尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。     

尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。     

尕海湿地植被退化过程中土壤轻重组有机碳动态变化特征

以甘肃省甘南尕海湿地内的沼泽化草甸为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,研究植被退化过程中土壤轻重组有机碳含量及动态变化。结果表明:不同植被退化阶段0—20cm土壤轻组有机碳含量差异显著(P0.05),表现为未退化轻度退化重度退化中度退化;20—100cm土壤轻组有机碳受植被影响较小。整个土壤剖面重组有机碳含量表现为中度和重度退化显著高于未退化和轻度退化(P0.05)。土壤轻重组有机碳含量均随土壤剖面下降显著降低(P0.05)。各退化阶段沼泽化草甸土壤轻重组有机碳均呈现出明显的时间变化,在0—20cm土层,未退化阶段轻组有机碳表现为"降—升—降"的变化趋势,即5月最高,7月和9月最低,其他各退化阶段则在6月降低并趋于稳定;20—100cm土层轻组有机碳变化幅度较小。各退化阶段土壤重组有机碳动态变化较为一致,均随时间延长呈线性下降,不同月份之间差异显著(P0.05)。说明植被退化导致轻组有机碳含量下降,重组有机碳增加,而在植被生长过程中主要消耗轻组有机碳,重组有机碳相对稳定。相关分析表明,地下生物量与土壤含水量的变化对土壤轻重组有机碳影响显著。     

黄土丘陵区不同土地类型下土壤养分特征—基于生态化学计量学

为探讨黄土丘陵区不同土地类型下土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量特征，本研究以黄土丘陵区典型小麦地、云杉林地、苜蓿地为对象，基于实测数据，采用方差、相关统计分析，研究不同土地类型、不同土层深度（0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm）土壤SOC、TN、TP含量及其化学计量比。结果表明：3种不同土地类型土壤SOC、TN和TP含量均随土层深度增加而降低，其平均含量分别为12.19、0.33和0.48 g·kg^-1，小麦地和苜蓿地土壤SOC、TN和TP空间变异性较云杉林地偏大。SOC、TN含量为云杉林地>小麦地>苜蓿地，TP含量为云杉林地>苜蓿地>小麦地。土壤SOC、TN和TP间均存在显著正相关关系。小麦地C/P显著（P<0.05）高出苜蓿地41.96%，N/P显著高出云杉林地、苜蓿地28.57%、36.19%。3种不同土地类型土壤化学计量比（C/N、C/P、N/P）均值分别为：39.61、31.53、0.83，且其C/N大于中国平均值（12.3），C/P、N/P较全国平均值（61.0、5.2）明显偏小，黄土丘陵区C/N较稳定。土地类型对土壤C、N、P含量及其化学计量比存在不同程度的影响，合理调整土地利用结构有助于土壤养分的存留，有利于土壤生态的恢复。     

尕海湿地CH_4、CO_2和N_2O通量特征初步研究

2011年7月-2012年7月,采用静态箱-气相色谱法同步研究了尕海4种典型湿地类型的CH4、CO2和N2O通量及其与温度因子的关系,并估算了其全球变暖潜势值(GWP)。结果表明,尕海湿地的CH4、CO2和N2O通量具有明显的空间变化特征,CH4、CO2和N2O通量最小值分别为亚高山草甸(-0.014±0.126)mg/(m2·h),沼泽湿地(137.17±284.51)mg/(m2·h)和高山湿地(-0.008±0.022)mg/(m2·h),而最大值分别为沼泽湿地(0.498±0.682)mg/(m2·h),高山湿地(497.81±473.09)mg/(m2·h)和草本泥炭地(0.094±0.117)mg/(m2·h);同时CH4、CO2通量有明显的时间变化特征,通量最大值分别出现在2011年的7-10月和2012年的5-7月,而后降低并维持相对稳定的变化趋势;5cm地温、气温、地表温度及箱内温度与4种类型湿地CO2通量呈极显著正相关关系(P0.01),与高山湿地CH4通量均存在显著正相关关系(P0.05),与其他3种湿地类型CH4通量的相关性均较差,但与4种湿地类型N2O通量无显著相关性;尕海草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸4种类型湿地的温室效应贡献潜力依次为35.311,13.520,34.816和30.236tCO2/(hm2·a),沼泽湿地能够显著降低温室效应。     

尕海湿地区沼泽草甸退化对土壤氮转化酶活性的影响

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化（ND）、轻度退化（LD）、中度退化（MD）和重度退化（HD）4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶）活性的变化特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明：1）随沼泽草甸退化程度加剧,土壤含水量、全氮、铵态氮和微生物生物量氮含量均显著降低,土壤温度与硝态氮含量却显著增加。2）随退化程度加剧,各土层土壤脲酶活性增加、蛋白酶活性降低,且仅在20~40 cm土层存在显著差异;硝酸还原酶活性增加、亚硝酸还原酶活性降低,在0~20 cm土层存在显著差异。3）各退化程度中,土壤脲酶、蛋白酶、亚硝酸还原酶活性均随土层深度的增加而显著下降,硝酸还原酶活性仅在HD显著下降。4）退化程度和土层对4种土壤氮转化酶活性均存在显著影响,且对土壤硝酸酶和亚硝酸还原酶活性存在显著交互作用。5）冗余分析表明土壤含水量对土壤氮转化酶活性变化的贡献率高达67.1%,其是驱动尕海沼泽草甸退化演替过程中土壤氮转化酶活性变化的主导因素。研究结果可为高寒湿地生态系统退化中的土壤酶活性变化规律提供理论依据。     

尕海湿地不同植被退化阶段凋落物分解及其有机碳动态

以甘南尕海湿地不同植被退化阶段的泥炭沼泽和沼泽化草甸为研究对象,通过2013,2014两年凋落物试验分析,研究了不同植被退化过程中凋落物的分解速率及有机碳动态变化特征。结果表明:随着植被退化演替,凋落物有机碳浓度、碳绝对含量和分解速率显著下降(p0.05)。分解速率从6—9月随时间变化均呈现下降趋势,相应的分解速率在0.001 3~0.009/d之间,分解速率最大的为2013年泥炭沼泽未退化PI(0.009/d),最小为2014年沼泽化草甸中度退化SⅢ(0.001 3/d)。泥炭沼泽凋落物中有机碳平均浓度未退化PI(515.07g/kg)退化PⅡ(489.62g/kg),沼泽化草甸凋落物有机碳平均浓度未退化SI(541.26g/kg)轻度退化SⅡ(488.28g/kg)中度退化SⅢ(456.01g/kg),且两年的凋落物碳绝对含量均减小,即发生净释放;凋落物分解速率及有机碳浓度、碳绝对含量都随植被退化加深而减小。     

尕海沼泽化草甸湿地不同地下水位土壤理化特征的比较分析北大核心CSCD

为了研究地下水位与土壤理化性质之间的关系,依据自然原因和地形原因形成的水位梯度,对尕海沼泽化草甸湿地区内高水位(SI)、中间水位(SII)和低水位(SIII)的土壤理化性质进行了研究。结果表明:尕海沼泽化草甸湿地随着地下水位的降低,土壤颗粒组成中细砂(<0.2mm)比例下降,粗砂(2~0.2mm)含量增加,土壤容重显著升高,且土壤容重随土层深度的增加而增大。SI样地平均土壤总孔隙度、最大持水量分别是SII样地的1.19和1.36倍、SIII样地的1.93和2.75倍。尕海湿地SI土壤有机碳、全氮、全磷含量比SII和SIII分别高出了86.87%和167.35%、99.88%和115.95%、22.32%和58.97%,地下水位的降低显著影响了有机质的分解转化,加快了氧化分解的速率,造成土壤养分(碳、氮、磷)含量的减少,使得湿地土壤环境恶化。     

汉中市城固县茶园病害调查及防治对策

2013年对汉中市城固县天明镇的有机茶园和常规茶园开展了茶树病害的调查,并对病害发病情况做出了具体分析。共计调查到茶树真菌性病害类7种。发生最重的是由茶饼病菌(Exobasidium vexans Massee)引起的茶饼病。在2类茶园当中,常规茶园的病害明显高于有机茶园,并对两类茶园提出了防治对策。     

甘南尕海不同湿地类型土壤物理特性及其水源涵养功能

通过对甘南尕海4种湿地类型的土壤物理性状和水源涵养功能的研究,结果表明:不同类型湿地的土壤颗粒组成、土壤容重和土壤孔隙度差异明显,且均随土壤深度的增加呈现波动性变化。土壤平均粗砂粒含量为草本泥炭地(63.00%)>永久性沼泽湿地(46.47%)>高山湿地(37.60%);细砂粒为高山湿地(62.40%)>永久性沼泽湿地(53.53%)>草本泥炭地(37.00%)。永久性沼泽湿地(0.49g/cm3),高山湿地(0.90g/cm3)和亚高山草甸(1.29g/cm3)平均土壤容重约是草本泥炭地(0.22g/cm3)的2,4,6倍。土壤总孔隙为草本泥炭地>永久性沼泽湿地>高山湿地>亚高山草甸,土壤非毛管孔隙度为草本泥炭地>亚高山草甸>高山湿地>永久性沼泽湿地。土壤平均最大蓄水量为草本泥炭地(13 143.94t/hm2)>永久性沼泽湿地(11 640.19t/hm2)>高山湿地(9060.79t/hm2)>亚高山草甸(7 391.80t/hm2),非毛管蓄水量为草本泥炭地(937.67t/hm2)>亚高山草甸(598.50t/hm2)>高山湿地(594.67t/hm2)>永久性沼泽湿地(325.13t/hm2)。土壤排水能力的平均值为亚高山草甸(51.49mm)>永久性沼泽湿地(49.66mm)>高山湿地(43.42mm)>草本泥炭地(22.45mm)。在甘南尕海,草本泥炭地的水源涵养功能最好,而亚高山草甸排水功能最好。