若尔盖高原退化湿地土壤有机碳储量

为了定量评价若尔盖高原泥炭沼泽湿地退化的碳储存潜力,研究通过土壤剖面法,收集了3个样点的泥炭沼泽湿地土壤样品(原始泥炭地0—200cm、中度退化沼泽湿地0—100cm和重度退化泥炭地0—100cm)。研究表明:(1)中度退化沼泽湿地(1.11±0.18g/cm~3)和重度退化泥炭地(0.72±0.04g/cm~3)土壤容重平均值较原始泥炭地增加了251.8%和129.7%;中度退化沼泽湿地(46.18±6.61g/kg)和重度退化泥炭地(87.37±6.36g/kg)土壤有机碳含量平均值较原始泥炭地降低了74.2%和51.1%。(2)土层深度为0—100cm时,原始泥炭地土壤有机碳储量较中度退化沼泽湿地(384.73±95.57t/hm~2)显著高了47.0%,而与重度退化泥炭地(518.39±33.07t/hm~2)土壤有机碳储量无显著差异;当原始泥炭地有机层增加到0—200cm后,中度退化沼泽湿地和重度退化泥炭地土壤有机碳储量较原始泥炭地(1 088.17±172.84t/hm~2)降低了64.6%和52.4%,退化湿地土壤有机碳储量的降低可能主要是土壤有机碳含量降低的原因。尽管退化湿地土壤有机碳储量下降,但仍是中国(102.89t/hm~2)和全球(116.56t/hm~2)陆地土壤有机碳储量的3~5倍,该研究可为保护与恢复若尔盖高原湿地提供科学依据。     

尕海湿地区沼泽草甸生长季土壤碳氮组分对增温施氮的响应

[目的] 为探究高寒湿地土壤碳氮组分对气候变暖和氮沉降的响应特征。[方法] 以尕海湿地沼泽草甸为研究对象,采用开顶箱增温(OTC)和外源氮素(NH₄NO₃)添加模拟未来气候变暖及氮沉降试验,分别设置对照(CK)、增温(W)、施氮(N)和增温施氮(WN)4种处理。在试验进行1.5年后对土壤碳氮组分含量进行测定。[结果] (1)开顶箱增温装置提高0—20 cm土层平均温度1.126℃,显著降低0—10 cm土层土壤含水量(SMC)、pH、全氮(TN)、微生物量氮(MBN)、铵态氮(NH₄⁺—N)、有机碳(SOC)和可溶性有机碳(DOC)含量,提高硝态氮(NO₃^-—N)含量。(2)施氮显著降低NH₄⁺—N、SOC和10—20 cm土层微生物生物量碳(MBC)及DOC含量,增加土壤TN、MBN和NO₃^-—N含量。(3)增温施氮显著增加土壤SMC、TN、NO₃^-—N和MBC含量,降低MBN、NH₄⁺—N和DOC含量。(4)相关分析显示,土壤水分与各理化因子均存在正相关性,土壤碳氮组分间均呈正相关性。[结论] 模拟增温施氮缓解尕海湿地植物生长的温度和氮的限制,促进TN的积累,对土壤微生物量碳氮影响较大,导致土壤微生物量碳氮及分布特征发生转换。     

尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。     

纳帕海湿地不同退化状态下土壤氮素的分异特征

纳帕海湿地区4类主要土壤的退化程度由高而低为弃耕地-中生草甸土(AFMMS)、中生草甸土(MMS)、湿草甸土(WMS)和沼泽土(MS),对4类土壤0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm采样,分析全氮(TN)、速效氮(RAN)、溶解有机氮(DON)、无机氮(IN)含量。结果表明:在剖面垂向,沼泽土TN和RAN含量中上层相对富集,而DON和IN含量由上而下逐渐降低、上层相对富集;其它三类土壤氮素含量总体由上而下降低、上层相对富集;4类土壤间,上层氮素含量为AFMMS相似文献   

向海沼泽湿地土壤碱解氮含量的季节变化特征研究

对比分析向海沼泽封闭性湿地和开放性湿地土壤中碱解氮含量的季节变化特征结果表明,2个典型区湿地表层土壤中碱解氮含量呈不规则“N”形变化曲线,其他土壤层次变化则相对和缓,但植物枯死期各层均表现出碱解氮含量增加趋势;各层土壤碱解氮季节动态变化过程均可采用三次多项式拟合模拟,且模拟效果均较好。     

垦殖对川西北高寒草地土壤有机氮组分的影响

不合理的垦殖是造成土壤退化的主要原因之一。为了揭示垦殖对高寒草地土壤有机氮组分变化特征的影响,以垦殖1,3,10,16,27,40年后的川西北高寒草地为研究对象,以未垦殖的天然草地为对照,通过土壤采样与分析,研究了垦殖对川西北高寒草地酸解性全氮、酸解铵态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解未知氮和酸不溶性氮变化特征的影响。结果表明:在川西北高寒草地垦殖过程中,随着垦殖年限的增加,引起了酸解性全氮、酸解铵态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解未知氮和酸不溶性氮含量的显著下降(P0.05),特别是在0—20cm土层,分别降低了72.15%,62.72%,66.08%,63.44%,94.00%,51.78%。有机氮组分中下降程度最大的是酸解未知氮。从不同垦殖年限看,酸解性全氮、酸解铵态氮、氨基糖态氮、氨基酸态氮、酸解未知氮和酸不溶性氮含量下降主要发生在垦殖前10年,随着垦殖年限的增加年平均减少率逐渐降低。因此,减少高寒草地垦殖对于促进川西北高原生态系统平衡和高寒草地可持续发展具有重要意义。     

毛乌素退化湿地土壤生源要素垂直分布特征

以毛乌素退化湿地为研究对象,采集芦苇滩地、灌草地、沙地3个不同退化时期9个土壤剖面样本,研究土壤有机碳、全氮、全磷垂直分布,并进行有机碳-全磷、有机碳-全氮Pearson相关性分析和Spearman秩相关分析。结果表明:不同类型退化湿地土壤有机碳、全氮、全磷含量差异明显,随土层深度增加含量减少,并呈现分层特征。研究发现,在土壤剖面深度100cm左右且有黑色泥炭层存在情况下,有机碳、全氮、全磷含量增加。样地土壤有机碳与全氮呈显性线性相关(R=0.989),Spearman秩相关系数为0.944。样地土壤有机碳与全磷呈显性线性相关(R=0.938),Spearman秩相关系数为0.698。     

若尔盖高原湿地土壤性质对硒有效性的影响

用等温吸附的方法研究了若尔盖高原广泛分布的泥炭土、沼泽土和风沙土对硒的吸附与解吸,以探讨湿地土壤因素对硒有效性的影响。结果表明,3种土壤还原状态下硒的吸附量均大于氧化态,水溶性硒和交换态硒的解吸量均为氧化态高于还原态,潜在有效硒与此相反,氧化状态有助于提高土壤硒的有效性。土壤pH升高,泥炭土对SeO_3~(2-)-Se的吸附量降低,水溶态硒增加,交换态硒降低,潜在有效硒变化不明显。土壤有机质能大量吸持硒降低其有效性,泥炭土去有机质后对硒的吸附量大幅度下降,水溶性硒和交换态硒量增加,潜在有效性硒量则明显降低。     

甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下氮素的特征

[目的]分析甘南尕海湿地泥炭地不同退化状态下土壤氮素的变化特征,为尕海泥炭地的生态恢复建设以及保护和利用提供科学依据。[方法]采用野外采样与室内分析相结合的方法,研究泥炭地退化过程中表层(0—40cm)土壤氮素的变化特征。[结果]除未退化土壤外,其他3种退化类型的土壤全氮含量均为9月显著高于7月,而土壤C/N比与土壤全氮变化恰好相反;土壤各相应层铵态氮含量7和9月基本呈相同的变化趋势;0—20cm层土壤速效氮9月显著高于7月,20—40cm层(除中度退化)恰好相反。从剖面分部上看,土壤全氮在20—40cm层富集;土壤C/N比和速效氮含量基本在20—40cm层富集;除中度退化外,土壤铵态氮在0—20cm层富集。[结论]4种退化阶段的泥炭地土壤全氮含量具有明显的时间变化,说明植被对尕海泥炭地的恢复具有十分重要的作用。     

冻融作用对农田黑土有机氮组分的调控效应

为深入了解非生长季农田土壤有机氮库组成及转化特征,采用Bremner氮素分级法研究了室内模拟冻融条件下(冻融温度、冻融频数、水分含量)农田黑土有机氮组分含量的变化行为。结果表明:冻融作用对农田黑土有机氮组分及其转化过程影响显著,氨态氮和氨基酸氮是土壤酸解有机氮的主要组分。随着冻结温度降低,土壤氨基酸氮含量显著增加,氨态氮和未知氮含量均显著降低,而氨基糖氮含量变化行为因融化温度而异。随着融化温度升高,土壤酸解有机氮组分无规律性变化。随着冻融频数增加,冻融土壤氨基酸氮含量显著降低,未知氮含量显著增加,氨态氮含量先增加后降低,而氨基糖氮含量则无显著性变化。随着水分含量增加,冻融土壤氨态氮和未知氮含量均显著增加,这与氨基酸氮的变化趋势正好相反,而氨基糖氮含量则无显著性变化。可见,较大的冻融温差、适宜的冻融频数和水分含量是影响土壤有机氮库转化的主要驱动因子。冻融作用能够提高土壤酸解有机氮中氨态氮和氨基酸氮的含量及其分配比例,增加土壤可矿化氮量,促进土壤氮素转化,有利于土壤有效氮的累积,为春季作物生长提供足够的氮素。     

艾比湖湿地七种植被类型土壤全氮分布特征研究

选择艾比湖湿地为研究区域,针对土壤中的氮进行定量测定,讨论研究区土壤全氮的含量、密度和储量及其分布特征。结果表明:艾比湖7种不同植被覆盖类型的土壤全氮含量整体偏低;土壤全氮含量均随土深度的增加而依次减少;土壤全氮含量的差异主要表现在表土层(0~20 cm)。全氮蓄积量排序依次为盐化草甸灌木荒漠小乔木荒漠寒湿性针叶林干涸湖底荒漠河岸林盐生灌丛。七种不同类型土壤类型的全氮总储量为4691903 kg。上述结果可为当地的环境保护及生态修复提供科学参考。     

若尔盖高寒湿地蓄水能力评估

[目的]评估若尔盖3种不同类型湿地的土壤蓄水能力,为湿地生态系统水文功能价值的评估提供科学依据。[方法]通过对若尔盖高寒湿地三种湿地类型的土壤采样分析,测量其土壤物理特性和土壤最大滞留贮水能力,进而对其土壤蓄水能力进行评估。[结果](1)在0—60cm深度范围内,3种湿地类型的土壤容重基本上随着深度的加深呈升高趋势,但草本沼泽在80—100cm处、沼泽化草甸和洪泛湿地在60—80cm处呈现出减小趋势。(2)在0—100cm深度范围内,沼泽化草甸的毛管孔隙度随深度增加呈减小趋势,而草本沼泽和洪泛湿地变化不明显。(3)在0—100cm深度范围内,3种湿地类型土壤容重的平均值大小表现为草本沼泽(0.46g/cm~3)沼泽化草甸(1.08g/cm~3)洪泛湿地(1.25g/cm~3)。3种湿地类型土壤最大滞留贮水能力的平均值大小表现为草本沼泽(239.40t/hm~2)沼泽化草甸(171.18t/hm~2)洪泛湿地(148.51t/hm~2)。[结论]草本沼泽贮水能力最强。因此在若尔盖区域实施湿地保护与恢复措施时,应将保护区外的草本沼泽分布的区域纳入重点计划。     

湿地生态系统土壤氮素矿化过程研究动态

土壤氮素的矿化过程与土壤供氮能力及氮素损失密切相关,其对于氮素生物地球化学过程的生态意义重大。本文综述了当前湿地土壤氮素矿化过程的研究方法、模型表征以及影响因素的研究动态。氮素矿化过程的研究主要集中在净矿化作用方面,而其研究模型又主要包括矿化动力学模型、热力学模型和环境效应模型。影响湿地土壤氮素矿化过程的因素主要包括湿地气候条件、水文条件、土壤理化性质、枯落物性质、土壤生物区系及人类活动等。今后研究的重点应包括:(1)氮素矿化过程的驱动机制与驱动因素;(2)概念模型与应用模型的表征;(3)全球变暖、降水改变以及人为碳、氮输入对矿化过程的影响;(4)人类活动在湿地土壤氮素矿化过程中的作用。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

若尔盖湿地潜在蒸散时空动态特征及影响因子

潜在蒸散(ET0)对水资源评价和气候变化均具有重要意义。利用若尔盖湿地及其周边19个气象站1960—2015年逐日气象资料,根据辐射修正的Penman-Monteith模型计算了湿地潜在蒸散量,采用累积距平、Mann-Kendall检验、Pettitt检验、Theil-Sen趋势度、Hurst指数等方法分析了蒸散变化规律,并对蒸散影响因子进行了主成分分析。结果表明:(1)若尔盖湿地年ET0均值为625.3mm,并以4.89mm/10a的速率显著上升(p<0.01),四季ET0表现为夏季>春季>秋季>冬季。年、秋、冬ET0分别在1968年(p<0.01),1997年(p<0.01),2003年(p<0.1)突变上升,春、夏两季未出现突变。(2)湿地年均ET0呈南部、东部边缘高、西北—东南一线较低的空间分布特征,且变化速率由东北向西南递减,其中西部班玛以北及南部马尔康、黑水之间地区ET0呈缓慢下降趋势。(3)湿地年ET0的Hurst指数在0.56～0.91间,主要呈四周高、中部低的空间分布规律。未来湿地ET0变化趋势以持续性增加为主,面积比例为96.88%。(4)气温上升是引起湿地ET0增加的最主要原因,其次是日照时数的增加和相对湿度的降低。净辐射、风速和降水量的减少引起的ET0减少被气温等其他因素作用所抵消。     

氮磷输入对湿地生态系统碳蓄积的影响

湿地生态系统在全球碳循环中有着举足轻重的作用。由于湿地垦殖、农业化施用等人类活动和全球变暖、大气氮沉降的增多等自然因素的综合作用,大量氮磷营养物质进入湿地,这必将对湿地生态系统碳蓄积产生影响。本文综述了外源氮磷输入对湿地土壤碳库、植被碳库和枯落物分解的影响以及湿地生态系统碳循环的模型研究,并对以后发展趋势进行了预测。     

若尔盖湿地土壤酶活性和理化性质与微生物关系的研究

本文旨在研究若尔盖湿地土壤退化过程中四种典型土壤(泥炭土、沼泽土、草甸土、风沙土)中脲酶、过氧化氢酶、转化酶、多酚氧化酶活性及其与理化性质、微生物数量的相关性分析。结果表明:随着土壤深度增加,脲酶、转化酶活性逐渐降低,过氧化氢酶、多酚氧化酶活性逐渐升高;随着土壤退化程度的加剧,脲酶和转化酶活性总体呈下降趋势;泥炭土、沼泽土、草甸土中过氧化氢酶活性显著高于风沙土;多酚氧化酶活性随退化程度加剧呈上升趋势,但在沼泽土中活性最低。泥炭土、沼泽土、草甸土中转化酶及风沙土中过氧化氢酶与土壤理化性质、微生物数量的相关性较显著。因此土壤酶活性(脲酶、转化酶)、理化性质(含水量、有机质、全氮、全磷、全钾)、微生物数量能较好地指示当地土壤退化状况。     

减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

Soil Organic Carbon and Nitrogen Fractions under Different Land Uses and Tillage Practices

Many questions have surfaced regarding long-term impacts of land-use and cultivation system on soil carbon (C) sequestration. The experiment was conducted at Ohio Agricultural Research and Development Center. Only minor variations of soil organic carbon (SOC) and nitrogen (N) fractions with depth under plow tillage (PT). The SOC, total nitrogen (TN), microbial biomass carbon (MBC) and microbial biomass nitrogen (MBN) concentrations were higher under grassland and forestland in the top 0–15 cm depth than arable soils. No-tillage (NT) also increased SOC and N fractions concentrations in the surface soils than PT. Compared to arable, grass and forest could significantly improve proportions of MBC and MBN, and reduce proportions of dissolved organic carbon (DOC) and dissolved organic nitrogen (DON). NT and forest also increased the ratio of SOC/TN, MBC/MBN, and DOC/DON. Overall, grass and forest provided more labile C and improved C sequestration than arable. So did NT under arable land-use.