不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新早地和老早地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明：下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7818．34～9242．30mg／kg,3093．66～3338．59mg／kg,2337．27～3188．40mg／kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为：活性碳库0．41％～3．81％,平均驻留时间3～40天;缓效性碳库23．23％～79．11％,平均驻留时间5～24年;惰性碳库18．11％～74．80％。土地利用类型从天然林地-新旱地-老早地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着早地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,早地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,早地将是一个巨大的碳汇。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳碳库及周转时间的影响

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,分析桂林毛村典型岩溶区旱地、灌丛、果园、林地4种不同土地利用类型下石灰土有机碳库容大小、各碳库平均周转时间及其影响因素。结果表明:4种土地利用类型土壤有机碳含量分别为15.41～20.10g/kg,13.07～31.16g/kg,9.38～14.74g/kg,30.82～37.52g/kg。活性有机碳占总有机碳的比例最小,分别为0.61%～0.93%,0.95%～1.24%,0.77%～1.00%,1.49%～1.66%。缓效性有机碳库分别占总有机碳含量的21.13%～30.18%,13.58%～23.46%,29.54%～46.58%,30.39%～33.84%。平均周转时间分别为7,8,7,12年。惰性有机碳占总有机碳的比例最高,分别为69.18%～78.26%,75.27%～85.47%,56.63%～69.70%,64.64%～68.12%。延长缓效性碳库驻留时间在一定程度上是提高土壤有机碳库的关键因素。相关分析表明,土壤有机碳总量、土壤碳酸钙含量、总钙量、土壤pH值、全氮含量、C/N与土壤有机碳各库库容及周转时间存在显著的正相关,腐殖质含量与土壤有机碳库及周转时间呈极显著正相关,土壤过氧化氢酶及脲酶活性显著影响土壤有机碳库含量及周转时间。     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新旱地和老旱地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明:下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7 818.34~9 242.30 m g/kg,3 093.66~3 338.59 m g/kg,2 337.27~3188.40m g/kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为:活性碳库0.41%~3.81%,平均驻留时间3~40天;缓效性碳库23.23%~79.11%,平均驻留时间5~24年;惰性碳库18.11%~74.80%。土地利用类型从天然林地—新旱地—老旱地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着旱地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,旱地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,旱地将是一个巨大的碳汇。     

几种不同类型土壤有机碳库容大小及周转研究

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,分析了沼泽土、草甸土、普通黄棕壤和棕色石灰土4种土壤有机碳库容大小、各碳库平均周转时间及分解动态。结果表明,4种土壤剖面表层和中层有机碳含量分别为8.48~24.53 g/kg,4.02~16.77 g/kg;活性碳占总有机碳含量的0.99%~5.01%,1.31%~1.91%,平均周转时间分别为8.8~14.3 d,10.4~16.5 d;缓效性碳占总有机碳含量的15.88%~59.04%,20.43%~48.36%,平均周转时间分别为1.3~29.1 a,3.6~21.3 a;惰性碳占总有机碳含量的39.97%~79.11%,50.31%~77.66%。不同类型土壤三库有机碳含量均是上层明显大于中层,培养3个月,表层和中层土壤有机碳累计分解量分别达到了165.99~2 429.57 mg/kg,108.04~743.02 mg/kg,4种土壤有机碳分解速率大小顺序:沼泽土>草甸土>棕色石灰土>普通黄棕壤,与活性碳的百分比含量成正相关关系。对培养期间土壤有机碳累计释放量进行拟合,发现三次方程(Y=b0 b1x b2x2 b3x3)能很好地描述其变化趋势,相关性均达到极显著水平(P<0.01)。     

不同土地利用方式对土壤有机无机碳比例的影响

【目的】 土壤有机碳 (SOC) 和无机碳 (SIC) 对全球碳循环和减缓气候变化具有重要作用,进一步明确二者之间相互转化关系,对准确估算土壤碳储量具有重要意义。现有研究对SOC和SIC相互关系缺乏系统量化,研究结果不一。因此,明确SOC和SIC之间相互关系,可为准确估算和模拟土壤碳的转化过程提供理论基础。 【方法】 本研究搜集了我国1990—2018年已发表的文献共41篇,从不同气候区、不同土地利用方式、不同土层深度探究了SOC和SIC比例的变化,进一步量化了二者之间的相互关系。 【结果】 不同气候区、不同土地利用方式下土壤SOC/SIC值在0—20 cm土层均大于20—100 cm土层。具体来说,在温带大陆性气候区,草地0—20 cm土壤SOC/SIC值最小 (0.53),林地 (0.90) 和农田 (0.80) 土壤较高,且三种土地利用方式下SOC和SIC呈极显著正相关关系;而在温带季风性气候区,0—20 cm土壤SOC/SIC值表现为草地 (0.82) ≈ 农田 (1.05) > 林地 (0.29),且SOC和SIC在林地、农田土壤中呈正相关关系,但在草地土壤中二者为负相关关系。另外,温带大陆性气候区20—100 cm以林地土壤SOC/SIC值最高,草地和农田次之,而在温带季风性气候区三种土地利用方式下无显著差异;SOC和SIC在林地和农田土壤中呈正相关关系,然而在草地土壤中为负相关关系。温带大陆性气候区SOC/SIC值总体以林地较大,农田、草地次之。温带季风性气候区,0—20 cm土层SOC/SIC值以草地较大,农田和林地分别次之。这可能是因为植被覆盖不同,导致了作物碳的归还量不一。同时,不同的植被覆盖还影响了土壤中的各种生物化学进程,改变了碳在土壤中的循环转化过程,进而影响了SOC和SIC含量,使得SOC/SIC值产生较大差异。 【结论】 SOC和SIC之间存在循环转化关系,且不同气候条件、不同土地利用方式、不同土壤类型对SOC和SIC循环转化存在显著影响。不同条件下SOC/SIC值存在显著差异,且二者呈现不同的相关性。本研究结果可为明确土壤碳的循环积累机制,准确估算土壤有机和无机碳库提供理论依据。      

岩溶区土地利用方式对土壤有机碳组分及其分布特征的影响

对重庆市中梁山低山岩溶区角砾状白云质灰岩的黄色石灰土剖面进行研究.结果表明:土地利用方式明显地影响了土壤微生物量碳、微生物商、可矿化碳和硫酸钾浸提碳的含量,微生物商能更准确的反映土壤有机碳库对土地利用方式的响应,微生物商依次为:菜地橘林地耕地草地灌丛,平均值分别为3.09,2.46.1.92.1.55和1.14.土壤微生物量碳和微生物商在土壤0-30 cm范围内的变化规律不明显,仅在灌丛中的变化相似;而可矿化碳和硫酸钾浸提碳基本上随土壤深度的增加而降低,规律性明显.相关分析说明,硫酸钾浸提碳与全氮、水解氮和速效钾相关极显著,与全磷相关显著,相关系数分别为0.421,0.375,0.576和0.274,可以作为土壤肥力变化的重要指标;机械组成分析中砂粒对土壤有机碳组分的分布和含量影响相对比较明显,与土壤微生物量碳相关极显著(0.355),与土壤可矿化碳相关显著(0.313).     

典型岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳储量及其矿化速率的影响

选取桂林市毛村典型岩溶区林地、灌丛、旱地和果园4种土地利用方式下的土壤,对土壤有机碳库、矿化速率、土壤有机碳累积矿化量进行研究。研究表明,不同土地利用方式的土壤有机碳含量不同,地表以下0—20cm土壤中有机碳含量大小依次为：森林〉灌丛〉旱地〉果园;20—40cm土壤有机碳含量大小依次为：森林〉旱地〉灌丛〉果园;40—60cm土壤有机碳含量大小依次为：旱地〉灌丛〉果园。土壤培养试验的结果显示土壤有机碳矿化速率和累积矿化量大小依次为：森林〉灌丛〉旱地〉果园。     

湘中丘陵区不同土地利用方式对土壤有机碳和微生物量碳的影响

为了解土地利用方式对土壤有机碳(SOC)和微生物量碳(SMBC)的影响,研究湘中丘陵区5种不同土地利用方式(天然次生林、杉木人工林、苗圃、农用坡耕地、水田)SOC和SMBC的差异及其与土壤养分的相关性.结果表明,土地利用方式明显影响了SOC和SMBC含量,且SOC与SMBC变化趋势基本一致,SMBC含量对土地利用方式的响应比SOC、微生物商更为敏感.与青冈+石栎次生林地相比,苗圃、农用坡耕地、水田SOC含量分别下降了36.99％～55.60％,31.70％～51.23％,23.73％～41.51％,且差异极显著,杉木人工林SOC含量也下降了25.75％～27.74％,且差异显著,水田SMBC含量增加了71.63％以上,而杉木人工林、苗圃、农用坡耕地分别减少了34.06％～35.20％,46.93％～57.04％,48.46％～55.06％,水田SMBC/SOC增加了130％以上,而杉木人工林、苗圃、农用坡耕地分别减少了6.77％～10.93％,7.20％～15.04％和10.15％～13.14％.SOC和SMBC间均呈极显著的相关性,SOC、SMBC与全N、碱解性N、全P、有效P、全K、速效K的相关性也均达到显著或极显著水平,表明SMBC可作为衡量SOC变化的敏感指标,SOC和SMBC含量均可作为衡量土壤养分变化的重要指标.表明湘中丘陵区天然次生林开垦为水田降低了SOC的积累,但增加了土壤微生物活性,天然次生林转变为杉木人工林、苗圃、农用坡耕地不同程度降低了SOC的积累和微生物活性.     

湘中丘陵区不同土地利用方式下土壤有机碳密度

通过实测对比分析了湘中丘陵区不同土地利用方式下土壤有机碳含量及其密度.结果表明,不同土地利用方式下土壤有机碳含量随土壤深度的增加呈指数函数下降趋势(R2≥0.8184).且水平分布上表现为:经济林地(10.12 g/kg)＞人工林地(9.94 g/kg)＞次生林地(9.11 g/kg)＞坡耕地(7.90 g/kg)＞弃耕地(6.77 g/kg)＞苗圃地(5.95 g/kg);经济林地、人工林地、次生林地土壤有机碳含量与土壤pH值之间存在显著负相关性(p＜0.05),6种不同土地利用方式土壤有机碳含量与全氮含量之间均存在极显著正相关性(p＜0.01),人工林地和次生林地土壤有机碳含量与硝态氮含量之间存在显著的正相关性(p＜0.05).经济林地、弃耕地土壤有机碳含量与碱解氮含量之间存在极显著正相关性(p＜0.01).其它4种利用方式与碱解氮含量之间存在显著正相关性(p＜0.05);6种不同土地利用方式下土壤(0-60 cm)有机碳密度表现为:人工林地(91.57t/hm2)＞经济林地(89.51t/hm2)＞次生林地(83.13 t/hm2)＞坡耕地(72.70 t/hm2)＞弃耕地(58.05 t/hm2)＞苗圃地(43.63 t/hm2),与次生林地相比,苗圃地土壤有机碳的损失量最大.     

土地利用方式对江西红壤旱地碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数是表征土壤有机碳积累与质量的综合指标,可有效地反映人类活动对土壤质量的影响。本研究以未开垦的红壤荒地为对照,研究了3种土地利用方式(农地、茶园、果园)下0~40 cm土层总有机碳和活性有机碳的分布特征及土壤碳库管理指数的变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下各土层土壤总有机碳、活性有机碳的大小均表现为农地果园≈茶园未开垦的红壤荒地,相比于未开垦的红壤荒地,其他3种土地利用方式均能显著提高土壤总有机碳、活性有机碳含量(P0.05)。(2)红壤旱地开垦利用均能显著提高土壤碳库管理指数(P0.05),但在选取的3种不同利用方式下,土壤碳库管理指数在0~10 cm土层差异显著(P0.05),表现为农地果园≈茶园;在0~20cm土层表现为农地与茶园相当(P0.05),与果园有显著差异(P0.05);在20~40 cm土层3种不同土地方式无明显差异(P0.05)。因此,红壤荒地开垦利用能够提高土壤碳库管理指数,且农用地比果茶园效果更佳。     

不同利用方式黑钙土有机碳组分剖面分布特征

为研究土地利用方式对土壤碳库的影响,以东北黑钙土区的天然草地、人工林地和耕地为研究对象,采集0—100 cm土体中不同土层样品(A、AB、B_k、BC和C层),测定不同利用方式土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量。结果表明:3种利用方式SOC、LFOC和HFOC主要分布在A层,但草地WSOC含量在B_k层最多(0.27 g/kg)。由A~C层,3种土地利用方式土壤有机碳及组分有机碳含量总体均呈减少趋势,但减少程度明显不同,天然草地缓慢减少,人工林地急剧减少,耕地逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成土壤有机碳及组分有机碳含量减少,WSOC减少34%和48%,LFOC减少20%和37%,HFOC减少7%和5%,SOC减少10%和16%。草地转换为林地和开垦为耕地后,WSOC/SOC、LFOC/SOC显著降低,但HFOC/SOC却提高,说明草地被开垦后活性有机碳含量快速下降。土地利用方式和土层对SOC、WSOC和LFOC具有显著影响,且对SOC和HFOC叠加效应较强。同时,土壤理化性质也在一定程度上影响着SOC、WSOC、LFOC和HFOC。应制定合理土地利用管理政策,保护自然草地免遭破坏,减少土壤有机碳流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。     

塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式下土壤有机碳含量及其碳矿化特征

[目的]探讨土地利用方式对土壤有机碳含量及碳矿化的影响,为塔里木盆地北缘绿洲土壤生态系统的保护和恢复建设提供理论依据。[方法]基于野外采样和室内培养试验,分析土壤有机碳含量的基本特征,利用回归分析法拟合出土壤有机碳矿化动态变化过程。[结果]矿化累积释放的CO2含量大小依次为:果园棉田人工林弃耕地荒草地盐碱地沙地。不同土地利用方式土壤有机碳矿化反应趋势相同,1~6d为快速分解阶段,日均矿化量高但反应时间短,6~28d为缓慢分解阶段,动态变化与前者相反。有机碳矿化率大小依次为:沙地荒草地盐碱地弃耕地人工林棉田果园,沙地最高,达(10.36±0.24)%,表明沙地土壤有机碳稳定性最差,而果园具有较强的固定有机碳能力。[结论]土地利用方式对土壤有机碳矿化及其固碳能力均有显著影响。     

不同土地利用类型对伊犁地区土壤活性有机碳库和碳库管理指数的影响

土壤碳库管理指数（CPMI）可以比较准确地发现人为因素对土地利用的干扰情况。以伊犁河谷不同土地利用类型（耕地、林地、草地和荒地）为研究对象,分析了不同土地利用类型土壤有机碳（SOC）含量、活性有机碳含量及其在SOC中的分配情况,各类有机碳含量之间的相关性、CPMI。研究表明:（1）不同土地利用类型SOC含量和水溶性有机碳（WSOC）含量有显著差异,SOC含量为草地 > 林地 > 耕地 > 荒地;WSOC含量为耕地（最高） > 荒地（最低）;易氧化碳（ROC）含量为草地最低;在0—20 cm和20—40 cm土层,微生物量碳（MBC）含量为草地（最高） > 林地（最低）;ROC含量为荒地高于草地。不同土地利用类型SOC含量均随土层深度增加而降低;ROC含量均随土层深度增加而升高;除林地外,其他样地MBC含量均随土层深度增加呈先升高后降低趋势,而WSOC含量均随土层深度增加而逐渐降低。（2）不同土地利用类型下ROC,MBC和WSOC所占SOC比例各不相同,且碳库的活度主要取决于ROC所占比例,ROC所占比例为荒地 > 耕地 > 林地 > 草地;MBC所占比例为荒地 > 耕地 > 草地 > 林地;WSOC所占比例为耕地 > 林地 > 荒地 > 草地。同一土地利用类型各活性有机碳所占比例情况为ROC > MBC > WSOC。（3）不考虑土层深度影响,耕地ROC含量与MBC含量呈极显著线性负相关;林地SOC含量与ROC含量呈显著线性负相关;荒地SOC含量与WSOC含量呈极显著线性正相关。不同土地利用类型下SOC,ROC,MBC,WSOC含量之间线性相关程度总体偏低。（4）同一土地利用类型,CPMI均随土层深度的加深先增大后减小;0—20 cm土层的CPMI为林地 > 荒地（100） > 耕地 > 草地。土地利用类型由荒地、草地、耕地转变为林地,有利于CPMI的提高,有利于土壤培肥,促进碳循环。     

土地利用方式变化对土壤养分与有机碳、氮的影响

对云南省双江县不同土地利用方式下的表层土壤进行的实地调查研究表明:随土地利用方式从自然林地(对照)变为灌丛草地、经济林地、农耕地,土壤自然含水量、pH值和水解N、速效P、速效K含量逐渐降低,且部分达到显著水平(p0.05),变化程度为农地经济林地灌草地自然林地,土壤SOC、TN含量也明显降低并达到显著水平(p0.05)(除灌草地SOC外),土壤碳密度相应减小。     

不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

为研究不同土地利用方式下土壤有机碳(SOC)的分布特征和差异,对天然林地、花椒地、柑橘园、旱地和水田5种土地利用方式下的土壤进行分层取样,测定土壤有机碳(SOC)含量,并计算了土壤有机碳密度(DOC)。结果表明:随着土层厚度的增加,天然林地、花椒地和水田中SOC含量减少,而柑橘园和旱地中SOC含量先减少再增加。在0—20cm土层中,各土地利用方式下SOC含量差异最明显,均达到显著水平(P0.05),以天然林地SOC含量最高,达18.91g/kg;从0—20cm到20—40cm土层,各土地利用方式下SOC含量下降幅度顺序为柑橘园(64.30%)天然林地(59.97%)花椒地(45.28%)旱地(18.92%)水田(10.37%)。0—20cm土层中,DOC大小顺序为柑橘园(8.30kg/m~2)天然林地(4.39kg/m~2)水田(3.71kg/m~2)花椒地(2.56kg/m~2)旱地(2.26kg/m~2),除天然林地、花椒地和水田之间DOC无显著性差异外,其他土地利用方式之间DOC均存在显著性差异(P0.05);20—40cm土层中,水田中DOC最高,并与其他4种利用方式下DOC存在显著性差异(P0.05)。总体上天然林地和花椒地中DOC低于水田、柑橘园和旱地。对各土地利用方式SOC与相应容重进行相关性分析,发现土壤容重与SOC含量之间存在较好线性负相关关系(R~2=0.80~0.92)。分析土壤碳氮(C/N)比发现,随土层厚度的增加,天然林地和水田中土壤C/N比增加,花椒地中C/N比减少,柑橘园和旱地中C/N先减少再增加。对SOC和其他理化因子间进行相关性分析发现,各土地利用方式下,SOC与全氮、碱解氮之间的相关性最高,SOC分布与氮素密切相关。本研究结果可为重庆市农业产业结构调整提供科学依据。     

不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

采用湿筛法测量了岷江流域不同土地利用方式下不同土层（0—10,10—20,20—30 cm）土壤大团聚体（> 2 mm）、中间团聚体（0.25~2 mm）、微团聚体（53 μm~0.25 mm）以及粉+黏团聚体（<53 μm）的质量分数及各粒径团聚体中的有机碳含量,并探讨了各粒径土壤团聚体的有机碳储量。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响;土壤养分均呈现出一致性规律,大致表现为撂荒地 > 次生林 > 人工林 > 灌草丛 > 坡耕地,土壤全磷差异并不显著（p>0.05）;林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,灌草丛及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善,在0—30 cm土层内,灌草丛及坡耕地土壤颗粒的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）值均显著低于林地和撂荒地（p<0.05）,坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高（p<0.05）,表明林地开垦为坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力。不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度的增加而降低。在0—30 cm土层深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地 > 撂荒地 > 灌草丛 > 坡耕地,中间团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地,微团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地;粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地。各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化。