重金属污染对土壤颗粒态有机质和添加植物材料矿化的影响

    为了解重金属污染对土壤中有机物质和添加植物材料矿化的影响,采用室内培养试验,研究不同重金属含量的植物残体进入不同程度重金属污染土壤后土壤颗粒态有机物质矿化、微生物生物量和颗粒态有机质的动态变化.结果表明,土壤和植物残体重金属污染都会减弱颗粒态有机物质和植物材料在土壤中的矿化速率,增加颗粒态有机质对微生物的抵抗能力和颗粒态有机质在土壤中的积累.在植物残体矿化过程中.土壤微生物生物量主要与土壤污染程度有关,随土壤重金属污染程度的增加而减少;当加入土壤的植物材料重金属含量较低时,中量重金属污染可在一定程度上增加土壤的呼吸强度;而土壤颗粒态有机质的积累均随土壤或植物残体中重金属的积累而增加.其中植物中重金属积累对其影响更为明显.重金属在土壤颗粒态有机质中的积累可能是土壤有机质稳定的重要原因之一.     

土壤团聚体有机碳研究现状

团聚体是土壤结构的基本单位,土壤的固碳功能主要是以团聚体为载体,有机碳不同形式的转化贯穿于团聚体形成、稳定及周转过程的始终。了解土壤团聚体的生态过程及机理对土壤固碳具有重大的理论和实践意义。目前多采用干筛法和湿晒法对团聚体进行大小分组,采用密度法将其分为游离轻组有机碳、团聚体内轻组有机碳、团聚体内颗粒有机碳。筛分后的各粒径团聚体的质量分数,有机碳含量随土地利用类型、耕作方式而异。     

量化退耕还林后土壤碳变化

为了评价退耕还长白落叶松对土壤碳的影响,该文以中国东北地区的敦化市为例,选择了7个退耕后演替的不同时间序列的长白落叶松样地,及其附近的250年生原始林作为土壤长期碳汇潜力的一个参照,通过采集矿质土壤样品,并测定生物量碳、凋落物碳,研究长白落叶松第1个轮伐期间土壤碳量和质的变化．结果表明,退耕后12年碳密度降低到最小量75.87 Mg/hm2,然后逐渐恢复; 在退耕21年的时候,土壤有机碳恢复到农田的水平,即84.28Mg/hm2．21年后土壤碳密度出现净积累．造林后33年,土壤碳的增加和减少与生物量碳的累积相比是比较小的,而长期来看（250年）,土壤碳库占整个生态系统碳库的63.4%．这种情况表明,肥沃的土壤退耕还林后,长期来看是一个可观的碳汇．颗粒态有机质是土壤有机质中对土地利用变化比较敏感的指标．在0 ～30 cm土层中, 长白落叶松林地和原始林粗颗粒态有机质分别是耕地的2.7和3.4倍,颗粒态碳在土壤总碳中的分配比例是增加的,表明退耕还林后土壤质量在好转．      

长期玉米连作下黑土各组分有机质化学结构特征

【目的】研究玉米连作24年前后黑土有机质红外光谱特征,探明长期玉米连作对黑土各团聚体及密度组分中有机质结构的影响,完善长期连作下土壤有机质化学结构动态变化理论。【方法】以中国科学院海伦农业生态试验站长期定位试验为研究平台,选取24年玉米连作下耕层（0-20 cm）土壤为研究对象,以试验设置前土样为对照,根据团聚体和密度大小,将土壤有机质进行分级,分别用元素分析仪和傅里叶红外光谱仪测定原土、各粒级团聚体及密度组分中的碳含量和有机质的红外光谱,对比分析玉米连作24年前后土壤有机质含量及红外光谱特征。【结果】玉米连作24年后,全土中碳含量降低5.3%,2-0.25 mm团聚体中碳含量显著降低,其他粒级团聚体中有降低的趋势;LF(游离态轻组)中碳含量增加32.74%,OF（闭蓄态轻组）中减少16.72%,MF（矿质结合态组分）中没有显著变化。土壤有机质中脂肪族-CH、多糖C-O、酚醇-OH吸收峰相对强度增强,芳香族C=C和羧基C=O吸收峰相对强度降低,脂肪族-CH/芳香族C=C比值增加。在各粒级团聚体中,-CH/C=C比值增加主要表现在＞2 mm团聚体中,主成分分析也表明＞2 mm团聚体中有机质结构变化最大,该粒级团聚体中3个密度组分LF、OF和MF有机质-CH/C=C比值增加,且LF中增加程度最大;在其他粒级中的3个密度组分有机质-CH/C=C比值有增加的趋势。【结论】长期玉米连作,黑土大粒级团聚体和各密度组分中有机质结构趋于脂肪化、简单化,团聚体和矿物质结合对有机质的保护作用降低,黑土有机质稳定性下降。     

岩溶生态系统土壤非保护性有机碳含量研究

通过现场采样及室内测定方法,对岩溶天然林、灌丛和人工林土壤的非保护性有机碳进行了研究。结果发现,在0～10cm表层土壤,灌草丛土壤颗粒有机碳含量是天然林土壤的1.40倍,土壤轻组有机碳含量是天然林土壤的4.02倍;但随土层深度增加,天然林土壤颗粒有机碳分配比例和轻组有机碳分配比例大于灌丛土壤,且灌丛土壤有机质逐渐向大团聚体富集,而天然林不同深度土壤大团聚体都富集有机质。天然林土壤和人工林土壤<0.05mm的颗粒有机碳富集系数差异很小,但>0.1mm颗粒和0.1～0.05mm颗粒的有机碳富集系数差异相对较大,尤其在土壤表层有明显的差异。颗粒有机碳、轻组有机碳、不同深度土层土壤有机碳与水稳性团聚体之间存在显著的相关性。     

污染土壤中有机质和重金属互相作用的模拟研究

    为了解污染土壤中有机质积累与重金属积累之间的相互影响,在供试土壤中添加不同等级的有机物料和重金属元素Pb与Cu,在培养条件下研究有机物对土壤重金属稳定性的影响及不同重金属添加量对土壤生物呼吸强度和有机质矿化的影响.结果表明,随着重金属添加量的增加,土壤微生物生物量和有机质矿化速率显著下降,添加的有机物料残留增加,促进了土壤有机碳的积累.同时,有机碳的积累又增加了土壤对重金属的吸附固定,增加了土壤中重金属的稳定性,降低了其淋溶性,有利于重金属在土壤中的积聚.分析结果表明,颗粒态有机质中重金属的富集是土壤有机质矿化减弱和重金属稳定性增加的主要原因.由此推断,污染土壤中重金属和有机质可通过形成重金属-颗粒态有机质复合体发生相互促进稳定或积聚的作用.     

杉木人工林土壤有机质相关变量的敏感性分析

为把握关键控制因子,揭示土壤有机质的变化机制,利用通径分析和敏感性分析研究了江西大岗山杉木人工林土壤相关变量对土壤有机质含量的影响.结果表明:各土壤相关变量通过不同的方式和强度影响着土壤有机质含量、土壤碱解氮量和土壤密度主要通过强烈的间接作用产生影响.孔隙度、速效钾量、细菌数量和真菌数量的影响主要来自较强的直接作用,有...     

土壤有机质两种测定方法对比分析

土壤有机质是土壤的重要组成部分,它是形成土壤结构的重要因素,标志着土壤的肥力大小,主要有腐殖质以及一些动物残体构成。虽然土壤中有机质含量很少,但它是植物汲取营养的源泉。对土壤中有机质含量的测定,是土壤分析中十分重要的一项检测,通过测定土壤中有机质的含量,可以了解土壤的肥沃程度,分析土壤的理化性质,为土壤有效利用及土壤改良提供数据支撑。它的测定方式多种多样,本文将对土壤有机质测定中的两种主要方式进行对比分析。     

基于RS和GIS的土地利用方式变化下的土壤碳储量研究

文章以辽宁省瓦房店市为研究对象,采用RS与GIS技术,以两个期TM影像(1981年和2009年)和相对应时间土壤化验分析数据为数据源,使用Erdas9.2遥感影像处理软件进行数据处理,以第二次全国土地调查土地利用分类为标准,对瓦房店市土地利用类型进行分类,生成两个时期的土地利用现状图,与瓦房店市的土壤图进行GIS的空间叠加分析.研究结果表明,1981年瓦房店市地区土壤有机质含量表现为中北部丘陵平原地区土壤碳密度要低于东部低山区和西南部丘陵区.2009年土壤有机碳密度在空间上无明显变化,并且1981年与2009年相比,3个地貌类型区的土壤有机质碳密度均随时间推移均呈现下降趋势,有机碳储量减少了20.83Tg.     

土地利用变化对土壤水稳性团聚体轻组有机碳的影响

对福建省建瓯市农业利用(坡耕地、茶园、橘园)和林业利用(杉木、木荷、封育)土地不同土层(0-10 cm、10-20 cm)土壤团聚体轻组有机碳进行研究.结果表明:土壤表层团聚体轻组物质含量一般高于次表层,它们占土壤质量比例分别为0.01%-0.42%与0.01%-0.28%,林地土壤团聚体轻组有机碳浓度显著高于农地.林地开垦农用后,土壤各粒级团聚体轻组碳都发生大幅度损失(橘园除外),轻组有机碳贮量损失最高达90%,土壤总轻组有机碳与>2 mm、0.5-2 mm、<0.25mm粒径团聚体轻组有机碳呈显著正相关.轻组碳比全碳更能反映由于土地利用变化导致有机质损失的敏感程度.     

长期不同施肥制度对红壤性水稻土活性有机质及碳库管理指数的影响

【研究目的】以长期定位试验点的红壤性水稻土为研究对象,探讨长期不同施肥制度对红壤性水稻土活性有机质和碳库管理指数的影响。【方法】采用3种浓度的KMnO4(33、167、333mmol/L)氧化法测定土壤高活性有机质、中活性有机质和活性有机质3部分含量。【结果】研究表明:红壤性水稻土中的活性有机质以中活性有机质为主。连续种植25a水稻后,CK处理的土壤活性有机质含量降低,CMI(碳库管理指数)下降。各施肥处理的土壤有机质、活性有机质组分含量和碳库管理指数均有所增加,CMI以NPK RS处理上升最大,NK处理最小。土壤活性有机质含量和CMI的增幅大于土壤总有机质的增幅,水稻产量与CMI的相关性达到极显著水平。【结论】长期化肥与有机肥、稻草配合施用能明显增加红壤水稻土活性有机质组分和水稻产量。CMI可以作为评价土壤质量的指标。     

日光节能温室土壤有机碳及组分变化对栽培年限的响应

土壤有机物质是土壤的重要组成部分,是植物的养分来源和土壤微生物生命活动的能量来源。土壤有机碳的测定结果被用来表征土壤有机质的特性。研究了日光节能温室栽培年限对土壤总有机碳、高活性有机碳、中活性有机碳、活性有机碳变化规律的影响。结果表明,随着栽培年限的延长,日光温室土壤总有机碳、高活性有机碳、中活性有机碳、活性有机碳均极显著增加,各种有机碳组分随日光温室栽培年限变化趋势稍有不同,中活性有机碳和高活性有机碳随栽培年限变化的相关性最高,其次为总有机碳,活性有机碳最低,表明施肥引起日光温室土壤中累积的有机碳易被转化和植物吸收利用。     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机质及碳库管理指数影响研究

[目的]研究桂林毛村岩溶地区不同土地利用方式土壤有机碳、活性有机碳及其碳库管理指数。[方法]采用野外调查取样和室内测试分析的相结合的方式,土壤有机碳采用重铬酸钾外加热法,活性碳采用333mmol/L高锰酸钾氧化法。[结果]不同土地利用方式之间的CMI的差异随着有机质活性的增强而增大,灌丛的CMI高于其它三种土地利用方式,具体为灌丛〉林地〉水田〉旱耕地,活性有机质与其它基本理化性质表现为显著或极显著相关关系。[结论]活性有机质可以指示土地利用方式对土壤有机质和CMI的影响。     

Soil Aggregation and Its Relationship with Organic Carbon of Purple Soils in the Sichuan Basin, China

The interaction of soil aggregate dynamics with soil organic carbon is complex with varied spatio-temporal processes in macro-and micro-aggregates. This paper is to determine the aggregation of soil aggregates in purple soils （Regosols in FAO Taxonomy or Entisols in USDA Taxonomy） for four types of land use, cropland [corn （Zea mays L.）], orchard （citrus）, forestland （bamboo or cypress）, and barren land （wild grass）, and to explore their relationship with soil organic carbon in the Sichuan basin of southwestern China. Procedures and methods, including manual dry sieving procedure, Yoder＇s wet sieving procedure, pyrophosphates solution method, and Kachisky method, are used to acquire dry, wet, and chemically stable aggregates, and microaggregates. Light and heavy fractions of soil organic carbon were separated using 2.0 g·mL^-1 HgI2-KI mixed solution. The loosely, stably, and tightly combined organic carbon in heavy fraction were separated by extraction with 0.1 M NaOH and 0.1 M NaOH-0.1M Na4P2O7 mixed solution （pH 13）. The results show that the contents of dry and wet macroaggregates 〉0.25 mm in diameter were 974.1 and 900.0 g·kg^-1 highest in red brown purple soils under forestland, while 889.6 and 350.6 g·kg^-1 lowest in dark purple soil and lowest in grey brown purple soils under cropland, respectively. The chemical stability of macroaggregates was lowest in grey brown purple soil with 8.47% under cropland, and highest in red brown purple soil with 69.34% under barren land. The content of microaggregates in dark purple soils was 587g·kg^-1 higher than brown purple soils, while 655g·kg^-1 in red brown purple soils was similar to grey brown purple soils （651g·kg^-1）. Cropland conditions, only 38.4% of organic carbon was of the combined form, and 61.6% of that existed in light fraction. Forestland conditions, 90.7% of organic carbon in red brown purple soil was complexed with minerals as a form of humic substances. The contents and stability of wet aggregates 〉 0.25 mm, con     

“微生物碳泵”作用下的土壤有机碳稳定性及其吸附特性研究进展

土壤有机质，特别是其相对稳定的组分，是控制污染物尤其是有机污染物吸附稳定的关键因素。微生物介导下的有机质再合成产物，即“微生物碳泵”作用下的有机碳，对稳定性碳库有重要贡献，其打破了以植物衍生物碳复杂分子结构为主导的稳定性碳库的传统观点。因此，理解“微生物碳泵”作用下，有机碳稳定性机制及其与污染物的相互作用成为环境地学研究的新挑战。本文综述了不同微生物群落组成和无机矿物组分作用下，微生物来源的有机碳组成和性质及其稳定性研究；并重点强调“微生物碳泵”作用下，稳定性有机碳与污染物相互作用的研究进展。最后，展望了“微生物碳泵”作用下稳定性有机碳的未来研究方向，以期为提升土壤固碳能力、实现“固碳减排”举措、帮助土壤污染修复治理提供新思路。     

喀斯特山区土地利用对土壤团聚体有机碳和活性有机碳特征的影响

通过选取喀斯特山区火龙果园、草丛、花椒林、乔木林和灌草丛为研究对象,对其土壤团聚有机碳和团聚体活性有机碳分布与积累特征进行研究,结果表明:各土地利用方式下的团聚体组成均以＞0.5 mm团聚体为主,其含量可占团聚体总量的82.57％-94.79％;各粒级团聚体中有机碳和活性有机碳的含量均以乔木林最高,花椒林和火龙果园相对居中,而以草丛和灌草丛较低,随土壤团聚体粒径降低,有机碳和活性有机碳的峰值基本出现在＜0.25 mm粒级团聚体,但该粒径对土壤有机碳和活性有机碳的贡献率却不足6％和4％;土壤有机碳和活性有机碳的累积均受5-1 mm团聚体中有机碳和活性有机碳含量增加的影响,该粒级团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率也分别达28.70％-49.47％和34.13％-47.47％,可将5-1 mm粒径团聚体作为喀斯特山区的土壤有机碳固定的特征团聚体;土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=O.8768),表明团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标.     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。     

川西亚高山-高山土壤表层有机碳及活性组分沿海拔梯度的变化

青藏高原东缘亚高山-高山地带土壤碳被认为是我国重要的土壤碳库,作为高海拔低温生态系统,土壤碳对土壤暖化的响应可能也更加敏感。该区域亚高山森林一般分布在海拔3200 m以上,上缘接高山树线和灌丛草地,土壤有机碳含量高。海拔梯度上变化的土壤环境因子是主要土壤温度,海拔梯度上高寒土壤有机碳及活性有机碳组的分布格局,可体现海拔梯度上温度因子对土壤碳动态的影响。对沿海拔3200 m(亚高山针叶林)、3340 m(亚高山针叶林)、3540 m(亚高山针叶林)、3670 m(亚高山针叶林)、3740 m(亚高山针叶林)、3850 m(高山林线)、3940 m(高山树线)、4120 m(高山草地)的土壤表层(0-20 cm)有机碳和活性有机碳组分含量进行分析,结果表明在该海拔范围内,表层土壤总有机碳含量随着海拔的升高而增加,显示高海拔有利于土壤碳的固存;土壤活性有机碳组分中,颗粒态有机碳含量及其占总有机碳比例与海拔呈显著正相关,在海拔最高的4120 m含量和占有机碳总量比例分别达到50.81 g/kg和56.52%。在该海拔范围内海拔越高颗粒态有机碳占有机碳比例越高,显示高海拔土壤有机碳更多以土壤颗粒态碳形式贮存。微生物量碳、水溶性碳、轻组分有机碳与海拔高度没有明显的相关性,表明这些活性有机碳组分受海拔因素影响不大;易氧化有机碳含量与海拔高度显著正相关。因此,颗粒态有机碳含量及其比例可作为高海拔地带土壤活性有机碳库动态的特征指标,表征高海拔地带土壤有机碳动态与贮量受温度影响的指标。     

黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征

研究了黄土高原小流域尺度塬面、坡地、沟道和梯田4种地形条件下土壤有机碳总量和活性组分的分布、储量及碳库管理指数的差异.结果表明,小流域土壤有机碳和不同活性有机碳的变异系数介于32％-70％之间,表现出中到高度的变异特征.4种地形下各组分有机碳含量和储量以塬面土壤最高,沟道土壤最低,并随土层深度的增加而降低,降低程度随有机碳活性增强而增加.以塬面土壤为对照所获得的碳库管理指数可灵敏指示有机碳对地形条件的响应特征,中活性有机碳库管理指数的指示效果最好.研究结果可部分解释黄土高原土壤有机碳地带性分布特征.