不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明：黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

不同耕作方式下黑土有机无机复合体变化及有机碳分布特征

研究了不同耕作方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳在各级复合体中的分布特征。结果表明:黑土有机无机复合体组成以粉粒复合体为主;黑土有机碳主要存在于小粒级复合体中,开垦有使有机碳向小粒级复合体中聚集的趋势。随着复合体粒径的增大,有机碳各组分的含量趋于减少,HA/FA比值趋于增加;腐殖质碳主要集中在粉砂粒以下的复合体中,且复合体的粒径越小,HA所占比重越大。开垦可导致土壤复合体分散,不利于HA类胶结物质向小粒级复合体中分配,轮作有利于土壤有机碳的累积,土壤物理性状的改善及土壤肥力的提高。     

开垦对黑土有机碳在有机无机复合体分配的影响

本文研究了不同开垦年限黑土粘粒、粉砂和细砂级复合体中有机碳的分布特征及其变化规律,结果表明,黑土有机无机复合体组成以细砂级复合体为主,粘粒及粉砂级复合体次之。随着开垦年限的延长,黑土耕层和犁底层土壤粒粘级复合体的含量均有不同程度的增加,而粉粒及细砂级复合体的含量相应减少;黑土耕层各复合体中有机碳含量均明显减少,犁底层亦表现出降低的趋势。犁底层各复合体中有机碳含量占土壤有机碳含量的百分数表现各异,在粘粒级复合体中随着开垦年限延长趋于增加,而在粉粒和细砂级复合体中趋于减少。黑土耕层土壤粘粒级复合体中有机碳含量与粘粒级复合体含量呈明显的负相关,粉砂和细砂级复合体中有机碳含量与粉砂和细砂级复合体含量则呈明显的正相关。     

第二松花江干流底泥有机无机复合体组成及有机碳分布特征

以第二松花江干流为对象,研究其底泥有机无机复合体的组成及有机碳分布的差异,同时分析底泥有机无机复合体组成及其有机碳分布与岸边土壤之间的关系。结果表明:底泥与岸边土壤在有机无机复合体组成、有机碳分配和腐殖质组成方面表现出较好的一致性,说明岸边土壤对底泥的有机碳组成和分布有显著贡献。底泥的中央粒径呈现上游高、下游低的特点,抚松底泥中央粒径为200μm,吉林底泥中央粒径在70μm左右,榆树、松原底泥中央粒径在50μm左右;底泥的有机碳和腐殖酸含量也表现出上游高于下游的特点。底泥有机无机复合体组成以砂粒复合体为主,黏粒、粉粒复合体含量次之;并且随着复合体粒径的增加,有机碳含量减少。底泥HA/FA均大于1,从上游至下游表现为抚松>吉林>榆树>松原;底泥HA/FA均小于岸边土壤。     

东北黑土有机碳、全氮空间分布特征

应用经典统计学方法,分析了东北黑土表层1100个样点的土壤有机碳(SOC)和全氮空间分布规律。结果表明土壤有机碳和全氮平均含量分别为19.25 g kg-1和1.89 g kg-1,从南到北随纬度增加而增加,土壤有机碳和全氮与纬度的相关系数分别为0.70和0.76;土壤有机碳、全氮与黏粒、砂粒在P<0.01水平上显著相关,其中与砂粒为显著负相关,而SOC与粉粒则在P<0.05水平下显著正相关;土壤全氮与粉粒没有相关性。     

长期施用畜禽粪对黑土有机无机复合体动态变化的影响

为探究不同畜禽粪长期施用后,对黑土有机无机复合状况及有机碳在土壤有机无机复合体中分布的动态影响,以吉林农业大学教学实验田始于2010年的长期定位试验下的黑土作为研究对象。试验共设4个处理,分别为施用鸡粪（JF）、施用牛粪（NF）、施用猪粪（ZF）以及对照处理（CK）。土壤样品选取连续施用畜禽粪的第1年（2010年）、第3年（2012年）、第6年（2015年）、第9年（2018年）和第11年（2020年）土壤,测定不同处理下黑土重组有机碳含量、有机无机复合度、胶散复合体含量以及有机碳在各组分复合体中的分布。结果表明：试验初期,外源有机物质对土壤复合状况的影响并不显著,但随着时间的延长,并随着畜禽粪的长期施入,更多的有机无机复合体形成,有机质的积累得到显著提升,其中鸡粪效果最好。到2020年使用鸡粪处理下的重组有机碳及原土复合量分别比空白对照提高12.0%和10.0%。施用畜禽粪后,各组分胶散复合体含量也高于空白对照,但G₁复合体含量呈现下降趋势。从有机碳在各组复合体上的分布来看,畜禽粪长期施用可以增加各组分复合体上分布的有机碳。畜禽粪施入可以改善土壤复合状况,提高复合体及其碳含量,其中以鸡粪还田效果最好。     

硫酸铝和有机物料对盐碱土有机碳组成及复合体的影响

通过进行实验室室内培养试验,以盐碱土为研究对象,添加不同梯度有机物料(10,20,30,40,50,60 t/hm²)和同一硫酸铝添加量(0.2 t/hm²),研究硫酸铝和有机物料对盐碱土有机碳组成及复合体的影响。结果表明：施用硫酸铝和有机物料能够显著提高有机碳含量及活性有机碳含量。在施用硫酸铝且有机物料施用量为30 t/hm²时,微生物碳增长趋势开始减缓,土壤微生物商值到达峰值,Kos值与其他处理相比最低;硫酸铝和有机物料的施用可以促进土壤中粒级由小向大聚集,同时使各粒级复合体内有机碳含量增加,在有机物料施用量为30 t/hm²时,可以明显看出土壤结构变化。即在施用硫酸铝且有机物料施用量为30 t/hm²时,既能够有效提高盐碱土土壤肥力,又能改善土壤结构,能够经济合理地改良培肥盐碱地。     

不同土地利用方式对黑土有机无机复合体的影响

采用超声波分散、颗粒大小分组法研究不同土地利用方式下黑土有机无机复合体组成及有机碳的分布特征。不同土地利用方式下黑土均以细砂级复合体为主,有机碳含量随粒径增加而减少,C/N比随粒径增加而增加。NP和NPM处理比NF处理土壤<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加;草地与裸地相比<20μm粒级复合体含量减少,>20μm复合体含量增加。土地利用方式不同,土壤固碳的机制是不同的,草地生态系统的土壤固碳潜力高于农田土壤。施肥和有机质的输入使土壤各粒级复合体中的有机碳含量增加;使>20μm粒级复合体固持的SOC量比例增加,表明在土壤有机质含量增加的情况下,有机质有向大粒级复合体的积累增加。     

不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况及有机碳分布特征

通过不同种植年限茶园土壤有机无机复合状况以及有机碳的分布变化特征的研究,结果表明,植茶条件下,土壤有机碳含量、重组有机碳含量以及土壤有机无机复合量均高于非茶园对照土壤,并且随着植茶年限的增加而增加,土壤中轻组有机碳增加幅度明显大于重组有机碳,原土复合度下降.随着植茶年限的增加,茶园土壤＞50 μm级复合体含量减少,＜2 μm复合体含量增加,但茶园土壤有机无机复合体组成仍以＞50μm复合体为主,10～50μm复合体次之,＜2μm复合体含量最低.茶园土壤各粒级复合体有机碳含量均随植茶年限有不同程度增加,其中＜2 μm复合体固持的有机碳含量最高.其余粒级中有机碳含量随着粒径变粗而下降.有机碳在各粒级复合体中的分布以及各粒级复合体有机碳占土壤总碳量的比例均表现出2～10μm复合体＞小于2 μm复合体＞大于50μm复合体＞10～50μm复合体的趋势.     

坡耕地黑土活性有机碳空间分布及生物有效性

以一东北黑土区典型漫岗坡耕地为研究对象，测定不同侵蚀程度地形部位的活性碳组分，以分析土壤侵蚀对活性碳组分的影响以及沉积区侵蚀碳的归宿。研究结果表明：各地形部位表层黑土（0～20cm）水溶性有机碳（WSOC）含量介于14．6～20．0mg／kg之间，低于总SOC含量的0．15％WSOC在沿坡迁移的同时，向下淋溶也很显著。MBC含量为121．5～583．6mg／kg，占总SOC的1．0%～4．7％。Min—C变化范围为52．8～115．3mg／kg，土壤Min-C差异主要集中在表层。土壤侵蚀显著降低侵蚀部位表层土壤Min-C、WSOC和MBC含量，沉积区土壤MBC、Min—C含量及其商值较高，而WSOC却无显著累积。相关关系表明，表层土壤Min—C、WSOC和MBC均于总SOC含量呈显著正相关。初步的研究结果认为侵蚀物质的输入增加沉积区表层土壤微生物活性和土壤碳的矿化潜力，常年处于氧化环境中的侵蚀碳可能被矿化而难以累积。     

东北黑土有机碳的分布及其损失量研究

为了分析东北黑土土壤有机碳(SOC)的分布特征及其开垦以来黑土SOC的损失程度,我们于2004～2005年在黑龙江和吉林两省采集了32个自然黑土剖面样品,在每个自然黑土样品附近对应采集32个景观条件相似的耕作黑土样品。结果表明,自然黑土样品0～30cm土层SOC含量平均为32.20 g kg-1,最高可达63.46 g kg-1,黑龙江省自然黑土SOC含量(34.55 g kg-1)高于吉林省(23.80 g kg-1)。耕作土壤SOC平均含量为22.71 g kg-1,远低于自然土壤。受温度的影响,随着纬度的增加,自然黑土与耕作黑土SOC含量逐渐递增。由于土壤侵蚀以及耕垦和去除作物残留物等农业管理措施的综合作用,使得耕作黑土表层SOC含量小于自然黑土。与自然黑土相比,耕作黑土0～10cm土层SOC损失量在26.84%～46.57%之间,亚表层损失相对较少。黑土SOC含量下降也是土壤水土流失致使黑土层变薄的一个直接表现。耕作黑土表层流失厚度可以通过自然与耕作黑土剖面SOC含量的分异差值来估算。通过对土壤剖面上SOC的分布进行校正剔除土壤侵蚀的影响后得到的同等深度SOC含量的差值才可视为由耕作以及有机质输入量差异等因素造成的SOC损失量。未经校正而进行的自然黑土和耕作黑土同一深度SOC含量的比较可能过高估计了农业管理措施对土壤SOC损失量的影响。     

东北典型黑土区表层土壤有机碳储量及适宜样本容量

为了对典型黑土区土壤碳库有更加清晰与深刻的认识,并为其他地区土壤碳储量调查研究提供参考,利用典型黑土区2003—2004年收集的209个样点的实测数据,估算黑土区表层土壤平均有机碳密度及储量,研究碳密度的影响因素,探讨碳储量估算中的适宜样本容量。结果表明:(1)典型黑土区表层土壤有机碳平均密度为(5.75±0.33)kg/m~2,有机碳储量为(523.82±30.06)Tg。(2)表层土壤有机碳密度受气候、地貌、坡度、土壤类型和土地利用类型的影响。土壤碳密度与气温呈反比,与降水量呈正比;碳密度坡脚坡中下部坡上部坡顶宽谷平地;当坡度≥3°时,碳密度随坡度增加呈减小趋势;黑土、草甸土和黑钙土的碳密度小于暗棕壤和沼泽土;林地和草地碳密度大于农地。(3)在95%的置信度下,本研究对典型黑土区土壤有机碳储量的估算误差约为5%;要使估算误差分别为1%和10%,则所需样本容量分别为5 549和56。     

坡耕地黑土有机碳空间异质性及其格局

在250m×100m研究区域上以10cm间隔网格采样,用地球同步技术卫星自动聚焦水准仪测定采样点位置及坡度,用重铬酸钾—硫酸容量法测定SOC含量。用地统计学理论(半方差函数及Kriging插值)对SOC数据进行分析,结果表明坡耕地SOC在不同方向上存在很大的空间异质性。不同土层SOC的空间相关性存在很大的差异,随着土壤深度增加空间相关性减弱,主要原因是土壤发生因素,尤其是地形因素起着决定性作用。施肥,纵向打垄及耕翻等土壤管理方式降低了SOC空间的相关性,使其随机性增强,SOC呈均一化方向发展。用克立格(Kriging)插值法绘制坡耕地SOC含量分布图,发现SOC含量与地形及土壤发生过程尤其是土壤再分布过程密切相关。坡肩部位侵蚀最为严重,SOC含量最低;坡度相似的坡顶和坡背SOC含量相近。就整个研究区来看,高含量的SOC转变为中等含量和低含量的SOC,充分揭示SOC在量上的变化机理。     

黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布特征

为研究黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳含量和δ~(13) C值的分布特征,探讨黑土区水稻土水稳性团聚体有机碳及其颗粒有机碳的分布和稳定性,为该地区黑土的合理利用及土壤的合理培肥提供理论依据,以黑土区不同有机碳含量的水稻土为研究对象,利用湿筛法和物理分组技术分离提取各级团聚体及其颗粒有机物,采用~(13) C稳定同位素质谱技术分析有机碳含量及其δ~(13) C值。结果表明,黑土区水稻土以2~0.25mm团聚体为主,土壤有机碳主要富集在0.25mm团聚体中,尤其是2~0.25mm团聚体中;团聚体有机碳的δ~(13) C值随团聚体粒级的减小而增大,2mm和2~0.25mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳截获或碳固定能力,而0.25~0.053mm和0.053mm团聚体中有机碳的δ~(13) C值均大于土壤有机碳的δ~(13) C值,具有碳固持或稳定的能力;除B-2土样外,各土样均以2~0.25mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最大,以0.25~0.053mm团聚体中的颗粒有机碳含量为最小,且该团聚体中颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(r=0.917,P0.01),表明微团聚体闭蓄态的颗粒有机碳对土壤有机碳的固持和稳定发挥重要作用。土壤颗粒有机碳及各级团聚体中颗粒有机碳的δ~(13) C值均小于土壤有机碳及各粒级团聚体中有机碳的δ~(13) C值,团聚体颗粒有机碳的δ~(13) C值也随团聚体粒级的减小而增大。因此,黑土区水稻土中0.25mm的水稳性团聚体是有机碳的主要载体,团聚体颗粒有机碳作为活性碳库,较总有机碳更易反映黑土区水稻土有机碳的周转变化,其敏感性随团聚体粒级的增大而增强。     

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。     

重庆市土壤有机碳库的估算及其空间分布特征

基于重庆市第二次土壤普查的1411个土壤剖面数据，结合重庆市土壤图、土地利用现状图和行政区划图，在地理信息系统技术的支持下，对重庆市土壤有机碳密度及储量进行了估算、同时引入有机碳丰度指数这一指标，对有机碳在不同土壤、不同区域以及不同景观中的分布特征进行了分析。结果表明：重庆市20cm和100cm深度的土壤有机碳储量分别为0．27Tg和1．0Tg；20cm深度的土壤有机碳密度介于0．33～30．36kg／m^2之间．100cm深度的土壤有机碳密度介于1．27～72．69kg／m^2之间；重庆市土壤有机碳库在不同土壤、不同区域以及不同景观的分布具有高度的空间变异性，100cm深度的土壤、区域和景观有机碳丰度指数分别为0．58～1．95，0．55～1．39和0．46～1．58．与气候、植被、人类活动等因素密切相关。     

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。