施用土壤改良剂对坡耕地烤烟土壤有机碳及其组分的影响

以云南省玉溪市红塔区坡耕地烤烟土壤为研究对象，选择生物质炭、木质素、聚丙烯酰胺和秸秆4种土壤改良剂，研究施用不同土壤改良剂后土壤各层有机碳及其组分含量的变化特征。结果表明：坡耕地烤烟土壤有机碳及其组分含量不同生育期表现为成熟期<现蕾期<旺长期，不同土层表现为5～10 cm>0～5 cm>10～20 cm，其中以添加高量生物质炭处理(0.6%～47.0%)和高量秸秆处理(1.3%～38.2%)提升效果较为显著；施用4种土壤改良剂在一定程度上均可提高土壤全氮和全磷含量，其中以添加高量秸秆处理最为显著，全氮、全磷含量分别提高15.0%～32.8%、37.6%～40.2%；各处理土壤C︰N在5.07～8.67,C︰P在3.91～6.12,N︰P在0.34～1.00；土壤全氮与全磷、有机碳含量之间分别存在显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)正相关关系，有机碳各组分间呈极显著正相关关系(P<0.01)；土层深度、生育期和土壤改良剂种类对土壤有机碳组分的影响均极显著(P<0.01)。添加生物质炭和秸秆对滇中红壤丘陵区植烟土壤有机碳及其各组分含量...     

坡耕地土壤有机碳再分布特征及其迁移累积平衡

利用137Cs和飞灰示踪技术,研究坡耕地黑土近50年和近100年来土壤再分布过程,计算坡耕地土壤有机碳(SOC)迁移和累积平衡。结果表明:利用SOC的深度分布特征鉴定坡脚和坡足原始埋藏土壤的表面分别位于地表下70和80cm,其埋藏层的SOC含量分别比与其接壤的上覆土层SOC含量高5.2和0.4gkg。坡顶、坡肩和坡背均遭受侵蚀,年平均侵蚀的土壤厚度为0.2、5.0和2.2mmyr。坡脚和坡足部位飞灰到达的深度分别为70和80cm,与埋藏层表面相吻合。坡脚飞灰出现于埋藏A层之中,表明沉积区在蒸汽机车开始使用前已被开垦为农田(或已有侵蚀和堆积发生)。根据137Cs和飞灰分布深度构建了不同年代的坡型,结果表明侵蚀部位剥蚀的土壤多堆积在坡脚和坡足,且搬运的土壤物质先累积于坡脚,随着景观坡度变缓,土壤累积逐渐向坡足过渡。研究区(1m宽)坡顶、坡肩和坡背近百年来由于土壤侵蚀共失去683kgSOC,其中60%(418kgSOC)沉积在坡脚和坡足等低洼部位,其中有257kgSOC是近50年累积的。     

侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳稳定性的研究进展

探究土壤有机碳(SOC)的组成、来源和稳定性机制是深入认识陆地碳汇功能和应对气候变化的关键。“增加土壤碳汇”与“稳定现存土壤碳汇”都是提升陆地生态系统碳固持能力的重要方面,地位同等重要。与“增汇”研究成果丰硕相比,“稳汇”研究相对薄弱。侵蚀区进行植被恢复可以显著促进SOC积累,但由于侵蚀区存在碳素坡面侵蚀损失,其碳素积累效率低于其他生态系统类型区这一重要环节,导致目前有关侵蚀区及其水土保持植被恢复过程中SOC动态变化、稳定性及固持长期有效性等问题尚不清楚,微生物介导的SOC稳定机制尚未充分揭示。通过简要概括侵蚀区植被恢复过程中土壤碳素的积累效益和影响因素,综述植被恢复对土壤SOC及其活性组分稳定性的影响;在简要介绍土壤微生物在调控土壤碳素稳定性重要作用的基础上,梳理了基于微生物“碳泵”理论的土壤有机碳稳定性研究进展,特别是指出了随着植被恢复进程,侵蚀区土壤微生物介导的SOC动态变化,总结现有研究的不足。指出今后需要从研究对象(重点是西南石漠化区和南方红壤丘陵区)、研究内容(土壤微生物介导的SOC稳定状态和机制)、研究手段(借用微生物碳泵的理念,野外典型样地调查与室内培养手段相结合)和研...     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

侵蚀红壤区植被恢复对表层与深层土壤有机碳矿化的影响

试验研究了典型红壤侵蚀区不同植被恢复年限(0,11,31a)的表层(0—10cm)和深层(60—80cm)土壤有机碳矿化特征。结果表明:深层土壤有机碳84d累积矿化量或潜在矿化量显著低于表层土壤,植被恢复则显著增加了表层和深层土壤累积矿化量或潜在矿化量(P0.05),相关分析显示土壤有机碳累积矿化量或潜在矿化量与WSOC、MBC和SOC显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,表明碳矿化底物数量是决定土壤碳累积矿化量或潜在矿化量的主导因子;对照表层土壤的矿化速率常数(k)高于深层土壤的,植被恢复降低了表层土壤的k值(P0.05),对深层土壤的k值却没有显著影响;而深层土壤矿化率显著高于表层土壤,且植被恢复后均显著降低(P0.05),相关分析显示土壤有机碳矿化率与微生物代谢熵呈极显著的正相关(P0.01),表明微生物碳利用效率是影响土壤碳矿化率的重要因素,而深层土壤微生物碳利用效率显著低于表层土壤,但植被恢复可以改善侵蚀红壤的环境条件,提高土壤微生物的碳利用效率,从而增强土壤固碳能力。     

降雨侵蚀过程中红壤坡耕地地表汇流网络特征

为研究降雨侵蚀过程中南方红壤区坡耕地地表汇流网络特征,应用亚毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法在野外原位研究了南方几个典型母质发育的红壤模拟降雨条件下坡面汇流网络特征变化过程。结果表明:(1)在降雨侵蚀过程中,汇流密度和径流频度整体呈增加趋势,尤其是在第一场降雨过程中最为明显;(2)在第二、三场降雨侵蚀过程中的变化趋势因土壤性质和雨强的不同而出现差异;(3)在坡面侵蚀研究中,分形维数Ds可以较好的区别降雨前后整体汇流网络特征的变化。研究结果对南方红壤区坡耕地降雨侵蚀过程模拟与预测模型的研究、水土流失防治与水土保持规划设计具有一定的参考价值和借鉴意义。     

黄土残塬区人工降雨条件下坡耕地水蚀的研究（Ⅰ）：影响细沟侵蚀因…

本文应用典型相关分析和双重筛选逐步回归法，分析了在前期土壤含水量较高条件下，影响累沟侵蚀的项因素，筛选出了影响沟侵蚀的主要因素，即降雨，坡度、土壤容重和地面处理。     

侵蚀—沉积连续地形中土壤碳库的空间分异

侵蚀和再沉积过程可导致土壤碳库在空间上重新分布,但至今对这一过程中不同碳库的迁移和再分布特点还了解不多.在浙江省亚热带地区选择了由严重侵蚀区-轻微侵蚀区-坡脚堆积区-坡底堆积区组成的侵蚀-沉积系列连续地形,分别采集了4个代表性土壤剖面,研究了不同地形部位土壤碳库的分异特征,探讨了侵蚀-再沉积过程中各种碳库的转归.结果表明,土壤有机总碳及各组分碳均是:严重侵蚀区<轻微侵蚀区<坡脚堆积区<坡底堆积区.侵蚀区土壤总有机碳自上而下明显下降,而堆积区土壤有机碳库分布较深,垂直变化相对平缓.黑碳极易随地表径流发生迁移,呈由高处逐渐向低处明显富集的趋势.堆积区为连续地形中的碳汇.     

雨强对红壤坡耕地泥沙流失及有机碳富集的影响规律研究

在典型红壤丘陵区平均坡度为10?的坡耕地径流小区 (2 m?5 m) 上进行降雨强度为1.69 mm min-1（大雨强）、1.31 mm min-1（中雨强）和0.64 mm min-1（小雨强）的模拟降雨试验,并对模拟降雨过程中泥沙的迁移规律和泥沙有机碳的流失富集规律进行了研究。研究结果表明：侵蚀作用下泥沙流失量随着降雨强度的增大而增加,并与径流量呈显著的立方关系,径流量是坡耕地土壤流失的重要影响因素;土壤有机碳流失以泥沙结合态为主,泥沙态有机碳流失量占总有机碳流失量的84%以上,最高达到97.6%;泥沙中有机碳富集比随着降雨强度的增大而逐渐减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显;中雨强和小雨强下有机碳的富集比与黏粒的富集比分别呈极显著和显著正相关,而大雨强泥沙有机碳富集比与黏粒富集比没有显著的线性关系。雨强是影响泥沙流失和泥沙有机碳迁移的重要因素。     

坡耕地细沟侵蚀影响因素的研究

本文利用人工降雨试验和野外调查资料分析研究了黄土高原坡耕地细沟侵蚀发生发展的影响因素.其结果表明:降雨径流能量(尤其是径流能量)、土壤抗侵蚀性能、坡度、坡长、坡形、土地管理是影响细沟侵蚀的主要因素.作者认为防治坡耕地土壤侵蚀的关键是削弱降雨能量和提高土壤的抗侵蚀性能.     

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移

依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。     

南方红壤稻田与旱地土壤有机碳及其组分的特征差异

大量研究证明稻田土壤比旱地土壤更具固碳潜力,但至今对稻田土壤固碳机制的认识尚不甚清楚。本研究于2007年利用两个开垦年代相似,近20多年分别一直种植双季稻和双季玉米的长期定位试验,来比较不同种植模式下土壤有机碳及其组分的差异。结果表明,水田土壤总有机碳和总氮的浓度分别是旱地的2.2倍和2.5倍。与试验前相比,水稻种植显著提高了土壤有机碳的含量,增幅达到30.8%,而旱地的前后差异不显著。在所有团聚体粒径水平上,水田有机碳的浓度均显著高于旱地。其中53～250μm微团聚体相差最大,水田是旱地的近3倍。水田微团聚体保护碳（iPOM_m）在土壤中的浓度是旱地的4.2倍,微团聚体保护碳在总有机碳中的比重也显著高于旱地,达到25.5%,是旱地的2倍。水田和旱地iPOM_m组分碳的差异能够解释其总有机碳差异的42.8%。上述结果可以增强我们对稻田土壤固碳机制的了解,为稻田土壤碳管理提供理论依据。     

红壤坡地新开发果园土壤有机碳迁移对不同管理措施的响应

为探究在南方红壤区不同管理措施对于新开发果园土壤有机碳迁移的影响,以典型红壤坡地柑橘园(建园2年)为研究对象,监测评估自然降雨背景下清耕(CB)、稻草全覆盖(CS)、萝卜花生轮作(CRP)、三叶草条带覆盖(CCS)、三叶草全覆盖(CC)和苔藓覆盖(CT)6种管理措施对开发初期果园水土流失和土壤有机碳迁移的影响。结果表明:(1)6种管理措施CB、CS、CRP、CCS、CC和CT的径流量分别为7.88,4.45,4.64,3.24,3.25,4.70 m³,与CB相比,CS、CRP、CCS、CC和CT措施下截流效益分别为43.51%,41.10%,58.94%,58.82%,40.38%,产沙量分别为71.35,21.27,31.03,14.24,14.18,35.05 kg,产沙量与CB相比分别减少70.18%,56.51%,80.04%,80.13%,50.87%;(2)泥沙有机碳流失强度分别为CB(20.75 g/m²),CS(4.78 g/m²),CRP(8.68 g/m²),CCS(3.52 g/m²),CC(3.38 g/m²),CT(9.94 g/m²),相比于对照组CB分别减少76.94%,58.16%,83.01%,83.71%,52.11%;(3)泥沙有机碳和DOC流失强度均与径流量呈显著正相关关系(R²分别为0.412和0.419)。地面管理措施主要通过调控地表径流的产生来影响红壤坡地新开发果园土壤有机碳的迁移。综合来看,三叶草条带覆盖和全覆盖在抑制土壤侵蚀和土壤有机碳迁移损失方面效果较明显。研究结果可为南方红壤区新开发果园水土流失和土壤有机碳迁移损失的防控提供科学依据。     

水土保持措施对红壤缓坡地土壤活性有机碳及酶活性的影响

基于植物篱和稻草覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,以花生常规等高种植为对照(CK),研究红壤缓坡地香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、稻草覆盖+香根草篱(HM)3种水保措施下旱、雨季土壤活性有机碳含量及土壤酶活性变化特征,探讨不同水保措施对土壤活性有机碳含量及土壤酶活性的影响。结果表明∶(1)稻草覆盖、香根草篱处理均能显著提高土壤微生物生物量碳含量(p0.05),其中稻草覆盖和香根草篱相结合效果最佳,且在旱季提升效果优于雨季;而稻草覆盖是提高土壤可溶性有机碳含量的主要影响因素;(2)稻草覆盖和稻草覆盖+香根草篱2种水土保持措施均能显著提高雨季土壤酶活性(p0.05),其中稻草覆盖起决定作用;各水土保持措施对旱季土壤酶活性的影响较小。(3)相关性分析表明,土壤β-葡(萄)糖苷酶和纤维素酶活性与土壤活性有机碳含量呈现良好的相关性(p0.05),对于评价红壤缓坡地水土保持措施土壤环境质量功能、指导实际生产等方面具有重要意义。     

红壤区土壤有机碳时间变异及合理采样点数量研究

相对于土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)空间变异性及合理采样点数量的研究,其时间变异性及揭示特定时段SOC变化所需采样点数量的研究较少。选择红壤丘陵区的江西省余江县为研究区,分析了1982—2007年SOC含量的时间变异特征,并估算了揭示该时段SOC变化所需土壤采样点数量。结果表明,1982—2007年SOC含量均值由14.18增至16.27 g kg-1,增幅为14.74%,其变异系数则由0.22上升为0.44。各土地利用方式中,水田和林地SOC含量分别增加了2.93和3.12g kg-1,而旱地则降低了2.55 g kg-1;同时各利用方式的SOC含量变异系数均出现较大幅度的提高。基于两时段的全部样点,在95%和90%置信区间上,计算得到揭示该时段全县SOC时间变异所需的采样点数量分别为186和147。基于各土地利用方式的SOC变化,计算得到水田、旱地和林地所需采样点数量分别为68、44和144(95%置信区间)及54、34和112(90%置信区间);揭示旱地SOC变化所需采样点数量应为水田的60%以上,而林地所需样点则为水田的2倍以上。该研究结果可为红壤区SOC时间变异性及其调查采样提供参考。     

施用生物质炭对旱地红壤有机碳矿化及碳库的影响

为探究生物质炭施入旱地红壤后对该地区土壤有机碳矿化以及有机碳库的影响,采用田间定位试验,设置7种生物质炭施用量处理,分别为0(C0),2.5(C1),5(C2),10(C3),20(C4),30(C5),40t/hm2(C6),以三库一级动力学理论为基础,对这7种处理的土样进行了室内呼吸培养试验。结果表明:(1)与C0相比,C4、C5和C6处理的土壤有机碳含量呈上升趋势,C5处理土壤有机碳含量上升幅度最大为14.66%;C2、C3、C4、C5和C6处理土壤活性碳均显著增加,C6处理增幅最大为25.00%;土壤惰性碳在C3、C4、C5和C6处理中显著增加,增幅分别为18.92%,40.09%,53.60%和49.55%;除C5处理外,其他生物质炭施用量下土壤缓性碳相对于C0处理,分别降低了1.96%,6.54%,8.82%,9.31%和12.91%。(2)与C0处理相比,施加生物质炭后土壤有机碳累积矿化量均显著降低,C6处理降低幅度达25.93%。随着生物质炭施用量的增加,土壤有机碳累积矿化量逐渐降低。(3)土壤有机碳、活性碳和惰性碳与生物质炭施用量存在极显著(p0.01)的正相关,土壤缓性碳与其存在显著(p0.05)的负相关。研究结果可为提升典型旱地红壤肥力,减缓温室气体排放提供科学依据。     

有机培肥对红壤坡耕地产流产沙的影响

采用侵蚀小区田间监测方法,研究秸秆覆盖、生物质炭和猪粪等有机物料添加对红壤坡耕地产流产沙的影响。结果表明:2015年红壤坡耕地侵蚀量达到36 t/hm~2,78%~86%发生在花生季,达到中度侵蚀。与对照(CK)处理相比,单施化肥(NPK)处理没有降低产流产沙(P0.05)。与NPK处理相比,秸秆覆盖(NPK+Str)处理显著降低了产流产沙(P0.05);生物质炭(NPK+BC)处理显著降低了产流(P0.05),但是减沙效果不明显(P0.05);猪粪(NPK+SM)处理尽管提高了地表径流(P0.05),但是显著降低了产沙(P0.05)。秸秆资源在该区匮乏,秸秆覆盖难以推广。生物质炭的团聚能力弱,颗粒小,质量轻,易随水流失,在坡耕地上改良效果不明显。猪粪在该区资源丰富,不但提高土壤肥力,促进了团聚体形成,而且水土保持效果好,是该区农业生态环境可持续发展的重要措施之一。     

高寒草原坡面土壤活性有机碳分布特征分析

活性有机碳是土壤有机碳中最活跃的部分,在土壤碳循环中起着非常重要的作用。以西藏当雄高寒草原坡面为研究对象,对不同高度坡位上表层土壤(0~10 cm)活性有机碳(Labile organic carbon)含量分布特征进行分析。结果表明:相同高度坡面不同位置上土壤活性有机碳和总有机碳含量差异较小,标准差分别为0.0273~0.1642和0.0301~2.2835之间;土壤活性有机碳占总有机碳比例在6%左右;随着坡位高度的升高土壤活性有机碳和总有机碳含量均呈增加趋势;回归分析表明,土壤活性有机碳与总有机碳之间呈极显著正相关关系(r=0.9383),回归方程为y=0.0763x-0.4634;与<0.002 mm粘粒含量呈正相关关系(y=0.0548x+1.4847),但相关性未达显著水平(r=0.6488);土壤总有机碳和<0.002 mm粘粒含量可以分别88.04%和42.1%地解释土壤活性有机碳含量的差异。     

长期施肥对红壤性水稻土有机碳动态变化的影响

在23年的田间定位试验区,研究了长期施肥对红壤水稻土不同发生层有机C含量及其储量动态变化的影响.结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥,OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤有机C的积累过程还处于稳定增长的阶段,特别是施有机肥处理(OM和NPKM)其增加趋势与利用年限呈显著的直线相关.各施肥处理土壤剖面不同层次有机C含量都呈如下的顺序:A＞P＞W1、W2,表现出随着剖面的加深有机C含量逐渐降低的趋势,长期施肥对土壤有机C含量的影响主要表现在表层.随着年限的增加,土壤有机C储量都有增加的趋势.不同施肥处理土壤剖面4层(A、P,W1和W2)土壤有机C储量都表现出NPKM＞OM＞NPK＞CK的趋势,施入有机肥促进了土壤有机C储量的增加.     

不同坡位杉木林土壤碳储量研究

通过实地调查取样和室内实验测定,比较了上坡和下坡杉木的土壤碳库及其垂直分布差异,研究了坡位对杉木人工林固碳功能的影响。结果表明,杉木上坡和下坡的枯枝落叶层有机碳贮量分别为0.9和1.1t/hm2,坡下的枯枝落叶层有机碳贮量较坡上高出32%。坡上和坡下的土壤有机碳贮量分别为149.9和174.2t/hm2,且表层(0-40cm)碳贮量分别占整个碳贮量(0-100cm)的55%和56%。上坡和下坡的土壤有机碳含量和贮量随土层深度的加深而递减,各土层的有机碳含量和贮量均表现为下坡高于上坡。