青藏高原不同类型草地土壤有机碳特征研究

青藏高原草地土壤蕴含着巨大的有机碳库,在全球碳循环中起着重要的作用。该文对青藏高原3种不同类型草地（高寒草甸、高寒草甸草原和温性荒漠）土壤总有机碳、活性有机碳（水溶性有机碳、易氧化有机碳）、腐殖质组分碳（胡敏酸碳、富里酸碳和腐殖质碳）、团聚体碳及团聚体稳定性进行了研究。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳、腐殖质组分碳、团聚体碳及团聚体稳定性指标（包括平均重量直径、几何平均直径、＞0.25mm的团聚体所占含量及水稳定团聚体比例）的顺序均为温性荒漠＜高寒草甸草原＜高寒草甸,高寒草甸土壤的团聚体稳定性最高。     

浑善达克沙地不同龄级沙柳灌丛土壤有机碳研究

[目的]研究浑善达克沙地不同龄级人工沙柳灌丛土壤有机碳分布规律,为进一步研究干旱区群落演替过程中碳收支以及生态恢复过程中的植被类型选择提供科学依据。[方法]对浑善达克沙地不同龄级(2、4、6、8 a)人工沙柳灌丛土壤p H、容重、有机碳、碳密度进行研究。[结果]土壤p H在7.34~7.60,且与土壤有机碳的变化无明显相关性。同一龄级植被垂直分布上,表层土壤容重较底层低,与土壤有机碳含量的变化呈负相关。土壤有机碳在0.44~1.10 g/kg,不同龄级沙柳灌丛不同土层土壤有机碳含量均随林龄的增加出现先减低后升高的趋势,同一龄级沙柳灌丛不同土层的土壤有机碳含量无明显的变化规律。表层土壤碳密度随着龄级的增大呈先降低后增加的趋势。8 a沙柳灌丛土壤碳密度最高,为9.59 kg/m~2;随着土层的加深土壤碳密度不断增大。[结论]沙柳灌丛对沙地植被恢复、土壤碳库有重要作用。     

增温对藏北高寒草甸土壤有机碳含量的影响

为研究青藏高原高寒草甸土壤有机碳对开顶式气室（Open Top Chamber,OTC）增温的响应,比较了OTC增温试验和对照试验条件下不同深度、不同季节、不同年份的藏北高寒草甸土壤有机碳含量,分析OTC增温对高寒草甸土壤有机碳的影响。结果表明,OTC增温试验在短期（2 a内）对土壤有机碳影响不显著;OTC增温降低了土壤有机碳及活性有机碳的含量;土壤有机碳、活性有机碳的含量在夏季变化显著,在秋季含量最高;土壤有机碳、活性有机碳和可溶性有机碳均与土壤全氮、全钾和碱解氮含量呈显著相关;土壤温度与土壤有机碳含量呈负相关,与可溶性有机碳含量呈正相关。     

青藏高原草地生态系统土壤有机碳研究现状

通过分析国内外及青藏高原土壤有机碳研究现状,认为系统地研究陆地土壤碳库的数量、分布、动态变化及其对不同系统行为的响应,不仅是研究整个陆地生态系统碳循环的关键,而且也对定量控制某些管理措施,实现土地资源可持续利用具有重要意义。     

开垦利用对东祁连山高寒灌丛草地土壤养分含量的影响

对同一海拔高度的东祁连山金露梅、山生柳高寒灌丛草地以及灌丛草地开垦后种植燕麦的土地,进行了土壤养分含量的研究.结果表明:金露梅灌丛草地和山生柳灌丛草地的土壤养分含量除全钾外,其他元素都是随土层加深而下降,且各土层差异显著(P<0.05).燕麦地除了全钾、速效钾、速效锰外,都是随土层加深而下降,且各土层差异显著(P<0.05).山生柳灌丛草地与金露梅灌丛草地土壤养分差异不显著(P>0.05).但灌丛草地与开垦地土壤养分差异显著(P<0.05),并且开垦后种植燕麦的土壤养分含量明显受到人为的控制和干扰,其土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效锌含量均比灌丛草地高,而全磷、速效钾、速效铁、速效铜和速效锰含量比灌丛草地低,速效钾含量并不随土层加深而变化,速效铁和速效锰含量则随土层加深而上升.     

退化高寒草甸土壤有机碳组分特征

在青海省三江源区,选择甘德县青珍乡高寒草甸典型样区,划分5种不同退化程度样地(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化),10cm等深度采集表土土壤样品,分析土壤有机碳和有机碳组分质量分数变化。结果表明,研究区内高寒草甸土壤表土有机碳及组分质量分数随退化程度的加剧和土层的加深而呈显著下降。与原生植被相比,轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化下0~30cm土层土壤有机碳质量分数分别平均降低21.7%、38.8%、67.4%和79.6%,土壤轻组有机碳质量分数分别平均降低22.8%、43.9%、68.8%和81.2%,土壤重组有机碳质量分数分别平均降低21.4%、38.3%、67.0%和79.0%。轻组占有机碳的比例为22.02%~27.04%,重组占有机碳的比例为72.96%~77.98%,有机碳量的分布主要集中在重组。总的来看,表层土壤有机碳及组分质量分数在生态系统退化下的变化剧烈。随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳质量分数下降迅速,损失严重。     

川西高寒灌丛草地不同海拔梯度土壤化学计量特征

【目的】阐释川西高寒灌丛草地生态脆弱区各海拔梯度对土壤养分及化学计量特征的响应规律,为高寒山地生态系统的保护以及植被恢复与重建提供理论支持。【方法】在四川省甘孜州折多山东坡选取了3 400,3 600,3 800,4 000,4 200 m 5个海拔梯度,测定各海拔范围内0~20,20~40,40~60 cm各层土壤的养分含量,分析不同海拔梯度土壤化学计量比的垂直分布特征。【结果】土壤有机C、全N、C/P和N/P在海拔为3 400~3 800 m时呈现上升趋势,在3 800 m处达到最大值后又逐渐下降,整体呈"倒V型"变化;土壤全P、N/K和P/K随海拔的升高逐渐上升;土壤全K含量除在海拔3 600 m处之外,都随海拔的增加逐渐降低;C/N和C/K则随海拔的上升大致呈现增加的趋势。土壤有机C和全N显著相关(P0.05),全N和全P显著相关(P0.05);海拔与土壤全P和C/K呈现极显著正相关(P0.01),和土壤全K呈现显著负相关(P0.05),和土壤N/K、P/K呈显著正相关(P0.05);受海拔及植被类型影响,高海拔地区土壤有机C和全N含量明显高于低海拔地区;C/P和N/P在一定程度上受有机C和全N的影响,而C/K、N/K和P/K受全K含量的影响较大;各化学计量比在不同海拔梯度的平均值表明植被类型对土壤C/N/P的影响较大,从而导致土壤碳氮磷的空间变异性较大。【结论】土壤有机C和全N含量具有明显的表聚作用,因此,加强高寒灌丛草地土壤的保护对折多山的植被修复和重建具有重大意义。     

土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳及其组分的影响

[目的]探讨土壤碳库的变化规律。[方法]以原生高寒草甸、人工草地和农田(油菜地)作为研究对象,利用土壤有机碳密度分组法,研究3种土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳(SOC)及轻组有机碳(LFOC)含量变化的影响。[结果]3种土壤0～40 cm土体内,SOC含量依次为人工草地>高寒草甸>油菜地,分别为113.13、111.61和93.54 t/hm2;LFOC含量依次为人工草地>高寒草甸>油菜地,分别为10.36、8.93和5.83 t/hm2。人工草地与高寒草甸相比,0～40 cm土壤SOC含量间差异不明显,但LFOC高16.01%;耕作20年的农田中,SOC和LFOC分别较高寒草甸低16.19%、34.71%。[结论]人工草地土壤中总SOC和LFOC则略高于高寒草甸,明显高于农田,人工草地和高寒草甸的植物-土壤系统的总固碳量明显高于农田。     

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。     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

高寒农牧交错带植被恢复对土壤有机碳、全氮含量的影响

以耕地为对照,研究了高寒农牧交错带种植老芒麦草和撂荒2种植被恢复措施对土壤有机碳和全氮含量的影响.结果表明,与耕地相比较种植老芒麦草和撂荒使0-30 cm土层土壤总有机碳含量分别增加了19.7%-22.4%和7.3%-10.6%,颗粒有机碳(0.05-2.00 mm)含量分别增加了43.0%-52.3%和28.7%-59.8%,土壤全氮含量分别增加了12.0%-20.6%和5.4%-13.7%.这一结果说明,在高寒农牧交错带通过种植老芒麦草或者撂荒植被恢复措施,对于提高土壤有机质含量和全氮含量、恢复土壤质量具有非常显著的效果.     

青藏高原样带高寒生态系统土壤有机碳分布及其影响因子

沿青藏公路,以跨越山地荒漠、高寒草甸-草原和山地灌丛-针叶林等地带的样带为研究区域,在23个样点采集土样分析土壤有机碳(SOC)分布及其影响因子.结果表明,在样带水平方向,不同植被下整个剖面的SOC含量从高到低依次是森林＞灌丛＞草甸＞草原＞荒漠;在垂直方向上,森林、灌丛和草甸植被0～10 cm土层SOC含量、草原植被20 cm以上土层SOC含量皆显著高于其下各层,荒漠植被各土层SOC含量分布均一.灰色关联度分析表明;降水是影响样带内SOC分布的主导气候因子,随样带内水热条件的改善,降水对SOC分布的影响逐渐降低;降水和土壤粘粒对表层SOC分布的影响较大,土壤粉粒和砂粒对底层SOC分布影响明显.土壤容重和pH对SOC沿剖面分布的影响逐渐降低;植被生物量是影响不同植被下SOC分布的重要生物因子.     

东祁连山高寒草地土壤微生物碳氮研究

在青藏高原东祁连山段,嵩草草地、金露梅灌丛草地、珠芽蓼-嵩草草地、高山柳-金露梅灌丛草地、禾草草地、沼泽草地上,分层(0~10 cm,10~20 cm)采集了土壤样品,分析了土壤有机C、全N和微生物量C、N含量的关系。结果表明:在一定范围内,青藏高原东祁连山段高寒草地土壤微生物量C、N含量与土壤有机C、全N表现出了很好的相关性。不同草原类型的表层土壤有机C含量顺序为:高山柳-金露梅灌丛草地>珠芽蓼-嵩草草地>嵩草草地>金露梅灌丛草地>沼泽草地>禾草草地;土壤全N含量顺序为:嵩草草地>金露梅灌丛草地>高山柳-金露梅灌丛草地>珠芽蓼-嵩草草地>沼泽草地>禾草草地。土壤微生物量C随着土层深度的增加而减少,微生物量C变化在251.6~1 562.5 mg/kg之间,微生物量N变化在18.5~50.9 mg/kg之间,微生物量C/N在12~32之间。土壤微生物量碳(Cmic)占土壤有机碳的(Corg)的比例在0.3%~1.7%之间。不同草原类型的土壤微生物量C、N含量差异较大。     

不同林分类型对土壤团聚体稳定性及有机碳特征的影响

基于野外调查和室内分析,对人工杉木林、马尾松林、桉树林、毛竹林、天然林5种不同林分下0~20cm、20~40cm土层土壤水稳性团聚体稳定性及各粒级土壤团聚体有机碳分布特征进行研究。结果表明:1)0~20cm土层,土壤水稳性团聚体质量百分含量随粒级的减小先下降后上升,主要以0.5~0.25mm粒级最低;5种林分条件下各土层均以>0.25mm的大团聚体为主,随土层加深,大团聚体含量减少。2)各林分土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值变化趋势相似,均呈现为0~20cm土层大于20~40cm土层;林分间土壤MWD、GMD值则表现为天然林最大,桉树林最小;分形维数(D)在2个土层均以桉树最大,杉木林最小;3)5种林分各粒级团聚体中有机碳的含量均随土层的加深而减少;0~20cm土层,各林分有机碳含量随着团聚体粒级减小呈现先增大后减小再增大的趋势,最大值主要出现在5~2mm粒级,而有机碳贡献率则表现为先减小后增大的趋势。不同林分MWD、GMD差异分析结果表明,天然林土壤结构优于其他4种人工林,团聚体稳定性更高,而桉树林最低。随着土层深度变大,土壤水稳性团聚体稳定性下降;土壤团聚体有机碳含量表现为天然林最大、桉树林最小。      

淡水鱼池生态系统的悬浮物结构及有机碳库储量

于2002年6月至2003年3月对辽宁省碧流河水库4个淡水池塘(鲢、鳙亲鱼池)的悬浮物结构及有机碳库储量进行了研究。结果表明:各池塘颗粒悬浮物重量(TS)为18.14~62.92 mg/L,平均为(37.53±22.02)mg/L,灰分含量平均为33%;浮游生物干重(PZ)占TS的16.81%~30.65%,平均为25.05%;浮游植物干重(DWP)为4.62~12.33 mg/L,平均为8.15 mg/L;浮游动物干重(DW Z)为0.08~0.81 mg/L,平均为0.50 mg/L;溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的库储量分别为(11.32±3.66)mg/L和(8.75±4.28)mg/L。TOC∶DOC∶POC=1∶0.56∶0.44;池塘POC中细菌和腐质碳(BDC)、浮游植物碳(PC)、浮游动物碳(ZC)的比例为26.45∶16.30∶1;在浮游生物碳(PZC)中,浮游植物碳占94.22%,起主导作用。     

Distribution characteristics and influencing factors of soil organic carbon in alpine ecosystems on the Tibetan Plateau transect, China

The undisturbed regions along the Qinghai-Tibet Highway crossing the natural zones of montane desert, alpine meadow-steppe, and montane shrub-coniferous forest were chosen as the study areas. Soil samples were collected at 23 sites and the relations between the influencing factors and distribution of soil organic carbon (SOC) content were studied. The results indicated that the order of SOC content for the whole soil profile with different vegetations and in the horizontal direction was shown as below: forest>shrub>meadow>steppe>desert. All the SOC contents of the top 10 cm soil layers of forest, shrub and meadow vegetations, as well as that of the top 20 cm soil layers in steppe, in the vertical direction, were higher than those of corresponding lower soil layers. However, the SOC content in the desert soil was in accordance. The grey correlative analysis between the climatic factors and SOC content in the top soil show that precipitation was the dominant climatic factor affecting the distribution of SOC in the Tibetan Plateau transect. The influence of precipitation on the horizontal distribution of SOC decreased with the increase of precipitation in the horizontal direction. The vertical distribution of SOC along the soil profile was greatly affected by precipitation or the soil clay content in top soil layers, and was clearly influenced by soil silt content or sand content in lower soil layers, as well. The influences of both soil bulk density and soil pH on the vertical distribution of SOC along the soil profile gradually declined. The plant biomass was the most important biotic factors affecting the distribution of the SOC. __________ Translated from Journal of Zhejiang University (Agriculture & Life Sciences), 2007, 33(4): 443–449 [译自: 浙江大学学报(农业与生命科学版)]     

不同保护性耕作方式对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响

【目的】探讨保护性耕作措施对土壤微团聚体有机碳含量及其氧化稳定性的影响。【方法】以关中平原历时7年、不同耕作方式(深松、旋耕、免耕、秸秆还田+传统耕作、传统耕作)的定位试验田为研究对象,于2008-10玉米收获后采集耕层(0~20 cm)土样,测定了全土及0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm,<0.01 mm土壤微团聚体中总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量,并对其相关性进行了分析。【结果】与传统耕作比较,深松和旋耕提高了土壤总有机碳含量,降低了有机碳的氧化稳定性,而免耕和秸秆还田+传统耕作对土壤总有机碳含量及氧化稳定性的影响较小。旋耕和深松使土壤总有机碳、易氧化有机碳、难氧化有机碳含量在0.05~0.25 mm和0.01~0.05mm微团聚体中显著增加,而在<0.01 mm微团聚体中有所降低;深松和旋耕对微团聚体有机碳氧化稳定性的影响未达到显著水平,免耕明显降低了各粒级微团聚体有机碳的氧化稳定性。相关分析表明,总有机碳、易氧化有机碳含量在全土和0.05~0.25 mm,0.01~0.05 mm微团聚体之间呈极显著相关关系,而与<0.01 mm微团聚体之间无相关关系。【结论】土娄土总有机碳含量和氧化稳定性主要取决于0.05~0.25 mm微团聚体,深松、旋耕有利于总有机碳含量的积累及有机碳氧化稳定性的降低。     

利用方式对干旱草原土壤碳水化合物含量及团聚体稳定性的影响

以自然放牧草地为对照,对围栏草地和耕地2种利用方式下干旱草原土壤总有机碳、碳水化合物碳含量和土壤团聚体稳定性进行了测定．与自然放牧地相比较,围栏草地土壤总有机碳和碳水化合物碳含量显著增加;耕种土壤总有机碳含量变化不明显,但碳水化合物碳含量显著降低．与自然放牧地相比较,围栏放牧草地土壤团聚体稳定性变化不明显,而耕种土壤团聚体稳定性显著降低．据此认为,在耕地利用方式下土壤团聚体稳定性的显著降低,与土壤碳水化合物碳含量的显著降低密切相关．     

开垦年限对亚高山草地土壤有机碳、氮和土壤团聚体稳定性的影响

研究了高山草地土壤有机碳、氮含量以及土壤团聚体稳定性随开垦年限而变化的动力学过程.与未开垦草地土壤相比较,开垦导致的土壤总有机碳在开垦最初的5 a内迅速降低了17%,此后降低速度趋于减缓,至开垦约70 a时降低了34%.不同粒径组分的有机碳降低的时间尺度不同,粗组分(particulate)有机碳在开垦后的5 a内显著降低,而矿物结合态(mineral-associated)有机碳则最早在开垦33 a以后开始降低.在亚高山草地开垦过程中土壤氮含量的降低与有机碳的降低具有相似的趋势;土壤团聚体稳定性的降低主要在开垦开始的5 a之内,其后以至开垦33 a以上团聚体的稳定性基本保持稳定.除机械扰动的破坏作用之外,土壤粗组分有机碳含量的降低是开垦耕种导致的土壤团聚体稳定性降低的主要原因之一.