土地利用和覆被变化对土壤碳库和碳循环的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成成分,其较小幅度的变化即影响到陆地植被的养分供应,同时可能影响到碳向大气的排放而加剧全球气候变化。本文概述了国内外土壤碳库和碳吸存的研究概况,并对土地利用和覆被变化对土壤碳库和碳循环影响的最新研究进展进行了详尽的阐述,旨在对科学地利用和保护有限的土壤资源,减缓土壤中温室气体排放、增加土壤碳截存,提高土壤质量,对退化土地的生态恢复及环境治理和保护提供理论参考。     

浅析森林采伐对土壤有机碳的影响

土壤碳库不仅在全球碳循环中发挥重要作用,还能起到维持森林生产力的重要功能。森林采伐将对土壤有机碳库产生扰动,本文从森林采伐强度、收获方式、伐后恢复及伐后土地利用方式四个方面分析了森林采伐对土壤有机碳的影响。     

干旱河谷区土壤有机碳及其质量分配特征

[目的]研究干旱河谷区土地利用变化对土壤有机碳及碳库质量的影响。[方法]选取岷江上游干旱河谷区8种典型土地利用类型,即人工纯林、退耕荒坡、农用地、经济作物林、灌木林、人工混交林、次生林和天然林地,对其0~100 cm土层土壤有机碳、碳库质量及其分配特征进行分析。[结果]土壤有机碳及密度均随土层增加而递减,但因植被类型的差异和人类干扰活动的影响,递减程度有所不同。总体而言,土壤有机碳及其密度退耕荒地、农用地和经济作物林地均显著低于其他土地利用类型,而退耕荒地、农用地和经济作物林之间无显著差异,各土地利用类型土壤有机碳密度均值在1.35~3. 03 kg/m2,平均以经济作物林最低(1.35 kg/m2),以灌木林最高(3. 03 kg/m2);从有机碳密度及其变异系数看,表层土壤变异程度最高,10~40 cm各层间变异程度相对表层较低但变异波动大,40~100cm土层变异程度又有所上升,表明碳密度差异主要取决于土壤厚度;从碳库质量看,非保护性碳库表现出与有机碳及其密度一致递减规律,但在0~40 cm土层各土地利用类型非保护碳库均呈快速下降趋势,尤其在0~20 cm土层,除农用地呈小幅上升外,其他土地利用类型土壤轻组有机碳在该层均大幅度降低,变化幅度最大的是人工纯林(78.45%),最小为经济作物林(7.28%)。在60 cm土层以下,轻组有机碳含量差异很小,灌木林地则在整个剖面中碳库质量最低。[结论]该研究为我国干旱河谷区科学调整土地利用方式、增强土壤碳吸存能力提供参考。     

不同土地利用方式土壤呼吸速率动态研究进展

陆地生态系统土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,陆地土壤碳库的微小变化将直接影响全球碳平衡,并对大气CO_2浓度造成大的扰动。森林、草地及农田三大生态系统土壤碳库作为陆地生态系统土壤碳库的重要组成部分,是决定未来土壤碳源、汇动态的关键部分。综述了不同土地利用方式的土壤呼吸测定方法及土壤呼吸动态,并结合目前不同空间尺度及生态系统土壤呼吸的研究现状,提出未来研究中应加强不同测定方法所得结果间的比较,以及复杂环境条件下土壤呼吸模型的研究与尺度扩展应用。     

黑龙江省大庆地区土壤碳氮库变化影响因子的估算

利用1978年MSS多光谱数据、2008年中国资源卫星数据、第2次全国土壤普查数据和2009年土壤野外试验数据,对黑龙江省土壤退化典型区域大庆地区的土地覆被土壤碳氮库变化及其影响因子进行了估算.结果表明:1979年全区土地覆被土壤总碳氮量分别为(163.68±47.34)×10<'6>t和(102.00±22.55)×10<'5>t,2009年分别为(152.19±43.74)×10<'6>t和(67.44±33.23)×10<'5>t,30年期间大庆地区土地覆被土壤总碳氮量分别减少了11.49×10<'6>t和34.56×10<'5>t.耕地、林地、草地、沙地、盐碱地和沼泽地的土壤碳库影响因子分别为0.07、-0.24、0.70、0.89、3.67和0.77,土壤氮库影响因子分别为-0.65、-0.18、1.41、0.23、0.35和0.89.大庆地区土壤碳氮库的影响因子与中国的数据有些出入.     

黄土台塬不同土地利用方式对土壤有机碳氧化稳定性及酶活性的影响

以黄土台塬乔木、灌木、乔灌混交、草和农田为对象,进行了不同土地利用方式土壤易氧化态碳、酶活性研究.结果表明:(1)与耕地相比,林地和草地土壤易氧化态碳含量及其分配比例分别提高了171％～218％、55％～71％,碳库指数、碳库活度指数和碳库管理指数(CPMI)分别提高了73％～ 116％、103％～163％和233％～330％,有机碳氧化稳定系数降低了15％～21％(0～5 cm土层).(2)草地和乔木林地土壤过氧化氢酶活性略高于其他;0～5 cm土层,草地和林地土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶活性分别高于耕地98％～211％、88％～117％;灌木林地脲酶活性分别高于耕地、天然草地69％和144％.(3)0～5、5～20 cm和20～40 cm土层,CPMI敏感系数为其他参数的1.29～14.58倍;各酶活性相比较,土壤脲酶活性能更好地体现有机碳氧化稳定性强弱和碳库活度,碱性磷酸酶和蔗糖酶活性可较好体现土壤有机碳总体水平和转化程度;4种酶活性与CPMI达显著以上正相关水平.因此,土壤CPMI可作为土地利用方式对土壤影响和碳固定的评价因子.     

土壤碳作为湿润亚热带表层岩溶作用的动力机制:系统碳库及碳转移特征

以桂林丫吉村岩溶实验场为例, 分析了表层带岩溶系统中碳库组成, 测定了各碳库的碳稳定性同位素丰度, 表明土壤碳是系统中最大的碳库, 生物的 Ｃ Ｏ２ 吸收同化与土壤有机质分解导致的土壤 Ｃ Ｏ２ 释放是系统中主导的碳流通过程, 系统活动态碳组分主要由土壤碳贡献, 从而揭示了土壤碳对表层岩溶作用的动力机制。     

土壤碳作为湿润亚热带表层岩溶作用的动力机制：系统碳库及？…

以桂林丫吉村岩溶实验场为例,分析了表层带岩溶系统中碳库组成,测定了各碳库的碳稳定性同位素丰度,表明土壤碳是系统中最大的碳库,生物的ＣＯ２吸收同化与土壤有机质分解导致垢土壤ＣＯ２释放是系统中主导的碳流通过程,系统活动态碳组分主要由土壤碳贡献,从而揭示了土壤碳过程表层岩溶作用的动力机制。     

侵蚀及土地利用管理方式改变对土壤有机碳的影响

土壤侵蚀是重要的环境公害,侵蚀造成土壤有机碳的大量迁移、转化和流失,产生严重的环境问题,相关机理研究尚不清楚。阐述了水蚀和风蚀两种主要方式对土壤有机碳库的影响,侵蚀和二氧化碳温室气体排放的关系。介绍了林地转为农田、草地以及草地转为农田等土地利用方式的改变对土壤有机碳库的影响,免耕提高土壤固碳能力。提出了控制侵蚀,减少土壤碳流失的措施。     

基于坡改梯工程后的园地和耕地土壤碳库及其组分演变特征

以太行山低山丘陵区坡改梯土壤为研究对象,探究坡改梯后利用为耕地和园地不同年限的土壤有机碳各组分含量及其碳库质量演变特征。结果表明:坡改梯后,土壤有机碳各组分含量(有机碳TOC、可溶性有机碳DOC、易氧化有机碳ROC、微生物量碳MBC、微生物熵qSMBC、碳排放量CO2-C)和土壤碳库质量(碳库指数CPI、碳库管理指数CMI、碳库活度指数LI、有机碳储量SOCs)随时间变化特征总体为8年>坡改梯前>20年>2年。坡改梯后,利用为园地的土壤有机碳各组分整体高于耕地,且园地CMI、CPI、LI较耕地分别显著提高31.2%、19.3%、12.3%。在不同土层间,TOC、DOC和ROC随深度加深而降低,且0～20cm比20～40 cm土层对不同利用方式响应更加敏感。坡改梯造成的土壤碳损失8年左右达到坡改梯前水平,利用为园地比耕地对土壤碳库质量的提升潜力更高。     

闽侯郊区不同土地利用方式对土壤活性碳的影响

[目的]探讨土地利用类型对土壤活性有机碳库的影响以及土壤活性有机碳与土壤养分的关系。[方法]根据利用方式不同,将试验区土壤划分为林地、菜地、地瓜地、茉莉地、果地、甘蔗地6种利用类型,测定土壤基本理化性质。[结果]结果表明:6种土地利用类型中,同总有机碳变化相比,微生物碳和水溶性碳的变化更明显;而微生物碳与水溶性碳相比,后者的变化更明显。[结论]微生物碳和水溶性碳可以作为反映土壤有机质质量的灵敏指标。     

城市湿地周边不同土地利用方式下土壤有机碳及其活性组分特征

以安徽省蚌埠市龙子湖湿地周边林地、防护林带、水产养殖地、公园绿地、耕地5种土地利用类型为研究对象,探讨不同土地利用方式对土壤有机碳和活性有机碳组分的影响。结果表明,湿地转变为其他土地利用类型后,土壤有机碳呈现显著的土层表聚性,林地较其他土地利用类型有更强的碳截存能力。同种土地利用方式下,土壤易氧化有机碳质量分配比例随土层深度变化产生的变幅范围较小,公园绿地、防护林带和水产养殖地土壤表层颗粒有机碳质量分配比例出现集聚,然而在10 cm以下土层其变化范围较小。土壤有机碳、土壤易氧化有机碳、土壤颗粒有机碳质量分数之间存在极显著（P<0.01）的相关关系,三者在公园绿地与水产养殖地土壤表层质量分数的差异显著性分析结果显示,颗粒有机碳对土地利用方式变化的响应要比土壤有机碳和土壤易氧化有机碳更为敏感。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机质及碳库管理指数影响研究

[目的]研究桂林毛村岩溶地区不同土地利用方式土壤有机碳、活性有机碳及其碳库管理指数。[方法]采用野外调查取样和室内测试分析的相结合的方式,土壤有机碳采用重铬酸钾外加热法,活性碳采用333mmol/L高锰酸钾氧化法。[结果]不同土地利用方式之间的CMI的差异随着有机质活性的增强而增大,灌丛的CMI高于其它三种土地利用方式,具体为灌丛〉林地〉水田〉旱耕地,活性有机质与其它基本理化性质表现为显著或极显著相关关系。[结论]活性有机质可以指示土地利用方式对土壤有机质和CMI的影响。     

土地利用方式对土壤活性有机碳分布的影响

对福建省建瓯市山地红壤的园地(茶园、桔园)、林地(杉木、木荷、封育)不同土层(0-10 cm、10-20 cm)土壤活性有机碳(轻组有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳)含量进行研究。结果表明,林地转变园地后,在0-10 cm土层土壤轻组有机碳(LFC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量平均分别下降了65.97%、64.60%和54.78%,在10-20 cm则平均分别下降了57.39%、21.88%和43.71%;土壤微生物商在不同利用方式下没有明显分异规律。土壤活性有机碳含量随土层加深而递减(桔园除外),但不一定有显著差异。因此,亚热带山地红壤内林地转变为园地会导致土壤活性有机碳含量大幅度下降,活性有机碳比土壤总有机碳对土地利用变化更为敏感。     

红壤丘陵区不同地类活性有机碳分布特征及与草本生物量关系

以南方红壤丘陵区荒地、松林、草地坡地小区为研究对象,在研究了土地利用方式对土壤活性有机碳和草本生物量分布特征影响规律的基础上,深入探讨了不同土地利用方式下土壤活性有机碳与草本生物量的定量关系.结果表明不同土地利用方式对土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及草本生物量的分布特征均有重要影响,其中草地坡面小区的活性有机碳各组分和草本生物量均高于荒地和松林小区;定量关系研究表明,影响荒地、松林和草地草本生物量的活性有机碳组分分别为DOC,ROC,DOC和MBC,其中荒地坡面DOC主要通过土壤有机碳(SOC)对草本生物量产生影响.     

砾石覆盖对农田土壤有机碳、微生物和土壤酶活性的影响

研究不同土地利用条件及不同砾石覆盖年限对农田土壤有机碳含量、微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明,砾石覆盖下,农田土壤有机碳含量基本介于未覆盖农田和撂荒地之间;随着砾石覆盖年限增加,土壤有机碳含量逐年降低,并且在15 a时达到较低。砾石覆盖下,土壤微生物数量处于较稳定的状态;农田中大多数土壤酶活性介于未覆盖农田和撂荒地之间。相关分析表明,砾石覆盖下农田土壤酶活性与土壤有机碳含量,土壤微生物数量存在显著或极显著的相关性,因而可用某些土壤酶活性表示土壤有机碳或肥力的变化情况。砾石覆盖超过15 a的农田,有机碳含量过低,多种土壤酶活性不再适合作物生长,需要停耕堆肥,重新换砂来维持产量。     

辽河保护区不同土地利用方式下土壤的有机碳含量特征

基于野外调查采样和室内分析,研究辽河保护区3种土壤类型(草甸土、潮土和沼泽土)、4种土地利用方式(旱田、水田、林地和草地)下土壤总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳的含量特征。结果表明,辽河保护区不同土地利用方式下土壤的总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳含量差异显著(P0.05),旱田和水田土壤的总有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于林地和草地的,草地土壤溶解性有机碳含量显著高于旱田、水田和林地的。草甸土不同土地利用方式下土壤的总有机碳含量、溶解性有机碳含量和微生物生物量碳含量均随剖面深度(0~60 cm)的增加呈逐渐降低的趋势。相关性分析结果表明,土壤总有机碳含量与微生物生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01),二者与土壤溶解性有机碳含量的相关性无统计学意义。结果表明土地利用方式的改变将影响到辽河流域土壤有机碳的存在形态和含量。     

不同利用方式对紫色水稻土微生物量碳的影响

通过研究西南大学试验农场包括不同的耕作、轮作和施肥的综合利用方式对经14年28茬的中性紫色水稻土壤微生物量碳的差异,探究利用方式对紫色水稻土生物活性的影响。结果表明:耕层土壤微生物量碳主要介于200～600mg/kg,除垄作耕翻(稻油)处理外,基本随深度增加而降低。长期垄作免耕并实行稻油轮作的利用方式使其土壤微生物量碳在0～10cm土层与其他利用方式相比明显增加,并且差异显著;而水旱轮作(稻油)的利用方式不利于增加微生物量碳,说明微生物量碳可用作利用方式影响紫色水稻土土壤质量变化的生物学评价指标。从提高土壤生物活性与有机碳含量的角度来看,垄作免耕(稻油)的利用方式最适合于紫色水稻土。     

土壤活性有机碳的监测及在土地管理中的应用

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中比较活跃的化学组分,在陆地碳的循环研究中扮演了非常重要的作用。土壤活性有机碳可用溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFC)、易氧化有机碳(LOC)、土壤微生物生物量碳(SMBC)和潜在可矿化碳(PMC)表示。本文综述了这五种活性有机碳的分组和测定方法,以及活性有机碳对不同施肥措施、不同耕作措施和土地利用方式的响应。表明在不同土地管理措施下,土壤活性有机碳的不同组分均发生相应变化,这对调节土壤养分循环、维持土壤肥力和完善碳循环的动态平衡机制具有十分重要的意义。并展望了今后的研究方向,以期为农业的可持续发展提供科学参考,为土壤养分的高效利用和土地的科学管理奠定基础,为开展有机质的累积与矿化提供依据。