长期围栏封育对亚高山草原土壤有机碳空间变异的影响

以中国科学院新疆生态与地理研究所巴音布鲁克草原生态站的长期围栏封育样地为对象,利用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究长期围栏封育对亚高山草原土壤有机碳空间变异特征的影响。结果表明：① 长期围栏封育可以增加土壤有机碳含量,围栏内0~20 cm土壤有机碳含量均值为40.76 g/kg,围栏外土壤有机碳含量均值为38.50 g/kg;围栏内20~40 cm土壤有机碳含量均值为20.98 g/kg,围栏外土壤有机碳含量均值为18.70 g/kg,土壤有机碳在水平方向上围栏内均高于围栏外;② 围栏内土壤有机碳的变异性程度均显著高于围栏外,不管是围栏内外、上层和下层,土壤有机碳均具有中等的空间相关性,且上层土壤的有机碳变异程度均高于下层土壤;③ 土壤有机碳在水平空间分布呈现出不均匀性,围栏内土壤有机碳含量空间分布水平高于围栏外,在空间插值图上看,围栏内外0~20 cm土壤有机碳含量高的位置,在20~40 cm土壤有机碳含量却相反。     

内蒙古河套灌区不同土层有机质空间变异的分形

以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究对象,以区域内间隔4 km等间距112个取样点共448个样本为基础,通过多重分形及联合多重分形方法,对有机质含量在不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm与70~100cm)的空间变异特性及其相互关系进行研究。结果显示,有机质含量0~20 cm至70~100 cm土层的多重分形谱宽度依次为0.933、0.795、0.824、0.805,即在0~20 cm土层空间变异性最大,而20~40 cm土层空间变异性最小。不同土层多重分形谱曲线均表现为左钩状(Δf0),表明在灌域内土壤有机质的空间分布中,数值较大的数据占主导地位。同时从土壤表层到埋深1 m处D(1)/D(0)依次为0.983、0.980、0.973、0.965,其值逐渐减小,即空间分布逐渐由密集区域向稀疏区域转化。联合多重分形分析表明0~20 cm土层与20~40 cm、40~70 cm土层空间变异相关程度较高,而与70~100 cm土层空间变异相关程度较低。     

川西北高寒沙地红柳灌丛内外有机碳及腐殖质碳组分变化特征

为了解川西北高寒沙地红柳对土壤有机碳及腐殖质碳组分的影响,选取了沙地上修复24 a的红柳灌丛作为研究对象,通过野外调查并结合土壤样品采集和室内分析,研究了川西北沙地红柳灌丛根区(SR)、灌丛中部(SM)、灌丛边缘(SE)、灌丛外部(SO)的0~20,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳及腐殖质碳组分变化特征。结果表明:随着距灌丛植株水平距离的增加,土壤有机碳(SOC)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)含量均呈现下降的特征;0~20 cm表层土壤,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤有机碳含量分别为灌丛外部的1.86倍、2.35倍和1.63倍,灌丛根区、灌丛中部和灌丛边缘土壤腐殖质碳含量分别为灌丛外部的1.96倍、0.68倍和1.22倍;在距灌丛植株水平距离相同条件下,随土层深度增加,土壤有机碳及腐殖质碳各组分含量呈降低趋势;在灌丛根区,20~40 cm和40~60 cm土层土壤有机碳相对于0~20 cm土层分别降低了32.31%和38.38%,20~40 cm和40~60 cm土层土壤腐殖质碳相对于0~20 cm土层分别降低了49.34%和53.40%。研究得出,红柳灌丛内外土壤有机碳及腐殖质碳组分存在空间异质性分布。     

干旱区盐渍化荒地不同开垦年限土壤碳氮储量研究

在天山北坡绿洲区分别选取连续开垦3 a、8 a、15 a盐渍化棉田和未开垦的盐渍化荒地,采集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层土壤样品,测定土壤有机碳、全氮含量。结果表明:盐荒地开垦后棉田0~100 cm土层土壤有机碳含量随开垦年限呈逐渐增加的趋势;开垦后棉田土壤全N含量随开垦年限的增加而增加,但处理间无显著差异;盐荒地与开垦棉田土壤有机碳、全N含量随土层深度增加而降低,其中盐荒地不同土层间土壤有机碳含量差异显著,0~40 cm土层土壤有机碳、全N含量明显高于40 cm以下土层;开垦棉田土壤C/N随开垦年限的增加呈现增加的趋势,盐荒地和开垦棉田土壤C/N随土壤深度的增加而降低,二者之间差异不显著;开垦棉田土壤有机碳储量随开垦年限的增加呈先减少后增加的趋势。结论:干旱区盐荒地开垦后,棉田土壤有机碳、全N含量均随开垦年限的增加而增加,而土壤有机碳储量随开垦年限的增加先减小后增加。盐荒地与开垦棉田土壤有机碳和全N含量随土层深度增加而减少。     

乌鲁木齐城市土壤有机碳空间变异研究

为揭示城市化、工业化等人为活动对乌鲁木齐市土壤有机碳的影响,采集乌鲁木齐市区及郊区表层土壤(0-10cm)样品147个,采用地统计学方法分析土壤有机碳的空间变异特征和分布格局。结果表明:乌鲁木齐市不同功能区土壤有机碳含量差异明显,具体表现为工业区>文教区>商业区>公园>居民区>郊区裸地>农田区,农田区土壤有机碳属于弱变异,其他各功能区属于中等程度变异;乌鲁木齐市不同行政区土壤有机碳含量差异不明显,具体表现为沙依巴克区>米东区>新市区>天山区>水磨沟区;米东区土壤有机碳属于强空间变异,其他各行政区为中等程度变异;土壤有机碳拟合模型为Gaussian模型和Spherical模型,C0/(C0+C)在0.1%-11.1%之间,属于强空间自相关,表明土壤有机碳的空间变异受结构性因素影响。城市土壤有机碳沿城郊剖面线呈下降式梯度变化,市区土壤有机碳含量是郊区土壤的2.22倍,表明城区土壤有机碳含量有富集的趋势。     

黄土丘陵区人工刺槐林恢复对土壤碳库动态的影响

采用样地调查与室内实验分析相结合的方法,以黄土丘陵区不同林龄人工刺槐林地为对象,探讨人工植被恢复对土壤有机碳密度、无机碳密度、总碳密度及其剖面分布的影响。结果表明:相对于坡耕地,刺槐林恢复过程中,0~100 cm土层有机碳密度先减少后增加最后趋于稳定,其开始增加的时间滞后于植物生长期,变化范围为2.57~3.69 kg·m-2。0~20 cm土层土壤有机碳显著增加,占整个土壤剖面有机碳储量的28.8%~39.5%;0~100 cm土层土壤剖面无机碳密度,随林龄增加呈波动变化,变化范围为16.65~20.30 kg·m-2。0~20 cm土层土壤无机碳具有一定的脱钙现象,整个剖面无机碳库储量约为有机碳库的4.5~7.1倍,0~100 cm土层无机碳储量在总碳中所占比例为81.9%~89.4%。总体来看,0~100 cm土层总碳库随人工植被恢复无明显增加,甚至略微下降。表明评估研究区植被恢复土壤碳库效应时,应充分考虑土壤有机碳库和无机碳库的变化。     

松嫩平原西部土壤有机碳空间变异研究——以吉林省通榆县为例

结合统计方法、地统计学方法和GIS技术,以吉林省通榆县为例,分析其土壤有机碳的空间变异特征.结果表明:通榆县土壤有机碳含量普遍较低,平均值仅为0.76%,变幅0.13%～3.72%.利用局部Moran's I指数检验法得到土壤样点中存在的14个异常值及其位置,剔除异常值后的变异函数理论模型块金效应小、决定系数高,土壤有机碳含量具有较强的空间自相关性,结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)对其空间变异的贡献较大.通榆县土壤有机碳含量自西向东逐渐增加,且呈近似南北向的条带状梯度变化,这与该区域地势西高东低的空间格局存在较强的相关性(r=-0.64).统计检验表明,通榆县内西部土壤有机碳含量明显低于东部.西部干旱少雨、土壤质地偏沙,且地势较高等环境因子是形成上述空间分布格局的主要原因.     

干旱区荒漠新垦土地土壤有机碳含量特征

以克拉玛依生态农业开发区为例,研究了干旱区荒漠新垦土地不同土地利用方式下的土壤有机碳与活性有机碳含量差异及其剖面分布特征,并讨论了干旱区荒漠开垦利用对荒漠"碳汇"功能的促进作用,以及土地利用方式对土壤有机碳与活性有机碳剖面分布特征的影响。结果表明:克拉玛依生态农业开发区土壤有机碳含量普遍较低。在0~20cm深度内,速生杨林地与苜蓿地土壤有机碳含量随土层加深而降低,棉花地、打瓜-棉花地耕作类土壤有机碳垂直分布相对较均匀,但是表层0~5cm土壤有机碳略低于下层,土壤活性有机碳剖面分布特征与有机碳类似。农田与林地的土壤有机碳与活性有机碳含量均明显高于荒漠,农田对土壤有机碳的汇聚作用优于人工林地。     

小针茅荒漠草原生长季表层土壤有机碳月动态及影响因素

以内蒙古苏尼特右旗小针茅荒漠草原两种主要草地类型为研究对象,选择典型样地,通过实地调查测定其5~9月生长季地上、地下生物量、土壤有机碳及土壤含水量,分析了小针茅荒漠草原生长季土壤有机碳的月动态,探讨了地下生物量、气温、降水及土壤含水量对土壤有机碳的影响。研究结果表明:1)小针茅荒漠草原两种草地型生长季土壤有机碳月变化趋势不同。小针茅+无芒隐子草草地生长季土壤有机碳月变化表现为从5月份开始逐渐降低,到9月份又略有增加,狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草草地土壤有机碳月变化表现为5~7月增加,8月份降低,9月份又增加的趋势。2)小针茅荒漠草原5~9月生长季各月土壤有机碳含量差异不显著,0-10cm土层深度土壤有机碳含量低于10-20cm和20-30cm土层深度土壤有机碳含量。3)小针茅荒漠草原5~9月土壤有机碳含量与月降水量之间呈正相关关系,但不显著。而6~9月土壤有机碳含量与月降水量之间呈显著正相关关系。4)小针茅荒漠草原土壤有机碳受表层地下生物量影响较大,土壤有机碳含量与0~10cm土层地下生物量呈显著正相关。5)小针茅荒漠草原生长季土壤有机碳含量与月均温之间没有显著相关性,与0~10cm土壤含水量呈极显著正相关。     

不同草地类型土壤有效态微量元素含量特征

以贺兰山西坡不同草地类型土壤为对象,研究了土壤中微量元素Fe,Mn,Zn,Cu有效态含量特征及土壤有机碳、pH值、黏粉粒含量与气候因素之间的相互关系。结果表明:土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量随着海拔的降低而逐渐降低,有效态Cu含量的积累顺序为:山地草原>荒漠化草原>高山草甸>草原化荒漠。4种元素在各种草地类型的积累量变化为:高山草甸Fe>Mn>Zn和Cu;山地草原和荒漠化草原Fe>Mn>Cu>Zn,草原化荒漠土壤中Fe和Mn含量差异不大,并大于Zn和Cu。土壤有效态Fe,Mn,Zn的含量与年均降水量、土壤有机碳、<0.05 mm黏粉粒含量都呈显著正相关,而与年均温度和土壤pH值呈显著负相关。土壤有效态Cu含量与年降水量、年均温度、土壤有机碳含量和<0.05 mm黏粉粒含量基本呈二次多项式,而与土壤pH相关性不显著。影响土壤有效态Fe和Mn含量的关键因素,0~20 cm土层为有机碳、年降水量和年均温,而20~40 cm土层土壤有机碳是其最重要的影响因素。0~20 cm土层土壤有效态Zn主要受土壤pH、黏粉粒含量和年降水量的影响。