不同利用方式对高寒草地土壤团聚体稳定性及其有机碳含量分布的影响

[目的]分析不同利用方式下新疆巴音布鲁克高寒草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布差异,为评价该区域土壤团聚体有机碳等生态功能提供理论基础。[方法]选取巴音布鲁克高寒草地开垦、弃耕还牧、放牧3种处理,以10 cm为一个梯度,采集0—40 cm土层土壤,采用干筛和湿筛两种方法筛分土壤团聚体,测算土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、土壤团聚体破坏率(PDA)和土壤有机碳(SOC)含量,明确不同利用方式下高寒草地土壤团聚体稳定性及团聚体有机碳含量的差异。[结果](1)3种利用方式下,高寒草地土壤团聚体均以大团聚体(≥0.25 mm粒径)为主。亚表层(10—20 cm)土壤,弃耕还牧处理的PDA显著低于放牧处理(p<0.05),与开垦处理无显著差异(p>0.05);而除亚表层(10—20 cm)外,弃耕还牧处理其余土层土壤PDA显著高于开垦处理和放牧处理(p<0.05)。表层(0—10 cm)土壤,开垦处理与放牧处理PDA无显著差异(p>0.05);而除表层(0—10 cm)外,开垦处理其余土层土壤PDA显著高于放牧处理。(2)弃耕还牧处理的SOC含...     

川西北高寒草地退化对土壤团聚体组成及稳定性的影响

应用干筛法与湿筛法分析了川西北高寒草地不同退化阶段土壤团聚体组成特征,选取了土壤大团聚体含量（R_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和团聚体破坏率（PAD）指标,研究了退化过程土壤团聚体稳定性的变化。结果表明:未退化草地土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成都以大团聚体（>0.25 mm）为主,而退化草地均以微团聚体（<0.25 mm）为主;随着草地退化程度加剧,大团聚体含量（R_0.25）显著降低,土壤团聚体MWD和GMD均表现为:未退化 > 轻度退化 > 中度退化 > 重度退化,PAD呈现相反的变化趋势,其中未退化到轻度退化阶段团聚体稳定性变化最为明显;未退化和轻度退化草地土壤团聚体稳定性由表层向下层递减,而中度和重度退化草地表层（0—10 cm）土壤团聚体稳定性弱于下层（10—40 cm）。这些结果表明随着高寒草地退化的加剧,土壤团聚体稳定性显著降低,轻度退化阶段是土壤结构稳定性下降的关键期,在沙化防治中应予以重视。     

植被恢复对干旱区生态光伏电站土壤团聚体组成及有机碳的影响

为给干旱区生态光伏电站植被恢复,土壤结构稳定性以及有机碳固持提供理论依据,选取光伏电站生态示范区内3种典型的人工植被樟子松、黄芪和苜蓿为研究对象,以未进行植被恢复工作的土地为对照,探究了不同植被恢复措施下0—40 cm土壤各粒径团聚体分布特征、稳定性水平和有机碳变化特征。结果表明：相比于对照,樟子松、黄芪和苜蓿地的水稳定性大团聚体(>0.25 mm)含量增加,微团聚体(<0.25 mm)含量降低,尤其是樟子松样地大团聚体含量最高。3种植被的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)和GMD(几何平均直径)均显著高于对照,而D值明显低于对照,在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标均以樟子松样地最佳,表明樟子松样地土壤结构改善效果明显,团聚体稳定性较高。土地的利用方式转变后,樟子松、黄芪和苜蓿地的有机碳含量和有机碳贡献率均增加,其中以樟子松样地最为突出,并且3种植被的有机碳含量增量主要源于0.25～0.053 mm粒级团聚体的贡献。樟子松样地较黄芪和苜蓿地土壤团聚体稳定性更高,更有利于提高有机碳累积量。     

不同秸秆还田年限对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳的影响

为了揭示稻麦轮作不同秸秆还田年限下土壤团聚体稳定性以及有机碳组分的变化特征及其响应机制,采用大田小区试验,考察不同秸秆还田年限(0,3,4,5,6,7,8,9a)对土壤团聚体分布特征和团聚体稳定性指数(平均重量直径MWD、几何平均直径GMD、分形维数D)的影响,并研究其与土壤有机碳组分的相关性。结果表明,秸秆还田条件下土壤大团聚体数量R_(0.25)、MWD和GMD均显著提升,分形维数D则显著降低,随还田年限越长趋势越明显,但短期秸秆还田(5a以内)对土壤MWD和分形维数D的改善效果不显著;长期秸秆还田显著提升了土壤总有机碳TOC,但短期秸秆还田(5a以内)与不还田处理差异不显著,长期和短期秸秆还田均对活性有机碳AC的提升效果显著;多元回归分析显示,相比AC,土壤团聚体结构稳定更能促进TOC的增长,GWD与土壤有机碳组分的拟合度最高,更适合用于揭示团聚体与有机碳组分之间的关系。     

不同生长年限紫花苜蓿草地土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土高原地区不同生长年限紫花苜蓿(Medicago sativa L.)草地土壤团聚体0~40 cm土层的分布及其有机碳含量特征进行研究。结果表明:土壤总有机碳随着生长年限的增加而呈先增加后减小的趋势,各年限0~10 cm土壤有机碳含量均最高,呈表聚现象。不同生长年限紫花苜蓿湿筛处理下土壤团聚体均以0.106 mm粒级团聚体为主,约为40%~90%,随土层深度增加而减小;0.25 mm粒级团聚体在4年时含量最高,并随生长年限的增加呈先增加后减小的趋势。不同年限紫花苜蓿土壤团聚体有机碳以0.106 mm粒级团聚体含量最高,随粒级的减小而增加;不同年限紫花苜蓿土壤20~40 cm团聚体有机碳含量高于0~20 cm土层,并随生长年限增加呈先增加后减小的趋势。     

黄土丘陵区植被恢复中不同粒级土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土丘陵区土壤有机碳在不同粒级团聚体中的分布特征及其对植被恢复的响应进行了研究。结果表明：（1）黄土丘陵区不同植被覆盖条件下,土壤有机碳的分布具有一定的表聚性,0～20 cm土层中有机碳的含量均高于20～40 cm中有机碳的含量,不同植被群落下有机碳的含量大小为：大针茅群落〉长芒草群落〉铁杆蒿群落〉百里香群落;（2）同一深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布特征是：0.5～0.25 mm与1～0.5 mm两个粒级中有机碳的含量最高,〉1 mm的团聚体中有机碳的含量有随粒级增大而减小的趋势;（3）恢复年限对不同粒级土壤团聚体中有机碳的含量影响很大,有机碳的含量随恢复年限的增加总体呈上升趋势。黄土高原沟壑区土壤有机碳的积累与土壤团聚体的粒级和植被恢复的类型、年限等有明显的关系。     

西藏高寒草原土壤团聚体有机碳变化及其影响因素分析

土壤结构的维持和稳定对高寒草原生态系统的稳定具有重要意义。为了探明高寒草原土壤结构的变化过程,研究了藏北正常、轻度和严重退化高寒草原表层(0～10cm)、亚表层(>10～20cm)不同粒径土壤团聚体有机碳(soil aggregates organic carbon,SAOC)的变化及对土壤结构的影响。结果表明:1)正常草地不同土层相同粒径团聚体有机碳质量分数均无显著差异,退化草地相同粒径SAOC质量分数随土层加深则呈显著提高的趋势;除轻度退化草地表层,不同状态草地各土层微团聚体(<0.25mm)有机碳质量分数显著高于大团聚体(>0.25mm)有机碳。2)退化草地表层、亚表层SAOC质量分数均呈显著下降,降幅随草地退化加剧却有所降低。但与轻度退化草地相比,严重退化草地表层大团聚体、微团聚体有机碳损失量分别增、减2.87、2.90g/kg,亚表层损失量则分别减少1.40、0.34g/kg,由于大团聚体有机碳损失量较大,其土壤抗蚀能力低于轻度退化草地。3)高原寒旱环境中,SAOC质量分数随SOC质量分数、土壤含水率的增加分别呈极显著(p<0.01)提高、显著(p<0.05)下降的趋势,土壤温度、土壤容重对SAOC质量分数的影响则均不显著。该文可为进一步探寻高寒草原生态系统维持与稳定的理论和方法提供参考。     

土壤团聚体对有机碳物理保护机制研究

提升土壤中有机碳固定量在修复退化土壤,降低土壤CO2释放,增加土壤肥力,提高作物生产力方面具有重要作用。在有机碳固定方面,土壤团聚体对有机碳的物理保护是土壤固碳的重要机制之一。文章从1土壤团聚体形成概念模型;2土壤团聚体对有机碳的物理保护;3土壤团聚体物理性质与有机碳固定三个方面阐述了国内外关于土壤团聚体对有机碳物理保护机制的研究进展,并提出今后可能的研究方向。     

土壤团聚体中有机碳研究进展

增加土壤有机碳有助于农业可持续发展, 同时对缓解温室气体增加造成的全球气候变暖等具有重要意义。土壤团聚体是土壤的重要组成部分, 影响土壤的各种物理化学性质。土壤团聚体和有机碳是不可分割的, 前者是后者存在的场所, 后者是前者存在的胶结物质。本文在综合各方面研究的基础上, 阐述了土壤团聚体和有机碳的依存关系, 影响团聚体固碳的几大因素, 团聚体对有机碳的物理保护机制以及目前应用比较广泛的团聚体内有机碳的研究方法, 为以后的研究提供理论和方法上的支持。     

氮素补充对高寒草甸土壤团聚体有机碳、全氮分布的影响

土壤结构的稳定性对高寒草甸生态系统有重要意义。为研究不同水平氮素补充对高寒草甸草地土壤团聚体、有机碳和全氮含量及分布格局的影响,于2012-2014年在青藏高原东部夏河县进行3 a的试验研究。试验为随机区组设计,包括0(对照)、50(低氮)、100(中氮)和200(高氮)kg/hm2 4个氮素补充水平。研究结果表明:低、中、高水平氮素补充处理显著提高了0~30 cm土层≥0.25 mm大团聚体质量分数(P0.05),比对照分别提高了4.74%、6.42%和1.96%;较之对照,低、中水平氮素补充处理显著增加了≥5 mm、≥2~5 mm粒级团聚体含量;低、中水平氮素补充处理显著提升了0~30 cm土壤团聚体平均质量直径,分别比对照提升了9.79%和12.63%。不同水平氮素补充处理有机碳、全氮含量大小排序分别为:中氮≈低氮对照高氮、中氮低氮≈高氮对照。不同粒级团聚体中0.25 mm微团聚体有机碳含量最高而全氮含量最低、≥0.25~2 mm粒级有机碳含量最低而全氮含量最高;低、中水平氮素补充提高了不同粒级团聚体0~30 cm土层有机碳含量而高水平氮素补充处理显著降低了有机碳含量;低、中、高水平氮素补充增加了不同粒级团聚体全氮含量,其中中水平氮素补充处理最高,低水平氮补充次之。不同粒级团聚体含量是影响团聚体养分贡献率的主要原因,≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体有机碳含量呈显著正相关关系,≥5 mm和≥2~5 mm粒级团聚体含量与相应粒级团聚体全氮含量分别呈极显著正相关、显著正相关关系。研究表明连续每年补充50~100 kg/hm2氮可以改善高寒草甸土壤结构并提高土壤肥力状况。     

不同结皮类型对植被混凝土基材团聚体及有机碳的影响

[目的] 分析土壤团聚体分布和有机碳含量特征,揭示生物结皮对边坡稳定和养分固持的影响,为生物结皮在修复工程中的运用提供参考和指导意见。[方法] 以植被混凝土基材修复边坡为例,运用土壤干筛法、土壤湿筛法分别对结皮覆盖和无结皮覆盖坡面土壤的结皮层(0—2 cm)和结皮下层(2—7 cm)团聚体和有机碳特征进行研究。[结果] ①生物结皮的存在明显影响了土壤团聚体分布、机械稳定性及R_0.25含量。结皮覆盖层较CK(无结皮覆盖坡面)稳定性指标分别增加27.42%~33.51%(MWD),21.66%~28.88%(GMD),大团聚体含量(R_0.25)增加10.68%,且苔藓类结皮影响最为显著。②湿筛法测定的不同结皮类型土壤团聚体均以＞0.25 mm粒径为主,其中结皮覆盖边坡的团聚体水稳性参数MWD,GMD,R_0.25分别介于1.93~5.33 mm,0.85~3.16 mm,70.97%~87.50%,以苔藓覆盖边坡最大,D_d值介于2.48~2.74间,以苔藓类值最小。团聚体水稳定性表现为苔藓覆盖边坡最好,裸坡最差。③结皮的存在促进了土壤有机碳累积,有机碳含量是CK组的两倍以上。其中对表层土壤有机碳水平提升作用明显,对下层土壤作用较低。④土壤有机碳含量与土壤水稳性参数MWD,GMD,R_0.25呈显著正相关性(p＜0.05),有机碳水平和团聚体稳定性联系密切,相互影响,有机碳水平的提高对增加团聚体稳定性具有重要作用。[结论] 生物结皮的存在对修复边坡团聚体稳定和有机碳累积具有促进作用,结皮对生态修复边坡稳定和养分固持有一定的作用,且不同结皮类型作用强度不一,其中苔藓类和混生结皮固土和固碳效果最优。     

不同植被恢复措施下高寒沙化草地植被与土壤变化特征

草地沙化是青藏高原草地生态环境恶化的显著问题之一,为研究不同恢复措施对高寒沙化草地植被与土壤的影响,以沙化草地（DG）、人工草本恢复草地（AG）、人工灌丛恢复草地（AS）以及天然草地（NG）为研究对象,基于植被群落和土壤特征的变化及两者的相互关系,评价了不同人工植被恢复措施对高寒沙化草地22年的恢复效果。结果表明：（1） AG和AS分别使DG的地上生物量增加至109.21,1 293.21 g/m²,但2种恢复措施的草本地上生物量均显著低于NG,而AG的植被群落物种丰富度比AS显著低31.48%（p<0.05）。（2）与DG的0—10 cm表层土壤相比,AG的土壤孔隙度、含水量、总碳和总氮含量分别显著提高7.94%,67.95%,22.09%和257.14%,AS的这些指标也分别显著提高6.41%,43.00%,17.18%和242.86%;但2种恢复措施的土壤碳氮养分含量均显著低于NG （p<0.05）。（3） AS和AG的土壤有机碳矿化总累积量分别比DG显著提高133.39%和116.96%,但均显著低于NG,2种恢复措施间无显著差异（p>0.05）。可见,人工植被恢复措施显著促进沙化草地植被以及土壤恢复,但灌丛恢复更有利于提高植被物种丰富度,而草本恢复更有利于增加沙化草地土壤水分。     

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)>细砂粒无机碳(FIC)>粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)>粗砂粒有机碳(COC)>黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。     

土壤团聚体颗粒有机碳对土地利用变化的响应

对福建省建瓯市山地红壤的天然林、人工林、次生林、园地和耕地5种典型土地利用方式的不同土层（0-10 cm、10-20 cm）土壤团聚体颗粒有机碳进行研究。结果表明：林地、桔园在大团聚体中表现随着粒径增大颗粒有机碳贮量增加的趋势。天然林转变为其他土地利用方式后,土壤团聚体颗粒有机碳贮量平均下降了74.35%,土壤颗粒有机碳损失发生在各个粒级团聚体中。亚热带山地红壤内林地转变为农地会导致土壤及其团聚体颗粒有机碳含量下降,颗粒有机碳可作为表达土地利用变化敏感性指标。     

不同土地利用方式对岷江流域土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

采用湿筛法测量了岷江流域不同土地利用方式下不同土层（0—10,10—20,20—30 cm）土壤大团聚体（> 2 mm）、中间团聚体（0.25~2 mm）、微团聚体（53 μm~0.25 mm）以及粉+黏团聚体（<53 μm）的质量分数及各粒径团聚体中的有机碳含量,并探讨了各粒径土壤团聚体的有机碳储量。结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响;土壤养分均呈现出一致性规律,大致表现为撂荒地 > 次生林 > 人工林 > 灌草丛 > 坡耕地,土壤全磷差异并不显著（p>0.05）;林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,灌草丛及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量较林地低,土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善,在0—30 cm土层内,灌草丛及坡耕地土壤颗粒的MWD（平均质量直径）和GMD（几何平均直径）值均显著低于林地和撂荒地（p<0.05）,坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高（p<0.05）,表明林地开垦为坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力。不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土层深度的增加而降低。在0—30 cm土层深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地 > 撂荒地 > 灌草丛 > 坡耕地,中间团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地,微团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地;粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地 > 林地 > 灌草丛 > 坡耕地。各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化。     

黔中石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响

土地石漠化是中国西南喀斯特地区的重大生态问题,石漠化治理引发土壤碳转变并对陆地碳循环产生影响。然而,石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响机制还不明确。选取典型石漠化区梯田嵌套鱼鳞坑(NL)、鱼鳞坑(FSP)、梯田(TR) 3种水土保持措施作为研究对象,以无任何水土保持措施的退耕还林地(CK)作为对照,研究不同水土保持措施土壤有机碳含量分布规律。结果表明：鱼鳞坑土壤有机碳含量分别是梯田嵌套鱼鳞坑和梯田的1.4,6.2倍,有机碳储量分别比梯田嵌套鱼鳞坑和梯田提高30.78%和444.44%,活性有机碳含量也显著大于其他2种水土保持措施,因此固碳效果最好。土壤有机碳储量与活性有机碳组分易氧化碳、可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),易氧化碳与可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),可溶性碳与微生物量碳呈显著相关(p<0.05),因此土壤活性有机碳组分能在一定程度上反映土壤质量变化情况。鱼鳞坑和梯田措施土壤全氮含量和碳氮比的增加会促进土壤有机碳固存。鱼鳞坑可作为石漠化地区生态恢复中优先考虑的治理措施。     

喀斯特石漠化区林草恢复对土壤团聚体及其有机碳含量的影响

为研究喀斯特高原峡谷石漠化治理区林草植被恢复对土壤团聚体的粒径分布,土壤结构稳定性及各粒径团聚体有机碳的影响,以期为喀斯特石漠化治理区土壤结构改善,植被重建,土壤碳库的维持与提高提供理论依据。以贵州喀斯特高原峡谷石漠化治理示范区5种常见林草植被(金银花、火龙果、花椒、荒草地和原生灌木林地)为研究对象,通过湿筛法对土壤团聚体粒径进行分组,对比分析5种林草植被模式下0—40 cm土层垂直剖面各土层土壤中团聚体和有机碳含量的分布规律。结果表明:在0—40 cm土层垂直剖面中,5种林草植被的土壤团聚体在5,2～5,0.25～2,0.25 mm 4个粒级中的分布特征,金银花地分别为31.89%,32.85%,28.48%,6.78%;火龙果地为19.11%,32.68%,37.72%,8.49%;花椒地为10.42%,18.39%,57.90%,13.29%;草地为40.38%,20.68%,30.34%,8.61%;原生灌木林为47.04%,17.80%,30.25%,4.91%。水稳性大团聚体(0.25 mm)含量表现为原生灌木林地(95.09%)金银花地(93.22%)火龙果地(91.51%)荒草地(91.39%)花椒地(86.71%)。5种林草植被均以大团聚体(0.25 mm)为主;其中,原生灌木林地大团聚体(0.25 mm)含量最高,花椒地最低。在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标MWD和GMD均以原生灌木林地较高,说明二者土壤结构较好,稳定性较强。在0—40 cm土层剖面中,各粒级团聚体有机碳含量均随着土层深度的增加而降低,表现出表层富集现象;团聚体有机碳以0.25 mm粒级含量最高,5 mm粒级最低。总体而言,原生灌木林地土壤团聚体稳定性较好,原生灌木林地在各层土壤中各粒级团聚体有机碳含量最高。     

湘西南石漠化地区不同植被恢复模式的土壤有机碳研究

以湘西南石漠化地区侧柏纯林、侧柏+枫香混交林、湿地松+枫香混交林、栾树纯林和封山育林5种植被恢复模式下的土壤为研究对象,通过野外土壤剖面调查和土壤样品化学分析,研究石漠化地区植被恢复过程中不同层次、不同坡位、不同林龄的土壤有机碳特征。结果表明:(1)5种林分土壤有机碳含量为栾树纯林>封山育林>侧柏纯林>侧柏+枫香混交林>湿地松+枫香混交林,并随土壤深度增加而递减,各林分变化幅度不同,且各土层之间差异显著。(2)随林龄的增加,土壤有机碳含量增加且主要集中在土壤表层。(3)同一林分下,不同坡位有机碳含量变化为下坡>中坡>上坡。(4)土壤有机碳密度在5种林分中差异显著,并随土壤深度增加而减少;在整个土壤剖面上,有机碳密度为54.22～96.52t/hm2,其中0-15cm有机碳密度的贡献率达55.95%。