六盘山林区几种土地利用方式对土壤有机碳矿化影响的比较

 应用土壤培养法,比较分析了六盘山林区天然次生林（杂灌林、山杨（Populus davidanda）和辽东栎（Quercus liaotungensis）林）、农田、草地和人工林（13 a、18 a和25 a华北落叶松（Larix principis-rupprechtii））土壤在30℃和60%田间饱和含水量条件下培养180 d有机碳矿化速率的差异（以180 d累计释放的CO2-C计）。结果显示：农田和草地土壤碳矿化释放的CO2-C含量（180 d释放的gCO2-C·kg-1干土）分别比天然次生林低65%和23%,差异主要在0～40土层;人工林比农田和草地分别高155%和 17%,差异主要在0～70 cm土层。农田土壤碳矿化释放的CO2-C分配比例（即180 d释放CO2-C/土壤 C）比天然次生林平均低12%,草地比天然次生林平均高18%,差异主要在0～40 cm土层;人工林比农田平均高29%,草地比人工林平均高9%,差异主要在0～50 cm土层。不同土地利用方式土壤碳矿化释放的CO2-C含量的差异比其分配比例的差异大。土壤碳矿化释放的CO2-C含量和分配比例总体上都随土层加深而递减。分配比例随土层加深而递减的幅度方面,不同土地利用方式间的差异不大;含量随土层加深而递减的幅度方面,天然次生林和人工林比农田和草地中大;随土层递减的幅度方面,土壤碳矿化释放的CO2-C含量比其分配比例大。这主要由不同土地利用方式土壤碳输入和稳定性等差异所致。结果说明土壤碳矿化速率随天然次生林变成农田或草地而下降,随在农田或草地上造林而增加, 矿化速率变化幅度比分配比例的变化幅度大。另外,土地利用变化也使不同土层土壤碳矿化速率和分配比例差异改变,其中速率改变的幅度比分配比例改变的幅度大。     

六盘山林区几种土地利用方式对土壤中可溶性有机碳浓度影响的初步研究

 测定分析了六盘山林区典型天然次生林（杂灌林、山杨（Populus davidiana）和辽东栎（Quercus liaotungiensis）林）、人工林（13、18和25年华北落叶松（Larix principis_rupprechti））、农田和草地中穿透雨、凋落物淋溶液、土壤溶液和渗漏水溶液及地下水和降雨中可溶性有机碳 (DOC)的浓度。结果显示：5～10月,雨水中DOC浓度为0.80～1.60mg•L－1,地下水中在2.43～7.66 mg•L－1。9～10月,穿透雨中DOC浓度为1.78～15.20 mg•L－1,其中天然次生林和人工林比农田和草地中高,这些DOC与地表凋落物碳年形成量正相关显著。凋落物浸泡24 h后淋溶产生的DOC浓度为12.30～64.79 mg•L－1,占凋落物碳贮量比例不足1%;浓度方面,天然次生林比农田和草地分别高400%和153%,人工林比农田和草地分别高194%和50%;比例方面,农田和草地比天然次生林分别高79%和98%、比人工林分别高180%和210%,这些DOC浓度与落叶、小枝、碎小物和腐解物碳贮量的正相关显著。9～10月,0～20 cm土层溶液中DOC浓度为7.88～88.44 mg•L－1,占土壤有机碳密度的比例不足0.1%,它们随土层加深而下降,其中天然次生林和人工林中下降幅度比农田和草地中大;浓度方面,天然次生林、人工林比农田和草地中高,差异主要在0～10 cm土层;比例方面,天然次生林DOC比例比农田和草地中低,人工林比它们高,差异主要在0～10 cm土层;这些DOC浓度与土壤湿度及凋落物层碳贮量正相关显著。5～10月,0～40 cm土层渗漏水中DOC浓度为5.76～58.84 mg•L－1,天然次生林、人工林比农田和草地高,差异主要在0～10 cm土层;它们随土层加深而下降,其中天然次生林和人工林下降幅度比农田和草地中大。这些差异可能由土地利用引起的植被和土壤性质改变及其对水文过程的影响所致,说明陆地生态系统中DOC浓度受土地利用变化的影响较大。     

黑河中游典型土地利用方式下土壤有机碳与活性和非活性组分的关系

以黑河中游7种典型土地利用方式(水田、旱地、中覆盖度草地、盐碱地、裸土地、戈壁和沙地)为对象,分析土壤有机碳含量及其组分的关系.结果表明:在0 ～100 cm土壤中,随土层深度增加,土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(AOC)和非活性有机碳(NOC)含量逐渐降低.中覆盖度草地、盐碱地、裸土地、戈壁、沙地、水田和旱地中的TOC、AOC、NOC含量不同,土地利用方式的改变将引起土壤有机碳的增减,水田耕作是提高绿洲土壤有机碳的有效途径.当土地利用方式变化后,NOC对TOC含量的贡献大于AOC.同一种土地利用类型中,随TOC含量的增加,AOC、NOC含量也呈增加趋势,且NOC的增幅高于AOC.AOC、NOC变化趋势线的交叉点对应的TOC含量可作为土壤中TOC易积累或易损失的分界点,AOC、NOC的饱和容量可通过其变化趋势线来确定.     

湘中丘陵区不同土地利用方式土壤水溶性有机碳含量

为了解土地利用方式对土壤有机碳库的影响,研究了湘中丘陵区6种土地利用方式(石栎+青冈次生林、杉木人工林、毛竹林、苗圃、农用旱地、水田)土壤水溶性有机碳(DOC)含量及其季节动态,分析了土壤DOC含量与土壤自然含水率、碳(C)、氮(N)含量之间的关系。结果表明:土壤DOC含量随土壤深度增加而下降,秋季土层之间差异最小,土壤DOC分配比例随土壤深度增加而增大;不同土地利用方式土壤DOC含量差异显著,与石栎+青冈次生林相比,毛竹林、杉木人工林、水田、农用旱地、苗圃依次下降了10%~12%、11%~12%、13%~19%、18%~25%和37%~42%,夏季不同土地利用方式之间差异最大。不同土地利用方式土壤DOC含量季节变化明显,均表现为:春、夏、冬季较高,秋季最低,秋季与春、夏、冬季之间差异显著;土壤DOC含量与土壤自然含水率、TOC、MBC、ROC、MOC、全N、水解N含量呈显著或极显著正相关。可见,土地利用方式显著影响土壤DOC含量及其空间分布,次生林转变为人工林或农用地后,土壤DOC含量明显下降。     

黑河中游典型土地利用方式下土壤粒径分布及与有机碳的关系

土地利用方式是影响土壤粒径分布、土壤有机碳及其组成含量的重要因素。研究显示:黑河中游典型土地利用类型下,不同土壤粒径分布和土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(AOC)、非活性有机碳(NOC)的含量存在差异。剖面上TOC、AOC、NOC含量较高的旱地、水田、中覆盖度草地与含量较低的戈壁、裸土地、沙地、盐碱地相比,<1μm、1—5μm、5—10μm、10—50μm的粒径含量较高,而50—250μm、250—1000μm的含量较低,这种变化以50μm为分界,分析表明<50μm的粉粒和粘粒可起到固碳作用,而50—250μm、250—1000μm的砂粒起碳损失作用。统计结果表明,以50μm为分界,水田、戈壁、中覆盖度草地剖面上TOC、AOC、NOC与1—5μm、5—10μm、10—50μm呈正相关,与50—250μm、250—1000μm呈负相关。分析发现,粉粒和粘粒与土壤TOC、AOC、NOC的关系较显著,是影响和控制团聚体形成和稳定的重要因素。增加地表植被覆盖度、退化生态系统的植被恢复、农田耕种、防风固沙措施是提高土壤有机碳、粘粒和粉粒含量的方式,也为土壤团聚体的形成和稳定提供基础。     

滇南喀斯特断陷盆地土地利用方式对土壤有机碳及其活性组分的影响

土地利用方式是影响土壤有机碳库的重要因素,为探究喀斯特断陷盆地土壤有机碳库对土地利用方式及环境因素的响应,以滇南喀斯特地区5种典型土地利用方式(耕地、草地、灌丛、人工林、天然林)为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳(SOC)及活性有机碳(LOC)组分,即可溶性有机碳(DOC)、易氧化性有机碳(EOC)及微生物量碳(MBC)的含量、储量及分配比例在土壤垂直剖面(0-60 cm)的变化特征。结果表明：5种土地利用方式的SOC含量随土层深度的增加逐渐降低,其储量依次为灌丛(191.77 t/hm²)、草地(166.86 t/hm²)、耕地(142.47 t/hm²)、人工林(134.31 t/hm²)和天然林(102.62 t/hm²);EOC和MBC的平均含量及储量均以草地及灌丛最高、人工林及天然林次之,二者在土壤垂直剖面上与SOC含量的变化特征一致,但EOC和MBC含量在土层间的下降幅度大于SOC;土地利用方式和土层深度对DOC无显著影响(P>0.05);活性有机碳的分配比例受土地利用方式及土层深度的显著影响(P<0.01),其中人工林的EOC/SOC和MBC/SOC显著低于草地、灌丛及天然林。通径分析指出SOC和EOC主要受C/P比、全磷、砂粒和交换性钙的影响,砂粒和C/P比是影响MBC的主要因子。研究阐明在喀斯特断陷盆地地区EOC和MBC对土地利用方式的响应比SOC更敏感。另外,今后在土壤碳库的研究中应更多关注土壤磷和物理结构对其的影响。     

围湖造田不同土地利用方式土壤活性有机碳的变化

围湖造田是中国20世纪50年代后期开始大量出现的与水争地的人类干扰活动。以太湖流域肖甸湖区为代表,测定分析了肖甸湖围湖造田区,香樟林、水杉林、毛竹林、农田4种不同典型土地利用方式35年后,0～40cm土层土壤微生物生物量碳、水溶性有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳的含量及分配比例的差异。结果表明:农田土壤微生物生物量碳明显高于林地,其0～10、10～20、20～40cm土层的微生物生物量碳的含量分别为573.38±18.28、335.52±53.35、109.33±4.86mg.kg-1,为香樟林对应土层的2.07、2.02、1.39倍,水杉林对应土层的2.26、2.79、2.01倍,毛竹林对应土层的1.89、2.10、1.21倍,说明农田的耕作与施肥措施对土壤微生物活性产生了较大影响。水溶性有机碳、易氧化碳与颗粒有机碳农田与林地相比无显著差异。围湖地区土壤水溶性有机碳和易氧化碳分配比例(1.22%～3.03%、10.56%～30.64%)高于相同气候区的山地森林土壤,颗粒有机碳分配比例(3.43%～17.28%)较低,说明土壤易分解组分占总有机碳比例较高,而保护性组分所占比例较低,围湖地区土壤有机碳稳定性较差。围...     

土地利用方式转变对赣中地区土壤活性有机碳的影响

选取江西省安福县15年撂荒地和3种林地(毛竹林人工林、木荷次生林、杉木人工林),研究土地利用方式改变对土壤有机碳库以及活性有机碳的影响.结果表明：不同样地的土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳均表现为毛竹人工林>杉木人工林>木荷次生林>撂荒地;与对照(撂荒地)相比,3种林地的土壤有机碳含量、碳储量及活性有机碳含量均随土壤深度增加而递减,表层富集现象明显;不同土壤活性有机碳的分配比例明显不同,其中,土壤易氧化态碳占总有机碳的比例最大,微生物生物量碳所占比例最小,土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳间的相关性均达到极显著水平.后三者表征了土壤中活性较高部分碳的含量,对土地利用方式的响应较敏感,可以作为评价赣中地区土壤质量和肥力的指标之一.     

土壤活性有机碳的表征及其生态效应

土壤活性有机碳指在一定的时空条件下,受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化,其形态,空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素。国外描述这一部分碳素的术语为有效碳、水溶性碳、易氧化碳、可矿...     

土壤活性有机碳

土壤活性有机碳是土壤中活跃的化学组分,能显著影响土壤化学物质的溶解、吸附、解吸、吸收、迁移乃至生物毒性等行为,近年来土壤活性有机碳已成为土壤、环境和生态科学领域所关注的焦点和研究的热点。本文从土壤活性有机碳的来源、组成、含量、影响因素以及环境意义等方面做了简要的论述。一般认为,土壤活性有机碳来源于植物凋落物的分解、根系分泌物、土壤有机质的水解、土壤微生物本身及其代谢产物,因为来源的不同土壤活性有机碳含量也不同;影响土壤活性有机碳的因素有很多,研究表明,土壤活性有机碳随季节和湿度的变化呈现十分强烈的变异趋势;土地利用方式改变对土壤活性有机碳的影响在不同的研究中有不同的结果;土地管理措施如耕作、施有机肥和化肥、改变土壤pH值等对土壤活性有机碳也有很大的影响。土壤活性有机碳的生态环境效应主要表现在它对调节土壤养分流有很大影响,与土壤内在的生产力高度相关;它作为重金属的有机配体,对土壤溶液中的微量重金属的可移动性和迁移过程以及金属复合物的形成过程有着重要作用;它的存在影响农药在土壤中的截留、增加农药的水溶性,并影响农药在土壤中的运动;它对温室气体的排放、水体富营养化、岩石圈溶蚀都有很重要的作用。同时指出了未来的研究方向。     

干旱沙区植被恢复中土壤碳氮变化规律

测定了干旱沙区不同年限植被恢复区土壤0~5(包括结皮层)、5~10和10~20 cm颗粒组成分布、土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)和全氮含量,并分析了土壤颗粒组成分布中沙粒和粘粉粒含量变化与土壤SOC和氮含量间的关系,探讨植被恢复过程中SOC和氮变化规律。研究表明,干旱沙区植被恢复过程中,SOC和全氮含量存在明显的固存效应,这种效应不仅表现在植被恢复的时间上,也表现在土壤垂直分布上。植被恢复区SOC和氮含量随恢复时间的延长呈增加趋势,在垂直方向上呈降低趋势。土壤极细沙(0.1~0.05 mm)和粘粉粒含量(<0.05 mm)的时间和空间变异与SOC和氮有着相似的趋势。而沙粒含量(0.5~0.1 mm)则随植被恢复时间增加和土层深度的增加呈降低趋势。土壤中极细沙粒(0.1~0.05 mm)和粘粉粒含量(<0.05 mm)分别与SOC和氮含量有显著正相关关系(p<0.01),而沙粒含量(0.5~0.1 mm)与SOC和氮含量呈显著负相关(p<0.01)。从植被恢复或者荒漠化逆转角度阐明了干旱沙区土地利用的变化导致的土壤保护性碳组分的增加是土壤碳储量汇功能增加的体现。在研究区域,有机碳和全氮因土壤粘粉粒和极细沙而积累的定量关系可以用线性方程很好地预测,从而为更好地估算荒漠化逆转过程中不同阶段碳汇量提供了依据。而植被恢复中土壤SOC和氮与土壤颗粒间的结论加深了荒漠化逆转过程中土地利用方式的改变对气候变化响应的陆地生态系统碳循环过程与机理的理解,明确了我国广泛在干旱沙区实施区域治理对全球大气CO₂汇的贡献。植被恢复过程中,表征土壤肥力特征的SOC和氮在时间和空间上的变异对植被演变的影响,以及土壤物理稳定性的增强对土壤抗风蚀能力的贡献。从另一个方面阐述了植被恢复过程中土壤和植被间的这种相互关系及其对生态环境改善的贡献,为探讨干旱沙区荒漠化逆转过程中植物种的选育和合理评价生态环境提供了参考。     

人类活动对锡林郭勒地区主要草原土壤有机碳分布的影响

 内蒙古锡林郭勒地区3类主要草原土壤有机碳含量呈现规律性变化,其顺序为：黑钙土>栗钙土>棕钙土。同时,有机碳沿土壤剖面自上而下逐渐降低,且主要分布在0～15cm处。草甸草原植被下的黑钙土不同层次有机碳含量因农垦分别损失34％～38％,损失主要发生在0～35cm处。分析结果表明,放牧强度在短时期内对典型草原植被下的栗钙土有机碳含量没有显著影响。     

山东省森林有机碳储量及其动态的研究

以各森林类型为统计单元 ,得出山东省现有森林有机碳储量为 43 .41Tg ,占全国的 1 .2 3 % ,是全国单位面积碳储量平均水平的 78.72 % (按土地面积计 ) ,各森林类型碳密度差异较大 ,介于 0 .40～ 49.46Mg·hm- 2 之间 ,密度大小与人为干扰程度有直接关系。并根据历年森林有机碳储量与碳密度变化情况 ,对未来 1 0年山东省的有机碳储量及碳密度变化情况进行了预测 ,在 3年后 ,森林有机碳储量接近全国平均水平 ,至 2 0 1 0年 ,全省森林有机碳储量可达 90 .31Tg ,比现在增长 1 .0 8倍     

土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响

土地利用/覆盖变化是学术界最为关注的环境变化问题之一,它能够影响陆地生态系统的生物多样性、水、碳和养分循环、能量平衡,引起温室气体释放增加等其它环境问题。不同类型的土地利用/覆盖变化对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量的森林转化为低生物量的草地、农田或城市后,大量的CO₂将释放到大气中。全球土地利用/覆盖变化具有很强的空间变异性,对生态系统碳循环的影响同样具有明显的空间差异:热带地区的土地利用/覆盖变化造成大量的碳释放,而中高纬度地区土地利用/覆盖变化则表现为碳汇。目前,土地利用/覆盖变化引起的生态系统碳循环变化主要是通过模型模拟来估算的。尽管土地利用/覆盖变化及其相关过程与生态系统碳循环的关系已经比较清楚,但是,由于土地利用/覆盖变化过程复杂且影响广泛,对于如何量化两者之间的关系还存在很多不确定性。目前的量化过程主要是利用经验数据来实现的,机理性不强,使得对土地利用/覆盖变化造成的陆地生态系统CO₂释放量的估测差异很大。除了进一步加强长期定位研究以获得土地利用/覆盖变化与生态系统碳循环过程的定量关系外,土地利用/覆盖变化模型与植被动态模型、生态系统过程模型的耦合也是今后模型发展的主要方向之一。采用合理的管理措施能够大量增加土地利用/覆盖变化过程中的碳储存量,降低碳释放量,因此在模型中耦合管理措施来研究土地利用/覆盖变化过程对生态系统碳循环的影响是未来几年的工作重点。     

西双版纳农田弃耕后橡胶园的建立对碳的固存作用

 由于温室气体的大量排放引起的全球气候变暖等环境问题日益严重,近年来人们开始考虑通过植被和土壤的碳固存,以缓解大气中CO2浓度的升高速度,减缓温室效应的影响。有研究表明,热带原始森林的保护和人工林的建立能有效地固存大气中的碳。但是,在建立热带种植园和人工林以固存大气CO2的可行性及其碳的固存潜力大小等方面还存在较大争议。云南省西双版纳自治州是我国重要的热带地区之一,目前橡胶(Hevea brasiliensis)园的面积为1.3×105 hm2,约占该地区林地面积的14%。在本研究中,选择11块在弃耕后的农田上建立的橡胶园（定植年限为3至38年）,初步探讨了橡胶园建立后植被和土壤中碳的固存规律。两个生物量模型（唐建维等的模型和Brown模型）的模拟结果显示,橡胶园建立后植被中生物量的平均增长速率分别为10.2×103和9.4×103 kg·hm-2·a-1,40和100 cm表层土壤碳的平均固存速率分别为0.61×103和0.72×103 kg C·hm-2·a-1,植被和100 cm表层土壤中碳的平均固存速率为5.82×103和5.42×103 kg C·hm-2·a-1,而定植40年后植被和100 cm表层土壤碳的固存潜力为232.8×103和216.8×103 kg C·hm-2。对两个模型的比较结果显示,唐建维等的模型生物量计算结果明显高于Brown模型,尤其是在对中幼龄橡胶园生物量估算时更是如此。     

西双版纳不同热带生态系统土壤有机质的光谱学特性

 为了探讨西双版纳地区土地利用变化对土壤有机质含量及其化学组成的影响,选取了相邻的次生林、耕种6年的农田和定植3年的橡胶园样地,对其0～5 cm和5～20 cm表层土壤中有机质含量、胡敏酸的光谱学特性进行了分析。研究结果表明,次生林转变为农田之后,0～5 cm和5～20 cm 表层土壤有机质含量分别降低33.6%和23.7%;而次生林转变为橡胶园,分别降低28.6%和27.6%。胡敏酸可见-红外光谱结果显示,次生林转变为农田和橡胶园后,0～20 cm表层土壤E4/E6显著降低,这表明胡敏酸化学组成当中芳香族结构增加。傅立叶变换红外光谱结果同样表明,土地利用变化影响土壤有机质的化学组成。次生林转变为农田和橡胶园后,胡敏酸中羧基和酚基结构比例降低,而脂肪族、芳香族和多聚糖比例增加。     

西双版纳望天树林土壤养分含量及其季节变化

 对西双版纳望天树(Shorea chinensis)林地0～10 cm和10～25㎝土层的有机质,全氮、磷、钾,速效氮、磷、钾等几种营养元素的含量状态及雨季前后的变化进行了研究。结果表明：土壤的养分含量变化为旱季结束＞雨季结束,沟谷地带雨林＞低山地带雨林,并且差异显著;表土0～10 cm是养分富集区,10 cm以下土层的养分含量锐减,两层养分含量对比,除钾元素以外均差异显著,表明望天树热带雨林生存的环境与植被的生活习性,对土壤养分的含量都有一定的影响。雨季对林地土壤的全钾和速效磷含量影响很大,对有机质、全磷和速效钾的含量影响较小,对氮素的影响是低山雨林＞沟谷雨林。雨季期间土壤中的磷素消耗到严重缺乏的水平。     

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明, 长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线, 在 18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线, 7月最大。 6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为 0.2 2、0.32、0.2 3和 0.13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度, 地下 5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化 ;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加, 但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。