退化高寒草甸土壤有机碳组分特征

在青海省三江源区,选择甘德县青珍乡高寒草甸典型样区,划分5种不同退化程度样地(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化),10cm等深度采集表土土壤样品,分析土壤有机碳和有机碳组分质量分数变化。结果表明,研究区内高寒草甸土壤表土有机碳及组分质量分数随退化程度的加剧和土层的加深而呈显著下降。与原生植被相比,轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化下0~30cm土层土壤有机碳质量分数分别平均降低21.7%、38.8%、67.4%和79.6%,土壤轻组有机碳质量分数分别平均降低22.8%、43.9%、68.8%和81.2%,土壤重组有机碳质量分数分别平均降低21.4%、38.3%、67.0%和79.0%。轻组占有机碳的比例为22.02%~27.04%,重组占有机碳的比例为72.96%~77.98%,有机碳量的分布主要集中在重组。总的来看,表层土壤有机碳及组分质量分数在生态系统退化下的变化剧烈。随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳质量分数下降迅速,损失严重。     

增温对藏北高寒草甸土壤有机碳含量的影响

为研究青藏高原高寒草甸土壤有机碳对开顶式气室（Open Top Chamber,OTC）增温的响应,比较了OTC增温试验和对照试验条件下不同深度、不同季节、不同年份的藏北高寒草甸土壤有机碳含量,分析OTC增温对高寒草甸土壤有机碳的影响。结果表明,OTC增温试验在短期（2 a内）对土壤有机碳影响不显著;OTC增温降低了土壤有机碳及活性有机碳的含量;土壤有机碳、活性有机碳的含量在夏季变化显著,在秋季含量最高;土壤有机碳、活性有机碳和可溶性有机碳均与土壤全氮、全钾和碱解氮含量呈显著相关;土壤温度与土壤有机碳含量呈负相关,与可溶性有机碳含量呈正相关。     

广西红树林湿地土壤有机碳储量估算

以典型区域茅尾海红树林自然保护区为样区,采样估算广西红树林湿地沉积层有机碳储量。结果表明,红树林土壤有机碳含量平均值从大到小排列顺序为混交林桐花光滩,0~50 cm土层分别为2.797%、1.218%和0.870%;红树林湿地土壤有机碳储量由大到小依次为混交林桐花光滩,混交林、桐花和光滩0~50 cm土层土壤有机碳储量分别为142.79、47.25和47.21 t/hm2。与周边红树林地区相比,钦州湾混交林的各层土壤碳储量与深圳湾红树林和海口的白骨壤接近,但远低于深圳福田的秋茄林和海口的桐花,而钦州湾桐花、光滩的各层土壤碳储量与深圳湾光滩较接近。     

气候变化及人类活动对中国土壤有机碳储量的影响

在我国进行的第2次土壤普查工作当中可以发现,土壤剖面的碳储存量和气温、降水量之间的关系,他们之间的关系在不同的温度下有不同的表现,在年平均温度小于等于10℃时,土壤当中的邮寄弹出存量和温度呈现出一种反比的关系,在年平均温度在10~20℃之间的时候,和降水呈现一个正比的关系,若在年平均大于20℃的地区,土壤当中的碳储存量和温度与降水之间的关系就很小了。在中国,由于温度和降水成正比,二者之间的关联性很强,所以在进行分析的时候要选用偏相关的分析方法。受到人类活动的一个制约限制,耕地土壤的有机碳储存量和温度与降水之间的关系要远远低于非耕地土壤。对同一温度和降水量地区的耕地及非耕地土壤进行一个比较可以看出,前者的有机碳存量与后者的有机碳储存量有着明显的差异性,人类的活动在一定程度上会对土壤中碳的石方造成影响。     

禁牧休牧对藏北高寒草甸物种多样性和生物量的影响

通过对藏北高寒草甸禁牧3a(JM3)、禁牧5a(JM5)、禁牧7a(JM7)、休牧5a(XM5)和自由放牧(FM)等不同管理措施样地的植物群落物种多样性、群落高度、群落盖度、地上生物量和地下生物量的实地调查与分析,探讨了禁牧和休牧对藏北高寒草甸物种多样性和生物量的影响。结果表明,禁牧样地的群落丰富度指数、多样性指数均显著高于休牧和自由放牧样地,而禁牧3a和5a显著高于禁牧7a;禁牧3a的均匀度指数显著低于禁牧5a和7a,其禾草和莎草的重要值则高于其他样地;禁牧5a样地地上生物量最高,为84.2 g/m2,并且其地下生物量与地上生物量的比值最小。在藏北地区,禁牧5a不仅可维持较高的高寒草甸物种多样性,而且还能够明显提高高寒草甸可利用生物量,但是禁牧5a以上将不利于维持较高的物种多样性和草地可利用生物量。     

吉林省耕层土壤有机碳储量及影响因素

为了了解最易受人类活动影响的耕地表层土壤有机碳库对土壤碳库变化及土壤固碳的潜力,以吉林省为研究区域,基于吉林省土肥站提供的2010年耕地地力评价数据(5742个耕地表层土壤采样点数据)以及1∶500 000土壤图等用于分析的基础图件资料,结合ArcGIS技术及统计分析软件SPSS,分析计算了研究区耕地表层土壤有机碳密度、储量及其空间分布特征,并且对吉林省耕地表层土壤有机碳与影响因素之间的关系进行研究。结果表明:吉林省耕地表层有机碳平均密度为3.95kg·m-2,土壤有机碳总储量约为0.206Pg;吉林省东部、中部和西部三大自然地理区域的耕地表层有机碳平均密度分别为4.94、3.66kg·m-2和3.22kg·m-2,自东向西有递减的趋势。各土壤类型中,暗棕壤、白浆土、黑土、黑钙土、草甸土5种土壤类型的耕地表层有机碳储量约占耕地表层土壤有机碳总储量的75.37%,高于其他土壤类型。土壤有机碳含量与年积温呈不显著负相关关系,与年降雨量、土壤阳离子交换量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系,在对土壤有机碳进行空间预测和碳库估算时,需要考虑以上四个重要因子。总之,吉林省耕地表层土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,整体上呈现自东向西逐渐减小的趋势,年降雨量、年积温、土壤pH及CEC与耕地表层土壤有机碳含量密切相关。     

土壤有机碳储量的估算研究进展

就土壤碳循环与全球变化,人类活动对土壤有机碳库的影响,土壤有机碳库的估算等主要研究进展进行了分析综述,并基于空间尺度对相关估算方法进行了分析和评价。     

玉米秸秆还田对土壤有机碳、微生物功能多样性及甘蓝产量的影响

在甘蓝蔬菜地采用随机区组设计,共设4个秸秆还田试验处理,即JG1（低用量,秸秆7 500 kg·hm-2）,JG2（中用量,秸秆11 250 kg·hm-2）,JG3（高用量,秸秆22 500 kg·hm-2）和CK（秸秆不还田）,采集分析不同处理土壤有机碳及微生物功能多样性。结果表明：秸秆还田后显著提高土壤微生物量碳（MBC）和水溶性有机碳（WSOC）含量,MBC增加了127.0%～147.7%,WSOC提高了54.1%～69.4%。中、高用量玉米秸秆还田后,土壤微生物活性（AWCD）、微生物Shannon指数（H）和均匀度指数（E）均显著高于对照,甘蓝产量分别提高16.6%和11.1%。研究结果表明,秸秆还田是一种有效提高土壤有机碳及微生物功能多样性的土壤管理方法。     

土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳及其组分的影响

[目的]探讨土壤碳库的变化规律。[方法]以原生高寒草甸、人工草地和农田(油菜地)作为研究对象,利用土壤有机碳密度分组法,研究3种土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳(SOC)及轻组有机碳(LFOC)含量变化的影响。[结果]3种土壤0～40 cm土体内,SOC含量依次为人工草地>高寒草甸>油菜地,分别为113.13、111.61和93.54 t/hm2;LFOC含量依次为人工草地>高寒草甸>油菜地,分别为10.36、8.93和5.83 t/hm2。人工草地与高寒草甸相比,0～40 cm土壤SOC含量间差异不明显,但LFOC高16.01%;耕作20年的农田中,SOC和LFOC分别较高寒草甸低16.19%、34.71%。[结论]人工草地土壤中总SOC和LFOC则略高于高寒草甸,明显高于农田,人工草地和高寒草甸的植物-土壤系统的总固碳量明显高于农田。     

耕作方式对晋中玉米田土壤有机碳储量的影响

试验设置深翻秸秆不还田(PT)、深翻秸秆还田(PTS)、免耕秸秆不还田(NT)和免耕秸秆还田(NTS)4个处理,测定收获后耕层0～30 cm剖面土壤容重、有机碳含量及其储量,以探究不同耕作方式对晋中地区玉米田土壤有机碳储量的影响。结果表明,NTS和NT处理下土壤容重显著高于PT和PTS处理;NTS处理0～20 cm土层有机碳含量及其储量均最高,而PT处理20～30 cm土层有机碳含量及储量均显著高于其他处理;从0～30 cm剖面来看,NTS处理土壤有机碳储量显著高于其他处理。采用免耕秸秆还田措施可能是晋中地区玉米田潜在的土壤固碳途径。     

冻融作用对退化高寒草甸土壤有机碳及组分的影响

在退化高寒草甸设置研究样地,采集土壤样品,开展室内冻融模拟试验和有机碳及组分的测定,分析不同冻结时间、不同冻融循环次数对退化草甸土壤有机碳及组分的影响。结果表明,随着冻结时间的延长,土壤有机碳、轻组有机碳含量呈增加趋势,从未退化到重度退化草地,有机碳、轻组有机碳含量增幅分别为2.55%~6.09%、22.39%~43.08%;随着冻融循环次数的增加,有机碳、重组有机碳含量呈降低趋势,轻组有机碳含量呈增加趋势,从未退化到重度退化草地,有机碳、重组有机碳含量的减少幅度分别为5.82%~7.13%、17.88%~23.26%,轻组有机碳含量的增幅为33.24%~70.58%。冻结时间对轻组有机碳含量的影响更显著,冻融循环次数对轻组有机碳、重组有机碳含量的影响则更显著;在同样的冻融作用下,土壤有机碳及组分含量均随草地退化程度的加剧而减少。     

油松林土壤有机碳储量变化及其影响因素

  目的  通过探究油松林Pinus tabulaeformis土壤有机碳质量分数和储量的垂直变化和时间变化特征,为油松林土壤碳储量预测和碳汇管理提供理论依据。  方法  基于1980?2017年文献数据,综合运用单因素方差分析、多重比较、相关性分析和通径分析等方法,探讨棕壤和褐土2种土壤类型下油松林土壤有机碳质量分数及储量变化特征,并结合不同时期中国森林经营措施和油松生长特征分析其驱动因素。  结果  油松林土壤有机碳质量分数和储量变化随土层深度增加而显著降低(P＜0.05),0~20 cm土层是碳库的主要贡献层,占0~60 cm土层土壤有机碳储量的45%~50%;近40 a间土壤有机碳质量分数和储量呈先减少后增加的时间变化特征,其中,2000?2009年为最低点,而后出现较大幅度增加,在2017年达到储量最高点,为247.02 Tg。  结论  土壤容重、土壤全氮和林分郁闭度是油松林土壤有机碳质量分数(储量)变化的主要因素,不同时期森林经营和保护措施对三者的深刻影响是油松林土壤有机碳质量分数和储量呈现明显时间变化的重要原因。图3表5参49     

土地利用和土地覆被变化对土壤有机碳密度及碳储量变化的影响 ——以黑龙江省大庆市为例

以2019年为研究时间结束节点,分别以10 a的短期时间间隔、35 a的较长期时间间隔,通过遥感影像获取1984、2009、2019年大庆地区不同土地类型变化数据;利用多种参数定量分析不同时间尺度土地利用和土地覆被变化的强度和方向,结合野外实地取样分析得到土壤有机碳的数据;运用地理探测器与地理信息系统的空间分析,选取8种不同的自然因素和社会因素,分析研究区土壤有机碳储量变化的各影响因素之间关系.结果表明:①土地利用和土地覆被,因不同时间尺度变化的强度和方向而有显著不同,不同土地利用和土地覆被之间流动方向是复杂的过程.②研究区的土壤有机碳,经历了由减少到回升的变化趋势;经单因素方差分析,0～20 cm土壤有机碳质量分数与土地利用和土地覆被类型有显著性差异,表层土的有机碳更容易受到土地利用和土地覆被变化的影响;土壤有机碳密度变化速率和方向,因时间尺度不同有所区别.③1984—2019年土壤有机碳储量减少了1.19×1010kg,但2009—2019年土壤有机碳储量增加了8.06×109kg;各影响因素比较复杂地交互作用于土壤有机碳储量变化中.     

不同植被恢复模式下光伏电站土壤有机碳储量分布特征

  目的  探究光伏电站环境内不同植被恢复措施下0~40 cm土壤有机碳质量分数和储量的变化特征,为干旱区光伏电站生态治理模式优化配置提供理论依据。  方法  在光伏电站内选取3种人工建植植被样地:樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica、黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus、苜蓿Medicago sativa,以未受电站建设干扰的天然植被样地作为对照。  结果  重新建植植被后,樟子松、黄芪和苜蓿样地的土壤有机碳质量分数和储量仍然显著低于对照(P＜0.05),但在这3种植被中,樟子松样地的土壤有机碳质量分数相对于另外2种样地显著增加了4.99和6.80 g·kg?1,而有机碳储量则显著提高了14.52和19.37 t·hm?2 (P＜0.05)。研究区土壤有机碳质量分数和储量整体上随土壤深度增加而显著降低(P＜0.05)。植被类型和土壤深度及其交互作用显著影响研究区的土壤有机碳质量分数。此外,土壤pH和电导率也是影响土壤有机碳质量分数和储量的重要指标。  结论  随着电站内环境治理工作的推进,相比于草本植被,光伏电站内可以通过人工种植樟子松来提高土壤固碳作用,并尽量减少后期的人为干扰。图2表3参39     

陆地生态系统土壤有机碳储量研究进展

目前,土壤有机碳储量日益成为全球变化和陆地生态系统碳循环研究的前沿和热点问题,其中土壤有机碳又是全球碳循环中最为复杂、受全球气候变化影响最大的部分.本研究结合土壤有机碳储量研究的国内外报道,介绍了陆地生态系统中土壤有机碳库特点及研究意义,总结了当前土壤碳储量研究的5种主要方法(土壤类型法、植被类型与生命地带法、GIS估算法、模型估算法、相关关系统计法)及其各自特点、存在的问题.同时,通过土壤理化特性、气候条件、CO2浓度、土地利用、土地管理等5个方面简要评述了各种因素对土壤碳的积累与循环的影响,并对土壤有机碳储量今后的研究方向进行了展望.     

三江源区高寒草甸湿地植被退化与土壤有机碳损失

人为活动影响下陆地生态系统退化对于土壤碳库损失的影响规模是当前全球变化研究的热点.在青海省三江源区选择了8个高寒草甸典型样区,划分4种不同退化程度样地(原生植被、轻度退化、重度退化、极度退化),收割法采集地上部植物生物量,10 cm等深度采集表土土壤样品,分析了地上生物量、可食牧草生物量以及土壤有机碳含量变化.结果表明,随着退化程度的加剧,地上生物量和饲草生物量均表现强烈下降的趋势,但后者的下降幅度更大,在极度退化下损失达99%.研究区内高寒湿地土壤的表土有机碳含量出现极大的变异性,随退化程度的加剧而呈显著下降.与原生植被下相比,轻度退化、重度退化和极度退化下0～30cm土壤有机碳含量分别平均降低了25%、44%和52%.这种损失固然与地上部生物量下降有关,有机碳分层系数显示土壤侵蚀也是重要因素.估计退化下土壤有机碳平均下降36tC·hm~(-2),累积退化下表土有机碳损失可能在200TgC以上,保护高寒草甸生态系统,对于三江源区土壤的畜牧业可持续发展和我国陆地生态系统碳库具有极重要的意义.     

山东省聊城市耕层土壤有机碳储量动态研究

根据第二次土壤普查和2005年土壤采样分析结果,对聊城市20余年来土壤有机碳储量动态变化状况进行了研究,结果表明,研究区土壤有机碳总量增加了123万t。在此基础上进一步分析了土壤有机碳储量增加的原因。     

不同利用方式下土壤有机碳转化及微生物群落功能多样性变化

 【目的】研究亚热带地区不同土地利用方式下土壤生物和生物化学性状的变化特点，为制订合理的耕作施肥管理措施提供科学参考。【方法】选择亚热带地区的一个小流域，通过田间采样分析，比较了不同土地利用方式下土壤有机碳和养分含量、土壤有机碳矿化以及土壤微生物生物量和微生物群落功能多样性变化。【结果】土壤有机碳、全N含量、土壤微生物生物量碳氮以及土壤的呼吸强度变化均表现为稻田（菜地）＞竹林＞园（旱）地，0～15 cm、15～30 cm稻田（菜地）土壤有机碳和全N含量平均比园（旱）地土壤高76.4%、59.8%和80.8%、67.3%，0～15 cm稻田土壤的微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度分别是园（旱）地土壤的6.36倍、3.63倍、3.20倍。土壤微生物代谢熵园（旱）地＞林地＞稻田，稻田土壤的代谢熵仅为园（旱）地土壤的47.7%。培养期间土壤有机碳矿化量和矿化率稻田＞竹林＞园（旱）地。土壤细菌数量稻田≥园（旱）地＞林地，但真菌和放线菌数量在不同利用方式之间并没有显著差异。土壤微生物的平均吸光值和群落功能多样性指数稻田＞园（旱）地＞林地。研究还揭示，稻田改种蔬菜5 a后，由于大量施用磷肥，土壤速效磷含量显著升高，但土壤有机碳和全氮含量没有明显差异；土壤微生物生物量碳、氮和土壤呼吸强度显著下降了53%、41.5%和41.3%，代谢熵升高了23.6%，土壤有机碳的矿化速率也有下降的趋势；土壤细菌和放线菌数量略有升高但差异不显著，真菌数量显著增加，而土壤微生物群落功能多样性指数却显著下降了。【结论】不同土地利用方式下土壤的生物和生物化学性状有显著不同。稻田利用方式下土壤的有机碳和养分含量、以及土壤有机碳转化过程指标和微生物群落功能多样性等均较该区的旱地和林地土壤高。但若在高肥力稻田上继续过量施用化肥，将有可能造成土壤生物性状和生化功能衰减，导致土壤生物质量退化。     

山区高寒草甸东西坡土壤有机碳及组分差异

为全面认识青藏高原高寒草甸土壤碳库及调控机理,更好地维护区域生态系统功能,以青藏高原色季拉山高寒草甸土壤为研究对象,在东西坡分别采集0～30 cm层次土壤,研究其总有机碳（TOC）及组分的分布。结果表明：色季拉山东西坡土壤TOC及各活性有机碳组分含量无明显差异,西坡各土层中易氧化碳（EOC）在 TOC中的占比均显著高于东坡;西坡TOC和EOC从0～10 cm 到10～20cm 土层递减率显著高于东坡;西坡各土层pH和微生物量碳氮比显著高于东坡;色季拉山高寒草甸土壤TOC平均含量为50.45g/kg,EOC平均含量为8.17g/kg,均高于西藏北部高寒草甸。色季拉山气候有利于高寒草甸土壤有机碳的积累,同时对生境变化较为敏感。