不同土地利用方式土壤呼吸速率动态研究进展

陆地生态系统土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,陆地土壤碳库的微小变化将直接影响全球碳平衡,并对大气CO_2浓度造成大的扰动。森林、草地及农田三大生态系统土壤碳库作为陆地生态系统土壤碳库的重要组成部分,是决定未来土壤碳源、汇动态的关键部分。综述了不同土地利用方式的土壤呼吸测定方法及土壤呼吸动态,并结合目前不同空间尺度及生态系统土壤呼吸的研究现状,提出未来研究中应加强不同测定方法所得结果间的比较,以及复杂环境条件下土壤呼吸模型的研究与尺度扩展应用。     

不同间伐强度对杉木人工林土壤呼吸速率的短期影响

【目的】比较不同间伐强度下杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤呼吸速率,解释影响土壤呼吸速率的主要因子,为森林经营及碳汇管理提供科学依据。【方法】采用随机区组设计,设置对照(间伐0%)、中度间伐(间伐45%)、重度间伐(间伐70%) 3种间伐处理,采用静态箱-气象色谱法对杉木人工林土壤呼吸速率进行短期原位监测。【结果】间伐显著增加了杉木林土壤呼吸速率(P<0.05),与对照相比,中度和重度间伐的土壤呼吸速率分别增加了23.30%和44.94%。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关,而与土壤含水量无关。不同间伐处理下,土壤呼吸温度敏感性系数(Q₁₀)为1.77～2.16,对照处理下Q₁₀最高,间伐降低了杉木林土壤呼吸的温度敏感性。杉木人工林土壤呼吸速率与土壤水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳呈显著正相关(P<0.01)。【结论】间伐初期,间伐对杉木林土壤呼吸速率有促进作用,且随着间伐强度的增加而增加。土壤温度是土壤呼吸速率变化的主要影响因子,土壤活性有机碳是重要因子。图3表5参44     

辽河保护区不同土地利用方式下土壤的有机碳含量特征

基于野外调查采样和室内分析,研究辽河保护区3种土壤类型(草甸土、潮土和沼泽土)、4种土地利用方式(旱田、水田、林地和草地)下土壤总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳的含量特征。结果表明,辽河保护区不同土地利用方式下土壤的总有机碳、溶解性有机碳和微生物生物量碳含量差异显著(P0.05),旱田和水田土壤的总有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于林地和草地的,草地土壤溶解性有机碳含量显著高于旱田、水田和林地的。草甸土不同土地利用方式下土壤的总有机碳含量、溶解性有机碳含量和微生物生物量碳含量均随剖面深度(0~60 cm)的增加呈逐渐降低的趋势。相关性分析结果表明,土壤总有机碳含量与微生物生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01),二者与土壤溶解性有机碳含量的相关性无统计学意义。结果表明土地利用方式的改变将影响到辽河流域土壤有机碳的存在形态和含量。     

名山县不同土壤类型下有机碳组成和季节性变化研究

[目的]为西南地区茶园的合理施肥和管理方式提供科学依据.[方法]采用重铬酸钾容量法-外加热法,测定四川省名山县茶园3种土壤的有机碳组成.[结果]名山县茶园土壤有机质含量较低,为12.01 ～15.50g/kg.其中,腐殖酸总碳占有机质总碳的28.58％～34.30％,活性有机碳占总碳的41.67％ ～51.86％.[结论]对比春、夏、秋三季有机碳和其他形态碳,特点为总量随着季节波动,但波动幅度小,季节间差异不显著.     

双季稻复种轮作与连作对土壤有机质性状影响的研究

本文比较了双季稻复种轮作与三种复种连作对土壤有机无机复合状况及腐殖质特性的影响。结果表明：双季稻复种轮作比油稻稻连作、麦稻稻连作和肥稻稻连作更能促进土壤有机质与矿质部分的复合。同时其紧结态腐殖质氧化稳定性强,能促进土壤形成稳定的团聚体,从E#-4/E#-6比值和胡敏酸红外光谱结果来看,复种轮作较三种连作下的土壤腐殖质的芳香性及缩合度提高,有利于土壤结构的改善。而肥稻稻连作能降低土壤、重组和粘粒的C/N比值,增加松结态腐殖质含量及其氧化性,在一定程度上,有利于土壤养分的释放与供给。     

不同土地利用下黑土土壤团聚体有机碳贮量的变化

[目的]为了解土地利用方式变化对黑土土壤有机碳及贮量的影响。[方法]以黑土区草地、耕地、樟子松人工林和天然次生林土壤为研究对象,对土壤团聚体有机碳与碳储量的分布和积累进行研究。[结果]在不同土地利用方式下,土壤团聚体的组成比例存在一定差异,但均以〉2mm团聚体为主。土壤不同团聚体有机碳含量的分配并不相同。相较于林地土壤,草地和耕地均降低有机碳在小粒级团聚体中的含量,而增大大粒级团聚体有机碳的含量。在不同土地利用方式下．土壤团聚体有机碳贮量变化规律与团聚体组成比例相吻合。[结论]土壤团聚体有机碳贮量的变化中,占主导地位的是团聚体组成比例。土地利用方式的改变影响黑土有机碳在不同大小团聚体中的分布和贮量。     

荒漠生态系统土壤呼吸速率对环境因子的响应

为探明环境因子与土壤碳释放之间的关系,利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游典型断面的荒漠河岸林群落土壤呼吸的变化动态,并同步观测植被盖度、地下水位、土壤特性及温度等相关因子的变化,分析其与土壤的关系。结果表明:1)在同一温度范围条件下,虽然土壤呼吸对温度变化有所响应,但温度不再是土壤呼吸作用的主要限制因子,根系和土壤微生物的生命活动很容易受到其他因素的影响和制约;2)监测区地下水对土壤呼吸速率存在一定的影响,地下水位越高土壤呼吸速率越小,地下水位越低土壤呼吸速率越大;3)植被盖度与地下水同时作用于土壤呼吸过程;4)在地下水的影响下土壤特性对土壤呼吸过程也存在影响。     

石灰岩山地不同植被类型土壤活性有机碳变化研究

对徐州石灰岩山地4种不同植被类型中的两种土壤活性有机碳的含量进行研究,结果表明:微生物生物量碳(SMBC)、土壤水溶性有机碳(WSOC)的含量在针阔混交林、落叶阔叶林、针叶林、灌草地4种不同植被群落中均随灌草地向林地变化而呈现上升趋势。其中,微生物生物量碳在4种不同植被群落中的变化趋势为针阔混交林>落叶阔叶林>针叶林>灌草地;水溶性有机碳在4种不同植被群落中的变化趋势为落叶阔叶林>针阔混交林>针叶林>灌草地。两种土壤活性有机碳与总有机碳、全氮和pH值等主要生态因子的相关性均达到显著水平或极显著水平。在徐州石灰岩山地地区,与当地大面积栽植的侧柏相比,落叶阔叶林和针阔混交林可作为更好的替代树种,能够有效地改善土壤肥力状况。     

长期施氮引起的黄土高原旱地土壤不同形态碳变化

【目的】提高土壤碳固持,特别是增加有机碳累积、减少碳损失,对于提高旱地土壤肥力、缓解大气温室效应具有重要意义。黄土高原旱地土壤有机碳含量低,增施氮肥是这一地区重要的作物增产措施,但氮肥投入对土壤碳的影响如何,一直没有报道。【方法】利用黄土高原旱地持续23年的长期定位试验,在每年施磷39 kg P2O5•hm-2条件下,设置0、45、90、135、180 kg N•hm-2 5个氮水平种植冬小麦,在小麦收获期采集0-40 cm不同土层的土壤样品,研究长期施用不同用量的氮肥对旱地土壤总碳、有机碳、轻质有机碳及无机碳的影响,分析不同氮肥用量引起的土壤有机碳、轻质有机碳及无机碳累积量的变化,定量分析氮肥用量对旱地土壤不同形态碳的影响。【结果】随氮肥用量增加,旱地土壤不同土层总碳无显著变化,但0-30 cm土层有机碳含量却随之增加,与不施氮肥相比,增幅可达7%-28%;0-40 cm土层轻质有机碳含量也增加,增幅达31%-106%,但施氮量过高不利于有机碳累积。对不同形态土壤碳累积量与氮肥用量的回归分析表明,施氮量120 kg N•hm-2时,0-30 cm土层有机碳累积量达最高值36.6 Mg;施氮量161 kg N•hm-2时,0-40 cm土层轻质有机碳累积量达最高值2.69 Mg;每千克肥料氮每年可使土壤有机碳增加1.34 kg•hm-2,轻质有机碳增加0.31 kg•hm-2;0-20 cm表层土壤轻质有机碳占有机碳的百分比也随施氮量增加而升高。相反,5-20 cm土层土壤无机碳含量却随氮肥用量增加而显著降低,施氮量180 kg N•hm-2时,无机碳累积量比不施氮减少2.8 Mg,每千克肥料氮每年可使无机碳减少0.67 kg•hm-2。【结论】在黄土高原旱地长期施用不同用量的氮肥虽不显著影响土壤的总碳数量,却显著地改变了旱地土壤碳的组成,即通过增加土壤的轻质有机碳,增加了土壤的有机碳累积量,同时降低了土壤的无机碳累积。因此,合理调控氮肥用量,不仅是旱地作物增产的关键措施,对增加土壤有机碳固持、培肥土壤也有重要意义。同时,施用氮肥引起的土壤无机碳损失不容忽视,其潜在的农业、生态与环境效应需引起大众关注。     

红壤不同利用方式下理化性状及土壤生物学特性的变化

研究了不同土地利用方式下土壤理化和生物化学性状的变化,以期了解不同土地利用方式对土壤性状的影响。结果表明,稻田pH值为6.62,大于菜地、桔园、荒地3种土地利用方式,除了菜地速效氮含量25.66 mg/kg略低于荒地27.12 mg/kg外,全N、速效N、全P、速效P、有机质、速效K的变化均表现为桔园最高,荒地最低,稻田、菜地介于两者之间。不同土地利用方式下脱氢酶活性差异不显著,过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶、转化酶4种酶活性差异显著,过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶的变化均表现为桔园〉耕地（稻田、菜地）〉荒地,转化酶活性桔园〉菜地〉荒地〉稻田。不同土地利用方式下土壤的理化、生物化学性状有显著不同。桔园利用方式下土壤的养分含量以及酶活性、呼吸强度均较该地区耕地（水田、旱地）和荒地高。但若继续在耕地上施用化肥意欲提高土壤各项功能,可能不是最佳办法。     

低质量分数Pb对冬小麦幼苗根微域土壤酶活性、微生物量C及土壤呼吸的影响

通过土壤盆栽试验,研究不同w(Pb)(0、50、120、180、230mg/kg)对冬小麦幼苗期根微域土壤酶活性、土壤微生物量C和土壤呼吸强度的影响。结果表明,在小麦幼苗期,Pb对土壤脱氢酶产生极显著(P<0.01)抑制作用,对脲酶、碱性磷酸酶和转化酶的抑制作用相对较弱,对多酚氧化酶的影响表现为激活-抑制-激活的作用,土壤酶活性对Pb的敏感程度为脱氢酶>脲酶>转化酶>多酚氧化酶>碱性磷酸酶;麦苗生长24d时,土壤微生物量C和土壤呼吸强度与未处理土壤相比有所增加,随后则降低,土壤代谢商与土壤微生物量C的变化趋势相反;土壤w(Pb)在低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值时仍会显著影响冬小麦幼苗根微域土壤生理生化功能。     

不同植被土壤有机碳、微生物及土壤呼吸的变化特征

通过时不同植被土壤有机碳、微生物及土壤呼吸的变化规律分析得出：不同植被间土壤有机碳含量差异显著（p〈0．05）。且种植高丹草更有利于增加土壤的有机碳;不同植被闻土壤细茼数量差异显著（p〈0．05）,土壤细菌数量平均值比较为：玉米〉高丹草〉苜蓿〉裸地;不同植被土壤CO2排放通量的峰值均出现在7月份,峰值大小表现为：高丹草〉苜蓿〉玉米〉裸地,不同植被间土壤CO2排放通量差异显著（p〈0．05）。     

冬小麦群体不同分布方式对麦田土壤水分动态变化的影响

通过对冬小麦群体分布方式的调节,研究了冬小麦田土壤水分的动态变化。结果表明,不同深度的土壤水变化趋势随土壤层次增深而增加,A与B处理(行株距分别为7 cm×7 cm和14 cm×3.5 cm)在0~90 cm层次与其它处理的差异幅度较大,而100~120 cm土层差异幅度较小。从4种灌溉处理的土壤水分纵深分布比较来看,在不灌溉条件下,A与B处理能够充分利用冬小麦田深层土壤水分,在灌溉条件下,B处理的土壤水分含量高于其它处理,有利于提高浅层土壤的水分含量。     

冬小麦夏玉米农田土壤呼吸与碳平衡的研究

为探讨不同农作措施下的农田碳平衡规律,研究农田对大气CO2的“源”、“汇”特征,2000年至2003年连续测定了不同秸秆管理、灌溉和氮肥施用等种植措施下华北冬小麦、夏玉米生长季的土壤呼吸。结果表明,农田CO2释放主要受气温、土壤水分状况和有机物投入量等因素的影响。秸秆还田与优化灌溉增加了土壤呼吸的强度,不同农作措施间土壤呼吸的差异主要发生在冬小麦生长季。对农田碳平衡研究的计算结果显示,农田系统在常规种植措施下表现为大气CO2的“汇”。在传统农作措施下,华北冬小麦、夏玉米生长季植物碳净固定量(NPP)与土壤碳排放量(Rm)的比值分别为1.16、1.21。     

土壤干旱对冬小麦拔节期叶片碳代谢的影响

采用盆栽试验对不同土壤干旱条件下冬小麦拔节期叶片碳代谢进行了研究。结果表明,拔节期株高、地上部干重、根干重、总生物量、叶片叶绿素含量、蒸腾速率和光合速率均随土壤水分的减少而呈降低趋势;根冠比、叶片可溶性糖含量及水分利用效率均呈增加趋势。     

土壤肥力及冬小麦产量与生物有机肥的效应研究

[目的]为生物有机肥的推广应用提供依据。[方法]对川农10号施有机肥和生物复合肥,以速效氮、速效磷、速效钾和有机质代表土壤肥力,研究生物有机肥对土壤肥力及冬小麦产量的影响。[结果]施用复合肥的土壤有机质较不施肥对照高8.62%,速效氮高9.81%,速效磷高11.35%,速效钾高3.45%。施用生物有机肥各处理的土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量和冬小麦产量较对照和复合肥处理均增加,且随着生物有机肥用量的增加而不同程度地增加。各施肥处理冬小麦的产量均高于对照,增加值范围为13.41%~86.35%,其中施用生物有机肥处理较复合肥处理增加更加突出。[结论]施用生物有机肥明显增加了土壤中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量,提高了土壤供肥能力和冬小麦产量。综合考虑,施用生物有机肥350 kg/hm2具有较好的经济效益。     

不同栽培管理模式对麦田土壤物理性状及小麦产量的影响

在河南省温县祥云镇大尚村,设置农民习惯(FP)、节本高效(HE)、超高产(SH)、高产高效(HH)4个小麦栽培管理模式,研究不同栽培管理模式对冬小麦麦田土壤物理性状及籽粒产量的影响。研究结果表明,高产高效的栽培模式有利于降低20~40cm土壤体积质量,提高大于0.25mm颗粒粒径的土壤非水稳性团聚体和水稳性团聚体的组分构成,且小麦籽粒产量达8 945.75kg/hm2,显著高于农民习惯和节本高效处理,但与超高产栽培模式间差异不显著。通过本研究可知,高产高效栽培模式有利于改善土壤物理性状,提高小麦的穗数和穗粒数,最终提高籽粒产量。     

冬小麦不同生育期土壤微生物及养分动态变化

2006年10月至2007年5月采用不施肥、常规施肥和施用不同量生物有机肥3种处理进行田间试验,并在冬小麦的不同生育期测定土壤中细菌、真菌、放线菌3种微生物的数量以及速效氮、速效磷、速效钾、有机质4种养分的含量,研究冬小麦不同生育时期土壤中微生物及土壤养分的动态变化规律。结果表明,在冬小麦的不同生育时期,各处理土壤中微生物数量均呈现先上升再下降的变化趋势,在灌浆期达到顶峰;土壤中速效氮含量的变化呈现先下降后上升的趋势,在灌浆期达到最低值;速效磷含量呈现先上升再下降的变化趋势,在灌浆期达到顶峰;速效钾含量的变化趋势不太明显,特别是施用生物有机肥的6个处理,在冬小麦的不同生育期,速效钾含量基本保持不变;土壤中有机质的含量呈现先下降后上升的趋势,在拔节期达到最低值。同时,从研究结果中还发现,施用生物有机肥,可以显著提高土壤中微生物的数量以及各种养分的含量。     

渭北旱地冬小麦不同覆盖模式增温效应研究

对不同覆盖模式旱地冬小麦土壤温度的分析表明,覆盖栽培对提高土壤温度具有明显的作用,平覆地膜穴播栽培和垄沟栽培能够有效地提高旱地冬小麦全生育期积温和越冬期前的土壤温度,表层土壤增温幅度最大,随着土壤深度增加增温幅度逐渐减少,中午(14:00时)增温幅度大于早(8:00时)、晚(18:00时),从而有利于形成壮苗和冬前有效分蘖。秸秆覆盖栽培在苗期和分蘖期虽有一定的增温效果,但越冬期后土壤温度明显降低,抑制了春季有效分蘖的形成和拔节孕穗期的生长发育。     

不同覆土厚度对裸岩石砾地土壤理化性状和冬小麦产量的影响

[目的]为了揭示在裸岩石砾地通过不同覆土厚度作物耕作层土壤理化性状及冬小麦产量的变化。[方法]2011～2012年在陕西富平基地设置了在裸岩石砾地,通过30 cm(C30)、40 cm(C40)、50 cm(C50)、60 cm(C60)、80 cm(C80)和100 cm(C1000)等6种不同覆土厚度,分析不同覆土厚度下土壤容重、土壤养分和冬小麦产量的差异。[结果]不同覆土厚度对耕作层土壤容重和土壤孔隙度的影响差异显著(P0.05),且以C50处理效果最佳;与C30、C40、C60、C80和C100处理相比,C50处理0～40 cm土层平均土壤容重降幅达到1.01%～2.64%;平均土壤孔隙度最大,为33.19%。不同覆土厚度对土壤0～50 cm土层的土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量具有明显的影响;碱解氮、速效磷和速效钾含量都随着土层深度的增加而减小。在0～50 cm土层中,C50处理土壤平均碱解氮含量分别比C60、C80和C100处理高12.18%、11.93%和17.49%;在10～30 cm土层C40处理土壤的速效磷含量明显高于其他处理;C50处理能有效提高0～10 cm土层的土壤速效钾含量,C40处理能有效提高10～30 cm土层土壤速效钾含量,即C50处理较其他处理具有保肥作用。不同处理对冬小麦产量、产量构成因素的影响显著,以C50处理平均籽粒产量最高,为6 474.02 kg/hm2,与其他处理之间差异显著(P0.05)。[结论]C50处理具有保肥作用且增产效果最佳。