大庆地区植被和土壤碳氮储量的估算

利用1978年MSS多光谱数据、2008年中国资源卫星数据和全国第二次土壤普查数据,对黑龙江省土壤退化典型地区大庆地区的植被和土壤碳氮储量进行了估算。结果表明:大庆地区的植被平均碳密度1978年为0.58kg/m2,2008年为0.67kg/m3;土壤平均碳氮密度分别为(9.26±1.73)kg/m3和(0.62±0.17)kg/m3,土地覆被平均土壤碳氮密度分别为(8.10±2.34)kg/m3和(0.50±0.11)kg/m3。1978和2001年植被碳储量分别为(9.38×106)t和(10.40×106)t,30年间植被碳储量增加了(1.02×106)t;全区土壤总碳量为(187.18±34.95)×106t,总氮量为(125.84±33.66)×105t;全区土地覆被土壤总碳量为(163.68±47.34)×106t,总氮量为(102.00±22.55)×105t。大庆地区的植被和土壤平均碳密度都低于中国的平均水平。     

退耕还果对黄土高原沟壑区坡地土壤和植被碳、氮储量的影响

土地利用方式变化是影响陆地生态系统碳储量的重要因素。试验以黄土高原沟壑区王东沟小流域杜家坪坡地果园和邻近农田为对象,分析了坡地退耕还果20年后,地上植被生物量、地下根系生物量以及0100 cm土层有机碳氮储量的变化及其影响因素。结果表明,坡地果园0100 cm土层有机碳（SOC）储量为C 50.7 Mg/hm2 低于农田（C 57.3 Mg/hm2）,但020cm土层,果园SOC储量为C 16.7 Mg/hm2高于农田（C 15.3 Mg/hm2）,增幅为9.2%;而在20100cm土层,SOC含量基本呈现出农田果园的趋势。果园土壤1m剖面各层次全氮（TN）含量都低于农田,但未达到显著水平。农田退耕为果园20年后,坡地果园植株和根系碳储量（C 19.7Mg/hm2）、氮储量（N 165.9 kg/hm2）约为农田作物（C 3.4 Mg/hm2、N96.8kg/hm2）的5.8和1.7倍。果树主干、枝条和根部的新增生物量是导致果园生态系统碳、氮储量积累的主要因素。     

土壤数据源和制图比例尺对旱地土壤有机碳储量估算的影响

明确不同来源土壤剖面数据建立的大、中、小系列制图比例尺对旱地有机碳储量估算的影响对于全球碳循环研究具有重要意义。以江苏北部(简称"苏北地区")3.9×106多hm2旱地为例,系统分析了我国目前常用《县级土种志》、《地级市土种志》、《省级土种志》和《中国土种志》中记录的土壤剖面数据分别建立的1∶5万、1∶25万、1∶50万、1∶100万、1∶400万和1∶1 000万数据库对有机碳储量估算的影响。结果表明,与数据最详细、记录有983个土壤剖面的《县级土种志》1∶5万尺度有机碳密度和储量相比,其他土壤数据源建立的不同制图尺度数据库相对偏差分别在1.94%~23.53%与0.02%~22.86%之间,T检验表明大多数制图尺度土壤数据库的估算结果与《县级土种志》1∶5万尺度之间存在极显著差异(p0.001),这说明在今后国家或区域尺度土壤有机碳储量估算中选择适宜的土壤数据源和制图尺度是非常重要的。     

滇中亚高山典型森林林下植被碳氮储量及其分配格局

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对滇中亚高山5种典型森林华山松(HSS)、云南松(YNS)、滇油杉(DYS)、高山栎(GSL)和常绿阔叶林(CL)林下植被(灌木层、草本层和凋落物层)各组分生物量、碳氮储量及其分配格局进行了研究。结果表明:(1)在5种森林群落中,林下灌木、草本和凋落物生物量变幅为1.47～11.19t/hm2,0.01～0.63t/hm2,7.85～46.73t/hm2。(2)灌木层的碳氮储量变幅在0.77～5.94tC/hm2,10.97～92.84kgN/hm2,碳氮储量的主要营养器官分别为茎和叶;草本层为0.01～0.29tC/hm2,0.07～5.35kgN/hm2,均呈现出地上部分>地下部分;凋落物为2.15～13.03tC/hm2,42.07～320.58kgN/hm2,碳氮储量随分解程度加深各有不同。(3)5种林分林下灌草及凋落物碳储量大小顺序为:CL>YNS>DYS>HSS>GSL;氮储量为:CL>YNS>DYS>GSL>HSS。综上,常绿阔叶林和云南松林下灌草和凋落物具有较高的碳氮贮能力,滇油杉的碳氮贮潜力较大,应提高林分质量增加林分密度,加大保护管理力度,制定科学可行的森林管理措施,为林下植被与上层林木的协同发展以及今后研究林下植被对于全球气候变化的响应提供理论支撑。     

常规与有机农田土壤团聚体组成及碳氮储量研究

长期施用化肥或连作农田管理模式导致土壤质量退化及碳氮损失加剧。以常规农作大豆和转换后的有机农作大豆田土壤为研究对象,利用土壤物理分组技术,分析了土壤团聚体组成及碳氮储量变化。结果表明,常规农作大豆田转换为有机农作大豆田后,<0.053mm粉粒加黏粒比重显著降低,0.053~0.25mm较小团聚体显著增加,土壤稳定性增大,土壤及团聚体中有机碳和全氮含量都显著增加。有机农作大豆田土壤包被于较小的大团聚体(0.25~2mm)中的<0.053mm细颗粒有机质百分比显著降低,0.053~2mm粗颗粒有机质显著增加。有机农作大豆田土壤及团聚体中碳氮储量都显著高于常规农作大豆田,土壤碳汇和氮汇效应增大。有机农作大豆田土壤稳定性增加,团聚体中碳氮含量显著增加,土壤碳汇效应增强,有机农作方式可能比常规农作方式更有利于土壤碳氮资源持续利用。     

河北省青龙满族自治县2005-2050年森林植被碳储量及碳密度估算

基于河北省青龙满族自治县第七次森林资源清查数据,运用生物量转换因子法和平均生物量法,结合不同树种的分子式含碳率,估算了2005年青龙满族自治县森林植被碳储量和碳密度;利用回归分析法拟合青龙满族自治县林龄与碳密度之间的曲线关系。以2005年为基准年,假定林分面积保持不变,林木保持生长,推算2020年、2030年、2050年青龙满族自治县林分的碳储量和碳密度。研究结果表明:2005年青龙满族自治县森林植被碳储量为255.5万t,平均碳密度为10.73t/hm2,植被碳储量和碳密度大体呈现"北部和东南部山区较高,中部河谷丘陵地带低"的空间格局,植被碳密度国有林场高于其他乡镇;油松、灌木、柞树和经济林是青龙满族自治县森林植被碳储量的主体;2020年、2030年、2050年青龙满族自治县林分的碳储量分别为181.57万t,256.37万t,398.25万t,林分碳储量保持稳定增长的趋势。     

喀斯特地区贵州省绥阳县土地利用/覆被变化对陆地植被碳储量的影响

土地利用/覆被变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。利用绥阳县2000年、2005年、2010年3期ETM/SPOT影像解译获得的2000—2010年土地利用变化数据,估算了该县土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响。结果表明:2000—2005年研究区耕地面积增加了22.87hm2,林地、牧草地分别减少了15.78,8.28hm2,植被碳储量2005年比2000年减少了2 945.11t;2005—2010年研究区耕地、牧草地分别减少26.28,4.09hm2,林地增加29.07hm2,植被碳储量2010年比2005年增加了1 786.17t。综上,该县植被碳储量总体呈减少趋势,且退耕还林还草、天然林保护工程和城镇建设用地增加等是影响该地区植被碳储量变化的重要因素。     

保护性耕作下南方旱地土壤碳氮储量变化

通过4 a的田间定位试验和室内分析,采用随机区组排列,在玉米收获后采集0~40 cm土层的土样,研究了贵州省典型旱地保护性耕作下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)储量的变化特征。结果表明,保护性耕作的短期固碳效果不明显,在试验的前3 a,保护性耕作较传统耕作相比土壤碳氮储量无明显变化;但4 a后,保护性耕作的0~20 cm和20 cm^40 cm土层有机碳储量比传统耕作分别显著提高7.1%和8.5%,表层(0~20 cm)土壤氮储量显著提高7.7%;就0~40 cm土体而言,4 a后保护性耕作土壤有机碳氮储量比传统耕作分别显著提高7.7%和6.5%。保护性耕作对土壤碳:氮比的影响不明显。从长远的提升土壤碳氮储量的角度来看,保护性耕作是喀斯特地区值得推广的农田管理措施。     

红壤丘陵区典型植被群落根系生物量及碳储量研究

采用标准地法和"WinRhizo根系分析系统"平面扫描,研究了红壤丘陵区六种典型植被群落的根系特征、生物量、固碳量及土壤碳储量.结果表明:(1)根系特征值随土壤深度增加呈递减趋势,马尾松、杉木混交林和马尾松、木荷混交林土壤表层根系分布密集,特征值较大,马尾松低效林根系分布稀疏,特征值最小;(2)不同植被群落,0-40 cm土层的根系生物量所占比例在58.89%～84.88%.0-20 cm土层的土壤碳储量所占比例在35.89%～48.67%;(3)该区乔木混交林的根系生物量大于纯林和火烧迹地,植被群落的灌草覆盖度是影响根系生物量的主要因素.马尾松、木荷混交林根系净生产力最大,为6.74 t/(hm~2·a),马尾松低效林最小,为1.28t/(hm~2·a);(4)马尾松、木荷混交林的根系固碳量和土壤碳储量最大,分别为60.66 t/hm~2和9086.32 t/hm~2,马尾松低效林最小,分别为15.97 t/hm~2和1 683.75 t/hm~2,根系固碳量只占土壤碳储量的极少部分,但根系通过改良土壤结构,对增强碳源汇集和贮存、积累碳素具有重要的影响.     

不同植被类型对土壤微生物量碳氮及土壤呼吸的影响

对四种植被类型下土壤微生物量碳、氮、土壤呼吸速率以及代谢熵的研究,结果表明,土壤微生物量碳、氮以及土壤呼吸在四种植被类型间差异显著,而土壤微生物代谢熵之间差异不明显。且不同植被演替阶段土壤微生物量碳、氮从初级阶段到次生林阶段逐步增大,从次生林到成熟林阶段明显减小;土壤呼吸随着植被的正向演替,呼吸速率逐渐增强;四种植被类型间土壤微生物代谢熵在次生林中最低,为0.44mgg-1h-1,万熟林地中最高,为1.01mgg-1h-1,表明土壤微生物对土壤碳的利用效率次生林较高,成熟林地较低。     

植被恢复对红壤侵蚀区土壤氮组分的影响

为了解植被恢复过程中土壤不同氮组分变化规律,以福建省长汀县典型红壤侵蚀区为研究对象,利用时空互代法,选取5个典型植被恢复阶段样地(裸地、恢复10、20、30年马尾松人工林和天然林)。土壤样品采集后,测定不同土壤氮组分,并探讨了其与土壤养分的关系。结果表明:(1)土壤全氮和有机氮组分(微生物量氮、溶解性有机氮、颗粒有机氮和粘粒有机氮)均为天然林>马尾松恢复20年人工林>裸地。天然林土壤铵态氮含量显著高于其他恢复阶段样地,植被恢复10年后硝态氮含量显著升高;(2)天然林土壤微生物量氮和粘粒有机氮与全氮的比例分别是裸地的5.37倍和2.81倍,并且其两种矿质氮(铵态氮和硝态氮)与全氮的比例也分别是裸地的3.23倍和5.67倍。(3)土壤全氮、有机氮组分和矿质氮与土壤其他养分(全碳、全磷、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾)呈显著正相关,说明植被恢复过程中,土壤肥力也逐渐改善。     

植被类型对黄土丘陵区土壤碳氮磷化学计量特征的季节变异

为探讨植被类型及生长季阶段对土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响,揭示黄土丘陵区陆地生态系统养分限制及循环规律。以黄土丘陵区典型荒草地（Grassland）、苜蓿（Medicago Sativa）地、沙棘（Hippophae rhamnoides）灌木地、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）林地、云杉（Picea asperata）林地为研究对象,分析其0—60 cm土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及化学计量比特征在植被类型间及生长季阶段内的差异。结果表明：（1）全生长季下乔木林地土壤SOC、TN、TP含量不同程度地显著高于灌草地0.7%~39.7%（P<0.05）,且各植被类型土壤SOC、TN含量均随植被生长而逐渐降低,土壤TP含量在生长季末期有一定的储集;（2）全生长季下5种植被类型土壤化学计量比（C：N、C：P、N：P）均值分别为24.70,77.56,4.26,其C：N、C：P均较全国平均值（12.3,61.0）偏大,而N：P较全国平均值（5.2）小;且该区灌木地土壤化学计量比与荒草地间均存在显著性差异,而乔木林地间土壤化学计量比及草地间土壤C：P、N：P间均无显著性差异;（3）土壤C：N在时间上具有较好的稳定性,同时各植被类型土壤化学计量比在生长季阶段间均表现为生长季旺期>生长季初期>生长季末期,但植被在生长季旺期下N：P （6.37）及生长季末期下C：P （40.84）与全生长季和全国均值的比较趋势相反。植被类型及生长季阶段对土壤养分及化学计量比特征均有一定的影响,同时黄土丘陵区植被生长受土壤N、P养分限制程度为N > P,因此应根据植被类型及生长阶段实际情况,合理施加氮磷肥,进而有助于土壤养分存留,加快生态修复进程。     

黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变

对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟和县南沟、延安燕沟 3 个流域不同恢复年限的植物群落的土壤抗蚀性和侵蚀程度进行了研究.对12个土壤抗蚀性指标进行主成分分析表明,土壤抗蚀性(主成分综合指数)强弱为灌木群落阶段＞多年生草本和蒿类群落阶段＞一二年生草本群落阶段,与一二年生草本群落阶段相比,灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了362.29% ～ 673.33% 和 574.71% ～ 930.00%;野外调查结果分析表明,随着植被的恢复演替,土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势,灌木群落阶段的土壤侵蚀量仅为演替初期的1.42% ～ 5.59%;通过回归分析,土壤侵蚀量和水稳性团聚类因子,以及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系,鉴于土壤分析的易获性,可选择＞0.5 mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标.     

长期施肥条件下土壤碳氮循环过程研究进展

土壤是主要的陆地生态系统碳库,碳、氮通过大气-作物-土壤界面进行周转和协同转化。长期施肥通过改变土壤物理、化学和生物学性质,进而影响土壤有机碳、氮储量的稳定性。土壤有机质是评价土壤质量的重要指标,具有农艺和环境双重功能。有机-无机肥配施不仅可显著提高土壤肥力,并且可减少农田土壤温室气体排放,保持农田土地的可持续利用。本文就土壤碳、氮消长动态研究以及有机质周转的同位素示踪测试技术等作一简要综述。     

子午岭林区植被类型对土壤氮素的效应

以黄土丘陵沟壑区的子午岭次生林区主要植被类型为对象,研究了植被类型对土壤全氮的影响作用。结果表明,长期草地(白羊草地和茭蒿草地)、灌木林和乔木林地表层土壤(0—5cm)的全氮含量为坡耕地表层土壤全氮含量的1.4～2.5倍。长期草地和乔木林地表层土壤(0—5cm)全氮的含量相近,高于灌木林地及恢复草地表层土壤的全氮含量。在林草植被下,表层土壤的全氮含量明显高于下层土壤的含量,土壤剖面中全氮的含量随着土层深度的增加而表现为下降趋势。与坡耕地相比,草、灌木和乔木可以分别提高0—15cm,0—25cm和0—50cm土层中土壤全氮的含量,表明了植被类型对土壤全氮效应的差异性。研究结果说明,在黄土丘陵区,坡地退耕还林,恢复植被,可以有效地驱动上层土壤氮素含量逐渐提高。     

长期不同施肥对红壤碳氮储量的影响

利用20年长期肥料定位实验,研究了不同施肥条件下土壤全氮在0~20 cm、20~40 m、40~60 cm层次中分布特征。结果表明,不同施肥处理土壤全氮含量、C/N比值均以0~20 cm土壤层次中最高,随着土壤层次加深而出现下降。长期不同施肥处理后土壤全氮储量高低趋势为:有机肥料区组>化学肥料平衡施用区组>化学肥料不平衡施用区组,有机肥料和有机无机肥料配合施用效果最为显著。长期不同施肥,土壤碳氮比(C/N)无显著差异,长期施用有机肥料,土壤有机碳和土壤全氮数量同步上升,土壤C/N比值保持稳定。有机肥料与化学肥料配合施用能够提高土壤碳氮库容,是维持土壤肥力的最优施肥方式。     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。     

额济纳不同植被覆盖类型土壤氮素时空分异特征

量化土壤时空变化对生态系统模型、精准农业和自然资源管理有重要意义。为了更好地控制环境问题,本文把传统统计方法、地统计学方法和地理信息系统三者结合起来,研究了中国西北部额济纳旗(1480 km~2)不同植被覆盖类型土壤氮的时空变化。于2011年与2015年从49个样点采集了98个0~15 cm土壤样品,测量了土壤全氮和硝态氮的含量,比较了不同植被覆盖类型土壤全氮和硝态氮的空间变化和时间变化。结果表明:土壤全氮含量明显受植被覆盖类型影响;土壤全氮平均值变幅为0.259~0.904 g kg~(-1),胡杨林地土壤全氮含量柽柳地土壤全氮含量梭梭地土壤全氮含量;2011年与2015年同一植被覆盖类型下土壤全氮含量差异不显著;2011年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为45.185 mg kg~(-1)、76.95mg kg~(-1)、39.335 mg kg~(-1),2015年胡杨林地、柽柳地、梭梭地土壤硝态氮含量分别为2.259 mg kg~(-1)、21.546 mg kg~(-1)、14.554 mg kg~(-1);胡杨林地和柽柳地土壤全氮呈中等强度空间相关性,梭梭地土壤全氮呈强空间相关性;植被覆盖类型明显影响着植被中氮的转移、转化和吸收;研究区土壤氮素含量呈现剧烈的时空变化。