祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

山东省不同植被类型土壤有机碳及其组分分布特征研究

为了研究山东省不同植被类型森林土壤有机碳及其组分分布特征,选取山东省黑松林、柏木林、针阔混交林3种植被类型下的森林土壤为研究对象,比较分析不同土层(0－20cm、20－40cm)的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和颗粒有机碳(POC)的含量变化。结果表明:(1)0－40cm土层黑松林、柏木林和针阔混交林的SOC含量变化依次为4.35－15.04 g·kg-1、5.72－34.87 g·kg-1和3.71－10.72 g·kg-1,各土层中柏木林的SOC含量最高;(2)土壤有机碳及其组分在不同植被类型下存在一定差异,SOC和POC含量表现为柏木林＞针阔混交林、黑松林,DOC含量在上、下土层间表现为柏木林＞针阔混交林＞黑松林,EOC含量表现为针阔混交林＞柏木林、黑松林;(3)除黑松林的DOC和EOC外,其余各植被类型的SOC、EOC、EOC、POC含量均表现为随着土层深度的增加而减少;(4)SOC与POC存在极显著正相关关系(P＜0.01),其余各碳组分之间关系不显著,冗余分析表明土壤碳组分受土壤理化因子影响较大,全氮对土壤碳组分的影响极显著(P<0.01),速效钾、全钾和pH对土壤碳组分的影响显著(P<0.05)。黑松林、柏木林、针阔混交林土壤的有机碳及其活性组分之间存在差异性,总体上柏木林的有机碳含量最高,说明SOC及其组分受到植被类型和土层深度的影响。     

鹤山不同植被土壤有机碳分布特征

不同植被类型下土壤有机碳(SOC)储量和动态变化是全球变化研究的热点之一。对南亚热带鹤山6种不同植被类型(灌草、马尾松林、桉树林、乡土树林、马占相思林、季风常绿阔叶林)SOC干湿季、空间(0~10,10~20,20~40 cm)变化特征、土壤惰性指数及其与土壤有效氮(TAN)的关系研究表明:(1)6种植被中,干季SOC含量显著高于湿季,SOC含量随土层深度降低,马占相思林SOC含量最高,马尾松林和灌草最低;(2)6种植被SOC储量在0~10 cm土层所占比例最高,占0~40 cm土层SOC含量40%以上;(3)土壤惰性指数随土壤深度增加而下降,常绿阔叶林、乡土树林和马占相思林烷基碳和ROC惰性指数高于桉树林和马尾松林,揭示这3种植被SOC具有更高稳定性;(4)SOC与土壤TAN含量呈显著正相关。结果揭示,在植被恢复过程中,选择豆科植物,辅以乡土树种营造常绿阔叶林,有利于提高森林潜在碳汇功能。     

南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征

  目的  为了解我国亚热带山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化规律及影响因素。  方法  以南岭国家级自然保护区不同海拔（400? ~ 1650?m）山地土壤为研究对象,调查了土壤有机碳及组分在不同土层深度的分布及密度特征,分析了土壤理化因子的影响。  结果  （1）总有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳、惰性有机碳含量在相对较高海拔土壤中的含量整体更高,并在针阔混交林土壤中出现最大值,而水溶性有机碳含量则在低海拔的沟谷常绿阔叶林土壤中最高。（2）有机碳及组分含量随土层深度的增加呈明显下降趋势,随海拔变化幅度最大的组分为水溶性有机碳,随深度变化幅度最大的为颗粒有机碳,不同组分占总有机碳的比例在不同海拔和深度上的变化规律有所差异。（3）南岭山地土壤有机碳密度范围为8.81 ~ 26.59?kg m?2,整体略高于与其位置相近的山地土壤,有机碳及组分密度随海拔变化趋势与各自在土壤中的含量分布规律较为类似。（4）pH、黏粒含量、全氮与有机碳及组分含量的相关性较好,RDA分析结果表明全氮、全磷与土壤含水率对有机碳及组分变化的解释量占比较高。  结论  南岭山地土壤有机碳及组分具有明显的海拔梯度变化特征,土壤理化性质是影响有机碳及组分分布的重要因素。     

西藏色季拉山典型植被类型土壤活性有机碳分布特征

研究土壤活性有机碳含量及分配比例是揭示土壤有机碳库周转及调控机理的重要途径。为探讨不同森林植被类型对土壤活性有机碳库的影响,以西藏色季拉山(西坡)的高山灌丛(AS)、杜鹃林(RF)、急尖长苞冷杉林(AGSF)和林芝云杉林(PLLF)为试验对象,研究了林地土壤总有机碳、总氮含量、各活性有机碳组分及其分配比例。结果表明：高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例。在不同植被类型的生态系统中,土壤总有机碳含量、土壤颗粒有机碳和土壤易氧化碳含量均呈现出随土层深度增加而递减的变化趋势。土壤颗粒有机碳含量占土壤总有机碳含量和土壤易氧化有机碳含量占土壤总有机碳含量的比率范围不同,且随土层深度增加比率减小,且颗粒有机碳分配比例表现的更为明显。土壤颗粒有机碳含量和土壤易氧化有机碳含量与土壤总有机碳含量和总氮之间的相关性均达到了极显著水平(p＜0.05),土壤颗粒有机碳含量和土壤易氧化有机碳含量的相关性在在不同土层表现出显著性。     

杭州湾湿地不同植被类型下土壤有机碳及其组分分布特征

土壤有机碳及其活性组分能够敏感地反映土壤碳库的变化。调查采集杭州湾自然滩涂湿地土壤样品(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm),比较分析芦苇、互花米草、海三棱藨草、裸滩的土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化碳(ROC)和轻组有机质(LFOM)的变化。结果表明:(1)0~30 cm各土层,芦苇、互花米草、海三棱藨草和裸滩的SOC平均含量依次为3.87~5.08 g kg-1,6.46~6.78 g kg-1,4.33~4.48 g kg-1和4.99~5.25 g kg-1,互花米草SOC含量高于相同土层的其他类型;(2)互花米草DOC和LFOM平均含量分别为90.69~98.90 mg kg-1,2.35~2.95 g kg-1,高于相同土层的海三棱藨草、芦苇和裸滩,而裸滩ROC含量(2.06~2.22 g kg-1)却高于相同土层的其他三种类型;(3)芦苇、互花米草和海三棱藨草DOC占土壤有机碳的分配比例无显著性差异,而相同土层的DOC占土壤有机碳的分配比例大小依次为裸滩海三棱藨草芦苇互花米草;(4)SOC和DOC、ROC、LFOM、全氮(TN)、土壤含水量、p H之间均存在极显著关系(p0.01),各指标与p H之间均表现为负相关性。研究表明互花米草的入侵增强了滩涂湿地的固碳能力,有机碳活性组分能够反映有机碳库的变化。     

武夷山不同海拔梯度毛竹林土壤有机碳特征及影响因素

以武夷山自然保护区的毛竹林土壤(海拔范围为250～1 500 m)为研究对象,选取5个海拔梯度的15块样地,分析了毛竹林土壤有机碳沿海拔梯度的分布特征,探讨了土壤有机碳含量与地形因子、土壤性质的相关关系,并构建了土壤有机碳的回归模型。结果表明:①武夷山毛竹林土壤有机碳含量变化范围为13.29～70.68 g/kg,且海拔500m土壤有机碳的分布具有明显的表聚现象;②同一海拔高度内,毛竹林土壤有机碳含量呈现随土层深度的增加而逐渐降低的趋势,且其降幅也随之变小;③同一土层深度的土壤有机碳含量大体呈现随海拔的升高而增加的趋势,而其增幅则随之变小;④不同土层土壤有机碳含量与海拔均呈显著或极显著正相关、与容重均呈极显著负相关,而仅表层(0～10 cm)土壤有机碳含量与坡度呈显著负相关;⑤土壤有机碳多元线性回归模型的拟合优度高于一元线性回归模型,不同因子组合对不同土层有机碳含量变异的解释量介于59%～83%。     

不同地形条件下青藏高原农田土壤有机碳的分布特征

西北高寒地区农田土壤有机碳（SOC）储量的变化研究,可为东部农田SOC对气候和管理措施的响应提供预警信息。针对西部高原县域尺度上典型的地貌类型和土壤类型,对其耕层和剖面SOC进行了分析。结果表明, 青海省乐都县农田耕层（020 cm）SOC的变化范围为4.38 g/kg~20.81 g/kg,均值为11.29 g/kg,且不同土壤类型上表现出黑钙土（16.15 g/kg）＞栗钙土（10.53 g/kg）＞灰钙土（9.50 g/kg）的趋势。地形对耕层（020 cm）SOC含量没有显著影响,但深层（20100 cm）SOC因地形存在显著差异,在峁坡上,黑钙土、 栗钙土和灰钙土的深层（20100 cm）SOC分别比同种土壤类型的谷底深层土壤提高了111.5%、 62.5%和66.3%。农田SOC的垂直分布也因地形存在差异,同一种土壤类型在谷底其耕层（020 cm）SOC含量均比深层（20100 cm）高,峁坡上其深层（20100 cm）比耕层（020 cm）高,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在谷底其耕层（020 cm）SOC含量分别比同一土壤类型的深层（20100 cm）土壤提高18.7%、 24.3%和153.5%,黑钙土、 栗钙土和灰钙土在峁坡上其深层（20100 cm）SOC含量分别比同一土壤类型耕层（020 cm）提高46.9%、 8.0%和1.0%。这一结果可为准确估算青藏高原农田SOC的变化提供参考。     

高寒农田土壤有机碳和全氮密度垂直分布特征及其与海拔的关系

  目的  为探讨高寒地区农田生态系统有机碳和全氮积累状况及差异特征。  方法  在祁连山中段南坡选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定其有机碳、全氮含量及其密度垂直分布特征沿海拔的空间分布规律。  结果  研究区0 ~ 50 cm土层土壤有机碳密度在海拔2800 m处达到最大值10.18 kg m?2;全氮密度在海拔3000 m处达到最大值1.86 kg m?2,土壤有机碳密度随海拔的升高呈“U”型曲线变化,全氮密度随海拔的升高呈单峰曲线变化。 0 ~ 50 cm土层剖面上,土壤有机碳密度及全氮密度在海拔 ≤ 3000 m处随土层深度的增加而降低,在海拔3100 m处随土层深度的增加而增加。海拔高度与全氮含量、全氮密度存在显著正相关关系（P < 0.01）;土层深度与有机碳含量存在显著负相关关系,与有机碳密度和全氮密度存在极显著正相关关系（P < 0.01）。  结论  海拔和土层是影响祁连山南坡农田土壤有机碳和全氮分布的关键因子。     

青藏高原色季拉山流石滩表层土壤有机碳的空间变化特征及影响因素

[目的] 分析青藏高原不同海拔下表层土壤可溶性有机碳(DOC),易氧化有机碳(ROC)、碳库稳定性及碳储量变化特征研究及土壤有机碳(SOC),DOC的影响因素,为后续复杂地形寒区SOC的稳定性研究提供科学依据。[方法] 以色季拉山流石滩为研究区,以单因素方差分析法分析了4 300～4 700 m之间不同海拔土壤物理性质,DOC,ROC以及SOC的含量特征,结合Pearson相关分析与冗余分析探讨了DOC,ROC与各因子之间的相互关系。[结果] ①土壤容重、密度与海拔呈负相关,其最大值分别为1.56,1.12 g/cm³,土壤含水率和孔隙度与海拔呈正相关,其最大值分别为74.22%,58.70%; ②SOC含量随海拔升高呈现先升高后降低趋势,DOC,ROC随海拔升高而呈现出波动变化趋势; ③海拔4 400 m时DOC/SOC,ROC/SOC达到最大值,可溶性有机碳储量(DOCS)和有机碳储量(SOCS)均值分别为40.779 g/m²,8.105 kg/m²,流石滩土壤碳库稳定性较好; ④DOC与土壤物理性质不相关,但与SOCS有一定相关性;ROC则与物理性质和SOC及其相关因子均有一定的相关性;各因子对色季拉山流石滩土壤DOC和ROC变化的解释贡献率排序大小为：DOCS＞土壤孔隙度＞ROC/SOC＞土壤含水率＞SOC＞SOCS＞DOC/SOC＞土壤密度。[结论] 不同海拔流石滩表层土壤DOC,ROC与海拔有一定相关性,且DOCS、土壤孔隙度与ROC/SOC均是影响DOC,ROC含量的重要因子,同时各因子间存在密切的关系。     

Earthworm distribution and abundance along a mineral-peat soil transect

The earthworm fauna along a gradient from undisturbed mineral soil to an artificial acid peat soil up to 25 cm deep and ca. 30 yr old was studied in the Phoenix Park, Dublin. The peat held only 15% of the total numbers of worms in the mineral soil and 9% of the biomass, but 9 out of the 12 species recorded were present in the peat. Aporrectodea caliginosa, A. tuberculata and Allolobophora chlorotica were the most numerous species in the mineral soil but were scarce in the peat where the surfaced-welling, pigmented species L. rubellus, L. castaneus and Satchellius mammalis were most abundant. Low pH and shortage of suitable food were considered to be the main factors limiting earthworm populations in the peat.     

长期不同施肥方式下土壤有机碳的垂直分布及碳储量

为了研究施肥对土壤有机碳含量的影响,在湖北省农业科学院南湖实验站进行了25年不同施肥方式的长期定位试验。研究结果表明:与对照相比,除单施氮肥与单施有机肥外,其他施肥方式均提高了0～20cm土壤有机碳含量与碳储量;与对照及单施化肥相比,有机肥配施化肥均提高了0～20cm及0～100cm土壤有机碳含量与碳储量。单施化肥与单施有机肥对各土层土壤有机碳含量影响较小,且土壤有机碳累积少;而化肥配施有机肥提高了0～20cm与20～40cm土壤有机碳含量与碳储量。除对照及氮磷钾肥配施过量有机肥处理外,其他处理土壤全氮与有机碳含量间具有显著相关性。有机肥与化肥配合施用是提高农田土壤有机碳,增加土壤碳储量的有效方法。     

高寒山区地形序列土壤有机碳和无机碳垂直分布特征及其影响因素

地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一,开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤,分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明:阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降,但阳坡下降的速率(66%~91%)明显高于阴坡(31%~77%);阴坡土壤中碳酸钙基本淋失,通体无机碳含量较低(5.0 g kg-1),阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍,表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当(分别为16.1~33.9 kg m-2和11.8~32.8 kg m-2),其中,阴坡以有机碳为主(占总碳密度的82%~99%),而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大(分别占总碳密度的27%~81%和19%~73%)。因此,坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外,降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响:降雨量每增加1 mm,表层(0~20 cm)土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1,而淀积层(40~80 cm)土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1;植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。     

河岸带不同植被类型对土壤有机碳和全氮分布特征的影响-- 以北京地区温榆河为例

河岸带生态系统是河流生态系统和陆地生态系统之间的生态交错带,也是一个敏感和脆弱的生态区域。由于受河道周边人类活动的干扰,河岸带生态系统的植被类型发生了巨大变化。本文以北京市地区的温榆河为研究对象,分析了河岸带7种植被类型对土壤有机碳和全氮含量及其空间分布特征的影响。结果表明:(1)河岸带不同植被类型对土壤有机碳和全氮的影响主要表现在表层土壤,尤其是0~5 cm土层,而对5 cm以下土层的影响相对较小。(2)河岸带不同植被类型土壤全氮和有机碳含量的空间分布特征具有显著差异。随着土层深度增加,土壤全氮和有机碳整体上呈下降趋势,但不同植被类型的垂直变化规律有较大差异,如自然草地、退耕撂荒地和林地的土壤有机碳、全氮含量随土层深度加深而降低的速率明显高于农田生态系统。(3)在0~30 cm土壤剖面上,土壤有机碳平均含量从高到低依次为杨树林(9.54 g.kg 1)、自然荒草地(9.33 g.kg 1)、梨树果园(9.18 g.kg 1)、火炬树林地(8.89 g.kg 1)、退耕撂荒地(7.91 g.kg 1)、玉米地(7.22 g.kg 1)和黄豆地(7.17g.kg 1);土壤全氮的平均含量从高到低依次为自然荒草地(1.30 g.kg 1)、杨树林(0.91 g.kg 1)、梨树果园(0.90g.kg 1)、火炬树林地(0.83 g.kg 1)、退耕撂荒地(0.80 g.kg 1)、玉米地(0.72 g.kg 1)和黄豆地(0.70 g.kg 1)。     

贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度分布特征及其影响因素

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的试验方法,对高寒草原生态系统植被碳密度的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明:贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度平均为0.8435±0.6048 kg/m2,变异系数71.69%。在海拔4424～4804 m范围内,随着海拔升高,植被碳密度表现出增加→减少的分布特征。影响植被碳密度的关键环境因子是:植被高度、0—10 cm地下生物量、10—20 cm地下生物量、0—40 cm土壤含水量、0—20 cm土壤容重、20—40 cm土壤容重、土壤有机质、土壤速效钾含量和土壤速效氮含量。     

子午岭植被自然恢复过程中土壤有机碳密度的时空变化

To probe the processes and mechanisms of soil organic carbon （SOC） changes during forest recovery, a 150-year chronosequence study on SOC was conducted for various vegetation succession stages at the Ziwuling area, in the central part of the Loess Plateau, China. Results showed that during the 150 years of local vegetation rehabilitation SOC increased significantly （P 〈 0.05） over time in the initial period of 55-59 years, but slightly decreased afterwards. Average SOC densities for the 0-100 cm layer of farmland, grassland, shrubland and forest were 4.46, 5.05, 9.95, and 7.49 kg C m^-3, respectively. The decrease in SOC from 60 to 150 years of abandonment implied that the soil carbon pool was a sink for CO2 before the shrubland stage and became a source in the later period. This change resulted from the spatially varied composition and structure of the vegetation. Vegetation recovery had a maximum effect on the surface （0-20 cm） SOC pool. It was concluded that vegetation recovery on the Loess Plateau could result in significantly increased sequestration of atmospheric CO2 in soil and vegetation, which was ecologically important for mitigating the increase of atmospheric concentration of CO2 and for ameliorating the local eco-environment.     

The isotopic composition of soil organic carbon on a north–south transect in western Canada

The minor isotopes of carbon (¹³C and ¹⁴C) are widely used as tracers in studies of the global carbon cycle. We present carbon‐isotope data for the 0–5 cm layer of soil on a transect from 49.6°N to 68°N, from mature forest and tundra ecosystems in the boreal‐arctic zone of interior western Canada. Soil organic carbon in the < 2000 μm fraction of the soil decreases from 3.14 kg m^?2 in the south to 1.31 kg m^?2 in the north. The ¹⁴C activity of the organic carbon decreases as latitude increases from 118.9 to 100.7 per cent modern carbon (pMC). In addition, the ¹⁴C activities of organic carbon in the particle‐size fractions of each sample decrease as particle size decreases. These results suggest that organic carbon in the 0–5 cm layer of these soils transfers from standing biomass into the coarsest size fractions of the soil and is then degraded over time, with the residue progressively transferred into the more resistant finer particle sizes. We calculate residence times for the coarsest size fractions of 21 years in the south to 71 years in the north. Residence times for the fine size fractions (< 63 μm) are considerably longer, ranging from 90 years in the south to 960 years in the north. The δ¹³C of the organic carbon decreases from ?26.8 ± 0.3‰ in soil under forest in the south to ?26.2 ± 0.1‰ for tundra sites in the north. At all sites there is an increase in δ¹³C with decreasing particle size of 0.7–1.6‰. These changes in δ¹³C are due to the presence of ‘old’ carbon in equilibrium with an atmosphere richer in ¹³C, and to the effects of microbial degradation.     

团聚体大小分布对孔隙结构和土壤有机碳矿化的影响

土壤团聚体在外部和内部因素影响下发生团聚和破碎过程,形成不同大小分布的团聚体。团聚体大小分布的变化会改变土壤孔隙结构,影响各种土壤物理、化学和生物学过程,进而影响土壤有机碳(SOC)的周转。选择三种长期施用不同量有机肥的红壤(不施肥,CK;施低量有机肥,LM;施高量有机肥,HM),过不同大小孔径筛(5 mm,S₅;2 mm,S₂;0.5 mm,S_0.5)改变团聚体的大小分布,然后填装土柱(直径2.9 cm、高度4 cm),填装容重为1.3 g·cm^-3。利用X射线显微CT(Computed Tomography)成像技术分析土壤的孔隙结构,采用室内培养法测定土壤有机碳矿化量。结果表明,团聚体大小对孔隙结构有极显著的影响。相较于S₅和S₂处理,S_0.5处理土壤的大孔隙度(>16μm)降低了83.0%～93.9%,孔隙连通性降低了95%以上。而S₅和S₂处理的大孔隙度和孔隙连通性只在HM土...     

气候因子对森林土壤有机碳影响的幅度效应研究

揭示不同幅度上气候因子对土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)影响的主控性变化,是预测未来气候变化对SOC演变趋势影响的基础。本文利用中国西南地区363个森林土壤剖面数据,基于大区、省和地级市3个幅度,研究了气候因子对森林SOC密度的影响随幅度变化的规律及不同幅度下的主控气候因子。结果表明,年均降水量与SOC密度的相关性均随着幅度的减小而减弱,而年均气温与SOC密度的相关性随幅度变化的规律不明显,有较强的区域差异。大区幅度上,SOC密度主要受年均降水量和年均气温的综合作用。省级幅度上,西藏自治区东部主控因子为年均降水量,而四川和云南两省为年均气温。地级市幅度上,各市的主控因子基本与其所属的省一致。气候因子对SOC密度变异的解释能力在大区幅度上约20%,且随着幅度的减小解释能力也逐渐减小。