西南地区喀斯特干热河谷地带不同植被类型下小生境土壤碳氮分布特征

通过对西南地区典型喀斯特干热河谷地带乔木林、灌木林及草丛下所覆盖的土面、石面、石沟、石洞、石缝、石槽和石坑7类小生境土壤样品碳氮含量分布特征进行研究,结果表明:研究区域内小生境表层土壤中有机碳和全氮的含量分别介于10.6~103.7 g/kg和1.16~6.39 g/kg之间,变幅较大;不同植被类型下小生境土壤碳氮的含量分布存在明显差异,乔木林下小生境土壤碳氮平均含量较草丛增加100%以上,灌木林下小生境土壤碳氮的空间变异性最小,小生境土壤碱解氮在各植被类型下服从正态分布,有机碳及全氮则服从右偏态分布;小生境相对开放的土面、石面、石坑及石沟普遍较石槽、石缝及石洞土壤有机碳和全氮的含量高,而碱解氮的变化规律不明显。在同种植被类型下,土壤有机碳与全氮、碱解氮、速效磷和碳氮比均表现出良好的相关性。     

不同小生境对喀斯特山区花椒林表土团聚体有机碳和活性有机碳分布的影响

以贵州西南部典型喀斯特地区花椒林下的石缝、石沟、石洞、石槽、石坑及一般土壤为研究对象,对0-20cm土层土壤团聚体有机碳和活性有机碳分布特征进行分析。结果表明,与一般土壤相比,石沟和石坑明显增加了原状土壤和各粒径团聚体土壤有机碳及活性有机碳的含量,而石槽和石洞则有所降低。除石沟外,有机碳含量较高的土壤主要增加了>5mm粒级团聚体含量。随着土壤团聚体粒径的降低,有机碳和活性有机碳呈"∨"形分布,并在<0.25mm粒级达到最大。团聚体对土壤有机碳和活性有机碳的贡献出现2个峰值,分别在5～2mm和1～0.5mm 2个粒级中出现,而<0.25mm团聚体对有机碳和活性有机碳的贡献率最低。相关性分析表明,土壤团聚体活性有机碳含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系(r=0.796),团聚体活性有机碳可以作为衡量喀斯特山区土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标。     

施氮对干热河谷农田土壤有机碳及其组分的影响

干热河谷农业土壤环境长期承受“大水大肥”生产方式的胁迫,开展高温、干旱农田环境中氮肥施用与土壤有机碳固持间关系研究是维持土壤肥力、提高作物产量、实现农业可持续发展的重要科学基础。以干热河谷优势作物番茄为研究对象,设置4个施氮量处理(0、125、225、325 kg/hm²)开展田间施肥试验,探讨不同施氮量对番茄农田0～50 cm不同土层总有机碳(SOC)、活性有机碳(AOC)、非活性有机碳(NOC)、微生物量有机碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)的量变特征及其相互作用关系。结果表明:(1)与对照相比,低氮施肥处理10～50 cm土层的SOC含量显著增加(P<0.05),中氮施肥处理耕作层0～30 cm的SOC含量显著增加(P<0.05),高氮施肥处理在各个土层SOC含量均有小幅增加;(2)高氮施肥处理0～30 cm土层的AOC含量显著增加(P<0.05),0～50 cm土层的MBC含量及其分配比例也显著增加(P<0.05);中氮施肥处理0～30 cm土层的DOC含量显著增加(P<0.05);低氮施肥处理10～50 cm土层NOC含量及其分配比例显著增加(P<0.05);(3)不同氮肥处理的SOC含量及活性有机碳组分含量呈现逐层减少的趋势;(4)中高氮施肥处理下土壤AOC与SOC含量呈显著正相关关系(P<0.05),无氮处理的NOC与SOC含量呈极显著正相关关系(P<0.01),MBC和DOC含量也在一定程度上显著影响SOC含量(P<0.05);(5)番茄产量随施氮量的增加而增加,耕层0～30 cm的MBC含量与番茄产量显著正相关(P<0.05)。因此,在干热河谷冬春季番茄生产中,建议适量减少氮肥施用量至225 kg/hm²,不仅有利于作物对有机碳的吸收利用,增加土壤有机碳储量,而且能提高番茄产量,减少农业投入成本和环境污染风险。     

喀斯特石漠化过程对土壤活性有机碳的影响

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤活性有机碳进行了测试分析.分析结果表明,随着石漠化程度的增加,土壤微生物生物量碳(sMBc)、轻组有机碳(LFOC)、可矿化碳(MC)、微生物商(qSMBC)呈下降趋势,微生物呼吸商(qCO2)呈上升趋势,与石漠化过程有一致性,能较好体现石漠化过程中土壤退化的本质.开垦序列土壤活性有机碳库的周转速率和土壤微生物碳库的下降速率大于樵采序列,使得开垦序列土壤即使在高的生物归还量下,形成土壤有机碳的比例相对较小.土壤SMBC,LFOC,MC,易氧化有机碳(LOC),qSMBC,qCO2等生物学性质除了与人为干扰方式有关外,还与植被生物量有关,可以体现土壤质量发展的方向,是石漠化过程土壤退化及恢复评价的敏感指标.     

干湿交替格局对川西南干热河谷土壤碳氮释放的影响

有机碳和氮素含量低、结构性差等土壤退化特征,是干热河谷土壤退化的普遍现象,漫长旱季与集中雨季使干热河谷干湿交替格局不同于其他区域。通过监测不同干湿交替模式下培养土壤的呼吸、水溶性有机碳(DOC)和水溶性氮(DN)动态,评估干湿交替特征对干热河谷土壤有机碳和氮库退化的影响。结果显示,风干土壤再湿润对土壤呼吸具有激发效应,可使呼吸强度增加1.52~7.13倍;随着干湿交替次数的增加,激发效应随之衰减,经过多次干湿交替后(当周期为3d,则干湿交替5次)降至某一稳定水平,干湿交替周期越长(周期长于12d),土壤再湿润后导致的土壤呼吸激发效应的衰减越不明显。土壤DOC和DN含量同样受再湿润激发,但DOC和DN激发效应滞后于土壤呼吸,干湿交替多次后土壤DOC和DN随之降低并稳定低于最初水平,而随着干湿交替周期延长,DOC和DN在每个干湿交替末期含量变化不明显。这暗示干湿交替尽管可激发土壤DOC和DN释放,但是这种激发效应随干湿交替次数和周期延长而降低,因此对土壤碳氮动态的影响有限,干湿交替格局可能不是干旱河谷土壤有机碳和氮素退化的主要原因。     

元谋干热河谷冲沟发育区植被恢复对土壤碳氮的影响

冲沟侵蚀是一种剧烈的土壤侵蚀过程,导致冲沟发育区地表形态处于显著变化的非稳定状态.通过封禁使植被自然恢复是元谋干热河谷冲沟治理的主要模式之一,但在沟道植被持续恢复与冲沟显著发育的综合作用下,沟道土壤碳氮含量的变化趋势仍有待明晰.选择元谋干热河谷1条典型冲沟,在沟内随机布设81个1 m×1 m的样方,分别在2012年和2...     

元谋干热河谷植被恢复对土壤酶活性的影响特征

选取5种植被恢复模式,研究了不同模式对土壤酶活性的影响以及土壤肥力与土壤酶活性的关系。结果表明,植被恢复后土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性相比光板地都有明显提高,顺序依次为酸角〉小桐子〉印楝;同种植被的土壤酶活性表现出根际大于非根际的特性;不同的植被恢复模式和种植方式对酶活性都有较大的影响,等高垄沟模式具有较好的保土保肥能力,创造了良好的微生物环境,增强了土壤酶活性;植被恢复模式下酶活性与土壤肥力之间的关系密切,特别是有机质、全氮与土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的相关性较好。因此,用土壤酶活性来评价植被恢复的效果是可靠的。     

施肥对喀斯特地区植草土壤活性有机碳组分和牧草固碳的影响

通过盆栽试验,研究施肥对喀斯特地区植草土壤不同活性有机碳组分和牧草固碳的影响。试验处理包括CK（不施肥）、 N1 （N 150 mg/kg）、 N2 （N 250 mg/kg）、 N1P1 （P2O5100 mg/kg）、 N2P2 （P2O5150 mg/kg）、 N1P1K1 （K2O 70 mg/kg）、 N1P1K2 （K2O 105 mg/kg）和N2P2K1和N2P2K2。结果表明,与对照（不施肥）相比,施肥处理增加植草土壤有机碳、 微生物量碳和易氧化碳,有机碳日矿化量和累积矿化量以及牧草固碳量。其中N1P1K1处理土壤有机碳和易氧化碳最高,N1P1处理土壤微生物量碳最高,N2P2K1处理土壤可溶性碳最高,N2P2K2处理牧草地上部及根系固碳量、 有机碳日矿化量和累积矿化量均最高。综上,低量氮磷钾肥配施有利于土壤活性有机碳的积累,高量氮磷钾平衡配施牧草固碳效果最佳。     

岷江上游森林/干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳和活性有机碳特征

研究了岷江上游森林/干旱河谷交错带川滇高山栎次生林、人工刺槐林、灌木林地、灌丛地、经济林和农耕地6种土地利用类型的土壤有机碳及微生物量碳、水溶性有机碳和易氧化碳。结果表明:6种土地利用类型土壤有机碳及3种活性有机碳含量以川滇高山栎次生林高于或显著高于其他土地类型(p<0.05),以农耕地低于或显著低于其他土地类型(p<0.05)。6种土地利用类型的土壤平均有机碳含量(13.65g/kg)低于同区域土壤的平均有机碳含量(17 g/kg)。6种土地利用类型的土壤微生物量碳、水溶性有机碳和土壤易氧化碳占有机碳的比率分别介于1.36%~2.35%,0.82%~1.34%和7.77%~10.50%之间。研究结果说明交错带6种土地利用类型的土壤有机碳含量较低,有不断下降的趋势,且活性大,容易转化。因此,减少人为干扰对于维持和增加森林/干旱河谷交错带土壤有机碳具有重要的作用。     

不同植被类型对土壤微生物量碳氮及土壤呼吸的影响

对四种植被类型下土壤微生物量碳、氮、土壤呼吸速率以及代谢熵的研究,结果表明,土壤微生物量碳、氮以及土壤呼吸在四种植被类型间差异显著,而土壤微生物代谢熵之间差异不明显。且不同植被演替阶段土壤微生物量碳、氮从初级阶段到次生林阶段逐步增大,从次生林到成熟林阶段明显减小;土壤呼吸随着植被的正向演替,呼吸速率逐渐增强;四种植被类型间土壤微生物代谢熵在次生林中最低,为0.44mgg-1h-1,万熟林地中最高,为1.01mgg-1h-1,表明土壤微生物对土壤碳的利用效率次生林较高,成熟林地较低。     

缙云山5种植被下土壤活性有机碳及碳库变化特征

为揭示重庆市缙云山不同植被下土壤活性有机碳及碳库分配特征,以该地区5种植被类型:阔叶林、针叶林、混交林、竹林和荒草地为研究对象,分析不同植被类型下各土层土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)含量及其土壤碳库的变化特征.结果表明:SOC和各活性有机碳组分含量及分配比...     

金沙江干热河谷区退化土壤结构的分形特征研究

分形理论是近年来兴起的一种新的研究工具。分析结果表明 :土壤粒径分布的分形维数能客观地反映退化土壤的结构状况和退化程度 ,可作为退化土壤结构评价的一项综合性定量指标。退化土壤的分形维数与土壤颗粒组成和微团聚体组成之间存在着明显的相关性。土壤中 <0 .0 0 1mm粘粒含量越高 ,>0 .2 5 mm团粒含量越低 ,则分形维数越高 ,结构性越差。对于同一土壤退化系列 ,分形维数越高 ,土壤退化越严重。     

岷江干旱河谷-山地森林交错带根层土壤碳活性与储量特征

根层土受植物地下部分生命活动、代谢影响最直接和最强烈,其碳活性与储量特征对土壤质量改变乃至全球气候变化具有极高的灵敏性。以岷江干旱河谷-山地森林交错带及邻近生态系统为研究对象,研究根层土壤易氧化碳、微生物量碳等碳活性以及碳密度、碳储量特征,可为该区的生态系统管理提供重要科学依据。结果表明,不同生态类型根层土的土壤碳密度为(0.14±0.007)～(101.16±0.301)kgC/m2,碳储量为(30.2±1.51)～(21850.6±65.02)kg。相对于干旱河谷,交错带根层土壤易氧化碳、微生物量碳等碳活性更强,为沿交错带逐步向下改善土壤环境抑制干旱河谷区上延提供了较好的碳素环境。尽管交错带天然林植被面积较小,但其土壤碳密度和土壤有机碳丰度指数因物种优势和所在山地垂直带谱中所处的相对有利位置,显著高于干旱河谷。在交错带内部,以高山栎为优势种的根层土具有更强的储碳能力,是包括退耕还林地在内的自然或人工植被调控生态工程建设中重要造林树种和恢复模式。     

黔中石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响

土地石漠化是中国西南喀斯特地区的重大生态问题,石漠化治理引发土壤碳转变并对陆地碳循环产生影响。然而,石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响机制还不明确。选取典型石漠化区梯田嵌套鱼鳞坑(NL)、鱼鳞坑(FSP)、梯田(TR) 3种水土保持措施作为研究对象,以无任何水土保持措施的退耕还林地(CK)作为对照,研究不同水土保持措施土壤有机碳含量分布规律。结果表明：鱼鳞坑土壤有机碳含量分别是梯田嵌套鱼鳞坑和梯田的1.4,6.2倍,有机碳储量分别比梯田嵌套鱼鳞坑和梯田提高30.78%和444.44%,活性有机碳含量也显著大于其他2种水土保持措施,因此固碳效果最好。土壤有机碳储量与活性有机碳组分易氧化碳、可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),易氧化碳与可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),可溶性碳与微生物量碳呈显著相关(p<0.05),因此土壤活性有机碳组分能在一定程度上反映土壤质量变化情况。鱼鳞坑和梯田措施土壤全氮含量和碳氮比的增加会促进土壤有机碳固存。鱼鳞坑可作为石漠化地区生态恢复中优先考虑的治理措施。     

金沙江干热河谷典型区土壤退化机理研究——土壤侵蚀对土壤退化的作用

云南省金沙江干热河谷典型区土壤侵蚀普遍而严重 ,对土壤退化有关键性影响。通过对该区不同退化土壤的侵蚀状况 ,从土壤侵蚀对土壤退化的空间分布格局 ,土壤侵蚀对土壤退化类型的发生和作用机制 ,探讨了土壤侵蚀对土壤退化的作用和影响。结果表明 :(1)侵蚀和水土流失是造成土壤退化的要因 ,不同侵蚀类型及其强度控制了土壤退化的空间分布 ;(2 )土壤侵蚀对土壤退化的作用机制主要是 :不同土壤侵蚀强度 ,决定了土壤退化发生类型的数量和程度 ;通过对该区几类主要土壤退化类型发生机制进行分析 ,看出土壤侵蚀是以冲刷剥蚀、搬运扩散和沉积掩埋等作用为主 ,造成和加速了土壤退化的发生和发展。     

黔中喀斯特地区3种林型土壤有机碳含量及垂直分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库已成为全球碳循环研究的重点之一。研究以黔中喀斯特地区阔叶混交林、针阔混交林和灌木林为对象,分析其土壤及枯落物有机碳含量。结果表明:0-80cm土壤剖面的有机碳含量和碳密度均值表现为阔叶混交林(19.10g/kg,18.62kg/m2)>灌木林(9.21g/kg,9.67kg/m2)>针阔混交林(8.38g/kg,8.60kg/m2),且差异显著(P<0.05),说明同一地区不同林型土壤有机碳的积累和存储不同;3种林型0-20cm土层有机碳含量和碳密度均最大,且与各土层之间差异均显著(P<0.05),并随土层深度的增加而减少,说明森林土壤有机碳含量和密度分布有很强的表聚性,因此,应避免人为活动干扰,增加植被覆盖和减少水土流失;3种林型的土壤有机碳含量与土壤容重呈负相关关系,拟合度(R2)均较大,说明土壤有机碳含量与土壤容重拟合方程均较好;3种林型枯落物现存量和有机碳含量差异均显著(P<0.05),说明同一地区,不同林型的枯落物的积累和分解能力不同。     

生物质炭对茂兰喀斯特森林土壤呼吸与有机碳的影响

以贵州茂兰喀斯特国家自然保护区原始森林中的优势种青冈（Cyclobalanopsis glauca）凋落物（L）和对应的森林土壤（S）为研究对象,在两种不同温度（400 ℃、600 ℃）下将凋落物制成生物炭（BC400、BC600）,添加到土壤中进行室内培养。通过对培养过程中土壤呼吸、土壤有机碳、碳氮比、pH等进行动态监测,分析青冈凋落物与其生物炭特性对森林土壤呼吸和有机碳含量等变化的影响。结果表明：在添加量为12.5 g/kg的条件下,25 ℃培养180 d后,与对照组相比,3组添加不同物质的处理S+L、S+BC400、S+BC600中碳的净释放量分别增加了34.98 %、42.45 %、9.83 %,青冈凋落物与其生物炭的添加均对土壤呼吸起到了明显的促进作用（p < 0.05）;对培养前后土壤有机碳含量对比发现,低温生物炭（BC400）的添加促进了微生物对土壤有机碳的转化,而高温生物炭（BC600）作用相反,从短期来看,具有一定的固碳作用,为生物炭在喀斯特森林土壤碳固定应用方面提供了参考依据。     

岷江上游干旱河谷区灌丛植被土壤有机碳稳定性特征

灌丛在岷江上游分布广泛,是干旱河谷区重要的物种,砍伐、开垦和过度放牧是导致其退化的根本驱动力。通过选取灌丛植被下土壤剖面,并以其被开垦后的农地（50a）及退耕荒坡（10a）为参照,对其土壤有机碳、重组有机碳及易氧化碳含量进行分析比较。结果表明：灌丛植被各层土壤总有机碳及重组有机碳均极显著大于对照的,对照间差异不显著,在0-100cm土壤剖面,对照1退耕荒坡及对照2农地土壤有机碳较灌丛植被的最高降幅分别达60.42%,70.92%,重组有机碳最高降幅则分别达76.54%,68.92%,并且灌丛及对照2农地土壤重组碳在0-100cm土层剖面上表现出先升高,然后再降低的分布特征,对照1退耕荒坡则在整个土壤剖面呈递减趋势;灌丛植被土壤易氧化碳均值高于对照的,与退耕荒坡的差异显著,但与农地的差异不显著,在0-100cm土层中,灌丛及对照土壤易氧化碳含量表现出先降低、升高、再降低的分布特征;相关分析表明,总有机碳与重组有机碳和易氧化碳达到极显著相关水平。综上表明灌丛植被保护土壤有机碳稳定能力极显著高于退耕荒坡和农地的,并且农地退耕也有利于土壤有机碳稳定性的提高。     

贵州喀斯特山区花椒林小生境类型与土壤环境因子的关系

以贵州西南部典型喀斯特山区花椒林下不同小生境类型为研究对象,系统地研究了小生境类别与土壤环境因子的对应关系,结果表明：与一般土壤相比,石坑和石沟小生境土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮和基质底物诱导呼吸量增加明显,并体现出良好的正向累积效应,而石洞、石缝和石槽则相反;土壤活性有机碳占总有机碳比例变幅范围在12．61％-15．73％之间,以石槽最高,石沟次之,一般土壤最低;不同小生境类型下,土壤团聚体均以大团聚体为主,〈0．25mm粒级团聚体含量极为低下,不足5％。通径分析结果显示,影响基质诱导呼吸作用最重要的因素是土壤有机碳含量,土壤活性有机碳含量次之,其通径系数分别可达1．530和0．869。总体上,花椒林下小生境可划分沟坑型、一般土及槽缝型三类,与槽缝型相比,沟坑型生境类型土壤有机碳、底物诱导呼吸、全氮、碱解氮、活性有机碳分别可高出73．38％、110．26％、37．01％、44．44％和59．73％。沟坑型小生境对喀斯特山区生态恢复及农业生产的可持续发展具有一定现实意义。