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。     

夏大豆土壤微生物有机碳及颗粒有机碳对不同耕作措施的响应

【目的】研究周年土壤不同层次碳对耕作措施的响应,为复播条件下进行有利大豆土壤固碳的合理耕作措施提供参考依据。【方法】在2017年大田滴灌条件下,设置翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、深松(ST)、免耕(NT)4种土壤耕作处理,研究不同耕作处理对不同土壤层次土壤总有机碳(SOC)、微生物有机碳(MBC)、土壤颗粒有机碳(POC)含量的影响。【结果】相对于T与TP处理,NT与ST处理均有利于增加0~10 cm表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,但两者间无显著性差异。在10~30 cm耕作层,TP处理较比于其余三种处理,能保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。但在土层深度30 cm以下,ST处理的MBC、POC质量分数逐渐与其余三种处理的差异性逐渐增大并呈显著性差异。在0~60 cm土层深度,微生物有机碳与颗粒有机碳占总有机碳的比例范围分别为1.29%~2.35%与17.81%~31.99%,并均在深度至60 cm的土层达到最高点,其占在总有机碳的比率为ST>TP>T>NT。【结论】深松和免耕均能够有效增加表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,其中深松对土层深度30 cm以下的MBC、POC质量分数与比率具有显著提升,而在土层20~30 cm翻耕覆膜能够更好保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。     

秸秆还田下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征

研究长期秸秆还田对褐土土壤有机碳(TOC)含量、有机碳储量(TOCs)与固碳速率(DTOC)、易氧化有机碳(ROOC)含量和碳库管理指数(CPMI)的影响,为评价土壤质量、固碳减排、培肥土壤提供理论依据。基于北方旱地连续24 a不同秸秆还田方式下春玉米长期定位试验,选择4个处理(秸秆不还田(CK)、长期秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎还田(SC)和秸秆过腹还田(CM))进行分析,通过测定土壤TOC与ROOC含量来确定碳库变化特征。结果表明,秸秆还田处理对0~20 cm土层TOC含量与ROOC含量影响显著,且先降低然后向一个新的平衡移动;CM处理对TOCs的维持最有利,SM,SC处理也对TOCs有显著的积极影响;DTOC表现为净释放,但CK处理的有机碳释放速率为秸秆处理的180.99%~135.57%;CM处理的CPMI值显著高于其他处理,且比CK高62.33%;碳库管理指数与易氧化有机碳含量呈显著正相关。可见,秸秆还田处理可极显著影响土壤有机碳固存,减少有机碳的释放,使土壤性质向良性发展,有利于培肥土壤、保护环境。     

秸秆还田量对半干旱区褐土团聚体稳定性及有机碳组分的影响

为探究秸秆还田量对辽西褐土团聚体稳定性及各组分有机碳含量的影响,以辽宁西部半干旱地区褐土为试验对象,研究不同秸秆还田量对于不同剖面土壤团聚体稳定性及其有机碳组分含量的影响。于2020年3月中旬进行秸秆还田,共设置4个秸秆施用量(0、5 000、10 000、20 000 kg/hm²),于2022年秋收后采集土壤样品,对褐土土壤团聚体及其有机碳组分进行分析。试验结果表明：各处理水稳性团聚体占比主要集中于<0.250 mm粒径。与CK相比较,秸秆还田显著提高了水稳性大团聚体含量(>0.25 mm)与水稳性团聚体MWD(平均重量直径),且随着还田量的增加而提高。秸秆还田使不同粒级团聚体有机碳含量呈现出增加的趋势;10 cm剖面,与CK相比较,3个秸秆处理显著提高了>0.25 mm粒级团聚体有机碳含量。30 cm剖面,仅>0.250～2.000 mm粒级团聚体有机碳含量提升显著。与CK相比较,秸秆处理显著提高了10 cm剖面与30 cm剖面土壤颗粒有机碳(POC)含量,其中以S2处理增幅最高。可见,秸秆还田能有效提升土壤团聚体稳定性,有利于增加土...     

不同配肥方案对黑土有机碳含量及碳库管理指数的影响

 【目的】研究减施化学氮肥而相应增施有机肥对土壤有机碳含量及碳库管理指数的影响,寻找最佳的有机无机配比施肥方案。【方法】以黑龙江双城黑土为研究对象,共设5个施肥处理,分别为单施化肥(T1)、施5/6(N)+1/6有机肥(T2)、施4/6(N)+ 2/6有机肥(T3)、施3/6(N)+3/6有机肥(T4)、施2/6(N)+ 4/6有机肥(T5)。选用经典测定方法对各处理进行有机碳、活性有机碳的测定,进而算出碳库管理指数。【结果】施2/6(N)+ 4/6有机肥与施3/6(N)+3/6有机肥土壤有机碳含量和活性有机碳含量分别比单施无机肥高15.7%、6.4%和8.2%、10.9%;施3/6(N)+ 3/6有机肥与施5/6(N)+1/6有机肥碳库管理指数(CPMI)最高,其平均值比施2/6(N)+ 4/6有机肥和单施无机肥处理均高13.0%;单施无机肥、施5/6(N)+1/6有机肥与施3/6(N)+ 3/6有机肥粮食产量平均值高于其它处理9.1%。【结论】有机肥无机肥的不同配比对土壤有机碳、活性有机碳、碳库管理指数及粮食产量均有显著影响,施3/6(N)+ 3/6有机肥的处理能显著提高土壤有机碳、活性有机碳、碳库管理指数及粮食产量,是双城有机无机配肥的最佳方式。     

玉米秸秆对不同有机碳含量的黑土有机碳库的影响

【目的】研究玉米秸秆不同添加量对不同有机碳含量的黑土土壤有机碳库的影响,为提高退化的黑土质量以及利用秸秆修复退化黑土提供重要参考。【方法】通过室外培养法,在2种不同有机碳含量的黑土中添加不同量(w)的玉米秸秆(0.5%、1.5%和2.5%),研究黑土有机碳库中总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、矿物结合态有机碳(MOC)、重组有机碳(HFOC)和惰性碳(IOC)的含量变化及各组分之间的相关关系。【结果】不同添加量的玉米秸秆均可增加2种有机碳含量黑土的TOC、ROC、MBC、DOC、POC、LFOC、MOC和IOC含量,且对低有机碳含量的黑土提高效果更明显,但却降低了2种黑土的HFOC含量。土壤有机碳库各组分除LFOC和HFOC之外均与TOC具有极显著正相关关系,ROC、MBC、DOC和POC含量之间具有极显著相关性。【结论】添加不同量玉米秸秆对2种有机碳含量的黑土均有一定的影响,高添加量秸秆施入可以有效提升高、低有机碳含量黑土的有机碳库组分,对低有机碳含量的黑土效果更好。在本试验玉米秸秆添加范围内,最佳添加质量分数为2.5%。     

轮耕对夏玉米田土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

采用田间定位试验,研究秸秆还田条件下,连续常规耕作(3C)、1年深翻+2年常规耕作(DP2C)、2年深翻+1年常规耕作(2DPC)和连续3年深翻(3DP)对活性有机碳的时空变化以及碳库活度、活度指数、碳库指数和碳库管理指数的影响。结果表明,秸秆还田条件下,各处理0~40 cm土层土壤活性有机碳含量均随生育进程的推进先增后降,开花期达到峰值。与常规耕作相比,深翻能够显著提高0~40 cm土层活性有机碳、总有机碳和碳库管理指数,分别平均提高2.33%、4.54%和3.82%。不同耕作处理间0~40 cm土层土壤总有机碳和活性有机碳含量以3DP处理最高、2DPC处理次之,两者均显著高于3C处理。从土壤空间角度看,3DP处理和2DPC处理能够有效延缓土壤总有机碳、活性有机碳含量的降低速度,促进有机碳在土层中的均匀分布。但从生态效益和节本增效的角度出发,连读多年常规耕作后,秸秆还田条件下,隔一年深翻既能增强土壤碳汇能力,又可改善大气环境,是适合该地区的耕作方式。     

玉米秸秆添加量对黄土高原旱作农田土壤固碳特征的影响

【目的】探明不同玉米秸秆添加量对农田土壤固碳特征的影响.【方法】在甘肃省定西市李家堡镇进行玉米田间定位试验,设0(无秸秆还田,CK)、40g/kg(低量秸秆,T3)、60g/kg(中量秸秆,T2)、80g/kg(高量秸秆,T1)4个玉米秸秆还田处理.采用尼龙网袋法对540d观测期内的土壤总有机碳(SOC)、活性有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)动态变化特征进行分析.【结果】从整体来看,不同秸秆添加水平下SOC含量呈连续降低趋势;ROC含量于90d达到峰值后逐渐降低;MBC含量于180d达到峰值后逐渐降低.较之CK处理,T1、T2、T3水平均可提升土壤碳素含量,且随秸秆添加量的增加而增加.T2水平下土壤碳库活度指数最大,为1.25,该水平下秸秆残留率最小.【结论】秸秆还田处理土壤碳库管理指数(CPMI)随秸秆施入量的增加而增加.因此,在0~80g/kg玉米秸秆添加范围内,60g/kg水平更有利于土壤碳素的固持及土壤质量的改善.     

碳水耦合作用对土壤活性有机碳组分及碳库管理指数的影响

为了研究碳水耦合作用对土壤活性有机碳(LOC)组分及碳库管理指数的影响,通过有机碳含量高(H,4.0％)、中(M,2.0％)、低(L,0.5％)3个水平和含水量高(70％～80％)、中(50％～60％)、低(30％～40％)3个水平,进行室内裂区设计模拟培养试验,分析其活性有机碳含量和碳库指数的变化.结果表明:碳水耦合...     

高寒灌丛与珠芽蓼草地土壤有机碳的稳定性

在高山草原带选择了以珠芽蓼为主要群落组成的草地、以金露梅为主要群落组成的灌丛和以柳+金露梅为主要群落组成的灌丛,研究土壤有机碳的生物稳定性.研究结果表明,在0~30 cm土层,金露梅灌丛平均土壤总有机碳含量显著低于珠芽蓼草地,但是与柳+金露梅灌丛之间差异不显著.金露梅灌丛和柳+金露梅灌丛土壤粗有机碳、热水溶性有机碳在土壤总有机碳中的比例以及矿化有机碳与微生物量有机碳的比值显著高于珠芽蓼草地.这些结果说明灌丛土壤有机碳的生物稳定性显著低于草本珠茅蓼草地,意味着在过度放牧、砍伐和开垦等人为干扰下灌丛土壤有机碳将更加容易降低.     

浙江省土壤有机碳密度与储量的初步研究

为正确评价土壤在陆地生态系统碳循环以及全球变化中的作用,运用土壤类型法和GIS估算法对2009—2012年间所采集的145个土壤剖面调查资料进行分析,对土壤类型法与GIS估算法的优劣进行比较,并系统研究了浙江省土壤碳库。结果表明,浙江省陆地土壤碳库约为081～083 Pg,平均碳密度约为808～837 kg·m-2,不同类型土壤的有机碳密度差异较大。浙江省土壤有机碳密度以金衢盆地至台温沿海的东南向条带状区域为低值中心,并沿向北、向西、向南3个方向增加。     

江西省典型森林类型土壤碳贮量 及碳汇能力研究

基于全国林业碳汇监测与计量体系的建立袁采用野外调查尧取样和室内实验分析相结合的方法袁研究了江西省4 种森林类型土壤碳贮量及碳汇能力分布特征袁结果表明院4种森林类型土壤有机碳含量与有机碳密度表现出 相似的规律袁从大到小依次为阔叶林跃杉木林跃针阔混交林跃松木林袁森林土壤平均有机碳密度15.69渊依10.28冤kg/m2袁低于我国森林土壤有机碳密度19.36 kg/m2的平均水平袁其中阔叶林的土壤有机碳密度最大袁其平均碳密度分别是另外3 种森林类型的1.2耀1.8 倍曰4 种森林类型土壤有机碳密度尧土壤有机碳含量及其差异程度均随土壤深度的增加而减少袁0耀30 cm 土层土壤有机碳密度分别占整个剖面的50%左右袁0耀10 cm 土层土壤有机碳含量为10耀30 cm 土层的 1.7~2.3 倍袁为30耀100 cm 土层的3~4 倍曰森林土壤碳贮量占整个森林生态系统总碳贮量的73.72%~79.08%袁在森林生态系统碳循环中具有重要的地位和作用遥     

土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题——兼开展中国水稻土有机碳固定研究的建议

缓解碳汇饱和的碳固定及其机制是寻找陆地生态系统碳管理可持续战略的主要科学问题。土壤有机碳是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。近年来，国际学术界在探讨温带森林、湿地和极地生态系统与土壤碳汇效应的同时，越来越重视农业土壤有机碳库的变化及其对陆地生态系统和大气CO2的源汇效应，以及其在人类利用和管理与生态环境演变中的动态变化。西方国家已将固碳农业作为环境管理的导向。对土壤中有机碳固定作用的研究已应用颗粒分组^13C NMR或CPMAS－NMR技术，揭示土壤有机碳的微团聚体分布、腐殖质的转化和分子结构变化及其与土壤矿物质结合机制的微观水平。土壤有机碳在生态环境变化和全球变化下的稳定性是认识土壤碳库对于全球变化的长期效应的基本问题，成为土壤碳研究的热点。目前主要从土壤升温和空气CO2加倍两方面进行研究，但短期的实验结果用于讨论长期效应时仍存在不定性。中国大面积的水稻1980年以来显示出的有机碳库增加现象说明农业生产对大气CO2可能产生汇效应。但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作用与土壤微团聚体中矿物质、有机质和生物质的相互结合关系的层面上进行多学科研究。     

基于GIS的县域土壤有机碳密度及其储量变化分析

【目的】研究陕西省合阳县1983-2005年土壤有机碳密度及储量的变化。【方法】以陕西省第一次和第二次土壤普查数据为主要资料,运用GIS技术对合阳县1983和2005年的土壤有机碳密度及储量进行了估算,并根据估算结果分析了不同类型土壤有机碳密度和储量的变化及有机碳密度的空间分布特征。【结果】1983-2005年,陕西合阳县相同类型土壤的有机碳密度有所上升,不同土壤类型有机碳密度差异较大。与1983年相比,2005年不同类型土壤的有机碳密度均有所提高,其中水稻土的有机碳密度增加幅度最高,为2.32kg/m2,而红土、褐土和黄土性土的有机碳密度变化较小;土壤有机碳储量涨幅明显,由3 757.87×106 kg(1983年)增加到了5 582.00×106 kg(2005年)。合阳县土壤有机碳密度的整体空间格局变化很大,1983年合阳县的有机碳密度为0.71~4.65kg/m2,2005年为3.05~7.66kg/m2。与1983年相比,2005年合阳县土壤有机碳密度整体有所提升且变化较为剧烈,其最小值不断提高,最大值也有一定增长。【结论】1983-2005年,由于多种因素的综合影响,合阳县土壤碳汇作用加强,土壤有机碳密度及储量变化明显。     

长江口沉积物有机碳及溶解有机质结构对外源磷输入的响应

长江口沉积物总有机碳（TOC, Total Organic Carbon）含量会随着外源磷的输入而发生变化。采用泥（沉积物）水质量比约为1：1,周期为56d的室内模拟试验系统。设置包括对照组在内的6个输入过磷酸钠的浓度梯度试验组,研究不同水平的外源磷输入所引起的沉积物中TOC含量的变化特征。同时,运用紫外—可见光吸收光谱方法,研究含磷物质的加入对沉积物中溶解有机质结构变化的影响。实验结果显示：各试验组沉积物TOC含量在第56天比对照组分别减少了3.60%、7.08%、8.09%、9.33%、11.80%,表明随着外源磷输入量增加,长江口沉积物中TOC加速分解。在试验周期内,沉积物溶解有机质的腐殖化程度、芳香化程度最大值与磷的输入量呈正相关。溶解有机质分子量和芳香环结构变化幅度与外源磷的输入量呈正相关,说明外源磷输入量的增大能够加快沉积物溶解有机质的变化。随着试验时间的增加,不同磷水平的溶解有机质的腐殖化程度和芳香化程度呈现先上升,随后开始下降的趋势;而溶解有机质的分子量随着时间的增加逐渐减小,其芳香环取代基上的取代基逐渐替换为更具有活性的官能团。表明沉积物有机碳含量减少过程中,先生成腐殖质,随着腐殖质继续分解,其腐殖化程度降低,且腐殖化程度和芳香化程度具有同一性。     

长期施肥下旱地红壤不同保护态有机碳库变化特征

为研究长期施肥对旱地红壤不同保护态有机碳组分（库）的影响,在不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施常量氮磷钾肥（NPK）、施2倍量氮磷钾肥（HNPK）、氮磷钾肥配施有机肥（NPKM）、单施有机肥（M）6个处理下,分析物理-化学联合分组方法分离的土壤未保护、物理保护、物理-化学保护、物理-生物化学保护、化学保护、生物化学保护的有机碳组分的含量特征及其与总有机碳含量的关系,并探究土壤各保护态有机碳库储量与累积碳投入量间的关系。结果表明,CK与N处理间的土壤各保护态有机碳组分的含量均无显著差异（P>0.05）。与CK相比,施氮磷钾肥（NPK、HNPK）与有机肥（M、NPKM）处理的土壤总有机碳含量、未保护有机碳组分含量、物理保护有机碳组分含量分别提高13.3%～48.0%、39.2%～221.5%、41.9%～132.3%,土壤未保护有机碳、物理保护有机碳占土壤总有机碳的比例提高1.9～10.0、2.5～5.5个百分点,增幅均达显著水平（P<0.05）,该效应在施有机肥条件下表现更为明显。土壤各保护态有机碳组分含量与总有机碳含量均呈正相关关系,线性回归方程拟合结果显示,单位总有机碳含...     

陕西杨凌地区土娄土剖面不同形态碳的贮量及特性研究

【目的】研究不同土剖面的有机碳和无机碳贮量以及不同组分有机碳在0～200cm土层的分布特征。【方法】以陕西杨凌土为对象,采集了8个土剖面(0～200cm土层)样品,测定了土壤有机碳、无机碳含量以及活性有机碳和难降解有机碳的含量。【结果】①0～200cm土层土壤总碳贮量为266.20～631.59t/hm2,其中有机碳贮量为120.63～177.35t/hm2,无机碳贮量为131.64～504.71t/hm2,分别占土壤剖面总碳贮量的20.1%～50.8%和49.2%～79.9%。②有机碳多集中于0～100cm剖面,其平均贮量均占有机碳贮量的60%以上;无机碳多集中于100～200cm土层,其平均贮量占无机碳贮量的64%。③活性有机碳含量在0～20cm土层最高,随着土层深度的增加而减少。④HCl水解和HF处理后残留有机碳均是以土壤剖面的表层最高,随着土层深度的增加而明显减少,其占有机碳的比例也因土层深度的不同差异明显,但随着土层深度的增加总体上呈减少趋势。【结论】土0～200cm土层无机碳贮量是有机碳贮量的2倍,其中0～100cm土层中有机碳所占比例相对较高,而100～200cm土层碳主要以无机碳形态存在。     

土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳与可溶性有机碳的影响

为探明土地利用方式改变对湿地土壤总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量的影响,采取空间替代时间的方法,测定了湿地、由湿地转变而成的林地、不同开垦年限的耕地和由耕地转变而成的果园土壤中TOC和DOC含量的变化。结果显示:湿地在开垦为耕地3 a后,土壤0～30 cm土层TOC含量显著(P<0.05)下降,开垦30 a后,只有0～10 cm的土壤表层TOC含量得到积累并恢复到与湿地相当的水平,表明湿地围垦后,土壤碳的丧失与积累在时间和空间上不对等,碳的损失发生期短,且集中在0～30 cm土层,碳的积累所需时间较长,且主要积累于0～10 cm土层。湿地、由湿地转变而成的新生耕地、林地DOC含量在土壤剖面上未表现出随土层增加而变化的趋势,DOC分配比例在除新生耕地外的4种土地利用类型中均表现为随土层增加而逐渐升高,说明DOC分配比例较DOC含量对土层深度变化更敏感,更适于表征DOC在土壤剖面方向上的变化。0～20 cm土层的DOC分配比例与土地利用方式无关。湿地在转变为耕地初期,20 cm以下土层的DOC分配比例下降,耕作30 a后显著(P<0.05)升高;耕地再转变为果园的...     

淡水池塘虾蚌混养对浮游甲壳动物群落结构的影响

以浙江省海盐县百步镇6口罗氏沼虾养殖池塘为对象,比较了罗氏沼虾单养与罗氏沼虾、三角帆蚌混养两种养殖模式池塘中浮游甲壳动物的种类组成、密度和生物量及养殖水化因子的差异。结果表明:混养池塘中TN、TP、NO3--N与DO均显著低于单养池塘,而其它水化因子无显著性差异;养殖期间共鉴定出浮游甲壳动物22种,其中枝角类13种,占总种类数的59.09%;桡足类9种,占40.91%。混养池塘浮游甲壳动物Shannon-Wiener多样性指数显著高于单养池塘,而Pielou均匀度指数无显著差异。单养池塘浮游甲壳动物密度和生物量均显著高于混养池塘。经逐步回归分析表明,水温和总磷是影响浮游甲壳动物密度和生物量的主要因子。典型对应分析(CCA)显示,浮游甲壳动物的时空分布主要受水温的影响。混养池塘罗氏沼虾产量(866.70±214.92kg/m2)极显著高于单养池塘(533.30±104.24 kg/m2)。结果表明,虾蚌混养对池塘中水质指标有一定的改善,虽然对浮游甲壳动物物种组成不造成影响,但明显地降低了浮游甲壳动物的多样性、密度和生物量,并且虾蚌混养可提高虾类产量。