不同放牧强度对呼伦贝尔羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤中较为活跃的化学组分,能反映土壤有机碳(SOC)的有效性,可作为土壤质量和肥力的指示性指标。研究探讨放牧干扰对羊草草甸草原土壤活性有机碳的影响,从而了解放牧对草地生态系统中碳循环的影响机制,旨在为退化草地生态恢复过程提供理论支撑。依托于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站的长期肉牛放牧平台,分析6种不同放牧强度[不放牧(G0.00)、较轻度放牧(G0.23)、轻度放牧(G0.34)、中度放牧(G0.46)、重度放牧(G0.69)、极重度放牧(G0.92)]下羊草草甸草原土壤活性有机碳的变化,并探讨其相关性。结果表明:(1)土壤有机碳和活性碳组分的含量在不同土层间差异显著,随着土层深度的增加,SOC和活性有机碳[颗粒有机碳(POC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)]含量均显著降低。(2)不同土层活性有机碳占比与放牧强度呈线性正相关,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳占比也随之增加,不同放牧强度不同土层下土壤各形态活性有机碳占比呈POC>EOC>MBC>DOC的趋势,且EOC、MBC和POC占比随土壤深度增加而降低。(3)随着放牧强度的增加,植被群落地上生物量、地下生物量和土壤水分均呈下降趋势。(4)放牧强度与SOC和DOC呈显著负相关;植被群落地上生物量与土壤碳组分间呈显著正相关;地下生物量与DOC之间呈极显著正相关;土壤温度与POC呈显著负相关;土壤水分与POC呈极显著正相关,与SOC之间呈显著正相关。研究表明:放牧会降低地上生物量、地下生物量和土壤水分,适度放牧不仅能增加土壤有机碳和活性碳组分,而且能增加土壤活性碳占比,且符合中度干扰     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳及其δ~(13)C值分布特征

以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,通过测定不同载畜率下土壤部分理化性质、土壤有机碳含量和δ~(13)C值.探讨随放牧强度增加土壤有机碳深度分布和δ~(13)C值的组成差异特征.结果显示:随深度增加.有机碳含量呈线性急剧降低,变化范围在16.17～6.26 g/kg之间,而土壤有机碳的δ~(13)C值不断增大.变化范围在-22.5‰～-14.3‰.放牧对土壤有机碳的影响主要在0-20 cm土层,且放牧强度越大,有机碳含量越低,有机质分解程度越大,δ~(13)C值越偏正,δ~(13)C值的深度变化特征还表明.土壤剖面形成发育过程中当地气候和植被发生了很大的变化,可能实现了由C_4植物占优势向C_3植物占优势的变迁.     

黄土丘陵区土壤侵蚀对土壤有机碳流失的影响研究

土壤侵蚀是造成土壤中有机碳迁移、流失的主要原因，也是陆地碳循环的重要动力过程之一。通过野外径流小区观测和室内分析的研究结果表明：土壤有机碳流失主要随着泥沙流失，最高可以达到95％以上；土壤侵蚀造成了有机碳在泥沙中的富集，且富集比大于1。植被覆盖度对小区有机碳的流失有很大的影响，随着植被覆盖度增大，土壤有机碳的流失减小。侵蚀强度与泥沙中有机碳含量呈递减的对数关系；而与土壤有机碳流失程度呈明显的线性关系。     

高寒草原土壤有机碳与腐殖质碳变化及其微生物效应

基于多区域重复采样,研究了藏北高原不同状态(正常、轻度和严重退化)高寒草原表层(0～10 cm)、亚表层(10～20 cm)土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、腐殖质碳(Humus carbon,HC)、胡敏酸碳(Humic acid carbon,HAC)和富里酸碳(Fulvic acid carbon,FAC)的变化,以及土壤微生物群落、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、纤维素分解酶活性(Cellulolytic enzyme activity,CEA)对其产生的影响与作用。结果表明:高原寒旱环境中土壤的HC/SOC比例过低,但PQ值(HAC/HC)很高。随土层加深,不同状态草地SOC、HC、HAC含量、HC/SOC比例在总体上趋于不同程度的下降,PQ值则均呈一定程度的提高。相对于正常草地,随草地退化加剧,表层SOC、HC(HAC、FAC)增幅分别表现出略呈下降、大幅提高,亚表层降幅则均呈大幅下降。反映到0～20 cm土层,SOC、HC、HAC含量均表现出正常草地严重退化草地轻度退化草地,HC/SOC比例、PQ值则分别呈严重退化草地正常草地轻度退化草地、正常草地轻度退化草地严重退化草地,说明草地退化在促进表层SOC、HC(HAC、FAC)形成与积累的同时,更"激发"了亚表层的矿化,尤其是严重退化草地有机残体的分解过程,但腐殖质品质并未随土壤腐殖化程度的提高而得到相应改善。MBC、CEA与SOC、HC及组分高度一致的土体分布格局影响并决定了上述过程,草地退化有利于真菌、放线菌对土壤、尤其是亚表层土壤有机残体的分解与转化。     

三江源退化高寒草原土壤有机碳组分分布研究

在青海省三江源区选择了玛多县花石峡镇高寒草原典型样区,划分5种不同退化程度样地(原生植被UD、轻度退化LD、中度退化MD、重度退化HD、极度退化ED),10 cm等深度采集表土土壤样品,分析土壤有机碳和组分含量变化。结果表明,研究区内高寒草原土壤表土有机碳及组分含量随退化程度加剧和土层加深呈显著下降。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0~30 cm土层土壤有机碳含量分别平均降低了19.4%、44.4%、67.0%和79.7%,土壤轻组有机碳含量分别平均降低了14.4%、46.8%、68.9%和81.3%,土壤重组有机碳含量分别平均降低了21.1%、43.6%、66.4%和79.1%。轻组占有机碳含量的比例为20.45%~29.02%,重组占有机碳含量的比例为70.98%~79.55%,有机碳含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含量在生态系统退化下的变化最剧烈。随退化程度加剧,高寒草原土壤有机碳含量下降迅速,损失严重。保护高寒草地生态系统,对于三江源区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。     

黄土丘陵区不同降雨强度对农地土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨的方法，对仪器自身性能进行了测试，并分设5种不同的降雨强度分别研究半干旱区林地、草地、人工草地和耕地的产流产沙特征。模拟天然降雨最大雨强5．05mm／min，雨量118．2～300．3mm／h；雨滴落地速度、雨滴动能等降雨特征值与天然降雨特征值是一致的；不同立地条件下径流量、侵蚀模数随雨强的增加而增加，并与降雨强度呈指数函数或幂函数关系。     

不同降雨强度下坡地覆盖对土壤有机碳流失的影响

采用模拟降雨试验研究不同降雨强度下坡地覆盖对因地表径流泥沙流失的有机碳影响.结果表明:降雨强度越高,土壤覆盖度越低,土壤有机碳流失量越高.影响土壤有机碳流失的因素表现为降雨强度＞土壤覆盖度＞地面坡度.降雨过程中,降雨强度由60 mm/h增至120 mm/h,土壤有机碳流失量增大.覆盖度较小时,降雨强度对土壤有机碳流失起决定作用.降雨强度≤60 mm/h时,植物覆盖层抑制土壤有机碳流失,重度覆盖(覆盖度100％)、轻度覆盖(覆盖度50％)与裸露地(覆盖度0％)相比,土壤有机碳流失量分别减少56.2％和36.3％.同时,土壤有机碳流失量随地面坡度由5°升至10°增加4.6％,初始产流时间提前14s.降雨强度与土壤有机碳流失量呈正相关,土壤覆盖度与泥沙流失量(土壤侵蚀量)以及土壤有机碳流失量呈负相关,径流中土壤有机碳流失量随着土壤侵蚀量同步变化.     

放牧强度对荒漠草原植被、土壤及其侵蚀特征的影响

[目的] 研究不同放牧强度对荒漠草原植被特征、土壤物理性能及其土壤侵蚀的影响,为荒漠草原水土流失治理和退化及生态系统修复提供科学依据。[方法] 以内蒙古希拉穆仁荒漠草原为研究区,采用原位监测和模拟试验相结合的方法,对重度、中度、轻度和无放牧4种不同放牧强度样地的植被群落、土壤物理性质、土壤侵蚀过程开展了研究。[结果] ①随着放牧强度的增加,群落平均盖度、高度和地上生物量呈降低趋势,物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数整体呈上升趋势。②土壤砂粒含量随放牧强度的增加呈上升趋势,表层土壤(0—10 cm)容重及入渗性能更易受放牧影响。③相同降雨强度下,随放牧强度的增加,土壤的侵蚀产沙量随之增加。土壤初渗速率、Simpson优势度指数和土壤砂粒含量是影响不同放牧强度下土壤侵蚀特征的关键因素。[结论] 放牧显著影响荒漠草原植被群落特征及土壤水文物理性能,因此,建议该区放牧强度控制在中度(2羊单位/hm²)及以下,对于受重度放牧破坏的草原区,围栏封育的同时还可适当进行人工补播或利用微生物改良土壤来提升土壤抗蚀性。     

荒漠草原沙漠化对土壤无机碳和有机碳的影响

以空间代替时间的方法,通过对宁夏荒漠草原不同沙漠化阶段土壤有机碳(SOC)和无机碳(SIC)的研究,探讨荒漠草原沙漠化对土壤SIC、SOC及不同粒径组分土壤SIC、SOC分布特征的影响。结果表明:(1)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—10cm土层各粒径组分土壤SIC和SOC含量呈下降趋势。半固定沙地和流动沙地各粒径组分土壤SIC含量均表现为黏粉粒无机碳(CSIC)>细砂粒无机碳(FIC)>粗砂粒无机碳(CIC),而SOC含量均表现为细砂粒有机碳(FOC)>粗砂粒有机碳(COC)>黏粉粒有机碳(CSOC)。(2)随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,0—30cm土层土壤无机碳(SICD)、土壤有机碳(SOCD)和土壤总碳(STCD)密度均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。固定沙地、半固定沙地和流动沙地土壤SOCD、SICD分别比荒漠草原降低了18.5%,57.7%,60.5%和6.7%,35.9%,47.0%。(3)0—10cm土层各粒径组分土壤SOC和SIC含量、全土SOC含量与0—30cm土层SOC和SIC均呈显著正相关关系,其中土壤粗砂粒有机碳和粗砂粒无机碳对SOC影响最大,而土壤黏粉粒有机碳和黏粉粒无机碳与全土SIC含量呈显著负相关关系。因此,沙漠化防治对于减少荒漠草原土壤碳损失极为重要。     

不同干扰对黄土区典型草原土壤理化性质的影响

以黄土区云雾山典型草原为研究对象,分析4种干扰方式(封育、封育+施肥、封育+火烧和放牧)对土壤理化性质的影响。结果表明:(1)在0-50cm土层,封育、封育+施肥、封育+火烧地的土壤容重随土层深度的增加而增加,放牧地的土壤容重随土层深度的增加而减少。其中,在0-20cm土层,放牧显著高于其他3种干扰方式,封育+施肥显著低于其他3种干扰方式;(2)在0-50cm土层,4种干扰方式的土壤含水量随土层深度的增加而增加,依次为封育+火烧>封育+施肥>封育>放牧;(3)在0-50cm土层,4种干扰方式的土壤有机质、全氮和速效钾含量随土层深度的增加而减少;火烧地的全磷含量随土层深度增加而减少,其他3种干扰方式的全磷含量呈现先增加后减少的趋势。在0-30cm土层,4种干扰方式土壤养分(有机质、全氮、全磷和速效钾)含量为封育+施肥>封育+火烧>封育>放牧,且放牧会导致0-10cm所有养分含量显著降低(P<0.01)。(4)4种干扰方式,有机质与全氮、全磷和速效钾呈极显著的正相关关系(P<0.01)。     

坡面侵蚀过程中泥沙有机碳流失特征分析

以野外布设的径流小区为研究对象,采用模拟降雨方法研究随机条件下降雨侵蚀过程中泥沙有机碳含量及流失过程的动态变化规律。结果表明:(1)降雨侵蚀过程中泥沙有机碳含量随降雨的进行逐渐降低并趋于平稳,与坡面土壤有机碳含量相比显著增高(p0.01),有机碳在泥沙中明显富集,富集比最大值达1.780,泥沙中有机碳含量及富集比随侵蚀速率的增加明显减小且趋于稳定;(2)泥沙有机碳流失速率随降雨的进行先波动增大,达到最大值后又波动减小,最后逐渐趋于准稳定,整个过程呈单峰分布;(3)泥沙有机碳流失强度与土壤侵蚀强度呈显著性线性正相关(p0.01),说明土壤侵蚀量决定侵蚀过程中有机碳流失量,准确获取土壤侵蚀强度是估算坡面有机碳流失量的基础。     

片蚀过程中■土团聚体活性有机碳流失特征及其量估算

[目的]揭示土壤团聚体破碎、迁移对活性有机碳流失的影响,建立活性有机碳流失量估算方程,为评估水蚀作用下土壤有机碳流失与矿化的定量关系提供理论支撑。[方法]以黄土高原典型■土为研究对象,设计3种降雨强度(60mm/h,90mm/h,120mm/h)和3个坡度(5°,10°,15°),采用人工模拟降雨技术,通过建立经验方程,对活性有机碳流失量进行估算。[结果]相较雨强,坡度对土壤轻组有机碳(light fraction of soil organic carbon,LFoc)流失的影响更明显,片蚀与溅蚀泥沙LFoc含量均随坡度的增大先减小后增大,而雨强对片蚀泥沙LFoc含量无显著影响(p<0.05);溅蚀泥沙LFoc含量明显低于片蚀,且溅蚀泥沙LFoc未发生明显富集,片蚀泥沙中LFoc发生明显富集;对比不同粒级团聚体LFoc含量发现,<0.05mm黏粉粒、0.05～0.25mm团聚体中LFoc更易于发生富集,而0.25～2mm团聚体LFoc只在小雨强和小坡度条件下发生富集;由于<0.02mm粒级团聚体迁移为LFoc流失的主导因素,基于<0.02mm粒级团聚体迁移量相...     

黄绵土土壤活性有机碳的侵蚀和沉积效应

活性有机碳作为土壤有机碳中活性最强的部分,它比土壤有机碳更敏感于环境的变化。通过野外径流小区观测和室内分析,研究了侵蚀对土壤活性有机碳的影响。结果表明,土壤和泥沙中活性有机碳含量分别在0.15～0.34g/kg和0.28～2.92g/kg之间;坡度≤20°时,活性有机碳的流失量随着坡度的增加而增加;其富集比介于3.25～8.47,且随着侵蚀强度和坡度的增大均减小。泥沙中活性有机碳含量随着侵蚀强度的增加呈对数递减趋势,而活性有机碳流失程度则相反。     

不同植被对土壤侵蚀及铜元素流失的影响

通过野外天然降雨产流及人工模拟降雨试验,研究不同植被对坡面土壤侵蚀及土壤铜元素流失的影响及降雨过程中铜元素的流失规律。结果表明:(1)紫花苜蓿、绿豆、荒草3种植被覆盖小区的年径流量为5183.8,5 366.2,3 867.3 m~3/km~2,比裸地减少33%,30.8%和50.1%;侵蚀模数为379.18.482.3,15.78 t/km~2,比裸地减少34.7%,16.4%和97.2%;全年全铜流失量为12.9,25.5,0.46 kg/km~2,有效铜流失量为6.22,11.01,0.15 kg/ km~2,分别比裸地减少67.3%,35.3%,98.8%和54.6%,19.6%,98.9%;(2)在模拟降雨过程中,农地小区的产流产沙强度过程呈现波动上升趋势,产沙过程波动较产流过程剧烈。铜元素流失强度过程与产流产沙强度过程相似,但其峰值多于产流产沙过程,且最高峰出现时间不同。有效铜流失强度变化率略高于全铜。     

模拟降雨条件下金银花对片麻岩坡地土壤侵蚀的影响

通过室内人工模拟降雨的方法,研究不同树龄金银花对片麻岩坡地土壤侵蚀的影响。结果表明:种植金银花能明显减缓雨水对片麻岩坡地的土壤侵蚀。金银花能延迟初始产流时间,降低径流模数和输沙模数,且随树龄的增加效果明显增加。相比裸地,种植1,3,6年树龄金银花分别延迟产流时间0.71%,23.33%和39.20%;6年金银花降低径流模数和径流深分别达75%和51%,降低输沙模数为23.42%～57.60%。金银花能提高土壤抗侵蚀能力,相比裸地,种植1,3,6年树龄金银花坡面WAS_0.25分别提高11.52%,19.37%和24.35%。在近根区,相比1年树龄金银花根系生物量,种植3,6年金银花依次增加82.67%和191.26%。根系生物量与金银花坡面的总减流率和总减沙率呈极显著正相关,其相关系数(R^2)分别为0.801和0.911。总体上,金银花能够控制片麻岩坡地土壤侵蚀,并在一定程度上提高土壤抗侵蚀能力。     

黄土丘陵区不同坡度下土壤有机碳流失规律研究

通过野外径流小区观测与采样分析,研究了自然降雨条件下坡度对土壤有机碳流失的影响.结果表明:在黄土丘陵区,随着坡度增加(10°～30°),其侵蚀强度(A)变化趋势为:A_20°>A_30°>A_15°>A_10°>A_25°,表明在20°和25°之间存在着临界坡度;土壤有机碳流失的变化趋势与侵蚀强度一致,可见有机碳流失主要受侵蚀强度的影响.土壤侵蚀造成了泥沙中有机碳的富集,其平均富集比为2.27～3.74,且富集比随着侵蚀强度和坡度增大而减小.土壤有机碳流失程度与降雨特征值PI₃₀呈幂函数关系.减少地表径流和土壤侵蚀是降低土壤有机碳流失的关键.     

水力侵蚀对砒砂岩区土壤有机碳空间变异性的影响

以侵蚀剧烈的砒砂岩区为研究对象,应用地统计学Kriging插值法准确描述水力侵蚀下土壤有机碳空间动态迁移过程来探究侵蚀与碳平衡的关系并为有效治理砒砂岩区坡面水土流失提供科学的参考。结果表明：（1）降雨前后各土层有机碳均随着土层增加而减少,表现为中等变异、空间自相关均为正相关且0—10 cm土层自相关性最大。降雨后0—20 cm土层有机碳含量减少而20—40 cm土层增加,且各土层变异程度均较雨前减弱。（2）降雨前后土壤有机碳分别与高斯模型,球状模型较为拟合,且变程值均随土层增加而增大。降雨前后0—10 cm土层表现均为强烈空间相关性且雨后结构比增大,而10—40 cm均为中等相关性雨后结构比减小。（3）降雨后空间异质性减弱斑块面积变大,总体表现为同一土层坡上侵蚀坡下沉积,而不同土层下0—20 cm土层表现为侵蚀,20—40 cm土层表现为沉积。（4）降雨前后土壤有机碳均与黏粒呈现较显著正相关,其中降雨前0—10 cm土层有机碳与黏粒为极显著正相关,降雨后各土层相关性增强均为极显著正相关。但降雨前后土壤有机碳与粉粒相关性均较小且不显著,与砂粒则基本表现为负相关。