤养分进行比较研究。结果表明：1)放牧区灌丛覆盖度、平均冠幅、高度和基径显著低于轮牧区和围封区;2)牲畜对霸王和沙冬青灌丛的啃食主要发生在叶结构部分,而四合木灌丛主要啃食三级枝结构;不同放牧强度下根生物量和总生物量均为围封区>轮牧区>放牧区,围封区3种灌木总生物量分别为放牧区的1.78,1.98倍和1.84倍;3)各放牧强度下,3种灌丛土壤有机碳、全N和全P均随土层深度的增加显著减少,土壤容重随土层深度的增加而增大;4)放牧干扰显著降低表层土壤有机碳含量,3种灌丛均为放牧区显著低于围封区和轮牧区;轮牧区深层土壤(20～40、40～60 cm和60～80 cm)的全N含量显著高于放牧区和围封区;全P对放牧干扰的响应规律与有机碳和全N恰好相反,为放牧区显著高于围封区和轮牧区;放牧干扰后土壤容重的变化趋势为放牧区>轮牧区>围封区。综合来说,放牧会显著降低灌丛覆盖度、生产力、土壤养分和透气性,而轮牧和围封有助于植被覆盖度和各生长指标的恢复,...     

山地荒漠草地封育对土壤质量的影响

[目的]评价封育草地土壤的质量.[方法]以北疆山地荒漠草地放牧和围封7年草地土壤为研究对象,分析土壤总有机碳、活性有机碳及碳库管理指数的变化.[结果]随着土层深度的增加土壤有机碳、土壤易氧化碳、土壤微生物量碳含量均呈降低趋势.与放牧相比,围封7年土壤易氧化碳与土壤有机碳含量升高,但差异不显著;土壤微生物量碳含量在5～ 50 cm各土层显著升高(P＜0.05).0～20 cm、35～ 50 cm土层碳库管理指数＞ 100.表明草地封育使土壤有机碳活度增大,同时增加了土壤碳的截存,土壤质量有所提升.[结论]围封后,土壤易氧化碳与土壤有机碳含量升高;土壤微生物碳含量显著升高;土壤表层与下层碳库管理指数高于放牧;荒漠漠地长期封育改善了土壤有机质状况和土壤碳库质理,增强了土壤碳汇功能.     

利用方式对高寒草地土壤有机碳组分的影响

为探究草地利用方式对高寒草地土壤有机碳组分的影响,以新疆巴音布鲁克开垦草地、放牧草地和围封草地为研究对象,测定了不同利用方式下极不稳定有机碳组分(F1)、不稳定有机碳组分(F2)、稳定有机碳组分(F3)、惰性有机碳组分(F4)和总有机碳含量(SOC),分析了不同利用方式下不同有机碳组分分布特征及相关性。结果表明,4种土壤有机碳组分与利用方式、土层深度均呈显著性差异(P 0.05),3种草地利用类型F1、F2、F3和F4组分有机碳含量随土壤深度增加而显著减少(P 0.05),利用方式对30～100cm土层SOC含量的影响小于0～30cm。开垦草地以极不稳定有机碳组分为主,占总有机碳48.15%;放牧和围封草地均以惰性有机碳组分为主,分别占总有机碳的54.44%和55.36%。F1、F2、F3和F4组分均与SOC存在显著正相关(P 0.01)。高寒草地开垦降低了有机碳库的稳定性,适度放牧和围封有利于草地的可持续发展。     

围封年限对草原土壤养分及球囊霉素相关土壤蛋白含量的影响

[目的]通过分析不同围封年限的草原土壤养分与球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的动态变化及相互关系,研究围封育草措施恢复退化草原的合理年限。[方法]以锡林郭勒不同围封年限(围封0 a、围封13 a、围封33 a)的羊草草原为研究对象,测定不同土层土壤有机碳、全氮、全磷及GRSP含量。[结果]随着围封年限的增加,土壤有机碳含量呈显著增加趋势;围封13 a土壤全氮含量在0~20 cm土层中显著增加,但随围封年限增加有降低趋势,全磷含量不受围封影响;表层土壤(0~5 cm)中GRSP含量受围封年限影响显著;GRSP、有机碳、全氮含量相互之间呈极显著相关。[结论]围封年限虽能增加有机碳含量、GRSP的产生量,但年限过长易造成土壤中氮的匮乏,不应无限期围封。     

小针茅草原地下生物量的垂直分布规律

【目的】研究小针茅(Stipa klemenzii)群落地下生物量的垂直分布规律,为荒漠草原碳储量研究提供基础数据与理论依据。【方法】通过典型样地调查,测定内蒙古苏尼特右旗小针茅荒漠草原2种草地类型(小针茅+无芒隐子草和狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草)生长季(2011年5-9月)各月的地下生物量,分析了小针茅草原2种主要草地类型0～60cm土层地下生物量5-9月各月的垂直分布规律。【结果】小针茅草原2种主要草地类型总地下生物量及各层地下生物量的季节变化均表现为"N"型,地下生物量峰值出现在7月;小针茅草原地下生物量呈明显的垂直空间分布格局,之后随土层深度的增加递减趋势明显,呈"T"型分布;0～10cm土层的地下生物量最高,所占比例最大;在30cm以下土层根系分布较少,地下生物量明显减少;0～30cm土层的地下生物量占总地下生物量的80%以上,且二者呈极显著的线性相关。【结论】在0～60cm土层,随着土层深度增加,小针茅草原地下生物量呈递减趋势,且主要集中在0～30cm土层,可以用0～30cm土层地下生物量模拟总地下生物量。     

不同放牧强度下荒漠草原碳密度的变化

【目的】研究不同放牧强度下荒漠草原植被地上部、根系碳密度及土壤有机碳含量的动态变化,旨在揭示不同放牧强度对荒漠草原植被、土壤碳截存的影响。【方法】在内蒙古苏尼特右旗荒漠草原试验示范基地,设置轻度、中度、重度、极重度放牧和围栏封育(对照区,CK)5个处理,于2012-05-09测定不同放牧强度下荒漠草原植被地上部碳密度、根系碳密度及土壤有机碳含量。【结果】在5-9月,随着放牧强度的增加,荒漠草原植被地上部、0~30cm土层根系碳密度及土壤有机碳含量均呈下降趋势。除轻度放牧区外,其他强度放牧区地上部碳密度与对照区均有明显差异。在不同放牧强度下,荒漠草原地上部碳密度5-9月的动态变化规律一致,均呈单峰型曲线,峰值均出现在8月份。在同一放牧强度下,对照区0~30cm土层根系碳密度随着时间延长而增加,而轻度、中度、重度和极重度放牧区0~30cm土层根系碳密度均呈单峰型变化,峰值出现在7月或8月。在6-9月,与对照区相比,除轻度放牧区0~30cm土层平均土壤有机碳含量增加外,其他放牧强度下土壤有机碳含量均明显降低。【结论】荒漠草原植被地上部和根系碳密度均随放牧强度的增加而降低,轻度放牧有助于土壤有机碳含量的增加。     

高寒灌丛与珠芽蓼草地土壤有机碳的稳定性

在高山草原带选择了以珠芽蓼为主要群落组成的草地、以金露梅为主要群落组成的灌丛和以柳+金露梅为主要群落组成的灌丛,研究土壤有机碳的生物稳定性.研究结果表明,在0~30 cm土层,金露梅灌丛平均土壤总有机碳含量显著低于珠芽蓼草地,但是与柳+金露梅灌丛之间差异不显著.金露梅灌丛和柳+金露梅灌丛土壤粗有机碳、热水溶性有机碳在土壤总有机碳中的比例以及矿化有机碳与微生物量有机碳的比值显著高于珠芽蓼草地.这些结果说明灌丛土壤有机碳的生物稳定性显著低于草本珠茅蓼草地,意味着在过度放牧、砍伐和开垦等人为干扰下灌丛土壤有机碳将更加容易降低.     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳的空间变异特征

通过对四子王旗荒漠草原的12个不同放牧小区进行取样分析,运用地统计学方法研究了荒漠草原淡栗钙土在不同载畜率的情况下土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素,结果表明:从未放牧到轻度放牧、中度放牧到重度放牧,土壤有机碳含量逐渐降低,未放牧小区土壤有机碳具有最强烈空间相关性。放牧对土壤有机碳的空间分布有一定影响,而土壤有机碳空间的变异不仅仅是因为放牧,还会有更多的因素在影响草原土壤。     

耕作方式对晋中玉米田土壤有机碳储量的影响

试验设置深翻秸秆不还田(PT)、深翻秸秆还田(PTS)、免耕秸秆不还田(NT)和免耕秸秆还田(NTS)4个处理,测定收获后耕层0～30 cm剖面土壤容重、有机碳含量及其储量,以探究不同耕作方式对晋中地区玉米田土壤有机碳储量的影响。结果表明,NTS和NT处理下土壤容重显著高于PT和PTS处理;NTS处理0～20 cm土层有机碳含量及其储量均最高,而PT处理20～30 cm土层有机碳含量及储量均显著高于其他处理;从0～30 cm剖面来看,NTS处理土壤有机碳储量显著高于其他处理。采用免耕秸秆还田措施可能是晋中地区玉米田潜在的土壤固碳途径。     

黄土台塬土地利用方式对土壤有机碳矿化及温室气体排放的影响

以黄土台塬区耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林和乔木林地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、室内密闭培养法对其土壤温室气体及有机碳矿化动态进行了监测和分析。结果表明:土壤总有机碳和各种活性碳组分含量分布规律一致,均表现为草地显著高于林地,林地显著高于耕地(P0.05);土壤有机碳矿化量趋势为培养初期增长迅速,后期增速缓慢,0~5 cm土层草地土壤有机碳矿化累积量是林地的1.26~1.34倍,是耕地的1.82倍,5~20 cm土层较0~5 cm土层有所降低,耕地降幅高达48%;不同土地利用土壤矿化碳潜力Cp值在0.81~2.70 mg·kg~(-1)之间且差异显著(P0.05),而不同土地利用土壤有机碳分解速率常数k差异不显著;五种土地利用方式的土壤可矿化碳累计分配比例表明,耕地土壤有机碳矿化能力最高,固存量最小,而草地土壤有机碳矿化能力最低,固存量最多;耕地土壤释放的主要温室气体CO_2和N_2O强度显著高于其他用地类型,而CH_4的吸收强度为林地天然草地耕地。综上,退耕还林还草极大地推动了该区土壤有机碳的固定,减弱了土壤向大气排放温室气体的潜力。     

不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响

为研究施用不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响,2016—2017年在内蒙古河套灌区盐碱土壤进行田间定位试验,设置4个实验处理:习惯处理(CK)、CK+有机土壤改良剂(M)、CK+复合土壤改良剂(G)、CK+有机土壤改良剂+复合土壤改良剂(M+G)。收集2017年收获季耕层0～20 cm土壤,测定各小区土壤中的水溶性离子含量、全盐量(TS)、钠吸附比(SAR)、pH、土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)、微生物量碳(MBC)以及土壤碳库管理指数(CPMI),并分析各指标间的关系。结果表明:与CK相比,施用土壤改良剂各处理土壤Ca2+含量提高了13.07%～33.33%,土壤Na+、Cl-和SO24-含量分别降低了29.83%～46.19%、12.06%～33.19%和19.90%～34.59%,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别降低了12.67%～26.91%、33.02%～47.06%和2.21%～4.56%。其中M+G处理改良效果最好,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别显著降低了26.91%、47.06%和4.56%(P0.05);施用土壤改良剂各处理SOC、LOC和MBC含量分别较CK提高了18.90%～43.87%、54.55%～82.33%和64.04%～86.85%。其中M+G处理提升效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。同时,施用改良剂各处理CPMI提升了95.44%～135.83%,其中M+G处理提升效果最明显,且达到显著水平(P0.05);相关性分析表明,试验土壤LOC、MBC和CPMI均与TS和SAR呈极显著负相关关系(P0.01),说明土壤LOC、MBC以及CPMI对盐碱土壤化学性质的变化较敏感。研究表明,施用有机土壤改良剂和复合土壤改良剂均降低了土壤含盐量、钠吸附比和pH,提升了土壤有机碳及其组分含量和土壤碳库管理指数,其中有机土壤改良剂和复合土壤改良剂配施对盐碱土壤质量的提升效果最明显。     

草地生态系统土壤有机碳储量及其分布特征

【目的】从草地生态系统土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）储量分布特征来确定合理的放牧管理方式并为区域SOC储量估算提供依据。【方法】采用野外调查法分层测定典型草原0—100 cm SOC储量。【结果】①3个研究样地SOC储量为9.72—14.84 kg•m-2;②具有空间距离的3个研究样地土壤碳储量差异无统计学意义,样地内4种处理之间SOC储量差异显著,且均表现为中度放牧处理（moderate grazing,MG）＞轻度放牧处理（light grazing,LG）＞重度放牧处理（heavy grazing,HG）＞对照（control area,CK）;③随土层深度的增加SOC储量呈递减趋势,且不同土层之间SOC均有显著性差异。SOC储量与土层深度呈极显著相关关系（P＜0.01）,这种关系可以用对数和线性方程描述。【结论】典型草原亚带草地生态系统SOC储量具有相对稳定性,且呈现明显的垂直递减特征;同一植被亚带不同处理对SOC储量的影响显著高于空间差异;适度放牧利用有利于草地生态系统SOC固持。     

希拉穆仁草原植被和土壤对人为干扰的响应

[目的]为科学地利用和保护有限的草地资源提供参考依据。[方法]从植被和土壤2方面研究3种人为干扰:3年围栏封育(围封)、自由放牧(放牧)和草原旅游(旅游)对希拉穆仁草原的影响。[结果]3种不同类型区内植被总盖度、植物种数、平均高度、地上生物量均为围封区>放牧区>旅游区,围封区各指标分别高于放牧区29.2%、43.8%、41.4%、28.7%,高于旅游区70.7%、64.3%、152.3%、84.2%;土壤表层养分受干扰影响明显,围封区各养分指标高于放牧区和旅游区,各区土壤养分含量随土层深度的增加有减小趋势;不同干扰条件下,植被盖度、物种数、平均高度、地上生物量与土壤理化性质指标分布均呈现出一致的正相关关系。[结论]放牧和旅游活动加速了草原植被和土壤的退化,围栏封育措施使草原植被和土壤得到了明显的恢复。     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

围垦对条子泥互花米草种群年季扩张特征的影响

为了解围垦对入侵植物互花米草种群扩张的影响,借助无人机航测技术,观测了2017年5月—2018年7月江苏盐城滨海湿地条子泥围垦大堤内外互花米草种群面积的年季变化,并结合实地监测数据,分析了土壤含水率、土壤盐度、生长地高程、地表水位对互花米草生长和种群面积的影响。结果表明：围垦显著降低了互花米草的扩张速度,观测期间堤内面积增幅为21%,而未围垦的堤外增幅超过400%,且互花米草扩张具有明显的季节性,堤内和堤外快速扩张的季节分别为秋季和夏季;围垦区土壤含水率和盐度分别较围垦区外平均降低25%和50%;互花米草植株高度与生长地高程之间存在显著正相关性（P<0.01）;互花米草种群的扩张距离与地表水位呈显著正相关性（P<0.01）。研究表明,围垦工程阻断了互花米草海水传播的途径,改变了围垦区土壤水盐条件,进而抑制了互花米草的扩张。     

广东省无瓣海桑和林地土壤碳储量研究

【目的】探究广东省无瓣海桑Sonneratia apetala和林地土壤的碳储量,为开展广东省红树林生物量为基础的碳汇调查与监测提供基础数据,也为开展全国红树林碳汇监测提供经验和方法。【方法】以无瓣海桑及林地0～100 cm土壤为研究对象,构建适用于广东省范围内的无瓣海桑生物量模型,对比研究10个地区的无瓣海桑与林地土壤碳储量。【结果】无瓣海桑生物量模型为W=0.033(D_2H)~(1.002),决定系数为0.952,模型拟合效果较好。广东省无瓣海桑林的总面积为1 724.12 hm~2,总碳储量为536 801.09 t,植被碳密度为50.81 t·hm~(-2),土壤碳密度为260.54 t·hm~(-2),总碳密度为311.35 t·hm~(-2),植被碳密度为总碳密度的16.32%,土壤碳密度为总碳密度的83.68%。10个地区无瓣海桑林总碳储量依次为:深圳2 790.65 t潮州3 088.34 t惠州10 479.30 t江门13 800.58 t茂名17 116.43 t湛江55 610.15 t中山58 562.90 t汕头66 498.62 t广州134 938.18 t珠海173 915.93 t。【结论】广东省无瓣海桑林碳储量主要集中于土壤层,不同地区的立地条件不同,其土壤碳储量及植被碳储量差异明显。     

江苏滨海湿地不同植被演替阶段土壤有机碳分布特征

对江苏滨海湿地土壤有机碳的分布特征进行研究,阐明了植被演替和土壤理化性质对土壤有机碳分布的影响,对探讨今后如何增加滨海湿地的"碳汇"能力具有重要的意义。结果表明,水平方向上,有机碳的分布特征表现为:光滩米草群落芦苇群落刺槐群落碱蓬群落。在0~10 cm层,土壤有机碳平均含量为20.84 g·kg-1,其中米草群落土壤有机碳含量显著高于其他几种类型;10~25 cm和25~40 cm土层,土壤有机碳平均含量分别为18.66 g·kg-1和19.15 g·kg-1,光滩含量最高。垂直方向上,0~10 cm层土壤有机碳含量均最高,光滩土壤有机碳含量随土层深度增加而增加;碱蓬和米草群落湿地土壤有机碳含量的垂直分布特征则相反;刺槐群落和芦苇群落湿地土壤有机碳含量分布表现为,表层含量最高,中间土层含量最低。土壤有机碳含量与土壤容重具有极显著的负相关关系,而与C/N和盐分呈显著的正相关关系。虽然研究结果中土壤有机碳含量与其他因子的相关性不显著,但是土壤各理化性质间的相互作用会间接影响有机碳含量的分布。     

微生物固定化生物炭对水体铵态氮去除效果的研究

为探究微生物固定化生物炭对水体铵态氮(NH_4~+-N)去除效果的影响,以花生壳生物炭(BC)为载体,通过吸附和包埋两种方法将脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、假单胞菌(Pseudomonas)和拉乌尔菌(Raoultella)固定在生物炭上,然后将该微生物固定化生物炭投加到NH_4~+-N模拟废水中,结合表面微观结构表征,研究其对水体NH_4~+-N的去除性能。结果表明:吸附和包埋法均能将微生物固定到生物炭表面,并在生物炭表面呈饼状、杆状和粒状分布。吸附法固定脱氮副球菌和假单胞菌,分别缩小生物炭比表面积和孔容积5.5%～17.2%和5.4%～25.8%。吸附法固定拉乌尔菌,分别增大生物炭比表面积和微孔容积45%和43%,缩小介孔和大孔容积。包埋法引入—CH_2、C—H和C=O键等新的官能团,但由于带入包埋材料,使固定微生物生物炭比表面积减少87.3%～96.3%,孔容急剧缩小,其中介孔缩小84.1%～98.2%,微孔几乎全部被封堵。因此,吸附法制得的固定化微生物生物炭对水体NH_4~+-N去除速率较包埋法高1.16～3.44倍。研究表明,吸附法和包埋法均能将微生物固定在生物炭表面,包埋法对生物炭的孔隙结构和表面官能团影响更大,吸附法对水中NH_4~+-N的去除效率更高。     

冬闲稻田养鸡结合生物炭施用对双季稻田产量及土壤有机碳、活性碳氮的影响

本研究利用冬闲田养鸡配施生物炭,研究其互补效应,并通过鸡粪田间原位腐解培肥,减少双季稻生长期间化肥用量,研究其对水稻产量、土壤有机碳和活性碳、氮的影响。试验于2015年对冬闲稻田设4个处理,分别为冬闲田(F)、冬闲田养鸡(C)、冬闲田添加生物炭(B)、冬闲田养鸡配施生物炭(BC)。2016年4月份于水稻种植前、生育期间和收获后采集土壤样品,测定水稻产量、土壤有机碳、活性碳和活性氮。试验结果表明:(1)BC处理能显著提高双季稻产量,早、晚稻实际产量分别达6.99 t·hm~(-2)和8.02t·hm~(-2),较B、C和F处理增产4.13%~19.25%;(2)在早稻种植前及早、晚稻收获后土壤有机碳均表现为BCBCF,处理间差异显著(P0.05);BC处理三次取样时期的有机碳平均值较B、C和F提高4.51%~28.14%;(3)活性碳、氮含量高低总体趋势表现为BCB、CF,与B或C处理相比,BC处理对活性碳、氮的提高效果更优;(4)添加生物炭能降低有机碳、活性碳和土壤微生物量碳的季节变异程度;(5)相关分析表明早、晚稻产量与土壤有机碳和活性碳、氮均呈极显著相关。冬闲田养鸡配施生物炭处理能够减少20%氮肥用量同时保证水稻产量,且该冬闲田利用模式能有效提高土壤有机碳和活性碳、氮含量,是一种高效节肥的培肥模式。