臭氧污染对麦田土壤不同活性有机碳库的影响

近年来大气臭氧危害加剧,臭氧浓度升高影响植物—土壤系统进而影响土壤有机碳库周转。本研究在开放条件下,采用Chan修订的Walkley-Black方法,研究了连续5年增加稻—麦轮作系统大气臭氧浓度(较周围大气高50%)对麦季农田土壤不同活性有机碳库的影响。结果表明,大气臭氧浓度升高致使0~3 cm、10~20 cm土层土壤有机碳含量显著降低,累积导致耕层(0~20 cm)土壤有机碳含量下降18.4%(p0.05)。臭氧浓度升高显著降低了0~3、3~10、10~20 cm 3个土层中的活性有机碳含量;臭氧升高使0~3 cm土层的受保护缓性有机碳含量增加了10.8%(p0.05),并使未受保护缓性有机碳含量降低了59.7%(p0.05);臭氧升高条件下10~20 cm土层的受保护缓性有机碳含量降低了59.6%(p0.05)。臭氧升高对不同活性碳占总有机碳比例的影响受活性碳类型和土壤层次的制约,显著降低了3~10 cm土层活性有机碳所占比例(p0.05),未对耕层各层次上的稳定有机碳含量及其分配产生显著影响。臭氧升高导致土壤中占土壤有机碳比重59.3%~69.8%的活性碳库的库容变小,应是土壤有机碳库下降的直接原因。本研究表明长期大气臭氧浓度增加具有降低土壤有机碳含量并改变不同活性有机碳库分配与周转的态势。     

喀斯特小流域土壤有机碳密度及碳储量空间分布异质性

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳密度分布特征及有机碳储量空间分布格局,采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,利用2 755个详细调查的剖面样地和23 536个土壤样品,定量研究了喀斯特小流域土壤有机碳密度、碳储量的空间异质性及分布特征。结果表明:后寨河小流域表层(0—20cm)土壤有机碳含量和密度的平均值为分别为25.07g/kg和5.23kg/m~2,剖面土壤(0—100cm)土壤有机碳含量和有机碳密度分别为20.71g/kg和10.21kg/m~2,两层土壤有机碳含量和密度均属于中等变异强度。10cm土层深度有机碳储量为1.48×10~8 kg,20cm土层深度有机碳储量为2.65×10~8 kg,30cm土层深度土壤有机碳储量3.43×10~8 kg,100cm土层深度有机碳储量5.39×10~8 kg。各层土壤有机碳储量的块金值C_0随着土层深度的增加而增加,而0—100cm的块金值C_0最大。4种土层深度土壤有机碳储量呈现为中部低,四周高,南部最低的趋势。海拔、坡度、岩石裸露率和石砾含量是影响喀斯特小流域土壤有机碳储量空间异质性的主导因子。     

子午岭林区不同植被恢复阶段土壤有机碳变化研究

研究了子午岭林区植被恢复过程中土壤有机碳含量、团聚体有机碳分布以及不同粒级团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率。研究结果表明,0—100 cm剖面上有机碳含量加权平均值随植被恢复年限逐渐升高,坡耕地0—100 cm土层土壤有机碳加权平均值为3.54 g/kg,弃耕地、草地、灌木和乔木阶段分别比坡耕地提高6.8%,36.6%,41.5%和73.6%;0—20 cm土层土壤有机碳含量随植被恢复的提高幅度明显高于20 cm以下土层;0—5和5—10 cm土层土壤各粒级团聚体有机碳含量随植被恢复年限逐渐增加,并有向大粒级（〉2 mm）团聚体中富集的趋势,10—20 cm土层土壤团聚体有机碳含量随植被恢复变化不明显;弃耕地、草地、灌木和乔木阶段0—20 cm土层〉5,5～2和2～1 mm粒级团聚体有机碳贡献率高于坡耕地,说明植被恢复0—20 cm土层土壤增加的有机碳更多地固定在〉1 mm粒级团聚体中。     

长期外源有机物料添加对川中丘陵区农田土壤养分和有机碳组分的影响

有机肥和秸秆等有机物料添加是调控土壤肥力的重要手段，可促进农田土壤有机碳的数量和质量发生变化。研究选取盐亭紫色土农业生态试验站长期（16a）6种不同施肥处理试验小区，探究两种形式的外源有机物料（猪粪堆肥和秸秆还田）添加对土壤有机碳及总氮、总磷、硝态氮和速效磷养分含量的影响，并基于固态13C核磁共振波谱技术(13C-NMR)分析其对土壤有机碳化学组分的影响。研究发现，添加有机物料可显著增加0~30 cm土壤有机碳和各养分含量；猪粪堆肥施用对土壤总磷、速效磷和硝态氮含量的影响大于秸秆还田。结果还表明两种有机物料添加改变了耕层土壤有机碳化学组成及其稳定性，有机物料添加增加了0~10 cm表层土壤有机碳中烷氧基碳和羧基碳的比例，降低了烷基碳的比例，同时降低了10~20 cm土层羧基碳比例，增加了烷基碳比例。本研究可为区域旱耕地有机碳库稳定性及其碳汇功能评估提供科学依据。     

黄土高原坝地深层土壤有机碳稳定性研究

淤地坝作为黄土高原重要的碳储库,其深层土壤有机碳稳定性在很大程度上影响坝地土壤储碳能力和碳排放。以黄土丘陵区不同利用年限的坝地为对象,从坝地剖面土壤有机碳含量及其组分入手,研究不同利用年限、不同沉积深度下,土壤有机碳含量及其稳定性的变化特征和影响因素。结果表明：（1）坝地深层土壤有机碳（SOC）含量低于该区坡耕地表层土壤有机碳含量,并未呈现明显的有机碳富集现象。随利用年限增加,坝地SOC含量呈增加趋势。（2）不同利用年限坝地的SOC、易氧化碳（EOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性碳（DOC）含量呈现出明显的表聚现象。MBC、DOC和EOC含量在土壤0—60 cm内较高。（3）相较于坝地浅层土壤而言,坝地深层土壤有机碳具有较高的稳定性,长期耕作会降低坝地深层土壤有机碳稳定性。（4）坝地浅层和深层土壤有机碳稳定性变化的主导因素不同。浅层土壤有机碳稳定性主要受土层深度、有机碳含量和黏粒含量的影响,分别能解释其变异的50.4%,19.6%和11.8%;深层土壤有机碳稳定性主要受有机碳含量、土壤含水量和利用年限的影响,分别能解释其变异的38.9%,33.9%和11.8%。     

中亚热带森林土壤有机碳的海拔梯度变化

气候过渡区的山地森林土壤有机碳对气候波动的响应敏感,探讨气候过渡区森林土壤有机碳的海拔格局,是推演区域土壤碳库时空动态的关键内容。在南亚热带向中亚热带的气候过渡区江西九连山国家级自然保护区,根据不同土壤类型的海拔分布格局,沿海拔采集20个土壤剖面,分析土壤有机碳含量和土壤碳密度的海拔分布格局。结果表明：（1）不同土壤类型和深度均对土壤有机碳含量有影响,山地草甸土有机碳含量更高,有39.72 ± 19.14 g·kg-1,土壤有机碳主要集中在0 ~ 40 cm,深度分布表现出“表聚现象”;（2）不同层次土壤有机碳含量对海拔的响应方式不一,上层土壤对海拔梯度变化响应更敏感,上层0 ~ 40 cm土壤有机碳随海拔升高而增加,下层40 ~ 100 cm土壤有机碳含量随海拔升高而降低;（3）土壤碳密度为10.64 ± 0.72 kg·m-2,但不同海拔的土壤碳密度无显著差异。海拔对土壤有机碳含量分布产生影响,但随着土层深度增加,海拔对土壤有机碳含量的影响变小;而海拔对土壤有机碳密度格局无显著影响,并依此估算九连山自然国家级自然保护区森林土壤有机碳储量为1.426 ± 0.096 Pg。     

长期免耕旱作对冬小麦生长季土壤剖面有机碳含量的影响

依托21a长期免耕秸秆还田定位试验，探究长期免耕加秸秆还田的田间管理方式对冬小麦生长季0−60cm土层内土壤有机碳（SOC）和土壤活性有机碳（MBC、POC、DOC）的影响。试验共设长期免耕秸秆还田（NT）与常规耕作（CT）两种耕作模式，分析0−60cm土层内土壤总有机碳（SOC）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤颗粒有机碳（POC）、土壤可溶性碳（DOC）含量的变化。结果表明，在0−20cm土层，NT处理SOC含量显著高于CT处理，其中0−5cm和5−10cm土层平均SOC含量分别增加了81.2 %和52.9 %，冬小麦不同生育期内土壤SOC含量变化不显著；在0−30cm土层内，与CT处理相比，NT显著改变了土壤MBC、POC及DOC在播种前、越冬前、拔节期、开花期和成熟期5个生育阶段的分布情况，且显著提高了5个生育阶段内土壤活性有机碳的含量（P＜0.05），其中0−5cm土层内，土壤MBC、POC及DOC含量在各个时期相较于CT处理分别增长60.8%～161.4%、71.8%～141.1%和21.9%～104.4%。0−60cm土层内，两种耕作方式下的SOC、MBC、POC、DOC均随着土壤深度的增大呈下降趋势。说明长期免耕可提高耕作层土壤有机碳含量和小麦生长季活性有机碳的水平，这为旱地土壤有机碳的高效固存提供了理论依据。     

人为作用对土壤有机碳空间分布规律的影响

为了研究人为长期培肥及生产活动对农田土壤有机碳库空间变异性的影响,在关中农田开展了0~100 cm土体范围内的土壤有机碳含量、有机碳密度及碳库活度等研究。结果表明:土壤有机碳含量变化在7.00~23.39 g kg-1,土壤有机碳含量呈明显分布与变异特征,变异性大且变异程度均属中等水平。有机碳、活性有机碳含量在0~100 cm范围内从上到下逐渐递减,而不是"T"型分布,碳库活度从呈递增趋势;土壤有机碳水平上是以村庄为中心向外辐射递减,尤其在0~20 cm土层规律性更加明显;0~100 cm土壤有机碳密度的水平分布呈随距村庄距离的增加先增加后减少的分布规律。由此得出,关中农田土壤有机碳库的空间变异明显地印记着长期人为作用土壤的历史痕迹,也是关中地区农业文明发展史的有效佐证之一。     

黄泛沙地不同林龄杨树人工林土壤团聚体及有机碳特征

为明确黄泛沙地不同林龄杨树人工林对土壤团聚体及有机碳的影响,以山东省国有东明林场3 a,5 a,8 a,10 a生杨树人工林土壤为研究对象,采用野外取样、室内试验与湿筛法分析了土壤团聚体组成与稳定性,并分析土壤有机碳含量与储量的变化特征。结果表明:(1)不同林龄杨树人工林团聚体分布均以大团聚体(>0.25 mm)为主,在表层土层(0—20 cm)中,随林龄的增加,大团聚体含量呈先显著降低后增加再略减的趋势; 而在20—40 cm土层中,土壤大团聚体含量为5 a>8 a>3 a>10 a; 在40—60 cm土层无显著差异;(2)在0—20 cm土层中,有机碳含量表现为3 a>5 a>10 a>8 a; 在20—60 cm土层,呈先增后减的趋势,且无显著差异。土壤稳定性与团聚体的形成和有机碳密切相关,有机碳含量与GMD值呈极显著正相关关系;(3)不同林龄杨树人工林有机碳储量均呈现一定程度表聚性,在0—20 cm各林龄碳储量占总碳储量的59.17%～74.26%。在3 a到5 a阶段由于土壤淋溶作用,可能导致有机碳储量发生转移,从表层土层(0—20 cm)向底层土层(20—60 cm)转移,而在8 a到10 a阶段,有机碳储量从底层土层向表层土层发生转移。研究结果为揭示黄泛沙地杨树人工林土壤团聚结构形成与有机碳提升提供了参考。     

不同地表覆盖栽培对旱地土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响

通过田间长期定位试验,分层采集冬小麦-休闲种植体系0—40 cm土层的土样,研究了常规、地表覆膜和覆草栽培对土壤有机碳、无机碳和轻质有机碳的影响。结果表明,覆膜或覆草可以显著增加地上部小麦生物量和子粒产量。不同地表覆盖对0—40 cm土层的无机碳含量和分布无显著影响,但与常规栽培相比,地表覆膜使0—5 cm土层的有机碳含量显著降低,0—40 cm各土层轻质有机碳表现出明显降低趋势,平均降低 C 6.1~74.5 mg/kg;地表覆草却表现出明显增加土壤轻质有机碳的趋势,0—5,5—10,10—20 cm土层的轻质有机碳含量分别增加C 235.2、190.0和144.9 mg/kg,相当于常规的38.7%,32.9%和34.5%。同时,覆草栽培还表现出降低0—10 cm土层轻质有机质含碳量的趋势,并使0—20 cm土层轻质有机碳占有机碳的比例显著高于常规栽培和地表覆膜处理。可见,地表长期覆膜不利于旱地土壤有机碳累积,覆草不仅可以增加表层土壤的轻质有机碳累积,还可改善土壤碳氮组成。     

海拔梯度对川西高寒土壤轻组分有机碳动态影响研究

作为土壤活性有机碳主要组分之一的轻组分有机碳（LFOC）,对高海拔和高纬度低温生态系统的土壤有机碳动态及稳定性具有重要意义。通过在西南亚高山—高山海拔梯度上（3 250,3 438,3 672,3 852,4 098 m）对亚高山森林土壤均质化后进行原位培养,研究高寒土壤中轻组分有机碳在海拔梯度上的响应特征与季节变化趋势。结果表明:海拔升高及低温季节均有利于土壤LFOC积累,而生长季节是土壤LFOC的消耗时期;在同一采样时间的同一海拔高度上,表层（0—10 cm）和表下层（10—20 cm）土壤LFOC含量总体表现出随深度增加而降低的规律,其中在低温季节中后期的11月和3月均达到差异显著水平。     

秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳含量及土壤碳矿化的影响

为了探明秸秆还田对宁南旱区土壤有机碳及土壤碳矿化的影响,为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考,通过4a（2007—2010年）秸秆还田定位试验,设置不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-（2高H）粉碎还田,玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下土壤有机碳、土壤碳矿化速率、累积矿化量及其与不同形态碳素之间的相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳和活性有机碳含量分别比CK显著提高了24.2%、20.8%、9.5%和50.3%、46.6%、34.8%（P〈0.05）;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时也显著提高了0～20cm土层活性有机碳占总有机碳含量的比重,提高幅度达21.1%～23.1%（P〈0.05）;土壤碳矿化速率和累积矿化量在0～60cm各土层内随着秸秆还田量的增加大小顺序均为高量秸秆还田〉中量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田,各秸秆还田处理较CK差异显著（P〈0.05）。相关性分析表明,土壤碳累积矿化量与不同形态碳素之间均存在极显著相关性。因此,在宁南半干旱区采用秸秆还田对提高土壤有机碳含量和碳矿化具有明显作用。     

森林转换对土壤活性有机碳组分的影响

为了研究林型转换对土壤活性有机碳组分的影响,在安徽皖南地区蔡家桥林场选取了马尾松次生林、湿地松人工林以及杉木人工林3种森林类型,分别采集了0—10,10—30,30—50 cm的土壤,测定了土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)以及土壤理化指标,分析了林型转换后土壤活性有机碳组分变化特征及其与土壤理化因子间的相关关系。结果表明：(1)马尾松次生林转换成湿地松人工林和杉木人工林后主要对0—10 cm土壤活性有机碳组分产生影响,其中土壤SOC,POC,EOC含量均在林型转换后出现下降,DOC含量上升,而MBC在林型转换前后无显著差异。(2)林型转换后各土层POC/SOC均出现下降,DOC和EOC占SOC比例总体呈升高趋势,MBC/SOC则未表现出明显规律。(3)土壤有机碳与活性碳组分以及TN,EC,NH⁺₄-N,NO^-₃-N均呈极显著正相关,各活性碳组分之间也存在极显著正相关关系(p<0.01)。综上,马尾松次生林转换成...     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳库差异分析

为揭示不同人工还林地影响土壤碳库储量、质量的效应及差异特征,探讨了黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳及其组分质量分数、密度及碳库管理指数(CMI)的变化情况。结果表明:退耕12a后,与坡耕地相比,不同还林地主要提高了0～40cm土层总有机碳质量分数,增幅总体为沙棘>刺槐>山杏>杨树>撂荒,且在0～10cm土层增幅最高(71.1%～156.9%),20～40cm土层增幅最低(23.5%～68.9%)。这也使不同还林地0～100cm土壤总有机碳密度均显著增加。0～100cm土层活性有机碳密度增幅为山杏、杨树(平均106.8%)>刺槐、沙棘(平均55.4%)>撂荒(9.9%),而非活性有机体碳密度增幅则为沙棘(43.0%)>刺槐、山杏、杨树(平均22.1%)>撂荒(14.2%),这与不同还林地影响各土层活性与非活性有机碳质量分数和分布差异大有关。与坡耕地相比,山杏、沙棘及刺槐使0～20cm土层CMI平均增加1.28倍,杨树和山杏则使20～100cm土层CMI增加1.20～2.49倍。综上所述,退耕还林具备提升土壤碳库及其质量的潜力,且短期内总体以沙棘提升碳库效果较佳,山杏改良碳库质量较好。     

引黄灌淤耕作对剖面土壤有机质组分构成的影响

土壤有机质组分构成是影响土壤有机碳库稳定性最直接的原因。为研究灌溉耕作对不同组分土壤有机质含量变化产生的影响,以宁夏引黄灌区为研究对象,通过密度分组方法,测定并分析土壤轻组和重组有机碳含量的变化。结果表明,经过不同时间的引黄灌溉耕作后,土壤轻组和重组有机质含量增加,但是不同组分,其变化量之间存在差异。在剖面深度上,土壤轻组和重组有机质含量及其增加量均随土层深度的增加而降低,表层土壤轻组和重组有机质增加最显著,土壤有机质组分含量的变化受土壤类型的影响明显。与未受灌溉耕作影响的自然土壤相比,灌溉土壤0~60 cm深度内轻组有机质与总有机质间的相关性增强,而且这种相关性随土层深度增加而减弱;自然土壤和灌溉土壤剖面各层次重组有机质与总有机质间均有极强的相关性,说明重组有机质是土壤有机质最为重要的组分,但轻组有机质对灌溉耕作的响应更加敏感,重组有机质较轻组有机质具有更好的固碳效果。     

黄土高原生物土壤结皮发育过程中颗粒态和矿物结合态有机碳变化特征

土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是重要的土壤碳库,其比例的变化决定土壤有机碳的周转速率及稳定性。探讨沙地生物土壤结皮发育过程中颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的含量、分配比例和差异性特征,对于深刻认识初始土壤形成过程中有机碳库形成、稳定机制具有重要意义。选择神木市六道沟流域生物土壤结皮4个发育阶段(藻结皮、藻结皮+少量藓结皮、藓结皮+少量藻结皮、藓结皮)为研究对象,裸沙作为对照,研究生物结皮层及结皮层下层0—2 cm, 2—10 cm, 10—20 cm土层土壤颗粒态和矿物结合态有机碳的变化特征。结果表明：(1)在BSCs土层,POC的增加速率大于MAOC,MAOC处于饱和状态;(2)在BSCs和0—2 cm土层,以微生物源有机碳为主导的MAOC主要贡献有机碳积累,在2—10 cm和10—20 cm土层,以植物源有机碳为主导的POC主要贡献有机碳积累;(3) POC和MAOC含量随土层增加而降低,随着生物土壤结皮发育而增加;(4) POC和MAOC与SOC均有显著的正相关关系,表明结皮定殖和发育显著促进了土壤有机碳积累。这些结果表明生物土壤结皮的定殖和发育能够显著...     

秸秆还田对宁南旱作农田土壤活性有机碳及酶活性的影响

在宁南旱区通过研究秸秆还田对土壤活性有机碳及酶活性的影响,旨在为该区作物生产及土壤培肥制度的建立提供参考。在为期3a秸秆还田定位试验中,设置了不同秸秆还田量处理,谷子秸秆按3000kg·hm-（2低L）、6000kg·hm-（2中M）、9000kg·hm-2（高H）粉碎还田;玉米秸秆按4500kg·hm-（2低L）、9000kg·hm-（2中M）、13500kg·hm-（2高H）粉碎还田,对照为秸秆不还田,对不同处理条件下的土壤有机碳、土壤酶活性及其相关性进行了分析。结果表明,土壤总有机碳、活性有机碳含量和土壤酶活性均随土层的加深而减少;各处理0～60cm土层土壤有机碳含量和酶活性大小为中、高量秸秆还田〉低量秸秆还田〉秸秆不还田;秸秆还田不仅增加了土壤活性有机碳含量,同时提高了活性有机碳占总有机碳含量的比重。相关性分析表明,运用土壤活性有机碳和碳库管理指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化,比土壤有机碳更具灵敏性。在宁南半旱区采用秸秆还田能有效提高土壤活性有机碳含量和土壤酶活性。     

Effects of long-term fertiliser regime on soil organic carbon and its labile fractions under double cropping rice system of southern China

ABSTRACT

This study was designed to explore changes in soil bulk density, soil organic carbon content, soil organic carbon stock and soil labile organic carbon fractions under 34 years fertilizer regime in the double-cropping rice system of southern China. The experiment including five fertilizer treatments: chemical fertilizer alone (MF), rice straw residue and chemical fertilizer (RF), 30% organic manure and 70% chemical fertilizer (LOM), 60% organic manure and 40% chemical fertilizer (HOM), and without fertilizer input as control (CK). The results showed that soil bulk density in the 0-20 cm soil layer with long-term fertilizer treatments were significantly decreased compared to CK treatment. The soil organic carbon content and stock with RF, LOM and HOM treatments were significantly higher than that of MF and CK treatments. These results confirmed by the soil carbon management index which were significantly increased with RF, LOM and HOM treatments. As a result, combined application of organic manure with chemical fertilizer is a benefit nutrient management for improving soil organic carbon content and stock, soil carbon management index in paddy field of southern China.     

黄土丘陵区不同退耕还林地土壤有机碳、氮密度变化特征

探讨了黄土丘陵区退耕种植10～40a的柠条、侧柏及刺槐林地0—60cm不同土层有机碳及全氮密度随退耕年限及在土层分布上的变化特征。结果表明:不同土层相比,退耕栽植柠条、侧柏、刺槐10～40a后0—20cm土层有机碳密度平均比20—60cm增加4.20,6.87,4.46Mg/hm2;0—20cm土层的全氮密度比20—60cm平均增加0.08,0.02,0.07Mg/hm2。与坡耕地比较,0—20cm土层在退耕30a中固碳速率为侧柏[0.33Mg/(hm2·a)]>刺槐[0.28Mg/(hm2·a)]>柠条[0.17Mg/(hm2·a)],固氮速率则为刺槐[0.03Mg/(hm2·a)]>侧柏[0.02Mg/(hm2·a)]>柠条[0.01Mg/(hm2·a)],且碳氮固定速率均显著高于深层土壤。10～30a不同退耕还林地增加的有机碳、氮平均分别有57%和51%来自0—20cm的土层。不同退耕还林地土壤C/N随土层深度的增加而减小。综上,退耕还林土壤表现出显著的提升土壤碳氮的效应,且以侧柏林地固碳能力较佳,刺槐林地固氮效果较好。