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。     

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。     

绿洲化过程中塔里木地区农田土壤固碳速率与驱动因素分析

通过对不同时期塔里木北部灌区农田样地土壤采样及剖面分析,结合第二次全国土壤普查和塔里木北部灌区相关农业资料,利用Arc GIS软件分析农田土壤有机碳储量和碳密度变化,揭示绿洲化过程中塔里木北部灌区农田土壤有机碳库的演变规律,分析影响土壤有机碳固存的主要因素。结果表明:1灌区不同类型土壤的固碳能力差异显著,有机碳含量从高至低依次为草甸土、盐土、潮土和风沙土;剖面土壤有机碳含量自上而下递减,其中表层土壤有机碳含量高达2~8 g·kg~(-1)。2剖面0~20 cm和20~40 cm深度的平均土壤有机碳密度分别为(1.36±0.09)kg·m~(-2)和(1.10±0.07)kg·m~(-2),其中风沙土的土壤有机碳密度远低于该区平均水平。3与1981年相比,2011年塔里木北部灌区土壤有机碳密度增量不明显,固碳速率为-0.01~0.03 kg·m~(-2)·a~(-1);不同类型土壤的有机碳密度变化差异显著。总体而言,在绿洲化过程中,新疆塔里木北部灌区的土壤有机碳含量呈增加趋势,土地开发年限及农田管理措施是影响该变化的主要因素。     

不同土地利用方式下秦王川灌区土壤活性有机碳库的变化

研究了秦王川灌区耕地、果园地、荒草地3种土地利用方式下的土壤有机碳及易氧化碳、微生物量碳、水溶性有机碳。结果表明:3种土地利用方式土壤有机碳及3种活性有机碳含量均表现为耕地果园地荒草地。不同土地利用方式土壤活性有机碳含量均随着土层加深而递减。土壤易氧化碳、微生物量碳、水溶性有机碳分配比例为耕地果园地荒草地,土壤活性有机碳的分配比例随土层加深而降低。不同土地利用方式下,土壤水溶性有机碳的分配比例随土层加深表现出先上升后下降的趋势。耕地和果园地20-40cm土层与0-20cm土层相比,其土壤易氧化碳分配比例有所下降,与40-60 cm土层相比,其分配比例略有升高,而荒草地土壤易氧化碳随土层加深而小幅度下降。微生物量碳的分配比例随土层加深而下降。     

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。     

土壤盐分对干旱区盐渍土壤碳垂直分布的影响

以新疆玛纳斯县盐渍土壤盐分和碳为研究对象,通过野外实地采样调查,分析干旱区盐渍土条件下的土壤盐分、有机碳、无机碳的垂直分布(0~300 cm)特征,探究土壤盐分对土壤碳垂直分布的影响。结果表明:土壤盐分含量随剖面深度增加呈"先增后降"的趋势,有机碳(SOC)含量随剖面深度增加呈下降趋势,无机碳(SIC)含量随剖面深度增加无明显变化规律。土壤剖面中,盐分与有机碳(SOC)含量及密度呈显著正相关(P0.05),在0~100cm土体中相关性最高(r=0.53);盐分与无机碳(SIC)含量及密度在整个土体中呈负相关关系,相关性不显著。     

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。     

新疆不同植被类型土壤有机碳特征

准确评估不同植被类型的土壤有机碳库,对揭示土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中的作用具有重要意义。通过分析新疆地区10种植被类型的土壤有机碳密度(SOCD)的分布特征,估算了该地区的土壤有机碳储量。结果表明:在10个植被类型的0~100 cm土壤剖面中,SOCD垂直分布特征明显,呈逐渐降低趋势。新疆SOCD以针叶林最大,其值为63.86 kg·m~(-2),其他植被类型依次为:草甸、阔叶林、沼泽、草原、灌丛、高山植被、栽培植被、荒漠和无植被类型。土壤有机碳储量最大值分布在草甸中,为4.89 Pg,其他植被类型依次为:荒漠、草原、高山植被、无植被(裸地)、针叶林、栽培植被、阔叶林、灌丛、沼泽。在0~100 cm的土壤层,新疆地区土壤有机碳储量为16.4Pg。     

种植枸杞对次生盐渍化土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

以次生盐渍化弃耕地为对照,研究种植枸杞对次生盐渍化土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明:与弃耕地相比,4 a、7 a、11 a枸杞地0~100 cm土壤有机碳分别增加41.6%、46.5%、51.1%,活性有机碳分别增加57.1%、57.9%、54.4%,非活性有机碳分别增加24.0%、33.2%、47.3%,增加量在0~10 cm和60~80 cm土层最为明显;次生盐渍化土地种植枸杞后碳库活度和碳库活度指数有所增加,碳库指数和碳库管理指数明显增加,土壤质量得到改善。土壤总有机碳、活性有机碳、非活性有机碳和碳库指数与土壤肥力提高、含盐量和p H的降低密切相关,可作为表征次生盐渍化土壤质量改善的指标。     

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。     

禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响

在青海省祁连山冰沟流域的高山草甸土上,选择放牧与禁牧2个样品采集区,研究了禁牧对祁连山冰沟流域高山草甸土有机碳及理化性质和酶活性的影响。结果表明:高山草甸土遭到放牧牲畜连续3年的啃食和践踏后,植被覆盖度明显降低,归还到土壤中的生物量和枯落物积累量减少,0~20 cm土层有机质含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体、田间持水量、氮磷钾和酶活性降低,容重、CaCO_3和可溶性盐增加,但20 cm以下土层这些性质变化不大。放牧与禁牧比较,0~20 cm土层土壤容重、可溶性盐和CaCO_3分别增加14.15%、6.35%和1.27%;有机碳含量、有机碳密度、总孔隙度、团聚体和田间持水量分别降低29.76%、22.82%、9.45%、6.49%和7.69%;全氮、全磷、全钾、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶分别降低25.97%、15.56%、12.17%、33.77%、26.11%、42.00%、29.31%。放牧对有机碳、容重、孔隙度、田间持水量、可溶性盐、氮磷钾和酶活性影响深度为20 cm,对团聚体影响深度为40 cm。     

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。     

长期施肥对绿洲农田土壤有机碳和无机碳的影响

以中国科学院阜康荒漠生态站的绿洲农田养分循环长期定位试验（始于1990年）为研究平台,研究了无施肥处理（CK）、单施化肥处理（NPK）、有机/无机配施处理（NPKM）和秸秆还田处理（NPKS）下,土壤无机碳(SIC)和有机碳(SOC)在剖面和各施肥年限的含量变化特征及其影响。结果表明：施肥、剖面层次和施肥年限对SOC与SIC含量变化影响显著(P<0.01)。在各施肥处理中,与CK相比,NPK、NPKM和NPKS的SOC与SIC含量明显增加(P<0.05）,并且有机/无机肥配施模式下的SIC含量显著高于单施化肥模式;在剖面层次间,SIC含量从0～20 cm 的9.12 g/kg 增加到40～60 cm 的9.94 g/kg,而SOC变化趋势与之相反。表明合理施肥能够增加土壤表层有机碳含量,有机/无机配施会使耕层以下土壤无机碳增加。     

Corn straw return can increase labile soil organic carbon fractions and improve water-stable aggregates in Haplic Cambisol

Corn straw return to the field is a vital agronomic practice for increasing soil organic carbon (SOC) and its labile fractions, as well as soil aggregates and organic carbon (OC) associated with water-stable aggregates (WSA). Moreover, the labile SOC fractions play an important role in OC turnover and sequestration. The aims of this study were to determine how different corn straw returning modes affect the contents of labile SOC fractions and OC associated with WSA. Corn straw was returned in the following depths: (1) on undisturbed soil surface (NTS), (2) in the 0-10 cm soil depth (MTS), (3) in the 0-20 cm soil depth (CTS), and (4) no corn straw applied (CK). After five years (2014-2018), soil was sampled in the 0-20 and 20-40 cm depths to measure the water-extractable organic C (WEOC), permanganate oxidizable C (KMnO₄-C), light fraction organic C (LFOC), and WSA fractions. The results showed that compared with CK, corn straw amended soils (NTS, MTS and CTS) increased SOC content by 11.55%-16.58%, WEOC by 41.38%-51.42%, KMnO₄-C and LFOC by 29.84%-34.09% and 56.68%-65.36% in the 0-40 cm soil depth. The LFOC and KMnO₄-C were proved to be the most sensitive fractions to different corn straw returning modes. Compared with CK, soils amended with corn straw increased mean weight diameter by 24.24%-40.48% in the 0-20 cm soil depth. The NTS and MTS preserved more than 60.00% of OC in macro-aggregates compared with CK. No significant difference was found in corn yield across all corn straw returning modes throughout the study period, indicating that adoption of NTS and MTS would increase SOC content and improve soil structure, and would not decline crop production.     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

秸秆带状覆盖对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨秸秆带状覆盖对旱地不同剖面深度土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化态碳(EOC)的影响,于2017—2020年在甘肃省布设秸秆带状覆盖试验,设玉米整秆带状覆盖(TSM)处理,以黑膜双垄沟全膜覆盖(TPM)和传统露地平作(TNM)为对照.结果表明:土壤有机碳和活性碳组分含量...     

绿肥填闲种植对旱作冬小麦农田土壤团聚体有机碳含量的影响

依托黄土塬区4 a绿肥填闲种植田间定位试验,开展不同填闲作物对土壤团聚体组成及各组分有机碳在团聚体中分布影响的研究,为阐明填闲种植措施下土壤有机碳库的物理保护机制提供依据。试验设置4个处理,即冬小麦夏闲期种植长武怀豆(SB)、苏丹草(SG)、怀豆/苏丹草混播(Mix)和裸地休闲(CK)。利用干筛法将全土筛分为>5 mm、2～5 mm、0.25～2 mm和<0.25 mm等4个粒级,分别测定土壤和各粒级团聚体中有机碳和颗粒有机碳含量,进而计算团聚体平均重量直径及有机碳贡献率。结果表明：绿肥种植对土壤团聚体分布有显著影响,各绿肥处理均有利于0～10 cm土层土壤团聚体的形成,但对亚表层土壤团聚结构影响较小。与CK相比,在0～40 cm各土层,SB、SG和Mix处理均显著提高土壤有机碳含量、颗粒有机碳含量及团聚体平均重量直径,提高幅度分别为7.9%、8.0%和7.9%,其中SB更有利于表层土壤有机碳的固存,且土壤有机碳和颗粒有机碳含量之间呈显著正相关关系,这两者与团聚体平均重量直径之间均呈显著负相关关系。不同处理下土壤团聚体各有机碳组分含量存在差异,与CK相比,SB和Mix均显著...