安徽省几种主要土壤有机碳含量及其组分研究

研究了安徽省4种主要类型土壤(砂姜黑土、潮土、水稻土和红壤)有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)的含量剖面分布及其相互关系.结果表明,4种土壤SOC,DOC和MBC含量存在明显差异,但其剖面分布规律基本一致,表层含量较高.随着土壤层次加深而依次递减;表层土壤SOC含量顺序为:水稻土>砂姜黑土>潮土>红壤,DOC含量顺序为:砂姜黑土>潮土>水稻土>红壤,MBC含量顺序为:潮土>砂姜黑土>红壤>水稻土.DOC和MBC分别只占SOC的4.92%～18.97%和1.86%～5.68%.土壤SOC,DOC与MBC之间存在着密切的关系,3者之间的相关性均分别达到了10%,5%或1%的显著或极显著水平.     

岩溶流域不同土壤剖面溶解性碳氮分布和淋失特征

选取了重庆青木关岩溶流域不同土壤剖面,按10 cm间隔取样,测试各种土壤溶解碳氮含量,探讨不同土壤剖面溶解碳氮分布和淋失特征。结果表明,岩溶流域不同地质背景、植被类型和土地利用方式下的土壤剖面溶解碳氮均具有横向和垂向差异。砂岩区林地土壤DOC、DON和铵态氮含量高于灰岩区的土壤,而其硝态氮含量比灰岩区土壤低。灰岩区土壤DOC和DON含量为草地≈林地退耕还林地灌丛耕地(稻田除外),它们均随着深度增加而降低。岩溶区土壤DOC和DON与土壤pH值成反比,受富钙镁偏碱的岩溶生态环境制约,土壤溶解性有机碳氮会发生中和或螯合反应而被固定。岩溶区特殊的土壤剖面结构使得土壤DOC和DON在降雨条件下存在淋失的可能性。不同土壤剖面溶解无机氮形态以硝态氮为主,其次为铵态氮,亚硝态氮含量较低。林地铵态氮受植被类型影响较小,且低于耕地。不同土壤剖面硝态氮含量为耕地土灌丛土退耕还林土草地土林地土,其含量均随深度增加而升高,具有累积效应,表明土壤硝态氮发生了淋溶作用,其在降雨条件下极易淋失进入岩溶地下水中。     

不同浸提剂处理森林土壤溶解性有机碳含量比较

为了解亚热带森林土壤溶解性有机碳(DOC)的特征规律,采用培养离心的方法获取土壤溶液测得DOC含量,对比传统水溶性有机碳(WSOC)提取法间的差异。选取湖南大山冲森林公园保存完好的3种亚热带典型次生林地,按10cm一层采集剖面土壤,采用不同方法提取测定土壤DOC和WSOC含量,分析与土壤理化指标的相关性及方法间的显著性关系。结果表明:①典型森林土壤DOC或WSOC含量随土壤剖面深度的增加,呈显著下降趋势。培养离心提取测得的土壤DOC含量明显较低,仅0.82～9.52 mg/kg,超纯水浸提的风干土WSOC含量达10.56～249.19 mg/kg,而0.5 mol/L K_2SO_4提取的鲜土WSOC含量达155.70～576.94 mg/kg,0.5mol/L K_2SO_4浸提的干土WSOC含量最高,达158.94～797.56 mg/kg,含量表现为:DOC干土超纯水浸提WSOC鲜土K_2SO_4浸提WSOC干土K_2SO_4浸提WSOC;②3种次生林土壤DOC或WSOC含量存在显著差异,不同方法测定的含量均表现为针叶林常绿阔叶林落叶林;③培养离心法测得土壤DOC含量与其他测定方法间存在极显著正相关(P0.01),并且土壤DOC和WSOC均与土壤pH、总有机碳、胡敏酸、富啡酸、全氮、全磷、速效态氮以及微生物生物量碳氮达到极显著相关(P0.01),与土壤含水率和容重显著相关(P0.05)。培养离心法测得土壤DOC含量远低于水溶液提取WSOC含量,该方法下的测得值更接近于原位土壤溶解性有机碳实际值。     

江苏下蜀林区土壤溶解有机碳与土壤因子的关系

采用TOC-5000A总有机碳仪测定了江苏下蜀森林土壤溶解有机碳(DOC)的含量,分析了土壤DOC与土壤因子的关系。结果表明:酸性森林土壤中,DOC与有机C、全N、碱解N、有效P等养分因子之间呈极显著或显著的正相关关系,土壤DOC与土壤肥力状况关系密切,因而可以作为评价土壤肥力性状的生物学指标。土壤DOC与土壤中有机络合态Fe、有机络合态Al和活性羟基Al之间呈极显著或显著的正相关。土壤中有机C的运输是调整土壤中Al和Fe的溶出及迁移的一个重要因子。土壤DOC与交换性Al、pH值、全P、速效K之间无相关关系。     

城市公路绿化带土壤有机碳的分异

根据地表植被和形成年限不同将城市公路绿化带土壤划分为不同的类型,应用同位素示踪理论和质量平衡原理探讨土壤有机碳(SOC)和溶解性有机碳(DOC)的来源和迁移规律。结果表明,城市公路绿化带SOC和DOC变幅较宽、离散程度较大;SOC和DOC含量无显著相关性;不同类型土壤SOC或DOC含量间均无显著差异(P>0.05)。贵阳市公路绿化带SOC中的C4-C为原始土壤所具有。表层土壤源于SOC的DOC含量较少。大气颗粒物和雨水中的DOC是土壤表层DOC的主要来源。在各公路绿化带整个土壤剖面层次1δ3CSOC值相近。新城公路绿化带土壤剖面来源于土壤腐殖类物质的DOC占土壤总DOC的比例随着土壤深度的加深有降低趋势。老城的公路绿化带土壤剖面中,随着时间的增加,源于土壤腐殖类物质的DOC逐渐增加,并随着土壤剖面的加深,这种现象更为突出。     

小兴安岭不同土地利用方式下的土壤DOC化学光谱特性

在小兴安岭地区选取天然沼泽(兴安落叶松沼泽)、排水造林40a的人工林湿地、由湿地开垦40a的农田、湿地垦殖后弃耕地(弃耕40a)4种样地,研究小兴安岭不同土地利用方式土壤溶解性有机碳(DOC)化学光谱特性。结果表明,在垂直剖面上,排水造林湿地、农田、弃耕地以及天然沼泽的土壤DOC含量均从表层向下逐渐减少,在土壤表层0—10cm,DOC含量关系为:天然沼泽排水造林湿地弃耕地农田(p0.05),在其他深度上,差异不显著(p0.05)。DOC化学光谱特性表现为DOC中芳香族类化合物(SUVA254)、DOC中腐殖质所占比列(C/C)、DOC中腐殖酸与富里酸比例(E4/E6),在垂直剖面上逐渐递增。总体上,DOC化学光谱特性大小关系为:天然沼泽弃耕地排水造林湿地农田。4种土地利用类型土壤SOC的含量均随着土壤深度的增加而出现逐渐递减的规律,在垂直剖面上,天然沼泽SOC的含量大于其他土地利用方式。4种类型土壤DOC占SOC的比例(DOC/SOC)在垂直剖面上无明显变化规律。天然沼泽湿地DOC/SOC只在土壤表层大于其他土地利用方式(p0.05)。     

土地利用方式对土壤溶解性有机碳组成的影响

选取河北曲周、北京顺义和山东寿光的成对的农田(小麦-玉米轮作)和菜田土壤为研究对象,比较两种土地利用方式下DOC的含量、剖面分布以及组成特征。结果表明:与农田相比,菜田表层有机碳(SOC)与全氮(TN)含量上升。其中菜田有机碳含量较农田增加3.16%~47.4%,全氮含量增加3.09%~64.1%。土壤C/N与pH降低。无论是在农田还是菜田,DOC含量均随着土壤深度增加而显著降低;三地区菜田表层DOC含量平均为农田DOC含量的1.70倍;DOC与SOC成显著正相关关系。两种土地利用方式下,DOC组成中亲水组分(H IM)比例最高,其次为憎水酸性组分(HOA),憎水中性物质(HON)和憎水碱性物质(HOB)的含量最低;菜田中憎水酸性物质比例为19.0%~26.7%,农田憎水酸比例为14.83%~16.42%;寿光地区农田与菜田憎水酸含量差异显著(p<0.05),可能与寿光菜田土壤较高的SOC含量和较低的pH有关。三地区中菜田中憎水性物质与亲水性物质比例分别为0.30、0.39、0.41,反映了菜田中存在着不同程度的腐殖化现象。总之,农田转变为菜田后,显著影响了DOC的数量和质量。     

水分及干燥过程对土壤重金属有效性的影响

土壤水分变化可显著改变土壤性质进而影响土壤重金属有效性。本试验通过测定土壤溶液和采用薄层凝胶梯度法(DGT)表征的Zn、Cd、Cu、Ni浓度,研究土壤含水量变化对重金属有效性的影响。结果表明,不同水分处理显著影响土壤溶液中可溶性有机碳(DOC)含量和土壤中重金属的有效性;随土壤水分降低DGT表征的Zn、Cd、Cu和Ni浓度和土壤溶液中Cu和Ni浓度呈下降趋势,且随干湿交替次数增加而降低;与长期风干土壤相比,经干湿交替后风干土壤重金属有效性降低或显著降低;与土壤溶液法相比,DGT法能反映水分变化对土壤固相金属缓冲补给能力的影响,能更好地表征土壤金属有效性的变化。在农业生产中可通过适当水分管理措施降低重金属的有效性,从而缓解重金属的毒害作用。     

红壤稻田土壤溶解有机碳含量动态及其生物降解特征

本通过田间采样分析和室内培育试验,研究了不同利用年限的3种红壤水田土壤中溶解有机C(DOC)的含量动态和生物降解特征。结果表明：土壤DOC的含量随土壤深度而降低,二具有显负相关性。0-30cm土壤DOC的含量及其占总C比例随土壤有机C含量的升高而增大。DOC的季节变化明显,主要与气候因素有关：降雨和灌水可显提高DOC的含量,是落干时含量的1．44-2．50倍。淋溶试验结果表明,从试验开始,淋滤液中DOC的浓度呈增加趋势,至2l天时达到最大,其后又趋下降。在49天的培养期内,DOC的分解速率为3l％-58％,其中低分子量组分能在数天内降解掉。不同土壤间DOC的分解速率有明显差异。     

城市公路绿化带土壤有机碳的分异

根据地表植被和形成年限不同将城市公路绿化带土壤划分为不同的类型,应用同位素示踪理论和质量平衡原理探讨土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）的来源和迁移规律。结果表明,城市公路绿化带SOC和DOC变幅较宽、离散程度较大;SOC和DOC含量无显著相关性;不同类型土壤SOC或DOC含量间均无显著差异（P〉0．05）。贵阳市公路绿化带SOC中的C4-C为原始土壤所具有。表层土壤源于SOC的DOC含量较少。大气颗粒物和雨水中的DOC是土壤表层DOC的主要来源。在各公路绿化带整个土壤剖面层次δ^13Csoc值相近。新城公路绿化带土壤剖面来源于土壤腐殖类物质的DOC占土壤总DOC的比例随着土壤深度的加深有降低趋势。老城的公路绿化带土壤剖面中,随着时间的增加,源于土壤腐殖类物质的DOC逐渐增加,并随着土壤剖面的加深,这种现象更为突出。     

黄土区不同类型土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮的含量及其关系

研究了黄土高原南部地区不同土壤类型及不同利用方式下土壤微生物摄碳、氮和可溶性有机碳、氮的含量。结果表明：不同土地利用方式下，土壤微生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮含量均为林地〉农田，其中林地枯枝落叶层〉林地O～20cm土层。农田土壤微生物量碳、氮的含量均为红油土〉黑垆土〉淋溶褐土；农田土壤中可溶性有机碳含量为淋溶褐土〉红油土〉黑垆土，而可溶性有机氮含量则为黑垆土〉红油土〉淋溶褐土。方差分析表明，不同土壤类型土壤微生物量氮含量之间的差异达显著水平，而不同土壤类型间土壤微生物量碳、可溶性有机碳、氯含量之间的差异未达显著水平。土壤微生物量碳、氮占土壤有机碳和全氮的比例明显高于可溶性有机碳、氮占土壤有机碳和全氮的比例。相关分析发现，土壤微生物量碳与可溶性有机碳之间以及土壤微生物量氮与可溶性有机氮之间的相关性达显著或极显著水平，说明土壤微生物量碳、氮和土壤可溶性有机碳、氮之间有密切联系。     

水分状况对水稻土有机碳矿化动态的影响

水分状况影响土壤水溶性有机C(DOC)溶出,而DOC含量变化与土壤有机C矿化动态有密切关系。通过室内试验,研究了不同水土比提取条件对太湖地区水稻土(黄泥土)DOC含量的影响,观测了培育过程中土壤DOC含量及土壤有机C矿化的动态变化。结果表明,土壤DOC含量随着水土比的增大而升高,且两者之间呈显著的线性关系。长期室内恒温培育条件下,淹水处理土壤DOC含量显著高于好气处理(P<0.01),且在整个培养期内都保持这一趋势,而两处理之间的差值则表现为先增大后减小。培育过程中,土壤日均矿化量好气处理高于淹水处理,但两处理之间的差值则随着培养时间延长而不断缩小。     

黄河三角洲盐碱地不同混交林土壤可溶性有机碳氮的研究

对黄河三角洲盐碱地刺槐纯林、刺槐+白蜡、刺槐+白榆和刺槐+臭椿混交林土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性氮(TNS)进行了研究。结果表明,4种人工林中,腐殖质层DOC和TSN含量显著大于0-20和20-40cm层土壤。刺槐+臭椿混交林的DOC含量最高,为257.70mg/kg。另外,总氮(TN)和TSN含量分别为1065.79和55.80mg/kg,均显著高于其他三种林型。各层土壤DOC和TSN含量由高到底的顺序依次为：刺槐+臭椿混交林 > 刺槐+白榆混交林 > 刺槐纯林 > 刺槐+白蜡混交林。相关分析结果表明,土壤DOC和TSN与土壤的全氮、有效磷、速效钾和含盐量相关性显著。     

三江平原典型环型湿地土壤DOC剖面分布及储量

选择三江平原典型环型湿地,分层采集岛状林、小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地土壤,调查了土壤DOC含量、储量水平和垂直分布状况,分析了环型湿地特殊的水文地貌条件对DOC分布的影响。结果表明,环型湿地土壤DOC含量均随着土层深度增加而不断减小;毛果苔草沼泽湿地土壤剖面的DOC含量显著高于小叶章草甸和岛状林,小叶章草甸和毛果苔草沼泽湿地剖面DOC含量显著高于岛状林;环型沼泽湿地土壤DOC累积现状为小叶章草甸土壤剖面DOC储量最大,岛状林其次,毛果苔草沼泽湿地最小,其60cm深度内土壤DOC储量分别为0.1113,0.0844和0.0588t/hm2。     

Poorly crystalline iron and aluminium oxides contribute to the carbon saturation and sorption of dissolved organic carbon in the soil

Soil carbon (C) saturation implies an upper limit to a soil's capacity to store C depending on the contents of silt + clay and poorly crystalline Fe and Al oxides. We hypothesized that the poorly crystalline Fe and Al oxides in silt + clay fraction increased the C saturation and thus reduced the capacity of the soil to sorb additional C input. To test the hypothesis, we studied the sorption of dissolved organic carbon (DOC) on silt + clay fractions (<53 µm) of highly weathered oxic soils, collected from three different land uses (i.e., improved pasture, cropping and forest). Soils with high carbon saturation desorbed 38% more C than soils with low C saturation upon addition of DOC, whereas adsorption of DOC was only observed at higher concentration (>15 g kg^?1). While high Al oxide concentration significantly increased both the saturation and desorption of DOC, the high Fe oxide concentration significantly increased the desorption of DOC, supporting the proposition that both oxides have influence on the DOC sorption in soil. Our findings provide a new insight into the chemical control of stabilization and destabilization of DOC in soil.     

竹生物质炭和竹凋落物对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响

以广西壮族自治区桂林市华江乡内广泛分布的毛竹林土壤为研究对象,以竹生物质炭和竹凋落物作为外源碳,设置对照（CK）、低添加量生物质炭（1% BC）、高添加量生物质炭（2% BC）、低添加量凋落物（1% L）、高添加量凋落物（2% L）5个处理,进行为期两个月的室内培养试验,研究不同外源碳添加对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响。结果表明：与对照相比,竹生物质炭和竹凋落物添加均显著提高了土壤pH;竹生物质炭添加显著降低了而竹凋落物添加显著提高了土壤铵态氮（NH₄⁺-N）含量（P<0.05）,且高添加量（2% BC和2% L）的降低或提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤硝态氮（NO₃^–-N）含量,且凋落物添加的提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤有效磷（AP）含量,且高添加量的提高作用更明显;竹生物质炭添加对土壤可溶性有机碳（DOC）含量没有显著影响,但降低了土壤可溶性氮（DN）含量,而竹凋落物添加显著提高了土壤DOC和DN含量;不同外源碳添加对土壤微生物生物量碳（MBC）和氮含量（MBN）均没有显著影响,但降低了土壤蔗糖酶和脲酶活性。相关性分析表明,土壤pH、NH₄⁺-N、NO₃^–-N、DOC和DN是影响竹林土壤酶活性的关键性因子。     

土地利用方式对土壤活性有机碳含量影响的初步研究

以我国川中丘陵区紫色土为背景,研究了5种不同土地利用方式对土壤活性有机碳(可溶性有机碳和微生物量碳)含量的影响,分析了可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)的关系。结果表明,土地利用方式对土壤活性有机碳有显著影响。DOC含量呈现菜地>果园>水田>林地>旱地的趋势;MBC含量为水田>果园>菜地>林地>旱地。有机物质的输入量、种植制度和土壤管理措施是差异存在的重要原因。菜地、旱地、林地、果园和水田的DOC/TOC均值分别为0.58%、0.28%、0.19%、0.57%和0.28%,其相应的MBC/TOC均值分别为3.57%、3.09%、2.38%、2.67%和3.42%。经相关性分析,5种土地利用方式DOC、MBC含量与TOC之间的差异性达到了显著或极显著水平。     

Changes in aluminum pools of andisols due to soil acidification

Abstract

Aluminum concentrations in soil solutions are not only controlled by inorganic clay minerals but also by organically bound aluminum. The objective of this study was to determine which pools contribute to Al dissolution. Soil samples were taken at various distances from tree trunks and at various depths at the Rolling Land Laboratory (RLL), Hachioji, Tokyo. Selective dissolution techniques were used to analyze the changes in pools of solid-phase aluminum. Soil pH values around Hinoki cypresses were in the aluminum buffer range. Exchangeable aluminum contents in soils under Hinoki cypresses were 104 mmol_c kg-^?1 on the average. This value was similar to that of the cation exchange capacity (CEC) of Andisols at RLL at a soil pH of 4. The relationship between the soil pH and exchangeable, organically bound, and amorphous aluminum pools showed that dissolved aluminum ions in the soil solution were primarily derived from the amorphous Al pool. Dissolved aluminum ions were substituted with base cations of soils, resulting in the increase of the content of exchangeable Al and/or the formation of complexes with organic matter which increased the proportion of organically bound Al pools. Increase in the proportion of organically bound Al pools indicated the importance of complexation with soil organic matter for controlling the aluminum concentration in the soil solution.     

Dissolved Organic Nitrogen Concentrations and Ratios of Dissolved Organic Carbon to Dissolved Organic Nitrogen in Throughfall and Soil Waters in Norway Spruce and Scots Pine Forest Stands Throughout Norway

Dissolved organic nitrogen (DON) plays an important ecological role in forest ecosystems, and its concentration is related to that of dissolved organic carbon (DOC). We investigated DON concentrations and ratios of DOC to DON in throughfall and soil waters in 16 Norway spruce and two Scots pine forest stands sampled at weekly intervals between 1996 and 2006. The stands are all included in the ICP Forests Level II monitoring program and are located throughout Norway. DON concentrations were significantly and positively related to DOC concentrations in throughfall (r ²?=?0.72, p?<?0.0001) and soil water at 5, 15, and 40 cm (r ²?=?0.86, 0.32, and 0.84 and p?<?0.0001, 0.04, and <0.0001, respectively). At most sites, the annual median DOC/DON ratio in throughfall ranged from 20.3 to 55.5, which is lower than values in soil water, which ranged from 24.5 to 81.3, gradually decreasing with soil depth. DON concentrations varied seasonally in throughfall at many plots and in soil water at 5-cm depth at one plot only, with higher values in the growing season, but there was no noticeable seasonality at greater depth. The ratios of DOC/DON in soil water were significantly positively related to the C/N ratio in soil at the same depth. Above-ground litter input was the main factor having a significant, negative relationship to DOC/DON in soil water at all depths studied. This might reflect the effect of site conditions on both DOC/DON ratios and litter quantity.