中天山北坡垂直带土壤有机碳密度分布特征

以乌鲁木齐河流域为重点研究区,利用实测典型土壤剖面特征数据估算土壤有机碳密度,就剖面有机碳和表层有机碳之间,剖面有机碳、表层有机碳和海拔高度之间,土壤剖面有机碳密度与发生层深度之间以及不同土壤类型土壤有机碳密度的分布特征进行相关分析,结果表明:在中海拔区域,土壤有机碳的密度最大且含量最高。发生层越厚,土壤的发育程度就越高,土壤有机碳密度也就越大,有机碳的含量就越高。全剖面和表层土壤有机碳密度值分别为46.91,13.95 kg/m²。不同土壤类型的土壤有机碳密度存在着显著差异。     

中亚热带森林土壤有机碳的海拔梯度变化

气候过渡区的山地森林土壤有机碳对气候波动的响应敏感,探讨气候过渡区森林土壤有机碳的海拔格局,是推演区域土壤碳库时空动态的关键内容。在南亚热带向中亚热带的气候过渡区江西九连山国家级自然保护区,根据不同土壤类型的海拔分布格局,沿海拔采集20个土壤剖面,分析土壤有机碳含量和土壤碳密度的海拔分布格局。结果表明:(1)不同土壤类型和深度均对土壤有机碳含量有影响,山地草甸土有机碳含量更高,达39.72±19.14 g·kg^–1,土壤有机碳主要集中在0～40 cm,深度分布表现出"表聚现象";(2)不同层次土壤有机碳含量对海拔的响应方式不一,上层土壤对海拔梯度变化响应更敏感,上层0～40 cm土壤有机碳随海拔升高而增加,下层40～100 cm土壤有机碳含量随海拔升高而降低;(3)土壤碳密度为10.64±0.72 kg·m^–2,但不同海拔的土壤碳密度无显著差异。海拔对土壤有机碳含量分布产生影响,但随着土层深度增加,海拔对土壤有机碳含量的影响变小;而海拔对土壤有机碳密度格局无显著影响,并依此估算九连山自然国家级自然保护区森林土壤有机碳储量为1.426±0.09...     

三江源区高寒草甸湿地植被退化与土壤有机碳损失

人为活动影响下陆地生态系统退化对于土壤碳库损失的影响规模是当前全球变化研究的热点。在青海省三江源区选择了8个高寒草甸典型样区,划分4种不同退化程度样地（原生植被、轻度退化、重度退化、极度退化）,收割法采集地上部植物生物量,10cm等深度采集表土土壤样品,分析了地上生物量、可食牧草生物量以及土壤有机碳含量变化。结果表明,随着退化程度的加剧,地上生物量和饲草生物量均表现强烈下降的趋势,但后者的下降幅度更大,在极度退化下损失达99％。研究区内高寒湿地土壤的表土有机碳含量出现极大的变异性,随退化程度的加剧而呈显著下降。与原生植被下相比,轻度退化、重度退化和极度退化下0-30cm土壤有机碳含量分别平均降低了25％、44％和52％。这种损失固然与地上部生物量下降有关,有机碳分层系数显示土壤侵蚀也是重要因素。估计退化下土壤有机碳平均下降36tC·hm^-2,累积退化下表土有机碳损失可能在200TgC以上,保护高寒草甸生态系统,对于三江源区土壤的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。     

环青海湖区退化芨芨草群落的土壤碳密度特征

通过对环青海湖区退化芨芨草群落的土壤容重和有机碳含量的测定分析,确定了退化芨芨草群落的土壤碳密度特征。结果显示,重度退化芨芨草群落的土壤容重显著大于中度退化芨芨草群落的土壤容重。重度退化芨芨草群落土壤有机碳含量普遍低于中度退化芨芨草群落,特别是两者表层土壤有机碳含量差异极为显著(p0.001)。在0—100cm剖面上,中度退化芨芨草群落土壤有机碳含量总体呈减少趋势,重度退化的则呈现减少和先增加后减小的两种变化趋势。芨芨草群落土壤有机碳密度跟有机碳含量变化趋势一致;芨芨草群落土壤有机碳主要集中在0—30cm土层,中度和重度退化下该深度土壤有机碳密度分别为7.35和2.92kg/m2,占整个剖面有机碳密度的57.45%和63.06%;环青海湖区中度和重度退化芨芨草群落剖面土壤有机碳密度为12.79和4.63kg/m2。     

纳帕海高原湿地土壤有机碳密度及碳储量特征

选取纳帕海典型沼泽、沼泽化草甸和草甸为研究对象,研究纳帕海湿地土壤有机碳密度及碳储量特征。结果表明:沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳含量明显高于草甸土壤;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤剖面有机碳密度与有机碳含量变化趋势基本一致,沼泽和沼泽化草甸土壤剖面有机碳密度均在30kg/m3以上,草甸土壤0-40cm有机碳密度高于30kg/m3,40cm以下有机碳密度均低于30kg/m3;沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤储碳层厚度分别为60,80,20cm,1m深度以内有机碳储量分别为393.53,458.81,305.78t/hm2。     

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。     

甘南尕海湿地不同植被退化阶段土壤有机碳含量及动态

以尕海湿地区内的典型泥炭地和沼泽草甸为研究对象,采用野外样地定位观测和室内分析相结合的方法,研究植被退化过程中湿地土壤有机碳含量及动态。结果表明:随着植被退化演替,两类湿地的土壤有机碳含量显著降低(P0.05)。未退化泥炭地土壤有机碳平均含量247.58g/kg,比退化地高出41.90%;未退化沼泽草甸有机碳含量为61.23g/kg,比轻度、中度、重度退化沼泽草甸土壤有机碳分别高出51.24%,51.75%和81.39%。泥炭地的SOC含量随土层的加深无显著变化,而沼泽草甸的SOC含量随土层加深逐渐降低,但随着植被退化程度的加剧,土壤有机碳含量降低的趋势明显减弱。泥炭地未退化阶段各土层土壤有机碳含量从5月到9月随时间变化均呈现"降—升—降"的变化趋势,即7月最低,8月最高,但这种变化趋势在退化阶段0—10cm和20—40cm土层表现恰好相反;而沼泽草甸4种退化阶段各土层土壤有机碳含量变化趋势差异较大,在0—10cm土层,未退化呈单峰型曲线,中度退化与其恰好相反;而在10—20cm和20—40cm土层,各退化阶段均表现为单峰型曲线。植物地上生物量与不同退化阶段土壤有机碳含量存在一定的线性相关关系,但与泥炭地的退化阶段显著相关,R2达到0.99,与沼泽草甸的各退化阶段相关不显著,R2均小于0.80。     

植被恢复对昆阳磷矿土壤有机碳储量的影响

植被恢复是既能保持磷矿开采同时又能有效扼制矿区生态环境的退化,并逐步恢复已退化的矿区生态系统最有效的生物措施。为揭示植被恢复对昆阳磷矿土壤有机碳和碳素积累的影响,研究探讨了昆阳磷矿不同恢复林地的土壤有机碳储量变化。结果表明:（1）不同恢复林地的土壤有机碳含量存在显著差异（p < 0.05）,7种不同植被恢复人工林土壤平均有机碳含量分别是废弃地的14.29倍、11.83倍、11.40倍、5.89倍、15.48倍、15.59倍、18.53倍。（2）土壤有机碳在剖面的含量表现出明显的“表聚作用”,均以表土层（0—20 cm）最大,且随土层厚度的增加,呈下降趋势。（3）不同恢复林地的土壤有机碳密度差别较大,变化趋势和土壤有机碳含量的变化趋势一致,且在同一林分土壤中,单位深度土壤各土层平均有机碳密度均以表层最大,随土层的增加而降低。（4）土壤有机碳主要存储于0—20 cm土层中,平均含量为53.60%,随着土层的加深,土壤有机碳所占比重急剧下降,经过植被恢复,7种人工林土壤有机碳储量较废弃地0—20 cm土壤有机碳储量提高了26.53%,20.39%,34.48%,10.81%,28.62%,39.52%,36.71%,说明目前矿区通过植被恢复后的土壤状况显著优于未进行恢复措施的废弃地。     

上海市绿地表层土壤有机碳储量的估算

本文调查了上海市472个绿地土壤样点,通过对其土壤有机碳含量、密度等指标进行测定分析,最终估算出上海市绿地土壤表层有机碳储量,同时为预测上海市未来十几年的碳库变化提供数据支撑。研究结果表明:①上海市绿地表层(0～20 cm)土壤有机碳空间分异性较大,土壤有机碳含量和密度表现为西高东低,且自中心向四周逐渐增高。②不同绿地类型土壤有机碳含量大小依次为:公园绿地>公共绿地>道路绿地;有机碳密度的大小依次为:公共绿地>公园绿地>道路绿地。不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异显著,其中,城区不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异显著(P<0.05),但郊区不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异不显著(P>0.05)。③2015年上海市绿地表层土壤有机碳储量约为4.26×106 t。预计到2035年,上海市绿地表层土壤有机碳储量约可达到1.53×107 t。     

川西北高寒草地退化对土壤团聚体组成及稳定性的影响

应用干筛法与湿筛法分析了川西北高寒草地不同退化阶段土壤团聚体组成特征,选取了土壤大团聚体含量（R_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和团聚体破坏率（PAD）指标,研究了退化过程土壤团聚体稳定性的变化。结果表明:未退化草地土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成都以大团聚体（>0.25 mm）为主,而退化草地均以微团聚体（<0.25 mm）为主;随着草地退化程度加剧,大团聚体含量（R_0.25）显著降低,土壤团聚体MWD和GMD均表现为:未退化 > 轻度退化 > 中度退化 > 重度退化,PAD呈现相反的变化趋势,其中未退化到轻度退化阶段团聚体稳定性变化最为明显;未退化和轻度退化草地土壤团聚体稳定性由表层向下层递减,而中度和重度退化草地表层（0—10 cm）土壤团聚体稳定性弱于下层（10—40 cm）。这些结果表明随着高寒草地退化的加剧,土壤团聚体稳定性显著降低,轻度退化阶段是土壤结构稳定性下降的关键期,在沙化防治中应予以重视。     

Effects of cultivation and abandonment on soil carbon content of subalpine meadows, northwest China

Purpose

Land use changes have a significant impact on soil carbon emission and sequestration worldwide. Accurate evaluation of the effect of land use change (cultivation and abandonment) on soil carbon content of subalpine meadows is required to monitor the soil carbon dynamics of rangeland ecosystems in China.

Materials and methods

Based on collection of soil cores and vegetation, investigations of four types of land use (undisturbed natural meadow, land cultivated for 20?years, land abandoned for 3?years following cultivation, and land abandoned for 10?years following cultivation) were undertaken in the headwater area of the Heihe River in northwest China. Three soil carbon fractions [soil organic carbon (SOC), light fraction organic carbon (LFOC), and microorganism biomass carbon (MBC)] were determined in the laboratory, and the relative abundances of LFOC/SOC and MBC/SOC were calculated.

Results and discussion

Repeated cultivation by ploughing reduced the carbon content of the top soil layer, resulting in more uniform vertical distribution of soil organic matter. Ten years after cessation of cultivation, the organic carbon content within the top 10-cm soil layer (0?C10?cm) had reached 90?% of the content in native meadows, equivalent to a mean annual sequestration rate of 1.73?t?C?ha^?1. The rate of LFOC restoration was faster than that of SOC restoration. The variation in the ratio of MBC to SOC (0.91?C1.07?%) was small.

Conclusions

The activity of cultivation reduced all indicators of soil carbon status, which were not completely restored to the level of natural meadow, even after abandonment of cultivation for 10?years. Nevertheless, abandonment of cultivation is a practical, even if long-term, means of improving carbon sequestration in subalpine meadow of China.     

不同放牧方式下高寒草甸土壤碳组分的对比研究

高寒草甸具有重要的碳汇功能。在冷湿环境下,土壤有机质分解缓慢,碳库积累对区域碳平衡发挥着重要的作用。然而,高寒草甸土壤退化对人类活动异常敏感,研究土壤碳库变化对放牧干扰的响应,可以为深入揭示高寒草甸的退化机理提供科学依据。藏猪放牧是目前存在于我国海拔3 000~4 000 m地区的主要放牧形式之一,本文以滇西北高原湿地——纳帕海作为研究对象,对比分析了纳帕海高寒草甸上的牛羊与猪拱放牧对土壤碳库特征的差异化影响。研究表明,猪拱放牧较牛羊放牧降低了土壤总有机碳以及活性有机碳(高活性碳、中活性碳以及低活性碳)的含量。与其他碳库相比,中活性碳库对猪拱放牧的响应最为敏感,可以作为重要的干扰指示因子。猪拱放牧影响下,土壤微生物生物量碳含量小于牛羊践踏下的土壤微生物生物量碳含量。随着土层深度的增加,土壤碳存储量呈下降趋势,对放牧干扰的响应也逐渐减弱,表层土壤(0~10 cm)受放牧干扰的影响最大。在不同研究区域上,由于土壤理化性质的差异,与沼泽化草甸相比,陆生草甸对猪拱放牧的响应较大。冗余分析(RDA)进一步表明,土壤碳库与土壤含水率、容重与孔隙度等理化因子的变化密切相关。综上,土壤碳库改变与放牧方式、放牧区域以及土壤剖面深度有关,猪拱放牧导致土壤表层裸露并引起土壤结构发生变化,进而导致土壤有机碳含量显著下降。其生态破坏程度较牛羊放牧更为严重。     

祁连山三种主要乔木林细根生物量比较

采用根钻法采集细根,分析了祁连山中段寺大隆林区3种主要乔木植被青海云杉纯林、杨树纯林和祁连圆柏纯林的细根生物量、土壤含水量、土壤容重和土壤养分状况,并在3种森林群落之间进行了比较研究,旨在为该区提高森林生产力和根系碳汇的后续研究提供理论依据。结果表明:研究区内3种乔木植被总细根生物量和活细根生物量之间呈极显著正相关,而细根生物量和土壤水分与土壤容重均呈显著负相关,土壤养分和土壤含水量对细根生物量有着积极的促进作用。3种植被类型的细根生物量都集中分布在20—40 cm土层,而且杨树林分依次是青海云杉林分的154倍、祁连圆柏纯林的308倍;3种植被类型的土壤容重依次为S_d杨 > S_d柏 > S_d杉,且两两之间差异显著;0—10 cm土壤含水量差异显著,青海云杉纯林远高于其他两种乔木植被;另外,3种植被类型土壤中含有的碳、氮含量差异也比较显著。     

放牧对小嵩草草甸土壤酶活性及土壤环境因素的影响

观测了放牧对高寒小嵩草草甸土壤酶活性及土壤环境因素的影响,结果表明:①随着放牧压力的增大,植被盖度、地上生物量、土壤有机质、全氮、硝态氮、全磷、有效磷、土壤水分明显下降,而地下生物量、土壤容重、pH及根土比呈现增大趋势,不同放牧处理间植物群落特征及土壤理化特性显示出明显的差异(P0.05);②纤维素分解酶、多酚氧化酶、脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均随放牧压力增大而下降,只有过氧化氢酶以轻牧最高,各处理间上述土壤酶活性差异程度不同;③随着土壤深度的增加,土壤水分含量、地下生物量、根土比、土壤有机质及氮、磷养分等明显下降,而土壤容重和pH逐渐增大,且不同层次之间存在显著的差异(P0.05);④除过氧化氢酶和多酚氧化酶外,其它土壤酶活性随土壤深度的加深显著减小。     

Soil carbon and nitrogen storage in alluvial wet meadows of the Southern Sierra Nevada Mountains,USA

Purpose

Wet meadows formed on alluvial deposits potentially store large amounts of soil carbon (C) but its stability is subject to the impacts of management practices. The objective of this study was to quantify and characterize soil organic carbon (SOC) and nitrogen (N) in mountain wet meadows across ranges of meadow hydrology and livestock utilization.

Materials and methods

Eighteen wetlands in the southern Sierra Nevada Mountains representing a range of wetness and livestock utilization levels were selected for soil sampling. In each wetland meadow, whole-solum soil cores delineated by horizon were analyzed for total and dissolved organic C (DOC) total (TN) and mineral nitrogen and soil water content (SWC). Multiple regression and GIS analysis was used to estimate the role of wet meadows in C storage across the study area landscape.

Results and discussion

Average solum SOC contents by wetland ranged from 130 to 805 Mg ha^?1. All SOC and TN components were highly correlated with SWC. Regression analyses indicated subtle impacts of forage utilization level on SOC and TN concentrations, but not on whole-solum, mass-per-area stocks of SOC and TN. Proportions of DOC and TN under seasonally wet meadows increased with increasing utilization. GIS analysis indicated that the montane landscape contains about 54.3 Mg SOC ha^?1, with wet meadows covering about 1.7% of the area and containing about 12.3% of the SOC.

Conclusions

Results indicate that soil organic C and N content of meadows we sampled are resilient to current light to moderate levels of grazing. In seasonally wet meadows, higher proportions of DOC and N with increasing utilization indicate vulnerability to loss. Partial drying of the wettest and seasonally wet meadows could result in losses of over five % of landscape SOC.     

鄱阳湖湿地植物群落分布特征

通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:Jaccard指数、Sorensen指数和Cody指数均表现为:藜蒿—苔草带 < 芦苇—藨草群落 < 苔草—狗牙根群落 < 苔草—藨草群落,随生境梯度呈递减规律,而Bray curtis指数则表现为藜蒿—苔草带 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—狗牙根群落 > 苔草—藨草群落,随生境梯度呈递增规律。土壤总有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮呈一致的变化规律,均表现为苔草—藨草群落 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—狗牙根群落 > 藜蒿—苔草带,而土壤速效磷表现为藜蒿—苔草带 > 苔草—狗牙根群落 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—藨草群落,不同植被带土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）。相关性分析表明,不同植被带Bray curtis指数均与土壤养分呈负相关,Jaccard指数、Sorensen指数和Cody指数均呈正相关,沿河岸带的增加,其相关系数的绝对值逐渐增加,而土壤磷素与湿地多样性指数没有显著的相关性（p > 0.05）。CCA排序分析表明:土壤环境因子具有明显的生态梯度,土壤总有机碳是影响研究区植被分布的最主要因素,土壤全氮是影响湿地植被分布的次要土壤环境因子。     

不同土地管理措施对高寒嵩草草甸植被及土壤理化特征的影响

在青海玛沁地区,选择 4 种处于不同退化阶段以及 2 种人工处理的高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧强度和人工干预措施下,植被特征、土壤营养元素和土壤物理性状的变化过程,为合理利用和提高草地生产力提供依据.结果表明:随着退化的加剧,高寒草甸的盖度、高度、地上生物量和种类呈下降趋势,可食性牧草逐渐让位于杂草;土壤 N、C 含量以及含水量逐渐降低,体积质量逐渐增大.与重度退化草甸相比,经人工干预处理后草甸的生物量、盖度、高度以及土壤营养元素和物理性状都有所增加提高.这些结果表明随着植被的退化演替,土壤退化越来越严重,土壤越来越贫瘠化.人工干预能够在一定程度上改善土壤物理特征,提高草地的生物量.     

Change in soil microbial biomass and regulating factors in an alpine meadow site on the Qinghai-Tibetan Plateau

ABSTRACT

The change in soil microbial biomass (SMB) content and its direct links to soil organic matter (SOM) and environmental factors are not well understood for high-elevation regions. Therefore, this research investigated the temporal variation of SMB and its relationship with SOM and environmental factors in an alpine meadow site on the Qinghai-Tibetan Plateau. The soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents in alpine meadows showed monthly and seasonal variations and were higher in colder months, and the soil C/N ratio was higher in winter and in autumn than it was in the other seasons (P < 0.05). In addition, the changes in the SMB C and SMB N contents were notable at monthly and seasonal scales, whereas the SMB C and SMB N contents were higher in the winter and spring than they were in the other seasons (P < 0.05); the ratio of SMB C/SOC was higher in spring than it was in the other seasons; the ratio of the SMB N/TN content was higher in cold or cool months than it was in the other months; and the ratio of the SMB C/SMB N was highest in August (P < 0.05). Moreover, the SMB C and SMB N contents were significantly positively correlated to the SOC and TN contents (P < 0.01), and the SMB content was also significantly positively correlated to soil water content and air temperature (P < 0.05), or to soil bulk density and soil pH (P < 0.05). The results suggested that the change in the SMB in the alpine meadows was highly regulated by the SOC and TN and by monthly and seasonal changes in the soil bulk density, the soil pH, soil moisture, and air temperatures.