典型干旱荒漠绿洲区不同年限枣园土壤有机碳组成及特征

[目的]分析不同种植年限的新疆干旱区枣园土壤有机碳组成及特征,为该区域果业可持续发展提供理论依据。[方法]以新疆南疆麦盖提县4种不同种植年限的枣园为研究对象,分析测定不同园龄、不同层次土壤总有机碳、活性有机碳、有机碳密度及碳库活度。[结果]随着种植年限的增加,枣园土壤有机碳含量在时间尺度上表现为先增长后下降的趋势;在空间尺度上,有机碳含量表层最大,随着土层厚度的增加呈现出逐层降低的趋势;各个土层随种植年限的增加土壤有机碳密度变化趋势总体上为先减小后增大,在空间尺度上,土壤有机碳密度随土层深度的增加逐渐增大;不同年限枣园土壤有机碳储量多数集中在土壤表层,在10a时达到最大;在时间和空间尺度上,土壤碳库活度总体上表现为先增大后减小的趋势。[结论]该地区土壤有机碳含量随种植年限的增加逐渐增加,在一定程度上,土壤碳库含量随种植年限的增加积累程度不同;土壤碳库活度随种植年限的增加各个层次的土壤碳库活度总体上表现为先增大后减小的趋势。     

紫色土丘陵区坡面土壤有机碳含量及储量分布特征

为探明坡耕地土壤有机碳空间分布特征,对紫色土丘陵区坡耕地不同部位土壤有机碳及活性有机碳顺坡和深度分布进行分析。结果表明:坡耕地上坡土层深度仅为22.3cm,中坡和下坡土层深度约为上坡的2.09倍和3.30倍;与上坡比较,中坡和下坡土壤容重下降了0.2和0.04,土壤孔隙度增加了19.82%与3.83%。沿坡从上向下土壤有机碳及活性有机碳储量显著增加,下坡土壤有机碳及活性有机碳储量比上坡和中坡分别增加了674.74%,104.09%和958.51%,267.75%;不同部位土壤有机碳及活性有机碳含量随土层深度增加呈降低趋势,中坡和下坡土壤有机碳及活性有机碳含量的深度分布满足Y=alnX+b对数方程,上坡不符合该方程。坡耕地土壤有机碳与其活性有机碳含量呈极显著正相关。土壤沿坡耕地重新分配影响有机碳空间分布格局。     

农田和果园土壤有机碳氧化稳定性和储量差异

不同土地利用方式下有机碳的含量和性质变化越来越受到人们的关注。以黄土高原南部高原沟壑区(长武地区)塬面上农田以及不同树龄的果园为对象,研究了土壤总有机碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量,比较了不同利用方式下土壤有机碳的氧化稳定系数(Kos)和有机碳密度差异。结果显示,该区域果园表层土壤总有机碳的整体水平与农田相当,但果园总有机碳、易氧化有机碳随果园年限增长有降低的趋势。在土壤剖面中,总有机碳、易氧化有机碳及难氧化有机碳都随深度下降而下降的趋势;而Kos值随剖面深度和果园年限增长而呈升高的趋势。0～2 m土壤剖面有机碳储量从高到底顺序是:农田>新果园(小于5年果园)>盛果期果园(10～15年果园)>老果园(15年以上果园)。以农田为基准,在0～200 cm厚度土层中,新果园有机碳储量下降了6.1%,盛果期果园下降了9.3%,老果园有机碳储量下降了22.4%。说明随着果园年限的增长,土壤有机碳储量降低。     

宁南黄土丘陵区不同人工植被对土壤碳库的影响

运用碳库管理指数分析了被恢复后宁南黄土丘陵区不同人工植被对土壤碳库的影响,结果表明：植被恢复增加各个土层土壤有机碳含量,但是活性有机碳含量表现不同,草地减少,其他植被与农田土壤活性有机碳含量差异不大。随着栽植年限的延长,土壤有机碳含量在各个土层都增加,且在0～30cm土层内增加的幅度都比较大。但是年限并不能增加土壤活性有机碳含量,说明植被恢复年限增加的是土壤非活性有机碳。植被恢复提高了土壤碳库管理指数,其中天然草地增加更为明显。     

不同复垦年限煤矸山重构土壤有机碳及其组分差异

土壤有机碳含量是土壤肥力状况的重要标志之一,其活性组分对田间管理措施反映敏感。因此,分析煤矸山复垦重构土壤有机碳含量及其组分差异对于揭示土壤碳库变化、指导复垦地田间管理措施的实施有重要意义。本研究以山西省霍州曹村煤矸山复垦后5a(R-5a)、7a(R-7a)和9a(R-9a)的果园为对象,通过与当地原地貌果园(CK)对比,分析了3种复垦样地土壤总有机碳(TOC)及其组分可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)的差异,以及与土壤环境因子间的关系。结果表明:①随复垦年限的增加,3种复垦样地土壤TOC、LFOC和HFOC含量均呈先增后减趋势,DOC含量呈增加趋势,MBC含量呈先减后增趋势;但与CK相比,3种复垦样地土壤TOC、DOC、MBC、LFOC和HFOC含量均明显偏低。②DOC/TOC和MBC/TOC在R-7a样地中最低,LFOC/TOC随复垦年限的增加呈增加趋势,HFOC/TOC呈减少趋势,表明土壤中更多的有机碳从稳定态转变为活性态。③土壤全氮、全磷、碱解氮、碳氮比、黏粒含量、pH和含水量均不同程度影响有机碳含量,其中全氮、全磷、黏粒含量和土壤pH为关键因子。     

不同生长年限紫花苜蓿草地土壤团聚体有机碳分布特征

对黄土高原地区不同生长年限紫花苜蓿(Medicago sativa L.)草地土壤团聚体0~40 cm土层的分布及其有机碳含量特征进行研究。结果表明:土壤总有机碳随着生长年限的增加而呈先增加后减小的趋势,各年限0~10 cm土壤有机碳含量均最高,呈表聚现象。不同生长年限紫花苜蓿湿筛处理下土壤团聚体均以0.106 mm粒级团聚体为主,约为40%~90%,随土层深度增加而减小;0.25 mm粒级团聚体在4年时含量最高,并随生长年限的增加呈先增加后减小的趋势。不同年限紫花苜蓿土壤团聚体有机碳以0.106 mm粒级团聚体含量最高,随粒级的减小而增加;不同年限紫花苜蓿土壤20~40 cm团聚体有机碳含量高于0~20 cm土层,并随生长年限增加呈先增加后减小的趋势。     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。     

土地利用变化对闽江河口湿地表层土壤有机碳含量及其活性的影响

对闽江河口原生植被芦苇沼泽,以及由其转化的不同其它土地利用类型(滩涂养殖地、水田、草地、撂荒地和池塘养殖地)的表层(0-50 cm)沉积物(或土壤)有机碳和活性有机碳含量的研究,结果表明,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地、草地和撂荒地的土壤有机碳含量分别比芦苇沼泽地低27%,75%,67%,1%,60%;在有机碳储量方面,滩涂养殖地、水田、池塘养殖地和撂荒地比天然芦苇沼泽地分别低11%,50%,37%,24%,草地有机碳储量比芦苇高44%;草地土壤有机碳含量和储量随土层加深而递减的幅度比芦苇地大;水田有机碳含量和储量垂直变化不明显,弃耕后,表层有机碳含量提高,垂直变化明显。不同土地利用方式间土壤活性有机碳含量的差异比有机碳的差异大,与芦苇地相比,滩涂养殖地、水田、池塘、草地活性有机碳含量分别低24%,83%,84%,42%;撂荒10年的弃耕地与水稻田土壤相比,活性有机碳含量提高了47%。     

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。     

岩溶峡谷区不同退耕还林地土壤有机碳库差异分析

为揭示岩溶区不同退耕还林地对土壤有机碳库及碳库管理水平的影响,探讨花江峡谷地区耕地和5种典型退耕还林（草）地（撂荒、车桑子、花椒、椿树和油桐）土壤剖面有机碳质量分数、密度以及碳库管理指数的变化情况.结果表明：1）与耕地相比,退耕还林明显提高了有机碳质量分数和密度（P＜0.05）,0 ～ 20 cm土层总有机碳质量分数为13.00 ～ 34.07 g/kg,其中耕地最低,椿树林地最大;土壤剖面中有机碳密度大小表现为椿树林＞油桐林＞撂荒地＞车桑子地＞花椒地＞耕地.2）6种样地土壤有机碳质量分数和密度均随土层深度的增加而降低,O ～ 20cm土层总有机碳质量分数分别是剖面均值的1.11 ～1.37倍,0～ 20 cm土层有机碳密度占整个剖面的35.68％～46.45％,显著高于其他各层,具有明显的表聚性.3）以耕地为参照,除花椒地外,其他4种退耕还林地碳库管理指数均明显大于1,即退耕能有效提高土壤碳库管理水平,且以椿树和油桐林地效果最佳.此外,土壤活性有机碳比率的变化与总有机碳质量分数的变化一致,土壤活性有机碳比率可以作为反映土壤碳库管理水平的重要指标.退耕具有提升土壤碳库及其质量的潜力,该区在生态恢复中要注意选择合适的退耕模式,增加植被盖度、减少人为扰动.     

土壤有机碳研究进展

回顾了国内外土壤有机碳研究进展及趋势,阐述了全球土壤有机碳库存量及分布、我国土壤有机碳库储量概况、农田土壤有机碳组成及其影响因素、农田土壤有机碳转化规律及影响因素,指出了我国在土壤有机碳研究方面存在的问题及今后的发展方向.     

土壤中钙键和铁/铝键结合的有机碳差异的比较

为研究矿质元素在有机碳矿化中所起的作用,以棕壤、黄棕壤、红壤为供试土壤,比较了不同利用方式和施肥处理土壤中钙键、铁/铝键结合的有机碳的差异。结果表明,从北至南的地带性土壤(棕壤、黄棕壤和红壤)系列中,全钙及与有机碳结合的钙依次降低,钙键结合的有机碳占有机碳总量的比值依次升高;铁/铝键结合的有机碳及其占全碳的比值依次升高。与自然土壤相比,耕作土壤在不施肥条件下,钙键有机碳、铁/铝键有机碳占有机碳总量的比值增加,且铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率始终比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率要高;覆膜比不覆膜时铁/铝键有机碳占有机碳总量比值的增加率比钙键有机碳占有机碳总量比值的增加率高得多。这表明,与全土有机碳相比,有机碳矿化稳定性由高到低依次是铁/铝键有机碳、钙键有机碳、全土有机碳。     

Landuse impacts on soil organic carbon fractions in different rainfall areas of a subtropical dryland

Landuse can alter soil organic carbon (SOC) fractions by affecting carbon inflows and outflows. This study evaluated changes in SOC fractions in response to different landuses under variable rainfalls. We compared cropland, grassland and forest soils in high rainfall (Islamabad ~1142 mm) and low rainfall (Chakwal ~667 mm) areas of Pothwar dryland, Pakistan. Forest soils in both rainfall areas had highest SOC (11.32 g kg^?1), particulate organic carbon (POC, 1.70 g kg^?1), mineral-associated organic carbon (MOC, 7.17 g kg^?1) and aggregate-associated organic carbon (AOC, 7.86 g kg^?1). However, in rangeland and cropland soils, these varied with rainfall. Under high rainfall, SOC and MOC were 12% and 17% higher in rangeland than in cropland while POC and AOC were equal. Under low rainfall, SOC and MOC were higher in rangeland than in cropland by 7.21 and 1.79 g kg^?1 at 0–15 cm and equal at 15–30 cm depth. POC and AOC were higher in rangeland than in cropland, in both depths. Averagely, SOC, POC, MOC and AOC were 26%, 68%, 76% and 30% higher in high rainfall than in low rainfall soils. Sensitivity of SOC fractions to landuses observed under different rainfalls could provide useful information for soil management in subtropical drylands.     

不同有机物料还田对华北农田土壤固碳的影响及原因分析

中国农业面临着废弃物数量大、污染严重,农田土壤生产力低的现实问题。该研究以增加农田土壤固碳为目标对砂质农田进行有机物料还田,将秸秆、猪粪、沼渣和生物炭4种物料用尿素调节等氮还田,对农田土壤有机碳、颗粒有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳的含量进行测定,并探究不同有机物料还田对土壤有机碳的影响原因。研究结果表明:物料还田3a后,生物炭、猪粪和沼渣处理土壤有机碳(SOC)比秸秆处理分别高262.4%、26.8%和20.7%;2014—2015年生物炭处理的土壤微生物量碳(MBC)较秸秆处理降低2.9%~35.5%,猪粪处理和沼渣处理的土壤可溶性有机碳(DOC)分别提高17.1%~60.1%和7.2%~64.8%;2014—2015年生物炭、猪粪和沼渣处理土壤颗粒有机碳(POC)较秸秆处理提高10.8%~148.2%、9.5%~58.3%和11.3%~57.6%;物料还田后,土壤总有机碳(TOC)和POC呈极显著的回归关系(R2=0.67,P0.001),土壤DOC与MBC有极显著相关性(R2=0.52,P0.001)。与秸秆还田相比,生物炭还田有利于土壤POC的累积进而促进土壤有机碳的提升,猪粪和沼渣则通过提高土壤MBC、DOC和POC的含量,促进土壤有机碳的周转和固定。从农田土壤固碳角度而言,生物炭,猪粪和沼渣还田优于秸秆还田。     

栓皮栎林与油松林土壤有机碳及其组分的研究

土壤有机碳在可持续森林生产力的维持中起重要作用。本文以北京鹫峰地区栓皮栎林和油松林为研究对象,对土壤有机碳及其组分的含量与密度进行了研究。结果表明,在0~20 cm土层中,栓皮栎林土壤总有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的含量分别达到14.05 g kg-1、2.97 g kg-1和0.38 g kg-1,显著高于油松林。栓皮栎林0~20 cm土层内土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳密度分别较油松林高39.68%、77.77%、145.45%,两植被类型间的的差异均达到了显著水平。在土壤总有机碳中,颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的分配比例分别为23.60%~41.40%、9.10%~33.33%和1.39%~2.80%。因此,栓皮栎林较油松林更有利于土壤总有机碳和活性有机碳的积累。     

保护性耕作模式对黑土有机碳含量和密度的影响

以公主岭市长期（10 a）保护性耕作定位试验为研究对象,分析与传统耕作模式相比的几种保护性耕作模式对黑土固碳效应的影响。共设4种耕作模式,即秋翻秋耙匀垄、秋灭茬匀垄、全面旋耕深松和宽窄行交替休闲（又叫松带、苗带交替休闲）（后3种视为保护性耕作）。结果表明,经过10 a的耕作试验,不同的耕作模式对土壤有机碳有显著的影响。表层0～20 cm秋翻秋耙匀垄和秋灭茬匀垄模式的土壤有机碳含量最低,深层30～50 cm全面旋耕深松模式的土壤有机碳质量分数显著低于其他耕作模式13.49%～25.14%;0～50 cm耕层     

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(P0.05),但郊区不同绿地类型土壤有机碳含量和密度差异不显著(P0.05)。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。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。     

互花米草入侵对我国红树林湿地土壤碳组分的影响

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。     

Effect of water erosion and cultivation on the soil carbon stock in a semiarid area of South-East Spain

An experiment to evaluate the impact of water erosion and cultivation on the soil carbon dynamic and carbon stock in a semiarid area of South-East Spain was carried out. The study was performed under three different land use scenarios: (1) forest; (2) abandoned agricultural field; and (3) non-irrigated olive grove. Experimental erosion plots (in olive grove and forest) and sediment traps (in the abandoned area) were used to determine the carbon pools associated with sediments and runoff after each event occurring between September 2005 and November 2006.

Change in land use from forest to cultivated enhanced the risk of erosion (total soil loss in olive cropland seven-fold higher than in the forest area) and reduced the soil carbon stock (in the top 5 cm) by about 50%. Mineral-associated organic carbon (MOC) represented the main C pool in the three study areas although its contribution to soil organic carbon (SOC) was significantly higher in the disturbed areas (78.91 ± 1.81% and 77.29 ± 1.21% for abandoned and olive area, respectively) than in the forest area (66.05 ± 3.11%). In both, the olive and abandoned soils, the reduction in particulate organic carbon (POC) was proportionally greater than the decline in MOC.

The higher degree of sediment production in the olive cropland had an important consequence in terms of the carbon losses induced by erosion compared to the abandoned and forest plots. Thus, the total OC lost by erosion in the sediments was around three times higher in the cultivated (5.12 g C m⁻²) than the forest plot (1.77 g C m⁻²). The abandoned area displayed similar OC losses as a result of erosion as the forest plot (in the measurement period: 2.07 g C m⁻², 0.63 g C m⁻² and 0.65 g C m⁻² for olive, forest and abandoned area, respectively). MOC represented the highest percentage of contribution to total sediment OC for all the events analysed and in all uses being, in general these values higher in Olive (74–90%) than in the other two areas (55–80%). The organic carbon lost was basically linked to the solid phase in the three land uses, although the contribution of DOC to total carbon loss by erosion varied widely with each event.

Data from this study show that the more labile OC fraction (POC) lost in soil in the cultivated area was mainly due to the effect of cultivation (low overall biomass production and residue return together with high C mineralization) rather than to water erosion, given that the major part of the OC lost in sediments was in the form of MOC.