若尔盖退化高寒草甸土壤团聚体结合有机碳的变化

选取若尔盖沼泽化草甸及其不同退化程度为研究对象,利用湿筛法进行团聚体分级,并测定各组分有机碳含量,研究了高寒草甸退化对土壤有机碳(SOC,Soil Organic Carbon)、团聚体以及团聚体结合有机碳(OC,Organic Carbon)的影响,旨在从土壤团聚体及其内部组成的角度去解析SOC的变化特征及机制。结果显示：1)退化使大团聚体比例降低且内部组成改变,团聚体稳定性降低。2)退化使各粒级团聚体及大团聚体内部组分结合OC含量均显著降低。3)大团聚体及其内部粗颗粒有机质中OC储量减少是退化中土壤有机碳流失的主要形式,微团聚体、闭蓄态微团聚体和闭蓄态黏粉粒中OC储量随退化增加。4)退化显著降低了高寒草甸SOC含量和储量,表层(0—10 cm)SOC含量变化主要决定于微团聚体和大团聚体OC含量,亚表层(10—20 cm)SOC含量主要受大团聚体OC含量和团聚体平均重量直径(MWD)影响;对于SOC储量,团聚体MWD是表层SOC储量的最重要影响因素,而亚表层SOC储量取决于团聚体组成、土壤理化性质和大团聚体OC含量的综合作用。研究结果表明,改善土壤团聚体组成和稳定性,增加大团聚体有机...     

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。     

北京地区栓皮栎和油松人工林土壤团聚体稳定性及有机碳特征

通过野外调查与室内分析,研究了北京地区栓皮栎和油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性及有机碳分布特征.结果表明:在两种人工林内,大团聚体含量均随土层加深呈减少的趋势.其中,油松人工林中大团聚体(>0.25mm)含量占总团聚体的71%～77%;栓皮栎人工林中大团聚体含量(51%～58%)与微团聚体(≤0.25mm)含量(42%～49%)差异不明显.油松人工林土壤平均质量直径和几何平均直径均显著高于栓皮栎人工林,分形维数D值小于栓皮栎人工林.在两种林分中,土壤各粒级团聚体有机碳含量均随土壤层次的加深呈现逐渐降低的趋势.油松人工林中水稳性大团聚体的有机碳对土壤有机碳的贡献率为58%～83%,高于栓皮栎人工林水稳性大团聚体有机碳对土壤有机碳的贡献率(49%～66%).油松人工林比栓皮栎人工林更利于土壤水稳性团聚体的稳定和土壤有机碳的保护.     

岩溶槽谷区植被恢复对土壤团聚体有机碳及碳库管理指数的影响

为揭示岩溶槽谷区植被恢复对土壤结构、土壤有机碳积累和碳库管理水平的影响,该研究选取了弃耕地、林地和草地三种土地利用方式,测定0～20 cm土层土壤团聚体组成、土壤有机碳(SOC)、团聚体有机碳以及土壤易氧化有机碳(EOC)含量。结果表明:(1)与弃耕地相比,林地和草地土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(MGD)和2～5 mm团聚体含量显著增加,林地和草地土壤团聚体组成以2～5 mm为主,弃耕地以0.5～1 mm和0.25 mm为主,表明退耕还林还草能够促进土壤团聚体形成和稳定。(2)土壤团聚体有机碳含量呈现出林地草地弃耕地,随团聚体粒级增加而增加的趋势;林地和草地以2～5 mm团聚体有机碳贡献率最大,弃耕地则以0.25 mm团聚体贡献为主,表明弃耕地转变为林地和草地后,土壤SOC积累主要归功于2～5 mm有机碳含量的增加,以及团聚体由小粒径向大粒径转变。(3)与弃耕地比较,林地和草地土壤SOC、EOC含量和碳库管理指数(CPMI)均显著提高,其中土壤EOC含量和CPMI变化较为明显;土壤EOC可作为土壤碳库早期变化的有效指标,CPMI能够良好地表征植被恢复对土壤SOC和EOC的影响。     

农业土地利用方式对华北平原土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。以在华北平原具有代表性的禹城市作为研究区域,系统研究和分析了该地区不同农业土地利用对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响。结果表明：与传统小麦．玉米轮作的粮田相比,果树和苜蓿栽培明显增加了土壤总有机碳（TOC）和总氯（TN）含量,同时也显著提高了土壤易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）和水溶性有机碳（WSOC）含量和分配比例。果园土壤微生物生物量C（MBC）和可矿化碳（MNC）较传统粮田的土壤分别增加了34．0．5％和66．3％。果树栽培还明显增加了土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）的含量,同时减少了土壤粘粒分散率（CDR）。苜蓿栽培也显著提高了土壤MBC和MNC含量以及团聚体稳定性。温室大棚栽培前期（2-3a）的土壤TOC和TN较传统粮田略有增加,但随着耕作历史的增加,土壤TOC和TN呈现逐年下降的趋势。与传统粮田相比,温室大棚内的土壤LOC,POC,LFOC和WSOC含量与比例均有明显下降,这种下降幅度随栽培历史的延长而明显增加。7-10a温室大棚栽培的土壤EOC,POC,LFOC和WSOC含量较传统粮田分别下降了31．3％,41．7％,35．6％和42．1％。温室大棚栽培的土壤MBC和MNC较传统粮田的土壤平均分别低15．9％和10．1％。温室大棚栽培,特别是长期栽培降低了土壤中〉250μm水稳性团聚体的含量和粘粒的稳定性。相关分析表明,土壤〉250vm水稳性团聚体的含量与所测定的有机碳组分含量皆成明显的正相关,特别是POC,LFOC和MBC与WSA达到极显著相关,相关系数分别为0．912,0．893,0．856。这表明,土壤POC,LFOC和MBC对维持土壤团聚体稳定性具有更为重要意义。     

土地利用对石漠化地区土壤团聚体有机碳分布及保护的影响

对贵州省关岭县石漠化地区不同土地利用方式下的土壤团聚体的稳定性、有机碳分布以及大团聚体有机碳矿化进行了研究,探讨了大团聚体对有机碳的保护作用,以期为选择合理的石漠化治理措施提供科学依据。选取了当地主要的4种土地利用方式,分别为水田(水旱轮作)、旱地、花椒林和火龙果林;其中花椒林和火龙果林位于石漠化治理区内。采用湿筛法分离出各级土壤团聚体并结合室内恒温培养法测定原状和破碎大团聚体中有机碳的矿化动态变化,其中大团聚体保护性碳含量为破碎与原状大团聚体有机碳在42 d内累积矿化量的差值。结果表明:土地利用方式对土壤团聚体稳定性具有显著影响。水田土壤团聚体稳定性要明显优于旱地、花椒林和火龙果林,且后3种土地利用方式间也存在显著差异。土壤有机碳也受到土地利用方式的影响,水田和旱地土壤有机碳含量要明显高于火龙果林和花椒林。各粒级团聚体有机碳含量在土地利用方式间具有较大差异,2 5 mm、0.25 2 mm和<0.25 mm团聚体中有机碳含量按水田、火龙果林、旱地和花椒林依次下降,5 8 mm团聚体中有机碳含量则以花椒林最高,其次是水田和火龙果林,旱地最低。但是就各粒径团聚体的有机碳库而言,<0.25 mm团聚体是土壤有机碳的主要载体。花椒林、旱地、火龙果和水田的大团聚体保护性碳含量分别为83.37、78.86、73.81\,61.04 mg/kg,其差异表明花椒林土壤大团聚体对有机碳的保护作用最强,其次是旱地和火龙果林,水田最弱。因此,在该地区种植花椒林和火龙果林可以改善其土壤质量,其可能机理是通过增加土壤中大团聚体含量,同时增强大团聚体对有机碳的保护作用。     

植被恢复对退化红壤团聚体稳定性及碳分布的影响

土壤有机碳对土壤团聚体的形成与稳定具有重要影响.研究了植被恢复对侵蚀退化红壤团聚体稳定性的影响,在此基础上探讨了有机碳在团聚体中的分布及有机碳与团聚体稳定性的关系.红壤侵蚀裸地大团聚体水稳定性程度低,植被恢复后大团聚体稳定性显著提高.裸地各级团聚体有机碳含量基本相似,植被恢复后,有机物质输入的增加促进了团聚体的形成,从而改变了土壤团聚体有机碳含量和分配比例.大团聚体对有机碳具有一定的富集作用,有机碳含量高于全土和微团聚体、粉粒及粘粒有机碳含量,大团聚体有机碳恢复速度也快于微团聚体以及粉粒与粘粒有机碳的恢复速度.植被恢复使裸地0～10cm土层大团聚体有机碳占总有机碳的比例从15%左右增加到32%～42%.土壤中增加的有机碳约41%～51%储存在大团聚体中,24%～38%储存在微团聚体中,20%～31%储存在粉粒及粘粒中.团聚体稳定性的增强与土壤有机碳含量密切相关,植被恢复时间越长,土壤有机碳含量越高,土壤团聚体水稳性程度也越好.     

生态恢复对红壤侵蚀地土壤有机碳组成及稳定性的影响

为了研究红壤侵蚀区生态恢复过程中土壤有机碳的组成与动态变化,选择红壤侵蚀区生态恢复10 a和30 a的马尾松林为对象,以侵蚀裸地和次生林为对照,应用土壤有机碳物理分组方法,研究了侵蚀地植被恢复过程中表层土壤粗颗粒态有机碳(cPOC)、细颗粒态有机碳(f POC)和矿质结合有机碳(MOC)含量及POC/MOC比值的变化。结果表明:生态恢复显著提高了土壤有机碳含量(P0.05),土壤中不同组分有机碳含量也相应增加。生态恢复10 a,土壤有机碳主要以f POC形式积累,cPOC和MOC没有显著变化,其中0—10 cm土层POC占总土壤有机碳(SOC)比例高达64.1%,但稳定性较差。与恢复10 a相比,生态恢复至30 a时,0—10 cm土壤f POC含量相对不变,cPOC和MOC含量均显著增加(P0.05),10—20 cm土壤f POC和MOC增加量达到显著水平,而cPOC含量仍未显著增加,说明生态恢复过程中土壤固碳模式符合SOC饱和理论。生态恢复过程中土壤POC/MOC比值呈先升高后降低的趋势,且表层土壤大于亚表层土壤,说明随着生态恢复时间的增加,土壤有机碳稳定性逐渐提高,且亚表层土壤高于表层。因此,生态恢复对于侵蚀地碳固定的长期有效性具有重要意义。     

长期不同植被覆盖对黑土团聚体内有机碳组分的影响

为探究黑土团聚体内土壤有机碳(SOC)的“分馏”特征, 揭示不同植被覆盖下土壤团聚体的固碳机制, 该文以中国科学院海伦农业生态系统国家野外综合研究站内不同植被覆盖(草地、农田和裸地)长期定位实验的土样为研究对象, 利用团聚体湿筛分组、有机碳物理和化学分组相结合的方法, 研究了黑土团聚体及其内部的碳密度和腐殖质组分的碳分配特征。研究发现, 黑土经过不同植被覆盖31年后, 长期草地覆盖使土壤表层SOC、全氮(TN)含量显著增加, 农田和无植被覆盖的裸地SOC含量减少, 且在裸地显著降低。3种处理中, 2-0.25 mm (含2 mm, 下同)粒级团聚体均为优粒级。土壤团聚体的稳定性顺序为草地>农田>裸地。草地覆盖使土壤大团聚体的比例和有机碳库增加, 微团聚体和粉黏粒所占比例和碳库均减少, 说明草地覆盖促进了土壤大团聚体形成, 土壤固碳能力显著增强。而农田和裸地因外源碳投入少, 有机碳含量均是微团聚体>大团聚体>粉黏粒, SOC主要分布在微团聚体中。不同植被覆盖处理对土壤团聚体内密度组分和腐殖质各组分碳的富集“分馏”作用很明显, 与农田和裸地相比, 长期草地植被覆盖处理>2 mm和2-0.25 mm粒级团聚体中轻组碳含量富集的较多, 2-0.25 mm粒级团聚体中富里酸、胡敏酸和胡敏素的碳富集均最高, 而农田和裸地促进了微团聚体内腐殖质碳的富集。草地覆盖显著增加了大团聚体内活性有机碳组分, 来源于植物的碳首先进入到大粒径的团聚体中, 使土壤团聚结构显著改善, 农田和无植被覆盖的裸地土壤中轻组碳含量显著降低, 团聚体内有机碳以重组碳和胡敏素为主, 稳定化程度更高。     

典型黑土区不同生态系统土壤团聚体有机碳分布特征

基于团聚体分组和闭蓄态微团聚体分离技术,利用典型黑土区27年长期定位试验,研究草地生态系统、农田生态系统和裸地生态系统下土壤团聚体及团聚体内部组分中有机碳的分布,以解析不同生态系统下土壤团聚体和有机碳固持间的关系,揭示黑土有机碳的物理稳定性机制。结果显示:与农田相比,草地土壤有机碳含量显著提高7.6%;裸地土壤有机碳含量显著下降14.1%。草地促进了大团聚体(250μm),尤其2000μm团聚体的形成,提高了土壤团聚体的稳定性;裸地则降低了土壤的团聚化程度及稳定性,大团聚体和微团聚体含量下降,粉粘粒含量相应增加。草地大团聚体中有机碳含量显著高于农田,且内部各组分有机碳含量均有显著提高,其中粗颗粒有机质、闭蓄态微团聚体和粉黏粒有机碳含量增幅分别为600%、54%和65%;裸地增加了粉粘粒结合有机碳含量,降低了大团聚体和微团聚体中有机碳含量,且大团聚体和微团聚体内部各组分有机碳含量均有所下降。3种生态系统类型土壤均以总粉粘粒结合有机碳为主,占土壤总有机碳52%—79%,其作为惰性碳库是黑土有机碳的重要组成部分。黑土有机碳的累积或损失主要表现为活性较强的有机碳库-团聚体中颗粒有机质的增加或减少,与农田相比,草地土壤有机碳的累积主要归因于大团聚体中粗颗粒有机质的增加,为总有机碳增量的3倍;裸地土壤有机碳的损失主要归因于微团聚体中总细颗粒有机质的减少,对总有机碳损失的贡献率为60%。     

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。     

增氮对青藏高原东缘典型高寒草甸土壤有机碳组成的影响

土壤有机碳动态是陆地生态系统碳平衡研究的关键环节,有关青藏高原高寒草甸土壤有机碳组成对大气氮沉降增加的响应研究至今尚未开展。基于中国科学院海北生态站的大气氮沉降模拟控制实验平台,于2010年5月、7月和9月中旬分别测定不同施氮处理下0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤中粗颗粒态有机碳(CPOC)、细颗粒态有机碳(FPOC)和矿质结合有机碳(MOC)含量,研究不同施氮类型(NH4Cl,(NH4)2SO4和KNO3)和施氮水平(0、10、20、40 kgN.hm-.2a-1)对土壤POC和MOC含量以及POC/MOC比值的影响。结果表明:青藏高原高寒草甸土壤POC积聚在土壤表层,占总土壤有机碳(SOC)含量的64%以上,稳定性较差。施氮水平显著改变了土壤CPOC、FPOC和MOC含量,而施氮类型的影响不显著。不同月份土壤POC和MOC含量对增氮的响应不同,反映了SOC组分对增氮响应的时间异质性。在生长季中期,施氮倾向于增加表层土壤POC含量,而在生长季初期和末期恰好相反。土壤MOC对增氮的响应不敏感。另外,施氮显著降低生长季初期表层土壤POC/MOC比例,SOC稳定性增加。表明,青藏高原高寒草甸土壤有机碳活性组分较高,未来大气氮沉降增加短期内即可降低活性有机碳含量,相应地改变了其组成和稳定性。     

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.     

长期施肥对小麦-玉米作物系统土壤颗粒有机碳和氮的影响

通过对华北平原小麦-玉米轮作农田生态系统18年田间施肥试验,研究了长期不同施肥处理对耕层(0～20 cm)土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的影响.施肥处理包括化肥NPK不同组合（NPK、NP、NK、PK）、全部施用有机肥(OM)、一半有机肥+化肥NPK(1/2OMN)及不施肥(CK)共7个处理.结果表明：各施肥处理均能在不同程度上增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮含量,提高土壤颗粒有机碳和氮分配比例及颗粒有机质C/N.施肥处理颗粒有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加11.7%～196.8%和13.0%～152.2%,土壤颗粒有机碳对总有机碳储量增加的贡献率为31.5%～67.3%,土壤颗粒有机氮对全氮储量增加的贡献率为14.3%～100.0%;矿质结合有机碳和氮储量较不施肥处理分别增加2.0%～75.0%和0.0%～69.8%.各处理颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮储量均以OM处理最高,且有机肥与化肥NPK配施高于单施化肥各处理,而化肥处理中NPK均衡施用效果最好.说明施用有机肥、有机肥与化肥NPK配施及化肥NPK均衡施用是增加土壤颗粒有机碳和氮及矿质结合有机碳和氮的关键.     

不同开垦年限坡地黑土耕层土壤有机碳库分配特征

因耕作和侵蚀的共同作用,农田坡地景观多为坡上侵蚀、坡下沉积的空间格局,同时伴随侵蚀区和沉积区土壤有机碳(SOC)含量及稳定机制的差异.为探明长期耕作的农田黑土有机碳库积累-损耗特征,采用Stewart物理-化学联合分组方法,以典型黑土区不同开垦年限坡耕地为研究对象,探讨基于侵蚀-沉积作用的不同稳定机制碳库(游离未保护碳、物理保护碳、化学保护碳、生物化学保护碳)的分配特征.结果表明: 长期耕作与侵蚀导致坡下沉积区显著富积SOC,4种碳库含量整体表现为沉积区显著大于侵蚀区;黑土区坡耕地SOC以化学保护碳库和生物化学保护碳库为主(>90%),侵蚀区主要积累化学保护有机碳(84.6%),沉积区主要积累生物化学保护有机碳(51.4%);随着开垦年限的延长,4种碳库积累速率随着碳稳定程度的增加而增加,为生物化学保护碳库(48%)>化学保护碳库(42.2%)>物理保护碳库(6.4%)>游离未保护碳库(3.4%);游离未保护有机碳库占比和积累速率最小,但其对外界干扰最敏感,在黑土管理过程中应引起足够重视.     

地膜覆盖对北方旱地土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

研究不同地膜覆盖时间对北方旱作农田土壤团聚体粒级稳定性和有机碳的影响,可为提升旱作农田生产力和保护农田环境选择合适的管理方式提供科学依据。以辽宁阜新5年秋覆膜(AP)、春覆膜(SP)和不覆膜(CK)的定位试验为研究对象,分析不同覆膜时间对0—10 cm和10—20 cm土层中2 mm、0.25—2 mm、0.053—0.25 mm和0.053 mm粒级的土壤水稳性团聚体的稳定性及有机碳的影响。结果表明,在北方旱作农田,连续5年的地膜覆盖可显著改变0—10 cm土层的土壤各级团聚体的分布、团聚体中有机碳的含量及其对土壤有机碳含量的贡献率,进而增加土壤水稳性团聚体的稳定性,而对10—20 cm土层影响不显著。与不覆膜相比,秋覆膜和春覆膜可显著提高0—10 cm土层2 mm的水稳性团聚体的含量,分别提高了36.3%、47.9%(P0.05),而对微团聚体无显著影响,说明地膜覆盖有利于提高大团聚体数量及稳定性。在0—10 cm土层,粒径2 mm团聚体有机碳含量及储量表现为秋覆膜最高,显著高于春覆膜和不覆膜处理(P0.05)。与裸地不覆膜相比,秋覆膜和春覆膜显著提高2 mm团聚体中有机碳含量对土壤有机碳的贡献率,分别提高了37%和26.1%(P0.05)。而在0—10 cm和10—20cm土层中,微团聚体中有机碳含量对土壤有机碳贡献率没有影响。在辽宁阜新土壤及种植条件下,秋覆膜处理不仅显著提高0—10 cm土壤水稳性大团聚体的含量和稳定性,还可以显著增加水稳性大团聚体有机碳含量及储量,促进有机碳的固存。     

Effects of experimental nitrogen deposition on soil organic carbon storage in Southern California drylands

Atmospheric nitrogen (N) deposition is enriching soils with N across biomes. Soil N enrichment can increase plant productivity and affect microbial activity, thereby increasing soil organic carbon (SOC), but such responses vary across biomes. Drylands cover ~45% of Earth's land area and store ~33% of global SOC contained in the top 1 m of soil. Nitrogen fertilization could, therefore, disproportionately impact carbon (C) cycling, yet whether dryland SOC storage increases with N remains unclear. To understand how N enrichment may change SOC storage, we separated SOC into plant-derived, particulate organic C (POC), and largely microbially derived, mineral-associated organic C (MAOC) at four N deposition experimental sites in Southern California. Theory suggests that N enrichment increases the efficiency by which microbes build MAOC (C stabilization efficiency) if soil pH stays constant. But if soils acidify, a common response to N enrichment, then microbial biomass and enzymatic organic matter decay may decrease, increasing POC but not MAOC. We found that N enrichment had no effect on C fractions except for a decrease in MAOC at one site. Specifically, despite reported increases in plant biomass in three sites and decreases in microbial biomass and extracellular enzyme activities in two sites that acidified, POC did not increase. Furthermore, microbial C use and stabilization efficiency increased in a non-acidified site, but without increasing MAOC. Instead, MAOC decreased by 16% at one of the sites that acidified, likely because it lost 47% of the exchangeable calcium (Ca) relative to controls. Indeed, MAOC was strongly and positively affected by Ca, which directly and, through its positive effect on microbial biomass, explained 58% of variation in MAOC. Long-term effects of N fertilization on dryland SOC storage appear abiotic in nature, such that drylands where Ca-stabilization of SOC is prevalent and soils acidify, are most at risk for significant C loss.     

Nitrogen increases soil organic carbon accrual and alters its functionality

Nitrogen (N) availability has been considered as a critical factor for the cycling and storage of soil organic carbon (SOC), but effects of N enrichment on the SOC pool appear highly variable. Given the complex nature of the SOC pool, recent frameworks suggest that separating this pool into different functional components, for example, particulate organic carbon (POC) and mineral-associated organic carbon (MAOC), is of great importance for understanding and predicting SOC dynamics. Importantly, little is known about how these N-induced changes in SOC components (e.g., changes in the ratios among these fractions) would affect the functionality of the SOC pool, given the differences in nutrient density, resistance to disturbance, and turnover time between POC and MAOC pool. Here, we conducted a global meta-analysis of 803 paired observations from 98 published studies to assess the effect of N addition on these SOC components, and the ratios among these fractions. We found that N addition, on average, significantly increased POC and MAOC pools by 16.4% and 3.7%, respectively. In contrast, both the ratios of MAOC to SOC and MAOC to POC were remarkably decreased by N enrichment (4.1% and 10.1%, respectively). Increases in the POC pool were positively correlated with changes in aboveground plant biomass and with hydrolytic enzymes. However, the positive responses of MAOC to N enrichment were correlated with increases in microbial biomass. Our results suggest that although reactive N deposition could facilitate soil C sequestration to some extent, it might decrease the nutrient density, turnover time, and resistance to disturbance of the SOC pool. Our study provides mechanistic insights into the effects of N enrichment on the SOC pool and its functionality at global scale, which is pivotal for understanding soil C dynamics especially in future scenarios with more frequent and severe perturbations.     

Losses of soil organic carbon under wind erosion in China

Soil organic carbon (SOC) storage generally represents the long‐term net balance of photosynthesis and total respiration in terrestrial ecosystems. However, soil erosion can affect SOC content by direct removal of soil and reduction of the surface soil depth; it also affects plant growth and soil biological activity, soil air CO₂ concentration, water regimes, soil temperature, soil respiration, carbon flux to the atmosphere, and carbon deposition in soil. In arid and semi‐arid region of northern China, wind erosion caused soil degradation and desert expansion. This paper estimated the SOC loss of the surface horizon at eroded regions based on soil property and wind erosion intensity data. The SOC loss in China because of wind erosion was about 75 Tg C yr^?1 in 1990s. The spatial pattern of SOC loss indicates that SOC loss of the surface horizon increases significantly with the increase of soil wind erosion intensity. The comparison of SOC loss and annual net primary productivity (NPP) of terrestrial ecosystem was discussed in wind erosion regions of China. We found that NPP is also low in the eroded regions and heavy SOC loss often occurs in regions where NPP is very small. However, there is potential to improve our study to resolve uncertainty on the soil organic matter oxidation and soil deposition processes in eroded and deposited sites.