喀斯特小流域不同土地利用方式土壤活性碳组分的变化特征

以贵州普定县陈家寨小流域为对象,探讨5种不同土地利用方式0~20 cm土层各活性有机碳组分的差异特征及其与土壤总有机碳间的关系。结果表明:贵州陈家寨喀斯特小流域0~20 cm土层土壤总有机碳含量为42.03(±25.08)g/kg,其中灌木林地有机碳含量最高为77.44(±28.38)g/kg,是耕地有机碳含量的3.5倍;土壤水溶性有机碳的含量表现为灌木林地荒草地人工林果园耕地,游离活性有机碳的含量表现为灌木林地人工林荒草地果园耕地,易氧化有机碳的含量表现为灌木林地人工林荒草地耕地果园;土壤总有机碳含量与各活性碳组分间均有显著相关关系,其中与游离活性有机碳的相关系数最高。不同土地利用方式下土壤有机碳含量不同,各活性有机碳组分既有相同之处,又存在差异,说明土壤活性有机碳的复杂性,因此不同活性有机碳的表征指标无论数值还是变化趋势不能直接比较。     

水稻秸秆还田下氮肥对土壤有机碳及碳库管理指数的影响

为完善黑龙江省水稻秸秆还田下施肥技术体系,采用随机区组设计,分析了不同处理下土壤不同层次有机碳及碳库管理指数。结果表明:同一施氮量下,与无秸秆还田比较,秸秆还田有利于提高表层土壤活性有机碳及碳库管理指数。秸秆还田条件下,0~10cm土层总有机碳、活性有机碳含量大于10~20cm土层含量,且各土层总有机碳、活性碳含量和碳库管理指数随着氮肥施入量的增加出现先增加后降低的趋势。处理Ⅴ(水稻秸秆还田配施氮肥用量为133kg·hm-2)的总有机碳、活性有机碳和碳库管理指数最高。     

亚热带杉木采伐迹地营造不同树种人工林对土壤碳氮磷积累的影响

通过比较我国亚热带地区杉木采伐迹地上营造的26年生米老排和杉木人工林0～100cm土层碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量、储量及其化学计量比,探讨不同造林树种对土壤碳、氮、磷养分在剖面的垂直分布的影响。(1)两种林分土壤C、N含量均随土层深度增加显著下降,在0～10cm土层米老排人工林土壤C、N含量比杉木人工林分别高28.72%和19.49%;(2)杉木人工林各土层间P含量无显著差异,而米老排人工林土壤P含量随土层深度增加而降低,米老排人工林比杉木人工林0～10cm土层P含量显著增加了11.22%,60～80cm及80～100cm土层P含量分别降低了17.40%和17.92%;(3)米老排人工林与杉木人工林0～100cm土壤C库分别为157.49t·hm~(-2)和132.60t·hm~(-2),营造米老排人工林比杉木人工林显著提高了土壤C库(18.72%),其中40～100cm土层C库显著增加了25.34%,各土层N库无显著增加,土壤N库无显著增加,但营造米老排人工林显著降低了40～100cm土壤P库,与杉木人工林相比降低了14.40%。因此,底层土壤是十分重要的养分库,造林树种转换对于底层土壤也有显著影响。与杉木人工林相比,阔叶树米老排人工林有更强的碳储存能力,能改善土壤肥力,也提高了磷在土壤表层的富集。     

皖南山区人工林土壤化学性质的空间分异及影响因子

森林土壤性状的空间分异会影响森林生态系统生产力和生态恢复方向。由于受到人类活动干扰,人工林土壤化学性质的变化特征一直不清晰。为探明皖南山区人工林土壤化学性质随林分类型、海拔和土层的变化特征,2016年10月在安徽省东至县梅城林场选择不同林分、不同海拔的6块样地,分层采集0～20 cm和20～40 cm的土样,测定了土壤酸碱度、电导率、总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳和全氮等化学性质。结果表明:1)该人工林地的土壤化学性质主要由林分类型主导,不同林分类型的土壤电导率和总有机碳等指标存在显著差别,针叶林的土壤养分含量显著高于其他(P0.05);2)林分类型对土壤化学性质的影响与植物群落多样性无关,主要是通过林木种类(即群落的优势种群)发挥作用的;3)海拔对人工林的土壤化学性质也有显著影响(P0.05),海拔越高土壤性状越好;4)随剖面深度增加,林分类型对土壤特性的影响将增强,海拔的作用会减弱。综上,调控林分类型是改善皖南山区人工林土壤化学性质的有效措施,种植针叶林能有效提升表层土壤养分含量,增加亚表层土壤活性碳的比例。     

不同利用方式对红壤关键带孙家小流域土壤活性有机碳组分的影响

活性有机碳(AOC)是评价土壤质量的重要指标,是土壤有机碳库的重要组成部分。研究以江西省鹰潭市余江县孙家小流域红壤关键带观测站为依托,采集了老稻田(old paddy,OP)(200年)、新稻田(new paddy,NP)(30年)、旱地(upland,U)(20年)、橘园(orchard,O)(30年)和林地(forest,F)(30年)的表层土壤(0～15 cm)样本,分析了土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)及微生物生物量碳(MBC)等活性有机碳组分的含量差异及春秋季变化,探讨了不同利用方式下关键带红壤中各形态活性有机碳组分的含量差异及其主要诱因。研究结果表明:红壤关键带中老稻田土壤TOC含量和密度及各组分活性碳含量均显著高于新稻田、旱地、橘园和林地;且只有稻田土壤DOC与旱地、橘园和林地土壤POC的春秋季变化差异显著。利用方式对土壤中各活性碳组分的存在比例影响差异显著,其中POC与ROC分别是稻田与旱地、橘园、林地土壤中所占比例最高的活性碳组分;而DOC则是所占比例最低的活性有机碳组分。相关性分析表明,不同利用方式红壤中DOC、MBC、ROC、POC与TOC之间均具有极显著的正相关关系。     

黔北喀斯特不同演替阶段森林土壤的有机碳储量

【目的】为喀斯特区域的生态政策和生态补偿提供重要的科技支撑。【方法】采用空间代替时间的方法分析人工林和不同森林演替阶段的土壤固碳能力。【结果】与森林演替顶级阶段相比,人工林土壤固碳潜力较大;与年龄相近的演替初期生态系统比较,人工林能够快速地增加较深层(10~50 cm)土壤有机碳的含量;随着森林年龄的增加,表层(0~10 cm)土壤有机碳呈增加趋势,演替初级阶段土壤中的有机碳占37.96%,演替中期的占32.73%,演替顶级的占31.02%;人工林0~10 cm土层有机碳占26.26%。【结论】实施退耕还林进行人工造林能够较快地增加土壤有机碳的含量,而且能够增加较深土层的有机碳的含量。     

辽西北半干旱区不同林型土壤团聚体与有机碳的关系

为更好地研究辽西北半干旱地区人工林土壤团聚体与有机碳及全氮之间的关系,选择该地区主要的人工林类型——樟子松人工林、杨树人工林和油松人工林,通过对其表层土壤(0～10cm)和剖面土壤(10～20,20～30,30～40,40～50cm)进行样品采集和分析,研究不同林型间土壤有机碳、全氮及其各粒级土壤团聚体有机碳、全氮的变化特征。结果表明:樟子松和杨树纯林土壤中有机碳和全氮的变化规律保持一致,都是随着土层深度的增加逐渐减少,而油松纯林中土壤有机碳和全氮含量在0～40cm随着土层深度的增加逐渐减少,而在40～50cm土层中却显著增加;且樟子松和杨树人工林表层土壤养分均高于油松人工林。杨树人工林和油松人工林中的团聚体更多集中在0.053～0.25mm,分别占土壤团聚体总量的63%和62%,而樟子松人工林中0.25～0.053mm和>2mm的团聚体含量均较高,二者约为其土壤团聚体总量的75%。3种林型中,油松人工林土壤团聚体有机碳和全氮含量最高,尤其在0.5～1mm和1～2mm粒级中最为明显,且3种林型中,有机碳和全氮的含量均以<0.053mm、0.5～1mm和1～2mm粒级高于0....     

四川盆地西缘4种人工林土壤有机碳组分特征

【目的】了解四川盆地西缘人工林土壤有机碳组分的分布规律.【方法】采集四川盆地西缘4种人工林(柳杉Cryptomeria fortunei、含笑Michelia wilsonii、桢楠Phoebe zhennan和麻栎Quercus acutissima)2个土壤层次(0～20 cm和20～40 cm)的土壤样品,测定土壤总有机碳、颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳的含量.【结果】麻栎人工林在0～20 cm土壤有机碳、颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别为73.40、21.54和19.01 g/kg,显著高于其他3种人工林,而易氧化有机碳含量在不同人工林类型间差异不显著;其次,4种人工林类型0～20 cm土壤碳组分含量均显著高于20～40 cm土层;土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳占土壤总有机碳比例分别为12.35%～30.93%、3.74%～25.85%和21.71%～37.66%;同时,4种土壤碳组分之间存在显著正相关关系.【结论】相比常绿阔叶林(含笑林和桢楠林)和针叶林(柳杉林),落叶阔叶林(麻栎林)更有利于土壤有机碳组分的积累.     

不同杨农复合经营模式对土壤活性碳组分及其分布特征的影响

对苏北地区3种杨农复合经营模式:宽窄行模式(简称K模式),片林模式(简称P模式)和网格模式(简称W模式)的土壤活性碳组分含量及其分布特征进行研究,结果表明:不同杨农复合经营模式对3种土壤活性碳组分都具有一定的影响,相比之下,可矿化碳含量更能反映土壤有机碳库对不同杨农复合经营模式的响应;不同杨农复合经营模式土壤活性碳组分在垂直分布上总体都有随土壤深度的增加而降低的趋势,分布规律相似;相关分析表明,不同杨农复合经营模式土壤可矿化有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳与土壤总有机碳含量呈现极显著正相关关系,相关系数分别为0.67、0.77、0.61,都可作为表征土壤碳平衡和土壤肥力变化的理想指标。     

模拟氮沉降对油松林土壤有机碳和全氮的影响

本文通过长期原位模拟氮沉降试验,研究暖温带油松林土壤有机碳和全氮对外源氮添加的响应过程与机制。从2009至2011年,氮处理水平分别为对照(0 kg/(hm2·a),N0),低氮(50 kg/(hm2·a),N1),中氮(100 kg/(hm2·a),N2)和高氮(150 kg/(hm2·a),N3)。利用土钻法研究油松人工林和天然林不同土壤深度土壤有机碳和全氮对模拟氮沉降的响应。结果表明,氮沉降降低了人工林和天然林不同土层深度有机碳含量,有机碳含量下降幅度随氮沉降量的增加而增大,且表层土壤(0~20 cm)下降幅度大于深层土壤(20~40 cm,40~60 cm)。天然林表层土壤有机碳下降幅度大于人工林。氮沉降显著增加了人工林表层土壤全氮含量(P0.05),但对天然林表层土壤全氮含量无显著影响(P0.05)。      

土地利用方式对荒漠土壤有机碳和养分含量的影响

以未开垦荒漠土壤为对照,研究土地利用方式对荒漠土壤有机碳、全氮和速效磷含量的影响.结果表明,与未开垦荒地相比较,玉米地和刺槐苗圃地土壤总有机碳含量在0-20 cm土层深度分别增加了32%-68%和27%-136%,但是苜蓿地仅在0-10 cm土层增加了48%.在0-20 cm土层深度,玉米地颗粒有机碳含量增加了143%-167%,而苜蓿地和刺槐苗圃地则仅在0-10 cm土层分别增加了217%和550%.在0-30 cm土层深度,玉米地和刺槐苗圃地矿物结合态土壤有机碳含量与未开垦荒地之间差异不显著,而苜蓿地则显著低于未开垦荒地.不同土地利用方式之间矿物结合态有机碳含量的这种变化主要是由于土壤粘粒含量的变化所引起(r=0.69,P<0.01).玉米地和刺槐苗圃地0-30 cm土层土壤全氮含量分别增加了61%和64%,而苜蓿地全氮含量变化不大;玉米地和刺槐苗圃地0-30 cm土层土壤速效磷含量变化不显著,而苜蓿地则降低了80%.     

黄土丘陵区人工林土壤有机碳的垂直分布特征

对黄土丘陵区刺槐和油松人工林的根系生物量、土壤有机碳含量及其土壤全氮进行了测定,分析了土壤有机碳和根系的垂直分布特征。结果表明,刺槐和油松人工林之间以及同一林分的不同林龄之间,根系生物量有明显差异。2种人工林表层土中有机碳含量不同,差值为{0.470%},10-20 cm土层有稍微差异,差值为0.075%,其他各层差别不明显,差值均小于0.023%。在不同林龄之间,除20 cm以上土层,幼林和成林之间的土壤有机碳含量有差异外,其他各层几乎没有差异。说明土壤有机碳的积累受诸多因素的影响,根系对土壤碳的积累有一定影响,但影响程度不大。人工林土壤全氮与土壤有机碳含量之间呈显著的线性正相关。     

不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征

为探讨不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征,通过为期196 d的土壤有机碳矿化培养试验,对高、中、低3种不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤进行了研究。结果表明:不同地力玉米田土壤有机碳矿化速率随时间的变化呈现相同的变化趋势,即随培养时间延长,呈现先高后低的变化趋势,最后趋于平稳;但随地力等级的降低,土壤有机碳矿化速率逐渐减小。培养结束时,不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳累积矿化量之间均存在显著性差异(P0.05);低地力土壤有机碳稳定性最差,固存量最小。同一地力,20～40 cm土层土壤有机碳矿化速率和累积矿化量较0～20 cm显著降低(P0.05),表层土壤稳定性较差,不利于土壤有机碳固定。伴随土壤有机碳矿化过程,土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤可溶性有机碳(DOC)含量均较初始含量显著降低(P0.05);土壤有机碳潜在矿化势(Cp)与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、MBC和DOC均呈极显著正相关。土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程,且当地力等级变化时,各土层土壤有机碳的稳定性均受到不同程度的影响。     

黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库管理指数分异研究

以纸坊沟流域不同农田类型土壤为研究对象,分析土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数的演变特征。结果表明,黄土丘陵区不同农田类型土壤碳库各组分含量差异较大,其中活性有机碳是总有机碳的主要部分,占总有机碳的58.0%～79.6%,是碳库变化的主要因素。不同农田类型土壤有机碳、活性有机碳、非活性有机碳含量变化规律一致,大棚菜地最高,其次是川地、梯田和坝地、沟台地,坡耕地最小。不同农田类型土壤碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数差异明显,变化规律相似,相对于坡耕地,各指数增加明显,其中大棚菜地增幅最大,其后从大到小依次是川地、梯田、坝地、沟台地,表明其他几种农田类型经营管理较坡耕地更为科学。相关分析表明,有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子相关性密切,可以作为该地区农田类型土壤肥力的监测指标因子。     

年内轮耕对小麦—玉米两熟农田土壤水稳性团聚体碳、氮分布的影响

在华北平原小麦—玉米两熟区,设置6种年内轮耕模式,即小麦季免耕玉米季免耕(WZ-MZ)、小麦季免耕玉米季深松(WZ-MS)、小麦季深松玉米季免耕(WS-MZ)、小麦季深松玉米季深松(WS-MS)、小麦季翻耕玉米季免耕(WC-MZ)、小麦季翻耕玉米季深松(WC-MS),探讨年内轮耕模式对土壤水稳性团聚体碳、氮分布的影响。结果表明,MS的年内轮耕模式比MZ有利于0~40 cm土层微团聚体聚成更大粒级的团聚体和保护大团聚体免受破坏;无论玉米季免耕还是深松条件下,与WZ、WC相比,WS能提高10~40cm土层0.25 mm粒级的大团聚体含量;WZ和WS比WC能显著提高土壤表层有机碳及全氮,使更多的碳、氮在土壤表层聚集;MS比MZ能降低0~10 cm和提高10~40 cm土层团聚体中有机碳及全氮含量;WZ能显著提高土壤0~10 cm土壤团聚体中C/N;无论小麦季采用哪种耕作方式,MS比MZ能降低0~10 cm和提高10~40 cm土层团聚体中C/N。     

Effect of long-term fertilization on phosphorus fractions in different soil layers and their quantitative relationships with soil properties

Investigating the dynamics and distribution of soil phosphorus (P) fractions can provide a basis for enhancing P utilization by crops.  Four treatments from a 29-year long-term experiment in black soil with maize cropping were involved in this study: no fertilizer (CK), inorganic nitrogen and potassium (NK), inorganic nitrogen, phosphorus, and potassium (NPK), and NPK plus manure (NPKM).  We analyzed soil P fractions in different soil layers using a modified Hedley sequential method.  The long-term NPKM treatment significantly increased total P by 0.6–1.6 times in the different soil layers.  The Olsen-P concentration far exceeded the environmental threshold for soil Olsen-P (50.6 mg kg^–1) in the NPKM treatment in the 0–60 cm soil profile.  Moreover, the concentrations and proportion of labile and partially labile inorganic P (Pi) fractions (i.e., NaHCO₃-extracted Pi, NaOH-extracted Pi, and dilute HCl-extracted Pi) to the sum of all P fractions (Pt) in the 0–60 cm soil profile were higher in the NPKM treatment than in the NPK treatment, indicating that manure could promote the transformation of non-labile into more labile forms of P in soil, possibly by manure reducing P fixation by soil particles.  Soil organic matter, Mehlich-3 extractable iron (Fe), and organic-bound aluminum were increased by fertilization, and were the main factors influencing the differences in the P fractions in the 0–20 cm soil layer.  Soil mineral components, i.e., free Fe oxide and CaCO₃, were the main factors influencing the P fractions in the subsoil.  The soil P transformation process varied with soil layer and fertilization.  Application of manure fertilizer can increase the labile (Olsen) P concentrations of the various soil layers, and thus should reduce the mineral P fertilizer requirement for crop growth and reduce potential environmental damage     

连续施用土壤改良剂对沙质潮土肥力及活性有机碳组分的影响

【目的】以河北省廊坊市小麦-玉米轮作区沙质潮土为研究对象,通过2015—2018年田间连续定位试验,研究两种土壤改良剂对土壤活性有机碳组分含量和土壤碳库管理指数的影响,以期为沙质潮土有机碳库培育,改善土壤质量提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,设4个处理:(1)单施化肥(CK);(2)CK+有机改良剂15 t·hm-2(T1);(3)CK+无机改良剂2.25 t·hm-2(T2);(4)CK+有机改良剂15 t·hm-2+无机改良剂2.25t·hm-2(T3)。收获季测定土壤有机碳、全氮、pH、速效磷、速效钾,并运用修正的内梅罗指数法计算土壤综合肥力指数(IFI)。再分析活性有机碳各组分含量,并计算碳库管理指数(CPMI)。最后通过CPMI和IFI指示指标评价连续施用土壤改良剂对沙质潮土改良的应用效果。【结果】较CK处理,施用有机改良剂处理土壤总有机碳(TOC)和土壤综合肥力指数(IFI)均显著提高,尤其是有机无机改良剂配施时效果最显著;施用有机改良剂处理各活性碳组分含量均呈升高趋势,并且活性有机碳各组分含量呈现为:易氧化有机碳(LOC)>可溶性有机碳(DOC)&g...     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。     

川西亚高山-高山土壤表层有机碳及活性组分沿海拔梯度的变化

青藏高原东缘亚高山-高山地带土壤碳被认为是我国重要的土壤碳库,作为高海拔低温生态系统,土壤碳对土壤暖化的响应可能也更加敏感。该区域亚高山森林一般分布在海拔3200 m以上,上缘接高山树线和灌丛草地,土壤有机碳含量高。海拔梯度上变化的土壤环境因子是主要土壤温度,海拔梯度上高寒土壤有机碳及活性有机碳组的分布格局,可体现海拔梯度上温度因子对土壤碳动态的影响。对沿海拔3200 m(亚高山针叶林)、3340 m(亚高山针叶林)、3540 m(亚高山针叶林)、3670 m(亚高山针叶林)、3740 m(亚高山针叶林)、3850 m(高山林线)、3940 m(高山树线)、4120 m(高山草地)的土壤表层(0-20 cm)有机碳和活性有机碳组分含量进行分析,结果表明在该海拔范围内,表层土壤总有机碳含量随着海拔的升高而增加,显示高海拔有利于土壤碳的固存;土壤活性有机碳组分中,颗粒态有机碳含量及其占总有机碳比例与海拔呈显著正相关,在海拔最高的4120 m含量和占有机碳总量比例分别达到50.81 g/kg和56.52%。在该海拔范围内海拔越高颗粒态有机碳占有机碳比例越高,显示高海拔土壤有机碳更多以土壤颗粒态碳形式贮存。微生物量碳、水溶性碳、轻组分有机碳与海拔高度没有明显的相关性,表明这些活性有机碳组分受海拔因素影响不大;易氧化有机碳含量与海拔高度显著正相关。因此,颗粒态有机碳含量及其比例可作为高海拔地带土壤活性有机碳库动态的特征指标,表征高海拔地带土壤有机碳动态与贮量受温度影响的指标。     

覆草旱作对稻田土壤活性有机碳的影响

[目的]研究覆草旱作和免耕覆草旱作稻田土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数的特征.[方法]在江西省余江县水稻原种场的双季稻田,设置常规水作、裸地旱作、覆草旱作、免耕裸地旱作和免耕覆草旱作5个处理.于第5年晚稻收获期,采集以上处理的耕层土壤样品,测定了土壤总有机碳和活性有机碳含量.[结果]与常规水作相比,覆草旱作和...