外源氮输入对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响

目前,由人类活动造成的陆地生态系统氮输入量已经远远超过了其自身的生物固氮,外源氮输入的增多已经并将继续对土壤有机碳矿化和凋落物分解产生影响。本文分析了国内外有关氮输入增多对土壤有机碳矿化和凋落物分解的影响及其机理:由于研究点环境状况不同,凋落物性质的差异和分解阶段的不同等原因,氮输入对土壤有机碳矿化的结果主要表现为抑制或促进作用;对凋落物分解的影响表现为促进、无影响和抑制三种效果,有关其作用机理还有待进一步深入研究。着重指出对于作为大气CO2"汇"的沼泽湿地,氮输入的增多能够对其碳"汇"功能产生影响,因此进行氮输入对湿地土壤有机碳矿化和凋落物分解方面的研究,对于探讨湿地碳循环对外源氮输入的响应及其机理非常重要。     

植物凋落物分解对土壤有机碳稳定性影响的研究进展

凋落物是植物向土壤输入有机碳的主要途径,源于凋落物的碳一部分以CO₂的形式散失到大气,另一部分以有机碳的形式输入到土壤中,在土壤微生物的作用下经过一系列的周转参与稳定有机质的形成。但土壤作为“黑箱”,凋落物向土壤有机碳转移的过程和作用机理仍不明确。结合国内外该研究领域的主要成果,简要介绍了植物凋落物分解的研究方法、土壤有机碳组分及土壤有机碳稳定性,并从植物凋落物分解对土壤有机碳及其组分、土壤呼吸和激发效应、土壤微生物群落结构及酶活性的影响以及植物-土壤-微生物相互作用过程对有机碳稳定性的影响等方面进行概述,厘清植物凋落物分解与土壤稳定有机碳形成的关系,并提出了未来该领域亟待关注的研究方向和研究内容。     

西藏原始暗针叶林凋落物有机碳释放特征与土壤有机碳库关系研究

结合野外凋落物分解袋法和室内分析试验,对藏东南2种典型暗针叶林—急尖长苞冷杉(Abies georgei var.Smithii)和林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)凋落物的分解和有机碳释放特征进行研究,分析了2种亚高山暗针叶林凋落物有机碳释放速率与土壤有机碳及其组分之间的关系。结果表明:藏东南2种原始暗针叶林凋落物分解均呈现出雨季分解快(4—9月)、旱季分解慢(10—翌年3月),前期分解快(3—9月)、后期分解慢(10—翌年2月)的特征,且冷杉(PLLF)分解速率大于云杉(AGSF),Olson指数衰减模型能够较好地模拟2种暗针叶林凋落物的分解,冷杉(PLLF)和云杉(AGSF)凋落物半分解时间为2.11,2.52年;分解95%时间为8.96,10.84年;2种暗针叶林凋落物中有机碳含量表现出先上升后下降,再平稳降低的趋势,而2种暗针叶林凋落物中有机碳释放速率表现出先短暂富集再释放的模式;2种暗针叶林土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(MBC、POC、LOC)含量都具有明显的表聚性(p<0.01),且同一土壤层次内TOC、MBC、POC、LOC互相之间均呈极显著正相关关系(p<0.01);2种暗针叶林凋落物分解进程中有机碳的释放速率与表层土(0—10 cm)中TOC、MBC、POC、LOC含量、10—20 cm土层中的TOC、MBC含量以及20—40 cm土层中MBC含量之间呈现显著的正相关(p<0.05)。     

凋落物和根系输入对亚热带米槠天然林土壤有机碳组分的影响

植物残体添加和去除试验(the detritus input and removal treatments,DIRT)作为一种研究碳输入来源变化对土壤质地与质量影响的试验设计,对研究土壤养分来源以及主要影响机制具有关键作用.选择福建省三明森林生态系统与全球变化研究站的米槠常绿阔叶天然林,设置对照(CT)、去除凋落物(N...     

杉木凋落物及其生物质炭对土壤原有有机碳矿化的影响

利用¹³C同位素技术和培养实验,研究不同添加量(0、10、20、30、40、50 g·kg^-1)杉木凋落物和生物质炭(Biochar,BC,350℃热解)对土壤原有有机碳(原SOC)矿化及外源碳自身分解的影响。实验进行28 d,培养温度为25℃,水分保持为60%土壤持水量(Water holding capacity,WHC)。结果表明:凋落物及BC添加显著提高了土壤总CO₂累积排放量(P<0.05),且凋落物的影响更为明显;来源于外源碳及原SOC的CO₂累积排放量均随添加量的增加而增加。培养结束时,凋落物碳(LR-C)分解率为5.71%～13.68%,生物质炭碳(BC-C)分解率仅0.34%～0.50%,凋落物和BC处理下原SOC分解率分别为对照土壤的6.42倍～13.58倍与2.06倍～3.94倍。回归分析发现,2种外源碳处理下原SOC分解率与添加量均呈极显著的线性关系(P<0.01);LR-C分解率亦随添加量的增加而增加;但BC-C分解率则与添加量呈显著的开口向上的抛物线关系(P&...     

凋落物去除对城市公园樟子松林土壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响

凋落物是土壤有机质的重要来源,其数量和质量变化会影响土壤有机碳的矿化过程。城市公园中的树木落叶常被当作垃圾清理,这在导致土壤贫瘠化的同时还会影响土壤有机碳矿化及其温度敏感性,并进而对全球气候变化产生一定影响。本研究以吉林省长春市长春公园樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)林下土壤为研究对象,研究凋落物去除对土壤化学性质﹑有机碳矿化及其温度敏感性的影响。结果表明：去除凋落物后,樟子松林土壤化学性质与土壤有机碳矿化均发生变化。土壤pH值、碳氮比和电导率降低,全磷、全氮、土壤有机碳、易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白含量增加,其中全氮含量变化最明显,增加了53.1%。凋落物去除后,土壤有机碳矿化速率、土壤有机碳矿化累积CO₂排放量及土壤有机碳矿化温度敏感性系数(Q₁₀)均有所增加,并且随着温度升高增幅逐渐增大。具体表现为：与有凋落物樟子松林相比,凋落物去除后,在10℃、20℃和30℃条件下,土壤有机碳矿化速率分别增加了1.17%、8.4%和16.4%,土壤有机碳矿化累积CO_2<...     

贵州省溶岩区植被类型对凋落物量、土壤有机碳及速效养分的影响

在贵州省溶岩区的草地和人工林内设立1m×1m（乔木20m×20m）的样地,分析样方内凋落物积累量、凋落物碳氮含量、土壤速效养分含量、土壤有机碳（SOC）和可溶性碳（DOC）含量变化。结果表明,天然草地、杜仲林、刺槐林、冰脆李林、桤木林、滇柏林凋落物积累量依次为1.62,5.29,3.32,4.26,9.68和1.81t/hm2;与天然草地相比,人工植被的凋落物量为天然草地的1.12～5.98倍,在植被恢复条件下凋落物C/N由12.84提高到57.68。凋落物量对土壤速效钾含量有重要的影响,两者呈极显著的正相关关系,但仅仅具有较高的凋落物量不足以提高土壤碱解氮和有效磷含量。与天然草地（SOC含量7.28g/kg）相比,杜仲林、刺槐林、冰脆李林、桤木林和滇柏林的有机碳含量分别提高了5.24,12.14,6.04,8.93和6.78倍。凋落物量与土壤有机碳线性相关关系的拟合优度较低,凋落物积累量与0—10cm土层土壤可溶性碳存在显著线性相关关系,10cm以下线性相关关系的拟合优度较低。     

凋落物输入对木荷林土壤微团聚体有机碳及其化学结合形态的影响

[目的]探究地上凋落物、地下根系和菌根输入对红壤恢复林地土壤微团聚体的影响,为退化地进行森林恢复后土壤功能重建和生态系统碳循环提供依据。[方法]以亚热带红壤侵蚀退化地恢复形成的典型阔叶林分木荷纯林为研究对象,设置无凋落物(CT)、菌根(M)、根系+菌根(RM)、地上+地下凋落物(LRM)和地上凋落物加倍(DLRM) 5种输入处理,对土壤微团聚体组成、有机碳及其化学结合形态进行分析。[结果]木荷恢复林土壤微团聚体质量百分比、有机碳、钙键结合态有机碳(Ca-SOC)、铁铝键结合态有机碳[Fe(Al)-SOC]和Ca-SOC/SOC在不同处理间均无显著差异(p>0.05);相对于CT,LRM处理使20～50μm和50～200μm粒级微团聚体Fe(Al)-SOC/SOC分别降低了40.06%和46.67%(p<0.05)。土壤微团聚体质量百分比、有机碳、Ca-SOC和Fe(Al)-SOC均随粒级的增大而减小,有机碳及结合态有机碳趋于在较小粒级的微团聚体颗粒组(<20μm)中富集。微团聚体Ca-SOC含量(0.55～1.28 g/kg)远低于Fe(Al)-SOC含量(6.88～...     

间伐和去除凋落物对马尾松林细根生产力和土壤有机碳含量的影响

Soils play a critical role in the global carbon cycle, and can be major source or sink of CO₂ depending upon land use, vegetation type and soil management practices. Fine roots are important component of a forest ecosystem in terms of water and nutrient uptake. In this study the effects of thinning and litter fall removal on fine root production and soil organic carbon content were examined in 20-year-old Masson pine (Pinus resinosa) plantations in Huitong, Hunan Province of China in the growing seasons of 2004 and 2005. The results showed that fine root production was significantly lower in the thinning plots than in the control plots, with a decrease of 58% and 14% in 2004 and 2005 growing seasons, respectively. Litter fall removal significantly increased fine root production by 14% in 2004. Soil temperature (T_soil) and soil moisture (M_soil) were higher in the thinning plots than those in the controls. Litter fall removal had significant effiects on T_soil and M_soil. Soil organic carbon content was higher in the thinning plots but was lower in the plots with litter fall removal compared with that in the controls. Our results also indicated that annual production of fine roots resulted in small carbon accumulation in the upper layers of the soil, and removal of tree by thinning resulted in a significant increase of carbon storage in Masson pine plantations.     

杉木人工林凋落物添加与去除对土壤碳氮及酶活性的影响

为了解未来气候变化过程中森林生产力增加的背景下,凋落物增加如何影响土壤碳氮过程,在杉木人工林中通过模拟实验研究凋落物添加(一倍)与去除对土壤中碳氮、碳氮同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)、微生物生物量碳氮(MBC、MBN)及酶活性的影响。结果表明:凋落物添加后土壤中氮获得酶(β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶)活性显著上升,加速对土壤中有机质的分解获取氮素;凋落物添加与去除处理对土壤碳的影响较小,土壤有机碳(SOC)与可溶性有机碳(DOC)均未发生显著变化;土壤中δ¹³C丰度与凋落物处理之间未呈现出相关规律性,而δ¹⁵N丰度在凋落物添加处理后显著上升。这些结果说明,凋落物处理对杉木林土壤中氮的影响较为敏感,对土壤碳的影响较小。因此,未来气候变化导致森林生产力提高、凋落物输入增加,可能会导致土壤中氮素的损失,迫使土壤微生物分泌更多的氮获得酶同植物竞争土壤氮,最终可能会造成土壤碳氮循环的不平衡,对整个生态系统造成严重影响。     

不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质的影响

为研究不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质和林分生长影响,选择适宜的人工林经营措施提供参考.以2 500,3 300,4 500,6 000株/hm2(分别记为M1、M2、M3和M4)4种造林密度的马尾松人工林为研究对象,利用结构方程探究不同密度马尾松林枯落物输入对土壤性质的影响.结果表明:林分密度对枯落物和土...     

阿尔泰山冷杉林下土壤有机碳矿化特征

[目的]探讨阿尔泰山天然冷杉混交林不同海拔梯度下土壤有机碳矿化特征,为天然冷杉林土壤有机碳的分解转化过程研究提供理论依据。[方法]以新疆布尔津县境内阿尔泰山1 300~1 500,1 500~1 700,1 700~1 900m这3个海拔梯度的冷杉(Abies nephrolepis)混交林下土壤为研究对象,在研究了土壤有机碳含量特征的基础上,进一步利用双指数模型对有机碳矿化特点进行了探讨。[结果](1)3个海拔梯度的土壤有机碳含量均表现出随土层加深而降低的趋势,表层富集现象明显,且该趋势不随海拔梯度的变化而变化;(2)3个海拔梯度的各土层有机碳矿化趋势相似。即矿化初期CO2-C累积量增幅较大,而到了中、后期矿化曲线逐渐趋于平缓,CO2-C累积量增幅减小;(3)双指数方程可以很好地拟合出冷杉林土壤有机碳的矿化趋势;(4)土壤有机碳矿化过程进行到100d时各海拔梯度的各土层活性碳均未被完全分解;(5)矿化碳与土壤有机碳总量和活性碳含量均达到极显著相关水平。[结论]土壤有机碳矿化过程表现出明显随海拔变化的特征。土壤活性碳含量是影响矿化作用的直接因素。     

氮输入对森林土壤有机碳截存与损耗过程的影响

大气氮沉降对受氮限制的陆地生态系统碳截存/损耗的机理尚不清楚,尤其是对土壤有机碳(SOC)的输入、转化和输出过程的认识明显不足。本文论述了外源性氮素(氮沉降、人为增氮)对凋落物分解、土壤有机碳各组分周转的影响,以及土壤呼吸各组分(根系自养呼吸、根际微生物呼吸和SOM分解)对增氮的响应等领域的最新研究进展,指出了在上述研究领域中存在的问题,并提出拟解决的途径以及未来的可能研究方向,以期为该领域的研究提供参考。     

三峡库区1980—2021年土地利用碳排放格局及碳补偿

[目的] 揭示三峡库区土地利用碳排放格局并测算碳补偿价值,为引导流域低碳发展,健全流域碳补偿机制提供参考。[方法] 运用碳排放系数,单位GDP能耗及经济贡献系数等方法,测算三峡库区1980—2021年土地利用碳排放/碳吸收,并以净碳排放为基准值,对碳排放阈值及碳排放强度进行修正,测算土地利用碳补偿价值。[结果] ①三峡库区1980—2021年土地利用碳排放及碳吸收整体呈上升趋势。耕地和林地是土地利用碳吸收主要载体,城乡工矿居民用地是土地利用碳排放主要来源; ②碳吸收格局整体呈现西低东高的分布特征。1980—2021年碳吸收处于中高水平和高水平类型的区县明显增加,且大多位于东部和北部,低水平类型区县有所减少; ③碳排放格局在1980—1990年均处于低水平及中低水平类型;2000—2021年库区整体碳排放量增加,其中西部重庆市主城区、中部万州、开州区、云阳县以及东部夷陵区处于中高水平和高水平类型,武隆区的碳排放处于中等水平类型;巫溪、巫山、巴东、兴山、秭归县等区县的碳排放处于低水平和中低水平类型; ④研究区9个区县为生态盈余区,应获碳补偿资金最高的是奉节县6.87×10⁵元,17个区县为生态赤字区,支付碳补偿金额较高的是渝北区1.53×10⁷元。[结论] 应从以下方面引导流域低碳发展：推动区域合作治理碳排放,建立横向碳补偿机制;控制建设用地规模,优化土地利用配置;落实绿色发展理念,增强碳汇能力;优化能源供给结构,提高能源利用率等。     

罗望子人工林土壤有机碳在不同团聚体中的特征

研究了干热河谷地区不同种植方式的罗望子人工林内0-10,10-20,20-40 cm土层土壤团聚体中的有机碳分布特征.结果表明,在所有样地中,1～0.5,0.5～0.25 mm这2个径级的土壤团聚体有机碳最高,10～5 mm团聚体有机碳最低.不同种植方式的人工林土壤团聚体有机碳差异较大,其中以罗望子+乡土草本,罗望子+百喜草2种种植方式的团聚体有机碳最高,罗望子+余甘子混交林内最低,但罗望子+乡土草本方式的团聚体有机碳高于罗望子+百喜草方式.光板地土壤团聚体有机碳在3个土层的差异较小.     

杉木和米槠人工林土壤可溶性碳组分动态及其对凋落叶输入的响应

可溶性碳组分是土壤有机碳库中最活跃的部分,作为土壤碳周转初期变化的敏感指标,其含量受到凋落叶等植物残体输入、森林类型及季节性水热变化的共同调节。采用土壤原位培养法,以亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人工林与杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为对象,分析生长季内土壤可溶性碳(DOC)与热水溶性碳(HWSC)含量动态变化及其对凋落叶输入的响应趋势。结果表明,凋落叶输入、森林类型和培养月份均极显著影响土壤可溶性碳组分含量(p<0.001)。杉木人工林土壤DOC与HWSC含量整体较高,分别高出米槠人工林15.09%和13.06%,但后者的土壤可溶性有机质芳香化程度更高。经过1个生长季的培养,2种人工林土壤DOC与HWSC含量均明显增加。凋落叶增加生长季米槠人工林土壤DOC与HWSC的含量,但对杉木人工林的影响具有季节差异。研究结果表明杉木人工林土壤DOC与HWSC含量更高,但凋落叶输入促进米槠人工林DOC与HWSC含量,更易于随淋溶过程流失。