秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳 及其组分的影响

为探求秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳及其组分含量的影响,在太湖流域开展田间试验。试验采取常规灌溉(F)、控制灌溉(C)2种水分处理形式,与常规肥(F)、秸秆还田(S)2种施肥管理方式相结合,分析了不同水碳管理模式下的稻田土壤有机碳和土壤活性有机碳的季节变化规律及其含量之间的相关性。结果表明:控制灌溉加速了土壤有机碳分解,而与秸秆还田的结合促进了稻田土壤有机碳的累积。不同肥料管理条件下,控制灌溉稻田稻季土壤有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(SMBC)均值分别较常规灌溉稻田降低10%、1.8%、7.9%。控制灌溉与秸秆还田联合管理(CS)和常规水肥管理稻田(FF)相比,TOC、SMBC分别提高了10.4%和15.3%。不同水碳管理模式下的稻田土壤DOC与TOC、SMBC与TOC之间均呈极显著正相关关系。节水灌溉稻田中施加秸秆有利于提高稻田土壤有机碳含量,改善土壤活性碳组分。     

保护地不同灌溉方式下土壤碳库管理指数的研究

以沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉方法进行保护地长期定位灌溉试验,保护地分3层采取0~45 cm土层的土壤样品,测定供试土壤的总有机碳、活性有机碳含量,计算出碳库管理指数,研究了不同灌溉方法对保护地土壤总有机碳和活性有机碳的影响。结果表明,土壤总有机碳和活性有机碳均随土层的加深而减少。在0~15 cm和15~30 cm土层,3种灌溉处理土壤的总有机碳含量顺序为滴灌>渗灌>沟灌,而30~45 cm的总有机碳含量顺序则为渗灌>滴灌>沟灌;各层次土壤活性有机碳含量排列顺序均为渗灌>滴灌>沟灌,且30~45 cm土层渗灌与沟灌的差异达到了5%显著水平;各灌溉处理、不同深度土层的土壤碳库管理指数大小排列顺序均为渗灌>滴灌>沟灌,但只有15~30 cm土层滴灌、渗灌的碳库管理指数与沟灌的差异达到了5%显著水平。     

腐熟污泥施用对土壤有机-无机碳组分的影响

为探明腐熟污泥施用对两种不同酸碱性土壤有机碳、无机碳组分的影响,明确无机碳与有机碳及土壤酸碱性的关系,通过连续两年的盆栽试验,开展小麦-玉米轮作模式下碱性壤土和酸性砂土污泥农用的研究。结果表明:添加腐熟污泥后,随污泥添加量的增加,两种土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)和腐殖质碳(HSC)等有机碳组分含量呈增加趋势。与对照(CK)相比,当污泥添加量为75 t/hm~2时,酸性砂土有机碳组分SOC、ROC、DOC、HSC含量分别增加了82.39%、25.62%、158.33%和30.77%(P 0.05);在碱性壤土中,上述有机碳组分分别增加了84.36%、49.26%、340.00%和354.90%(P 0.05),且两种土壤中各有机碳组分之间呈现极显著的正相关关系(P 0.01)。施用污泥降低了碱性壤土中ROC的分配比例(污泥施用量为3.75 t/hm~2时除外),但增加了DOC和HSC的分配比例;污泥农用降低了酸性砂土ROC和HSC的分配比例,但增加了DOC的分配比例。在碱性壤土中污泥农用降低了土壤无机碳(SIC)、活性无机碳(AIC)含量,同时土壤p H值降低;而在酸性砂土中污泥农用,土壤的SIC、AIC含量增加,同时土壤pH值增大;两种土壤的SIC和p H值之间均呈现极显著的正相关关系(P 0.01)。本研究可为不同酸碱性土壤碳库质量管理提供科学依据。     

气候变暖对典型湿地碳汇功能动态影响研究进展

水生生态系统是陆地生态系统重要的碳库,其中泥炭沼泽湿地是淡水湿地中碳累积量最高的生态系统,储存了全球土壤碳库近1/3的碳,因而在气候变暖的背景下,其碳库的收支平衡会产生巨大的改变从而影响全球碳排放收支。对历史时期泥炭沼泽湿地形成演化与碳累积过程、现阶段气候变化背景下泥炭地潜在碳排放过程机制及其影响因素以及利用模型预估泥炭地未来碳库动态变化3个方面进行了总结与评述。研究结果表明：全新世以来泥炭地的碳积累迅速,但受到全球变暖的影响,近年来泥炭地的碳储量变化明显。气候变化导致的温度升高和降水时空分布格局改变及环境植被变化等现象影响了泥炭地以微生物驱动的生物地球化学过程,从而影响到泥炭地的碳动态,但其主导因素及相互作用关系还需进一步研究;同时,模型作为预测未来泥炭地的碳动态的重要方式,由于其参数及结构的不同,其预测的结果具有很大的不确定性,因此如何获取更多实测数据,优化模型结构,提高结果准确性,将是未来工作中急需解决的问题。该综述有助于探究气候变暖对泥炭沼泽湿地碳循环的影响,预估未来泥炭沼泽湿地系统的碳排放情况,为完成“碳达峰”和“碳中和”目标提供重要的理论依据。     

芦苇沼泽和羊草草甸土壤呼吸动态研究

土壤呼吸是陆地生态系统中土壤碳库和大气碳库之间进行碳交换的关键途径。以莫莫格湿地内芦苇沼泽和羊草草甸为样地,在2014年5月~2015年5月间,利用ACE土壤碳通量自动测定仪对土壤呼吸的日变化和季节动态进行了监测。结果表明,羊草草甸土壤呼吸速率的日变化呈现较明显的单峰曲线,芦苇沼泽的日变化呈现一定的波动性。二者土壤呼吸速率的最高值分别出现在2014年7月和2014年5月14:00前后;最低值分别出现在2014年12月和2015年2月23:00前后。生长季是该两种群落土壤中CO_2主要释放时期。影响因素中,土壤5cm温度和表层土壤含水量对土壤呼吸影响显著,分别可以解释羊草草甸和芦苇沼泽土壤呼吸作用的72%和68%。     

腐殖酸强化脱硫石膏改良油污盐碱土壤的研究

以腐殖酸为表面活性剂进行了脱硫石膏改良油污盐碱土壤的土柱实验,研究了不同洗盐条件下土壤渗透性能、电导率和pH值的变化规律。研究结果表明,油污显著影响脱硫石膏改良盐碱土壤的效果,淋洗前后油污土壤的碱化度仅从42.78%下降到37.72%;而加入腐殖酸表面活性剂后,油污盐碱土壤碱化度由42.78%下降到23.20%,淋出液电导率值显著增高,且pH值有所变化,证明加入腐殖酸表面活性剂可显著强化脱硫石膏改良油污盐碱土壤。     

长期免耕对不同土层土壤结构与有机碳分布的影响

为探明长期翻耕与免耕条件下不同土层深度土壤结构稳定性及其有机碳分布特征,在长期定位试验中分层(0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm)采集免耕和常规耕作处理下混合土样和原状土样进行土壤结构与有机碳的测定,结果表明:(1)随着土层的加深,0.5~2.0 mm和大于2.0 mm粒级团聚体含量表现为逐渐降低的趋势,而其他粒级团聚体含量呈增加趋势。免耕更利于提高大粒级团聚体(0.5 mm)的含量,且土壤结构的稳定性显著提高,其作用深度在50 cm以上。(2)随着土层的加深,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为先增加后降低再趋于稳定的趋势。免耕处理在0~80 cm土层的土壤总有机碳和活性有机碳均高于常规耕作处理。(3)随着土层的加深,不同粒级团聚体总有机碳含量呈降低趋势,大粒级团聚体中含有较高的有机碳。免耕更利于0~40 cm土层不同粒级团聚体总有机碳含量的提高。随着土壤团聚体粒级的降低,土壤活性有机碳含量呈降低趋势。与常规耕作相比,除0.053~0.250 mm粒级团聚体外,免耕提高了0~20 cm土层各粒级团聚体中活性有机碳含量。(4)随着土层的加深,各粒级团聚体中有机碳对土壤总有机碳的贡献率表现为先降低后增加再降低的趋势。不同粒级团聚体中,大于2.0 mm和小于0.053 mm粒级团聚体有机碳贡献率在0~100 cm土层均低于其他粒级团聚体。在0~20 cm、30~40 cm和90~100 cm土层,免耕处理各粒级团聚体有机碳累积贡献率均高于常规耕作。     

呼伦贝尔市湿地生态系统固碳量与碳汇潜力评估

针对内蒙古寒旱区湿地生态系统不同类型湿地,采用RS、GIS和GPS技术对2012年呼伦贝尔市TM卫星假彩色数字影像进行遥感解译,对湿地进行分类并计算其面积大小,在此基础上,估算与分析不同类型的湿地固碳能力,进行碳汇潜力预估,结果表明:呼伦贝尔市湿地总面积约73.44万hm2,共有沼泽湿地、湖泊湿地及河流湿地3大类,其中沼泽湿地所占面积最大。呼伦贝尔市年固碳总量92.23万t,不同类型湿地的年固碳量以沼泽湿地所占比例最大,达80.53%,其次为湖泊湿地,所占比例为17.63%,年固碳量最少为河流湿地,所占比例仅为1.84%。不同类型湿地的固碳速率有较大的差异,表现为森林沼泽湿地草本沼泽湿地灌丛沼泽湿地永久性湖泊湿地永久性河流湿地季节性湖泊湿地季节性河流湿地藓类沼泽湿地。呼伦贝市湿地生态系统具有较大的固碳潜力,其年固碳总量相当于一年内减少425.68万t的二氧化碳排放量。     

养殖废水灌溉对玉米地土壤水溶性碳及其剖面分布的影响

为了研究养殖废水灌溉对土壤水溶性碳量及其占总有机碳量比例的剖面分布的影响,设置水质和灌溉量处理,测定了玉米地土壤总有机碳和水溶性碳量,分析了水溶性碳占总有机碳比例及其剖面分布特征。结果表明,总有机碳及水溶性碳量在土壤表层较高,且随着土层加深均有所减少。养殖废水灌溉条件下的土壤总有机碳和水溶性碳量总体上比清水灌溉处理的高,这说明在一定范围内养殖废水灌溉更有利于土壤中有机碳量的增加。清水灌溉条件下,灌水量为640 m~3/hm~2时土壤总有机碳量最高;灌水量为760 m~3/hm~2时水溶性碳量最高。养殖废水灌溉条件下,灌水量为880 m~3/hm~2时土壤总有机碳和水溶性碳量均为最高。由于土壤中的总有机碳在土壤深层分布较少,且随土层加深土壤总有机碳量下降幅度减小,水溶性碳占总有机碳的比例随土层深度加深而逐步增加。养殖废水灌溉有利于土壤总有机碳、水溶性碳量的增加,并可促进二者在土壤表层的积累。     

旱作区土壤有机碳密度空间分布特征与其驱动力分析

为直观显示0～40 cm深度不同层次的土壤有机碳密度空间分布特征,并深入分析不同空间位置上有机碳密度的主要影响因素,根据2017年分层采样点的测试数据计算了旱作区土壤有机碳密度,采用反距离加权法模拟了有机碳密度空间三维分布特征,用地理加权回归分析了有机碳密度的影响因素。结果表明:旱作区土壤有机碳密度呈东北高、西南低的趋势;不同类型土壤的有机碳密度差别较大。气候(温度、降水)是旱作区有机碳密度的主要影响因素。随着土层深度的增加,气候和黏粒含量对土壤有机碳密度的解释度呈增大的趋势。年平均气温与土壤有机碳密度呈负相关性,在不同区域不同深度土层中,年降水量与土壤有机碳密度的回归系数都低于0. 01,相关性很小,黏粒含量与土壤有机碳密度呈正相关性。研究成果可为探究有机碳储量估算和科学制定固碳减排政策提供数据和理论支撑。     

施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响

【目的】研究施肥对采煤塌陷复垦土壤团聚体组成及其碳、氮分布的影响,为改善采煤塌陷复垦土壤的物理团粒结构与化学性质,促进复垦土壤碳氮循环与利用提供一定理论基础。【方法】以山西省晋城市采煤塌陷复垦区土壤为研究对象,在常规灌溉条件下,以不施肥处理为对照(CK),研究了有机肥、无机肥、有机无机肥配施3种施肥处理对0～20、20～40 cm土层团聚体组成及碳、氮分布的影响。【结果】与CK相比,有机肥处理显著增加了土壤>2mm和1～2 mm粒级团聚体量,降低了0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒级微团聚体量,单施化肥较有机肥处理提高了微团聚体量。单施有机肥、有机无机肥配施处理土壤的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)显著高于单施化肥处理,分形维数(D)低于化肥处理。有机肥处理土壤有机碳、全氮量最高,有机无机肥处理配施次之,单施化肥处理显著低于有机肥处理;土壤有机碳、全氮主要分布在>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级大团聚体,显著高于0.053～0.25 mm、<0.053 mm粒级小团聚体;有机肥处理、有机无机肥配施处理土壤>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体中的有机碳、全氮量要显著高于单施无机肥处理的。各施肥处理土壤1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机碳、全氮贡献率较高,显著高于其余粒级。有机肥、有机无机配施处理各级团聚体(除0.053～0.25 mm外)的C/N值显著高于CK,而单施化肥处理与CK差异不显著。【结论】不同施肥处理(尤其是有机肥)提高了复垦土壤大团聚体量,增强了团聚体稳定性,提高了团聚体有机碳、全氮量。     

耕作方式对稻田土壤有机碳与易氧化有机碳的影响

以稻田免耕长期定位试验站为平台,研究不同耕作方式对紫色水稻土有机碳以及易氧化有机碳剖面分布的影响。结果表明:连续耕作20年后,不同耕作处理稻田剖面(0～60cm)中有机碳含量随着采样深度加深而降低,土壤有机碳含量最高值和最低值分别出现在垄作免耕(稻油)表层(0～10cm)和水旱轮作(稻油)底层(40～60 cm),其中垄作免耕(稻油)处理中0～10 cm和10～20 cm土层有机碳含量和常规平作(中稻)、垄作免耕(中稻)之间差异并不显著,但其20～40cm土层有机碳含量则显著高于其他耕作处理(P<0.05),表明长期耕种20年后,耕层(0～20cm)土壤有机碳含量已趋于平稳;另外,同传统耕作处理相比,长期垄作免耕(稻油)的固碳潜力主要表现在20～40cm土层。常规平作(中稻)和垄作免耕(中稻)处理剖面土壤易氧化有机碳含量均随土层加深而降低,而垄作免耕(稻油)和水旱轮作(稻油)则分别在20～40cm和10～20cm土层出现易氧化有机碳含量增加的现象,表明耕作和轮作方式对土壤有机碳稳定性具有明显的影响。对不同耕作处理稻田土壤有机碳与易氧化有机碳、易氧化有机碳分配比例之间的关系分析,其一元线性回归方程分别为:y=1.990 1x+6.521 4,R=0.881 9,n=16;y=0.270 4 x+7.345 7,R=0.542 2,n=16,表明稻田土壤易氧化有机碳与其有机碳关系密切,可用于表征该区域土壤碳库的变化大小。     

冲水洗盐对滨海盐碱地盐分变化的影响

【目的】改良盐碱地。【方法】通过引水冲刷的方法,研究盐碱地盐分因子的时空变化,采用常规理化分析方法对样点土壤的盐碱度进行分析,并比较土壤的阴阳离子和生态离子之间的相关性。【结果】随着冲洗的次数增多,土壤中SAR从11.87 mmol/L降到3.02 mmol/L,pH值(从8.47降到8.25,夏季盐碱因子量最低,而秋季为返盐期盐碱因子小幅增加;盐度量随着月份的增加而增加,10月份最大为8.30‰;EC和TDC呈先减小后增加的趋势,分别从982.67μS/cm到1 037.67μS/cm和491.33 mg/L到523.67 mg/L;上、中、下层土在不同月份间有差异。本试验盐碱离子主要是Na+、CL-构成,表现为CL->Na+>Mg2+>SO42->Ca2+>HCO3->K+>CO32-,SAR与Na+极显著正相关。【结论】减少土壤中Na+量对治理盐碱地具有极大的作用。     

稻田水体碳氮稳定同位素组成与时空变化研究

利用稳定同位素技术研究了稻田沟渠、池塘、湿地等水体的碳、氮稳定同位素组成特征与时空变化。结果表明,水中颗粒性有机物(Particulate organic matter,POM)δ13C值(稳定性碳同位素比值)在-31.5‰~-24.3‰之间变化,平均值为-27.7‰,可能主要来自于浮游植物和浮游动物的贡献。POM稳定性碳同位素比值存在明显的季节变化,呈现出春、夏季高于秋、冬季的趋势。浮游动物与POM稳定性碳同位素比值之间的时空变化存在一定的相关性,说明研究区内浮游动物对内源有机碳的利用可能主要来自POM。颗粒性有机物δ15N存在秋、冬季高于春、夏季的趋势,但空间差异不显著,其中湿地的变化幅度相对较大(3.2‰~6.3‰),δ15NPOM平均值为4.1‰,说明研究区固氮作用较小,外源物的污染程度较低。     

乌梁素海沉积物中有机碳的空间分布与储量特征

以乌梁素海沉积物中有机碳为研究对象,用统计学方法,分析其空间分布特征,同时估算了有机碳储量,从而为湖泊湿地生态系统碳循环提供了一定的信息.结果表明,有机碳含量垂直分布总体呈随沉积物深度的增加而降低的趋势,且以12 cm为界将沉积物分为2部分;水平分布总体呈现从湖中央向湖南北逐减的规律,有机碳平均含量为8.22～28.2...     

淋洗状态下保护地土壤pH与盐分含量及其组成关系的研究

以沈阳地区酸化比较严重的保护地土壤为研究对象,采用淋洗模拟试验的方法,通过测定淋洗后土壤pH值和全盐量、淋洗出的盐分离子含量,研究了土壤pH值与离子组成、含量之间的关系.结果表明:①土壤pH值与土壤全盐含量呈显著负相关关系,即土壤pH值随土壤全盐量的降低而逐渐增加,但盐分的减少对土壤pH的影响在淋洗后期明显大于前期;②土壤pH值与阳离子、阴离子的组成即相对比例有关,其中与K+和其他4种阴离子呈曲线负相关关系,与另外3种阳离子呈直线负相关关系,且相关性均达到极显著;③随着淋洗次数的增加,NO3、SO42-等离子含量在全盐含量中所占比例而不断下降,与此同时土壤pH值却在不断的上升,而Ca2+、Na+等盐基离子在全盐中的相对比例的上升也是导致土壤pH值上升的重要因素.     

长白山区沟谷沼泽乌拉苔草湿地铁循环规律的研究

长白山沟谷沼泽乌拉苔草湿地,土壤有效铁含量不同土壤层变化均呈波动变化,A、B二层的变化趋势一致,表层和C层随着季节的积水和植物生长变化波动较大。有效铁活性A层表层B层;而土壤有效铁活性与土壤环境的关系为:土壤氧化还原电位对有效铁在6、8月份呈显著相关;土壤孔隙度均与之不显著相关;放线菌在表层土壤和有效铁含量极显著负相关外,8月份细菌、真菌、放线菌和有效铁呈极显著的相关;土壤剖面的蛋白酶、尿酶、纤维素酶和磷酸酶对有效铁均不显著相关(P0.05);脲酶对有效铁有显著的影响,因此脲酶可以作为有效铁的衡量指标。乌拉苔草丛生根部含铁量最多;而不同季节乌拉苔草对土壤有效铁的吸收率在7月份最大;而枯落物中铁向下迁移最大月份是8月。     

长期施肥对棕壤微生物量碳和水溶性有机碳的影响

通过棕壤长期定位施肥试验,研究不同施肥处理对土壤水溶性有机碳和微生物量碳的影响。结果表明：长期不同施肥对土壤水溶性有机碳和微生物量碳的影响差异显著,单施化肥处理水溶性有机碳含量明显低于无肥处理,但微生物量碳含量高于无肥处理;高量有机肥与化肥配合施用处理WSOC和SMBC含量最高,M1N1PK和M2N1PK处理WSOC含量比无肥处理N1PK分别增加了80．3％和148．6％;单施有机肥处理与有机无机肥配合施用处理的SMBC／TOC比值和WSOC／TOC比值均明显高于单施化肥及无肥处理,差异显著;单施化肥处理SMBC／TOC比值高于无肥处理,但WSOC／TOC比值低于无肥处理,这与SMBC与WSOC含量的变化趋势一致。     

湘中丘陵区森林土壤酶活性的季节变化研究

研究了湘中丘陵区人工杉木林(CL)、马尾松-石栎针阔混交林(PM)、南酸枣落叶阔叶林(CA)和石栎-青冈常绿阔叶林(LG)四种森林土壤养分特征和土壤酶活性的季节动态变化特征。研究结果表明,研究区土壤酶活性具有明显的季节变化特征且与植被类型密切相关。人工杉木林和马尾松-石栎针阔混交林土壤脲酶活性的季节变化表现为:秋季冬季夏季春季,南酸枣落叶阔叶林和石栎-青冈常绿阔叶林土壤脲酶活性的季节变化为:夏季秋季冬季≈春季,蔗糖酶为:夏季秋季≈冬季春季,酸性磷酸酶为:夏季春季≈秋季冬季,过氧化氢酶为:秋季春季夏季冬季。人工杉木林的四种土壤酶活性均低于其他三种次生林,表明了次生林土壤微生物活性要强于人工林。通过土壤酶活性和土壤养分的相关分析发现,土壤酶活性与土壤全N、水解N、全P、有效P含量均呈极显著的(p0.01)正相关性,土壤脲酶、蔗糖酶活性与土壤全K含量呈极显著负相关性,而酸性磷酸酶与全K含量呈极显著正相关。     

外加铵态氮对不同年限茶园土壤N2O排放的影响

以3种不同年限的茶园土壤为研究对象,设置室内培养试验,研究了外加铵态氮对高龄（50年以上）茶园土壤、中龄（20～25年）茶园土壤和低龄（8～10年）茶园土壤N₂O排放的影响。试验设置4种处理:对照（CK）、低氮（LN）、中氮（MN）、高氮（HN）。结果表明,较酸且有机碳含量较高的50年以上茶园土壤各处理N₂O排放均高于20～25年茶园土壤和8～10年茶园土壤。与对照相比,单施氮肥促进了3种茶园土壤的N₂O排放,20～25年茶园土壤与8～10年茶园土壤高氮（HN）处理N₂O排放最高,而50年以上茶园土壤MN处理N₂O排放最高。施用外源铵态氮促进了土壤pH值下降,其中50年以上茶园土壤和20～25年茶园土壤ΔpH变化为MN>HN>LN>CK,8～10年茶园土壤ΔpH变化为HN>MN>LN>CK。施用外源铵态氮对茶园土壤酸化有显著影响,外加铵态氮显著降低土壤pH值并提高土壤N₂O排放。