黄土丘陵区植被恢复对深层土壤有机碳储量的影响

以黄土丘陵区不同恢复年限的人工刺槐林、人工柠条林和自然撂荒地为对象,以0～100 cm(浅层)土壤为对照,研究了不同植被类型下100 ～ 400 cm(深层)土壤有机碳(SOC)储量的剖面分布特征和累积动态.结果表明:随土壤深度增加,浅层SOC储量显著降低,深层SOC变化趋势不明显,但储量很高,约占0～400cm剖面SOC的60％.80 ～ 100 cm土层的SOC储量与深层100～200和200 ～ 400 cm的SOC储量呈显著线性相关,是0～100 cm5个土层中与深层SOC储量变化相关性最强的一层,可用以估算深层SOC储量.人工刺槐林、柠条林、撂荒地表层(0 ～ 20 cm) SOC储量显著高于坡耕地,而深层SOC储量在不同利用类型间差异不显著.随植被恢复年限的增加,深层SOC储量呈上升趋势,人工刺槐林和人工柠条林100 ～400 cm SOC平均累积速率分别为0.14和0.19t·hm-2·a-1,人工柠条林与浅层SOC累积速率相当.在估算黄土丘陵区植被恢复的土壤固碳效应时,应考虑深层土壤有机碳累积量,否则会严重低估植被恢复的土壤固碳效应.     

天然次生林与人工林对黄土丘陵沟壑区深层土壤有机碳氮的影响

研究深层土壤有机碳、氮(Soilorganic C,SOC,Totalsoil N,TSN)量对摸清陆地生态系统深层碳氮固定潜力,寻找碳汇丢失之谜和应对全球气候变暖具有重要意义。以黄土区子午岭林场3种典型人工林(油松、刺槐、小叶杨)和3种天然次生林(辽东栎、白桦、鼠李)为对象,在设立的18个样方内,分层测定了0-100cm土层SOC、TSN和DOC(Dissolved organic C,DOC)量变化,监测了样方内地表长年凋落物积累量及其碳氮组成。1m土层内SOC、TSN和DOC含量天然次生林显著高于人工林。与人工林相比,天然次生林表层(0-20cm)SOC、TSN储量分别高42%、22%,但20-100cm土层SOC、TSN储量相对量最大。人工林下,20-100cm土层SOC储量为33.6thm-2,占1m土层的55%;TSN储量为3.9thm-2,占1m土层的57%;天然次生林下,20-100cm土层SOC、TSN储量分别为55.3thm-2、6.0thm-2,占1m土层储量分别为59%和63%。其中,40-60cm天然次生林比人工林碳氮储量分别高了82%、65%;其次为20-40cm,天然次生林比人工林碳氮储量分别高了73%、65%。不同植被恢复条件下,SOC与DOC、TSN、Olsen-P都表现出较强的相关性。研究表明,植被恢复有利于土壤碳氮的积累,不仅表层土壤,深层土壤也具有较强的碳氮固定能力;天然次生林土壤碳氮固定能力和长年地表凋落物量都高于人工林。     

黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应

研究了黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应特征,分析了退耕还林草对土壤有机碳的近期影响和长期效应。结果表明,1)从黄土丘陵区退耕还林草的土壤固碳效应整体而言,相对于坡耕地,退耕还林和退耕撂荒具有显著的土壤碳增汇效应,而退耕还草、退耕还果没有明显土壤碳增汇效应。以天然草地土壤有机碳密度为目标,撂荒地表层土壤有机碳增汇潜力可达8.3 t/hm2。2)以10a为界,退耕还林草的近期土壤碳增汇效应不明显,而10a后土壤碳增汇效应逐渐明显,退耕还林、还灌、撂荒和坡耕地的固碳效应差异显著。3)在评估黄土丘陵区退耕还林草的土壤固碳效应时应当注重长期固碳效应。4)退耕还林草的土壤固碳效应主要受还林草方式及年限的影响,二者分别可解释55.6%和24.1%的有机碳变异性;地形因子可解释8.5%的有机碳变异性。在评估该区退耕还林的土壤固碳效应时应当充分考虑退耕年限和地形因子的影响。5)人工刺槐林地、人工柠条林地以及撂荒地深层土壤(100—200 cm)有机碳密度占2 m土体有机碳密度的35%—40%,而且随着植被恢复深层土壤有机碳密度显著增加。6)在估算黄土丘陵区退耕还林土壤固碳效应时应该考虑深层碳累积。如果按1 m土层的土壤有机碳密度计算,会严重低估退耕还林草的土壤固碳量。     

生态恢复对石漠化地区土壤有机碳累积特征及其机制的影响

为从土壤碳组分对团聚体及其结合有机碳的影响的角度去解析生态恢复下土壤有机碳积累特征及其机制,以典型干热河谷石漠化地区生态恢复措施（次生林,15-20a;花椒林,15-20a）和对照耕地（>50 a）为研究对象,测定0-10 cm和10-20 cm土层土壤有机碳（SOC）、颗粒有机碳（POC）、易氧化有机碳（EOC）、矿物结合有机碳（MOC）、非活性有机碳（NLOC）、团聚体、团聚体有机碳含量,研究了生态恢复对SOC及组分、团聚体以及团聚体有机碳的影响。结果表明：①与耕地相比,生态恢复显著增加0-20 cm土层SOC及组分的含量与储量（MOC除外）,含量与储量的增幅范围为10.4%-151.7%和6.3%-134.5%,其中POC、EOC含量和储量增幅最大,且POC、EOC与SOC相关性较强;②生态恢复显著提高>2 mm团聚体数量、MWD和MGD,其中以次生林0-10 cm土层的增幅最大（379.3%、172.0%、265.2%）;③生态恢复显著增加各粒径团聚体有机碳含量,团聚体有机碳含量增幅随团聚体粒径增大而减小,然而生态恢复后>2 mm团聚体有机碳贡献率显著上升,<2 mm团聚体有机碳贡献率显著减小,土壤团聚体对有机碳的贡献率转为以>2 mm团聚体贡献为主,且>2 mm团聚体数量的显著增加是>2 mm团聚体有机碳贡献率高的主要原因;④土壤SOC、POC、EOC、NLOC与>2 mm团聚体数量、MWD、MGD、>2 mm团聚体有机碳贡献率显著正相关（P<0.05）,其中POC、EOC与这些指标的相关性较强（P<0.01）。此外,从土壤有机碳及组分、团聚体数量及稳定性、>2 mm团聚体有机碳贡献率的增幅来看,自然恢复措施（次生林）较人工种植恢复措施（花椒林）增幅较大。     

黄土丘陵区植被恢复的土壤碳水效应

黄土高原大规模植被恢复显著影响了这一区域土壤水分和有机碳(SOC),从而影响其承载的土壤水源涵养和固碳服务。明确深层土壤水分和有机碳对植被恢复的响应特征是当前黄土高原地区生态水文与生态系统服务研究的一个重要科学问题,其中植被类型以及生长年限是这一过程的重要影响因素。然而,目前关于深层土壤有机碳和土壤水分对植被恢复的响应及二者关系的研究较少。通过对陕北典型黄土丘陵区不同植被类型和生长年限下0—5 m土壤水分与有机碳的监测,分析了深层土壤水分和有机碳对植被恢复的响应及其特征。研究发现:(1)植被恢复后0—5 m土层均出现水分亏缺,土壤水分亏缺在表层1 m最低,2—3 m最高;对于不同恢复方式,林地土壤水分亏缺在恢复至21—30a时显著高于前一阶段(11—20a),而在恢复31a后水分开始恢复,而灌木、草地土壤水分亏缺程度则随恢复年限延长不断增加。(2)林地、灌木、草地0—5 m平均土壤有机碳含量为1.97、1.77、1.72 g/kg;林地土壤固碳量随恢复年限的增加而增加,并且在恢复20a时固碳量与对照农田相比出现净增;灌木土壤固碳量随恢复年限先增加后降低;草地土壤固碳量则随退耕年限增加呈下降趋势并且低于对照农田。(3)表层0—1 m土壤水分随恢复年限增加变化不显著,深层土壤水分则随恢复年限增加显著降低;相比而言,随恢复年限增加,土壤有机碳随年限的变化在各层土壤中均不显著。深层土壤水分与土壤有机碳呈现显著的正相关,且土壤有机碳的增加速率低于土壤水分,研究认为,深层土壤固碳与土壤水分关系密切,且深层土壤固碳需要充足水分参与。深层土壤水分亏缺可能限制植被细根的发展,使深层土壤有机碳输入减少。     

黄土区不同退耕方式下土壤碳氮的差异及其影响因素

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义.本研究以黄土丘陵区不同人工恢复植被为对象,以农田为参照,分析了不同人工植被恢复方式对0～100 cm剖面土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量影响的差异及其影响因素.结果表明: 退耕还林还草显著提高了土壤的SOC和TN含量.退耕后,SOC和TN含量均较农田明显提高.0～100 cm土层SOC平均含量人工乔木林为农田的1.43倍,增幅最大;其次是人工灌木,为1.36倍;最后是人工草地,为1.21倍.0～100 cm土层TN平均含量人工乔木林增幅最大,是农田的1.30倍;其次是人工草地,为1.21倍;而人工灌木增幅最小,为1.13倍.与农田相比,人工恢复植被类型间SOC和TN含量及细根密度的差异在土壤剖面深度上表现出不同,人工乔木和灌木最明显,影响深度＞100 cm;草地最小,仅为60 cm.恢复植被的细根密度、C∶N和凋落物量显著高于农作物,细根密度与SOC、TN呈显著线性相关(P<0.01).细根的质和量以及凋落物量是不同人工恢复植被下SOC和TN含量差异的重要影响因素.     

腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。     

Distribution and storage of soil organic carbon across the desert grasslands in the southeastern fringe of the Tengger Desert,China

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。     

退耕刺槐林土壤养分与酶活性关系

为揭示黄土丘陵区人工刺槐林土壤生物活性与肥力恢复过程,本研究采用时空替代法,选取陕北黄土丘陵区退耕恢复15、40、45 a的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)并以坡耕地为对照,探讨了4种样地类型下0~30 cm层次土壤的碳、氮、磷含量与4种酶活性的演变特征及互作关系。结果表明:同一恢复年限刺槐林土壤养分含量与酶活性均由表层0~10 cm向20~30 cm土层降低;随恢复年限延长,除了土壤全磷和有效磷外,0~30 cm土层土壤总有机碳、全氮及可溶性有机碳含量均表现为15 a40 a45 a,比坡耕地分别显著增加1.4、4.2和5.1倍;土壤可溶性有机氮含量在不同恢复年限林地间差异较小,但比坡耕地提高了1.8倍;同样,从恢复15 a到45 a,0~30 cm土层土壤4种酶活性整体上亦显著提高,相比退耕前以碱性磷酸酶和蔗糖酶增幅较大,分别达3.4~9.5倍与8.1~15.6倍,过氧化氢酶与脲酶活性增幅分别仅为0.2~0.3倍和1.8~2.2倍。冗余分析结果表明:刺槐林恢复过程土壤养分因子很好地解释了酶活性的变异性,二者存在极显著正相关关系(P0.01);对酶活性影响的排序为全氮可溶性有机碳总有机碳土壤含水量可溶性有机氮有效磷;酶活性的响应变化中,碱性磷酸酶活性与全氮、总有机碳均显著相关,与可溶性有机碳、可溶性有机氮、有效磷正相关,可作为反映刺槐林土壤恢复的酶指标。     

芦芽山典型植被土壤有机碳剖面分布特征及碳储量

摘要: 基于芦芽山沿海拔梯度分布的灌丛草地、针阔混交林、寒温性针叶林和亚高山草甸四类典型植被下土壤剖面实测数据,分析了土壤有机碳的垂直分布特征及其与土壤理化因子的关系。结果表明,各植被类型下土壤剖面上层SOC含量最高,最大值往往出现在10—20 cm层,然后向下逐渐减小。土壤有机质含量由剖面上层最大值向下降低过程中,某深度土壤剖面层段有机质含量急剧减小。亚高山草甸剖面这一深度为20 cm,寒温性针叶林剖面为50 cm,针阔混交林剖面为20 cm,灌丛草地剖面为40 cm。0—10 cm层各植被类型间SOC含量差异不显著;10—20 cm层,亚高山草甸和寒温性针叶林SOC含量显著高于其他类型;20—50 cm层,亚高山草甸SOC含量与灌丛草地接近,显著高于针阔混交林,低于寒温性针叶林。植被类型对有机碳剖面分布影响较大。土壤剖面各层有机碳含量与容重呈显著负相关,与土壤含水量和全氮含量呈显著正相关,与土壤pH值呈弱的负相关,与深层黏粒和粉粒含量正相关,在30—50 cm正相关性显著。逐步回归分析结果表明,亚高山草甸SOC含量与土壤总氮含量、含水量和容重的显著相关,寒温性针叶林SOC含量与全氮含量显著相关,针阔混交林SOC含量则与总氮含量和土壤容重显著相关,而灌丛草地SOC含量与容重显著相关。在20 cm深度,四种植被土壤有机碳密度差异不显著;50 cm深度亚高山草甸、寒温性针叶林土壤有机碳储量显著高于针阔叶混交林和灌丛草地,50 cm深度土壤有机碳储量与海拔高度呈显著线性正相关（R2=0.299,P=0.01）。     

Mathematical modeling of soil carbon turnover in natural Podocarpus forest and Eucalyptus plantation in Ethiopia using compound specific δ13C analysis

Forest soils exhibit huge potential in storing carbon, but may also release large amounts of it if they undergo major changes in land use and environmental conditions. Biogeochemical processes controlling accumulation and release of soil organic carbon (SOC) are not yet sufficiently understood. We investigate the dynamics of SOC depending on its chemical composition below a natural forest (Podocarpus falcatus dominated) and a plantation (Eucalyptus saligna) growing on Nitisols in southern Ethiopia. Soils at the study‐site show a huge shift to less negative δ¹³C values at a depth of 20–30 cm, indicating a change from C4 savanna to C3 forest during the late Holocene. Total organic carbon (TOC), black carbon (BC), and sugars from microbial (rhamnose, fucose) and plant origin (xylose, arabinose) are subjected to compound‐specific stable isotope analysis. Turnover characteristics are calculated using a numerical advection–diffusion–decomposition model. Our measurements show significant differences in carbon storage (P<0.05) for both sites (Podocarpus 23.5 ± 3.2 kg SOC m^?3; Eucalyptus 18.6 ± 2.7 kg SOC m^?3). These differences can be explained with an initial loss of 15–26% of TOC about 50 years ago, induced by clearing the natural forest. After canopy closure, the carbon input below Eucalyptus is 15–34% less than below natural forest. At present, mean residence times (MRTs) of the investigated compounds do not differ between both stands. Sugars show the shortest MRTs in the topsoil with 2–7 years (xylose) and 5–13 years (arabinose) and have been affected the most by clear‐cutting. TOC and BC show MRTs of 13–25 years and 20–34 years, respectively. Old C4 carbon below 20 cm has merely been affected by the land use change. Contrary to expectation, our study does not indicate a pronounced recalcitrance of BC.     

Storage, patterns and controls of soil organic carbon in the Tibetan grasslands

The soils of the Qinghai-Tibetan Plateau store a large amount of organic carbon, but the magnitude, spatial patterns and environmental controls of the storage are little investigated. In this study, using data of soil organic carbon (SOC) in 405 profiles collected from 135 sites across the plateau and a satellite-based dataset of enhanced vegetation index (EVI) during 2001–2004, we estimated storage and spatial patterns of SOC in the alpine grasslands. We also explored the relationships between SOC density (soil carbon storage per area) and climatic variables and soil texture. Our results indicated that SOC storage in the top 1 m in the alpine grasslands was estimated at 7.4 Pg C (1 Pg=10¹⁵ g), with an average density of 6.5 kg m⁻². The density of SOC decreased from the southeastern to the northwestern areas, corresponding to the precipitation gradient. The SOC density increased significantly with soil moisture, clay and silt content, but weakly with mean annual temperature. These variables could together explain about 72% of total variation in SOC density, of which 54% was attributed to soil moisture, suggesting a key role of soil moisture in shaping spatial patterns of SOC density in the alpine grasslands.     

桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被恢复方式下土壤有机碳组分变化特征

植被恢复被认为是提升退化区域土壤有机碳（SOC）固持的有效措施。然而,喀斯特脆弱生态系统植被人工恢复和自然恢复模式下SOC不同组分变化特征、稳定性和固持能力的研究还较缺乏。以典型喀斯特峰丛洼地为研究区,以耕地为对照,以恢复15年的人工恢复（人工林）和自然恢复（耕地撂荒后植被自然演替为灌丛）为研究对象,分析不同植被恢复模式下SOC、颗粒态有机碳（POC）、矿质结合态有机碳（MOC）、易氧化态有机碳（ROC）、惰性碳指数（RI）和SOC相对固持能力（SCS_capacity）变化特征。结果发现：（1）人工林和灌丛SOC、POC和ROC含量显著高于耕地,且灌丛POC和ROC含量显著高于人工林,MOC则在三者之间差异不显著;（2）与耕地相比,人工林和灌丛RI显著下降,但SCS_capacity差异不显著。研究表明,桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复15年后主要提升土壤活性碳组分,且自然恢复比人工恢复更有利于于提升土壤活性碳组分;然而,耕地退耕后短期内土壤碳稳定性并未增加,强调植被恢复后避免再次毁林开荒对于维持土壤碳固持的必要性。     

新银合欢篱对紫色土坡地土壤有机碳固持的作用

土壤有机碳的固持对保持土壤肥力以及缓解全球温室效应具有重要意义。本研究通过田间定位试验,探讨了新银合欢（Leucaena Leucocephala）篱对10和15的紫色土农耕地（玉米地）和经济林地（油桃地）表层（0-20cm）土壤有机碳积累的影响。结果表明：种植3年的新银合欢篱的10和15农耕地、10经济林地土壤有机碳密度分别比相应的无植物篱的对照地提高41.53%、43.29%、32.15%。经济林处理土壤有机碳含量、有机碳密度、呼吸强度显著大于农耕地处理;10比15农耕地更有利于土壤有机碳、呼吸速率及微生物量碳提高;农耕地比经济林地更利于微生物生物量维持。各处理下坡比上坡更利于土壤有机碳蓄积,且土壤呼吸强度提高,但土壤微生物商基本相同。不同处理下,土壤有机碳与土壤理化性质相关性各不相同：定植新银合欢篱的10和15农耕地、10经济林地土壤有机碳与有机质含量、土壤微生物碳有极显著的相关性,与全钾呈正相关,与pH负相关;定植新银合欢篱的10和15农耕地呼吸强度与有机碳相关关系均达到了极显著性,10经济林地呼吸强度与有机碳显著相关;土壤微生物指标变化与有机碳的变化趋势一致,能反映土壤质量变化。阐明定植新银合欢篱利于土壤有机碳固持,且能增强土壤微生物活性,提高土壤质量。     

Uncertainty in soil carbon accounting due to unrecognized soil erosion

The movement of soil organic carbon (SOC) during erosion and deposition events represents a major perturbation to the terrestrial carbon cycle. Despite the recognized impact soil redistribution can have on the carbon cycle, few major carbon accounting models currently allow for soil mass flux. Here, we modified a commonly used SOC model to include a soil redistribution term and then applied it to scenarios which explore the implications of unrecognized erosion and deposition for SOC accounting. We show that models that assume a static landscape may be calibrated incorrectly as erosion of SOC is hidden within the decay constants. This implicit inclusion of erosion then limits the predictive capacity of these models when applied to sites with different soil redistribution histories. Decay constants were found to be 15–50% slower when an erosion rate of 15 t soil ha^?1 yr^?1 was explicitly included in the SOC model calibration. Static models cannot account for SOC change resulting from agricultural management practices focused on reducing erosion rates. Without accounting for soil redistribution, a soil sampling scheme which uses a fixed depth to support model development can create large errors in actual and relative changes in SOC stocks. When modest levels of erosion were ignored, the combined uncertainty in carbon sequestration rates was 0.3–1.0 t CO₂ ha^?1 yr^?1. This range is similar to expected sequestration rates for many management options aimed at increasing SOC levels. It is evident from these analyses that explicit recognition of soil redistribution is critical to the success of a carbon monitoring or trading scheme which seeks to credit agricultural activities.     

天津盐碱化沼泽湿地开垦对土壤团聚体有机与无机碳含量的影响

目前,开垦对沼泽湿地土壤有机碳的影响已有较多研究,但针对滨海盐碱化沼泽的研究较为薄弱,特别是对无机碳的影响尚不清晰,从而导致无法全面评估开垦对总碳的影响。本研究选取天津七里海盐碱化沼泽湿地和对应长期开垦(约60年)后的农田作为研究对象,采集0~15和15~30 cm两层土样,采用湿筛法得到>2、0.25~2、0.053~0.25和<0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体。结果表明:湿地长期开垦后,表层(0~15 cm)和下层(15~30 cm)土壤大团聚体(>2 mm)比例均显著降低(-48.1%、-58.1%),微团聚体(0.053~0.25 mm)比例均显著增加(+166.1%、+70.0%);各粒级团聚体有机碳含量均显著降低(31.2%~56.8%);表层土壤(0~15 cm)中等团聚体(0.25~2 mm)和矿质颗粒组分(<0.053 mm)无机碳含量显著增加(+85.4%、+75.4%);而下层土壤(15~30 cm)各级团聚体无机碳含量均显著增加(182.3%~448.2%);表层土壤大团聚体(>2 mm)、中等团聚体(0.25~2 mm)总碳含量显著降低(-12.9%、-21.9%),而总碳含量在表层土壤微团聚体(0.053~0.25 mm)、矿质颗粒组分、下层土壤各级团聚体均无显著变化。可见,滨海盐碱化沼泽湿地开垦虽导致有机碳含量降低,但无机碳含量却具有显著反补作用,从而减缓或抑制了碳库流失。因此,在滨海盐碱化地区,今后应更加重视开垦过程中土壤无机碳动态变化及其对总碳的影响。     

红壤侵蚀地不同人工恢复林对土壤总有机碳和活性有机碳的影响

土壤有机碳尤其是活性有机碳可快速反映土壤肥力和土壤质量的恢复程度。研究了南方红壤侵蚀地3种典型人工恢复林(马尾松与阔叶复层林(Pinus massoniana-broadleaved multiple layer forest(PB))、木荷与马尾松混交林(Schima superba-Pinus massoniana mixed forest(SP))、阔叶混交林(broad-leaved mixed forest(BF)))土壤(0—60 cm)总有机碳和不同活性有机碳的垂直分布特征及其差异。结果表明:不同恢复林分土壤总有机碳(SOC)含量和有机碳储量均表现为PBSPBF,均随土层深度的增加而逐渐降低;土壤表层有机碳富集系数为0.49—0.55,表明表层土壤具有较高的有机碳恢复水平和保持强度。不同林分土壤易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量变化范围为0.92—9.17 g/kg、535.89—800.46 mg/kg和27.24—261.31 mg/kg,且均随土层深度的增加而降低,土壤活性有机碳含量总体以BF较高。土壤活性有机碳分配比例以ROC/SOC最高,DOC/SOC次之,MBC/SOC最低,且随土层深度的增加,ROC/SOC的值呈逐渐降低趋势,DOC/SOC的值却呈逐渐升高趋势,MBC/SOC(微生物熵)则变化规律不明显;不同林分间土壤活性有机碳分配比例以BF最高,表明阔叶混交林更有利于活性碳的积累。因此,对于红壤侵蚀地森林恢复初期,可适当密植和立体种植,以提高土壤碳储量和土壤肥力,并在马尾松等先锋树种林分中补植阔叶树种,以增加土壤活性有机碳含量,从而有利于退化生态系统土壤速效养分和土壤功能的快速恢复。     

The effects of long-term fertilization on the accumulation of organic carbon in the deep soil profile of an oasis farmland

Background and aims

Deeper soils represent a poorly understood, but potentially important, sink for carbon sequestration. The objective of this study was to determine the effects of long-term fertilization on soil organic carbon (SOC), its labile fractions and aggregate-associated carbon throughout a 0–3 m soil profile.

Methods

The investigation was conducted in a field experiment started in 1990 in an oasis farmland cropped with winter wheat. The following treatments were compared with the desert from which the oasis was created: CK (no fertilizer), NPK, N2P2K, NPKR, and N2P2R2 (“2” for double fertilizer and “R” for straw residue)

Results

SOC contents increased by 14–56 % in the topsoil (0–0.2 m), but decreased by 15–22 % in the subsoil (0.2–0.6 m) under all fertilizer treatments. In the deep layer (0.6–3 m) there were significant differences between the treatments: SOC decreased by 5–9 % in treatments without straw, but increased by 4–9 % in treatments with straw. Labile fractions (particulate organic carbon and light fraction organic carbon) also showed similar trends. Both the fertilizer and CK treatments led to an increase in the amount of macro-aggregates (>0.25 mm), especially small macro-aggregates (0.25–2 mm), throughout the soil profile. SOC content was highest in the macro-aggregates, intermediate in the silt + clay fraction (<0.053 mm), and lowest in the micro-aggregates (0.25–0.053 mm). However, 44–87 % of total SOC was stored in the silt + clay fraction, especially in the deep layer (at least 80 %).

Conclusions

After 20 years of fertilizer applications, difference in SOC mainly occurred in the deep layer, and preservation of SOC in the silt + clay fraction appeared to be a prerequisite for soil-carbon sequestration. Applying inorganic fertilizer alone decreased SOC content in the silt + clay fraction in the deep layer, while the combined applications with straw resulted in higher SOC content in the silt + clay fraction in that layer, which turned out to be the main mechanism for increasing SOC content. Our study indicated that applying straw with inorganic fertilizer is the best practice for carbon sequestration, which occurred mainly in the deep soil layer.     

亚热带红壤区森林土壤剖面微生物残体碳分布及影响因素

土壤剖面中20cm以下土壤有机碳(SOC)储量占土壤剖面总SOC储量50%左右,由于土壤微生物残体碳(MRC)是稳定土壤碳库的重要来源,因此研究土壤剖面中MRC对SOC的贡献对于评估土壤碳储量具有重要意义。然而,目前关于MRC含量及其对SOC贡献的研究多数集中在土壤表层,在土壤剖面和母质中尚不清楚。选取江西省千烟洲亚热带典型森林红壤剖面,通过氨基糖与磷脂脂肪酸(PLFA)微生物标志物分析方法,分析红壤剖面和母质中MRC的影响机制及其对SOC贡献的分布特征。研究结果表明：(1)MRC含量随着土壤剖面深度增加而显著降低(P<0.05),在整个土壤剖面中,细菌MRC对SOC贡献为6%—12%,真菌MRC对SOC贡献为12%—36%,MRC对SOC贡献为18%—46%。从土壤表层至母质,真菌MRC对SOC贡献高于细菌MRC。(2)结构方程模型结果表明,在土壤剖面中,MRC含量主要受到微生物-PLFA含量、容重和溶解态有机碳含量的影响。研究量化了红壤剖面中MRC对SOC的贡献,表明在20cm以下土壤及母质中,微生物残体碳对红壤地区生态系统碳库具有重要贡献。     

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.