沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,根据水域面积及生态类型进行采样及分析测试,开展了湖泊沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究,对比分析了2个湖泊沉积物微生物量的分布特征及其差异性,初步探讨了2个湖泊沉积物微生物量与含水率、pH及有机碳各形态间的相关性。结果表明,乌梁素海表层沉积物中微生物量介于5.59×10^8～32.46×10^8个·g^-1dw,平均16.36×10^8个·g^-1dw;岱海表层沉积物微生物量介于4.76×10^8～43.66×10^8个·g^-1dw,平均25.04×10^8个·g^-1dw;乌梁素海微生物量的高值区位于湖区东南部,岱海微生物量的高值区位于湖心区;2个湖泊沉积物柱芯中的微生物量均随深度增加而减少,沉积物微生物量与含水率、总氮和活性有机碳呈显著相关性。     

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。     

耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响

以稻田免耕长期定位试验点为平台,研究耕作制度对紫色水稻土根际与非根际土壤有机碳矿化的影响。结果表明,不同耕作制度下稻田土壤有机碳日均矿化量均表现前期快速下降而后逐渐趋于平稳,培养结束时有机碳日均矿化量仅为第1天的3.1%～6.7%;另外,实行稻油轮作可有效降低土壤有机碳矿化速率。垄作免耕(中稻-油菜)处理有机碳日均矿化量、累积矿化量及矿化强度均为根际大于非根际土壤,而其他处理则是根际小于非根际土壤。稻田根际与非根际土壤有机碳平均日均矿化量随培养时间均符合幂函数变化规律,在62d培养期内,除第1天外,非根际土壤平均日均矿化量均大于根际土壤平均日均矿化量,差异变幅范围为67.0%～98.7%。各处理稻田根际与非根际土壤有机碳日均矿化量、累积矿化量和矿化强度均与其相应pH显著相关;根际与非根际土壤间有机碳日均矿化量和累积矿化量差异均与其微生物生物量碳、氮含量显著相关。     

免耕对华北地区潮土碳库特征的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦-夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,系统研究免耕条件下土壤总碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(SIC)的变化,为进一步评价免耕措施对华北地区潮土碳库的影响提供数据支持。研究设置免耕秸秆覆盖(NTRC)、免耕施用有机肥(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析表层(0-20cm)及深层(20-60cm)土壤TC、SOC及SIC的变化特征和影响因素。主要结果为:NTRC和NTRR能够增加0-20cm土层TC含量及储量,但降低20-60cm土层TC含量及储量,0-60cm总碳储量表现为NTRC>CT>NTRR;与CT相比,NTRC能够显著增加0-20cm而降低20-60cm土层SOC含量及储量,NTRR增加了0-5cm土层SOC含量及储量,在5-60cm则呈降低趋势,0-60cm土层SOC储量表现为CT>NTRC>NTRR;NTRC增加了0-60cm土层SIC储量,而NTRR则影响较小。TC与SOC呈显著正相关(P<0.05),而与SIC呈显著负相关(P<0.05),说明总碳的变化趋势与SOC一致,与SIC相反。     

土壤改良剂对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响

采用聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配5种土壤改良剂,研究其对燕麦土壤理化性状及微生物量碳的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%,7.60%～19.29%,5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;各土壤改良剂处理0-60cm各土层土壤容重均有不同程度的降低,其中,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾均降低幅度最大,各处理间差异不显著;各土壤改良剂均能显著提高0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层>0.25mm团聚体含量,其中>2mm和2～1mm土壤团粒结构增幅较大,聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾复配处理显著高于单施处理;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0-10cm,10-20cm和20-40cm各土层的土壤微生物量碳含量显著提高,复配较单施效果显著,随着土壤深度增加土壤微生物量碳逐层递减;各土壤改良剂处理籽粒产量和生物产量均显著高于对照,其中聚丙烯酸钾+腐殖酸钾和聚丙烯酰胺+腐殖酸钾籽粒产量较其他处理高,分别为4 694.2kg/hm2和4 566.9kg/hm2,较对照增产21.66%和18.36%,两处理生物产量也表现较佳。     

紫色土可溶性有机碳的吸附-解吸特征

选择代表性的酸性、中性和石灰性紫色土为实验材料,采用平衡吸附和动力学吸附法研究了紫色土对可溶性有机碳（DOC）的吸附-解吸特征,分析了土壤理化性质与DOC吸附量之间的关系。结果表明,紫色土对DOC的吸附容量呈以下顺序：酸性紫色土〉中性紫色土〉石灰性紫色土。石灰性紫色土对DOC的解吸率明显高于酸性、中性紫色土,其迁移淋失问题值得重视。紫色土对DOC的吸附过程包括快速吸附和慢速吸附2个阶段,0~0.5 h内吸附速率最大,随后吸附速率逐渐减小,4~6 h内基本达到吸附平衡。土壤pH值、有机质、粘粒和活性铁铝氧化物含量是影响土壤DOC吸附量与解吸率的重要因素。通径分析表明,土壤理化性质对DOC吸附量的直接作用系数大小顺序为活性铝含量〉土壤pH值〉有机质,对DOC解吸率的直接作用系数大小顺序为活性铁含量〉粘粒〉有机质。多元线性回归模型能较好地预测土壤对DOC的吸附及解吸的变化。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。     

温度对克氏针茅草原生态系统生长季碳通量的影响

草地生态系统碳通量的驱动机制研究是碳循环研究的重要方面。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Reco）的变化,探讨了2010年生长季内温度对该系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2010年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP只出现了1个明显的吸收峰,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原空气温度与NEE、GEP和Reco呈极显著相关关系,气温日较差对该系统碳通量的影响程度较小;土壤温度与NEE、GEP和Reco之间也呈极显著相关关系,土壤温度的增加会同时提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。空气温度和土壤温度都是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要驱动因子。     

沼液的园林地消解处理利用及其对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响

近年来,沼气工程发展迅猛,产生的大量沼液处理和排放问题日益突出,成为水环境保护中亟待解决的关键问题。为研究沼液灌溉园林地土壤进行消解处理利用过程对土壤微生物碳、氮及酶活的影响,提出沼液安全排放处理的新途径,通过在江苏宜兴万石镇葡萄园基地进行大田试验,比较了不同处理下沼液消解利用过程对土壤微生物碳、氮以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系,并测定了土壤几种常见酶的活性。结果表明,沼液园林地（葡萄园）消解利用过程不会降低土壤微生物碳、氮含量,地面间作黑麦草或地下安装排水管道时能显著提高土壤微生物碳、氮含量,分别提高8.70%和17.34%。沼液园林地消解利用能提高土壤微生物量碳与土壤有机碳比率,但未达到显著性水平。沼液在园林地消解利用中,只进行沼液灌溉的处理区土壤蔗糖酶活性略微下降,其他试验区土壤蔗糖酶含量较对照区显著性提高,试验区土壤脲酶也较对照区提高了数倍以上,但土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶在该试验研究中未表现出较大变化。该试验仅为沼液消解处理利用的田间短期效应,沼液园林地消解利用处理对作物品质、土壤肥力和农业生产环境的综合影响仍需进行长期试验验证。     

黄土高原植被恢复提高大于0.25mm粒级水稳性团聚体在土壤增碳中的作用

本研究选择陕北黄土高原绥德、吴旗、宜川3个地区,调查分析了不同植被恢复类型（草、灌、乔）下05cm表层土壤水稳性团聚体粒径分布及其有机碳含量的变化。结果表明:不同植被恢复类型均显著提高了 2mm和2～0.25mm 两个粒级的水稳性团聚体及其有机碳（SOC）的含量,但不同植被恢复类型的作用在3个地区有所不同。与农地相比,在绥德,油松和柠条、分别使 2mm和2～0.25mm粒级的水稳性团聚体中的SOC含量分别提高了99%～153%和219%～350% ,但苜蓿没有明显作用;在吴旗,苜蓿、沙棘、刺槐分别使 2mm和2～0.25mm水稳性团聚体中SOC含量分别提高了28%～30%和85%～130%,而刺槐对 2mm水稳性团聚体没有作用,而使2～0.25mm粒级的水稳性团聚体SOC含量提高了210% ; 在宜川,白草、羊胡草、狼牙刺和油松使 2mm和2～0.25mm粒级的水稳性团聚体中的SOC含量分别提高了405%～932%和724%～1130%。植被恢复土壤增碳主要是提高了2～0.25mm和2mm 两个粒级的水稳性团聚体中SOC的含量,提高值分别为514%和470%,占土壤有机碳库增量的49%和43%,而对其它粒级水稳性团聚体中SOC含量的贡献小于16%。以上研究结果说明,植被恢复稳定土层结构、促进土壤水稳性大团聚体中SOC的形成,可能在黄土丘陵侵蚀景观土壤固碳过程中起重要作用。