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。     

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。     

污染的灌溉水对农田土壤养分平衡的作用与影响

灌溉水体的质量会直接影响到土壤有机碳及其养分平衡。本研究以陕西交口抽渭灌区农田土壤有机碳及养分变异状况为主要研究内容,以土壤发生类型一致和土地利用及其管理水平基本一致的井水灌溉和非灌溉农田土壤为对照,逐层分析了各灌溉处理土壤剖面0~100 cm范围有机质及主要养分含量,结果显示:长期用污染渭河水灌溉的农田土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等含量均有极为显著的增加,0~20 cm土层为养分富集区域,其中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾分别为24.92 g/kg、108.26 mg/kg、155.45 mg/kg、353.72 mg/kg,比井灌区土壤分别增加了40.68%、44.98%、116.92%和44.27%,比不灌区土壤分别增加了35.74%、35.69%、189.27%和122.35%。试验资料充分证明,长期用污染渭河水灌溉的土壤呈现出了明显的富营养化问题,其中磷、钾含量严重过剩,在制定土壤管理和科学施肥方面应给予高度重视。     

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。     

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。     

长期定位施肥对旱作农田土壤有机碳及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响,试验包括4个处理:不施肥(CK)、氮磷配施(NP)、化肥与有机肥配施(NPM)以及长期休闲地(BL)。结果表明:长期持续施肥30年后,在0~30 cm土层,NPM处理土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳以及碳库管理指数分别较CK提高了42.2%、55.9%、40.9%和40.0%(P0.05),NP处理土壤有机碳和微生物量碳与CK差异不显著,潜在矿化碳和碳库管理指数分别提高了29.1%和20.0%(P0.05),施肥对两种活性有机碳含量的影响在15~30 cm土层表现更加显著;与种植作物相比,长期休闲显著降低了土壤潜在矿化碳含量,BL处理较CK降低了20.5%(P0.05)。相关性分析表明,土壤有机碳、潜在矿化碳、微生物量碳以及碳库管理指数两两之间存在着显著的相关性,且有机碳组分含量与土壤有机碳含量在处理间变化具有一致性(除NP处理外),两种活性有机碳相对含量在各处理间差异均不显著。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤有机碳同时增加其活性组分,有助于培肥地力和土壤固碳。     

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。     

黑河上游冰沟流域4种土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系

为了探讨黑河上游冰沟流域不同土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系,为黑河上游冰沟流域水源涵养研究提供科学依据,采用野外采样,室内分析方法,研究了4种土壤有机碳分布特征及其与土壤特性的关系。结果表明：4种土壤有机碳含量和密度在整个土壤剖面上均表现为：森林灰褐土＞高山灌丛草甸土＞高山草甸土＞山地栗钙土,且垂直分布均随土壤深度增加而减少,说明黑河上游冰沟流域的森林灰褐土比其它土壤更有利于土壤有机碳储存和积累。森林灰褐土0～10 cm土壤有机碳密度为4．54 kg·m-2,略高于我国森林土壤0～10 cm土壤平均碳密度（4．24 kg ·m-2）,说明黑河上游冰沟流域的森林灰褐土区雨量充沛,林下植被丰富,凋落物现存量充足。4种土壤0～10 cm土层有机碳含量是整个土壤剖面土壤有机碳含量的30．69％～37．99％,有机碳密度是整个土壤剖面有机碳密度的29．31％～36．77％,说明黑河上游冰沟流域土壤有机碳含量和有机碳密度在表层具有很强的表聚性,不合理的人为活动引发的水土流失极易造成土壤有机碳储量的减少,应增加黑河上游冰沟流域植被覆盖度,保护生态环境,减少水土流失。4种土壤有机碳、全氮、CEC、田间持水量、团聚体在整个土壤剖面上均随土层深度增加而降低,而土壤容重、pH值在整个土壤剖面上均随土层深度增加而增大。经回归统计分析,4种土壤有机碳含量与土壤田间持水量、团聚体、全氮、CEC之间呈显著的正相关关系,与土壤容重、pH之间呈显著的负相关关系。这种变化规律与多数学者研究结果基本一致。     

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。     

镰叶锦鸡儿湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳表征指数的关系

选取伊犁河谷昭苏县镰叶锦鸡儿湿地土壤为研究对象,研究其土壤酶活性(脲酶活性,蔗糖酶活性,过氧化氢酶活性)与土壤活性有机碳(土壤水溶性有机碳WSOC,土壤易氧化碳ROC,土壤微生物量碳MBC)的分布特征及其内在关系,分析镰叶锦鸡儿湿地土壤酶活性和土壤有机碳表征指数两者的相互关系。研究表明:镰叶锦鸡儿湿地的土壤酶活性随着土层深度的增加而下降;活性有机碳含量随土壤深度的增加,其垂直剖面的含量呈下降趋势。镰叶锦鸡儿湿地解放桥有锦鸡儿剖面的土壤酶活性和活性有机碳表征指数的含量均大于无锦鸡儿剖面,表明镰叶锦鸡儿在生长过程中可以提高土壤酶活性与活性有机碳含量;蔗糖酶,脲酶和过氧化氢酶与土壤活性有机碳呈极显著相关关系(P0.01),表明土壤酶对土壤活性有机碳的迁移转化起着重要作用。     

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。     

不同生育阶段咸水滴灌对红枣根区土壤有机碳垂直分布特性的影响

为探索咸水滴灌对红枣根区土壤有机碳含量的影响,采用大田咸水滴灌试验,在不同的灌水定额和咸水矿化度条件下,对红枣不同生育阶段根区土壤有机碳的影响进行分析。结果表明：不同矿化度的咸水滴灌处理后,不同生育阶段红枣根区土壤有机碳,随着土层深度的增加呈“S”形变化,影响土壤有机碳的咸水矿化度依次为：3 g/L＞4 g/L＞淡水对照＞2 g/L,表层10～30 cm的土壤有机碳含量较30～50 cm处高,而30～40 cm土层的有机碳含量相对最小。当矿化度一定时,影响红枣根区土壤有机碳含量的灌水定额依次为：30 L＞20 L＞10 L,说明在利用咸水灌溉时,适度增加灌水量是弱化盐分对土壤有机碳产生影响的有效途径。相对于其他处理,灌水定额为30 L,矿化度为2 g/L的咸水滴灌在促进枣树根系对土壤有机碳利用方面的影响最显著。     

关中农田土壤物理状态与分析

针对关中农田土壤通气、透水能力下降,抗不良环境能力减弱,生产成本逐年递增的实际问题,以关中11个县区农田土壤为研究对象,以土壤耕作层厚度、容重及团聚体特征为指标,开展了现代利用强度及土壤管理模式下农田土壤物理状态及其退化特征研究。结果表明:关中地区土壤发生学层次厚度尽管很厚,但受下层土体紧实化的影响,农田土壤耕作层普遍浅薄,疏松良好的土壤耕作层厚度变化在5~21 cm。调查范围内耕作层厚度在20 cm左右的仅占18%,10~15 cm之间的占64%,10 cm占18%左右。关中地区农田0~20 cm耕层土壤容重变化在1.04~1.34 g·cm~(-3),平均容重为1.21 g·cm~(-3),属于良好物理状态;而20~40 cm土壤容重变化在1.46~1.70 g·cm~(-3)之间,平均容重为1.58 g·cm~(-3),属于很紧实土壤状态。约36%的农田在20~40 cm处容重达到或超过了1.60 g·cm~(-3)的极限容重值。用干、湿筛技术测定的土壤团聚体的组成,关中农田1~5 mm的"(质量)优势团聚体"、团聚体的几何均重直径(GMD)、标准化平均当量直径(NMWD)以及土壤结构系数(Kctp)均显示,耕作层土壤团聚状态处于良好级别,其下层64%的土壤团聚状态较差,关中农田土壤团聚体水稳定性差,各地土壤团聚体状态以及稳定性差别明显。结论:关中地区农田土壤耕层变浅薄,是因为20~40 cm土层紧实化程度增大和犁底层上移与变厚所致;20~40土壤容重已经增大到极限值;0~20 cm土壤团聚体状态良好,但稳定性不强是引起其下层土壤紧实化的重要原因。关中农田土壤亚表层紧实化问题普遍,有愈加严重的发展态势。从空间上紧实化土层具有很强的隐蔽性,难以被人们所觉察,属于隐型土壤物理退化特征,不可小觑。     

不同覆盖措施对塿土碳氮及水分的影响

通过田间试验,研究了陕西关中塿土区地膜覆盖和秸秆覆盖对表层土壤有机碳、全氮和微生物量碳氮,以及0~200 cm土壤剖面水分及硝态氮分布的影响。结果表明:与不覆盖(NM)相比,白色全膜覆盖(WF)、黑色全膜覆盖(BF)和秸秆覆盖(SM)的表层土壤有机碳分别降低了19.8%、26.3%和20.9%,土壤全氮也分别降低了4.8%、9.6%和10.6%。与NM相比,覆盖处理(WF、BF和SM)可以提高表层(0~20 cm)土壤硝态氮的含量,增加0~40 cm土层的硝态氮累积量(BF的差异不显著),降低40~120 cm土层的硝态氮累积量,但120~200 cm土层的硝态氮累积量差异不显著。SM和BF显著降低0~200 cm土层的硝态氮总累积量,而WF没有显著差异。与NM相比,地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均可以提高表层0~40 cm土壤水分含量和储水量,但SM的效果低于地膜覆盖;WF可以降低深层土壤水分含量和储水量,而SM和BF与NM无显著差异。0~200 cm土层的总储水量,SM显著高于NM,而地膜覆盖则与NM无显著差异。各覆盖处理均显著降低了表层土壤微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的含量,与NM相比,MBC分别降低了27.4%、55.4%和66.5%,MBN分别降低了4.6%、4.8%和6.8%。地膜覆盖(WF和BF)和秸秆覆盖(SM)均能够加速土壤有机碳的矿化分解,降低土壤微生物,减少土壤硝态氮的深层淋溶,其对塿土碳氮和水分的长期影响值得进一步研究关注。     

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。     

土地利用对陕北水土流失区土壤有机碳、水分的影响

通过实地调查和采样,结合室内分析,研究了当地四种土地利用方式(果园、林地、草地、坡耕地)下土壤有机碳分布特征.结果表明:流域内所有土样土壤有机碳(SOC)含量的均值为13.13g·kg-1.其中,坡耕地的土壤有机碳均倩为12.93g·kg-1,与坡耕地相比,果园土壤有机碳均值(12.97g·kg-1)略有升高;草地和林...     

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。     

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...     

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。