不同植被恢复模式下光伏电站土壤有机碳储量分布特征

  目的  探究光伏电站环境内不同植被恢复措施下0~40 cm土壤有机碳质量分数和储量的变化特征,为干旱区光伏电站生态治理模式优化配置提供理论依据。  方法  在光伏电站内选取3种人工建植植被样地:樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica、黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus、苜蓿Medicago sativa,以未受电站建设干扰的天然植被样地作为对照。  结果  重新建植植被后,樟子松、黄芪和苜蓿样地的土壤有机碳质量分数和储量仍然显著低于对照(P＜0.05),但在这3种植被中,樟子松样地的土壤有机碳质量分数相对于另外2种样地显著增加了4.99和6.80 g·kg?1,而有机碳储量则显著提高了14.52和19.37 t·hm?2 (P＜0.05)。研究区土壤有机碳质量分数和储量整体上随土壤深度增加而显著降低(P＜0.05)。植被类型和土壤深度及其交互作用显著影响研究区的土壤有机碳质量分数。此外,土壤pH和电导率也是影响土壤有机碳质量分数和储量的重要指标。  结论  随着电站内环境治理工作的推进,相比于草本植被,光伏电站内可以通过人工种植樟子松来提高土壤固碳作用,并尽量减少后期的人为干扰。图2表3参39     

退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

 【目的】通过定量评估退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林（草）和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1增加到了2000年的1292.07 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林（草）前的0.1714下降到了退耕还林（草）后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林（草）前的3 012 t?km-2?a-1增加到了退耕还林（草）后4 671 t?km-2?a-1,年土壤侵蚀总量2314×104 t增加到了3589×104 t。【结论】降雨变化使得研究区土壤侵蚀量增加了71.28%,退耕还林（草）约减少研究区土壤侵蚀量7.84%,二者共同作用使得研究区土壤侵蚀量增加了59.26%,退耕还林（草）政策的实施对减少区域土壤侵蚀的作用是显著的。     

鄂东北土壤侵蚀时空演变及其影响因子定量评价

为定量揭示鄂东北土壤侵蚀时空演变特征及其影响因子的贡献,基于RUSLE模型和2000—2020年遥感影像数据探究土壤侵蚀强度的时空变化,并结合地理探测器模型识别土壤侵蚀主导因子及其交互作用效应。结果表明：2000—2020年鄂东北土壤侵蚀模数呈波动减小趋势,2020年的土壤侵蚀模数较2000年下降62.82%;侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,二者面积之和占总侵蚀面积的82%以上;微度侵蚀面积占比上升,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积占比呈波动下降趋势;中部和东北部土壤侵蚀明显改善,东北部土壤侵蚀模数仍较高;耕地是土壤侵蚀的主要地类,其土壤流失量占总流失量的74.82%~82.42%;15°~35°坡度区间分布着69.33%的极强烈侵蚀土壤和85.55%的剧烈侵蚀土壤;土壤侵蚀影响因子解释力（q值）表现为植被覆盖度>坡度>海拔>土地利用类型>降雨,植被覆盖度是影响鄂东北土壤侵蚀变化的主要因子,植被覆盖度和坡度之间的交互作用对土壤侵蚀强度的解释力最大（32.28%）;植被覆盖度小于0.3和坡度大于35°的区域发生土壤侵蚀的风险最高。近20年间鄂东北土壤侵蚀明显改善,这主要得益于封山育林、退耕还林等水土保持措施的实施以及多因子协同治理。     

营林用火对2.5代杉木种子园土壤养分的影响研究

通过对2.5代杉木种子园样地土壤表层的枯枝落叶进行营林用火处理,分析了营林用火对土壤养分(有机碳、全氮、全磷)的影响。结果表明:(1)营林用火后,土壤有机碳含量显著增加。对照、1M(用火1个月后)和3M(用火3个月后)有机碳含量分别为51.73g·kg-1、59.33g·kg-1、68.17g·kg-1。(2)营林用火后,土壤全N含量增加。对照、1M和3M的全N含量分别为4.06g·kg-1、4.39g·kg-1、4.66g·kg-1。(3)全P的变化情况与有机碳和全N的不一致。0~40cm土壤,全P含量最高的是用火后一个月(1M),最低的是对照。可见,营林用火后,土壤有机碳含量、全N含量和全P含量均有不同程度的增加。因此,合理营林用火,有利于提高土壤肥力,具有一定的经济效益和生态效益。     

山西太岳山主要森林生态系统碳储量与碳密度1）

基于样地调查与室内分析,运用清查平均生物量法和林木相对生长模型,研究了山西太岳山林区两种森林碳储量及碳密度空间分布特征。结果表明：研究区森林生态系统植被层含碳率变化范围为4．24～6．07 g· kg-1,土壤层含碳率变化范围为5．31～50．00 g· kg-1;两种植被类型平均森林碳储量：油松林为263．03 mg· hm-2,辽东栎林为292．31 mg· hm-2,辽东栎林约为油松林的1．12倍;在空间尺度上土壤层碳储量（173．35 mg· hm-2）＞乔木层（92．70 mg· hm-2）＞枯落物层（6．50 mg· hm-2）＞灌草层（5．23 mg· hm-2）,其中土壤层碳储量约占森林生态系统碳储量的62．4％;植被层各分层碳储量大小差异显著,土壤层碳储量随着土壤深度的增加而递减。     

木荷与杉木人工林枯枝落叶层水文生态功能

对福建建瓯木荷和杉木人工林枯枝落叶层截留降雨及保水保土功能的研究表明,20(处理1)、30(处理2)、40g(处理3)的原状枯枝落叶截留降雨量,杉木人工林比木荷人工林分别增加16.55%、16.26%、21.17%。在2002年1—12月不同降雨情况下,林内和林外微型小区枯枝落叶层减少径流量和泥沙量的效应均十分显著(P<0.05)。木荷和杉木人工林林内地表清除枯枝落叶层后产生的地表年径流深分别为385.62、682.76mm,是保留枯枝落叶层的1.61、1.79倍;泥沙流失量分别为668.95、1116.70kg·hm-2,是保留枯枝落叶层的2.46、2.52倍。林外微型小区覆盖150(处理Ⅰ)、300(处理Ⅱ)、600g(处理Ⅲ)木荷原状枯枝落叶产生的地表径流深分别为519.47、417.92、351.43mm,为对照的59.34%、47.74%、40.15%;泥沙量分别为2757.07、1746.33、936.66kg·hm-2,为对照的24.81%、15.71%、8.43%。     

典型岩溶生态系统土壤酶活性、微生物数量、有机碳含量及其相关性——以丫吉岩溶试验场为例

研究岩溶区土壤有机碳与微生物区系数量和土壤酶活性之间的关系有助于认识有机碳的积累机制。以丫吉岩溶试验场这一典型岩溶生态系统的洼地、坡地与垭口三种岩溶形态为研究样点,分别采集0～10、10～20 cm与20～30 cm土壤样本,采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定土壤有机碳质量分数,用平板菌落计数法获取微生物区系数量,采用比色法分析土壤酶活性。结果表明,随着土壤剖面深度加深,土壤有机碳质量分数显著下降,在0～10 cm,洼地的土壤有机碳质量分数为40.10 g·kg-1,显著高于垭口的38.28 g·kg-1和坡地的24.42 g·kg-1;洼地土壤剖面从上至下细菌数量分别为3.26×106、2.73×106CFU·g-1和1.15×106CFU·g-1,均显著高于垭口和坡地;洼地土壤0～10 cm的脲酶活性为1.92 mg·(g·24 h)-1,显著高于垭口和坡地的1.12 mg·(g·24 h)-1和0.77 mg·(g·24 h)-1;碱性磷酸酶活性在洼地土壤剖面均显著高于垭口和洼地剖面。统计分析显示,不同类型的微生物数量和土壤酶活性与有机碳之间的关系在剖面上的表现并不一致,细菌数量、脲酶活性、归一化的微生物数量和归一化的土壤酶活性与土壤有机碳质量分数均呈显著正相关。以上研究结果表明,岩溶生态系统土壤有机碳积累下,土壤细菌数量、总微生物数量与总土壤酶活性相应提高。细菌数量、归一化的微生物数量与归一化的酶活性可以作为岩溶区土壤有机碳质量分数的指示指标。     

准噶尔盆地梭梭沙质荒漠土壤有机碳分布特征的研究

为研究环境因子对梭梭荒漠土壤有机碳含量的影响,采用路线调查和典型样地布设相结合方法,对准噶尔盆地典型梭梭沙质荒漠0—100 cm不同土层土壤有机碳进行测定,揭示其土壤有机碳分布特征及其与环境因子之间的内在关系。结果表明,0—100 cm各土层土壤有机碳含量变化范围为0.00～11.46 g·kg-1,均呈中等变异水平,且随土层深度的增加土壤有机碳含量呈降低趋势。梭梭荒漠土壤有机碳含量是白梭梭荒漠土壤有机碳含量的1.40倍（P<0.05）,由此表明,梭梭荒漠的固碳能力更强。冗余分析结果表明,引起梭梭荒漠土壤有机碳含量空间变异的主要影响因素是土壤pH、植被覆盖度和土壤含水量,为退化梭梭荒漠的恢复治理及可持续利用提供理论依据。     

不同水土保持植被对典型黑土微团聚体稳定性的影响

以典型黑土区落叶松人工林、水曲柳人工林和草地等水土保持植被以及耕地土壤为研究对象,通过土壤微团聚体分散系数、粒径组成以及不同粒径微团聚体有机碳质量分数的测定计算和分析。结果表明:(1)与耕地相比,所研究的3种水土保持植被均可显著增加(0.05 mmd≤0.25 mm)大粒径微团聚体组成比例、降低(d≤0.002 mm)小粒径微团聚体组成比例(P0.05),并表现出乔木植被对增加土壤大粒径微团聚体比例的作用显著强于草地植被(P0.05);(2)所研究的3种水土保持植被总体上均不同程度地较耕地增加了土壤微团聚体有机碳质量分数,尤其是乔木植被显著增加了土壤中各个粒径的微团聚体有机碳质量分数,且增加幅度显著高于草地植被(P0.05);(3)水土保持植被均显著降低了土壤分散系数(P0.05)。可以认为,水土保持植被通过改善土壤微结构和增加微团聚体有机碳质量分数,进而实现增强微团聚体的稳定性,以微团聚体有机碳质量分数增加的贡献大于微团聚体组成的改变。     

杉木人工林土壤有机碳的垂直分布特征

以杉木Cunninghamia lanceolata人工林为研究对象,并以不同经营方式的杉木人工林采伐迹地为对照,研究了杉木人工林不同层次土壤中有机碳的垂直分布特征及其与土壤pH值、全氮、C/N比的相关关系.结果表明:杉木人工林土壤有机碳质量分数随着土壤深度的增加而下降,不同层次土壤有机碳质量分数的分异表现为:0～15 cm土层(20.6 g·kg-1)＞15～30 cm土层(17.1 g·kg-1)＞30～45 cm土层(12.4 g·kg-1)＞45～60 cm土层(9.8 g·kg-1)＞60～75 cm土层(8.2 g·kg-1),3种不同经营方式杉木人工林采伐迹地土壤中平均有机碳质量分数依大小顺序排列为:杉木林地(13.6 g·kg-1)＞经济林地(12.3 g·kg-1)＞农用后撂荒地(11.0 g·kg-1).杉木人工林不同层次土壤有机碳质量分数与土壤pH值呈线性正相关,相关系数r≥0.40,与土壤全氮、C/N比呈显著的线性正相关,相关系数分别为r≥0.81和r≥0.87.图2表2参14     

丝栗栲林下土壤有机碳及其组分的时空年变化特征

以江西大岗山天然丝栗栲Castanopsis fargesii林下土壤为研究对象,分析土壤有机碳、活性碳和缓效碳质量分数的时空变化特征,为该区域丝栗栲林土壤生态系统固碳现状评价与林业持续管理策略的制定提供理论依据。通过重铬酸钾容量法及室内28 ℃恒温条件下矿化培养和双指数方程拟合方法分别获取不同时期土壤有机碳总量以及土壤活性碳和缓效碳质量分数。土壤有机碳、活性碳和缓效碳质量分数的时空变化采用单因素方差分析方法,数据间的多重比较采用最小显著差（LDS）法。结果表明:土壤有机碳总量以及土壤缓效碳和活性碳质量分数具有相同的剖面特点,0~20 cm表层富集现象明显;和其他时期相比,8月层间质量分数变化最强烈（P < 0.05）。0~100 cm深度范围内,土壤有机碳总量以及活性碳和缓效碳质量分数都表现出4-6月增加、8月最大,其后降低的时间变化特征。4-6月和8-10月0~20 cm土壤缓效碳—活性碳转化强烈,土壤缓效碳质量分数变化显著（P < 0.05）,成为影响该阶段土壤有机碳总量显著变化的重要因素。土壤活性碳质量分数没有明显的时间差异变化;4-6月是0~20 cm土壤活性碳质量分数增速最快的阶段,增加速率达1.30 g·kg-1·月-1,但由于受到活性碳—缓效碳强转化和梅雨淋洗的影响,土壤活性碳质量分数没有出现明显增加。土壤有机碳总量和缓效碳质量分数的时空变化特征更为一致。     

坡耕地不同水土保持措施对径流泥沙与土壤碳库的影响

自然降雨条件下,采用标准径流小区法,研究了迤者小流域不同水土保持措施试验区水土流失和有机碳的流失特征.结果表明:(1)泥沙作为土壤有机碳流失的重要载体,导致泥沙结合态有机碳的流失量占总有机碳流失量的82.0％以上,最高达97.33％;(2)与裸露荒地(CK)相比,坡面林草措施和等高反坡阶措施均具有一定的蓄水减流和保土减沙效应,其减流率分别为94.47％、61.70％,减沙率分别为94.81％、64.80％;(3)与CK相比,2种坡面措施均具有减少土壤有机碳储量损失的作用,并在一定程度上减缓了土壤有机碳库的负效应.雨季前后,CK坡面小区有机碳储量的减少率达14.39％,明显高于林草坡面3.83％的减少率和反坡水平阶坡面6.25％的减少率.因此,坡面水土保持措施的实施通过改变下垫面及地表微地形,减少坡面径流及径流所携带的泥沙与养分元素,进而减少坡耕地有机碳的输出.     

Effect of household land management on cropland topsoil organic carbon storage at plot scale in a red earth soil area of South China

An inventory of topsoil soil organic carbon (SOC) content in household farms was performed in a village from a red earth region in Jiangxi Province, China in 2003. In this region, the farmland managed by each household is fragmented, consisting of several plots of land that are not necessarily adjacent to each other. A statistical analysis of SOC variation with land use and household management type, and with crop management practices was conducted. Plot size ranged from 0·007 to 0·630 ha with a mean of 0·1 ha, and SOC content ranged from 1·72 to 25·2 g/kg, varying widely with a variety of land management and agricultural practices, arising from individual household behaviours. The mean SOC content in plot size <0·1 ha was 20% lower than in plot size ?0·1 ha. SOC of dry crop plots was 70% lower than that in rice paddies, and SOC of plots contracted from the village was almost double that of plots leased from other householders. Moreover, a 30% increase in SOC was observed with green manure cultivation, and a 55% increase under triple cropping. The difference in SOC levels between the least and most favourable cases of household land management and agricultural practice was up to 150%. The results suggest that policies targeted at crop management alone may not deliver the expected SOC benefits if household land management is also not improved.     

河西走廊中段边缘绿洲农田土壤性状与团聚体特征

 【目的】土壤团聚体组成及其稳定性与土壤质量、土壤侵蚀和农业可持续性有着密切联系。【方法】在甘肃河西走廊中段近几十年来开垦的边缘绿洲区4种土类中（砂质新成土、正常干旱土、旱耕人为土和干润雏形土）采集49个农田表层土样（0～10 cm），用干筛和湿筛法分析土壤团聚体组成及其稳定性，并分析了与土壤团聚体形成有关的土壤物理、化学性状。【结果】除干润雏形土外，大部分土壤粒级组成以沙粒为主；土壤有机碳含量低，平均为（5.88±2.52）g•kg-1，4种土类中有机碳平均含量平均为4.75～10.51 g•kg-1，以砂质新成土最低，干润雏形土最高；碳酸钙含量普遍较高，平均含量为84.7～164.8 g•kg-1，随土壤粘粉粒和有机碳含量的增加而增加；不同土类＞0.25 mm的干团聚体平均变动在65.2%～94.6%，干团聚体组成以>5 mm的大块状团聚体（土块）为主，平均重量粒径（DMWD）变动在3.2～5.5 mm；>0.25 mm的水稳性团聚体变动在23.8%～45.4%，团聚体破坏率（PAD）为52.4%～66.8%，团聚体组成和特征有利于抵抗土壤风蚀，但稳定性差，灌溉后易于分散、沉实板结、通透性差。土壤粘粉粒、有机碳、碳酸钙及铁铝氧化物均对团聚体的形成有显著作用，以土壤粘粒和细粉粒作用最大，有机碳和碳酸钙作用次之；但有机碳和碳酸钙对团聚体的稳定性较粘粉粒的影响更为明显。退耕种植多年生苜蓿后，土壤有机碳、团聚体数量及其稳定性显著增加。【结论】对生态脆弱的边缘绿洲区新垦土地，退耕还草或推行草粮轮作，是改善土壤结构、提高土壤肥力、减轻土壤风蚀的可持续土地利用的有效途径。     

西双版纳橡胶林土壤有机碳分布特征研究

针对西双版纳勐腊县境内不同林龄橡胶林的土壤有机碳含量,分析其在时间和空间尺度上的分布情况。结果表明：10、20、30 a橡胶林土壤有机碳含量分别为9.51～10.88、7.36～7.88、8.78～9.31 g.kg-1,各林龄有机碳储量10 a＞30 a＞20 a。橡胶林土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,10 a龄橡胶林在0-45 cm土层中的土壤有机碳含量随深度变化差异显著,其他2个林龄橡胶林土壤有机碳含量在各土层间差异不显著。不同林龄橡胶林土壤有机碳含量在同一土层中差异显著,但均主要分布于0-30 cm土层中,特别是0-15 cm土层。不同林龄土壤有机碳总储量为47.50～66.41 t·hm-2,其在不同土层间以及不同林龄间的变化趋势与土壤有机碳含量变化趋势相近。将西双版纳与海南儋州橡胶林土壤有机碳分布特征进行对比,前者各个林龄橡胶林土壤有机碳总量均大于后者,但后者橡胶林土壤有机碳随深度增加的变异趋势比前者更明显。     

黄土高原沟壑区梁坡地土壤有机碳质量分数与土地利用方式的响应

通过对比分析陕西省王东沟流域梁坡地上农地、果园、人工林地、草地和苜蓿Medicago sativa地土壤有机碳质量分数及其在土壤剖面上分布差异,研究土地利用方式对土壤有机碳的影响.结果表明:果园土壤有机碳质量分数比农地低2.2%,人工林地、草地和苜蓿地分别比农地高25.3%,17.1%和11.6%;土壤有机碳质量分数在土壤剖面上随着土层的加深而降低,不同土地利用方式下土壤有机碳在剖面上的分布特征不同.不同土地利用方式下,土壤全氮与土壤有机碳存在极显著相关关系.图1表3参16     

基于GIS和USLE的宁乡市土壤侵蚀定量评价

以遥感影像数据、DEM数据、降雨数据、土壤类型数据为基础,通过GIS和RS技术,结合美国通用水土流失方程(USLE)估算宁乡市的土壤侵蚀模数,模型指标包括降雨侵蚀力因子(R)、土壤可侵蚀性因子(K)、坡度坡长因子(LS)、植被覆盖度因子(C)、水土保持措施因子(P)。评价结果表明,2015年宁乡市土壤平均侵蚀模数为1 410.64t/(km2·年),属于中度侵蚀等级状情况,土壤侵蚀类型主要为微度侵蚀、剧烈侵蚀和轻度侵蚀,侵蚀面积分别为1 548.87、434.16和397.91km2,占侵蚀总面积的53.84%、15.09%和13.88%。土壤侵蚀模数较高的地区主要集中在宁乡市的沩山、长冲等山地、丘陵地区。系统分析出宁乡市土壤侵蚀与USLE模型的相关影响因子的关系,海拔高程与土壤侵蚀强度成正相关关系,与侵蚀面积成负相关关系,在200m海拔高程地区微度侵蚀面积范围最大。县内土壤侵蚀面积最大地区是在25°以下的坡度带,土壤侵蚀面积总体随着坡度的增加而减小。土地利用类型中耕地和林地的土壤侵蚀最为严重,其次是城镇用地草地水域裸地。根据宁乡市土壤侵蚀现状,提出综合治理措施,以期为政府开展水土保持工作提供科学依据。     

Soil Properties and Characteristics of Soil Aggregate in Marginal Farmlands of Oasis in the Middle of Hexi Corridor Region, Northwest China

The composition and stability of soil aggregate are closely related to soil quality, soil erosion, and agricultural sustainability. In this study, 49 soil samples at the 0-10 cm surface layer were collected from four soil types (i.e., Ari-Sandic Primosols, Calci-Orthic Aridosols, Siltigi-Otrthic Anthrosols, and Ustic Cambosols) in the marginal farmland in the oasis of the middle Hexi Corridor region and was used to determine the characteristics of soil aggregates. The composition of dry- and wet- sieved aggregates and the physical and chemical properties (including soil particle distribution, soil organic carbon (SOC), calcium carbonate (CaCO3), and oxides of Fe3+ and Al3t) of the selected soils were analyzed. The results show that soil particle size distribution is dominated by fine sand fraction in most of soils except Ustic Cambosols. Soil organic carbon concentration is 5.88±2.52 g kg-1 on average, ranging from 4.75 g kg-1 in Ari-Sandic Primosols to 10.51 g kg-1 in Ustic Cambosols. The soils have high calcium carbonate (CaCO3) concentration, ranging from 84.7 to 164.8 g kg-1, which is increased with soil fine particle and organic carbon content. The percentage of　＞0.25 mm dry aggregates ranges from 65.2% in Ari-Sandic Primosols to 94.6% in Ustic Cambosols, and large dry blocky aggregates (＞5 mm) is dominant in all soils. The mean weight diameter of dry aggregates (DMWD) ranges from 3.2 mm to 5.5 mm. The percentage of ＞0.25 mm water-stable aggregate is from 23.8% to 45.4%. The percentage of aggregate destruction (PAD) is from 52.4% to 66.8%, which shows a weak aggregate stability. Ari-Sandic Primosols has the highest PAD. The distribution and characteristics of soil aggregates are in favor of controlling soil wind erosion. However, the stability of aggregate of all soils is weak and soils are prone to disperse and harden after irrigation. The mass of macro-aggregates and DMWD are positively significantly correlated with the contents of soil clay and silt, soil organic carbon (SOC), CaCO3, and oxides of Fe3+ and A13+. Soil fine silt and clay, SOC and CaCO3 are important agents of aggregation in this region, and the effect of SOC and CaCO3 on aggregate stability is more significant than that of soil silt and clay. Converting cropland to alfalfa forage land can increase SOC concentration, and in turn, enhance the formation of aggregates and stability. For the marginal farmlands in this fragile ecological area, converting cropland to alfalfa grassland or performing crop-grass rotation is an effective and basic strategy to improve soil structure and quality, to mitigate soil wind erosion, and to enhance oasis agricultural sustainability.