红壤区林下侵蚀劣地土壤碳氮及球囊霉素对接种AM真菌的响应

南方红壤区林下侵蚀劣地近地表植被覆盖度低,导致林下水土流失严重.接种AM真菌能够促进植被生长,改善土壤肥力,进而可以减少土壤侵蚀.以马尾松退化林地为对象,设置引种灌木(S)和引种灌木并接菌(S+AMF)2个处理,研究AM真菌接种对林下侵蚀劣地土壤碳氮及球囊霉素的影响.结果表明:接菌近1年后,菌根侵染率(MCR)在S+A...     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

侵蚀型红壤植被恢复后土壤微生物量碳、氮的演变

为了解侵蚀型红壤植被恢复后土壤生物学肥力的变化,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品。分析结果表明:侵蚀型红壤上木荷、杉木造林17年后,土壤微生物量碳、氮上升明显,木荷、杉木林表层(0～0.2m)土壤微生物碳、氮分别比对照增加了11.94,8.85,7.53,4.34倍。种植9年的黑麦草、杉木和胡柚3个处理表层土壤(0～0.2m)微生物量碳也比对照高出2.3～2.7倍,微生物量氮比对照高出0.7～1.4倍。从不同植被土壤比较来看,木荷、黑麦草土壤微生物碳氮比较低,表层土壤分别为7.03和7.24,而杉木土壤其微生物碳氮比相对较高,表层土分别为8.55(17年生)和8.68(9年生)。     

侵蚀红壤区植被恢复对表层与深层土壤有机碳矿化的影响

试验研究了典型红壤侵蚀区不同植被恢复年限(0,11,31a)的表层(0—10cm)和深层(60—80cm)土壤有机碳矿化特征。结果表明:深层土壤有机碳84d累积矿化量或潜在矿化量显著低于表层土壤,植被恢复则显著增加了表层和深层土壤累积矿化量或潜在矿化量(P0.05),相关分析显示土壤有机碳累积矿化量或潜在矿化量与WSOC、MBC和SOC显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,表明碳矿化底物数量是决定土壤碳累积矿化量或潜在矿化量的主导因子;对照表层土壤的矿化速率常数(k)高于深层土壤的,植被恢复降低了表层土壤的k值(P0.05),对深层土壤的k值却没有显著影响;而深层土壤矿化率显著高于表层土壤,且植被恢复后均显著降低(P0.05),相关分析显示土壤有机碳矿化率与微生物代谢熵呈极显著的正相关(P0.01),表明微生物碳利用效率是影响土壤碳矿化率的重要因素,而深层土壤微生物碳利用效率显著低于表层土壤,但植被恢复可以改善侵蚀红壤的环境条件,提高土壤微生物的碳利用效率,从而增强土壤固碳能力。     

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力,恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化,试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响,以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低,垂直分布变化不明显;而植被恢复显著增加了土壤的有机碳含量和储量,0~5 cm土层受植被恢复影响最大,40 cm以下土层深度受植被恢复的影响很小,0~20 cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照,裸地土壤的碳吸存潜力为56 t/hm2,而植被恢复后土壤仍约有30~44 t/hm2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0~100 cm土层土壤碳吸存量分别为25.234 t/hm2,11.418 t/hm2和15.394 t/hm2,年平均碳吸存速率分别为1.06t/(hm2.a),1.90 t/(hm2.a)和3.08 t/(hm2.a),短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。     

侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳稳定性的研究进展

探究土壤有机碳(SOC)的组成、来源和稳定性机制是深入认识陆地碳汇功能和应对气候变化的关键。“增加土壤碳汇”与“稳定现存土壤碳汇”都是提升陆地生态系统碳固持能力的重要方面,地位同等重要。与“增汇”研究成果丰硕相比,“稳汇”研究相对薄弱。侵蚀区进行植被恢复可以显著促进SOC积累,但由于侵蚀区存在碳素坡面侵蚀损失,其碳素积累效率低于其他生态系统类型区这一重要环节,导致目前有关侵蚀区及其水土保持植被恢复过程中SOC动态变化、稳定性及固持长期有效性等问题尚不清楚,微生物介导的SOC稳定机制尚未充分揭示。通过简要概括侵蚀区植被恢复过程中土壤碳素的积累效益和影响因素,综述植被恢复对土壤SOC及其活性组分稳定性的影响;在简要介绍土壤微生物在调控土壤碳素稳定性重要作用的基础上,梳理了基于微生物“碳泵”理论的土壤有机碳稳定性研究进展,特别是指出了随着植被恢复进程,侵蚀区土壤微生物介导的SOC动态变化,总结现有研究的不足。指出今后需要从研究对象(重点是西南石漠化区和南方红壤丘陵区)、研究内容(土壤微生物介导的SOC稳定状态和机制)、研究手段(借用微生物碳泵的理念,野外典型样地调查与室内培养手段相结合)和研...     

元谋干热河谷冲沟发育区植被恢复对土壤碳氮的影响

冲沟侵蚀是一种剧烈的土壤侵蚀过程,导致冲沟发育区地表形态处于显著变化的非稳定状态.通过封禁使植被自然恢复是元谋干热河谷冲沟治理的主要模式之一,但在沟道植被持续恢复与冲沟显著发育的综合作用下,沟道土壤碳氮含量的变化趋势仍有待明晰.选择元谋干热河谷1条典型冲沟,在沟内随机布设81个1 m×1 m的样方,分别在2012年和2...     

有机物循环对红壤稻田土壤有机碳和热水可提取碳的影响

利用长期定位试验研究了有机物循环对红壤稻田土壤有机碳(SOC)和热水可提取碳(HWC)的影响。研究包括4种施肥处理:CK(无肥),C(有机物循环),NPK和NPK+C。结果表明,有机物循环显著提高了SOC和HWC的含量(P<0.05)。在4种处理中,NPK+C处理的SOC和HWC含量均为最大值。SOC随时间呈线性增加(R2>0.7);然而,HWC则是先下降,后缓慢上升或趋于稳定,变化趋势以一元二次线性拟合更好(R2>0.7)。与化肥NPK相比,有机物循环对SOC和HWC变化趋势的影响更大,它明显加快了SOC的积累速率,减缓了HWC的下降速率。与SOC相比,HWC与土壤养分更相关,它可能更好地反映了土壤养分的供应能力。     

退化花岗岩植被恢复对团聚体及其有机碳的影响

研究退化红壤不同治理措施对土壤水稳性团聚体及其有机碳的影响。结果表明,恢复林地提高了0-20cm、20-40cm土层>0.25mm水稳性团聚体(WSA)含量和平均重量直径(MWD),显著提高土壤水稳性。表土中,大体上侵蚀林地WSA含量及其有机碳含量随粒径减小而增大,恢复林地随粒径增大而增大,并向>5mm、5～2mm两粒径富集,且侵蚀地、不同年代治理的林地、次生林间差异达显著水平(P<0.05);底土中,次生林、黑荆治理的林地WSA分布及有机碳含量变化与其表层的变化趋势相似,其他林地大体上向5～2mm、1～0.5mm两粒径富集。WSA含量及密度具有表聚性,且主要取决于治理年限、治理措施。     

改良剂对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响

基于室内模拟培养试验,研究改良剂(生物质炭、过氧化钙)对旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响。试验设置4个处理,即CK、Ca(过氧化钙,1.72g/kg)、C(生物质炭,21.46g/kg)、C+Ca。结果表明:各处理土壤微生物量碳、氮以及可溶性有机碳具有相同的变化趋势,即前期(3d内)都增加较快,在第3天达到最大值,随试验进行有所下降,配施效果优于单施。各处理可溶性有机氮在21d内缓慢增加;第21天时,C+Ca、Ca、C相比CK分别显著增加了62.1%,55.5%,40.9%;35d以后,配施(C+Ca)与单施过氧化钙(Ca)的效果显著优于单施生物质炭(C)和对照(CK)。120d培养期内,配施(C+Ca)处理能够明显提高微生物量碳、氮以及可溶性有机碳、氮的平均含量;微生物量碳的平均含量大小顺序为C+CaCCKCa,微生物量氮的平均含量C+Ca处理显著高于其他处理;可溶性有机碳的平均含量大小顺序为C+CaCaCCK,可溶性有机氮的平均含量C+Ca、Ca处理显著高于CK、C处理。微生物量碳、氮以及可溶性有机碳之间互为极显著正相关(P0.01),而微生物量碳与可溶性有机氮之间呈极显著负相关。因此,生物质炭和过氧化钙能有效提高旱地红壤微生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮,且生物质炭与过氧化钙配合施用更有助于土壤改良。     

典型石漠化治理措施对土壤有机碳、氮及组分的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷花椒(HJ)、火龙果(HL)、花椒火龙果混交(HHL)、皇竹草(HZ)、苜蓿(MX)、圆柏(YB)、圆柏女贞混交(YBN)、撂荒地(LH)、坡耕地(PD)9种典型石漠化治理措施为研究对象,研究不同治理措施土壤剖面有机碳、全氮含量和储量、水溶性有机碳含量分布规律。结果表明:各治理措施0-20 cm土层土壤有机碳、全氮含量及储量、水溶性有机碳含量均随土壤剖面深度增加而降低,具有明显的表聚现象。其中土壤有机碳、全氮含量0-20 cm土层平均值大小顺序分别为YB>YBN>LH>HJ>MX>PD>HHL>HL>HZ、YBN>YB>LH>PD>MX>HJ>HZ>HHL>HL,土壤有机碳、全氮储量及水溶性有机碳含量也均表现为YB、YBN、LH显著大于其他6种治理措施;各治理措施土壤C/N为7.19~16.35。相关性分析表明,土壤有机碳含量与土壤全氮含量、有机碳储量、水溶性有机碳含量存在极显著相关,土壤容重是土壤碳氮指标的关键因子,具有较好相关性。研究阐明,在今后石漠化治理过程中,退耕还林、撂荒地有利于喀斯特生态环境治理与保护,花椒林可作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的经济植被类型。     

紫色丘陵区典型旱地土壤有机碳矿化对突发性变温的响应

以紫色土为供试土壤,采用室内培养的方法,设置恒温20℃(HW)、突发性降温(20℃→10℃)(BW1)和突发性升温(20℃→30℃)(BW2)3个温度处理,研究了突发性变温下紫色丘陵区典型旱地土壤(紫色土)的有机碳矿化特征。其中温度突变的具体设置为:待20℃恒温培养至土壤有机碳矿化(Soil organic carbon,SOC)速率基本平稳且维持在较低水平时(第29天),将培养温度分别突降至10℃和突升至30℃,继续培养47d。结果表明,突发性变温对紫色土SOC矿化有显著影响(P0.05),在变温当天(第30天),突发性升温(BW2)处理对紫色土SOC矿化有明显促进作用,而突发性降温(BW1)处理则会明显削弱紫色土SOC矿化,二者的SOC矿化速率分别较恒温(HW)处理提高了225.1%,降低了38.5%;变温后的培养初期(第30~44天),各温度处理间的SOC累积矿化量存在显著差异(P0.05),与HW处理相比,BW2和BW1处理中紫色土SOC累积矿化量的变幅分别为+140.5%(升高)和-55.3%(降低);随培养时间的延续,各处理间的SOC累积矿化量未发现明显差异。表明突发性变温对紫色土SOC矿化的影响具有一定的时限性,其影响时长在2周左右。结合矿化动力学分析可知,同恒温相比,突发性变温主要通过改变土壤易分解有机碳库(C0)大小进而影响紫色土SOC矿化。     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征

探讨了黄土丘陵区退耕种植10～40a的柠条、侧柏及刺槐林地0—60cm不同土层有机碳及全氮密度随退耕年限及在土层分布上的变化特征。结果表明:不同土层相比,退耕栽植柠条、侧柏、刺槐10～40a后0—20cm土层有机碳密度平均比20—60cm增加4.20,6.87,4.46Mg/hm2;0—20cm土层的全氮密度比20—60cm平均增加0.08,0.02,0.07Mg/hm2。与坡耕地比较,0—20cm土层在退耕30a中固碳速率为侧柏[0.33Mg/(hm2·a)]>刺槐[0.28Mg/(hm2·a)]>柠条[0.17Mg/(hm2·a)],固氮速率则为刺槐[0.03Mg/(hm2·a)]>侧柏[0.02Mg/(hm2·a)]>柠条[0.01Mg/(hm2·a)],且碳氮固定速率均显著高于深层土壤。10～30a不同退耕还林地增加的有机碳、氮平均分别有57%和51%来自0—20cm的土层。不同退耕还林地土壤C/N随土层深度的增加而减小。综上,退耕还林土壤表现出显著的提升土壤碳氮的效应,且以侧柏林地固碳能力较佳,刺槐林地固氮效果较好。     

土壤团聚体颗粒有机碳对土地利用变化的响应

对福建省建瓯市山地红壤的天然林、人工林、次生林、园地和耕地5种典型土地利用方式的不同土层（0-10 cm、10-20 cm）土壤团聚体颗粒有机碳进行研究。结果表明：林地、桔园在大团聚体中表现随着粒径增大颗粒有机碳贮量增加的趋势。天然林转变为其他土地利用方式后,土壤团聚体颗粒有机碳贮量平均下降了74.35%,土壤颗粒有机碳损失发生在各个粒级团聚体中。亚热带山地红壤内林地转变为农地会导致土壤及其团聚体颗粒有机碳含量下降,颗粒有机碳可作为表达土地利用变化敏感性指标。     

水土保持措施对红壤缓坡地土壤活性有机碳及酶活性的影响

基于植物篱和稻草覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,以花生常规等高种植为对照(CK),研究红壤缓坡地香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、稻草覆盖+香根草篱(HM)3种水保措施下旱、雨季土壤活性有机碳含量及土壤酶活性变化特征,探讨不同水保措施对土壤活性有机碳含量及土壤酶活性的影响。结果表明∶(1)稻草覆盖、香根草篱处理均能显著提高土壤微生物生物量碳含量(p0.05),其中稻草覆盖和香根草篱相结合效果最佳,且在旱季提升效果优于雨季;而稻草覆盖是提高土壤可溶性有机碳含量的主要影响因素;(2)稻草覆盖和稻草覆盖+香根草篱2种水土保持措施均能显著提高雨季土壤酶活性(p0.05),其中稻草覆盖起决定作用;各水土保持措施对旱季土壤酶活性的影响较小。(3)相关性分析表明,土壤β-葡(萄)糖苷酶和纤维素酶活性与土壤活性有机碳含量呈现良好的相关性(p0.05),对于评价红壤缓坡地水土保持措施土壤环境质量功能、指导实际生产等方面具有重要意义。     

不同植被恢复措施下剖面根系与SOC的分布特征

根系是影响水土流失和土壤有机碳（SOC）变化的重要因素。在水土流失区,研究不同植被恢复措施下,根系生物量和土壤有机碳的分布特征对了解区域土壤碳循环具有重要意义。在水土流失严重的黄土丘陵沟壑区的燕沟小流域,选择地形条件类似的梁峁坡,采集了10种不同植被治理恢复措施下的剖面（0—100 cm）根系和土壤样品,研究了根系生物量和SOC在剖面的分布特征。结果显示:不同治理措施下的SOC呈现出灌木 > 乔木 > 灌草 > 草本的趋势,而根系生物量呈现出乔木 > 灌木 > 灌草 > 草本的趋势;SOC和细根生物量都随土层深度的增加呈对数递减趋势,但同一土层SOC和细根生物量的分布不一致,且根系比SOC的分布浅。     

不同修复措施下红壤水稳性团聚体中有机质分布特征

试验设置作物对照(CK)、作物+PAM(聚丙烯乙酰)(C1)、作物+稻草覆盖(C2)、作物+带状牧草(C3)、作物+PAM+带状牧草(C4)和作物+稻草覆盖+带状牧草(C5)6个处理,分别于种植花生前(A)、花生收获后(B)和小麦收获后(C)采集表层土样,研究不同修复措施下鄂东南侵蚀红壤团聚体的稳定性及水稳性团聚体中有机质的分布特征。结果表明,C时期各处理>0.25mm水稳性团聚体含量的平均值比A时期提高了24.78%,以C2处理的水稳性团聚体含量最高。不同时期土壤和各级水稳性团聚体中有机质含量表现为B>C>A。随着团聚体粒径(>4mm,4～2mm,2～1mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm)减小,水稳性团聚体中有机质含量逐渐降低。土壤有机质含量与各粒径水稳性团聚体有机质含量呈线性正相关,小粒径(2～0.25mm)水稳性团聚体的有机质含量与土壤有机质含量呈极显著正相关(相关系数为0.779 2～0.828 6)。综合考虑土壤有机质含量和团聚体稳定性2个因素,稻草覆盖措施对侵蚀红壤的修复效果较好。     

基于最小数据集的宁都县不同整地方式下果园土壤质量评价

为探究不同整地措施下梯田果园土壤质量的变化,以赣南宁都县小洋小流域脐橙果园开发示范区内的3种典型坡面(优化整地T_y、传统整地T_c、撂荒地CK)为研究对象,采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)筛选最小数据集指标,对该地区土壤质量进行评价。结果表明:(1)由全量数据集(total data set,TDS)和最小数据数据集(minimum data set,MDS)计算的土壤质量指数存在显著正相关关系,R²=0.604,表明MDS可以代替TDS对宁都县脐橙果园开发示范区进行土壤质量评价;(2)3种典型坡面的土壤质量指数(soil quality index,SQI)表现为优化整地(SQI=0.477)>撂荒地(SQI=0.436)>传统整地(SQI=0.220),其中T_y与CK之间无显著差异,T_y的SQI相较于T_c提升1.16倍,表明优化整地措施下土壤质量有显著提升;(3)果园不同土层总体表现为表层(0—10 cm)土壤质量指数大于深层(10—20 cm)土壤,通过土壤质量指数分级发现,优化整地梯田和撂荒地土壤质量优于传统整地。研究结果可以为我国红壤丘陵区的坡地资源利用管理以及梯田修建后水土保持措施布设提供科学依据。