经营干扰对森林土壤有机碳的影响研究概述

陆地碳循环与全球气候变化之间的相互关系是当前环境问题研究的核心内容之一.森林是陆地生态系统中最大的有机碳的贮库,是陆地生态系统中重要的碳汇和碳源,且和人类的活动息息相关.结合国内外农、林业研究成果,就施肥、耕作、栽培方式、森林采伐和森林火灾等因素对森林土壤有机碳的影响进行了评述.初步认为:施用有机肥和矿质肥料,对土壤有机碳储量有很大的提高作用;对耕作土壤应该采取保护性措施,降低耕作强度或采取免耕覆盖、作物残留物管理、降低夏季休闲等措施使农业土壤由碳源转变为碳汇;由于土地开垦引起土壤有机碳的损失,因此对不适宜长期持续性耕作的土地和因植被破坏退化严重的土地,采取改变土地利用方式,植树种草,恢复和保护多年生植被.通过人为管理措施,科学地利用和保护有限的土地资源,减缓土壤中温室气体排放,增加土壤有机碳的截存,提高土壤质量.参41     

森林土壤碳库研究方法进展

森林土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡,土壤有机碳库研究方法对准确估算土壤碳蓄积,反映土壤肥力,对生物多样性的保护有着重要作用。概述了森林土壤碳储量及其分布,介绍了森林土壤有机碳库的各种估算与测定方法,并就各种方法的特点及优缺点做了进一步的分析,表明各种方法都受条件限制,还有待完善,但用的最多的还是土壤类型法与生命带法,GIS方法近几年才得到应用,模型方法应用较早但还不成熟。针对各种方法估算存在的误差,从提高精度的角度出发,又对估算方法误差做了统计分析。阐述了森林土壤碳释放的测定方法,并对碳释放的一些研究成果做了总结,在此基础上,就目前土壤碳库研究方法上尚存在的一些问题作了概括与分析。参71     

浅析森林采伐对土壤有机碳的影响

土壤碳库不仅在全球碳循环中发挥重要作用,还能起到维持森林生产力的重要功能。森林采伐将对土壤有机碳库产生扰动,本文从森林采伐强度、收获方式、伐后恢复及伐后土地利用方式四个方面分析了森林采伐对土壤有机碳的影响。     

施肥对玉米/大豆套作土壤活性有机碳组分及碳库管理指数的影响

【目的】研究不同施肥模式对玉米/大豆套作下土壤有机碳组分和碳库管理指数的影响。【方法】通过长期定位田间试验,以不施肥(CK)作为对照,按照氮磷钾施用量相同原则,设单施化肥(NPK)、70%NPK+30%秸秆(J1)、70%NPK+30%牛粪(N1)、40%NPK+60%秸秆(J2)和40%NPK+60%牛粪(N2)施肥处理,测定土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量,并计算土壤碳库管理指数。【结果】与CK相比,2013年N1、J2和N2处理显著地提高了土壤有机碳含量;2014年各施肥处理均显著地提高了土壤有机碳含量。除2013年NPK处理外,2013年和2014年各施肥处理土壤可溶性有机碳含量均显著高于CK,其中J2处理可溶性有机碳含量最高,2013年显著高于NPK。土壤易氧化有机碳含量在2年内均表现为N1、J2和N2处理显著高于CK,其中N2处理土壤易氧化有机碳含量最高。各施肥处理土壤微生物量碳含量均显著高于CK,其中N2处理土壤微生物量碳含量最高。与同年CK相比,各施肥处理均显著地提高了土壤碳库管理指数,其中N2处理土壤碳库管理指数最高。【结论】玉米/大豆套作下,40%化肥与60%牛粪配施(N2)是提高桂西北喀斯特地区土壤活性有机碳组分和碳库管理指数的最佳方案。     

土壤碳库及其变化研究进展

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响,土地利用方式变化而致的土壤碳库亏缺是大气CO2浓度升高的主要原因之一,发挥土壤碳汇效应已成为降低大气温室气体浓度、减缓全球温室效应的简便有效方法.综述了土壤碳库变化与全球温室效应的关系,详细介绍了当前国内外土壤碳库储量与分布以及土壤有机碳库变化动态与潜力研究的现状,并重点分析国内已有研究中存在的问题,最后提出开展土壤碳库及其变化研究的必要性与可能性,指出未来研究方向.     

森林土壤有机碳模型评述与应用

土壤有机碳(SOC)库是陆地生物圈中最大的碳库,约占陆地总碳储量2/3,而森林土壤碳占全球土壤碳贮量73%,森林SOC储量及其变化直接影响到了全球的碳平衡。森林土壤碳储量及收支计量多采用模型方法,基于研究文献,对现有主要土壤有机质模型的类型、应用对象及其模拟精度等进行简介,重点分析和比较现在常用模型的应用范围、特征及适用对象,并对模型的模拟面积、模型性能、时空尺度及模拟结果等特征进行评估,以CENTURY模型阐述模型模拟机理、计算法则、影响因素、土壤、气候植被等输入参数的不确定性。     

森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展

森林土壤有机碳(SOC)对全球碳循环有着重要的作用,森林SOC积累和分解直接影响陆地生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把CO2固定于植被体,削减温室气体的排放量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此,综合分析了森林收获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性,指出了当前森林土壤有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。     

土壤有机碳库的影响因素及调控措施研究进展

对土壤有机碳储量的变化和影响土壤有机碳库的主要因素进行了分析,提出了增加土壤有机碳储量的调控措施,并对土壤有机碳库今后的研究方向进行了展望。     

土壤有机碳库与其影响因素研究进展

土壤有机碳库是陆地生态系统重要的碳库,对全球温室效应及生态环境有重要的影响,是国内外碳循环的研究焦点.土壤有机碳库的研究在陆地碳循环机制和全球碳收支平衡研究中具有重要意义.综述了国内外对土壤有机碳库储量和研究方法的研究,并从气候、土壤性质等自然因素与土地利用/覆盖、农业管理等人为因素综述土壤有机碳库的影响因素,展望了土壤有机碳库的研究方向.     

广州市典型森林土壤有机碳密度及储量生态特征

采用森林土壤定位研究方法,对广州市9个典型森林类型(16个森林群落)土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)密度及储量特征进行了对比研究。结果表明:地带性常绿阔叶林群落土壤总碳含量为10.9g·kg-1、土壤有机碳含量为7.7g·kg-1,显著地大于次生林、荔子林、竹林、桉树与相思纯林等;常绿阔叶林群落1m柱体单元土壤有机碳储量、密度分别达到112.3t·hm-2、14.8kg·m-2,较常绿阔叶林次生林分别高出18.5t·hm-2、3.4kg·m-2,较竹林、荔子林群落土壤有机碳储量高出22.4～27.8t·hm-2、土壤有机碳密度高出1.9～3.1kg·m-2,较桉树、相思纯林土壤有机碳储量高49.1～50.9t·hm-2、土壤有机碳密度高5.0～5.3kg·m-2;而桉纯林及针阔幼林群落1m柱体单元土壤有机碳密度和储量均小于对照的荒草裸地,这一结果凸显出地带性天然常绿阔叶林群落土壤具有较高碳储存功能。土壤表层碱解N化学含量与1m柱体单元土壤有机碳密度间适宜房屋堆积回归模型的关系,与1m柱体单元土壤有机碳储量间呈逻辑斯蒂回归模型。     

施肥方式对土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

基于长期田间定位试验,采用田间采样与数理统计法研究不同施肥方式对紫色土活性有机碳及碳库管理指数(CPMI)的影响。施肥方式包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、化学氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(OM)、有机肥配施化学氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施化学氮磷钾肥(RSDNPK)。结果显示,施肥的各处理均能够提高土壤有机碳及其活性组分含量,以OM和RSDNPK处理的提升效果最佳。相比CK,OM处理的土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(PXOC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)含量分别提高91.4%、109.2%、57.5%、35.1%,RSDNPK处理的TOC、PXOC、MBC、DOC含量分别提高142.8%、95.4%、70.8%、46.2%。土壤PXOC、MBC、DOC占TOC的比例(分配比例)分别为36.18%~49.13%、1.64%~2.58%、0.57%~0.94%,其中,PXOC和MBC的分配比例在RSDNPK处理中较CK显著(P<0.05)降低,而DOC的分配比例在各处理间无显著差异。OM和RSDNPK处理的CPMI显著(P<0.05)高于N和NPK处理。土壤PXOC、MBC含量与氮磷养分之间,以及CMPI与MBC、PXOC、TN、AN、AP均呈现显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关性。研究结果说明,有机肥或秸秆还田配施氮磷钾化肥能够提高耕层土壤有机碳储量,改善土壤质量,PXOC与CPMI可用作表征土壤质量变化的敏感指标。     

玉米秸秆对不同有机碳含量的黑土有机碳库的影响

【目的】研究玉米秸秆不同添加量对不同有机碳含量的黑土土壤有机碳库的影响,为提高退化的黑土质量以及利用秸秆修复退化黑土提供重要参考。【方法】通过室外培养法,在2种不同有机碳含量的黑土中添加不同量(w)的玉米秸秆(0.5%、1.5%和2.5%),研究黑土有机碳库中总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、矿物结合态有机碳(MOC)、重组有机碳(HFOC)和惰性碳(IOC)的含量变化及各组分之间的相关关系。【结果】不同添加量的玉米秸秆均可增加2种有机碳含量黑土的TOC、ROC、MBC、DOC、POC、LFOC、MOC和IOC含量,且对低有机碳含量的黑土提高效果更明显,但却降低了2种黑土的HFOC含量。土壤有机碳库各组分除LFOC和HFOC之外均与TOC具有极显著正相关关系,ROC、MBC、DOC和POC含量之间具有极显著相关性。【结论】添加不同量玉米秸秆对2种有机碳含量的黑土均有一定的影响,高添加量秸秆施入可以有效提升高、低有机碳含量黑土的有机碳库组分,对低有机碳含量的黑土效果更好。在本试验玉米秸秆添加范围内,最佳添加质量分数为2.5%。     

Estimating soil organic carbon from soil reflectance: a review

Soil organic carbon (SOC) concentration is a useful soil property with which to guide agricultural applications of chemical inputs. To enable this, simple, accurate, rapid and inexpensive methods are needed to produce maps of surface SOC concentrations. Researchers have investigated estimates of soil surface properties from remotely sensed information as a means of rapidly quantifying and monitoring some surface soil properties, such as SOC. The objective of this paper is to review the potential and limitations of remotely sensed data for mapping and evaluating SOC. Several statistical methods including simple regression models, the ‘soil line’ approach, principal component analysis and geostatistics have been applied to data to investigate the accuracy of such estimates. A review of the literature shows that predictive equations are not universal and require new regression models for every scene. An important benefit of remotely sensed data is to suggest a sampling strategy that can lead to improved representation of spatial heterogeneity in SOC.     

不同有机肥对新建蔬菜大棚土壤的不同形态有机碳含量及碳库管理指数的影响

在大田条件下研究不同种类有机物料与有机肥配施对新建蔬菜大棚土壤的不同形态有机碳含量及碳库管理指数（CPMI）的影响。试验设计6个处理:不施肥（CK）、常规施肥（CM）、施玉米秸秆+鸡粪（SM）、施草炭+鸡粪（PM）、施蘑菇渣+鸡粪（MM）和施高量鸡粪（HM）。研究结果表明：施肥的种类和数量均对土壤总有机碳（TOC）、易氧化有机碳（LOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（DOC）、碳库管理指数（CPMI）有显著的影响,高碳素投入量及有机肥与有机物料配施均有助于提高土壤不同形态活性有机碳含量,相应地也就提高了土壤CPMI。其中MM处理对土壤TOC,LOC,MBC,DOC的提高效果最显著,与空白处理相比,增幅在36%~182%;其碳库管理指数较等碳量的SM,PM,HM处理提高28%以上。土壤LOC,MBC,DOC,CPMI与TOC之间呈极显著相关关系,其中以DOC与有机碳库其他组分间相关性最好。不同形态有机碳及碳库管理指数对不同有机肥及其配施响应的变化特征表明,在有机农业生产中重视有机肥的选择和配合施用,将使土壤碳库处于良性状态,达到更好的培肥效果。     

不同碳输入方式对沿海防护林土壤氮库的影响

为探究凋落物和根系在滨海沙地人工林土壤氮循环中所扮演的角色,设置去除凋落物、切断根系、对照3种处理,分析3种典型沿海防护林(尾巨桉、纹荚相思、木麻黄)土壤氮素对不同碳输入的响应。结果表明：滨海沙地土壤矿质氮含量(2.91－4.49 mg?kg－1)远低于内陆森林土壤;3种人工林土壤矿质氮含量表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉,其中纹荚相思与尾巨桉土壤矿质氮含量差异显著( P<0.05);不同树种土壤硝态氮( NO－3－N)含量存在显著差异,表现为纹荚相思>木麻黄>尾巨桉。树种对切断根系或去除凋落物的响应不一致,切断根系后纹荚相思和木麻黄土壤NO－3－N含量显著高于对照,对铵态氮( NH＋4－N )含量影响不显著;切断根系和去除凋落物处理后土壤硝化作用均增强,对尾巨桉的影响达显著水平( P<0.05);切断根系和去除凋落物均显著降低尾巨桉和纹荚相思土壤微生物量氮( MBN)含量,对土壤可溶性有机氮( DON)的影响与之相反。土壤NO－3－N与土壤MBN之间存在极显著的负相关关系( r＝－0.671, P<0.01),与土壤DON呈极显著正相关( r＝0.900, P<0.01),土壤DOC与NO－3－N、 NH＋4－N之间分别存在显著的负相关( r＝－0.413, P<0.05)和极显著的正相关关系( r＝0.461, P<0.01)。     

施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化

通过2年4季的田间小区试验,研究了添加0~80 t·hm~(-2)果树枝条生物炭后,土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、p H、土壤活性有机碳(AOC)、土壤中活性有机碳(MAOC)、土壤高活性有机碳(HAOC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、碳库管理指数(CPMI)的变化及各指标之间的相关性。结果表明:在第四季作物收获后,随生物炭施用量的增加,TOC增加59.80%~180.52%、TN增加13.22%~20.92%、p H增加0.76%~1.28%;HAOC和CPMI均在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,分别较对照增加70.36%和52.43%;AOC前两季在生物炭用量为40 t·hm~(-2)时达到最大,后两季在生物炭用量为60 t·hm~(-2)时达到最大,而整个试验期内各施炭处理分别比对照增加18.46%~73.42%;WSOC在前三季随生物炭用量的增加而降低,且各施炭处理分别比对照低8.00%~42.77%。相关性分析表明,除MAOC外,上述各指标均与生物炭用量呈显著相关关系(P0.05)。研究认为,施用生物炭能提高土壤总有机碳、全氮含量和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为农田土壤可持续利用和生物炭作为土壤改良剂的应用提供科学依据和参考价值。     

农田管理措施对土壤有机碳周转及微生物的影响

农田管理措施对农田生态系统碳循环影响显著,进而制约土壤肥力、农业生产及粮食安全,影响气候变化和环境健康。本文综述了不同农田管理措施（施肥方式、种植制度、耕作模式）对农田土壤有机碳、含碳温室气体排放和土壤微生物的影响。发现有机肥与无机肥配施情景下土壤有机碳增速最快,且施肥量与土壤碳库存在阈值效应;有机肥的施用增加了土壤中CO₂排放通量,磷、钾两种肥料的施用与施用氮肥相比更能降低农田土壤排放温室气体产生的全球增温潜势;提高有机肥和磷肥的施用比例有利于土壤中微生物丰富度的提高和微生物量碳的积累。种植结构和种植密度均会影响农田土壤的碳储量,种植结构对农田生态系统温室气体排放影响显著,轮作和间作的种植模式与传统单一作物种植相比可有效减少农田含碳温室气体的排放,同时,轮作与连作相比更有利于土壤微生物多样性的增加。保护性耕作措施有利于农田土壤固碳效率的提高,可降低农田温室气体的排放,且对微生物活性、多样性、群落结构以及碳源利用情况均有积极影响。最后总结了国际主流碳模型在农田生态系统的应用概况,并提出了未来发展展望。     

不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响

为研究施用不同土壤改良剂对盐碱土壤化学性质和有机碳库的影响,2016—2017年在内蒙古河套灌区盐碱土壤进行田间定位试验,设置4个实验处理:习惯处理(CK)、CK+有机土壤改良剂(M)、CK+复合土壤改良剂(G)、CK+有机土壤改良剂+复合土壤改良剂(M+G)。收集2017年收获季耕层0～20 cm土壤,测定各小区土壤中的水溶性离子含量、全盐量(TS)、钠吸附比(SAR)、pH、土壤有机碳(SOC)、活性有机碳(LOC)、微生物量碳(MBC)以及土壤碳库管理指数(CPMI),并分析各指标间的关系。结果表明:与CK相比,施用土壤改良剂各处理土壤Ca2+含量提高了13.07%～33.33%,土壤Na+、Cl-和SO24-含量分别降低了29.83%～46.19%、12.06%～33.19%和19.90%～34.59%,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别降低了12.67%～26.91%、33.02%～47.06%和2.21%～4.56%。其中M+G处理改良效果最好,土壤全盐量、钠吸附比和pH分别显著降低了26.91%、47.06%和4.56%(P0.05);施用土壤改良剂各处理SOC、LOC和MBC含量分别较CK提高了18.90%～43.87%、54.55%～82.33%和64.04%～86.85%。其中M+G处理提升效果最明显,且均达到显著水平(P0.05)。同时,施用改良剂各处理CPMI提升了95.44%～135.83%,其中M+G处理提升效果最明显,且达到显著水平(P0.05);相关性分析表明,试验土壤LOC、MBC和CPMI均与TS和SAR呈极显著负相关关系(P0.01),说明土壤LOC、MBC以及CPMI对盐碱土壤化学性质的变化较敏感。研究表明,施用有机土壤改良剂和复合土壤改良剂均降低了土壤含盐量、钠吸附比和pH,提升了土壤有机碳及其组分含量和土壤碳库管理指数,其中有机土壤改良剂和复合土壤改良剂配施对盐碱土壤质量的提升效果最明显。