农业开垦对中国土壤有机碳的影响

以中国土种志资料为基础,分析了耕地和非耕地表层土壤有机碳含量的变异性,以及各大区域土壤有机碳含量在耕地和非耕地、水田和旱地之间的差异;同时结合非耕地有机碳含量和耕地面积数据,估算了由于耕地的开垦而导致的土壤表层有机碳贮量的变化。结果表明,耕地土壤有机碳含量的变异性小于非耕地,水田小于旱地;耕地土壤有机碳含量明显低于非耕地土壤,平均减少了51.5%,水田却明显高于旱地;水田和旱地的开垦分别导致土壤表层有机碳贮量减少了0.67,3.63 Pg,共计4.3 Pg。最后还分析了土壤有机碳库减少量的空间分布格局,探讨了东北和华北这两大区域土壤有机碳贮量下降程度最大的原因,是由于黑土、黑钙土、暗棕壤等富含有机碳的草原草甸和湿地土壤大量开垦以及耕作管理措施粗放所致。     

基于GIS技术的佳木斯地区农田开垦对表层土壤有机碳储量的影响

基于GIS技术,利用1980年和2010年佳木斯表层(0—30cm)土壤有机碳数据,研究不同农田开垦方式对表层土壤有机碳储量和空间分布的影响。结果表明:30年来佳木斯地区表层土壤有机碳储量呈现减少趋势,从1980年土壤有机碳库350.68Tg C减少到2010年的299.58Tg C,主要减少分布在东北地区和南部地区。30年来耕地面积增加了6 790.44km2,农田开垦(沼泽湿地、林地、草地)是影响土壤有机碳储量和时空变化的主要原因,而沼泽湿地的开垦导致储量变化最大,沼泽湿地开垦土壤有机碳年变化率为107.21tC/(km2·a)。农田开垦成旱田要比水田对土壤有机碳损失影响大,农田开垦是造成有机碳储量下降的原因。     

土壤有机碳研究进展

回顾了国内外土壤有机碳研究进展及趋势,阐述了全球土壤有机碳库存量及分布、我国土壤有机碳库储量概况、农田土壤有机碳组成及其影响因素、农田土壤有机碳转化规律及影响因素,指出了我国在土壤有机碳研究方面存在的问题及今后的发展方向.     

皖北平原蒙城县农田土壤有机碳空间变异及影响因素

以皖北平原典型农业生产大县亳州市蒙城县为代表,运用统计学、地统计学方法和GIS技术研究了其农田耕作层(0～20 cm)土壤有机碳(SOC)含量的空间分布及其影响因子。结果表明:研究区SOC含量为10.41±2.52 g kg-1,近30年来提高了55.61%,SOC变异系数为24%,属于中等变异程度。SOC含量在空间分布上表现为东北部、中部和西南部含量高,由西北向东南先逐渐增加后逐渐降低,变异程度较高。整个县域范围内SOC空间变异的主要影响因素为土壤机械组成(粉粒和砂粒含量),其次为秸秆还田。     

黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响

通过室内培养试验,向土壤中分别添加不同温度制备的黑碳,热解温度分别为350℃(T350)、600℃(T600)和850℃(T850),研究了黑碳添加对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同温度条件制备的黑碳在15℃和25℃培养条件下,土壤CO2释放速率总的趋势是前期分解速率快,后期缓慢。在整个培养过程中(112天),随着培养时间的延长,土壤CO2释放速率下降趋势逐渐降低,CO2释放速率相对值的大小随着培养温度的的升高而增大。在不同温度培养条件下,添加黑碳后土壤CO2-C累计量均是T350>T600>T850,T350土壤CO2-C累计量最高分别为415.26 mg/kg和733.82 mg/kg。添加不同黑碳后,土壤有机碳矿化增加率存在极显著差异(p<0.01),表明不同温度制备的黑碳对土壤有机碳矿化的影响显著。     

开垦草地对土壤有机碳库构成与来源的效应

以广西西北部喀斯特地区的开垦草地生态系为对象,研究了草地开垦变为不同农田后对土壤有机碳库的效应。结果表明,草地开垦为农田后,土壤可溶性有机碳、微生物生物量碳及总有机碳的含量显著下降。自然草地开垦后,柑桔地土壤有机碳含量高于农作用地土壤。玉米与甘蔗轮作土壤有机碳含量高于甘蔗连作。13C示踪结果表明,柑桔地土壤有机碳中来源于草地的含量高于农田土壤;农田土壤有机碳中来源于草地的随种植年限的增加而降低。在玉米与甘蔗轮作的农田中,土壤有机碳中来源于玉米的高于甘蔗连作土壤有机碳中来源于甘蔗的。     

保护性耕作对土壤有机碳组分的影响

为了探讨土壤有机碳及活性有机碳组分对不同耕作措施的响应,在黄土高原半干旱区的定西市李家堡镇进行了长期田间定位试验,采用免耕、秸秆覆盖及小麦和豌豆轮作等保护性耕作措施,对0-5 cm,5-10 cm,10-30cm 3层土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)的动态进行了系统的研究,结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作的3个处理均能不同程度地提高两种轮作次序下SOC,ROC,MBC的含量,这说明保护性耕作有利于碳的固定和生态农业的健康发展,其中免耕和秸秆覆盖两部分结合效果最佳.同时,各处理土层的含碳量均随土壤深度的增加而降低.相关分析表明,ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC对不同耕作措施产生的响应与SOC基本一致,它们可以作为对土壤SOC影响的评价指标,与SOC的相关系数大小排序依次为MBCROCMBC/SOCROC/SOC,在表征土壤有机碳变化上它们比SOC更敏感,其灵敏度排序为MBCROC/SOCMBC/SOCROC,因此,在ROC,MBC,ROC/SOC,MBC/SOC等指标中,MBC更要值得重视和采用.     

农业管理措施对中国不同农业区域土壤有机碳平衡的差异性影响

Improving management of soil organic carbon （SOC） has been considered as a substantial mitigation strategy to climate change. Management such as stubble retention （SR）, conservation tillage （ZT）, and fertilization are recommended for both promoting production and accumulating SOC. However, whether such management practices can cause net increase in SOC or just a slow-down of SOC decline largely depends on the current status of SOC for a given region. This paper synthesized the available SOC data in the croplands of China, and analysed the change of SOC in the top 20 cm soil as a result of management change. The results showed that, on average, SOC increased by 18.3% through SR, by 9.1% through ZT, and by 12.4%, 36.9% and 41.5% through application of inorganic （IF）, organic （OF） and combined inorganic and organic fertilizers （IOF）, respectively, compared to those under stubble removal, conventional tillage and no fertilization. Under SR, ZT, IF, OF and IOF, SOC increased by 16.0%, 10.2%, 8.2%, 32.2% and 41.3%, respectively, at the end of the trials compared with the initial values at the start of the trials. Our analysis also showed that in Northeast and Northwest China, SOC in agricultural soils is still decreasing due to cultivation. In North and South China, however, SOC appears to have reached a new equilibrium of low SOC state after a long cultivation history, and soils have greater potential to sequester C. Our analysis highlights the need of taking account of the baseline status to assess the net soil C balance over time and space.     

黄土丘陵区土壤侵蚀对土壤有机碳流失的影响研究

土壤侵蚀是造成土壤中有机碳迁移、流失的主要原因，也是陆地碳循环的重要动力过程之一。通过野外径流小区观测和室内分析的研究结果表明：土壤有机碳流失主要随着泥沙流失，最高可以达到95％以上；土壤侵蚀造成了有机碳在泥沙中的富集，且富集比大于1。植被覆盖度对小区有机碳的流失有很大的影响，随着植被覆盖度增大，土壤有机碳的流失减小。侵蚀强度与泥沙中有机碳含量呈递减的对数关系；而与土壤有机碳流失程度呈明显的线性关系。     

黄土高原沟壑区小流域土壤有机碳空间变异

通过对砖窑沟流域不同地貌部位62个点的取样分析,运用地统计学方法研究了流域土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素。结果表明:流域内土壤有机碳非常低,存在土壤养分贫瘠化现象。各层土壤有机碳含量的变异为中等程度,该变异主要是由空间自相关部分引起的。同层次内,沟坝地土壤有机碳含量比梁峁地高。垂直剖面上,土壤有机碳含量随深度增加而减少,表层含量值明显高于下部各层,60cm以上含量值随深度增加递减迅速,60cm以下含量值变化不大。不同地貌部位剖面土壤有机碳含量的变幅是:在80cm以上,沟坝地明显大于梁峁地;80cm以下,二者大体相当。土壤有机碳含量在空间上的分异主要受土壤动植物在土体中的分布、土壤含水量、水土流失及人类生产活动等因素的影响。     

中国农田土壤有机碳贮存的空间特征

The soil organic carbon (SOC) pool is the largest component of terrestrial carbon pools. With the construction of a geographically referenced database taken from the second national general soil survey materials and based on 1546 typical cropland soil profiles, the paddy field and dryland SOC storage among quantified to characterize the spatial pattern of cropland SOC storage in China regions of China were systematically to examine the relationship between mean annual temperature, precipitation, soil texture features arid SOC content. In all regions, paddy soils had higher SOC storage than dryland soils, and cropland SOC content was the highest in Southwest China. Climate controlled the spatial distribution of SOC in both paddy and dryland soils, with SOC storage increasing with increasing precipitation and decreasing with increasing temperature.     

有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应的影响

[目的]合成有机碳土壤改良剂,为河西内陆灌区制种玉米产业可持续发展提供技术支撑。[方法]选择甘肃省张掖市甘州区的风沙土,采用田间试验方法,进行有机碳土壤改良剂对风沙土改土效应研究。[结果]有机碳土壤改良剂施用量与风沙土孔隙度、团聚体、持水量、有机质、速效养分、微生物数量、酶活性和玉米产量呈正相关关系;与体积质量、pH值呈负相关关系。施用有机碳土壤改良剂与传统化肥比较,风沙土体积质量、pH值、Hg,Cd,Cr和Pb分别降低8.46%,4.87%,17.95%,27.78%,15.75%和18.03%;总孔隙度、团聚体、持水量、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾分别增加8.15%,23.98%,8.15%,3.16%,0.10%,2.13%和1.18%;真菌、细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和玉米施肥利润分别增加59.18%,41.75%,23.28%,57.09%,13.54%,10.71%和2 180.40元/hm2。[结论]施用有机碳土壤改良剂,能有效地改善风沙土理化性质和生物学性质,提高玉米产量。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。     

耕作措施对双季稻田土壤碳及有机碳储量的影响

针对不同耕作措施对双季稻田的固碳效应和固碳潜力问题,选择湖南省宁乡县的双季稻区试验点进行了有机碳、活性有机碳以及耕层有机碳储量的研究,以期为制定适合于稻田条件下的合理耕作方式提供理论依据。结果表明,耕作措施和秸秆还田对有机碳（SOC）和活性有机碳（AOC）含量均产生不同程度的影响。免耕处理下,有机碳和活性有机碳含量皆随土壤深度的增加而减少,土壤0～5cm的SOC和AOC的含量最高,且与其他层次达到显著性差异水平（P＆lt;0.05）,具有明显的表层富集现象。与免耕相比,旋耕和翻耕则更利于5～10cm和10～20cm土层的有机碳和活性有机碳的积累。比较秸秆还田对SOC和AOC的影响表明,秸秆还田有效地提高了0～10cm有机碳含量,但对10～20cm并未产生显著影响,秸秆的输入并未增加土壤活性有机碳的含量。采用等质量方法计算了耕层土壤有机碳储量,结果显示旋耕秸秆还田使有机碳储量明显增加,而免耕只增加了土壤0～5cm和5～10cm土层有机碳储量,10～20cm有机碳储量有所降低,但耕作措施对有机碳储量的长效作用还有待于进一步研究。     

不同施肥措施对潮土有机碳平衡及固碳潜力的影响

以中国科学院封丘农业生态实验站的长期定位施肥试验为研究平台,研究不同施肥措施对潮土有机C含量的影响,并利用Jenny模型对不同施肥措施下的潮土有机C动态进行模拟。结果表明,施肥措施明显改变了潮土有机C含量,并且有机肥处理的作用效果要明显优于化肥处理。不同施肥措施不仅改变了潮土有机C的平衡水平,也影响了有机C的分解速率,NPK、1/2OM和OM施肥处理的有机C平衡值分别为7.19、7.75和9.37g/kg,而分解速率分别为0.038、0.113和0.1451/a。在目前施肥模式不变的情况下,与试验初相比,达到平衡时CK处理的潮土将会损失C1478kg/hm2,而NPK、1/2OM和OM处理的潮土则会分别增加C7376、7790和12066kg/hm2。因此,可以认为施肥处理促进了潮土的C固定。     

有机物料对稻田土壤团聚体及有机碳分布的影响

通过连续5年定位试验,以紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料还田的稻田土壤为对象,研究有机物料还田后不同物理分组下土壤组成特点和有机碳变化特征。结果表明,稻田土壤团聚体主要分布在2~0.25mm与0.25~0.053mm粒级,团聚体颗粒有机碳含量随着粒径的减小而减少。有机物料还田可提高0.25~0.053mm和0.053mm粒级团聚体有机碳的含量,紫云英、秸秆、商品有机肥等有机物料可通过提高土壤微团聚体有机碳含量而增加土壤碳库。有机物料施用增加土壤轻组组分颗粒含量,减少重组组分颗粒含量,有助于土壤轻组组分的形成。稻田土壤轻组颗粒有机碳含量与0.25mm和0.053mm团聚体颗粒有机碳含量呈显著相关,与2~0.25mm团聚体颗粒有机碳含量呈极显著相关。稻田土壤施用紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料,可有效提高土壤微团聚体和轻组成分颗粒含量,增加土壤微团聚体和轻组有机碳含量,改变稻田土壤有机碳库组成特征。     

耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响

研究耕作年限对棉田土壤颗粒及矿物结合态有机碳的影响.以相应荒地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场3个典型绿洲不同耕作年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究颗粒及矿物结合态有机碳的变化规律.结果表明:耕作有利于棉田土壤总有机碳的积累,耕作(0～5年)总有机碳增加迅速,年均增加在0.65 g/kg以上;颗粒有机物、有机碳和颗粒有机碳的分配比例在耕作0～10年间增加,较荒地分别增加50.12％,263.64％,79.79％,10年后下降.矿物结合态有机碳含量则随耕作年限的延长递增,矿物结合态有机物含量变化趋势与颗粒有机物相反.土壤有机碳在耕作1～10年增加,有利于土壤质量的提高,是荒漠区土壤碳汇,是合理的耕作年限.     

施用生物质炭对旱地红壤有机碳矿化及碳库的影响

为探究生物质炭施入旱地红壤后对该地区土壤有机碳矿化以及有机碳库的影响,采用田间定位试验,设置7种生物质炭施用量处理,分别为0(C0),2.5(C1),5(C2),10(C3),20(C4),30(C5),40t/hm2(C6),以三库一级动力学理论为基础,对这7种处理的土样进行了室内呼吸培养试验。结果表明:(1)与C0相比,C4、C5和C6处理的土壤有机碳含量呈上升趋势,C5处理土壤有机碳含量上升幅度最大为14.66%;C2、C3、C4、C5和C6处理土壤活性碳均显著增加,C6处理增幅最大为25.00%;土壤惰性碳在C3、C4、C5和C6处理中显著增加,增幅分别为18.92%,40.09%,53.60%和49.55%;除C5处理外,其他生物质炭施用量下土壤缓性碳相对于C0处理,分别降低了1.96%,6.54%,8.82%,9.31%和12.91%。(2)与C0处理相比,施加生物质炭后土壤有机碳累积矿化量均显著降低,C6处理降低幅度达25.93%。随着生物质炭施用量的增加,土壤有机碳累积矿化量逐渐降低。(3)土壤有机碳、活性碳和惰性碳与生物质炭施用量存在极显著(p0.01)的正相关,土壤缓性碳与其存在显著(p0.05)的负相关。研究结果可为提升典型旱地红壤肥力,减缓温室气体排放提供科学依据。