黄泛沙地不同林龄杨树人工林土壤团聚体及有机碳特征

为明确黄泛沙地不同林龄杨树人工林对土壤团聚体及有机碳的影响,以山东省国有东明林场3 a,5 a,8 a,10 a生杨树人工林土壤为研究对象,采用野外取样、室内试验与湿筛法分析了土壤团聚体组成与稳定性,并分析土壤有机碳含量与储量的变化特征。结果表明:(1)不同林龄杨树人工林团聚体分布均以大团聚体(>0.25 mm)为主,在表层土层(0—20 cm)中,随林龄的增加,大团聚体含量呈先显著降低后增加再略减的趋势; 而在20—40 cm土层中,土壤大团聚体含量为5 a>8 a>3 a>10 a; 在40—60 cm土层无显著差异;(2)在0—20 cm土层中,有机碳含量表现为3 a>5 a>10 a>8 a; 在20—60 cm土层,呈先增后减的趋势,且无显著差异。土壤稳定性与团聚体的形成和有机碳密切相关,有机碳含量与GMD值呈极显著正相关关系;(3)不同林龄杨树人工林有机碳储量均呈现一定程度表聚性,在0—20 cm各林龄碳储量占总碳储量的59.17%～74.26%。在3 a到5 a阶段由于土壤淋溶作用,可能导致有机碳储量发生转移,从表层土层(0—20 cm)向底层土层(20—60 cm)转移,而在8 a到10 a阶段,有机碳储量从底层土层向表层土层发生转移。研究结果为揭示黄泛沙地杨树人工林土壤团聚结构形成与有机碳提升提供了参考。     

封育对草地深层土壤碳储量及其固持速率的影响

为了揭示长期封育草地深层土壤碳、氮固持及固持速率,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄土高原宁夏固原云雾山自然保护区长期封育草地土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)储量及其固持速率的变化特征。结果表明封育30年草地0—500cm各土层SOC储量显著高于封育10年草地和放牧草地,封育10年草地不同深度SOC储量与放牧草地并无差异;封育30年、10年和放牧草地STN储量在各土层无统计学上的差异,而封育30年不同深度STN储量显著高于封育10年和放牧草地;封育30年SOC,STN固持主要发生在10~30年间,0—500cm固持量分别为(482.5±39.3)Mg/hm~2,(27.7±2.4)Mg/hm~2,封育前10年有机碳、全氮固持量小,分别为(42.8±6)Mg/hm~2,(3.4±2.1)Mg/hm~2;封育30年0—500cm土层SOC和STN固持分别为(525.3±62.0)Mg/hm~2,(25.0±3.0)Mg/hm~2,固持速率分别为(17.5±2.1)Mg/(hm~2·a),(0.83±0.3)Mg/(hm~2·a);碳氮比随着封育年限增加而增大,随土层深度增加而降低。封育草地深层土壤有巨大固碳潜力,评估碳氮固持不仅要时间尺度,也要考虑深层土壤碳氮固持,以达到对生态系统碳氮储量评估的无偏估计。     

连续种植不同绿肥的土壤团聚体碳分布及其固持特征

为探讨连续种植绿肥对土壤团聚体碳的影响,以箭筈豌豆(Vicia sativa L.)、肥田萝卜(Raphanussativus L.)、蓝花苕子(Viciacracca L.)、毛叶苕子(Viciavillosa Roth)、光叶苕子(Viciavillosa var.)为研究对象,分析连续种植不同绿肥条件下的土壤团聚体碳含量、分布、富集及固持特征。结果表明:清耕条件下的土壤有机碳含量在空间分布上变化较小,种植的绿肥作物不同使得土壤有机碳含量、土壤团聚体有机碳含量在空间分布上产生变化,在0～20 cm土层中,光叶苕子提升效果较为明显,而在20～40 cm土层中肥田萝卜提升效果较为明显,其中,两者对5～0.25 mm粒径的土壤团聚体碳含量提升最为显著。土壤团聚体碳含量随着粒径减小而呈现下降的趋势,各粒径土壤有机碳的富集系数在1.23与0.88之间,且随着粒径的减小呈现下降的趋势,在1 mm粒径中,几乎所有处理富集系数均大于1,处于积累状态,0.25 mm粒径的团聚体碳贡献率占了80%以上,其中5 mm粒径的碳贡献率最大,且在不同绿肥之间差异较大,0.5～0.25 mm粒径的碳贡献率最小。连续种植绿肥,土壤总有机碳的积累随着各粒径土壤团聚体有机碳含量的增加而增加,总有机碳与5～0.5 mm粒径的团聚体碳含量显著相关,且5～1 mm粒级土壤团聚体的增加对土壤总有机碳积累的影响较为突出,连续种植绿肥促进了有机碳在大团聚体中的固持。     

辽西北沙地苹果-花生间作系统土壤养分空间分布特征及间作效应

[目的] 研究辽西北沙地农林复合系统土壤养分的空间分布及其效应,从土壤养分角度探讨果农间作系统中果树和农作物对土壤养分的相互作用关系,为该区农林复合系统的可持续经营提供科学合理的依据。[方法] 以苹果与花生间作、花生单作、苹果单作为研究对象,对0-60 cm土层深度,0-300 cm水平距离范围内土壤养分含量进行测定和分析。[结果] 沙地间作系统中土壤有机质、速效钾极缺乏,全氮、碱解氮很缺乏,全磷缺乏,有效磷含量中等;间作系统在水平方向上,苹果树和花生植株对总养分有机质、氮、磷的竞争激烈位点位于果树带区,对有效养分氮、磷、钾的竞争激烈位点位于近果树作物区;在垂直方向上,各养分总体表现出了表聚性,间作系统对有机质、有效磷的竞争主要位于深土层,对全磷、速效钾的竞争主要位于表土层,对全氮、碱解氮表现为合作效应,表土层效应更高;与苹果单作、花生单作相比较,间作系统速效钾和有效磷含量呈现负效应。[结论] 沙地苹果-花生间作系统土壤养分贫瘠,应在果树带区施用有机肥、磷肥,作物区施入钾肥,以减轻养分竞争,提高养分效应。     

脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用

脱硫石膏溶解产生的Ca2+会和土壤中含碳的阴离子（CO32-、HCO3-）反应，最终将CO2吸收并固定为土壤无机碳。脱硫石膏在碱土改良中的无机固碳作用对实现“碳中和”具有重要意义。以新疆阜康三工河流域的荒漠碱土为研究对象，以脱硫石膏为钙源物对0~20 cm土层进行改良。探究不同时间0~40 t?hm-2脱硫石膏施用量下土壤无机碳（SIC）和土壤无机碳密度（SICD）的变化，从而研究碱土改良中的无机固碳作用。结果表明：施用脱硫石膏能显著减轻土壤碱害（pH下降），增加土壤盐分同时具有无机固碳效果（SIC和SICD上升）（P < 0.05）。脱硫石膏最佳施用量为30 t?hm-2，此时改良土层pH降至最低（8.24）。改良后0~46d SIC含量相较对照组增加0.93 g?kg-1，SICD增加0.29 kg?m-2（即CO2固定量为1.06 kg?m-2）。改良过程中，脱硫石膏施用量与SIC、SO42-和Ca2+呈显著正相关（P < 0.05），与pH、CO32-、HCO3-和Na+呈显著负相关（P < 0.05）。气候因子对土壤无机固碳存在影响，增大相对湿度和降水量会抑制SIC含量和SICD增加，而增大风速、温度和太阳总辐射则有促进作用。研究结果为施用脱硫石膏改良碱土能增加土壤固碳潜力提供了直接证据。     

沙地樟子松人工林土壤碳氮磷储量分布特征

土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)浓度在调节植物生长和养分循环方面发挥着关键作用,研究其储量对于深入理解森林生态系统功能和可持续经营管理有重要意义.沙地樟子松(Pinaus sylvestris var.mongolica)是我国北方防风固沙的优良树种,由于种植地区和年限不同,其土壤碳氮磷储量可能存在差异.为揭示引种地区...     

林草间作地土壤低吸力段持水性能的初步研究

以庄浪县5种林草间作模式为对象,在田间采用张力计法测定各模式地的低吸力段土壤水分特征曲线,分析各模式地的土壤持水性能,比较不同模式地的比水容量,结果表明,各模式地土壤含水率随吸力变化较快;五种模式不同土层土壤持水力存在明显差异,表层土壤持水力较大,60cm土层土壤持水能力最差。仁用杏+红豆草模式地土壤持水能力和供水能力最强,是最为耐旱模式,油松+紫花苜蓿模式供水能力最差。     

4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应的研究

研究了石灰岩山区的黄栌、连翘、绣线菊和黄荆4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应。结果表明：4种灌木林地根系的分布特征存在极显著差异,黄栌林地根系的生物量和长度均最大,各径级根系中直径〈1 mm的根系生物量最大;连翘林地根系的生物量和长度均较小,各径级根系中直径≥5 mm的根系生物量最大;黄荆林地根系的生物量和长度较高,主要分布在0～20 cm土壤层;绣线菊林地根系生物量最小,主要分布在0～20 cm土壤层。4种灌木林地土壤的抗侵蚀性能明显高于荒坡地,且与0～20 cm层根系生物量和根系长度显著相关,根系固持土壤效应从强到弱依次为：黄栌林〉黄荆林〉绣线菊林〉连翘林。     

西藏色季拉山土壤微生物量碳和易氧化态碳沿海拔梯度的变化

为探讨不同海拔梯度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(AGSF1～6)和林芝云杉林(PLLF)为试验对象,研究林地土壤有机碳、微生物量碳和易氧化态碳的变化特征。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。土壤有机碳含量与土壤pH值和容重呈显著负相关(p<0.05)。在土壤剖面垂直分布上,随着土壤深度增加,土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量均呈现随土层深度增加而逐渐减小的变化规律。土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量沿海拔梯度具有明显的变化规律,即随海拔的升高,土壤总有机碳、微生物量碳和易氧化态碳含量逐渐变大。土壤微生物量碳和总有机碳量有较好的正相关性,有机碳含量越高,土壤微生物量碳越大。     

海南岛尖峰岭热带雨林土壤固碳微生物群落特征

采集海南岛尖峰岭地区低地雨林次生林、山地雨林次生林和山地雨林原始林土壤,基于绝对定量PCR和高通量测序技术,探讨了热带雨林土壤中固碳微生物群落结构的多样性与组成及其影响因素。结果表明:固碳微生物的Alpha多样性与基因丰度均表现为低地雨林次生林高于山地雨林原始林;尖峰岭热带雨林土壤固碳微生物优势菌门为假单胞菌门(Pseudomonadota,44.28%～70.60%)和放线菌门(Actinomycetota,11.95%～33.73%),优势菌属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,11.53%～31.06%)、诺卡氏菌属(Nocardia,4.97%～17.07%)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium, 4.44%～12.97%)、分枝杆菌属(Mycobacterium, 2.62%～9.20%)、芽绿菌属(Blastochloris,4.34%～10.12%)、固氮弧菌属(Aromatoleum,1.97%～5.39%)、分枝菌酸杆形菌属(Mycolicibacterium,1.71%～3.78%)、固氮螺菌属(Azospirillum,1.97%～2.65%)、...     

黄泛平原风沙区不同造林年限林地土壤风蚀与理化性质的变化

采用空间代替时间的方法,研究了黄泛平原风沙区不同造林年限林地的土壤风蚀和理化性质。结果表明:土壤风蚀深度随着造林年限的延长而降低,1a、3a造林地整体呈风蚀状态,分属于中度与轻度风蚀,5a造林地蚀积平衡,为微度风蚀,8a造林地以堆积为主。各林地在不同月份间的蚀积状况不同,1a造林地各月均为风蚀状态,8a造林地仅在1月、2月有轻微风蚀。随着造林年限的增加,土壤容重、非毛管孔隙度呈降低趋势,而总孔隙度、毛管孔隙度、土壤含水量、有机质含量呈增大趋势,但造林5a后,这一趋势减缓并趋于稳定。林地内微地形起伏造成行间风蚀深度、容重、非毛管孔隙大于树下,总孔隙度、毛管孔隙度和含水量小于树下。该研究可为林地经营及其风蚀防治、土壤改良提供依据。     

滇中尖山河小流域不同土地利用类型土壤活性有机碳分布特征

土壤活性有机碳对土地利用方式最为敏感,定量分析不同土地利用方式对土壤活性有机碳分布特征的影响对流域的土壤碳循环研究具有重要意义。从滇中尖山河小流域坡耕地、荒草地、林地、园地4种不同土地利用类型角度,系统地分析了0—10,10—20,20—30 cm土层土壤有机碳（SOC）、微生物有机碳（MBC）、易氧化有机碳（EOC）及可溶性有机碳（DOC）的分布特征及其相关性。结果表明:不同土地利用类型下土壤SOC,MBC,EOC,DOC整体均表现为园地 > 林地 > 坡耕地 > 荒草地;4种土地利用类型MBC,EOC,DOC整体上随着土层深度的增加而逐渐降低,且主要分布在0—20 cm土层,在20—30 cm土层含量较低（低于30%）;4种土地利用类型下SOC和MBC,EOC,DOC呈极显著正相关关系,MBC,EOC,DOC两两之间也表现出极显著正相关。综上,退耕还林以及在荒草地种植人工林可作为提高土壤有机碳及活性有机碳含量的有效措施,并将在减少流域水土流失和面源污染、改善土壤质量、恢复土壤肥力等方面起到重要作用。     

黄河三角洲长期人工林地对土壤有机碳库的影响

[目的]探讨黄河三角洲长期人工林对盐碱土壤有机碳库的作用效果,为充分发挥其生态功能与经济效益提供科学依据与技术参考。[方法]以刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林以及刺槐—白蜡、刺槐—白榆和刺槐—臭椿混交林等近30a的7个长期人工林为研究对象,并分别设置标准池,采用多点混合采样法,研究土壤活性有机碳、碳库管理指数的变化规律。[结果]3个混交林地土壤的微生物量碳含量较高,并显著高于其他林地,其中刺槐—白蜡混交林较未造林荒地、刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林分别提高26.16%,17.62%,88.41%,47.99%和21.64%。与未造林荒地相比,长期人工林地的水溶性有机碳含量均明显升高,而在各个不同造林措施中,刺槐—白蜡混交林的水溶性有机碳含量显著高于其他措施。各人工林地较荒地均显著提高了土壤总有机碳含量,其中3种混交林模式的土壤总有机碳含量明显高于对应纯林;同时,林地土壤不同活性有机碳含量的总体变化规律为:惰活性有机碳中活性有机碳高活性有机碳,其中刺槐—白蜡混交林更利于惰性有机碳的积累。此外,各人工林地土壤碳库指数较未造林荒地明显上升,其中刺槐—白蜡混交林的碳库管理指数达最高值,与刺槐—白榆、刺槐—臭椿混交林无显著性差异,但分别较刺槐、白蜡、白榆和臭椿纯林明显高出46.51,34.88,27.55,33.38。[结论]混交林模式较纯林对林地土壤有机碳库的改善效果更显著,对土壤具有较好的培肥作用,并处于良性管理状态,有利于林木的生长发育。     

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。     

黄土丘陵区退耕撂荒对土壤有机碳的积累及其活性的影响

土壤有机碳是陆地生态系统的重要碳库之一,增加土壤中碳的储量对于减缓全球变暖的趋势具有重要意义。通过野外样品采集及室内分析,比较了退耕1年,3年,5年,7年,10年,15年和25年7个不同年限撂荒地的土壤有机碳及其活性的变化。结果表明:耕地撂荒后,表层土壤有机碳及活性有机碳的含量随着退耕年限的增长呈增加趋势;土壤中的腐殖质以胡敏素为主,占总有机碳含量的70%～80%;深度在40cm以上的表土,腐殖酸总量及各组分含量都随着撂荒年限的增长呈递增趋势。说明耕地撂荒后,土壤中有机碳的含量明显增高,对增加土壤中有机碳的储量具有积极的意义;同时植被恢复后也减少了土壤中有机碳的流失。     

长期不同施肥措施下黑土有机碳的固存效应

利用开始于1979年的黑土长期定位试验,研究长期不同施肥措施下土壤有机碳含量演变特征、固碳效应及外源碳输入对土壤固碳的贡献。结果表明:长期单施化肥土壤有机碳含量较试验前下降了11.6%~16.1%,有机肥与化肥配施土壤有机碳含量呈上升趋势,常量有机肥化肥配施(MNP、MNPK)土壤有机碳含量分别上升了6.5%和8.4%,二倍量有机肥化肥配施(M2N2、M2N2P2)土壤有机碳含量分别上升了7.7%和11.6%。不施肥和施化肥土壤有机碳储量呈现亏缺,亏缺量在3.5~6.1t/hm2。有机肥与化肥配施土壤有机碳储量表现为盈余,M2N2P2处理盈余量最高,达到1.9t/hm2。年均有机碳投入量与土壤固碳速率呈显著的线性正相关,表明黑土仍具有一定的固碳潜力。黑土碳投入的转化效率为34.1%,若要维持黑土有机碳库平衡,则每年至少投入1.416t/hm2有机碳。可见,在黑土区增加土壤碳投入(有机肥)仍然是最有效的土壤固碳措施。     

浙北嘉兴平原土地利用变化对农林固碳生态功能的影响分析

通过对农作物干物质光合作用平衡式法以及林业碳汇测算方法,估算了嘉兴市域主要农林业碳汇及其生态价值,分析了嘉兴市过去50余年土地利用方式的变化对农林作物碳吸收量的影响。估算结果显示,嘉兴平原主要农作物年吸收CO2量达544.9万t,释放O2396.3万t。当地的农林业中,水稻吸收CO2和制氧量占到主要农林作物总量的50%以上,水稻单位面积固碳制氧效益在当地农作物中也是最大的,而且水田土壤的单位面积有机碳储存量达到50.41 t·hm-2·a -1,明显高于旱地土壤36.27 t·hm-2·a -1。过去50多年来,嘉兴平原土地利用方式发生了大幅变化,特别在近30年间耕地面积均减少了20%以上,农作物种植面积减少了1/3,水稻面积减少了60%,而城镇建设面积增加了3.3倍,虽然农作物单产在持续增长,但农作物面积缩减的影响占主导地位,导致了2011年农林植物吸持CO2量比1985年减少了21%。     

3种有机物料对宅基地复垦土壤易变有机碳的影响

在成都平原宅基地复垦土壤上,以秸秆、菌渣和猪粪3种物料为有机肥料,配施化肥来平衡氮磷钾总用量,分小麦(春)和玉米(夏)两季开展田间试验,研究有机物料对土壤有机碳及易变有机碳的影响。结果表明:(1)3种物料配施化肥处理对复垦土壤TOC含量有提升效果,随土层的加深效果减弱,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为0.15~0.26,0.08~0.20g/kg,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(2)3种物料配施化肥处理对复垦土壤微生物碳(MBC)含量提升效果最好,并随土层的加深效果增强,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为21.42%~54.59%,116.59%~150.12%,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(3)3种物料配施化肥处理对土壤易氧化有机碳(POXC)的提升效果居中,并随土层的加深效果减弱,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为41.51%~51.90%,18.77%~29.68%,提升效果为菌渣=秸秆猪粪。(4)3种物料配施化肥处理对土壤可溶性有机碳(DOC)的提升效果最差,并随土层的加深效果增强,麦玉两季0—20cm和20—40cm土层提幅分别为-1.89%~3.61%,6.77%~17.31%,提升效果为菌渣猪粪秸秆。(5)5种处理在麦—玉轮作下均能增加宅基地复垦土壤TOC、POXC、MBC及DOC的含量,且3种有机物料处理更加显著,单施化肥(CF)和不施肥(CK)对土壤TOC及易变有机碳组分含量有一定的提升效果。(6)宅基地复垦土壤的POXC、DOC和MBC与TOC均呈显著相关(P0.05);POXC、DOC和MBC与土壤养分在0—20cm比20—40cm土层相关性强。据此,在麦—玉轮作下"菌渣堆肥还田"处理对于改良宅基地复垦土壤、提高土壤肥力具有较好的效果。