土壤无机碳研究进展

土壤无机碳在全球碳循环中占重要位置。相较于土壤有机碳广泛而深入的研究,无机碳的研究才开始不久。研究主要集中在全球土壤无机碳储量及分布,转移过程及影响因素,无机碳固存及土壤碳酸盐研究等方面,还未形成系统性。     

新疆伊犁地区典型草地土壤无机碳分布特征

干旱区草地土壤无机碳(SIC)分布特征对研究干旱区草地生态系统碳循环具有重要作用。基于新疆伊犁地区6种典型草地土壤剖面无机碳含量的实测数据,分析了不同类型草地的SIC分布特征及其影响因素。结果表明,0~100cm土壤深度内,SIC含量随着海拔的升高而降低(P<0.05),表现为高寒草甸<温性山地草甸<温性草甸草原<温性草原<温性荒漠草原<温性荒漠;从土壤剖面垂直变化来看,除高寒草甸随着土层深度的加深无明显变化外,其他各类型草地SIC含量均随着土层深度的加深而增大。土壤无机碳密度(SICD)随着海拔的升高而降低,随土层深度的加深呈增加趋势;各类型草地土壤无机碳主要分布在底层(50~100cm),所占比例达67.1%~86.5%;100cm内,SICD为0.30~19.30kg/m2,平均SICD为12.21kg/m2。SIC含量与土壤容重随着土层深度的加深相关性逐渐增大,在20~100cm达到极显著正相关;而与土壤pH值间表现出极显著正相关,与土壤电导率(EC)仅在土层20~30cm达到极显著正相关。     

土壤碳库及其变化研究进展

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响,土地利用方式变化而致的土壤碳库亏缺是大气CO2浓度升高的主要原因之一,发挥土壤碳汇效应已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应的简便有效方法.综述了土壤碳库变化与全球温室效应的关系,详细介绍了当前国内外土壤碳库储量与分布以及土壤有机碳库变化动态与潜力研究的现状,并重点分析国内已有研究中存在的问题,最后提出开展土壤碳库及其变化研究的必要性与可能性,指出未来研究方向.     

土壤有机碳和无机碳耦合关系研究进展

干旱、半干旱地区土壤碳库由土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)组成。由于土壤有机碳和无机碳之间存在耦合关系,有机碳含量变化可能会导致无机碳含量变化,反之亦然。过去农田土地管理和退耕还林等措施增加碳库侧重土壤有机碳,但是由于土壤有机碳和无机碳耦合关系机理尚不清楚,土壤有机碳增加可能对土壤无机碳造成的影响了解不足,不利于精确估算土壤碳汇变化情况。总结土壤有机碳和无机碳耦合关系情况,并从土壤有机碳向无机碳转移、土壤无机碳对土壤有机碳的保护作用等方面探究土壤有机碳和无机碳耦合机理,并提出未来研究需要加强的几个方面。     

新疆奇台绿洲不同耕作年限荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素

荒漠灰钙土是天山北麓地带性土壤,富含碳酸盐和硫酸钙,是优质土地后备资源。本研究采用野外调查取样与室内实验相结合的方法,对新疆奇台绿洲不同耕作年限(<3 a、10 a、20 a、30 a、>40 a)荒漠灰钙土无机碳变化及其影响因素进行分析,探讨了土壤无机碳与土壤理化参数间的关系,特别是石膏对土壤无机碳的增汇作用。结果表明：(1)耕作层和犁底层的无机碳,对人类活动十分敏感。土壤无机碳随耕作年限先降低后升高,在耕作后的前10 a迅速下降表现为碳源,而后逐渐上升超过初始含量重新转为碳汇,耕作>40 a后土壤无机碳含量较耕作<3 a增加超过10 g·kg^-1;(2)土壤无机碳的稳定性同位素δ13C随着耕作年限的增加持续负向偏移,表现出具有截存现代大气CO₂的潜力;(3)荒漠灰钙土中含有极易风化且储量可观的石膏,为次生碳酸盐淀积提供了大量的钙源,这些Ca2+含量决定了研究区土壤无机碳库最终的储量大小。综上说明,富含石膏的荒漠灰钙土耕作后,具有较强的土壤无机碳增汇潜力,重视和准确估算这部分碳增汇潜力有助于我国“双碳”目标的实现。     

有机无机肥配施对双季稻田土壤微生物和碳库的影响

通过4年定位试验,研究了不施肥(WF)、不施氮肥(WN)、单施化肥(CF)、猪粪替代20%氮肥(ZF)、猪粪堆肥替代20%氮肥(DF)、沼渣沼液替代20%氮肥(ZYF)6种施肥处理对双季稻田土壤的酶活性、可培养微生物数量、微生物量碳(SMBC)含量、微生物量氮(SMBN)含量、有机质含量和碳库管理指数的影响。结果表明:3种有机无机肥配施能显著提高双季稻田土壤中可培养细菌和放线菌数量,微生物量碳、微生物量氮、总有机质和活性有机质含量以及碳库活度指数、碳库管理指数,但处理间存在差异,以DF效果最好;连续耕作4年后,DF处理的土壤中可培养细菌、真菌和放线菌数量以及SMBC、SMBN含量分别比CF的提高了67.94%、50.30%、55.51%、17.96%和50.17%;DF的土壤磷酸酶、脲酶、转化酶和纤维素酶活性分别比CF的提高了18.19%、7.85%、73.47%和105.00%;总有机质、活性有机质含量及碳库管理指数分别比CF的提高了15.17%、58.40%、71.98%。综合分析,猪粪堆肥与化肥配施显著提高了稻田土壤中磷酸酶、脲酶、转化酶和纤维素酶活性和可培养细菌、真菌和放线菌数量,SMBC和SMBN的含量以及碳库管理指数,长期有机无机肥配施(尤其是猪粪堆肥与化肥配施)是扩大土壤碳库、提高土壤质量的有效途径。     

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。     

黑龙江省盐碱地土壤无机碳分布特征

采用原位测定、室内实验相结合的方法,研究黑龙江省重度盐碱地土壤无机碳的形态、分布规律,并且探讨黑龙江省盐碱土无机碳的密度。不同植被类型显著影响土壤无机碳分布,羊草草地土壤空气中CO2含量明显高于虎尾草草地,而HCO-3/CO-23含量和土壤表层Ca CO3含量低于虎尾草草地。盐碱裸地中以CO2、HCO-3及Ca CO3等形式存在的无机碳储量随着土层深度增加均无显著变化。以土壤碳酸盐含量为基础,估算土壤无机碳密度,发现羊草及虎尾草草地表层土壤(0~10 cm)无机碳密度显著低于盐碱裸地(P0.05),底层土壤无机碳密度差异不显著;盐碱裸地土壤无机碳密度为101.4~124.8 Mg/hm2。     

有机无机配施对巫溪县植烟土壤碳库的影响

【目的】研究有机无机配施对巫溪县植烟土壤有机碳组成、碳库管理指数及有机碳官能团的影响,为提高植烟土壤质量,合理施肥提供参考。【方法】采用大田试验,在等氮量投入的条件下设4个处理：纯化肥(CF)、纯化肥配施菇渣有机肥(CMO)、纯化肥配施高碳基肥(CHB)、纯化肥配施生物有机肥(CBO)。通过测定土壤总有机碳、活性碳组分含量和利用傅里叶红外光谱技术(FTIR)测定土壤有机碳官能团结构,研究有机无机配施对土壤碳库的影响。【结果】(1)与单施化肥相比,配施有机肥土壤有机碳含量略有增加,各处理间无显著差异,显著提高烤后烟产量产值。(2)配施有机肥处理的土壤活性碳库中的可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)含量均显著高于单施化肥处理。其中CMO处理土壤DOC含量提升最大,分别比CF、CHB、CBO提高67.13%、12.84%和28.54%;CBO处理土壤MBC含量提升最多,与CF相比土壤MBC含量增加42.32%;CHB处理土壤易氧化有机碳(EOC)比CF高11.43%。(3)配施有机肥的处理中,CMO处理土壤DOC分配比例最大,CBO处理土壤MBC分配比例最大,CHB处理土壤EOC...     

林型转化对土壤碳氮稳定性的影响

于2020年8月份,选取安徽省旌德县国营蔡家桥林场中的马尾松(Pinus massoniana)次生林、湿地松(Pinus elliottii)人工林、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,选择立地条件相似的林分,每个林型内随机设置3个20 m×20 m独立的重复样地(共9个样地);在每个样地的土壤剖面内采用多点混合取样法,在土层(h)013C))、稳定氮同位素原子分数(δ(¹⁵N));应用专业仪器及规范方法测定土壤含水率、pH、电导率、有机碳、全氮、全磷、有效氮、可溶性有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮。采用双因素方差分析法、杜凯氏真实显著性差异检验法(Tukey’s HSD)、普通最小二乘回归分析法、皮尔逊(Pearson)相关分析法、逐步多元回归法,分析次生林转化为人工林后(林型转...     

岩溶区不同植被下土壤水溶解无机碳含量及其稳定碳同位素组成特征

自2010年7月至2011年7月对重庆青木关岩溶区典型植被下的土壤水进行了月动态取样,分析了土壤水溶解无机碳含量(DIC浓度)及其稳定碳同位素组成(δ13 CDIC值)的时空变化特征,以揭示岩溶土壤系统碳酸盐岩溶蚀作用及其碳汇效应.研究结果表明:草地和针叶林地土壤水的DIC浓度和δ13 CDIC值相对较低,分别为59.12 mg/L和-17.22％,31.47 mg/L和-16.37‰;而旱地、灌丛地、退耕还林地土壤水具有较高的DIC浓度和δ13 CDIC值,分别达153.88 mg/L和-12.2‰,221.82 mg/L和-11.9‰,97.30 mg/L和-11.23‰,其中灌丛和退耕还林地的δ13CDIC值与DIC浓度呈正比,且雨季较旱季偏高约4‰-5‰.根据δ13CDIC值,结合各植被类型下土壤水DIC浓度与其相应的土壤碳酸盐含量呈正相关,判断旱地、灌丛地、退耕还林地等岩溶土壤水中的DIC主要来自土壤中碳酸盐岩矿物的碳酸溶蚀,即岩溶土壤中存在着碳酸盐岩碳酸溶蚀作用,从而在一定程度上减少了土壤系统向大气排放的CO2量.     

陕西省土壤无机碳的时空分布特征及影响因素

【目的】土壤无机碳对于调节全球碳循环有重要作用,然而我国区域尺度上土壤无机碳的分布特征及影响因素尚不明确。对陕西省土壤无机碳时空分布和关键影响因子进行研究可为明确无机碳在陆地生态系统碳循环中的作用和地位提供参考和依据。【方法】收集陕西省1980s和2010s两期的65个和142个土壤样本以及相关的地形因素、气候条件、土地利用类型、植被状况和土壤性质数据,采用方差分析和随机森林（Random Forest,RF）模型分析土壤无机碳含量的时间和空间分布特征,并探讨土壤无机碳含量变化的影响因素。【结果】陕西省1980s各区域的土壤无机碳含量表现为：陕北>关中>陕南;与1980s相比,2010s陕北土壤无机碳含量下降了31.5%,关中地区基本保持不变,陕南小幅度上升。1980s到2010s,0—100 cm剖面上不同土层无机碳含量的降幅范围为20.6%—27.7%,其中以0—20和80—100cm土层降幅最大。随机森林模型分析表明,年平均降水量、容重、pH是影响1980s和2010s土壤无机碳含量变化的重要因素,在年平均降水量450—650 mm时土壤无机碳含量最高;土壤无机碳含量...     

长期施肥对我国北方潮土碳储量的影响

利用20a长期肥料定位试验,研究了化肥单施与化肥、有机肥配施条件下土壤有机、无机碳在0～1m土层的分布特征,并在此基础上计算0～1m土层碳库的储量变化。结果表明,N、P肥的施用对土壤有机碳的累积表现为正效应,这一效应在耕层最为明显,耕层土壤无机碳含量随有机碳含量升高而降低。0～1m土层碳储量计算结果为:以常规水平单施氮、磷肥,有机碳储量较试验开始时增加14.4t·hm-2;有机肥与常规水平氮、磷肥配施,有机碳储量增加19.5t·hm-2;常规水平单施氮、磷肥处理与不施肥处理0～1m土层碳的总储量无差异,分别为146.8、146.9t·hm-2。     

塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式土壤有机碳、无机碳变化及其土壤影响因子

以塔里木盆地北缘典型绿洲阿拉尔垦区为靶区,结合经典统计学和冗余分析技术,研究绿洲7种土地利用类型土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化因子的分异规律及相关性。统计分析显示,研究区不同土地利用类型土壤有机碳、无机碳含量在各土层具有不同的分布格局,相同土层不同类型间的分布存在一定差异。0~20、20~50和50~80cm土层有机碳含量均值分别为6.97、2.95和2.45g/kg,无机碳含量为4.83、5.25和3.48g/kg;在0~20cm土层中,有机碳含量以天然林最高、沙地最低,无机碳表现为棉田、盐碱地、荒草地、沙地含量显著高于其他3种类型;20~50cm土层中,有机碳含量最高值出现在天然林、人工林中,且显著高于荒草地和沙地,无机碳分布与0~20cm土层保持一致;50~80cm土层中,果园、棉田有机碳含量显著高于沙地,各类型无机碳含量差异不显著。冗余分析结果表明:土壤有机碳含量与全氮、土壤含水量呈极显著正相关(P0.01),与容重极显著负相关(P0.01),无机碳含量与全盐呈极显著正相关(P0.01),与全氮、土壤含水量、速效钾呈极显著负相关(P0.01),pH、有效磷则与土壤有机碳和无机碳含量的相关性均未达显著水平(P0.05);各理化因子对土壤有机碳、无机碳含量影响的重要性排序为:全氮容重土壤含水量有效磷速效钾全盐pH。     

土地利用变化对土壤碳库的影响

不同土地利用模式下,土壤中碳库差异很大,通过研究农田、森林、草地土壤碳库的变化,为合理利用土地,改善土壤中碳库储量提供依据。     

碳同位素技术在陆地土壤碳循环中的应用

碳同位素技术,着重论述了陆生系统中碳循环过程的~(13)C、~(14)C测定的基本原理及相关方法。聚焦同位素法在土壤有机碳、作物光合碳、土壤呼吸等方面的研究进展及应用实例,在此基础上,提出了全球碳循环研究的未来重点:全球背景下光合碳的循环特征;土壤有机碳的来源、分布和周转;土壤呼吸的区分及环境响应问题;大气二氧化碳增多背景下,土壤碳转化与土壤微生物群落结构的关系;~(13)C-PLFA技术的交叉取食风险评估。     

三江源地区土壤碳库的初步研究

对三江源地区原生植被、轻度、重度和极度退化的土壤碳素含量的研究分析表明：土壤碳素含量随着土层的加深都表现为逐渐减少,变化幅度分别为72.22-46.93 mg/kg,64.73-15.95 mg/kg,19.03-14.10mg/kg,17.92-10.96 mg/kg;随着海拔的降低也都表现为逐渐减少,变化幅度分别为32.02-15.66 mg/kg,21.11-12.88 mg/kg,10.73-8.54 mg/kg,10.56-8.35 mg/kg;玉树和果洛地区的土壤碳素含量都随着草地退化程度的加剧表现为逐渐降低,变化幅度分别为34.82-12.88 mg/kg,11.77-5.19 mg/kg,并且玉树地区比果洛地区土壤碳素含量高。     

机器学习在土壤无机碳高光谱反演模型中的应用进展

土壤无机碳库作为陆地生态系统中第二大碳库,在吸收大气中CO2以维持陆地生态系统碳循环稳定方面发挥着重要作用.高光谱数据具有维度大、强冗余性等特点,不利于土壤无机碳快速反演建模,而使用机器学习方法可实现对土壤无机碳的快速、高效测定.该文综述了利用机器学习方法对土壤无机碳高光谱反演建模的研究现状,以期为土壤无机碳在全球碳循环中的研究提供参考.     

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。     

不同管理措施土娄土无机碳储量及其与有机碳含量的关系

【目的】研究长期不同管理措施和作物轮作体系下,不同施肥处理土壤剖面中无机碳含量分布和无机碳储量及其与耕层土壤有机碳含量的关系。【方法】采用长期定位试验(1990-2014年),以土娄土为供试土壤,设置裸地休闲、自然撂荒及冬小麦-夏玉米轮作体系(以下简称作物轮作体系)3种土壤管理措施,其中作物轮作体系设9个施肥处理,分别为不施肥(对照,CK)、氮肥(N)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、秸秆+氮磷钾(SNPK)、低量有机肥+氮磷钾(M1NPK)和高量有机肥+氮磷钾(M2NPK),共计11个处理,测定耕层(0~20cm)有机碳含量、不同土层(0~300cm)无机碳含量,并计算0~100cm、0~300cm土层无机碳储量,然后分析不同土层无机碳储量与耕层有机碳含量的关系。【结果】不同土壤管理措施显著影响了0~20cm土层有机碳含量,其中长期撂荒与作物轮作体系的土壤有机碳含量相近,且显著高于裸地休闲处理。在作物轮作体系下,不同施肥处理对0~20cm土层有机碳含量也有明显影响,其中有机物和N、P、K配施的SNPK、M1NPK、M2NPK处理的有机碳含量显著高于CK。不同土壤管理措施和作物轮作体系下各施肥处理0~300cm土层的无机碳含量分布均呈类似"S"形曲线,其中0~40cm土层较高,随着土层深度的增加无机碳含量下降较快,在80~140cm土层最低,然后逐步升高到160~180cm达到最高值,之后一直呈缓慢下降趋势。对于0~100cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒和作物轮作体系处理;作物轮作体系中M2NPK处理显著高于其他处理。对于0~300cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒处理;作物轮作体系中施用有机肥处理则显著低于其他施肥处理,其他施肥处理均提高了0~300cm土层无机碳储量,其中PK、NP、NPK、SNPK处理显著高于CK。0~100cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量之间呈显著正相关,但0~300cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量呈负相关。【结论】在干旱、半干旱地区,如果有灌溉条件,建议用0~300cm土层无机碳储量来研究无机碳与有机碳的关系较为准确。另外在研究区施用有机肥可显著提高土壤有机质含量,但不能同时提高土壤无机碳固存。