森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展

森林土壤有机碳(SOC)对全球碳循环有着重要的作用,森林SOC积累和分解直接影响陆地生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把CO2固定于植被体,削减温室气体的排放量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此,综合分析了森林收获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性,指出了当前森林土壤有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。     

克拉玛依人工杨树碳汇林对土壤有机碳储量的影响

[目的]造林作为一种土地利用变化,可以增加陆地碳汇,减缓大气中CO2的积累.以克拉玛依人工杨树碳汇林及原生荒漠灌木林为研究对象,分析人工造林对土壤碳储量的影响.[方法]通过合理的样方设置分别于林区和荒漠灌木林区进行土壤分层取样,并采用重铬酸钾容量法对碳汇林下及原生荒漠植被下土壤有机碳储量进行了估算和分析.[结果]原生荒漠植被条件下土壤平均碳密度仅为0.3 ～0.6 kg/m2,而建造碳汇林后,该区域土壤平均碳密度有大幅提高,为0.47 ～1.44 kg/m2;土壤有机碳含量随土体深度的加深而减少;碳汇林对土壤有机碳储量的提高在浅层土壤中表现得更为明显.[结论]克拉玛依人工杨树碳汇林有效地提升了土壤有机碳储量,对改善当地土壤环境质量有明显的作用.     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆）,培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。     

氮肥施用对柑橘果园土壤有机碳矿化的影响(英文)

[目的]了解柑橘果园土壤有机碳矿化在不同温度下对不同氮肥施用量的影响关系,为构建果园生态系统的碳循环模型提供参数。[方法]采用室内模拟试验,在10、20、30℃3个温度条件下,研究施肥施用对柑橘果园土壤有机碳矿化的影响。[结果]3种温度处理下,各施氮处理土壤有机碳矿化速率都表现为培养前期快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势。在整个培养过程中,3种温度条件下各施氮处理的土壤CO2累积排放量为1328.25~2219.42mg/kg,100mg/kg(N4)处理土壤有机碳矿化量最大,CK处理最低,100mg/kg(N4)和80mg/kg(N3)2个高氮处理显著高于低氮50mg/kg(N2)、30mg/kg(N1)处理。土壤有机碳矿化速率随温度升高而增长,不同的土壤施氮条件下土壤有机碳矿化的温度敏感性不同,N2处理土壤有机碳矿化的温度敏感性最低,N4处理最高。柑橘果园土壤有机碳矿化受高施氮量影响较大,低施氮影响不明显。[结论]随着施氮量的增加土壤有机碳矿化的温度敏感性增加,氮肥施用和温度的共同作用可能使柑橘林向大气中排放的CO2增加。     

长期施用有机肥对水稻土CO2释放与固定的影响

 在浙江省黄岩水稻土上开展的26年长期施肥定位试验表明，长期施用有机肥可以促使土壤有机质持续增长，增长幅度随有机肥用量增加而增加。通过数学模拟，估算出每年施用猪厩肥16.5～49.5 t·ha-1相应释放CO2 10.04～21.61 t·ha-1·a-1。每年施入鲜猪厩肥16.5～49.5 t·ha-1则相应固定CO2 1.885～3.463 t·ha-1·a-1。为此，通过长期施用有机肥对削弱土壤碳释放对大气CO2浓度升高的影响是可行的。     

生物质炭输入对土壤CO2释放影响的研究

[目的]通过对比输入生物质炭的土壤和普通土壤中土壤含碳量和CO2释放量变化,分析两者的关系,研究土壤碳固定潜力。[方法]通过在自然土壤中输入不同含量的椰壳炭,研究生物质炭输入对土壤碳截留作用的影响,探讨土壤碳截留能力与CO2释放的关系。[结果]当施炭量为1%～8%时,平均每增加1%椰壳炭量,土壤有机碳量约增加5.9 mg/g,活性有机碳量约增加0.3 mg/g。施炭量1%～5%为土壤CO2释放量增加的阶段,施炭量3%～5%时土壤CO2释放量达到最大,为549 mg/m2,之后开始降低。[结论]生物质炭施用对土壤有机碳截获及CO2释放方面有重要影响,但所受影响的趋势与施炭量和试验时间有密切关系。     

人工油松林恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征

采用时空替代法,选取岷江上游大沟流域内不同恢复时期(12、18、25、35a)的人工油松林为研究对象,研究了植被恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征,同时探讨了它们之间的相互关系.研究结果表明沿恢复梯度,土壤质量得到了改善,主要表现为土壤粘粒含量、比表面积、有机质含量显著增加,土壤粉粒含量和pH值则显著下降.土壤有机质与土壤粘粒和比表面积呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关.此外,土壤有机碳含量沿恢复梯度显著增加,0-50 cm内土壤有机碳含量从5.59 kg/m2增加到12.64 kg/m2,土壤年平均固碳速率为0.31 kg/m2.     

Arctic lakes and streams as gas conduits to the atmosphere: implications for tundra carbon budgets

Arctic tundra has large amounts of stored carbon and is thought to be a sink for atmospheric carbon dioxide (CO(2)) (0.1 to 0.3 petagram of carbon per year) (1 petagram = 10(15) grams). But this estimate of carbon balance is only for terrestrial ecosystems. Measurements of the partial pressure of CO(2) in 29 aquatic ecosystems across arctic Alaska showed that in most cases (27 of 29) CO(2) was released to the atmosphere. This CO(2) probably originates in terrestrial environments; erosion of particulate carbon plus ground-water transport of dissolved carbon from tundra contribute to the CO(2) flux from surface waters to the atmosphere. If this mechanism is typical of that of other tundra areas, then current estimates of the arctic terrestrial sink for atmospheric CO(2) may be 20 percent too high.     

Carbon dioxide supersaturation in the surface waters of lakes

Data on the partial pressure of carbon dioxide (CO(2)) in the surface waters from a large number of lakes (1835) with a worldwide distribution show that only a small proportion of the 4665 samples analyzed (less than 10 percent) were within +/-20 percent of equilibrium with the atmosphere and that most samples (87 percent) were supersaturated. The mean partial pressure of CO(2) averaged 1036 microatmospheres, about three times the value in the overlying atmosphere, indicating that lakes are sources rather than sinks of atmospheric CO(2). On a global scale, the potential efflux of CO(2) from lakes (about 0.14 x 10(15) grams of carbon per year) is about half as large as riverine transport of organic plus inorganic carbon to the ocean. Lakes are a small but potentially important conduit for carbon from terrestrial sources to the atmospheric sink.     

典型气候/环境因子变化对九段沙湿地碳固定潜力的影响

利用人工气候室模拟长江口区域几种典型气候/环境因子的变化特征（全球变暖、CO2增加和海水无机氮污染加剧等）,并从植物生长量和土壤呼吸角度综合分析了这些气候/环境因素的变化对九段沙湿地土壤有机碳汇聚能力的影响。初步结果表明,在实验范围内,与对照相比,单方面的温度升高、无机氮污染加剧和CO2浓度升高会提高九段沙土壤的有机碳汇聚能力。无机氮污染加剧协同升温对土壤呼吸有一定的消减作用,从而提高了土壤有机碳汇聚能力;无机氮污染加剧协同CO2浓度升高会促使土壤有机碳的排放,使其碳汇聚能力下降;CO2浓度升高和全球升温的共同作用不会显著降低有机碳汇聚能力;无机氮污染加剧和CO2浓度升高的基础上加入升温的三因素交互作用会促进土壤有机碳的排放,使其碳汇聚能力下降。因此,要尽力避免海水中无机氮污染加剧和CO2浓度升高两个因素,以及在此基础上升温情况的同时发生。     

土壤侵蚀对土壤有机碳库去向的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最重要的碳库。土壤侵蚀是导致陆地碳库衰减的主要动力之一,也是陆地碳汇与海洋碳汇相互作用的重要过程。从不同角度阐述了物理和人为因素对侵蚀区域土壤有机碳迁移蓄积过程的影响,尤其关注了侵蚀过程碳的重新再分配,这一点是准确预测土壤有机碳循环对碳源/汇贡献及准确评估碳收支的关键。针对土壤有机碳循环的特点,提出亟待解决的问题。     

高CO2浓度对稻田CO2排放影响的初步分析

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响,利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明,在水稻生长季,高CO2浓度降低田间CO2的排放,但不显著;种有水稻,根系对土壤总的呼吸影响主要体现在成熟期之前,且有相互消长的现象。在种有水稻的情况下抽穗期之前分解新有机质为主;高CO2浓度促进土壤原有有机质的分解,在水稻生长的中后期分解更为明显,且高N水平对老有机质的分解有促进作用。鉴于此项研究中的不足之处,将会不断得到完善。     

干湿交替条件下铁氧化对水稻土CO_2排放的影响

以湖北省2种典型水稻土[咸宁市的中稻-冬闲水稻土(第四世纪红壤,XR)和潜江市的中稻-冬闲水稻土(钙质潮土,QR)]为材料,研究土壤干湿交替条件下[土壤落干(孔隙含水率55%)到完全淹水(土水比1∶1)]添加Fe2+对土壤Fe3+、可溶性有机碳(DOC)含量及CO2排放的影响,拟揭示水分转变过程中土壤活性铁氧化对土壤有机碳固持的影响。结果表明,整个培养期间,与CK(不添加Fe2+)相比,添加Fe2+促进了XR和QR土壤中活性铁的氧化,XR和QR土壤中Fe3+平均含量分别较CK提高了133.87%和95.66%。落干期间,与CK相比,添加Fe2+促进了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别增加了59.77%和124.48%;促进了土壤DOC的积累,XR和QR土壤DOC平均含量分别提高了42.57%和23.71%。淹水期间,与CK相比,添加Fe2+抑制了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了54.03%和35.27%;培养前期促进了土壤DOC的积累,培养后期抑制了土壤DOC含量的积累,总体上XR土壤DOC平均含量降低了35.29%,QR土壤DOC含量提高了16.59%。整个培养期间,添加Fe2+后,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了43.87%和22.14%。综上,我国南方富含铁氧化物的红壤具有更高的固碳减排潜力。     

长白山阔叶红松林碳收支特征

植被-大气间CO2交换研究对准确评价陆地生态系统碳收支有重要意义．该研究采用开路式涡动相关系统对长白山阔叶红松林的C O2交换特征进行了整年连续监测．结果表明,该森林生态系统的碳交换季节变化明显,2003年森林净生态系统碳交换量(NEE)变化范围在-6.37～2.13 g/(m2·d)之间,5—9月均表现为碳汇,其余月份为碳源,其中净碳吸收量与释放量最大的月份分别为6和10月;全年森林净吸收的碳量为-191.3 g/m2,整体表现为一定强度的碳汇．影响NEE的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)和土壤温度等,白天NEE对PAR 的响应符合直角双曲线方程,夜间的NEE与5 cm深土壤温度有较好的指数关系．生态系统呼吸释放对温度响应的敏感性(Ｑ10)为3.17．      

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。     

大气CO2摩尔分数升高对宁夏枸杞植株与土壤C、N分配的影响

采用开顶气室控制试验环境,将1年生宁夏枸杞苗木置于大气环境CO2摩尔分数(360μmol.mol-1)或倍增CO2摩尔分数(720μmol.mol-1)下生长,试验处理2个生长季节后,测定植株C、N质量分数,研究大气CO2摩尔分数升高对木本经济植物C、N营养的影响,结果表明:枸杞叶、根中有机碳质量分数大于枝的,叶的全氮质量分数大于枝、根的;大气CO2摩尔分数升高下枸杞植株根茎叶及栽培表层土壤中有机碳、全氮质量分数与对照没有显著差异,而根系分布层(40 cm≤H<60 cm)有机碳、全氮质量分数高于对照的。     

吉林省耕层土壤有机碳储量及影响因素

为了了解最易受人类活动影响的耕地表层土壤有机碳库对土壤碳库变化及土壤固碳的潜力,以吉林省为研究区域,基于吉林省土肥站提供的2010年耕地地力评价数据(5742个耕地表层土壤采样点数据)以及1∶500 000土壤图等用于分析的基础图件资料,结合ArcGIS技术及统计分析软件SPSS,分析计算了研究区耕地表层土壤有机碳密度、储量及其空间分布特征,并且对吉林省耕地表层土壤有机碳与影响因素之间的关系进行研究。结果表明:吉林省耕地表层有机碳平均密度为3.95kg·m-2,土壤有机碳总储量约为0.206Pg;吉林省东部、中部和西部三大自然地理区域的耕地表层有机碳平均密度分别为4.94、3.66kg·m-2和3.22kg·m-2,自东向西有递减的趋势。各土壤类型中,暗棕壤、白浆土、黑土、黑钙土、草甸土5种土壤类型的耕地表层有机碳储量约占耕地表层土壤有机碳总储量的75.37%,高于其他土壤类型。土壤有机碳含量与年积温呈不显著负相关关系,与年降雨量、土壤阳离子交换量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系,在对土壤有机碳进行空间预测和碳库估算时,需要考虑以上四个重要因子。总之,吉林省耕地表层土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,整体上呈现自东向西逐渐减小的趋势,年降雨量、年积温、土壤pH及CEC与耕地表层土壤有机碳含量密切相关。     

干旱胁迫下AM真菌对矿区土壤改良与玉米生长的影响

以神东矿区塌陷区退化土壤为供试基质,以玉米为宿主植物,研究在干旱胁迫下,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi)对玉米生长和养分吸收的影响,以及对矿区退化土壤的改良作用。结果表明:干旱胁迫下,接种AMF显著提高了玉米根系侵染率和生物量,玉米叶片相对含水量和叶色值明显高于对照组;接种组玉米地上部分磷、氮、钙和根系部分磷、钾、钙含量显著增加;接种AMF后,玉米根际土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量分别增加了36.2%和33%,且根际土壤中有机质含量显著增加。由此可见,接种AMF促进了玉米对矿质养分的吸收,缓解了干旱造成的玉米生长的不利影响,提高了根际土壤中有机质含量,对矿区退化土壤改良有重要意义。     

高CO_2浓度条件下农田土壤有机质的化学稳定性研究

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量,从而使进入土壤的有机碳增加,这势必会影响土壤碳的稳定和积累。采取利用化学方法获得的具有不同化学稳定性的有机物,间接地研究大气CO2浓度升高以后通过直接影响秸秆生物量和化学成分对土壤碳变化的影响。结果显示,相对于对照处理:高CO2浓度处理使土壤经Na2S2O8化学氧化后的抗氧化部分,在LN、NN和HN水平下,分别增加16.4%、21.7%和降低3.8%;使土壤经硫酸水解后的第一组分分别降低2.2%,增加9.5%和7.5%,第二组分分别增加4.7%、17.6%和降低4.9%,第三组分分别增加7.3%,降低4.2%和2.6%。表明土壤有机质的化学稳定性有所增加,可能与高CO2浓度条件下向土壤输入的有机质量及化学组成有关,且受N水平的影响较大。     

双胞蘑菇菌渣施用对龙眼园土壤呼吸及可溶性有机碳的影响

在10℃、20℃、30℃温度条件下,采用室内模拟试验,研究不同施肥处理对龙眼园土壤呼吸、土壤可溶性有机碳(DOC)以及土壤微生物量碳(MBC)含量的影响.结果表明:在85 d的培养期内各施肥处理土壤呼吸速率都表现为培养前期保持较高水平,之后快速下降,培养后期保持相对稳定的趋势,土壤CO2累积排放量为1 439～4 44...