黄土坡面不同土地利用方式对土壤有机碳流失的影响

坡面土地利用方式与产流、产沙及土壤有机碳的流失具有密切关系。对延安燕沟流域的坡耕地、草地、刈割草地、灌木地、刈割灌木以及刺槐林地径流小区的径流、泥沙及有机碳流失量进行了分析。结果表明：在不同土地利用方式下,产流、产沙量与植被覆盖度呈负相关关系;随径流流失的可溶性有机碳量表现为：坡耕地〉刈割草地〉草地〉刈割灌木地〉灌木地〉刺槐林地小区,随泥沙流失的有机碳量表现为：坡耕地〉草地〉灌木〉刺槐林地。随泥沙流失的土壤有机碳占总流失量的主要部分,而随径流流失的有机碳只占很少的比例。因此,增加黄土坡面植被覆盖度是控制产流、产沙量和有机碳流失的重要途径。     

黄土丘陵区退耕撂荒对土壤有机碳的积累及其活性的影响

土壤有机碳是陆地生态系统的重要碳库之一,增加土壤中碳的储量对于减缓全球变暖的趋势具有重要意义。通过野外样品采集及室内分析,比较了退耕1年,3年,5年,7年,10年,15年和25年7个不同年限撂荒地的土壤有机碳及其活性的变化。结果表明:耕地撂荒后,表层土壤有机碳及活性有机碳的含量随着退耕年限的增长呈增加趋势;土壤中的腐殖质以胡敏素为主,占总有机碳含量的70%～80%;深度在40cm以上的表土,腐殖酸总量及各组分含量都随着撂荒年限的增长呈递增趋势。说明耕地撂荒后,土壤中有机碳的含量明显增高,对增加土壤中有机碳的储量具有积极的意义;同时植被恢复后也减少了土壤中有机碳的流失。     

黄土丘陵区典型草地土壤有机碳及微生物量碳的分布特征

对黄土丘陵区植被恢复中柳枝稷、长芒草和白羊草这3种典型草地土壤有机碳、微生物量碳以及团聚体中有机碳的含量变化和分布特征进行了研究。结果表明,土壤中有机碳、微生物量碳以及不同粒级团聚体中有机碳均集中分布在土壤的表层;不同草地类型下有机碳的含量大小顺序为:柳枝稷草地>长芒草草地>白羊草草地;相同土层深度土壤各粒级团聚体中有机碳的分布表现为2～1mm粒级团聚体中有机碳含量明显高于其它粒级中有机碳的含量;在3种典型草地中,柳枝稷草地土壤中有机碳含量和团聚体中有机碳含量高于长芒草和白羊草草地的含量,柳枝稷草地土壤微生物量碳的含量仅低于长芒草中的含量。     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新旱地和老旱地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明:下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7 818.34~9 242.30 m g/kg,3 093.66~3 338.59 m g/kg,2 337.27~3188.40m g/kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为:活性碳库0.41%~3.81%,平均驻留时间3~40天;缓效性碳库23.23%~79.11%,平均驻留时间5~24年;惰性碳库18.11%~74.80%。土地利用类型从天然林地—新旱地—老旱地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着旱地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,旱地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,旱地将是一个巨大的碳汇。     

不同土地利用类型土壤有机碳各库大小及分解动态

依据三库一级动力学理论,以下蜀黄土为对象,研究了天然林地、新早地和老早地土壤不同土层有机碳各库大小和分解动态,探讨了土地利用变更对土壤有机碳的影响。结果表明：下蜀黄土上发育的黄棕壤表层、中层和下层土壤总有机碳库大小分别为7818．34～9242．30mg／kg,3093．66～3338．59mg／kg,2337．27～3188．40mg／kg。各碳库占总有机碳比例及平均驻留时间为：活性碳库0．41％～3．81％,平均驻留时间3～40天;缓效性碳库23．23％～79．11％,平均驻留时间5～24年;惰性碳库18．11％～74．80％。土地利用类型从天然林地-新旱地-老早地转变导致各层土壤缓效性碳库减小,中层惰性碳库增大,随着早地耕作时间增长这种趋势越明显。根据呼吸培养结果发现土壤有机碳分解具有前期快速分解和后期稳定分解两个阶段,快速分解期为活性碳平均驻留时间。研究表明,早地土壤较之天然林地具有更大的固碳能力,只要合理管理与耕作,早地将是一个巨大的碳汇。     

有机物料输入对关中土碳氮影响的后效作用

土壤有机碳氮是土壤肥力的关键因素,有机物料施用是提高土壤有机碳氮的有效措施。研究和比较了不同有机物料输入对土耕层（0—20 cm）土壤有机碳、全氮、可溶性有碳氮及0—200 cm剖面土壤硝态氮和含水量分布变化的后效作用。结果表明,停止施入有机物料两年后,与对照（CK）相比,秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层（0—20 cm）土壤有机碳（SOC）分别提高了29.5%和29.8%（p<0.05）;氮磷肥（NP）、有机肥与氮磷肥配施（MNP）、秸秆与氮磷肥配施（SNP）和生物炭与氮磷肥配施（BNP）的表层土壤全氮含量较CK分别提高了22.0%,14.3%,24.2%和26.4%（p<0.05）。BNP处理的土壤可溶性有机碳（DOC）显著高于其他处理（p<0.05）,分别比CK,NP,MNP和SNP提高了23.4%,10.9%,21.3%,20.5%;所有施肥处理的土壤可溶性有机氮（DON）均显著高于CK（p<0.05）,分别提高了39.3%,29.3%,34.5%和52.3%。与CK相比,各施肥处理显著提高了表层土壤硝态氮含量（p<0.05）,增加了0—100 cm土层的硝态氮累积量。与NP处理相比,MNP和SNP显著提高了0—200 cm土层的硝态氮累积量（p<0.05）,而BNP则差异不显著。相比CK,施肥处理（NP,MNP,SNP,BNP）可显著提高0—20 cm土层的含水量,增加0—40 cm土层的储水量,且BNP处理显著高于SNP和MNP。总体而言,生物炭在提高和维持表层土壤肥力以及降低剖面硝态氮淋溶风险等方面的后效作用显著优于秸秆和有机肥,是陕西关中地区旱地土上一种较好的有机物料施用方式。     

豫西黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团聚体有机碳含量及其矿化特征

以豫西黄土丘陵区阔杂林、刺槐林、灌草地、果园和耕地土壤为对象,应用室内培养法,研究不同土地利用方式对土壤团聚体中有机碳含量及其矿化的影响,结果表明:不同利用方式地之间5mm,2~5mm两个粒级风干团聚体含量无显著差异,阔杂林、刺槐林、灌草地和果园5mm水稳性团聚体含量较耕地均显著提高,刺槐林和灌草地2~5mm水稳性团聚体含量较耕地显著提高;阔杂林、刺槐林、灌草地和果园土壤结构破坏率较耕地均显著降低,不同土地利用方式对团聚体的影响,主要表现在对较大粒级团聚体形成和稳定性的影响上。不同利用方式地均以0.25~2mm团聚体有机碳含量最高;同一利用方式地各粒级团聚体有机碳含量差异较小,但各粒级团聚体对有机碳贡献率差异较大,团聚体对有机碳的贡献率主要取决于团聚体的含量。不同利用方式地5,2~5,0.25~2mm 3个粒级团聚体中,有机碳的累积矿化量和矿化速率均为刺槐林地阔杂林地灌草地果园耕地;各粒级团聚体有机碳矿化速率变化规律基本一致,拟合符合对数函数;团聚体可矿化有机碳的分配比例随粒级减小而变大,大团聚的固碳能力较小团聚体强。     

黄土高原坝地深层土壤有机碳稳定性研究

淤地坝作为黄土高原重要的碳储库,其深层土壤有机碳稳定性在很大程度上影响坝地土壤储碳能力和碳排放。以黄土丘陵区不同利用年限的坝地为对象,从坝地剖面土壤有机碳含量及其组分入手,研究不同利用年限、不同沉积深度下,土壤有机碳含量及其稳定性的变化特征和影响因素。结果表明：（1）坝地深层土壤有机碳（SOC）含量低于该区坡耕地表层土壤有机碳含量,并未呈现明显的有机碳富集现象。随利用年限增加,坝地SOC含量呈增加趋势。（2）不同利用年限坝地的SOC、易氧化碳（EOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性碳（DOC）含量呈现出明显的表聚现象。MBC、DOC和EOC含量在土壤0—60 cm内较高。（3）相较于坝地浅层土壤而言,坝地深层土壤有机碳具有较高的稳定性,长期耕作会降低坝地深层土壤有机碳稳定性。（4）坝地浅层和深层土壤有机碳稳定性变化的主导因素不同。浅层土壤有机碳稳定性主要受土层深度、有机碳含量和黏粒含量的影响,分别能解释其变异的50.4%,19.6%和11.8%;深层土壤有机碳稳定性主要受有机碳含量、土壤含水量和利用年限的影响,分别能解释其变异的38.9%,33.9%和11.8%。     

岩溶山地不同土地利用方式土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的分布特征

对重庆中梁山岩溶山地不同土地利用方式下0-40cm土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的含量和分布特征进行了研究.结果表明:不同土地利用方式土壤有机碳含量平均值表现为:林地>菜地>草地>橘园地>弃耕地.除橘园地外,其它各土地利用类型土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量大于粗颗粒有机碳(CPOC).不同利用方式土壤颗粒有机碳含量在剖面层次中表现不同.0-20cm表层土壤CPOC含量表现为:橘园地>草地>菜地>林地>弃耕地,差异较大.土壤FPOC含量表现为:林地>草地>菜地>橘园地>弃耕地;20-40cm土壤CPOC和FPOC最高值出现在菜地,最低值出现在弃耕地.不同土地利用方式土壤矿物结合态有机碳(MOC)含量和土壤有机碳含量分布特征一致.除橘园地外土壤各组分有机碳分配比例大致表现为:MOC/SOC>CPOC/SOC>FPOC/SOC.相关分析表明,不同土地利用方式土壤SOC和POC呈正相关,相关性不一致.林地和草地呈极显著相关(P<0.01),弃耕地呈显著相关(P<0.05),菜地和橘园地相关性不显著.表明人为干扰和耕作措施会影响POC对SOC的贡献.     

A Comparative Study of the Use of Organic Carbon and Loss on Ignition in Defining Tropical Organic Soil Materials

Organic soils or Histosols or peats as they are commonly referred to, are characterized by the presence of large amounts of organic soil materials (OSM), which is commonly quantified by the Walkley and Black (1934) (WB) method to determine the soil organic matter (SOM) using a correction factor of 1.724. SOM of Histosols is also identified through a combustion (loss on ignition, LOI) or elemental C-analysis (with a carbon-nitrogen-sulfur (CNS) analyzer with combustion and gas density detector). These methods were established using temperate and boreal peat deposits and here we demonstrate that tropical peat deposits require a modified approach. Typical SE-Asian tropical lowland peat pedons from rain forest and oil palm settings were sampled and the material analysed using a CNS analyzer, WB-C and LOI. The ratios for LOI:CNS-C for the 20 samples yielded values between 2.00–3.09 with a mean of 2.50 while the LOI:WB-C ratio yielded values from 1.75 to 2.58 with a mean of 1.94. A comparison of these values for topsoils and subsoils showed mean ratios (LOI:WB-C) of 1.94 and 1.89 for topsoils and subsoils, respectively. The forest samples had higher LOI:WB-C ratios than the subsoils from oil palm settings (1.94 vs 1.84). These values suggest that the standard factor of 1.724 to correct OSM to SOM for tropical soils is untenable. The values to convert CNS and WB-C values of tropical topsoils/subsoils to SOM or LOI should be 2.5 or 1.9, respectively. Our results indicate a significant difference in the soil organic carbon (SOC) of tropical lowland peats depending on the method used.     

土地利用方式对土壤活性有机碳含量影响的初步研究

以我国川中丘陵区紫色土为背景,研究了5种不同土地利用方式对土壤活性有机碳(可溶性有机碳和微生物量碳)含量的影响,分析了可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)的关系。结果表明,土地利用方式对土壤活性有机碳有显著影响。DOC含量呈现菜地>果园>水田>林地>旱地的趋势;MBC含量为水田>果园>菜地>林地>旱地。有机物质的输入量、种植制度和土壤管理措施是差异存在的重要原因。菜地、旱地、林地、果园和水田的DOC/TOC均值分别为0.58%、0.28%、0.19%、0.57%和0.28%,其相应的MBC/TOC均值分别为3.57%、3.09%、2.38%、2.67%和3.42%。经相关性分析,5种土地利用方式DOC、MBC含量与TOC之间的差异性达到了显著或极显著水平。     

江汉平原不同土地利用方式下农田土壤有机碳组成特点

以江汉平原四湖地区的果园、旱地、水田和水旱轮作等土壤为研究对象,通过分析其总有机碳与活性有机碳含量、腐殖质与轻重组组成特点,以期阐明不同土地利用方式对农田土壤有机碳组成的影响。结果表明:不同利用方式下表层土壤有机碳含量差异较大,其中以水田最高、果园最小,随着土壤剖面深度的增加,有机碳含量逐步降低;腐殖质占总有机碳比例较高,其中果园和旱地大于0.91,水旱轮作略低,而水田仅为0.78;不同利用方式下,各形态的腐殖质碳含量存在差异,活性较高的富里酸在水田和水旱轮作土壤中含量相对较高;稳定性有机碳占总有机碳的百分比大小顺序为:水旱轮作≈旱地>果园>水田,轻组组分在各利用方式下表现为:水田>旱地>果园>水旱轮作,而水旱轮作下重组碳容量占总有机碳的百分比最高。这表明水旱轮作既有利于土壤有机碳的积累,又利于土壤有机碳稳定性的增加。上述结果可为该区土壤管理措施的制订提供科学参考。     

黄土丘陵区纸坊沟小流域土壤有机碳储量研究

通过野外调查和室内分析,研究了黄土丘陵区纸坊沟小流域不同土地利用方式下土壤有机碳的剖面变化特征及土壤有机碳储量。结果表明,该流域各层土壤的有机碳含量为中等变异,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少。0—60 cm土层有机碳储量为4.73×104t,天然草地和林地的储量较高,占总储量的80%。不同土地利用方式下,流域内的土壤有机碳含量差异显著,表现为:天然草地>灌木林地>乔木林地>川坝地>梯田>坡耕地>撂荒地>果园。     

土壤团聚体颗粒有机碳对土地利用变化的响应

对福建省建瓯市山地红壤的天然林、人工林、次生林、园地和耕地5种典型土地利用方式的不同土层（0-10 cm、10-20 cm）土壤团聚体颗粒有机碳进行研究。结果表明：林地、桔园在大团聚体中表现随着粒径增大颗粒有机碳贮量增加的趋势。天然林转变为其他土地利用方式后,土壤团聚体颗粒有机碳贮量平均下降了74.35%,土壤颗粒有机碳损失发生在各个粒级团聚体中。亚热带山地红壤内林地转变为农地会导致土壤及其团聚体颗粒有机碳含量下降,颗粒有机碳可作为表达土地利用变化敏感性指标。     

土地利用方式变化对土壤养分与有机碳、氮的影响

对云南省双江县不同土地利用方式下的表层土壤进行的实地调查研究表明:随土地利用方式从自然林地(对照)变为灌丛草地、经济林地、农耕地,土壤自然含水量、pH值和水解N、速效P、速效K含量逐渐降低,且部分达到显著水平(p0.05),变化程度为农地经济林地灌草地自然林地,土壤SOC、TN含量也明显降低并达到显著水平(p0.05)(除灌草地SOC外),土壤碳密度相应减小。     

不同利用方式黑钙土有机碳组分剖面分布特征

为研究土地利用方式对土壤碳库的影响,以东北黑钙土区的天然草地、人工林地和耕地为研究对象,采集0—100 cm土体中不同土层样品(A、AB、B_k、BC和C层),测定不同利用方式土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)含量。结果表明:3种利用方式SOC、LFOC和HFOC主要分布在A层,但草地WSOC含量在B_k层最多(0.27 g/kg)。由A~C层,3种土地利用方式土壤有机碳及组分有机碳含量总体均呈减少趋势,但减少程度明显不同,天然草地缓慢减少,人工林地急剧减少,耕地逐渐减少。草地转换为林地和开垦为耕地后,均造成土壤有机碳及组分有机碳含量减少,WSOC减少34%和48%,LFOC减少20%和37%,HFOC减少7%和5%,SOC减少10%和16%。草地转换为林地和开垦为耕地后,WSOC/SOC、LFOC/SOC显著降低,但HFOC/SOC却提高,说明草地被开垦后活性有机碳含量快速下降。土地利用方式和土层对SOC、WSOC和LFOC具有显著影响,且对SOC和HFOC叠加效应较强。同时,土壤理化性质也在一定程度上影响着SOC、WSOC、LFOC和HFOC。应制定合理土地利用管理政策,保护自然草地免遭破坏,减少土壤有机碳流失,发挥草地生态系统碳固存的重要作用。     

不同土地利用方式下土壤团聚体的分布及其有机碳含量的变化

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对耕地、园地、林地和撂荒地土壤团聚体及其有机碳的分布特点进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下土壤闭聚体的分布均以＞2.00 mm团聚体为主,其它依次为0.5～1,1～2,＜0.25和0.25～0.5 mm粒径的团聚体.林地和撂荒地土壤有机碳含量随粒径的减小呈递增的变化趋势;耕地在0.25～0.5 mm和＜0.25 mm团聚体中有机碳含量较高,园地则以0.25～0.5mm粒径团聚体中有机碳含量最高.4种土地利用方式下,以＞5 mm团聚体中土壤有机碳含量差异最大,随着团聚体粒径的增加,它们之间的差异逐渐减小;各土地利用方式下表层土壤中,分布在＜0.25 mm和0.25～0.5mm团聚体粒径中有机碳占有机碳总量比例低于2～5,＞5和0.5～1 mm的团聚体.     

黄土区长武塬土地利用变化对土壤水平衡的影响

[目的]揭示土地利用变化对土壤水平衡中各水文变量的影响,明确黄土区水循环演变机制,进而为相似研究提供技术支撑。[方法]以黄土区长武塬为研究区,采集农地、18 a和26 a苹果园下20 m土样,测定了土壤水及其稳定性和放射性同位素含量,分解量化了土壤水平衡中各分量,评估了其对土地利用变化的响应。[结果]以农地为基准,18 a和26 a苹果园土壤水储量减少7.3%～14.3%,深层渗漏量减少41.2%～80.0%,蒸散发量增加5.0%～9.6%。蒸散发中,蒸发量减小8.6%～17.2%,而蒸腾量增加了12.9%～25.4%。[结论]3种土地利用方式下土壤水含量存在显著差异,土壤水氧同位素剖面总体呈现先减小后稳定的变化趋势,农地条件下土壤水受到的蒸发最强。深根植物苹果树主要通过增加蒸腾耗水而减少其他水文变量的通量,显著影响水文过程。     

The Effects of Long‐term Fertiliser Applications on Soil Organic Carbon and Hydraulic Properties of a Loess Soil in China

Based on a 28‐year in situ experiment, this paper investigated the impacts of organic and inorganic fertiliser applications on soil organic carbon (SOC) content and soil hydraulic properties of the silt loam (Eumorthic Anthrosols) soils derived from loess soil in the Guanzhong Plain of China. There were two crop (winter wheat and summer maize) rotations with conventional tillage. The treatments included control without fertiliser application, organic manure application (M), chemical fertiliser application (NP), and the application of organic manure with chemical fertiliser (MNP). The results showed that the 28‐year organic manure applications (M and MNP) significantly (p < 0·05) increased SOC content at surface layer (0–10 cm), but the effect of chemical fertilisers alone on SOC was not significant. Organic manure treatments (M and MNP) apparently improved soil hydraulic properties. Compared with control, field capacity and total porosity significantly (p < 0·05) increased while soil bulk density significantly (p < 0·05) decreased for organic manure applications. The M and MNP treatments increased soil water retentions by 3·2–10·8%, which was dependent of suction tensions. However, the NP treatment had no significantly impact on soil water retention compared with control. Neither organic nor inorganic fertiliser applications significantly changed saturated hydraulic conductivity. However, a clear difference was observed for unsaturated hydraulic conductivity between the M and the control at 0–5 cm. Overall, long‐term applications of organic manuring increased SOC content and amended soil hydraulic properties. However, the effects of chemical fertilisers on these soil properties were limited. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同有机物料对苏打碱化土有机碳库和化学性质的影响

以内蒙古河套灌区苏打碱化土为研究对象开展田间试验,设置常规施肥(CK)、生物炭+常规施肥(BC)、牛粪+常规施肥(CD)、玉米秸秆+常规施肥(SW)和羊粪+常规施肥(GM)5个处理,研究不同有机物料添加对碱化土壤有机碳(SOC)库和化学性质的影响。分别于2019年和2020年收获季采集0—30 cm耕层土壤,分析不同有机物料添加下SOC及其活性碳组分和主要盐碱指标的变化特征及其相关关系。结果表明:与CK相比,2019年和2020年各有机物料添加处理下SOC平均增幅分别为22.7%和17.2%,土壤有机碳储量(SOCs)平均增幅分别为22.9%和18.2%;4种有机物料均提高了碱化土壤活性有机碳组分含量,其中,CD和GM处理下各活性碳组分含量增幅较其他处理更高;2019年各有机物料添加处理下碳库管理指数(CPMI)较CK提高53.8%~108.3%,2020年提高71.3%~144.1%(P＜0.05),CD和GM对CPMI的提升作用更明显。土壤化学性质方面,2020年各有机物添加处理下pH均显著下降,BC和CD处理下碱化度(ESP)分别显著下降36.9%和29.3%,CD处理下蔗糖酶活性提高36.7%(P＜0.05)。主成分分析(PCA)表明,影响苏打碱化土SOC含量变化的主要因素为活性有机碳组分和ESP。牛粪和羊粪施用对苏打碱化土有机碳库质量提升作用较好,生物炭施用对盐碱化指标改良效果最明显。