有机污染水灌溉对土壤有机碳状况的影响

以长期采用有机污染型水灌溉的陕西交口灌区的农田土壤作为研究对象,并以气候条件、土壤条件以及耕作制度基本一致,长期采用未污染的地下水灌溉的农田土壤作为对照,分别测定土壤剖面上总有机碳含量、有机碳组成等指标,结合第二次全国土壤普查资料,分析长期采用有机污染水灌溉对土壤有机碳累积速率及有机碳密度的影响,探讨关中土壤"环境碳容量"水平及提升土壤有机碳潜力的途径。结果表明:长期采用有机污染水灌溉,土壤有机碳主要在耕层(0~20 cm)极显著地增加,且增加部分主要是活性有机碳组分,其累积速率是对照灌区的近3倍,非活性有机碳处于相对平衡状态。土壤有机碳的剖面分布发生了明显的分化现象,活性有机碳的变化比总有机碳的变化更为显著。有机污染水灌溉的土壤有机碳密度显著高于对照土壤,尤其在0~40 cm范围内其差异达极显著水平。结果证实渭河水中富含的有机污染物提升了灌溉农田土壤有机碳贮量,关中地区农田土壤环境碳容量仍未达到饱和水平,通过外源有机碳的输入,仍然有增加土壤有机碳含量的可能。     

艾比湖湿地不同植被覆盖下土壤碳蓄积对比分析

以艾比湖湿地两种植被类型覆盖下的土壤为研究对象,运用野外采样、室内分析等方法测试并计算灌木荒漠、小乔木荒漠两种植被类型土壤5个土层深度土壤碳蓄积量。研究结果显示:土壤有机碳含量的分布规律高低次序为小乔木荒漠大于灌木荒漠,小乔木荒漠有机碳含量最高值为19.44 g·kg~(-1),灌木荒漠有机碳含量最高值为8.11 g·kg~(-1)。土壤有机碳含量最高值均出现在土壤表层(0~20 cm),土壤有机碳密度表现为土壤表层(0~20 cm)最高(灌木荒漠为2.48 kg·m~(-2),小乔木荒漠为6.37 kg·m~(-2))。土壤有机碳蓄积量计算结果为:灌木荒漠、小乔木荒漠植被覆盖下土壤碳蓄积量分别为344 856.23、3 743 517.41 kg,小乔木荒漠土壤碳蓄积能力高于灌木荒漠土壤碳蓄积能力。上述研究可对干旱区湿地土壤碳循环、艾比湖湿地生态修复等提供科学参考。     

塔里木盆地南缘典型绿洲不同土壤类型土壤有机碳含量及矿化特征

以塔里木盆地南缘典型绿洲于田绿洲为靶区,通过野外取样和实验分析,研究干旱区绿洲灌漠土、棕漠土、盐土和风沙土土壤有机碳含量及矿化特征,并探究有机碳矿化能力与土壤理化性质的关系。结果表明:于田绿洲不同类型土壤总有机碳含量依次为灌漠土>棕漠土>盐土>风沙土,灌漠土和棕漠土有机碳含量随土壤剖面深度增加而减少;不同类型土壤有机碳矿化累积量具有显著差异,其中灌漠土有机碳总矿化量最高,达到0.245g·kg~(-1),风沙土最低,仅有0.145g·kg~(-1);各类型土壤有机碳矿化累积量和矿化率均随土壤剖面深度增加而减少;不同类型土壤有机碳矿化累积量与有机碳含量、全氮、速效磷、速效钾呈极显著或显著正相关,而与pH值呈显著负相关。     

盐化灰漠土开垦前后碳存贮与碳释放的分层特征

对盐化灰漠土开垦前后土壤有机碳贮量与碳释放的分层特征进行对比研究。结果表明:与荒漠土壤相比,农田表层(0~20 cm)土壤有机碳含量减少了27%,但20~250 cm土层有机碳含量与贮量显著增加,使得总有机碳贮量(0~250 cm)增加了57%。同时,在0~60 cm土层农田土壤碳释放速率也显著高于荒漠,而在底层(60~250 cm)两者则无明显差异。农田土壤有机碳在表层以消耗为主;中层(20~60 cm)有机碳库受碳存贮与消耗作用的共同控制,但存贮作用更为强烈,该层土壤有机碳量有明显累积;底层(60~250 cm)有机碳以存贮为主,较为稳定。此外,荒漠与农田底层土壤有机碳均在65%以上,碳释放比重达到71%,显示了盐化灰漠土底层土壤碳循环的重要性。开垦使得盐化灰漠土土壤碳库表层流失,但全剖面总碳库明显增加。     

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。     

盐湖区生态系统碳密度及其分配格局

由于对陆地生态系统土壤、植被碳蓄积量了解的缺乏,故在预测气候变化中存在较大分歧,因此很有必要对不同生态系统碳分布情况进行研究。本文以干旱盐湖为研究对象,探究盐湖生态系统碳分布特征。结果表明:土壤有机碳密度分布随土层深度的增加而降低,土壤无机碳呈无规律分布;100 cm土层内有机碳密度介于7.55~15.75 kg·m~(-2)之间,平均为12.54 kg·m~(-2),占植物群落和土壤总有机碳密度的97.84%。黑果枸杞和铃铛刺为盐生群落的优势种,地上平均生物量为261.38 g·m~(-2),占总生物量的70.49%,草本植物群落平均生物量仅为109.45g·m~(-2);灌木和草本层地上生物量显著高于凋落物层(84.81±9.22)g·m~(-2)和(79.76±8.61)g·m~(-2)。盐生植物地下生物量随土层的增加而降低,0~100 cm土层总地下生物量为77.74 g·m~(-2)。盐生植物总生物量碳密度为276.48 g·m~(-2),其中地上、凋落物和地下生物量分别占62.09%、25.75%和12.16%;地上植被和凋落物碳密度显著高于草本植物,根系生物量碳密度在剖面上分布不均,96.55%集中在0~50 cm土层。盐生植物地上地下以及凋落物平均碳含量43.09%,与经验系数(50%)换算得到碳密度相比实际碳密度高出13.80%,这将对植被碳储量的估算产生较大的偏差。     

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。     

密度调控对华北落叶松人工林土壤有机碳及养分特征的影响

以华北落叶松人工林为对象,研究不同林分密度下(分别为740、1480、2000和2170株.hm-2)各土层的土壤有机碳含量、有机碳密度、养分特征以及它们之间的相关关系。结果表明:土壤有机碳含量及碳密度随着土壤深度增加而减少,呈明显的垂直分布特征;当林分密度增大到2170株.hm-2时,土壤有机碳含量及碳密度显著增加至最大,分别为25.45g.kg-1和15.68kg.m-2,并与740株.hm-2林地土壤有机碳含量及碳密度差异显著。当林分密度由740株.hm-2增加到2170株.hm-2时,各种养分变化规律不尽一致,但当林分密度为2170株.hm-2时,0-60cm深度的土壤全氮、全磷及速效钾含量均保持在一个相对较高的水平,而土壤全钾和有效磷含量仅在0-20cm土层较高。对于落叶松人工林地整个土壤剖面,土壤有机碳含量及碳密度与土壤全氮、全磷、速效钾含量均呈显著或极显著正相关。从林地土壤固碳的角度,建议将华北落叶松人工林的林分密度控制在2170株.hm-2。     

土地整治工程对土壤碳固持的影响

为了探求土地整治工程对土壤碳固持的效应,分析在改善土地利用形式和条件的同时,对生态环境效应的影响等。本研究开展了盐碱地、风沙地和黄土废弃宅基地等3类土地整治工程对土壤碳固持的作用和影响研究。结果表明,盐碱地、风沙地和废弃宅基地等3类土地整治类型土壤剖面总碳含量均得到提高;风沙地、废弃宅基地整治类型,土壤有机碳含量的变化显著影响土壤剖面总碳含量;而盐碱地整治类型,无机碳含量的变化显著影响土壤剖面总碳含量。3类整治类型不同程度地促使0~100 cm土壤剖面碳密度的提升;盐碱地、风沙地整治类型土壤剖面上的总碳含量和总碳密度变化趋势较一致;废弃宅基地整治类型因土壤容重变化较大,土壤剖面上的土壤总碳含量与总碳密度变化趋势不一致。由此可以得出,土地整治对增加农田土壤碳库容量有着重要意义,研究不同类型土地整治对土壤碳固持的影响有助于精确评估土壤碳库的总储量。     

华山松人工林土壤碳密度及其影响因子

探讨华山松人工林土壤有机碳含量和有机碳密度以及土壤有机碳密度的主要影响因子,为科学评估华山松人工林固碳能力提供依据。在云南玉溪磨盘山森林公园内选择处于中林龄、近成熟林和成熟林的华山松人工林,设置样地并记录样地信息,并取0-60cm土层土样,在实验室测定不同土层的有机碳含量及碳密度。运用主成分分析对华山松林地内的植被因子、地形因子和土壤理化因子进行评价。华山松人工林由中龄林-近熟林-成熟林的发育进程中,土壤有机碳含量和有机碳密度都表现为近成熟林(28.76g·kg-1,128.87t·hm-2)>中林龄(25.70g·kg-1,124.34t·hm-2)>成熟林(25.61g·kg-1,117.49 t·hm-2)。3种林分土壤有机碳含量和有机碳密度都是随土壤深度的增加而逐渐降低。主成分分析表明林木的平均胸径、平均树高、海拔、碳氮比和全氮含量是影响土壤有机碳密度的主导因子。华山松人工林土壤有机碳具有明显的表聚现象,减少人为的不必要干扰,在一定程度上有利于土壤固定更多的碳。     

黄土高原表土有机碳和无机碳的空间分布及碳储量

选取位于干旱-半干旱区的黄土高原陕西境内表土样品为研究对象,对其有机碳(Soil organiccarbon,简称SOC)和无机碳的空间分布及陕西省碳储量进行初步研究。结果表明:黄土高原陕西境内有机碳和无机碳的平均值分别为5.41g/kg和17.04g/kg,有机碳的空间分布是自北向南呈现出增加的趋势,这也与所处环境相符,无机碳的空间分布特征沿着纬度呈现自北向南逐渐增加的趋势,特别是北纬36o以北;将每一区域内CaCO3含量的平均值与相对区域的降雨量和温度分别进行一元线性拟合,其拟合系数分别为R=0.338和0.182,碳酸盐含量与降雨量和温度的相关性并不显著。陕西省表土有机碳和无机碳储量分别为0.272Pg和0.856Pg,无机碳储量远大于有机碳储量,这与其所处干旱环境有关。     

Soil salinity prediction in the Lower Cheliff plain(Algeria) based on remote sensing and topographic feature analysis

Soil salinity and ground surface morphology in the Lower Cheliff plain(Algeria) can directly or indirectly impact the stability of environments. Soil salinization in this area is a major pedological problem related to several natural factors, and the topography appears to be important in understanding the spatial distribution of soil salinity. In this study, we analyzed the relationship between topographic parameters and soil salinity, giving their role in understanding and estimating the spatial distribution of soil salinity in the Lower Cheliff plain. Two satellite images of Landsat 7 in winter and summer 2013 with reflectance values and the digital elevation model(DEM) were used. We derived the elevation and slope gradient values from the DEM corresponding to the sampling points in the field. We also calculated the vegetation and soil indices(i.e. NDVI(normalized difference vegetation index), RVI(ratio vegetation index), BI(brightness index) and CI(color index)) and soil salinity indices, and analyzed the correlations of soil salinity with topography parameters and the vegetation and soil indices. The results showed that soil salinity had no correlation with slope gradient, while it was significantly correlated with elevation when the EC(electrical conductivity) values were less than 8 d S/m. Also, a good relationship between the spectral bands and measured soil EC was found, leading us to define a new salinity index, i.e. soil adjusted salinity index(SASI). SASI showed a significant correlation with elevation and measured soil EC values. Finally, we developed a multiple linear regression for soil salinity prediction based on elevation and SASI. With the prediction power of 45%, this model is the first one developed for the study area for soil salinity prediction by the combination of remote sensing and topographic feature analysis.     

天山云杉林碳储量研究

以南山林场为例,对天山云杉林碳储量进行研究。结果表明:南山林场的总碳储量为332664.4305t,碳密度为59.5492 tC/hm2,高于全国的平均水平;针叶林碳储量占全林场碳储量的96.16%,而天山云杉的碳储量就占全林场的95.67%;成龄林的碳储量占全林场的95.09%;由此说明天山云杉是该林区碳储量的主要来源,但该林区正处于碳积累速率下降的成熟阶段,要加大对成熟林中幼树更新以及幼龄林的人工抚育的力度。以确保在森林碳储量急剧下降时,幼龄林已成长起来,使该林区的碳储量处于较稳定的状态。     

黄土高原子午岭油松林管理方式对黑碳和颗粒有机碳积累的影响

对黄土高原子午岭油松林不同管理方式下土壤的黑碳(BC)、有机碳(POC)和活性有机碳(LOC)的空间分布和积累进行了研究.结果表明,各种管理方式的油松林其POC、LOC和BC由表层至下层均呈显著的降低规律性.各种管理方式油松林0～10cm土层以BC>POC>LOC,10～20 cm土层中,天然油松林和粗放管理型油松林B...     

Response of soil nitrogen,phosphorous and organic matter to vegetation succession on the Loess Plateau of China

 Revegetation is a traditional practice widely used for soil protection. We evaluated the effect of natural revegetation succession on soil chemical properties and carbon fractions (particulate organic carbon (POC), humus carbon (HS-C), humic acid carbon (HA-C) and fulvic acid carbon (FA-C)) on the Loess Plateau of China. The vegetation types, in order from the shortest to the longest enclosure duration, were: (a) abandoned overgrazed grassland (AbG3; 3 years); (b) Hierochloe odorata Beauv. (HiO7; 7 years); (c) Thymus mongolicus Ronnm (ThM15; 15 years); (d) Artemisia sacrorum Ledeb (AtS25; 25 years); (e) Stipa bungeana Trin Ledeb (StB36; 36 years) and (f) Stipa grandis P. Smirn (StG56; 56 years). The results showed that the concentrations of soil organic carbon, total nitrogen and available phosphorus increased with the increase of restoration time except for ThM15. The concentration of NH₄-N increased in the medium stage of vegetation restoration (for ThM15 and AtS25) and decreased in the later stage (for StB36 and StG56). However, NO₃-N concentration significantly increased in the later stage (for StB36 and StG56). Carbon fractions had a similar increasing trend during natural vegetation restoration. The concentrations of POC, HS-C, FA-C and HA-C accounted for 24.5%–49.1%, 10.6%–15.2%, 5.8%–9.1% and 4.6%–6.1% of total carbon, respectively. For AbG3, the relative changes of POC, HS-C and FA-C were significantly higher than that of total carbon during the process of revegetation restoration. The higher relative increases in POC, HS-C and FA-C confirmed that soil carbon induced by vegetation restoration was sequestrated by higher physical and chemical protection. The increases of soil C fractions could also result in higher ecology function in semiarid grassland ecosystems.     

北京市碳足迹与碳承载力的动态研究

利用1999年～2009年北京市化石能源消费、生物质能利用和特殊工业生产以及各类植被面积数据,通过构建数量模型,分析碳足迹、植被固碳量等指标的动态变化。研究结果表明:北京市碳足迹由1999年的1.4111×108tCO2增加到2009年的1.9945×108tCO2;同期植被固碳量由1.062×107t CO2增加到1.151×107t CO2;碳赤字逐渐由1.3049×108tCO2增大到1.8794×108tCO2;碳足迹密度由85.99tCO2/hm2增大到121.54t CO2/hm2;碳足迹强度持续降低,由6.48tCO2/104元降到1.64tCO2/104元;碳生态压力指数由13.29增大为17.33。碳足迹分析结果反映出北京市在碳循环方面的生态环境压力有持续增大的趋势。     

新疆博斯腾湖湖周水体碳和盐离子的空间分布

以博斯腾湖为研究对象,在大湖区周边及开都河取水样和表层土样,分析湖周水体中颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）在秋季的空间分布特征及其与周围土壤碳及水体盐离子的关系。结果表明：湖周水体中POC浓度的空间变化较大（0.1~1.2 mg•L^-1）,而DOC浓度的变化较小（8.5~12.3 mg•L^-1）。两者在出湖口和入湖口处的浓度均较低,与开都河的浓度相近。与早期相比,博斯腾湖水中无机碳存在由CO₃ ^2-向HCO₃^-转化的现象。回归分析显示,水体中各形态碳与土壤碳之间没有显著的线性关系,表明水体中碳的含量受周围土壤的影响不大。     

灌淤土农田土壤有机碳及碳库管理指数对施肥措施的响应

为了探讨施肥对灌淤土水旱轮作农田土壤有机碳和碳库管理指数的影响特征,寻求合适的土壤增碳措施,在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系中,通过3 a田间定位试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥配施(NPK+M)、化肥+玉米秸秆(NPK+S)和农民习惯施肥(CON)6个不同施肥措施对0~20 cm耕层土壤总有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数的影响。结果表明,在同等氮素供应水平下,无论水田或旱地,NPK、M、NPK+M和NPK+S处理都能达到土壤增碳效果,3年的土壤培肥后,其土壤总有机碳和活性有机碳含量分别达10.03~10.60 g·kg~(-1)和3.00~4.35 g·kg~(-1),与试验前(9.92 g·kg~(-1)和2.48g·kg~(-1))相比分别提高了1.2%~6.8%和20.8%~75.2%,M处理显著高于CK。施用有机肥3 a以上,才能显著提高土壤碳库、碳库活度、活度指数和碳库管理指数。因此,从土壤总有机碳及其活性组分提升的角度考虑,应在平衡施用NPK的基础上,提倡水旱轮作农田长期增施有机肥来提高土壤碳库管理指数。     

基于自然植被的延河流域农田生态系统土壤固碳潜力评估

以延河流域自然植被土壤有机碳为对照,对该区现有农田生态系统土壤固碳潜力进行评估。结果表明:影响自然植被土壤有机碳密度空间分布的环境因子有年均降雨季节变化、坡度和年均温度季节变化;而影响农田生态系统土壤有机碳密度分布的环境因素则包括年均蒸发量、年均最高温度与坡向;有机碳空间分布规律方面,延河流域南部土壤有机碳密度要明显高于北部,并且呈由北向南逐渐递增的趋势;情景模拟分析表明,延河流域坡度25°以上、15°~25°以及15°以下不同类型的耕地退耕后分别可以实现的固碳效益为90.41×104t、58.52×104t、57.55×104t,而整个延河流域的农田生态系统如果全部实行退耕还林(草),其固碳潜力在206.48×104t左右。可以看出,以土地利用调整为核心的区域固碳策略对环境改善具有重要意义。     

近30 a陕西省森林植被碳储量及其动态变化

利用陕西省1987—2014年7次森林资源清查资料,采用IPCC算法,估算了陕西省近30 a来森林碳储量和碳密度的动态变化。结果表明:近30 a陕西省森林碳储量和碳汇量均得到了显著的增加,森林碳储量呈现"缓升—急速上升"趋势,由1987年的121 Tg增加到2014年的238 Tg,净增117 Tg,年均增长率2.3%。特别是21世纪以来,森林碳汇作用最强,森林净碳汇量为85 Tg,对森林总碳汇的贡献为72.65%;森林年均碳汇量与森林采伐量呈负相关,表现为采伐量越大,对应碳汇量越小;不同起源森林碳储量、碳密度和碳汇能力呈现天然林远远大于人工林的特征,天然林是陕西省碳储量及碳汇的主要贡献者;不同森林类型中栎类、硬阔类和软阔类是森林碳储量的主要贡献者;碳储量主要集中于面积比重较小的近熟林、成熟林和过熟林;碳密度与龄级呈正相关,表现为龄级越大碳密度越大。