贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度分布特征及其影响因素

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的试验方法,对高寒草原生态系统植被碳密度的分布特征及其影响因素进行了研究。结果表明:贡嘎南山－拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统植被碳密度平均为0.8435±0.6048 kg/m2,变异系数71.69%。在海拔4424～4804 m范围内,随着海拔升高,植被碳密度表现出增加→减少的分布特征。影响植被碳密度的关键环境因子是:植被高度、0—10 cm地下生物量、10—20 cm地下生物量、0—40 cm土壤含水量、0—20 cm土壤容重、20—40 cm土壤容重、土壤有机质、土壤速效钾含量和土壤速效氮含量。     

高寒草原坡面土壤活性有机碳分布特征分析

活性有机碳是土壤有机碳中最活跃的部分,在土壤碳循环中起着非常重要的作用。以西藏当雄高寒草原坡面为研究对象,对不同高度坡位上表层土壤(0~10 cm)活性有机碳(Labile organic carbon)含量分布特征进行分析。结果表明:相同高度坡面不同位置上土壤活性有机碳和总有机碳含量差异较小,标准差分别为0.0273~0.1642和0.0301~2.2835之间;土壤活性有机碳占总有机碳比例在6%左右;随着坡位高度的升高土壤活性有机碳和总有机碳含量均呈增加趋势;回归分析表明,土壤活性有机碳与总有机碳之间呈极显著正相关关系(r=0.9383),回归方程为y=0.0763x-0.4634;与<0.002 mm粘粒含量呈正相关关系(y=0.0548x+1.4847),但相关性未达显著水平(r=0.6488);土壤总有机碳和<0.002 mm粘粒含量可以分别88.04%和42.1%地解释土壤活性有机碳含量的差异。     

黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素

以黄土高原水平方向的4种主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其影响因素。结果表明:土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,其中0～20 cm土壤有机碳含量与20～40、40～60、60～80、80～100 cm有机碳含量差异显著。4种草地类型土壤有机碳含量分布规律:0～40 cm为高山草甸草原>典型草原>森林草原>荒漠草原,40～100 cm为高山草甸草原>森林草原>典型草原>荒漠草原;4种草地类型中各土层土壤有机碳含量最高的是高寒草甸,其空间变异最大,最小的是荒漠草原,其变异最小。黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳均集中分布在浅表层0～40 cm,分别占0～100 cm的71%、50%、46%,而荒漠草原各层分布较均匀;黄土高原土壤有机碳含量与海拔高度呈显著正相关(p<0.01);0～40 cm土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关(p<0.01);与全氮有极显著的正相关性,相关系数达0.984 3;与年均温呈极显著负相关(p<0.01),几种草地类型100 cm深土壤有机碳含量与年降水量无明显相关。     

念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳的影响因素研究

高寒草原是青藏高原广泛分布的植被类型。本文以念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统为对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,对影响高寒草原生态系统表层(0~20cm)土壤活性有机碳分布的因素进行了研究。结果表明:念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层(0~20cm)土壤活性有机碳平均含量为2.61±0.31g·kg?1;影响表层土壤活性有机碳分布的地形因子是海拔和坡度,植被因子是0~10cm、10~20cm土层地下生物量,物理因子是0~10cm、10~20cm土壤含水量和0~20cm土壤容重,化学因子是土壤全钾含量。其中0~10cm、10~20cm土壤含水量和0~20cm土壤容重影响达显著水平。在海拔4421~4598m范围内,随着海拔升高,表层土壤活性有机碳含量表现出增加→减少→增加→减少的分布特征。     

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。     

荒漠草原表层土壤有机碳粒径组分及碳库管理指数特征

以探讨荒漠草原表层土壤粒径分布分形、不同粒径有机碳含量、碳库管理指数特征及其关系为目的,通过野外调查选取宁夏回族自治区盐池县花马池镇荒漠草原柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、短花针茅(Stipa breviflora)、蒙古冰草(Agropyron mongolicum)4种典型植被作为研究对象,采集典型植被冠下和丛间2种生境下表层(0—5 cm)土壤,分析不同植被表层土壤不同粒径有机碳含量、土壤碳库动态变化特征及其相关性。结果表明：(1)4种典型植被土壤粒径呈“单峰”型分布趋势,土壤颗粒主要集中分布于2～250μm粒径,分形维数(D)为2.56～2.63,100～500μm颗粒含量是植被间差异显著的主要原因。(2)4种典型植被冠下有机碳含量大于丛间有机碳含量,>250μm粗砂粒组分有机碳含量最高,不同粒径组分有机碳含量在灌丛和草本植被间差异显著(p<0.05)。(3)4种典型植被土壤TOC、AOC含量均表现为冠下大于丛间,TOC在不同群落间差异显著,灌木群落冠下碳库活度(A)和碳库管理指数(CPMI)相...     

祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

黄土高原丘陵区典型退耕恢复植被土壤碳分布特征及其影响因素

为深入了解植被恢复对土壤碳库的影响，本研究选取黄土高原丘陵区草地、沙棘、油松、山杏和山杏油松混交林0~100 cm土壤为研究对象，运用随机森林模型等方法，探究黄土高原丘陵区典型退耕恢复植被有机碳（SOC）、无机碳（SIC）、全碳（TC）含量分布特征及其影响因素。结果表明：（1）研究区各恢复植被平均土壤全碳含量为1.685~1.898 g/kg，平均土壤有机碳含量山杏(0.368 g/kg)>草地(0.299 g/kg)>沙棘(0.250 g/kg)>油松(0.233 g/kg)>油松山杏混交(0.209 g/kg) ，平均土壤无机碳含量为平均土壤有机碳含量的5.6倍。（2）所有恢复植被土壤深层（60~100 cm）无机碳含量均无显著差异（P>0.05）。除油松外，各恢复植被表层（0~20 cm）土壤有机碳含量显著高于其他土层（P<0.05）。（3）坡向、坡度、海拔、土地利用类型、土壤含水量、土壤黏粒、速效磷和速效氮共解释了78%、24%和77%的SOC、SIC和TC含量变化，其中海拔、坡向和土壤含水量为研究区土壤碳含量变化的主要影响因素（P<0.05）。在黄土高原植被恢复过程中应充分考虑地形因子和土壤理化性质的影响。本研究结果可为正确评估人工林土壤碳储量及其生态效益提供基础数据和科学参考。     

高寒山区地形序列土壤有机碳和无机碳垂直分布特征及其影响因素

地形、生物气候条件具有明显差异的青藏高原约占我国陆地面积的五分之一,开展该地区土壤有机碳和无机碳分布特征的研究对于理解青藏高原土壤碳循环过程与陆地碳库的精确预测以及应对全球气候变化具有重要意义。研究选取位于祁连山中段的阴、阳坡地形序列土壤,分析了不同坡向间以及同一坡向内随海拔高度变化土壤有机碳和无机碳的垂直分布特征及其影响因素。结果表明:阴、阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降,但阳坡下降的速率(66%~91%)明显高于阴坡(31%~77%);阴坡土壤中碳酸钙基本淋失,通体无机碳含量较低(5.0 g kg-1),阳坡B层土壤无机碳含量是A层的2倍,表现为明显富集。阴坡和阳坡1 m土体总碳密度相当(分别为16.1~33.9 kg m-2和11.8~32.8 kg m-2),其中,阴坡以有机碳为主(占总碳密度的82%~99%),而阳坡有机碳和无机碳密度变化均较大(分别占总碳密度的27%~81%和19%~73%)。因此,坡向是影响高寒山区土壤碳垂直分布和组成的重要因素。此外,降雨量和植被类型对地形序列土壤有机碳和无机碳含量的空间变异也具有重要影响:降雨量每增加1 mm,表层(0~20 cm)土壤有机碳含量增加0.4 g kg-1,而淀积层(40~80 cm)土壤无机碳含量下降0.2 g kg-1;植被类型在一定程度上影响了土壤有机碳的富集程度。本研究揭示了青藏高寒山区土壤碳循环及其碳库预测应充分考虑微地形对坡面尺度下土壤碳垂直分布、碳库组成和空间变异的影响。     

环境因子对高寒草地植物群落分布和物种组成的影响

在新疆天山巴音布鲁克高寒草地，应用双向指示种分类法（Twinspan）、典范对应分析（CCA）和除趋势对应分析（DCA）方法研究了环境因子对群落分布和物种组成的影响。结果表明：1）高寒草原分布在2460—2760m的低海拔区域，该区域7、8月温度较高，为10．8℃；高寒草原化草甸分布在2860m左右；高寒草甸分布在2960m以上，该区域7、8月相对湿度和土壤含水量较高，分别为77．77％和42．95％。2）随海拔升高，高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸的速效K含量逐渐减少，有机质和速效N逐渐增加。3）CCA、DCA分析表明，温度、速效K和有机质因子对该地区群落分布和物种组成有重要影响。4）Twispan分类将9个样地划分为高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸3个类型，与CCA和DCA分析的结果基本吻合。     

灌丛化对高寒草地土壤有机碳组分的分异研究

草地灌丛化过程中植被优势群落类型的转变会通过凋落物及根系分泌物的数量和性质差异影响土壤有机碳（SOC）组分。为探索高寒草地土壤不同活性有机碳组分对灌木侵入的响应,本研究采用Stewart物理-化学联合分组方法,将青藏高原东缘四种典型灌丛化草地以及未灌丛化草地土壤有机碳分为游离态活性有机碳（nonprotected organic carbon,Non-C）、物理保护态有机碳（physically-protected organic carbon,Phy-C）、化学保护态有机碳（chemically-protected organic carbon,Che-C）和生物化学保护态有机碳（biochemically-protected organic carbon,Bio-C）,分析不同活性有机碳组分含量变化及其影响因素。结果表明：（1）灌木侵入对高寒草地表层土壤（0~10 cm）SOC含量影响不显著（P>0.05）,但不同活性有机碳组分含量有所分异。高山绣线菊（Spiraea alpina）和窄叶鲜卑花（Sibiraea angustata）灌木侵入降低了土壤Non-C和Bio-C组分（P<0.05）;金露梅（Potentilla fruticosa）灌木侵入降低了土壤Non-C组分（P<0.05）;小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）灌木侵入降低了土壤Phy-C和Che-C组分（P<0.05）,而提高了土壤Bio-C组分含量（P<0.05）。（2）未灌丛化草地和灌丛化样地土壤均以Non-C组分为主,其次是稳定态有机碳库（Che-C和Bio-C）,而Phy-C占比最少。（3）土壤黏粒和全氮是影响高寒灌丛化草地土壤不同活性有机碳组分的主要因素,解释度共达51.2%。高寒草地灌木侵入过程中,灌木种类对不同活性土壤有机碳组分含量影响不一致,灌丛化草地和未灌丛化草地土壤表层均以Non-C为主,因此在外界扰动的情况下,该地区的有机碳库可能成为碳源。     

长白山北坡高山冻原土壤碳和养分的分布特征

以长白山高山冻原为研究对象,对土壤碳和氮、磷、硫养分在不同海拔和不同植被类型间的变化进行研究。经试验分析和数据处理,得出以下结论:海拔和所测试的土壤理化因子都高度相关;不同植被类型下土壤理化因子差异显著(除全硫)(p<0.05);全碳和全氮在土壤表层(0~10 cm)的含量大于10~20 cm的土层,而全磷和全硫含量在10~20 cm土层明显大于土壤表层0~10 cm;长白山高山冻原(15195 hm2)土壤中(0~20 cm)全碳、全氮、全磷和全硫储存分别为3134613 t、57060.82 t、14413.35 t和23099.64 t;土壤表层(0~10 cm)储量所占的比例分别是59.3%、57.9%、47.4%和49.1%。     

广东省揭西县土壤硒的分布特征及影响因素研究

以揭西县土壤为研究对象,系统采集了332个表层土壤样品(0～20 cm)和86个深层土壤样品( 150 cm)。运用Pearson相关分析、回归分析、地统计分析和GIS技术相结合的方法研究了揭西县土壤中全硒的分布特征和影响因素。结果表明,揭西县土壤全硒含量变幅为0.16～1.61 mg/kg,平均值为0.53 mg/kg,总体上以富硒土壤为主,不存在硒不足和硒过剩土壤。不同成土母质中,凝灰岩、花岗岩和页岩发育的土壤全硒含量较高,砂岩发育的土壤全硒含量较低。不同土地利用方式中,未利用地土壤全硒含量最高,其次是农用耕地,建设用地土壤全硒含量最低。Pearson相关分析和回归分析表明,土壤全硒含量与pH呈极显著负相关关系,与铁铝氧化物含量、有机碳含量及海拔高度呈极显著正相关关系。影响揭西县土壤全硒含量的主要因素是成土母质、土壤pH、有机碳、铁铝含量、海拔以及土地利用方式。     

五台山高山林线典型植被土壤有机碳特征

在全球变暖背景下,土壤有机碳(SOC)已经成为全球碳循环和全球变化生态学研究热点,特别是高山林线生态交错带这一气候变化敏感区。对五台山高山林线附近亚高山草甸(CD)、华北落叶松林(HL)和云杉×华北落叶松混交林(YH)SOC含量与土壤有机碳密度(SOCD)进行探讨,结果表明:3种植被SOC含量随土壤深度增加而减少,SOCD则与之相反,且其SOC和SOCD分布均具有"表聚效应"。五台山亚高山森林(HL、YH)土壤SOC总含量和总SOCD都高于亚高山草甸(CD),与中国亚高山土壤一致,但与亚洲以外的世界各大洲不同;且五台山亚高山土壤总SOC含量和SOCD与中国亚高山土壤均值近似,大于其他各大洲均值。显著影响五台山SOC的因素(P0.05)与世界尺度亚高山土壤不同,且土壤厚度和气候因子(P0.05)对世界尺度亚高山森林SOC的影响比亚高山草甸/草原土壤(P0.05)显著。因此,五台山亚高山森林土壤固碳能力比亚高山草甸强,其亚高山土壤的SOC总含量和总SOCD在全国范围内处于平均水平,而中国亚高山土壤碳库在世界范围内占据领先地位,但仍需进一步探讨来减少多尺度研究的不确定性。     

三江平原典型环型湿地土壤有机碳剖面分布及碳贮量

选取岛状林(棕壤型草甸白浆土)、小叶章草甸(潜育白浆土)和毛果苔草沼泽湿地(腐殖质沼泽土)研究了三江平原典型环型湿地土壤剖面有机碳分布特征与积累现状。结果表明,从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳含量和有机碳储量变化明显。小叶章草甸剖面土壤有机碳含量高于岛状林,但两者差异不大;毛果苔草沼泽湿地明显高于岛状林和小叶章草甸,最大值(为284.1 g kg-1)出现在10~20 cm,20 cm以下明显下降。从环型沼泽湿地边缘向中心,土壤剖面有机碳储量明显增加。1m深度内有机碳储量分别为1.04、1.48和4.22×104t km-2。     

川西贡嘎山不同森林生态系统土壤有机碳垂直分布与组成特征

通过野外采样与室内实验相结合的方法,对川西典型亚高山不同海拔处暗针叶林、针阔混交林和常绿-落叶阔叶林3种森林类型表层土壤总有机碳（SOC）和活性有机碳的含量特征进行分析,旨在为亚高山生态系统土壤碳循环研究提供理论和数据支撑。结果表明：3种森林类型土壤中总有机碳含量（SOC）在44.21～179.98g·kg-1,表层（0-15cm）SOC含量大小顺序为针阔混交林＞常绿-落叶阔叶林＞暗针叶林,0-5cm土层SOC含量与活性有机碳含量均高于5-15cm土层,说明土壤有机碳具有土壤表聚现象。3种森林类型间SOC密度差异不显著,但不同森林类型土壤SOC密度沿土层的分布具有差别：与常绿-落叶阔叶林和暗针叶林相比,针阔混交林5-15cm土层SOC密度较高。土壤溶解性有机碳（DOC）、轻组分有机碳（LFOC）和微生物（MBC）含量均以针阔混交林最高,但其相对于SOC的比例则以暗针叶林最高,说明高海拔生态系统土壤活性有机碳有更大的累积,同时也暗示在气候变化背景下,高海拔生态系统可能具有更大的CO2排放风险。     

高寒草地2种固沙灌木根际土壤碳氮特征

为研究不同固沙植物对高寒草地土壤碳氮的影响,通过野外调查选取川西北高寒沙化草地人工种植的2种固沙灌木(红柳,沙棘)根际与非根际土壤为研究对象,研究根际与非根际土壤总有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)及纤维素酶、蔗糖酶、脲酶的差异特征。结果表明,2种固沙植物根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量及酶活性均显著高于非根际土壤(P0.05)。其中红柳根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量分别增加了124.24%,6.20%,116.67%,111.60%,264.21%;沙棘根际土壤SOC、MBC、TN、AN、MBN含量比非根际土壤分别增加71.23%,33.01%,152.63%,172.79%,83.42%。红柳根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素含量比非根际土壤分别增加61.62%,97.73%,56.52%;沙棘根际土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶含量比非根际土壤分别增加150.23%,177.17%,80.00%。土壤碳氮养分和酶活性间关系紧密,其中土壤SOC,TN与土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性均呈极显著正相关(P0.01);AN与纤维素酶呈显著正相关(P0.05),与蔗糖酶、脲酶呈极显著正相关(P0.01);MBC、MBN与纤维素酶、脲酶呈显著正相关(P0.05),与蔗糖酶呈极显著正相关(P0.01)。研究发现,川西北常见的2种固沙灌木中沙棘对土壤养分、微生物生物量及酶活性具有较大的积累和转化作用,但沙棘对沙化土壤养分积累效果更显著。因此,在沙化草地修复过程中应以种植沙棘为主。