土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响

根据宁夏固原地区近 2 5a的历史资料 ,本文将土地利用类型分为 :天然次生林 (山杨、辽东栎、灌木 )、次生林砍伐后形成的牧草地、农田及农田或牧草地形成的人工林 (13a、18a、2 5a华北落叶松 ) ,并应用土壤有机质物理分组方法对这些类型 0～ 110cm土层土壤物理组分中的有机碳 (轻组有机碳与颗粒有机碳 )含量、分配比例及非保护性有机碳分配比例进行了研究。结果表明 :轻组有机碳分配比例 ,几种天然次生林比人工林、牧草地和农田都显著低 ,而人工林、牧草地与农田之间的差异却不显著 ;轻组有机碳含量 ,农田和牧草地比天然次生林分别低 4 6 %和 14 %以上 ,人工林比农田和牧草地分别高 10 0 %和 2 7%以上 ;颗粒有机碳分配比例 ,天然次生林比人工林和农田低 ,牧草地与天然次生林的差异不显著 ;颗粒有机碳含量方面 ,农田和牧草地比天然次生林分别低 38%和 2 5 %以上 ,而人工林比农田和牧草地分别高 79%和 4 7%以上 ;非保护性库中有机碳分配比例方面 ,天然次生林比人工林、农田低。从以上结果可以看出 ,天然林变成农田使土壤有机碳稳定性降低 ,而变成牧草地则影响较小。在农田中造林 ,对土壤有机碳的稳定性影响较小 ,而在牧草地中造林则使土壤有机碳稳定性降低。土地利用变化主要对 0～ 5 0cm土层内的土壤物理     

燕山北部华北落叶松人工林与杨桦天然次生林土壤碳密度的比较

为了了解人工造林过程对土壤碳储量的影响,对燕山西部山地常见的华北落叶松人工林和杨桦天然次生林土壤有机碳含量进行了研究。结果表明,华北落叶松人工林和杨桦天然次生林的土壤剖面平均有机碳含量分别为30.45g/kg和28.45g/kg,二者没有明显差异;2种林分的土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而降低,下降幅度则随深度的增加逐渐减缓,表层土壤对土壤的碳存储贡献更大。总的来看,土壤有机碳含量在深层(30cm以下)相邻土层之间差异不显著,说明深层土壤中,有机碳含量变化较小。由以上结果可以得出结论,在造林措施适当、人为干扰较少的条件下,人工林同样可以维持与天然林相近的较高的土壤碳储量。     

北亚热带土地利用变化对土壤有机碳垂直分布特征及储量的影响

利用野外调查的方法,研究了北亚热带地区土地利用变化对土壤有机碳的垂直分布特征及储量的影响.研究结果表明:(1)除茶园土壤外,不同林分土壤有机碳含量均以0～10cm土层最大,随着土层深度的增加,含量总体表现为下降的趋势;茶园土壤有机碳含量在0～30cm土层范围内增加,30cm以后表现下降的趋势;(2)次生林转变成农耕地以后土壤有机碳含量平均下降21.1%,而转变成集约经营早竹林后,土壤有机碳含量平均下降近48.5%;1m深度以内,土壤有机碳平均含量由高到低的顺序为:茶园、灌木林、次生林、粗放经营毛竹林、集约经营毛竹林、马尾松林、农耕地、杉木林和早竹林;(3)土壤有机碳储量随土层深度变化的趋势和土壤有机碳含量变化趋势基本一致;次生林转变成长期经营的农耕地后,土壤有机碳储量下降22.5%,而转变成长期集约经营早竹林后土壤有机碳储量则下降51.4%9种土地利用类型中,土壤有机碳储量由高到低的顺序为:茶园、灌木林、次生林、粗放经营毛竹林、马尾松林、农耕地、集约经营毛竹林、杉木林和早竹林.     

采伐对大兴安岭落叶松-苔草沼泽土壤有机碳储量的影响

对比分析了大兴安岭不同采伐强度(未采伐—对照、轻度择伐—25%、中度择伐—35%、强度择伐—50%)下落叶松-苔草沼泽土壤密度、土壤有机碳含量与土壤有机碳储量的变化,揭示了采伐干扰对森林湿地土壤有机碳储量的影响规律。结果表明:①中度择伐与强度择伐显著提高了其土壤密度,轻度择伐则对土壤密度无显著影响;②轻度择伐显著提高了其表层和深层土壤的有机碳含量,中度择伐与强度择伐显著降低了其各土壤层和中上部土壤层的有机碳含量;③轻度择伐显著提高了其深层土壤有机碳储量,中度择伐和强度择伐则分别显著降低了中下部和中部土壤层的有机碳储量;④轻度择伐样地土壤有机碳储量较对照提高了16.2%(P>0.05),中度择伐和强度择伐样地土壤有机碳储量分别较对照降低了48.5%和30.1%(P<0.05)。     

多代连栽人工林碳贮量的变化

通过收集多代连栽桉树、落叶松和杉木人工林生长和土壤方面的数据,分析了不同代数间林分生物量和土壤有机碳贮量的变化,并定量或定性分析了混交、施肥等地力维护措施对林分生物量和土壤有机碳贮量的影响.随着连栽代数的增加,生物量和土壤有机碳贮量均呈现明显的下降,2代杉木人工林生物量和土壤有机碳贮量分别比1代下降24%和10%,3代分别比2代下降39%和15%.地力维护措施可在很大程度上防治连栽人工林生物量和土壤有机碳贮量的下降,2代杉阔混交林生物量和土壤有机碳贮量分别比2代纯林提高69%和19%;2代桉树与相思属树种的混交林生物量比2代桉树纯林增加29%;施肥可使2代杉木人工林生物量提高22%.轮作和林下植被培育也能提高林分生物量,但对土壤有机碳贮量的影响尚需进一步研究.     

亚热带米老排和杉木人工林土壤呼吸季节动态及其影响因子

研究我国亚热带地区杉木人工林采伐迹地上营造的19年生米老排人工林和杉木人工林土壤呼吸及其影响因子。结果表明：米老排人工林土壤呼吸速率的年均值为2.95μmolCO2·m -2 s -1,显著高于杉木人工林的2.37μmolCO2·m -2 s -1;米老排人工林土壤呼吸的 Q10值为1.83,显著低于杉木人工林的1.99;2种林分土壤呼吸均呈现明显的季节动态,主要受土壤温度的驱动,土壤温度能分别解释米老排和杉木人工林土壤呼吸速率变化的77.0%和81.6%;回归分析显示,2种林分土壤呼吸速率与凋落物量、细根生物量、土壤有机碳含量、轻组有机碳含量、微生物生物量碳含量和可溶性有机碳含量均显著相关;逐步线性回归分析表明,土壤呼吸速率与凋落物量和土壤微生物生物量碳含量的关系最密切;树种间凋落物量和土壤微生物生物量的差异是导致米老排人工林土壤碳排放速率高于杉木人工林的重要原因。     

云南热区4种林分土壤有机碳的比较研究

以普洱市思茅区清水河13年生西南桦人工林、高阿丁枫人工林、思茅松人工林及思茅松天然林为研究对象,对林分土层0～50 cm土壤有机碳含量及密度进行调查分析。结果表明:(1)土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量和土壤微生物量碳含量在4种林分中均呈随土层深度增加而递减的变化趋势,0～50 cm土层土壤有机碳含量为高阿丁枫人工林>西南桦人工林>思茅松人工林>思茅松天然林,土壤可溶性碳含量为高阿丁枫人工林最大,西南桦人工林最小;土壤微生物量碳主要集中于土壤表层,西南桦人工林土壤微生物量碳含量最高。(2)土壤可溶性碳占土壤有机碳的比值范围为0.32%～1.25%,3种人工林土壤表层微生物量碳占土壤有机碳的比值均大于思茅松天然林,3种人工林均处于碳的积累阶段。(3)0～50 cm土层土壤有机碳密度以思茅松人工林最大,达到85.79 t/hm2;其次为西南桦人工林、高阿丁枫人工林,思茅松天然林最低,为61.36 t/hm2。(4)土壤可溶性碳、土壤微生物量碳与土壤有机碳含量成显著的正相关关系,土壤有机碳和可溶性碳与土壤容重成显著的负相关关系。     

不同林龄杉木人工林土壤有机碳的研究

对福建省南平市安曹下11、28年生杉木人工林土壤有机碳含量、垂直分布、贮量等进行研究,结果表明,11、28年生杉木人工林的土壤有机碳含量随着土壤深度的增加而逐渐下降,两种林龄的杉木人工林土壤0～20cm的有机碳含量高于以下各土层。11年生杉木人工林的土壤有机C贮量（28.54t/hm^2）明显低于28年生（36.56t/hm^2）,两种林龄的不同土层中以0～20cm土层内的有机C贮量降低最大。两种林龄的土壤全N含量、C/N随着土壤深度的增加而趋于下降,28年生杉木人工林土壤平均全氮含量64.3%高于11年生22.3%。成熟期杉木人工林更有利于土壤碳的贮存。     

林分密度对马尾松人工林土壤碳储量及其分配特征的影响

以两种林分密度D1(1 156株/hm2)和D2(820株/hm2)马尾松人工林为研究对象,探讨林地土壤有机碳含量及碳储量随林分密度的变化规律及其影响因素。结果表明,(0～60 cm)土壤有机碳含量和碳储量整体均表现为较高密度林分D1显著高于较低密度林分D2,D1的土壤有机碳含量和碳储量分别比D2增加了11.30%和15.78%。两种密度林分的土壤有机碳含量和碳储量主要集中在表土层(0～20 cm),具有表聚性特征,均随土层深度的增加呈下降趋势,表层土壤碳储量分配比例较高(52.31%～54.25%),表明林分密度对表层土壤有机碳含量有重要影响。D1和D2的土壤有机碳含量、土壤碳储量与土壤容重分别呈极显著和显著负相关。D1的土壤有机碳含量和土壤碳储量与土壤含水量和总孔隙度均呈极显著正相关,与土壤pH值呈显著正相关。D1和D2的土壤有机碳含量和土壤碳储量与全氮、全磷和有效磷含量相关性均不显著。相对D2而言,D1密度经营下林分可获得较高土壤碳储量,其土壤固碳能力更突出。适当提高林分密度对于增加中龄林分土壤碳储量有积极作用,是提升马尾松人工林土壤碳储量的重要途径。     

武夷桦林不同坡位土壤有机碳剖面分布特征

对福建省三明市罗卜岩自然保护区不同坡位武夷桦林土壤有机碳变化特征及土壤物理性质进行研究。结果发现:坡位对武夷桦林表层土壤容重的影响达到显著水平;而对深层土壤未达到显著水平。坡位对表层土壤有机碳和全氮含量无显著影响,但显著影响深层土壤有机碳和全氮含量。武夷桦林不同坡位土壤容重均表现为随土层深度的增加而增加,而土壤有机质、全氮含量、C∶N随土层深度的增加而减少。土壤有机碳和全氮含量与容重表现出显著的负相关,表明容重的增加不利于土壤养分含量的累积;而土壤有机碳和全氮含量与毛管孔隙度呈现出显著的正相关。     

湘中丘陵区土壤微生物指标对土地利用方式的响应

为了探明土地利用方式对土壤微生物性质的影响,研究了湘中丘陵区6种土地利用方式(石栎+青冈常绿阔叶次生林、杉木人工林、毛竹林、苗圃、农用旱地、水田)土壤微生物指标(微生物生物量碳Cmic、氮Nmic含量、微生物熵、微生物生物量碳氮比、土壤基础呼吸强度、土壤微生物代谢熵)。结果表明,土地利用方式明显影响了土壤Cmic、Nmic含量,6种土地利用方式各土层Cmic、Nmic含量的变化趋势基本一致,与青冈+石栎常绿阔叶林相比,毛竹林、水田土壤Cmic、Nmic含量显著提高,而杉木人工林、苗圃、农用旱地却显著下降;6种土地利用方式各土层微生物熵的变化不一致,毛竹林、苗圃、农用旱地、水田土壤微生物熵普遍高于青冈+石栎常绿阔叶林,而杉木人工林最低;水田土壤Cmic/Nmic最高(9.35以上),青冈+石栎常绿阔叶林最低;青冈+石栎常绿阔叶林土壤基础呼吸强度、代谢熵最高,水田土壤基础呼吸强度较高,代谢熵最低,表明湘中丘陵区土壤微生物生物量主要受土壤有机碳源的制约,青冈+石栎常绿阔叶林土壤具有较多活性微生物种群,有机碳利用率较低,有利于土壤有机碳的积累,水田有机碳利用率较高。     

岷江上游不同森林类型土壤有机碳含量及密度特征

本文研究了岷江上游云杉人工林、紫果冷杉人工林、岷江冷杉人工幼龄林、高山栎天然次生林4种森林类型土壤有机碳含量及密度。结果表明:4种森林类型不同土层有机碳含量和有机碳密度均差异显著,都随土层深度增加而逐渐减小,且土壤有机碳集中分布在表层土(0~20 cm)中;4种森林类型土壤有机碳含量从高到低排序为:云杉人工林(5.896 g.kg-1)紫果冷杉人工林(5.479 g.kg-1)高山栎天然次生林(5.019 g.kg-1)岷江冷杉人工幼龄林(2.245 g.kg-1);土壤有机碳密度从高到低为:云杉人工林(0.03541 kg.m-2)高山栎天然次生林(0.03134 kg.m-2)紫果冷杉人工林(0.02474 kg.m-2)岷江冷杉人工幼龄林(0.01573 kg.m-2)。说明林分起源、树种组成、植物根系、地表枯落物和人类活动等因素影响着土壤有机碳含量及碳密度。     

经营措施影响森林土壤碳库和温室气体排放的研究进展

综述了不同经营措施对森林土壤碳库和温室气体排放的影响。大多数研究认为施肥可以显著增加土壤有机碳库,但同时也增加了土壤温室气体的排放;去除林下植被可以加快有机碳的分解,导致土壤有机碳含量降低和CO2排放增加;而增加林下植被可以增加土壤有机碳含量和土壤温室气体的排放;土地利用方式从天然林转变为其他土地利用方式（如次生林,农田,草地等）,土壤有机碳含量均会下降和CO2排放增加。     

杉木林土壤有机碳含量与土壤理化性质的相关性分析

对湖南省平江县福寿林场3个龄组杉木林土壤有机碳含量变化特征及其与土壤理化性质的相关性进行了研究。结果表明:3个龄组杉木林的土壤有机碳含量都呈现出了随土层深度增加而减少的规律。0~15cm土层有机碳的含量分别是15~30cm,30~45cm,45~60cm土层有机碳含量的1.6~3.9倍,2.4~4.6倍,2.7~6.5倍。在0~45cm土层内,随着杉木林的生长发育,土壤有机碳含量呈现出了幼龄林较高,中龄林最低,成熟林最高的变化特征。土壤有机碳与全氮之间有极显著的正相关性,与土壤C/N和全磷存在显著的正相关性,与土壤容重存在显著的负相关性,与土壤全钾和p H值相关性不显著。     

杉木人工林土壤碳库动态研究现状及展望

土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统中最大的有机碳库,在全球碳循环中发挥着重要的作用。因此,土壤有机碳动态是生态系统碳循环研究中的关键。杉木人工林是我国亚热带主要的人工林,综述了杉木经营过程中土壤有机质动态变化研究现状,以及采伐、整地、炼山等人类活动对土壤有机碳库影响等相关研究。     

中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征

【目的】研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。【方法】在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0～20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。【结果】常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16. 22显著降为12. 71和4. 83 tC·hm^-2a^-1,分别减少21. 60%和70. 20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q¹⁰值表现为常绿阔叶林(1. 97)<闽楠人工林(2. 03)<杉木人工林(2. 91),转换为杉木人工林后,Q¹⁰值显著升高(P<0. 05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89. 70%、88. 50%和87. 90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0. 05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0～20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0. 01);土壤呼吸温度敏感性指数Q¹⁰值和凋落物C/N极显著正相关(P<0. 01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0. 01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。【结论】中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q¹⁰影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。     

海南岛热带海岸森林土壤易氧化有机碳分布规律及其对土壤因子的响应

为了揭示热带海岸森林土壤易氧化有机碳的分布规律,探讨土壤因子对易氧化有机碳的影响,本研究利用高锰酸钾氧化-比色方法测定研究区域内不同林分类型(香蒲桃天然次生林、琼崖海棠天然次生林、椰子人工林、木麻黄人工林、大叶相思人工林)的土壤易氧化有机碳含量,采用简单相关系数法和冗余分析方法评估土壤因子对易氧化有机碳的影响。结果表明:在1 m深剖面内,土壤易氧化有机碳的变化范围为0.60~9.05 g·kg~(-1),各土层间随土壤深度的增加而降低且变化差异显著,均值表现为椰子人工林(4.36 g·kg~(-1))琼崖海棠天然次生林(3.99 g·kg~(-1))香蒲桃天然次生林(3.83 g·kg~(-1))大叶相思人工林(1.29 g·kg~(-1))木麻黄人工林(0.85 g·kg~(-1))。5种林分类型下,土壤有机碳活度均表现为随土层深度的增加显著降低,在0~20 cm土层,不同林型间均表现为木麻黄人工林大叶相思人工林香蒲桃天然次生林椰子人工林琼崖海棠天然次生林,说明木麻黄与大叶相思人工林土壤有机碳稳定性较差。EOC的分布受土壤因子(BD、SWC、pH、TN、C/N)的影响,其中,EOC与TN具有最大的正相关性,与BD具有最大的负相关。本研究揭示了海南岛热带海岸不同林地土壤碳库的敏感性和稳定性,研究了不同林分类型土壤EOC和土壤养分的关系,有助于了解热带海岸林地土壤养分状况的供应环境及碳汇响应机理,为评价热带海岸林分类型对土壤碳吸存能力的影响提供基础数据。     

亚热带日本落叶松中、幼龄林土壤有机碳密度和分配特征

本文基于32块样地土壤数据,对亚热带日本落叶松中、幼龄林的土壤有机碳密度及其分配特征进行了分析,结果发现:(1)中龄林的有机碳含量、有机碳密度明显高于幼龄林;(2)混交林的有机碳含量、有机碳密度明显高于纯林;(3)0~80 cm的土壤有机碳密度为172.25 t/hm2。有机碳主要集中在表土层0~20 cm处,此表土层有机碳密度分别是土层20~40 cm、40~80 cm的175.21%、129.52%。在土层相同的情况下,随着土壤深度的增加,其土壤有机碳密度呈下降趋势;(4)与适宜亚热带地区生长的造林树种——杉木相比,日本落叶松林的土壤有机碳含量、土壤有机碳密度均明显高于20年生杉木人工林,说明日本落叶松林土壤的固碳能力大于杉木人工林,从侧面也反映了同样作为亚热带地区的造林树种,日本落叶松林要优于杉木人工林。     

林火对北方森林深层土壤有机碳的影响

林火干扰是驱动北方森林生态系统更新、演替以及物质循环的重要生态过程。林火的发生,显著地改变了北方森林地表以及土壤表层生物量和碳密度。然而,我们对林火是否对北方森林深层土壤(40cm以下)这个储量巨大的碳库的影响却缺乏关注。以大兴安岭呼中林区2010年火烧迹地为研究对象,并以相邻同等立地条件的未过火区为对照,通过样地调查、实验室分析,对林火对北方森林深层土壤碳密度的影响以及其与驱动因子的关系做了分析。结果显示:火烧迹地土壤有机碳随深度的分布规律与未火烧对照样地有显著差异,其深层土壤有机碳含量与碳密度显著低于未火烧区(n=56,P0.001);火烧迹地深层土壤有机碳中微生物量碳含量、易氧化有机碳含量显著高于未火烧迹地(n=56,P0.01),而土壤碳氮比、可溶性有机碳含量显著低于未火烧样地(n=56,P0.01);火烧迹地深层土壤含水量显著低于未火烧样地(n=56,P0.001),而土壤温度和p H值则显著高于未火烧迹地(n=56,P0.001)。由此可见,林火显著地降低了北方森林深层土壤有机碳的化学稳定性,并使土壤温度增加,促进了土壤微生物的生长,最终导致了深层土壤有机碳分解加速,储量下降。     

思茅松人工林土壤有机碳和氮储量变化

以思茅松人工林中龄林、近熟林和过熟林及附近区域思茅松天然林和常绿阔叶林为研究对象,探讨造林对思茅松人工林土壤有机碳和氮储量大小与空间分布的影响。结果表明:各林地类型土壤有机碳、氮含量与C:N随着土层厚度增加而减少,过熟林土壤有机碳和氮含量随土层加深则显著高于其它林地类型,近熟林土壤表层有机碳和氮含量显著低于中龄林和过熟林。思茅松人工林乔木层碳储量随林龄增大而增加,过熟林乔木层碳储量最高。造林对思茅松人工林土壤氮储量的影响不显著,而土壤有机碳储量随林龄增大先减少后增加至过熟林恢复至常绿阔叶林和思茅松天然林水平,土壤有机碳与氮储量随土层加深而减少。与常绿阔叶林和思茅松天然林相比,思茅松人工林的中龄林与过熟林土壤有机碳和氮储量的年变化量高于近熟林,近熟林年变化量呈净减少;在思茅松天然林中,人工更新与在常绿阔叶林中造林相比,思茅松人工林可以累积更多的土壤有机碳和氮储量。此外,土壤含水量越大,土壤有机碳储量则越高。