梯田土壤有机碳密度分布及影响因素

研究丘陵地区不同土地利用方式下土壤有机碳密度的分布及其影响因素,为丘陵地区土壤肥力培育和生产力提升提供技术参考。通过密集采样,分析东南丘陵水田、旱地、果园和茶园4种典型利用方式下耕层土壤有机碳密度变化及其影响因素。结果表明,东南丘陵地区土壤有机碳密度平均为4.14kg/m2,其变化受地形、土地利用方式及土壤化学性状等因素影响。海拔为200～800m时有机碳密度最高,平均为4.38kg/m2;坡度对土壤有机碳密度影响表现为2°～6°>6°～15°>15°～25°>0～2°>25°以上;从坡向看,南北坡有机碳密度较高,东西坡较低;不同土地利用方式土壤有机碳密度果园>茶园>水田>旱地;水田土壤有机碳密度与土壤中碱解氮、速效磷和速效钾呈显著正相关,与缓效钾呈极显著负相关,旱地与速效磷和速效钾呈显著正相关,果园与碱解氮和速效钾呈正相关,茶园仅与碱解氮呈显著正相关。     

云南省土壤有机碳储量估算及空间分布

根据云南省第二次土壤普查资料,采用土壤类型法估算了云南省主要土壤类型的有机碳(SOC)密度和储量,并对云南省土壤有机碳密度的空间分布差异和影响土壤有机碳储量的主要因子进行了分析。结果表明,云南省0-20 cm土层平均SOC密度为59.77 t/hm²,SOC储量为2.30×10⁹ t;0-100 cm土层平均SOC密度为159.95 t/hm²,SOC储量为6.15×10⁹ t,占全国储量的7.28%,占全球陆地生态系统SOC储量的0.41%;其中SOC储量占前4位的土壤类型为红壤、黄棕壤、赤红壤、棕壤,不同深度下4者之和约占云南省总储量的60%。在土壤有机碳密度空间分布上,SOC密度分布最高的区域为云南省西北部和东北部地区,其次是西部的横断山脉和东部的云南高原地区,而以紫色土为主的中北部地区SOC密度则最低。由于降雨量、温度、海拔和土地利用类型的共同影响,导致了区域内的SOC密度分布不均,其中降雨量、温度和海拔等自然因素是影响SOC密度分布的主要因子。     

青藏高原土壤有机碳储量与密度分布

采用全国第二次土壤普查数据结合作者的实测数据,利用1∶100万土壤数据库对青藏高原土壤有机质层、土壤矿质层及整个剖面的土壤有机碳密度和土壤有机碳储量分别进行了估算。结果表明:青藏高原的平均土壤有机碳密度约为C 7.2 kg m-2,较前人的C 8.01~19.05 kg m-2全国平均土壤有机碳密度偏低。青藏高原总的土壤有机碳储量约为18.37 Pg,其中有机质层土壤有机碳储量约占38.14%,矿质层土壤有机碳储量则占61.86%。     

陕西省土壤有机碳密度空间分布及储量估算

土壤有机碳是反映土壤质量以及土壤缓冲能力的一个重要指标,对于温室效应与全球气候变化具有重要的控制作用。研究以陕西省第二次土壤普查数据为主要资料,结合多年的相关研究数据,对陕西省土壤碳密度及储量进行估算,并分析了陕西省土壤有机碳密度的空间分布特征。结果表明:榆林、延安地区北部以及商洛等地区分布的风沙土、黄绵土、石质土等土壤有机碳密度最小,小于4 kg m-2;陕西南部地区的土壤有机碳密度主要在4~9 kg m-2之间;咸阳地区及渭南地区土壤有机碳密度也较高,主要在9~12 kg m-2之间;关中地区渭河及其两岸、秦岭部分山区土壤有机碳密度最大,最高达30 kg m-2以上;陕西省平均土壤有机碳密度为6.87 kg m-2,在全省的22个土壤类型中,有13个土壤有机碳密度低于全国平均水平,占全省土壤总面积的77.42%,全省土壤有机碳储量约为1.41×1012kg。本研究为我国土壤碳库和碳平衡的研究提供基础数据。     

祁连山中段土壤有机碳剖面垂直分布特征及其影响因素

以2012—2013年调查的我国西北祁连山中段97个代表性土壤剖面为对象,分析了土壤有机碳(SOC)含量的剖面垂直分布模式,计算了1 m土体内各层次SOC相对含量及其与环境因素(年均降水、年均温度、海拔、坡度、坡向、NDVI)和土壤因素(颗粒组成、体积质量)之间的关系。结果表明:(1)SOC含量剖面垂直分布模式可分为均一分布型、表层聚集型、普通递减型、不规则分布型4个类型,SOC含量剖面垂直分布模式与选取的环境因素和土壤颗粒组成之间没有明显的关系;(2)SOC含量的变异较大,随着深度的增加从中度变异过渡到强度变异;(3)NDVI和年均降水是影响表层土体SOC含量的主要因子,而黏粒和砂粒是影响下层土体SOC含量的主要因子。     

黔中喀斯特地区3种林型土壤有机碳含量及垂直分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库已成为全球碳循环研究的重点之一。研究以黔中喀斯特地区阔叶混交林、针阔混交林和灌木林为对象,分析其土壤及枯落物有机碳含量。结果表明:0-80cm土壤剖面的有机碳含量和碳密度均值表现为阔叶混交林(19.10g/kg,18.62kg/m2)>灌木林(9.21g/kg,9.67kg/m2)>针阔混交林(8.38g/kg,8.60kg/m2),且差异显著(P<0.05),说明同一地区不同林型土壤有机碳的积累和存储不同;3种林型0-20cm土层有机碳含量和碳密度均最大,且与各土层之间差异均显著(P<0.05),并随土层深度的增加而减少,说明森林土壤有机碳含量和密度分布有很强的表聚性,因此,应避免人为活动干扰,增加植被覆盖和减少水土流失;3种林型的土壤有机碳含量与土壤容重呈负相关关系,拟合度(R2)均较大,说明土壤有机碳含量与土壤容重拟合方程均较好;3种林型枯落物现存量和有机碳含量差异均显著(P<0.05),说明同一地区,不同林型的枯落物的积累和分解能力不同。     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

三江平原沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布特征研究

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域天然沼泽湿地为研究对象,并以湿地开垦后的农田为对照,研究了沼泽湿地不同层次土壤中有机碳含量的垂直分布特征及其与pH值、N素的相关关系。结果表明,沼泽湿地土壤有机碳的垂直分布随土壤深度、植物群落类型和农业耕作方式的变化而变化;开垦使天然沼泽湿地0～45cm土壤有机碳损失90%以上;土壤不同层次有机碳含量与pH呈显著负相关(r=-0.651**,P<0.01),与全氮呈显著线性正相关。     

中天山北坡垂直带土壤有机碳密度分布特征

以乌鲁木齐河流域为重点研究区,利用实测典型土壤剖面特征数据估算土壤有机碳密度,就剖面有机碳和表层有机碳之间,剖面有机碳、表层有机碳和海拔高度之间,土壤剖面有机碳密度与发生层深度之间以及不同土壤类型土壤有机碳密度的分布特征进行相关分析,结果表明:在中海拔区域,土壤有机碳的密度最大且含量最高。发生层越厚,土壤的发育程度就越高,土壤有机碳密度也就越大,有机碳的含量就越高。全剖面和表层土壤有机碳密度值分别为46.91,13.95 kg/m²。不同土壤类型的土壤有机碳密度存在着显著差异。     

黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素

以黄土高原水平方向的4种主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)的分布特征及其影响因素。结果表明:土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,其中0～20 cm土壤有机碳含量与20～40、40～60、60～80、80～100 cm有机碳含量差异显著。4种草地类型土壤有机碳含量分布规律:0～40 cm为高山草甸草原>典型草原>森林草原>荒漠草原,40～100 cm为高山草甸草原>森林草原>典型草原>荒漠草原;4种草地类型中各土层土壤有机碳含量最高的是高寒草甸,其空间变异最大,最小的是荒漠草原,其变异最小。黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳均集中分布在浅表层0～40 cm,分别占0～100 cm的71%、50%、46%,而荒漠草原各层分布较均匀;黄土高原土壤有机碳含量与海拔高度呈显著正相关(p<0.01);0～40 cm土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关(p<0.01);与全氮有极显著的正相关性,相关系数达0.984 3;与年均温呈极显著负相关(p<0.01),几种草地类型100 cm深土壤有机碳含量与年降水量无明显相关。     

彭州市新黄村地震灾后土壤有机碳含量分布特征及影响因素

以典型地震灾区彭州市新黄村为研究对象,应用地统计学和GIS相结合的方法,分析了该区土壤有机C含量分布特征及其影响因素。结果表明,该区域内表层土壤有机C含量为24.83g/kg,其空间分布呈带状,自西部高值区(31g/kg)向东部低值区(13g/kg)递减;不同土地利用方式典型土壤剖面有机C含量总体趋势是随深度的增加而减少,水田、旱地土壤0～20cm有机C含量最高,荒地土壤20～40cm有机C含量最高。影响因素分析表明,不同土地利用方式中水田有机C含量极显著高于荒地,旱地显著高于荒地,水田和旱地差异不显著;地震及震后人类活动能改变土壤有机C含量。     

土壤有机碳稳定性影响因素的研究进展

增加土壤碳汇是应对全球气候变化的有效措施,作为土壤碳汇来源之一的有机碳在其中发挥重要作用。过去几十年,土壤有机碳的分子结构性质被认为是预测有机碳在土壤中循环的主要标准。然而最近的研究结果表明有机碳的分子结构并非绝对地控制着土壤有机碳的稳定,而土壤环境因子与有机碳的相互作用显著降低了土壤有机碳被降解的可能性。土壤微生物不仅参与有机碳的降解,其产物本身也是土壤有机碳的重要组成成分。非生物因子直接或间接地控制着土壤有机碳的稳定,包括土壤中的无机颗粒、无机环境以及养分状况等。其中,有机碳与土壤矿物的吸附作用和土壤团聚体的闭蓄作用被普遍认为高效地保护了有机碳。土壤矿物的吸附作用取决于其自身的矿物学性质和有机碳的化学性质。土壤团聚体在保护有机碳的同时也促进了有机碳与矿物的吸附,而有机-矿物络合物同样可以参与形成团聚体。此外,土壤无机环境也影响着有机碳循环。总之,土壤有机碳的稳定取决于有机碳与周围环境的相互作用。同时,有机碳的结构性质也受控于环境因素。然而,无论有机碳的结构性质,还是其所处的生物与非生物环境,都是生态系统的基本属性,且各属性间相互影响、相互作用。因此,土壤有机碳的稳定是生态系统的一种特有性质。     

密云水库上游流域土壤有机碳特征及其影响因素

以密云水库上游流域7种典型土地利用类型为研究对象,分析了不同土地利用类型及不同土层土壤有机碳含量的分布特征及其与气候、地形和土壤特征等因素的关系。结果表明:①研究区域内天然次生林和草地的土壤有机碳含量最为丰富,其次分别为灌丛和人工林,农田最低;0~40 cm土层中,土壤有机碳平均含量由高到低排序为:杨桦林>草地>辽东栎林>灌丛>落叶松林>油松林>农田;②除草地外,其他6种土地利用类型土壤有机碳含量均以0~10 cm土层最大,随着土层深度的增加呈现降低的趋势,且降幅较大;而草地土壤有机碳含量在0~20 cm范围内随剖面的延伸略有增加,20 cm以后表现为下降的趋势,各土层之间的变化幅度均较小;③各土层土壤有机碳含量均与海拔、土壤含水量、土壤全氮含量呈极显著正相关(p<0.01),而与年平均温度、年降水量、土壤体积质量和土壤pH值呈极显著负相关(p<0.01),与坡度之间存在很弱的正相关且未达到显著水平(p>0.05);偏相关分析表明,影响土壤有机碳含量的关键因素随土壤深度不同而不同,其中0~10 cm土层土壤有机碳含量最主要的影响因素为土壤全氮含量、土壤体积质量和土壤pH值,而10~20 cm土层为土壤全氮含量、土壤体积质量和坡度,20~40 cm土层则为土壤全氮含量和年降水量;④影响不同土地利用类型土壤有机碳含量的主要因素,草地和农田均为土壤全氮含量和年平均温度,落叶松林为土壤全氮含量和土壤含水量,油松林为土壤体积质量、土壤全氮含量和土壤pH值,杨桦林和辽东栎林均为土壤全氮含量和土壤体积质量,灌丛则为土壤pH值。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

典型黑土区农田土壤碳库及其影响因子显著性变化特征研究

明确不同时期农田土壤碳库及其显著影响因子对农田土壤固碳具有重要意义。基于北安和克东地区20世纪80年代初全国第二次土壤普查资料,2010年测土配方施肥数据和实际补充采集样品分析数据,利用土壤类型GIS连接法研究土壤有机碳库及密度时空变化特征,并采用方差分析检验不同时期土壤有机碳密度空间变异的影响因子及其显著性差异。结果表明,研究区沟谷和低洼平地农田土壤有机碳密度及下降速率均高于漫岗高平原,表层和剖面的碳库年均下降速率为-0.14 t hm-2a-1和-0.13 t hm-2a-1,碳库储量呈现显著下降趋势。1980年农田表层土壤有机碳密度的显著性影响因子为土壤类型(亚类)、海拔、pH和全磷;2010年影响因子中土壤类型(亚类)和pH依然显著,海拔和全磷不再显著,坡度成为新的显著性影响因子。     

土地整理对农田土壤碳含量的影响

土地整理对土壤的强扰动会影响土壤的碳循环平衡,为了研究土地整理对农田土壤碳含量的影响,通过间接采样和随机采样方法,采集了江苏3个土地整理区土地整理前后土样进行有机质测定,初步分析了不同土地整理区土地整理后的土壤碳含量变化及其变化差异原因。主要结论有：1）通过土地整理,3个土地整理区土壤碳含量都有得到提高。其中,苏南丹阳土地整理区碳质量分数提高了26.05%,碳密度提高23.87%,提高幅度最大,碳密度变化方向与碳含量变化具有一致性,但提高幅度低于碳含量。这与各整理区原有土质、土地整理工程施工方式、施工时间等因素密切相关。2）水田碳质量分数显著高于旱地碳质量分数,但是经过土地整理旱地碳含量提高幅度大于水田,水田在整理前后碳含量变化幅度不大。3）在土地整理项目实施前应制定适宜的土地整理规划,实施有利于土壤固碳的土地整理工程。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

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。     

低温季节西南亚高山森林土壤轻组分有机碳动态

轻组分有机碳(LFOC)易受短期土地利用方式和环境变化的影响而被用作土壤有机碳短期环境效应的特征指标。通过西南亚高山均质化土壤在不同覆盖情形(裸土除雪BNS、裸土覆雪BS、凋落物除雪LNS、凋落物覆雪Control)下低温季节原位培养,对0~10 cm和10~20 cm深度LFOC影响的动态分析,结果发现:西南亚高山土壤LFOC平均占该土层总有机碳比例为15.5%;经过一个低温季节,不同处理下的LFOC比例变幅介于13.6%~21.1%;土壤0~10 cm和10~20 cm的LFOC在低温季节波动剧烈且含量高,甚至高于生长季节初期和末期,显示亚高山森林土壤碳动态在低温季节仍然极活跃;0~10 cm土壤中在低温季节凋落物覆雪处理土壤LFOC最低,而其余3个处理裸土除雪、裸土覆雪、凋落物除雪处理下LFOC含量和波动幅度均高于凋落物覆雪处理,表明土壤表面的凋落物和积雪覆盖及其组合显著影响0~10 cm土壤LFOC动态和含量;10~20cm土层LFOC时间动态也存在处理效应,显示地表覆盖同样影响下层土壤的LFOC过程;效应分析显示凋落物、积雪、采样时间、土壤深度及其交互作用对土壤LFOC含量的主效应和交互作用达到显著水平,特别是凋落物和积雪同时存在时抑制土壤LFOC形成而有助于维持土壤有机碳的稳定,而凋落物和/或积雪的消失均导致低温季节土壤LFOC升高。因此,在西南亚高山低温季节地表凋落物和积雪覆盖及其组合变化,将会影响亚高山森林土壤碳的库容量和稳定性。