农田沙漠化过程中土壤有机碳和氮的衰减及其机理研究

 测定了科尔沁沙地不同沙化程度农田 0～ 15cm耕层土壤粒级分布、有机碳 (SOC)和全氮 (N)含量 ,并应用土壤粒级物理分组方法对农田土壤各粒级组分 (2～ 0 .1、0 .1～ 0 .0 5、<0 .0 5mm)中SOC和氮的含量、富集系数、分配比例进行了研究 ,以揭示沙漠化过程中碳、氮衰减的机理。结果表明 ,沙地农田土壤物理稳定性指数大都低于5 % ,是土壤易发生风蚀沙化的内因。沙漠化过程中SOC和氮衰减的机理 ,一方面是与粘粉粒和部分极细沙结合的稳定态的有机碳和氮直接被吹蚀 ,粘粉粒吹蚀 1% ,SOC和全氮含量分别下降 0 .16 9g·kg-1和 0 .0 2 15g·kg-1;另一方面是与沙粒结合的颗粒有机碳 (ParticulateOrganicCarbon ,POC)形成量减少 ,沙漠化程度每增加 1级 ,POC、全氮含量分别下降 0 .4 3g·kg-1和 0 .0 5 9g·kg-1。     

玛纳斯河流域绿洲棉田土壤有机碳和全氮含量及碳储量变化分析

[目的]为了对绿洲棉田土壤有机碳、全氮的分布状况进行研究。[方法]以天山北坡玛纳斯河流域绿洲棉田为研究区,以弃耕地为对照,采用地统计学方法,研究连续23年种植棉花地的土壤0～30、30—60和60～100em土层土壤有机碳和全氮的分布特征。[结果]玛纳斯河流域绿洲棉田土壤有机碳、全氮含量呈垂直分布,且随着土壤深度的增加而降低,并且0-30cm土层明显高于30cm以下土层,土壤有机碳储量呈现增加的趋势;弃耕地土壤有机碳、全氮亦呈垂直分布,且随着土壤深度的增加而含量降低,有机碳含量差异明显,并且弃耕地土壤有机碳含量呈逐月下降趋势,而棉田土壤有机碳储量变化呈先减少后增加,即棉花生长初期,0—30和30～100cm土层有机碳储量降低,到花期最低;而随着棉花进入生殖生长后期,有机碳储量呈现增加趋势;弃耕地有机碳储量因没有植株凋落物的输入而呈现逐月降低的趋势,二者有机碳含量差异明显。[结论]绿洲棉田土壤有机碳、全氮含量明显高于弃耕地,土壤有机碳储量呈现增加的趋势,且主要发生在0—30cm土层,在30—100cm土层中有机碳、全氮含量变化差异不大。     

Analysis on Variation of Soil Organic Carbon and Total Nitrogen Content and Carbon Storage in the Oasis Cotton Field of Manas River Valley

[目的]为了对绿洲棉田土壤有机碳、全氮的分布状况进行研究。[方法]以天山北坡玛纳斯河流域绿洲棉田为研究区,以弃耕地为对照,采用地统计学方法,研究连续23年种植棉花地的土壤0～30、30～60和60～100 cm土层土壤有机碳和全氮的分布特征。[结果]玛纳斯河流域绿洲棉田土壤有机碳、全氮含量呈垂直分布,且随着土壤深度的增加而降低,并且0～30 cm土层明显高于30 cm以下土层,土壤有机碳储量呈现增加的趋势;弃耕地土壤有机碳、全氮亦呈垂直分布,且随着土壤深度的增加而含量降低,有机碳含量差异明显,并且弃耕地土壤有机碳含量呈逐月下降趋势,而棉田土壤有机碳储量变化呈先减少后增加,即棉花生长初期,0～30和30～100 cm土层有机碳储量降低,到花期最低;而随着棉花进入生殖生长后期,有机碳储量呈现增加趋势;弃耕地有机碳储量因没有植株凋落物的输入而呈现逐月降低的趋势,二者有机碳含量差异明显。[结论]绿洲棉田土壤有机碳、全氮含量明显高于弃耕地,土壤有机碳储量呈现增加的趋势,且主要发生在0~30 cm土层,在30～100 cm土层中有机碳、全氮含量变化差异不大。     

毛乌素沙地不同植被类型的土壤颗粒分形与土壤碳氮变化特征

为了探讨不同植被类型的土壤碳氮特征,测定了毛乌素沙地不同植被群落土壤0~10、10~20和20~60 cm土层土壤有机质、全氮及土壤颗粒组成的动态变化,并分析了土壤颗粒组成中沙粒、极细沙和黏粉粒质量分数变化与土壤有机质和全氮质量分数间的关系。结果表明,固沙植被的建植显著提高土壤有机质和全氮质量分数,而不同植被类型对土壤有机质和全氮质量分数的影响差异主要发生在土壤表层(0~10 cm),深层差异不显著。而同一植被类型土壤有机质和全氮质量分数随土层加深呈下降趋势,表现出垂直方向的变异。其中樟子松样地对表层土壤有机质和全氮质量分数含量影响最大,具有明显表聚性,随土层加深土壤有机质和全氮质量分数含量下降最为显著,而沙柳+油蒿+杨柴样地和沙地柏+油蒿样地土壤有机质、全氮质量分数随土层加深无显著变化。固沙植被的建植显著提高土壤黏粉粒(0.05 mm)和极细沙(0.05~0.10 mm)质量分数,而显著降低了沙粒质量分数(0.1~1.0 mm),不同植被类型样地各层土壤极细沙和黏粉粒质量分数由大到小依次为樟子松样地、沙地柏油蒿样地、沙柳油蒿杨柴样地,而沙粒质量分数与之相反。同一植被类型样地,随土层加深沙粒平均质量分数均呈增加趋势,极细沙和黏粉粒质量分数则呈降低趋势。土壤颗粒组成与土壤有机质、全氮质量分数间相关性表明,土壤中黏粉粒和极细沙粒质量分数分别与土壤有机质和全氮质量分数呈显著正相关,而沙粒质量分数却与土壤有机质和全氮质量分数呈显著负相关(p0.01)。     

科尔沁沙地樟子松疏林草地土壤有机碳及其稳定性特征

[目的]探讨科尔沁沙地半干旱区樟子松疏林草地土壤有机碳及其稳定性。[方法]通过分析林内0～5、5～10、10～20和20～30cm层土壤有机碳(SOC)、土壤微生物量碳(MBC)以及土壤易氧化有机碳(Clab)含量,揭示樟子松疏林草地SOC含量及其稳定性。[结果]樟子松疏林草地SOC含量随土层深度的增加而降低,由表层(0～5 cm)的6.77 g/kg降到深层(20～30 cm)的3.51 g/kg,下降了约48%;MBC在土壤空间分布上表现为先降低后增加,Clab含量呈相同的变化趋势。[结论]随着土层深度的增加,樟子松疏林草地Clab含量升高,表明樟子松疏林草地SOC的稳定性随土壤深度的增加而降低。     

不同农田管理措施下土壤有机碳及其组分研究进展

概述了农田生态系统下土壤有机碳的分组方法,包括物理、化学和生物分组,并分别从施肥、耕作、覆盖、秸秆还田、降水和灌溉以及轮作等农田管理措施方面探讨了不同管理措施对土壤有机碳及其组分的影响.     

旱地土壤有机碳氮和供氮能力对长期不同氮肥用量的响应

【目的】揭示旱地土壤有机碳氮、氮素矿化对长期不同氮肥用量的响应及有机碳氮与氮素矿化的关系,进而评价土壤供氮能力,为旱地土壤氮素管理提供参考。【方法】在陕西杨凌2004年开始的旱地小麦氮肥长期定位试验基础上,采集不同氮肥用量(0(N0)、160(N160)、320(N320)kg N·hm~(-2))试验的土壤样品,测定土壤有机碳、有机氮,微生物量碳、氮含量,并采用间歇淋洗好气培养法测定土壤的氮素矿化。【结果】与对照N0相比,施用氮肥(N160、N320)增加了0—10、10—20、20—40、0—40 cm土层有机碳含量,且在小麦播前期和收获期表现不一致;施氮(N160和N320)处理均显著提高了0—10 cm土层有机氮含量,但仅N320处理显著提高了0—40 cm土层土壤有机氮含量;施用氮肥(N160、N320)未改变0—10、10—20 cm土层土壤微生物量氮和微生物量碳含量,仅N320处理显著提高了20—40、0—40 cm土层微生物量氮和微生物量碳含量。0—10 cm土层,土壤氮素矿化量、矿化势(N_0)与施氮量、有机氮含量呈显著正相关,氮素矿化速率常数(k)则与其呈显著负相关。10—20 cm土层,施氮处理(N160、N320)土壤的氮素矿化量均显著高于不施氮处理(N0),增幅分别为27.3%和35.2%,且与施氮量、有机碳、有机氮含量呈显著正相关;氮素矿化势(N_0)随着有机碳增加而显著增加,矿化速率常数(k)则降低。20—40 cm土层,N320能提高氮素矿化量,并与有机氮、微生物量碳呈显著正相关。【结论】合理施氮肥能明显促进旱地0—10和10—20 cm土壤有机碳、有机氮积累,提高土壤氮素矿化能力,降低氮素矿化速率,是提高旱地土壤有机氮、有机碳含量和土壤供氮能力的有效途径。     

不同施肥方式对农田有机碳含量的影响

[目的]研究不同施肥方式对农田有机碳（SOC）含量的影响,为制定农田管理措施以减少碳排放提供科学依据。[方法]收集我国37个试验站资料,分析不同施肥处理下SOC变化。[结果]对照（CK）、有机肥（M）、无机肥（NPK）、无机肥＋秸秆（NPKS）和无机肥＋厩肥施肥（NPKM）处理方式下,SOC含量上升的样本比例分别为37.86%、89.96%、72.24%、97.87%和94.43%。不同施肥处理下SOC的增长量与施肥时间呈显著正相关（P〈0.01）。SOC初始值与不同施肥方式下的SOC含量呈极显著正相关（P〈0.01）,但与SOC年增长率呈明显或极显著负相关（P〈0.05,P〈0.01）。[结论]有机肥和无机肥配施,有助于提高SOC含量,增强土壤养分供贮能力,有利于维持土壤有机质的平衡。     

长白山8种林型土壤有机碳和全氮的质量分数及垂直分布特征1）

基于样地调查和室内分析,比较研究了长白山地区典型的8种森林类型土壤有机碳和全氮的质量分数、碳氮比、碳密度和氮密度的分布特征。结果表明,8种林型土壤有机碳和全氮的质量分数变化范围分别是36．99～70．33、3．14～6．04 g· kg－1,有机碳、全氮质量分数最大的林型均是阔叶混交天然林。红松天然林土壤C ／N值最大为15．56,其它C ／N值变化范围为10．55～12．19。在土壤垂直剖面上,随着土层深度的增加,土壤的有机碳、全氮质量分数随之递减,土壤密度随之递增。8种林型土壤碳密度是杨树天然林最大,为22．13 kg· m－2,氮密度是落叶松人工林最大,为1．97 kg· m－2;针阔混交人工林的碳密度和氮密度均为最小,分别是12．37、1．11 kg· m－2。     

中国土地荒漠化对土壤碳的影响研究综述

分析了中国土地荒漠化对土壤碳影响的相关研究文献发现,由于历史和现实的原因,国内荒漠化区土壤碳研究存在理论和实证不足,没有适用的计算方法等问题;对维持我国可持续发展起关键作用的青藏高原及西南喀斯特石漠化区的土壤碳研究尤其欠缺。由此导致无法解释中国荒漠化生态系统碳源、碳汇的大小、分布及其变化这样一个重要的科学问题。急需开展以下方面的基础研究工作,加强荒漠生态系统土壤碳循环方面基础数据的收集整理工作;进一步加强荒漠生态系统碳库收支计算方法的研究;加强我国荒漠化地区土壤碳源、碳汇的实证研究;加强对青藏高原、南方喀斯特石漠化区等对维系我国可持续发展起关键作用的特定区域的土壤碳库收支的基础研究。以便全面、系统地估算和评估中国荒漠化地区碳源、碳汇的大小、分布及其变化,为更好的应对全球气候变化提供决策依据。     

黄河三角洲土地利用方式对土壤可溶性有机碳、氮的影响

以黄河三角洲垦利县轻度盐渍化土壤为研究对象,选取菜地、果园、粮田和未利用地四种土地利用类型,通过实地采样分析,对土壤中可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)进行研究。结果表明:研究区不同土地利用类型土壤可溶性有机碳与可溶性有机氮含量呈现一定的差异,土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量均值分别以粮田和菜地土壤最高,其含量分别为128.2 mg/kg与86.6 mg/kg,以未利用地土壤最低,分别为52.2 mg/kg和20.1mg/kg。土壤可溶性有机碳占总有机碳的比例(DOC/TOC)和可溶性有机氮占总氮的比例(DON/TN)均以菜地土壤最大,分别为1.45%和9.62%,远高于其他三种土地利用类型,不同土地利用类型间可溶性有机氮占可溶性总氮的比例(DON/TDN)差异不大。研究区土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮与其他形态碳、氮之间的相关性分别达极显著或显著性水平,不同土地利用类型间土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮与其他形态碳、氮之间的相关性大小并不一致。     

覆膜免耕对玉米间作豌豆农田土壤有机碳和氮的影响

借助2013年在河西绿洲灌区建立的不同耕作措施长期定位试验,通过探究耕作措施与种植模式对土壤有机碳和氮的变化特征,以期为构建试验区农田高效生产技术提供理论依据.试验设置耕作方式和种植模式两个因素,包括传统覆膜耕作(CT)和覆膜免耕(NT)2种耕作方式;单作玉米(M)、玉米间作豌豆(M/P)、单作豌豆(P)3种种植模式,...     

土地利用变化对土壤团聚体有机碳的影响

[目的]探讨土地利用变化对土壤团聚体有机碳的影响。[方法]利用团聚体分组方法,选择红树林湿地和农田（由湿地开垦为农田）为研究对象,分析湿地转变为农田后土壤团聚体有机碳的变化规律。[结果]土壤团聚体主要分布在2000～250μm粒级中。质量分数为76．52％。土壤有机碳含量在团聚体中分配呈现了在2000—250μm粒级中最大,50～250μm次之,〈50μm团聚体最小的规律。土地利用变化对土壤团聚体有机碳具有明显的影响,对2000～250μm粒级团聚体的影响最为显著,50～250μm次之。土壤有机碳含量与2000～250μm和〈50μm团聚体有机碳含量达到了极显著水平,但同50～250μm粒级有机碳含量并无明显相关。[结论]湿地开垦为农田后导致土壤团聚体碳库发生了显著变化,其中2000～250μm粒级有机碳对土地利用变化的响应更为敏感。     

侵蚀及土地利用管理方式改变对土壤有机碳的影响

土壤侵蚀是重要的环境公害,侵蚀造成土壤有机碳的大量迁移、转化和流失,产生严重的环境问题,相关机理研究尚不清楚。阐述了水蚀和风蚀两种主要方式对土壤有机碳库的影响,侵蚀和二氧化碳温室气体排放的关系。介绍了林地转为农田、草地以及草地转为农田等土地利用方式的改变对土壤有机碳库的影响,免耕提高土壤固碳能力。提出了控制侵蚀,减少土壤碳流失的措施。     

土壤有机碳和无机碳耦合关系研究进展

干旱、半干旱地区土壤碳库由土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)组成。由于土壤有机碳和无机碳之间存在耦合关系,有机碳含量变化可能会导致无机碳含量变化,反之亦然。过去农田土地管理和退耕还林等措施增加碳库侧重土壤有机碳,但是由于土壤有机碳和无机碳耦合关系机理尚不清楚,土壤有机碳增加可能对土壤无机碳造成的影响了解不足,不利于精确估算土壤碳汇变化情况。总结土壤有机碳和无机碳耦合关系情况,并从土壤有机碳向无机碳转移、土壤无机碳对土壤有机碳的保护作用等方面探究土壤有机碳和无机碳耦合机理,并提出未来研究需要加强的几个方面。     

草原退化过程中土壤碳氮分布与群落生物量的关系

为了有效开发利用草原、维护草原生态系统良性循环,以内蒙古呼伦贝尔克鲁伦流域的克氏针茅(Stipa krylovii)典型草原为研究对象,通过设置不同放牧强度的天然草原试验样地,采用野外实地调查与室内分析法,研究不同放牧强度下土壤碳-氮空间分布格局以及其对植被生产力的影响。结果表明:不同放牧梯度上植物地上生物量变化趋势为:轻牧中牧重牧;不同放牧梯度上的土壤有机质碳含量有显著差异性,变化表现为:轻牧重牧中牧;不同放牧梯度上的土壤氮含量有显著差异性,且轻牧重牧、轻牧中牧,中牧、重牧变化关系不显著;不同放牧梯度上,土壤C/N值与植物生物量均保持一种相对稳定的关系。     

施用生物炭对旱作农田土壤有机碳、氮及其组分的影响

通过安排田间试验,在旱作农田土壤中施用果树树干、枝条生物炭,分层分析不同用量(0、20、40、60、80 t·hm-2)生物炭对农田土壤有机碳、氮及其组分的影响。结果表明:在0~10 cm土层,土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)随生物炭施用量的增加而增加,微生物生物量碳(MBC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、硝态氮(NO-3-N)、微生物生物量氮(MBN)均在生物炭施用量为60 t·hm-2时达到最大,分别比对照(B0)显著增加87.22%、33.33%、18.76%、94.79%、178.80%;在10~20 cm土层,TOC、POC、TN、NO-3-N随生物炭施用量的增加而增加,EOC、MBC、AN均在生物炭用量为60 t·hm-2时达到最大,分别比B0显著增加78.05%、23.85%、31.07%,而MBN在40 t·hm-2时达到最大,比B0显著增加50.87%;在20~30 cm土层,并没有直接地施用生物炭,但因为上层生物炭的影响,除NO-3-N外,其余各指标含量多在60 t·hm-2或80 t·hm-2时显著高于B0;此外,随生物炭施用量的增加,土壤有机碳储量和氮储量在0~30 cm土层分别增加37.92%~108.31%和1.05%~14.94%,其中氮储量在生物炭用量为60 t·hm-2时达到最大。相关分析也表明,土壤TOC、EOC、POC、TN、AN、NO-3-N含量与生物炭施用量呈极显著的正相关(P<0.01)。因此,适量施用生物炭具有提高旱作农田土壤有机碳、氮含量,增加土壤碳截留,提升土壤养分供应的能力。推荐生物炭施用量为60 t·hm-2。     

土壤有机碳对土地利用方式变化的响应

以重庆市北碚区5种土地利用方式为研究对象,研究了土壤剖面有机碳和有机碳密度对土地利用方式变化的响应.结果表明:(1)土壤有机碳平均含量的多少顺序表现为水田变菜地,旱地变菜地,水田变果园,水田变旱地,旱地变果园;(2)水田变旱地、旱地变为果园后有机碳含量呈降低趋势,而旱地变为菜地后有机碳含量呈增加的趋势;(3)表层(020cm)土壤有机碳密度大小顺序表现为旱地变菜地,水田变菜地,水田变果园,旱地变果园,水田变旱地;而2060cm厚度土壤有机碳密度表现为变化前为水田的土壤有机碳密度大于变化前为旱地的土壤有机碳密度.     

不同施肥条件下雷竹林水溶性有机碳氮的流失特征

通过建立径流场和土壤渗漏水收集装置,研究了不同施肥(常规施肥、减量施肥、微生物肥和不施肥)条件下雷竹林径流和渗漏水中水溶性有机碳(WSOC)和水溶性有机氮(WSON)的流失规律。结果表明:雷竹林地表径流(土壤渗滤)水量与降雨量之间呈极显著正相关(P0.01),WSOC、WSON的流失以渗滤迁移为主,分别占流失总量的97%和94%左右。不同施肥雷竹林WSOC流失量的大小顺序表现为常规施肥(66.66 kg·hm-2)微生物肥(63.66 kg·hm-2)减量施肥(61.06 kg·hm-2)不施肥(56.58 kg·hm-2),WSON的流失量则表现为常规施肥(37.48 kg·hm-2)减量施肥(24.40 kg·hm-2)微生物肥(21.41 kg·hm-2)不施肥(17.38 kg·hm-2)。与常规施肥相比,微生物肥和氮肥减量40%的雷竹林地WSOC、WSON流失量分别减少4.5%、8.4%和42.9%、34.9%;不同施肥雷竹林地表径流、土壤渗滤中WSON流失量分别占总氮流失量的49.2%~52.7%和26.6%~35.9%。     

温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响

[目的]研究温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响。[方法]以水田和林地土壤为研究对象,采用室内培养试验,测定土壤有机碳矿化量。[结果]水田和林地土壤有机碳矿化速率变化趋势均为前期较快,后期稳定。土壤有机碳矿化所释放的CO2-C累积量随着培养温度的升高而显著增加（P〈0.05）,温度升高10℃,水田和林地土壤释放的CO2-C累积量分别增加157.8%和135.8%,但林地和水田土壤CO2-C累积量的差异并不明显。[结论]温度对土壤有机碳矿化有明显的影响,而土地利用变化对有机碳矿化没有影响。