不同土地利用方式对土壤有机碳库及其稳定性的影响

土地利用变化对土壤有机碳循环具有重要的影响。本研究通过野外调查和室内培养法,分别选取了3种不同土地利用方式的表层和深层土壤为研究对象。结果表明:土地利用变化显著降低了土壤有机碳的含量,表层0~10cm土壤有机碳分别降低了22.2%和32.2%;次生林表层土壤有机碳矿化量分别是杉木人工林和果园的2.0倍和1.8倍;而深层土壤分别是杉木人工林和果园的1.7倍和1.4倍;次生林转变为人工林后,土壤有机碳稳定性显著降低,且对深层土壤有机碳稳定性影响高于表层土壤。因此,今后森林经营过程中应减少人为活动的影响,避免加剧土壤有机碳的损失和稳定性的降低。     

土壤有机碳影响因素及测定方法探讨

土壤有机碳是土壤碳库的重要成分,在碳循环中起重要作用。本文主要从不同陆地生态系统的角度阐述了影响土壤有机碳的自然因素和人为因素、研究方法以及空间分布的研究进展,为陆地生态系统的可持续发展提供理论依据,也为全球碳循环的研究提供依据。     

不同林龄杉木人工林土壤有机碳的研究

对福建省南平市安曹下11、28年生杉木人工林土壤有机碳含量、垂直分布、贮量等进行研究,结果表明,11、28年生杉木人工林的土壤有机碳含量随着土壤深度的增加而逐渐下降,两种林龄的杉木人工林土壤0～20cm的有机碳含量高于以下各土层。11年生杉木人工林的土壤有机C贮量（28.54t/hm^2）明显低于28年生（36.56t/hm^2）,两种林龄的不同土层中以0～20cm土层内的有机C贮量降低最大。两种林龄的土壤全N含量、C/N随着土壤深度的增加而趋于下降,28年生杉木人工林土壤平均全氮含量64.3%高于11年生22.3%。成熟期杉木人工林更有利于土壤碳的贮存。     

长白落叶松人工林带状间伐方式对土壤有机碳含量的影响

土壤是陆地生态系统碳循环过程中最大的有机碳库,其碳储存量高达1500Gt,为大气碳库的3倍,陆地生物量的2.5倍(Valentinietal.,2000)。土壤有机碳含量的微小变化,都会较大程度地影响陆地生态系统碳循环(陈亮中等,2007;于贵瑞,2003)。森林土壤碳储量占全球土壤碳储量的73%(崔骁勇等,2001),其积累和分解直接影响到全球的碳平衡(李德基等,1992)。因此,森林土壤有机碳储量变化备受关注,成为全球气候变化研究的核心内容之一(王绍强等,1999)。     

格氏栲人工林和杉木人工林碳库及分配

对福建省三明市33年生格氏栲人工林和杉木人工林碳库及分配进行研究.结果表明:格氏栲人工林碳库为325.9 t·hm-2,比杉木人工林的(228.3 t·hm-2)高43%.格氏栲和杉木人工林乔木层碳库分别占人工林碳库的65.9%和57.5%,矿质土壤层碳库则分别占32.5%和40.3%,而2种森林的林下植被层、枯枝落叶层、粗木质残体和死细根碳库占人工林碳库均不超过1%.格氏栲人工林的干材(干 皮)碳库分别占乔木层碳库的55.8%,而杉木人工林的则为75.4%.杉木人工林乔木层在6年生前连年碳积累速率略高于格氏栲人工林,但7年生后则低于格氏栲人工林.格氏栲乔木层连年碳积累速率最大值出现时间(15年生时)早于杉木人工林的(10年生时),其碳积累的数量成熟龄(＞33年生时)则迟于杉木人工林的(20年生时).从碳吸存的角度看,格氏栲是一个比杉木更加优良的人工林树种.     

三峡库区几种退耕还林模式下土壤有机碳研究

陆地生态系统碳循环是导致全球气候变暖的重要因素之一(孙维侠等,2004;方运霆等,2004),土壤碳与大气CO2的快速交换影响着地球表层与其他系统之间的碳循环(许信旺等,2005),而土地利用变化对土壤碳的影响是陆地生态系统碳循环变化中影响最深远、最直接的一个方面.研究和了解土地利用变化对土壤碳储量及转化的影响是研究陆地生态系统碳循环的重要前提.目前中国正大力实施退耕还林工程退耕还林后土壤有机碳和土壤理化性质都将发生一定程度的变化,这必定会对陆地生态系统碳循环造成较大影响.     

栓皮栎人工林土壤有机碳空间分布特征及其影响因素

森林土壤碳库是全球生态系统碳库的重要组成部分，对人工林土壤有机碳空间分布及其影响因素进行研究，有助于了解人工林土壤碳汇动态变化规律。以河南省国有登封林场栓皮栎人工林为研究对象，采用系统抽样法在林地内设置186个样地(10 m×10 m),应用地统计学方法分析了土壤有机碳空间分布特征，构建并使用结构方程模型识别出土壤有机碳主要影响因素。结果表明，栓皮栎人工林土壤有机碳含量平均值为18.59 g/kg,其空间分布呈斑块状，高低值区分布较为分散；而平均土壤有机碳密度为2.47 kg/m²,其空间分布特征与土壤有机碳含量表现出高度一致性，但整体分布更均匀。相关分析结果表明，土壤有机碳含量和密度与胸径、树高等林分因子，与土壤全氮、土壤速效磷等土壤因子呈显著正相关关系(P<0.05);结构方程结果表明，土壤有机碳含量和土壤有机碳密度受土壤化学性质影响均最大，其中土壤全氮的贡献度最高。研究对于揭示人工林土壤碳汇形成机制，制定土壤碳汇调控技术措施有一定的参考价值。     

林火干扰对森林生态系统碳库的影响研究进展

森林生态系统是重要的碳库,在减缓全球气候变暖中具有独特的功能。林火干扰作为非连续的生态因子,是全球生物地球化学循环的驱动因子,可显著改变生态系统的结构和功能以及养分循环和能量传递,引起森林碳库和碳分配格局的变化,进而影响森林演替进程及固碳能力。本文阐述林火干扰对森林生态系统碳库影响的国内外研究方法进展,重点论述林火干扰导致的直接碳损失以及通过森林净初级生产力和土壤呼吸的改变间接影响森林碳循环和碳平衡;并分别阐明林火干扰对植被碳库、凋落物碳库和土壤有机碳库的影响,林火干扰通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转,最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移,导致不同碳库之间的重新分配。通过探讨净初级生产力变化对林火干扰的响应,揭示林火干扰对植被碳库循环的间接且长期影响的机制;在林火干扰对生态系统凋落物碳库的影响方面,主要探讨林火干扰后凋落物生产量在不同林火强度和环境梯度下的变化;在林火干扰对土壤有机碳库的影响方面,通常在小尺度范围内影响土壤有机碳库垂直分布变化的主要原因可能是地形条件的变化,而在相对大的区域尺度下,气候、土壤质地、地形、植被及人类活动和管理水平及其交互作用均可影响土壤有机碳库的空间迁移和形态转化,从而导致不同区域范围的土壤有机碳库分异。在此基础上,指出目前研究存在的问题,并提出林火干扰对森林碳库影响的定量化研究路径:1)深入开展林火干扰对森林生态系统碳库循环的影响机制研究; 2)加强"植被-土壤-水-微生物-气候"的系统研究; 3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林碳库周转过程的定量化研究; 4)深入探讨林火干扰与森林生态系统碳元素的相互作用关系及影响机制。     

亚热带日本落叶松中、幼龄林土壤有机碳密度和分配特征

本文基于32块样地土壤数据,对亚热带日本落叶松中、幼龄林的土壤有机碳密度及其分配特征进行了分析,结果发现:(1)中龄林的有机碳含量、有机碳密度明显高于幼龄林;(2)混交林的有机碳含量、有机碳密度明显高于纯林;(3)0~80 cm的土壤有机碳密度为172.25 t/hm2。有机碳主要集中在表土层0~20 cm处,此表土层有机碳密度分别是土层20~40 cm、40~80 cm的175.21%、129.52%。在土层相同的情况下,随着土壤深度的增加,其土壤有机碳密度呈下降趋势;(4)与适宜亚热带地区生长的造林树种——杉木相比,日本落叶松林的土壤有机碳含量、土壤有机碳密度均明显高于20年生杉木人工林,说明日本落叶松林土壤的固碳能力大于杉木人工林,从侧面也反映了同样作为亚热带地区的造林树种,日本落叶松林要优于杉木人工林。     

多代连栽人工林碳贮量的变化

通过收集多代连栽桉树、落叶松和杉木人工林生长和土壤方面的数据,分析了不同代数间林分生物量和土壤有机碳贮量的变化,并定量或定性分析了混交、施肥等地力维护措施对林分生物量和土壤有机碳贮量的影响.随着连栽代数的增加,生物量和土壤有机碳贮量均呈现明显的下降,2代杉木人工林生物量和土壤有机碳贮量分别比1代下降24%和10%,3代分别比2代下降39%和15%.地力维护措施可在很大程度上防治连栽人工林生物量和土壤有机碳贮量的下降,2代杉阔混交林生物量和土壤有机碳贮量分别比2代纯林提高69%和19%;2代桉树与相思属树种的混交林生物量比2代桉树纯林增加29%;施肥可使2代杉木人工林生物量提高22%.轮作和林下植被培育也能提高林分生物量,但对土壤有机碳贮量的影响尚需进一步研究.     

杉木火力楠混交林与杉木纯林土壤碳氮库研究

通过实地调查取样和室内C、N元素分析仪的测定,比较了杉木纯林与杉木火力楠混交林的土壤碳库及垂直分布差异,结果显示:混交林的土壤有机碳含量比纯林高,其有机碳贮量比杉木纯林大17.57%,主要差异在枯枝落叶层,分别为3.620 t.hm-2和12.610 t.hm-2。有机碳富集指数20~40 cm差异最大,混交林富集指数是纯林的1.18倍。混交林土壤有机碳贮量(79.460 t.hm-2)大于杉木纯林(67.583 t.hm-2),且均以表层(0~20 cm)碳贮量为主。混交林的全氮含量高于纯林,C/N则低于纯林。这些差异主要是由不同林分凋落物数量和性质上的差异引起的。杉木和火力楠混交林比杉木纯林更有利于碳的贮存,人工造林应多发展混交林。     

不同土地利用形式下表土有机碳含量和密度特征的研究

通过对西江流域肇庆市三叉顶自然保护区典型样地调查,对比分析了林地（针阔混交林、竹林、马尾松林）、农用地（果园、稻田、旱地）与邻近荒地的0～20em土壤有机碳含量和密度特征及其影响因子。结果表明：（1）有机碳含量大小顺序为林地（20．71±5．24g·kg^-1）〉农用地（13．50±6．05g·kg^-1）〉荒地（12．87±4．20g·kg^-1）。林地比农用地、荒地表土有机碳含量分别高出53．35％和60．83％。林地表土有机碳含量极显著高于农用地和荒地,而农用地和荒地间则无显著差异。表土有机碳密度差异极显著,有机碳密度大小顺序为林地（3．09±0．88kg·m^-2）〉荒地（2．99±0．93kg·m^-2）〉农用地（2．28±1．01k·m^-2）。（2）针阔混交林、竹林、马尾松叶林3种林分类型的表土有机碳含量、密度的大小顺序均为针阔混交林〉竹林〉马尾松林;在有机碳含量方面,针阔混交林与马尾松林有显著差异;针阔混交林、竹林均与荒地有显著差异,而马尾松林与荒地则无显著差异。在有机碳密度方面,针阔混交林与马尾松林有显著差异。（3）3种农用地有机碳含量大小顺序为果园〉稻田〉旱地,果园与旱地之间有显著差异,旱地有机碳含量比果园低41．91％,旱地与水稻田之间无显著差异,三者与荒地均无显著差异。有机碳密度顺序有所变化,大小顺序为果园〉旱地〉稻田,三者之间均无显著差异,但旱地、水稻田均与荒地有显著差异。（4）土壤氮水平、电导率对林地、农用地土壤碳固定有正效应,而容重则有负效应;而受施肥和耕作等因素影响,农用地的表土有机碳含量还与石砾含量显著负相关;荒地的土壤有机碳含量则仅与容重显著负相关。     

不同发育阶段杉木林土壤有机碳变化特征及影响因素

对江西大岗山地区不同发育阶段杉木林林地土壤有机碳变化特征进行了研究,并利用相关分析和逐步回归分析方法探讨了土壤因子对其的影响.结果表明,不同发育阶段土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,各层次有机碳含量表现出明显的变异特征,变异程度为:40～60 cm土层>20～40 cm土层>0～20 cm土层,其中中龄林土壤变异最为显著;随杉木的生长发育,土壤有机碳含量从幼龄林到中龄林呈下降趋势,中龄林到过熟林则呈上升趋势;土壤有机碳含量与全N量、碱解N量、有效P含量等土壤因子密切相关;建立的从幼龄林到过熟林各阶段的土壤有机碳回归方程具有较高的回归精度,比较标准化回归系数法处理显示,土壤N状况是影响土壤有机碳变异的主导因子.     

岷江上游不同森林类型土壤有机碳含量及密度特征

本文研究了岷江上游云杉人工林、紫果冷杉人工林、岷江冷杉人工幼龄林、高山栎天然次生林4种森林类型土壤有机碳含量及密度。结果表明:4种森林类型不同土层有机碳含量和有机碳密度均差异显著,都随土层深度增加而逐渐减小,且土壤有机碳集中分布在表层土(0~20 cm)中;4种森林类型土壤有机碳含量从高到低排序为:云杉人工林(5.896 g.kg-1)紫果冷杉人工林(5.479 g.kg-1)高山栎天然次生林(5.019 g.kg-1)岷江冷杉人工幼龄林(2.245 g.kg-1);土壤有机碳密度从高到低为:云杉人工林(0.03541 kg.m-2)高山栎天然次生林(0.03134 kg.m-2)紫果冷杉人工林(0.02474 kg.m-2)岷江冷杉人工幼龄林(0.01573 kg.m-2)。说明林分起源、树种组成、植物根系、地表枯落物和人类活动等因素影响着土壤有机碳含量及碳密度。     

Active organic carbon pool of coniferous and broad-leaved forest soils in the mountainous areas of Beijing

In order to explore the effects of different forest types on active soil carbon pool, the amounts and density of soil organic carbon (SOC) were studied at different soil horizons under typical coniferous and broad-leaved forests in the mountainous area of Beijing. The results showed that the amount of total SOC, readily oxidizable carbon and particulate organic carbon decreased with increasing depths of soil horizons and the amounts at depths of 0–10 cm and 10–20 cm in broad-leaved forest was clearly higher than that in coniferous forests. The trend of a decrease in SOC density with increasing depth of the soil horizon was similar to that of the amount of SOC. However, no regular trend was found for SOC density at different depths between coniferous forest and broad-leaved forests. The ratio of readily oxidizable carbon to total amount of SOC ranged from 0.36–0.45 and the ratio of particulate organic carbon to total amount of SOC from 0.28–0.73; the ratios decreased with increasing depths of soil horizons. Active SOC was significantly correlated with total SOC; the relationship between readily oxidizable carbon and particulate organic carbon was significant. A broad-leaved forest may produce more SOC than a coniferous forest.     

亚热带地区杉木人工林和阔叶林土壤活性有机质研究(英文)

土壤活性有机质对土壤养分如氮、磷、硫的生物化学循环具有作用,其含量和质量影响土壤的初级生产力。本试验在中国科学院会同森林生态实验站通过对第一代、第二代杉木纯林和地带性阔叶林土壤活性有机质组分的对比研究,发现杉木纯林土壤活性有机质的含量低于地带性阔叶林。第一代杉木纯林易氧化有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水溶性碳水化合物的含量分别比第二代杉木纯林高35.9%、13.7%、87.8%和50.9%,比地带性阔叶林的低15.8%、47.3%、38.1%和30.2%。在调查的三种林地内,土壤微生物生物量碳和水溶性有机碳含量下降幅度较大,其次为水溶性碳水化合物,而易氧化有机碳的变化最小。同时,杉木纯林土壤养分等理化性质也比地带性阔叶林低。这表明在杉木纯林取代地带性阔叶林以及杉木纯林连栽后林地的土壤肥力降低。图3 表2参26。     

不同林龄杉木人工林土壤微生物群落代谢功能差异

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤理化性质以及微生物对碳源利用的差异,明确林龄对土壤微生物功能多样性的影响,为杉木人工林可持续经营管理提供理论依据。【方法】在福建武夷山脉选择3、12和38年生的杉木人工林,采用Biolog-ECO法研究不同林龄杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物对碳源的利用特征,并对土壤微生物利用各类碳源的特性进行热图分析、主成分分析(PCA)和相关性分析,揭示利用碳源的差异及导致差异的主要影响因素。【结果】不同林龄杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、McIntosh多样性指数和McIntosh均匀度指数均随林龄的增加而增加。在96~168h培养时间内,38年生杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性显著高于12年生和3年生(P<0.05)。38年生对酚酸类、胺类和氨基酸的利用强度较大,12年生对酚酸类、多聚物和氨基酸的利用强度较大,3年生对多聚物、羧酸和碳水化合物的利用强度较大,并且38年生土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸和胺类的强度显著高于3年生,而12年生和3年生土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异不显著(P>0.05)。热图分析结果表明:38年生和12年生杉木人工林土壤微生物群落能够代谢31种碳源底物,而3年生杉木人工林土壤微生物群落仅能代谢19种碳源底物。环境因子中,土壤pH、全氮、速效钾和碳氮比能够显著影响微生物群落的代谢功能。【结论】38年生杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物群落代谢活性和多样性最高,3年生最低,pH、全氮含量随林龄的增加而上升,碳氮比则随林龄增加而下降,因此林龄是驱动杉木人工林土壤生物学和非生物性质变化的重要因素。     

人工林土壤碳库研究进展

在综合阐述人工林碳库动态研究对全球陆地生态系统碳收支和区域林业经济持续发展意义的基础上，对有关土壤碳库动态和稳定性的主要指标，如TOC(总有机碳)、DOC(可溶性有机碳)、MBC(微生物生物量碳)、POMC(颗粒有机物碳)和SR(土壤呼吸)等及其影响因子进行了重点评价，针对我国人工林经营和碳库研究现状，结合国际农林业土壤碳收支和动态研究趋势，认为我国主要人工林碳库研究的2个主要方向为：(1)土壤碳库物理化学稳定性指标与生物的交互作用；(2)土壤碳库动态与全球变化关系及其环境效应评价。     

添加葡萄糖对杉木人工林土壤氮素转化及净矿化和硝化的影响

以亚热带杉木人工林为研究对象,研究添加葡萄糖(C量水平分别是0,100,300,1 000,2 000,5 000 mg·kg-1)对土壤氮含量、氮素矿化和硝化的影响。结果表明,葡萄糖添加降低土壤无机氮含量和比例,硝态氮的降低幅度大于铵态氮;但是没有降低可溶性有机氮(SON)和pH值,甚至提高SON的比例。添加葡萄糖降低氮素净矿化和硝化速率,氮素矿化作用受到抑制。结果显示,随着葡萄糖添加,亲水性氮所占比例显著降低,这与氮的固持和转化有关,导致SON比例增加;分析表明,硝态氮和可溶性有机氮在提取液全氮中所占比例成显著的线性负相关关系(R2=0.902)。研究发现,1 000 mg·kg-1的葡萄糖C添加量可能是影响杉木人工林土壤氮素转化的分界点。