广西喀斯特峰丛洼地造林对土壤有机碳、氮及其组分的影响

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0～15 cm)和亚表层(30～45 cm)土壤样品各14组,采用酸水解法对土壤碳、氮组分(活性碳、氮组分I,活性碳、氮组分II和惰性碳、氮组分)进行了测定。研究表明,农田退耕造林20年后,表层和亚表层土壤总有机碳、全氮、活性碳组分、惰性碳组分、活性氮组分与惰性氮组分含量均有不同程度的增加。与农田相比,人工林土壤碳库活度(活性碳库/惰性碳库)整体降低,碳库稳定性(惰性碳占土壤总有机碳的比例)显著提高。逐步回归分析表明,根系生物量、碳酸钙和交换性钙离子是造林后土壤有机碳、氮及其组分含量增加的主控因子。     

喀斯特峰丛洼地不同森林土壤微生物量碳在团聚体中的分布

采用野外调查和室内分析相结合的方法,以喀斯特峰丛洼地森林土壤为研究对象,就土壤各粒径团聚体中有机碳和微生物量碳的分布特征进行了研究,以期反映森林类型对土壤团聚体及其养分循环的影响,为喀斯特地区植被恢复和生态重建的实施提供依据。结果表明:各森林土壤均以>2 mm大粒径团聚体为主,占总团聚体的60%-80%。原生林土壤各粒径团聚体平均有机碳含量较次生林、人工林分别高出48.11%和61.24%,次生林较人工林高出25.29%。各粒径团聚体微生物量碳含量原生林较次生林、人工林分别高出18.13%和42.60%,次生林较人工林高出29.89%。各粒径土壤团聚体微生物熵介于0.26%-1.00%,除桉树林外,土壤各粒径团聚体微生物熵随着森林发展阶段的递进而降低。减少人为干扰有利于喀斯特地区森林土壤碳的固定和积累。团聚体粒径对团聚体中有机碳和微生物量碳的含量影响不显著。侧柏林和枫香林土壤团聚体中有机碳和微生物量碳较其他3种森林土壤的丰富,且微生物熵较低,是喀斯特地区植被恢复和生态重建的适宜树种。     

喀斯特峰丛洼地适生植物碳 储量异质性对比研究

研究了喀斯特峰丛洼地10 种3 年生植物碳储量的异质性。结果表明：（1）不同植物的同一器官 或同一植物的不同器官碳含率存在一定的差异,喀斯特峰丛洼地植被平均碳含率为40.49%,乔木、灌木和藤 本的碳含率依次为灌木＞乔木＞藤本,分别为43.21%、40.25% 和38.11%,碳含率变异系数以欧李最大、为 8.28%,铁籽最小、为 1.66%;（ 2）不同植物同一物种各器官的碳储量除地瓜藤外均以干的碳储量为最高,乔 木和灌木各器官碳储量除枇杷、香椿和石岩枫（干＞叶＞枝）外均表现为干＞枝＞叶,藤本除地瓜藤外各器 官碳储量均表现为干＞叶＞枝＞根,同时不同物种同一器官碳储量也存在差异;（3）乔木、灌木和藤本干的碳 储量占各自总碳储量的比例表现为乔木＞灌木＞藤本。     

喀斯特峰丛洼地不同适生植物配置模式 固碳能力及效益评价

为将植被的固碳增汇效应纳入到贵州喀斯特山区植被恢复与重建工程中,研究了贵州典型喀斯 特峰丛洼地环境下5 种植物配置模式的碳储量、空间分布特征及其固碳效益。结果表明：不同配置模式植被 各层碳储增量表现为草本层＞藤本层＞灌木层＞乔木层,其中草本层碳储量增量占植被层碳储量比重变化范 围为36.56%~78.07%,在植被层中居主导地位;不同配置模式土壤层碳储量与对照相比没有明显变化,女 贞林、国槐林、任豆林和白蜡林较对照有略微增加,而构树林则稍有下降,且土壤层的碳储量在各配置模 式碳储量中占据主导地位;研究区实施植被恢复后各配置模式碳储量均有所升高,女贞林、国槐林、任 豆林、白蜡林和构树林的碳储量分别增加了0.579、1.813、3.254、1.227、1.349 t/hm2,固碳效益表现为任豆林 （848.97 元/hm2）＞国槐林（473.01 元/hm2）＞构树林（351.95 元/hm2）＞白蜡林（320.12 元/hm2）＞女贞 林（151.06 元/hm2）。     

喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤养分的空间异质性

为研究喀斯特峰丛洼地小流域土壤化学性质的空间变异性,基于规则网格取样(80m×80m),测定了典型喀斯特峰丛洼地木连喀斯特小流域163个表层(0cm~20cm)土壤样点基本养分全氮TN(total nitrogen)、全磷TP(total phosphorus)、全钾TK(total potassium)、有效氮AN(available nitrogen)、速效磷AP(available phosphorus)、速效钾AK(available potassium)、有机质SOM(soil organic matter)含量和pH值,并利用经典统计学和地统计方法进行了空间变异特征分析。结果表明:研究区土壤这8种指标数值的差异及变异系数均较大,各项土壤养分指标的变异程度依次为TK >AP >AN >TN >SOM >AK >TP >pH。不同养分指标具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除TK和pH呈现强烈空间自相关、变程较短、空间依赖性较强外,其余6种指标(TN、TP、AN、AP、AK、SOM)均呈中等空间自相关,变程较长,空间连续性较好。Kriging等值线图直观、清晰的反映了研究区土壤养分空间格局。TN、AN、SOM的Kriging等值线图相似并且它们的空间分布趋势与pH正好相反,TP和AP的Kriging等值线图相似,TK和AK的Kriging等值线图相似。除pH外,木连喀斯特小流域养分空间格局可概括为:东边高,西边低,南边高,北边低,洼地高,坡地低。人为干扰和自然条件(地形、地貌、植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤养分空间异质性的主要影响因素。     

黔南喀斯特峰丛洼地土壤养分时空动态

为了解贵州喀斯特峰丛洼地石漠化区土壤养分的时空分布规律及其变异特征,运用传统统计方法研究贵州黔南喀斯特峰丛洼地区不同地貌部位土壤养分的季节变化规律。结果表明:黔南喀斯特峰丛洼地土壤养分表现出较高的时空变异性,季节变化和坡位对该区域不同土壤养分因子的影响各异,土壤全磷、速效磷表现出养分洼积效应。     

喀斯特峰丛洼地人工草地生态系统土壤水势差异性研究

土壤水分是喀斯特地区农业生产中水资源重要的存在形式,在该地区的生态环境的恢复及保护中具有重要意义.本文对比了不同处理方式下峰丛洼地牧草生态系统土壤水势的动态变化特征,结果表明:地表覆被条件(或微地貌条件)对10-50cm各层次土壤水势均有显著影响;通过改善地表微环境,减少地表蒸发等过程,覆草和覆石等方式处理可以明显提高系统的持水性能.石丛出露区土壤持水性能虽然不如覆草和覆石等处理类型,但是其土壤水势明显高于没有采用任何处理的对照小区,而且其对间隔性干旱的响应也不如对照处理敏感.深层(60cm以下)土壤水势的变化与10-50cm各层次均不相同,石丛和覆石小区在该层次的水势显著高于其它两个处理,说明在该地区可能有土石界面优先流的存在.     

典型喀斯特峰丛洼地土壤水分时空动态研究

对桂西北喀斯特峰丛洼地中耕地和退耕牧草地不同深度的土壤水分进行了1年的定位观测,采用时间序列分析法研究了降雨对土壤储水量的动态影响.结果显示,两种类型土壤表层（0～10 cm）和亚表层（10～20 cm）土壤水分含量较低但波动强烈,越到底层含水量越稳定（牧草地60～80 cm层除外）;土壤储水量具有明显的季节变化特征,旱季储水量的波动较雨季更显著,而且牧草地的剖面土壤储水量较耕地高8.5%.一般采样前1 d或2 d的降水对表层和亚表层土壤储水量的影响最大,随着土层加深,耕地在采样前3 d,牧草地在前6 d的降水对土壤储水量仍有一定影响且一般以3 d为一个波动周期.剖面土壤储水动态及其与降水序列的相关关系显示退耕还草后能延缓降雨入渗和地面蒸发,有助于喀斯特退化生态系统的土壤水分保蓄和植被恢复.     

喀斯特典型生态系统土壤有机碳积累特征与稳定机制

土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土棕色石灰土红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。     

喀斯特峰丛洼地人工林土壤矿质成分的空间变异特征

基于动态监测样地(200m×40 m)的网格取样分析,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤(0～20 cm)主要矿质成分(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间变异特征.结果表明:喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤6种主要矿质成分含量从大到小依次为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、MnO,变异系数为6.90%～28.89%;Fe2O3、CaO、MgO的半变异函数最佳拟合模型为球状模型,SiO2和MnO的为高斯模型,Al2O3的为指数模型;MgO和CaO呈中等空间自相关,其他成分空间自相关强烈;SiO2与MnO及MgO与CaO Kriging的等值线图相似,Al2O3和Fe2O3的均呈零星斑块分布.     

岩溶区不同土地利用方式对土壤有机质及碳库管理指数影响研究

[目的]研究桂林毛村岩溶地区不同土地利用方式土壤有机碳、活性有机碳及其碳库管理指数。[方法]采用野外调查取样和室内测试分析的相结合的方式,土壤有机碳采用重铬酸钾外加热法,活性碳采用333mmol/L高锰酸钾氧化法。[结果]不同土地利用方式之间的CMI的差异随着有机质活性的增强而增大,灌丛的CMI高于其它三种土地利用方式,具体为灌丛〉林地〉水田〉旱耕地,活性有机质与其它基本理化性质表现为显著或极显著相关关系。[结论]活性有机质可以指示土地利用方式对土壤有机质和CMI的影响。     

桂西北喀斯特区人工草地生物量及土壤有机碳研究

研究分析了桂西北喀斯特地区7 a生桂牧一号草地(7MC)、5 a生桂牧一号草地(5MC)、1 a生桂牧一号草地(1MC)与传统的玉米地(YM)在生物量、土壤有机碳(SOC)、土壤微生物量碳(MBC)及土壤轻组碳(LOC)的差异,结果表明:单位面积干物质产量最高为5MC,4块样地年固碳量最高为YM(7.42 t/hm2);4块样地间每年迁出氮素量差异不显著,在磷素的迁出中,YM地最高11.48 kg/hm2,植物钾素的储量表现出7MC高于其他样地且差异显著;不同种植年限牧草地下生物量为5MC最高MC样地最低,二者差异显著;7MC样地有机碳含量最高,另外随着牧草种植年限增长,土壤有机碳呈现先降低后升高的趋势,而土壤微生物量碳和轻组碳也为7MC样地最高,牧草免耕的种植模式有益于土壤SOC,MBC,LOC的增加。     

三峡库区兰陵溪流域土壤有机碳密度的影响因素

研究三峡库区兰陵溪流域0~30 cm层土壤有机碳(SOC)密度的影响因素,建立该地区土壤有机碳密度的回归方程,调整碳汇策略。通过典型样点法选取该流域各土地利用方式0~30 cm土壤样品,测定其SOC密度,调查各取样点海拔、坡度、坡向、土壤理化性质等环境因子,分析SOC密度与环境因子的相关性。结果表明,该流域草地、茶园地、灌木地、林地、农地5种主要土地利用方式的平均SOC密度分别为7.55、3.83、6.04、10.24、2.83 kg/m~2,差异极显著(P0.01);SOC密度与有机质含量(r=0.942)、黏粒含量(r=0.898)、总氮含量(r=0.863)、海拔(r=0.599)等环境因子呈极显著正相关(P0.01);与沙粒含量(r=-0.932,P0.01)和坡度(r=-0.407,P0.05)呈负相关;与土壤p H、总磷含量、总钾含量的相关性不显著。SOC密度与上述环境因子的复相关系数R=0.9860.8,为高度相关,且复相关系数大于任一自变量与因变量之间的相关系数,说明环境因子对SOC密度具有综合影响。     

花江石漠化喀斯特土壤有机碳及其部分转化酶演变

本文通过对花江喀斯特地区花椒人工林演替过程中部分土壤碳转化酶的活性以及不同活力活性有机碳研究,得出在喀斯特地区花椒人工林中随着种植年限的增加,土壤中活性有机碳的含量不断上升,生态环境处于恶化的变化过程中。并且通过对花江地区常绿阔叶林、灌丛以及荒草地与碳有关的土壤酶的活性研究,证明在群落从高级向低级演替过程中,酶的活性降低,活性有机碳的含量增加,生态环境恶化。     

Pool Sizes and Turnover of Soil Organic Carbon of Farmland Soil in Karst Area of Guilin

The three-pool and first-order model separates the mineralizable organic carbon into active,slow,and passive carbon pools.This paper used the model and decomposition curves of the soil organic carbon to fit the active pool and its decomposition rate,slow pool and its decomposition rate.The results showed that the size of the active pool from different profiles accounted for 2.09%-3.08% of the total soil organic carbon and the mean residue time was 3.57-17.21 days.And the size of the slow pool accounted for ...     

岩溶生态系统土壤非保护性有机碳含量研究

通过现场采样及室内测定方法,对岩溶天然林、灌丛和人工林土壤的非保护性有机碳进行了研究。结果发现,在0～10cm表层土壤,灌草丛土壤颗粒有机碳含量是天然林土壤的1.40倍,土壤轻组有机碳含量是天然林土壤的4.02倍;但随土层深度增加,天然林土壤颗粒有机碳分配比例和轻组有机碳分配比例大于灌丛土壤,且灌丛土壤有机质逐渐向大团聚体富集,而天然林不同深度土壤大团聚体都富集有机质。天然林土壤和人工林土壤<0.05mm的颗粒有机碳富集系数差异很小,但>0.1mm颗粒和0.1～0.05mm颗粒的有机碳富集系数差异相对较大,尤其在土壤表层有明显的差异。颗粒有机碳、轻组有机碳、不同深度土层土壤有机碳与水稳性团聚体之间存在显著的相关性。     

西南喀斯特石灰土中钙的形态与含量及其对土壤有机碳的影响

【目的】研究钙对喀斯特地区典型土壤有机碳积累与转化的影响。【方法】采取野外取样分析与室内培养相结合的方法,采集两种喀斯特典型土壤（棕色石灰土、黑色石灰土）和一种对照土壤（红壤）共54个样品,检测了土壤中钙的形态与含量及有机碳含量等理化指标。在此基础上,选取3种土壤类型具有代表性的样品,设置不添加外源物质（CK）、添加碳酸钙粉末（T2）和同时添加14C标记的稻草与碳酸钙粉末（T3）3个处理,通过室内培养试验,对培养过程中土壤CO2释放量和4种形态钙的含量进行了检测及分析。【结果】土壤中4种形态的钙以交换态和有机结合态与有机碳关系更为密切。添加碳酸钙显著影响土壤有机碳矿化,有机结合态钙含量的增量均值在红壤、棕色石灰土和黑色石灰土中依次为2.14%、4.66%、10.23%。土壤有机碳矿化对添加钙的激发效应在红壤中最强烈,其次为棕色石灰土,最后为黑色石灰土。【结论】西南喀斯特地区土壤有机碳的稳定性因土壤类型不同而存在差异。土壤有机碳的稳定性为黑色石灰土＞棕色石灰土＞红壤,因此,3种供试土壤中,黑色石灰土最有利于土壤有机碳的积累。     

The Heterogeneity and Its Influencing Factors of Soil Nutrients in Peak-Cluster Depression Areas of Karst Region

By selecting a typical peak-cluster depression area of karst region in Southwest China, we evaluated the effect of land use types and topographic factors on soil nutrients. Grid and line sampling methods were used to sample soil in depression and slope lands respectively, and classical statistical tools were applied to analyze the spatial variability character of soil organic carbon （SOC）, total nitrogen （TN）, total phosphorus （TP）, total potassium （TK）, available nitrogen （AN）, available phosphorus （AP）, available potassium （AK）, pH, and C/N. It was found that land use type was the dominant factor that effected the spatial heterogeneity of SOC, TN, TP, TK, AN, and AP. The content of SOC, TN, and AN decreased with the increase of land use intensity. Due to high fertilizer input, TP and AP in tillage fields were higher than those in the other land use types. TK had no obvious change trend among various land use types. Topographic factors had a significant effect on SOC, TN, TP, AN, AP, AK, and pH. Habitat factor was the dominant factor that effected AK. Altitude factor was the dominant factor for pH. However, all of these factors had no significant effect on C/N. Tillage practice had important effect on soil nutrients loss and soil degradation in the fragile karst ecosystem, and the input of organic manure should be increased in this region.