喀斯特石漠化地区不同土地利用类型土壤氮磷有效性及其环境影响因子

以西南典型喀斯特石漠化地区——贵州省花江峡谷地区4种不同土地利用类型(乔木林地、灌木林地、草地和撂荒地)土壤为对象,采用相关性分析和冗余分析方法探讨0～30 cm不同土层土壤有效氮、有效磷的分布规律以及土壤因子(土壤物理指标、有机碳组分、电化学属性、金属氧化物和酶活性)对有效氮和有效磷的影响。结果表明: 4种土地利用类型土壤全氮、全磷、有效氮和有效磷含量随土层深度的增加而显著降低,乔木林地和灌木林地各土层有效氮、有效磷含量显著高于草地和撂荒地;土壤有效氮、有效磷含量与有机碳组分、酶活性、表面电化学属性和非晶质氧化物指标呈显著正相关,而与土壤粉粒、游离金属氧化物指标呈显著负相关;冗余分析表明,影响4种土地利用类型土壤有效氮和有效磷的环境因素基本一致,其中土壤颗粒有机碳、总有机碳、土壤比表面积是影响土壤有效氮、有效磷变化的关键因子。土壤颗粒有机碳对土壤有效氮、磷含量变化的解释率较高,这可能是由于有机质对氮、磷的封存减小了土壤养分流失量。此外,乔木林地和灌木林地除了有较高的酶活性和电化学属性外,二者土壤有效氮和有效磷含量高于草地和撂荒地的另一原因可能是较高的土壤有机碳量对游离氧化铁、铝的形成产生抑制作用,铁、铝氧化物对氮和磷元素的吸附和固定量减少所致。     

贵州喀斯特石漠化过程中的土壤有机碳与容重关系

测定了不同石漠化等级的西南喀斯特生态系统的土壤容重和土壤有机碳.结果表明:西南喀斯特生态系统的土壤容重为0.91～1.37 kg cm-3,土壤有机碳含量变化较大,为8.1～58.9 g kg-1.在0～40 cm的土层中,没有发生石漠化的生态系统的有机碳储量达16.91 kg m-2,伴随着石漠化程度的加剧,土壤有机...     

喀斯特小流域土壤有机碳空间异质性及储量估算方法

为了准确估算土壤有机碳储量,利用网格法采集2755个土壤剖面,共计23536个土壤样品,研究了喀斯特小流域土壤有机碳含量分布特征,并以"土壤类型法"为基准,对土壤分布面积、石砾含量、岩石裸露率、土层厚度等指标进行修正,合理的优化了土壤有机碳储量计算公式,探索出一种专属于喀斯特地区土壤有机碳储量的估算方法,结果表明:不同土层深度和土壤类型下土壤有机碳含量存在明显差异,土壤有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐减小,不同土属的有机碳含量减小的幅度有所差异,不同坡位和坡向的有机碳含量大小为:阳坡阴坡,坡中上部坡顶坡中坡中下坡坡底,不同土地利用方式下土壤有机碳含量大小顺序为:林地灌草地旱地水田;土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率均呈极显著正相关关系,与土层厚度、土壤容重呈显著负相关;喀斯特地区土壤异质性较大,不同修正指标对土壤有机碳储量估算的影响程度为:土壤厚度岩石裸露率石砾含量土壤有机碳含量土壤容重;通过修正后的计算公式估算出普定后寨河小流域表层20 cm土壤有机碳密度区间为3.53—5.44 kg/m~2,平均值为:1.24 kg/m~2,100 cm土壤有机碳密度区间为4.44—14.50 kg/m~2,平均值为12.12 kg/m~2,土壤有机碳储量为5.39×10~5t。     

西南喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳分布特征及其影响因素

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区社会经济可持续发展最严重的生态地质环境问题,其恢复重建已成为我国社会经济建设中一项重要内容。土壤有机碳作为土壤质量评价的重要指标,可以综合反映土地生产力、环境健康功能,另一方面土壤有机碳也间接影响了陆地生物碳库,是陆地生态系统碳平衡的主要因子,它的转化和积累变化直接影响全球碳循环动态,已成为生态科学领域研究的热点之一。系统的总结了西南喀斯特石漠化地区不同土地覆被/土地利用、不同等级石漠化环境土壤有机碳的空间和季节分布特征。结合前人研究成果,进一步分析了影响喀斯特石漠化地区土壤有机碳分布的自然(气候、地形与土壤性质、植被等)和人为(土地覆被/土地利用变化、农业管理措施等)各因素,并提出增加喀斯特石漠化地区土壤有机碳含量的对策。研究结果为喀斯特石漠化退化生态系统恢复重建、石漠化地区土壤综合利用、增加碳截存应对全球碳循环减源增汇等提供了重要的科学参考。     

石漠化地区苔藓结皮对土壤养分及生态化学计量特征的影响

苔藓结皮是石漠化生态系统的重要地表覆被物，但其在土壤养分累积和元素循环过程中的作用尚不明确。以我国贵州典型喀斯特高原峡谷石漠化区-花江大峡谷两岸不同等级石漠化生境下的苔藓结皮及其覆被土壤为研究对象，研究了苔藓结皮覆被对土壤养分及生态化学计量特征的影响。结果表明：（1）苔藓结皮层养分含量显著高于下层土壤，结皮覆被土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）平均含量分别为25.95、3.05、1.00、5.10 g/kg和189.61、1.59、275.10 mg/kg，较无结皮覆被的裸土分别增加46.08%、26.50%、53.62%、20.25%、25.24%、110.47%和83.76%。（2）苔藓结皮覆被土壤C/N、C/K、P/K显著高于裸土，且随土层加深而递减；N/P显著低于裸土，且随土层加深而升高。（3）苔藓结皮覆被土壤养分恢复指数为33.16%-72.48%，呈现随石漠化等级升高而增加的趋势，中度和强度石漠化阶段较无石漠化阶段分别增加83.26%和118.58。本研究表明苔藓结皮能有效促进土壤养分累积，加速石漠化土壤养分恢复进程，可作为补充手段联合其它生态恢复措施共同推动石漠化地区的生态恢复与重建。     

典型喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳时空分布格局及其与环境的相关性

选取中国西南3个典型喀斯特石漠化生态系统(贵州毕节鸭池高原山地石漠化区、贵阳红枫湖高原盆地石漠化区和关岭花江高原峡谷石漠化区)为研究区,广泛建立野外样地,开展石漠化生态系统土壤有机碳分布及其与石漠化等级、地形地貌、植被、土壤性质等环境因子的相关性研究。结果表明:1)喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳含量较低,毕节鸭池、贵阳红枫湖和关岭花江3个石漠化生态系统平均值分别为23.42、25.78、26.03 g/kg,且3个不同地貌类型石漠化土壤有机碳含量无明显差异。2)土地覆被变化明显影响了土壤有机碳含量,原生森林土壤有机碳平均含量31.32 g/kg,是所有类型中最高的。随着土地覆被由原生森林至石旮旯地退化不断增加的过程,土壤有机碳含量显示先降低后增加的变化趋势。3)土壤有机碳与土壤特性有明显的相关性,与土壤总氮、水解氮、速效钾、总孔隙度、自然含水量、毛管持水量、田间持水量和上层渗透性存在极显著地正相关,与总磷、下层渗透性存在显著地正相关,与容重存在极显著地负相关。4)植物多样性的丰富度指数(R)和多样性指数(H)与土壤有机碳含量有明显的相关性,达到了极显著的水平。5)不同石漠化等级土壤有机碳含量有显著差异,随着石漠化干扰程度的递增,土壤有机碳含量显示了先减小后增加的趋势。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护、石漠化生态系统恢复重建以及应对全球气候变化碳循环的减源增汇具有重要的理论意义和实践指导价值。     

黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤机械组成对降雨的响应

运用野外取样调查结合室内吸管法,分析黔中喀斯特坡地不同土地利用类型浅层裂隙土壤机械组成随降雨的变化特征,以期为该区地下土壤漏失研究提供理论依据和技术支撑.结果表明: 黔中喀斯特坡地浅层裂隙土壤粒径含量总体以粉粒为主,约占57％.在不同降雨量的作用下,坡耕地裂隙土壤颗粒含量变化整体表现为细砂粒含量的减少和粉粒、黏粒含量的增大.草地裂隙土壤颗粒的变化主要是细砂粒含量的减少和黏粒含量的增加.乔木林地和灌木林地裂隙土壤颗粒的变化不规律.降雨量与土壤砂粒含量变化之间存在正相关关系.随着土层深度的增加,各土地利用类型的裂隙对粉粒和极粗砂粒含量的变化有一定影响,其中,粉粒含量随土层深度的增加而减少.     

哈尼梯田生态系统土壤微生物量碳的影响因素

土壤微生物量碳（MBC，Microbial Biomass Carbon）是土壤微生物量的重要组成部分，也是土壤肥力变化的重要指标之一。哈尼梯田肥沃的土壤对哈尼梯田生态系统的维持与循环起到重要作用。以哈尼梯田水源区（乔木林、灌木林、荒草地）和梯田为研究对象，采用氯仿熏蒸法测定了4种不同土地利用类型0-20、20-40、40-60 cm 3个土层的土壤MBC，并分析了其与季节变化、地上植被及土壤理化性质之间的关系。结果表明：4种土地利用类型土壤MBC 3个土层皆以乔木林最高，其次是灌木林、荒草地、梯田，且4种土地利用类型土壤MBC含量都随土层深度的增加而减少，其中乔木林0-20 cm土层土壤MBC含量是40-60 cm土层的3.19倍。4种土地利用类型土壤MBC含量均具有明显的季节变化，总体呈"夏季偏高冬季偏低"的变化模式。相关分析表明，不同土地利用类型地上植被的多样性指数、盖度、优势种高度、枯落物层厚度与每一土层土壤MBC都具有很强的相互关系。土壤MBC与土壤有机碳和土壤孔隙度呈正相关性，与土壤容重呈负相关性。植被生长情况、土壤有机碳和孔隙度含量及季节变化是导致不同土地利用类型土壤微生物量碳差异的主要因素。     

黄土典型坝系流域碳沉积特征及其源解析

沉积物信息能够反映流域侵蚀环境变化,研究沉积物碳赋存规律对流域侵蚀过程和生态恢复具有重要指示意义。本文选取黄土高原典型坝系流域,通过土壤沉积剖面取样和室内测试分析,同时利用稳定同位素技术,分析了坝地及沟道沉积土壤剖面的碳分布特征及其来源解析。结果显示：（1）淤地坝沉积土壤总碳含量和土壤有机碳含量变化范围分别为12.80-14.76 g/kg和1.34-3.53 g/kg;沟道沉积土壤总碳含量和土壤有机碳含量变化范围分别为13.61-17.86 g/kg和1.52-5.04 g/kg。（2）淤地坝土壤总碳含量在土壤深度0-100 cm和350-500 cm区间波动较为平缓,100-350 cm波动较大;沟道0-200 cm土壤层总碳含量沉积变化较大,而200-390 cm土壤层变化平缓。淤地坝和沟道沉积土壤有机碳含量随土壤深度增加呈现降低趋势。（3）淤地坝有机碳同位素变化范围为-23.96‰——22.09‰,整体上呈现表层土偏正,并随土壤深度增加而呈现偏负的趋势;沟道沉积土壤有机碳同位素变化范围为-27.04‰——24.58‰,随土壤随深度增加呈现偏正的趋势。（4）羊圈沟坝地表层土壤有机碳多来源于灌木（占96.80%）,沟道表层土壤有机碳则多来自于灌木和草地（分别占62.05%、32.4%）。     

东北玉米带农田土壤磷素分布特征

对东北玉米带农田土壤全磷及有机磷在0～100 cm剖面中的垂直分布及纬向分异的研究结果表明：海伦、哈尔滨、公主岭和大石桥点的土壤全磷含量随深度增加而下降,0～40 cm土层全磷含量显著高于40～100 cm土层（P<0.01）;德惠、昌图和沈阳点40～60 cm土层土壤全磷含量相对较低,但各土层之间差异不大;0～20 cm土层有机磷含量显著高于20 cm以下各土层(P<0.05).土壤全磷和有机磷含量随着纬度的升高而显著增加(P<0.05),气候条件和土壤类型的差异可能是导致土壤磷素纬向分布差异的主要原因.土壤全磷和有机磷含量与土壤有机碳呈极显著正相关 (P<0.01),说明东北玉米带农田有机质含量是影响土壤磷素含量和分布的主要因素之一.     

喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式土壤肥力特征

基于网格法(5 m×5 m)采样,研究了喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式(火烧、刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植牧草)下表层(0～20 cm)土壤肥力特征,利用主成分分析影响土壤肥力的主要因子,典范相关分析探讨土壤养分和土壤微生物的耦合关系.结果表明: 研究区6种土地利用方式土壤呈微碱性,pH 7.83～7.98,不同土地利用方式土壤养分含量不同,分别为有机碳76.78～116.05 g·kg^-1、全氮4.29～6.23 g·kg^-1、全磷1.15～1.47 g·kg^-1、全钾3.59～6.05 g·kg^-1、碱解氮331.49～505.49 mg·kg^-1、有效磷3.92～10.91 mg·kg^-1、有效钾136.28～198.10 mg·kg^-1,除pH呈弱变异外,其他指标均呈中等至强度变异.不同土地利用方式对土壤肥力的影响不同,有机碳、全氮、全磷、碱解氮等主要养分受影响最大,沿封育、火烧、刈割、刈割除根、种植牧草、种植玉米的人为干扰增加梯度而减少;其次是土壤微生物,尤其是放线菌;典范相关分析表明,火烧迹地的全磷与土壤微生物生物量磷,全钾与土壤微生物生物量碳,全氮与放线菌的相互影响最大,刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植牧草土壤全氮与土壤微生物生物量碳,速效磷与土壤微生物生物量氮,pH与土壤微生物生物量碳、真菌,全氮、全钾与土壤微生物生物量磷,pH与真菌、放线菌相互之间的影响最大.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤肥力特征.在喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理的土地利用方式,提高喀斯特退化生态系统的土壤质量.     

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。     

拉萨河流域洪积扇不同植被类型土壤化学计量特征

洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,而明悉其土壤养分状况是对其进行科学合理开发利用的基础。为此,在拉萨河流域选取了10个洪积扇,于2020年7-8月调查了其上的植物群落组成并采集对应土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）和速效钾（AK）的含量并计算其化学计量比。结果表明：10个洪积扇的60个样方中共发现植物种87种,分属于29科79属,其中禾本科和菊科的物种居多;洪积扇SOC、TN、TP、AN和AK的平均含量分别为34.38 g/kg、2.77 g/kg、0.39 g/kg、130.78 mg/kg和189.79 mg/kg,均表现为草地>灌丛>农田,其中SOC、TN、AN和AP含量在草地和农田下差异显著（P<0.05）;土壤TK的平均含量为19.68 g/kg,表现为农田>草地>灌丛;土壤AP的平均含量为3.36 mg/kg,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：N的均值为12.75,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：P、N：P和N：K的均值分别为102.50、8.10和0.16,均表现为草地>灌丛>农田,总体来说洪积扇土壤P元素较为稀缺;土壤N：K与SOC、TN、TP、TK、AN、AP、AK均极显著相关（P<0.01）,SOC和TN与植物群落盖度极显著正相关（P<0.01）;典范对应分析（CCA）进一步表明土壤养分及其计量比对洪积扇植物群落组成影响显著（P=0.002）,且TP、K：P和AP是影响洪积扇植物群落组成的主要土壤生态化学计量因子。综上所述,拉萨河流域洪积扇植物种相对丰富,但分布不均匀,组成不稳定。SOC、TN、TK含量相对较高但C：N值低,表现为有机质矿化速率高而土壤肥力低下;土壤TP和AP的含量均较低,洪积扇植物群落在生长发育过程中受到土壤P元素的限制。此外,研究还发现土壤N：K同C：N：P一样可作为评价土壤养分状况的生态化学计量指标。     

西南喀斯特长期植被修复对土壤有机碳组分的影响

揭示西南喀斯特土壤有机碳分布积累及其组分构成对长期植被修复的响应规律和内在机理,可为喀斯特石漠化科学治理和阐明喀斯特植被修复的土壤碳汇效应提供科学依据。以西南典型喀斯特石漠化植被恢复区实施了28-31年的4种植被修复工程内的7种典型修复措施(人造乔木林:柏木和柚木种植;人造灌木林:花椒和火龙果种植;人造藤林:金银花种植;人工草地:砂仁和皇竹草种植)为研究对象,系统分析了土壤总有机碳、活性有机碳、缓效性有机碳和惰性有机碳分布积累对长期植被修复的响应。结果表明:(1)西南喀斯特长期植被修复显著改变了土壤有机碳及其组分的分布积累。人造乔木和藤本显著提升土壤有机碳及其各组分的分布积累,但人工种草不仅不能提高土壤有机碳的累积,反而在多数情况下降低了土壤总有机碳含量和储量以及土壤有机碳各组分含量。(2)西南喀斯特长期植被修复明显影响着土壤有机碳库组分结构。除人工种草外,植被修复显著提升了土壤有机碳库中缓效性有机碳的占比。人造花椒明显降低了土壤有机碳库中活性有机碳的占比。柏木种植显著增加了土壤有机碳碳库中的惰性有机碳的比例,而火龙果和砂仁种植明显降低了土壤有机碳碳库中的惰性有机碳的比例。(3)土壤总氮、总磷和容重与土壤有机碳及其各组分的分布积累具有极显著正/负相关,是长期植被修复背景下西南喀斯特土壤有机碳及其组分分布积累的主要影响因子。研究结果为西南喀斯特脆弱生态系统科学植被恢复,以及基于植被修复的土壤碳循环调控助力碳中和提供了科学理论依据。     

西南喀斯特石漠化环境下土地利用变化对土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳是喀斯特生态系统中碳转移的动力学媒介和碳流通的主要途径,土壤有机碳及其组分是土壤碳循环的重要组成部分,然而目前缺乏关于喀斯特地区土壤有机碳及其组分的研究。本研究以西南典型喀斯特石漠化区——贵州关岭花江6种典型土地利用方式下(花椒林、火龙果林、花椒火龙果混交林、圆柏林、圆柏女贞混交林和坡耕地)的土壤为研究对象,分析土地利用方式变化对土壤有机碳含量(SOC)和储量(SOCS)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及重组有机碳(HFOC)含量及其分配比例的影响。结果表明: 6种土地利用方式下SOC和SOCS均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林显著大于火龙果林、花椒火龙果混交林和坡耕地;在0～20 cm土层,土壤SOCS平均值为花椒林＞圆柏林＞圆柏女贞混交林＞坡耕地＞花椒火龙果混交林＞火龙果林。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC含量均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林大于其他3种土地类型。土壤SOC与其各组分(WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC)均呈显著正相关,且各组分两两之间也呈显著正相关。花椒林可作为中国西南喀斯特石漠化生态恢复和山地农业发展优先考虑的经济物种。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC可作为反映土壤有机碳库的有效指标。     

湘西南喀斯特地区灌丛生态系统植物和土壤养分特征

以湖南省邵阳县轻度、中度(弃耕地)和重度石漠化的灌丛生态系统为研究对象,采集3种不同石漠化程度的灌丛植物样品以及0～15、15～30、30～45 cm 3个土层土壤,研究土壤、植被养分的分配格局及相互关系.结果表明:土壤有机碳、全N含量在不同土层中差异显著,且其含量均随土层深度增加而减少,而全P、全K、全Ca、全Mg含量在各土层间无显著差异;3种石漠化程度灌丛土壤全N、全P、全Ca、全Mg含量差异显著,且中度石漠化样地土壤有机碳、全N和全P含量相对较高.轻度和重度石漠化土壤各元素含量排序均为有机碳>全K>全Ca>全Mg>全N>全P,而中度石漠化样地土壤各元素含量排序为有机碳>全K>全Ca>全N>全Mg>全P;3种石漠化程度植物各养分含量由高到低依次为Ca>N>K>Mg>P,且植物N、P含量和土壤全N、全P含量均呈显著正相关.土壤养分状况与植物生长密切相关,根据不同石漠化程度土壤养分状况,应该采用封山育林与人工造林相结合以及针对性施肥的方法来治理石漠化.