川西卧龙岷江冷杉林土壤有机碳组分与氮素关系随海拔梯度的变化特征

土壤碳氮沿海拔梯度变化及其耦合关系是山地生态系统碳氮循环研究的重要内容。为分析不同土层土壤有机碳,土壤全氮及有机碳活性组分在海拔梯度上的分布规律及相互之间的耦合关系,选取亚高山物种岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,以卧龙邓生野牛沟岷江冷杉原始林2920—3700 m的样地调查数据为基础,分析不同土层土壤碳氮及活性组分沿海拔的变化规律,总结土壤有机碳稳定性沿海拔主要规律,从土壤有机碳活性组分和碳氮关系的角度揭示其对土壤有机碳沿海拔变化的影响。结果表明:1)腐殖质层土壤有机碳(SOC)随海拔升高逐渐增加,与温度显著负相关,轻组有机碳(LFOC)及颗粒态有机碳(POC)随海拔上升均表现先增加后降低的趋势,土壤全氮(TN)随海拔变化不显著,但林线处LOFC、POC和TN均显著增加;0—10 cm土壤有机碳及全氮则表现为双峰特征,峰值分别在3089 m和3260 m处,与年均温度无显著关系。2)LFOC及POC在腐殖质层和0—10 cm土层中所占比例较大,是表征土壤有机碳含量沿海拔变化规律的主要活性组分,腐殖质层LFOC/SOC和POC/SOC随海拔上升逐渐增高,0—10 cm层则逐渐降低,暗示腐殖质层有机碳稳定性沿海拔逐渐降低,0—10 cm有机碳稳定性逐渐升高。3)SOC与TN显著正相关,SOC是影响TN的主要因子,但腐殖质层TN与有机碳活性组分无显著相关关系。4)土壤C/N和微生物量C/N在3177 m大于25:1,是引起土壤有机碳含量显著降低的主要因素。     

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。     

天山中段北坡森林土壤有机碳库稳定性组分沿海拔的分异规律

在高纬度高海拔区域气温增幅更大的背景下,高山亚高山森林土壤有机碳稳定性组分分配比关系以及由于此差异导致对增温的反馈效应均有待深入阐释。天山森林是以雪岭云杉(Picea Schrenkiana)为单优树种的温带针叶林,在天山北坡中山带(海拔约1760—2800 m)呈垂直落差超过1000 m的带状斑块分布,便于排除混交树种的影响,而量化土壤有机碳库稳定性组分分配比关系沿海拔的分异规律,及其对气候变化的响应情况。沿海拔梯度设置森林样地并分层采集土样,研究各土层土壤总有机碳库(C_SOC)、活性碳库(C_a)、缓效性碳库(C_s)、惰性碳库(C_p)、微生物量碳(MBC)在海拔梯度上的变化特征,通过碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)、土壤碳密度(SOCD),探讨天山森林土壤有机碳稳定性组分沿海拔的分异特征。结果表明：(1)随着海拔的升高,天山中段北坡云杉森林土壤C_a占比逐步升高,C_s和C_p占比逐步降低,这意味着天山中段北坡云杉...     

武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳

土壤有机质的短暂波动主要发生在易氧化部分,而易氧化碳作为土壤有机碳的敏感因子,可以指示土壤有机质的早期变化.采用高锰酸钾氧化法,分析了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林(200～1 000 m)、针叶林(1 350～1 750 m)、亚高山矮林(1 750～1 900 m)以及高山草甸(1 700～2 158 m)土壤中易氧化碳的变化特征,分析其与微生物量碳、土壤总有机碳、土壤含水量、全氮之间的关系.结果表明:不同群落土壤中的易氧化碳含量随海拔上升而增加,随土层深度的增加而减少;易氧化碳和土壤总有机碳、微生物量碳、土壤湿度、全氮间呈极显著的相关;土壤易氧化碳占总有机碳比例为8.69%～14.73%,是微生物量碳占总有机碳比例的3.32～11.41倍;沿海拔梯度,易氧化碳含量受到土壤总有机碳、土壤湿度和温度的显著影响.     

川西沿海拔梯度典型植被类型土壤活性有机碳分布

研究土壤活性有机碳含量及分配比例是揭示土壤碳库周转及调控机理的重要途径,通过利用高锰酸钾氧化法获得易氧化有机碳、湿筛法获得颗粒有机碳和密度分离法获得轻组有机碳3项指标探讨沿海拔梯度不同植被类型间(山地常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、暗针叶林)土壤活性有机碳含量差异及调控因子,结果表明:随土层加深,土壤颗粒和轻组有机碳含量及分配比例均降低,土壤易氧化有机碳含量降低而分配比例保持较稳定水平。高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例。不同活性有机碳含量之间均呈显著线性相关(P0.05)表明活性有机碳起源的类似。活性有机碳与土壤粘粒+粉粒含量百分比呈显著负相关(P0.05)表明活性有机碳趋向分布于土壤大团聚体当中。年均温与不同植被类型间表层土壤活性有机碳含量和分配比例成负相关趋势,但可能由于取样点较少的缘故而在统计上不显著。年均温与土壤非保护性有机碳向保护性有机碳的转化速率常数(K)接近于显著负相关(P=0.062)。     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

藏东南色季拉山西坡土壤有机碳库研究

土壤碳是森林生态系统最大的碳库,是其碳循环的极其重要组分.土壤微生物生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.为探讨不同森林植被类型对土壤活性有机碳库的影响,以西藏色季拉山(西坡)的高山灌丛(Alpine shrub,AS)、杜鹃林(Rhododendron forest,RF)、急尖长苞冷杉林(Abies georgei var.smithii forest,AGSF)和林芝云杉林(Picea likiangensis var.linzhiensis forest,PLLF)为试验对象,研究了林地土壤有机碳、总氮含量及微生物生物量.结果表明:高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例.土壤总有机碳表现在0-10cm均差异显著;在10-20cm和20-40cm无规律性(P＜0.05).土壤全氮表现在0-10cm AS均差异显著,而RF、AGSF和PLLF差异不显著;在10-20cm AS、RF、AGSF与PLLF均相差显著;在20-40cm AS、RF、AGSF与PLLF均相差不显著(P＜0.05).土壤微生物量碳含量与土壤总有机碳含量关系密切,呈显著的正相关.土壤微生物生物量氮含量和比例随微生物生物量碳含量和比例增加而增加.色季拉山土壤微生物量碳含量均随海拔升高而增加.在不同植被类型的生态系统中,土壤总有机碳含量、土壤颗粒有机碳和土壤易氧化碳含量均呈现出随土层深度增加而递减的变化趋势.土壤颗粒有机碳含量占土壤总有机碳含量和土壤易氧化有机碳含量占土壤总有机碳含量的比率范围不同,且随土层深度增加比率减小.土壤活性有机碳与土壤总有机碳显著相关,土壤易氧化有机碳与颗粒有机碳的相关系也比较显著(P＜0.05).     

戴云山黄山松林土壤碳组分的海拔变化特征及影响因素

海拔梯度可能通过多种环境因子影响土壤有机质,土壤有机碳库是土壤有机质的重要组成部分,其微小变化将会产生极其重要的影响。因此海拔差异可能导致海拔间土壤碳库差异。土壤有机碳是反映土壤肥力的重要指标,可能受土壤理化性质和微生物等多种因素的影响。黄山松是高山地绿化和用材的优良树种,近年来戴云山自然保护区内高海拔地区的黄山松群落呈现衰退趋势。研究戴云山黄山松林土壤有机碳组分沿海拔梯度的变化情况,不仅可以为该区域碳库估算提供科学依据,而且有助于揭示影响黄山松生长变化的机理。因此,选取戴云山不同海拔[1300 m (L)、1450 m (M)和1600 m (H)]梯度的黄山松林,对其土壤基本理化性质、有机碳组分及微生物特征进行测定和分析。研究发现,海拔梯度下土壤养分含量呈先升高后降低的变化趋势,土壤碳组分含量与其变化一致,且微生物生物量碳和微生物生物量氮均在M海拔处最高,海拔梯度对碳水解酶没有显著影响。冗余分析表明,总氮是影响土壤有机碳变化的最主要因素,其次是碳氮比。因此在海拔跨度不大的情况下,土壤有机碳动态可能主要受氮素而非温度的影响。高海拔地区土壤惰性碳占比高,未来可能会持续加剧该地区黄山松的生长困境,使该区域碳库受到影响。     

长期不同施肥措施对双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的影响

施肥是改善土壤质量、提高土壤肥力和影响土壤微生物多样性的关键措施。为了探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的变化特征,本研究以34年大田定位试验为平台,设置化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)3个处理,并以无肥处理为对照(CK),分析了长期不同施肥处理下双季稻田土壤有机碳含量、活性有机碳组分、有机碳水解酶活性及其相关性。结果表明: MF、RF和OM处理增加了稻田土壤有机碳含量,分别比CK增加4.5%、22.4%和53.5%。与MF和CK处理相比,RF和OM处理均有利于增加土壤各活性有机碳组分[累积碳矿化(Cmin)、高锰酸钾可氧化碳(KMnO₄-C)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)]和各活性有机碳组分占总有机碳的比例。OM处理土壤Cmin、KMnO₄-C、POC、DOC、LFOC和MBC含量分别比CK增加3.5、3.1、3.7、1.9、1.2和1.9倍;RF和OM处理土壤各活性有机碳组分占总有机碳的比例均显著高于CK。各施肥处理土壤水解酶活性(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木糖苷酶、纤维二糖水解酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶)的大小顺序均为: OM>RF>MF>CK,其中OM处理的各土壤水解酶活性分别比CK增加111.8%、14.1%、127.3%、285.6%和91.4%。RF和OM处理有利于增加土壤过氧化物酶活性,MF处理有利于增加土壤多酚氧化酶活性。土壤水解酶与土壤有机碳含量及其活性有机碳组分均呈显著正相关。综上,有机肥和秸秆还田与化肥配合施用是提高南方双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的有效措施。     

温带森林不同海拔土壤有机碳及相关胞外酶活性特征

研究测定了老秃顶子温带森林生态系统7个海拔土壤不同形态碳和相关水解酶、氧化还原酶活性,分析了土壤有机碳及相关酶活性沿海拔梯度的影响因素.结果表明: 随海拔升高,土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和可溶性有机碳(DOC)含量显著增加,而在海拔825～1233 m之间没有显著变化,DOC/SOC则显著下降;土壤α葡萄糖苷酶、β葡萄糖苷酶、木糖苷酶和纤维二糖水解酶活性显著增加;土壤SOC、POC、DOC、全氮(TN)含量及土壤含水量(SMC)与土壤水解酶活性呈显著正相关;过氧化物酶(POD)活性在低海拔(675 m)落叶松人工林显著低于其他海拔,POD活性与土壤碳氮(SOC、TN、POC、DOC)含量及SMC呈显著正相关,而土壤多酚氧化酶(PPO)活性在海拔947 m落叶阔叶林带和海拔825 m红松林中较高,且仅与土壤pH呈显著正相关,表明土壤酸度是驱动PPO酶活性的主要因素.在温带森林生态系统中,土壤养分含量和含水量是影响土壤水解酶海拔分布的重要因素.     

高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳分布特征及其影响因素——以贡嘎南山-拉轨岗日山为例

对贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层(0～20cm)土壤活性有机碳分布特征研究表明:表层(0～20 cm)土壤活性有机碳平均为(2.4986±0.7864) g/kg,占表层土壤有机碳的(12.7926±21.00)%.在海拔4424～4804m范围内,随着海拔升高,表层(0～20cm)土壤活性有机碳含量表现出先减少后增加的分布特征,有机碳活度也表现出先减少后增加的分布特征.影响表层土壤活性有机碳含量最关键的环境因子是地上生物量、0～10cm地下生物量、30～40cm地下生物量、20～30cm土壤含水量、0～20cm土壤容重、20～40cm土壤容重和土壤全N量;影响表层土壤有机碳活度最关键的环境因子则是植被盖度、20～30cm地下生物量、0～10cm土壤含水量、10～20cm土壤含水量、20～30cm土壤含水量、土壤有机质、土壤速效K和土壤全N量.     

Potential impacts of climate warming on active soil organic carbon contents along natural altitudinal forest transect of Changbai Mountain

Understanding soil carbon fractions and their responses to the global warming is important for improving soil carbon management of natural altitudinal forest ecosystem. In this study, the contents of soil total organic carbon (SOC), soil labile organic carbon (LOC), and microbial biomass carbon (MBC) in soil upper layers (0–20 cm) were measured along a natural altitudinal transect in the north slope of Changbai Mountain. The results showed that under natural conditions the contents of SOC and LOC were largest in Betula ermanii forest (altitude 1996 m), moderate in spruce-fir forest (altitude 1350 m), and smallest in Korean pine mixed broad-leaf tree forest (altitude 740 m). MBC contents in different forest ecosystems decreased in the order of Betula ermanii forest, Korean pine mixed broad-leaf tree forest, and dark coniferous forest. In addition, the responses of SOC, LOC, and MBC to soil warming were conducted by relocating intact soil cores from high- to low-elevation forests for one year. As expected, the soil core relocation caused significant increase in soil temperature but made no significant effect on soil moisture. After one year incubation, soil relocation significantly decreased SOC contents, whereas the contents of LOC, MBC, and the ratios of LOC to SOC and MBC to SOC increased.     

武夷山不同海拔土壤呼吸对变暖和变冷的响应

由于人类活动,我国亚热带地区正面临剧烈的气候变化,这可能对土壤呼吸有潜在影响.本研究选择武夷山国家公园内针叶林(1442 m)和常绿阔叶林(645 m)为对象,通过土柱置换试验模拟变暖(针叶林置换到常绿阔叶林)和变冷(常绿阔叶林置换到针叶林),探讨模拟变暖和变冷对土壤碳过程的影响,测定两个海拔样地的原位和置换处理的微气...     

长白山原始阔叶红松林土壤有机质组分小尺度空间异质性

土壤有机质(SOM)对于维持生态系统生产力具有非常重要的意义,有机质的组成、空间分布和空间关联性是影响和控制诸多生态系统过程的重要因素。应用地统计学方法,对长白山原始阔叶红松林局部尺度内0—20 cm土壤有机质与活性有机质的空间异质性进行了研究,并通过交叉半方差分析探讨了二者之间的相关性。研究结果表明:(1)总体上来说,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、颗粒态有机碳(POC)和颗粒态有机氮(PON)空间异质性较小;而土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和表层(0—10 cm)溶解性有机碳(DOC)的空间异质性较大;(2)SOC、TN、MBC、DOC、POC和PON随着深度的增加空间自相关性增加;而溶解性有机氮(DON)的空间自相关性随深度的增加变化不大;(3)SOC与TN在表层和下层(10—20 cm)均存在空间上的正相关关系;(4)SOC、TN在表层和下层分别与MBC、MBN、DOC、DON和POC呈空间上的正相关性,但是与PON之间的空间相关关系较差;(5)不同土层深度的土壤活性有机质之间的相关关系存在差异。在表层,除POC,PON外,其余土壤活性有机质组分在空间上两两相关;但是随着土壤深度的增加,活性有机质变量之间在空间上两两相关。研究结果表明土壤有机质组分在长白山原始阔叶红松林小尺度内存在不同空间异质性和空间关联性,这为人们更好的理解森林生态系统功能(如土壤养分循环)提供了重要的理论依据。     

武夷山不同海拔高度土壤活性有机碳变化

采用连续熏蒸 培养法,测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林以及高山草甸土壤中有效碳含量,分析了土壤有效碳（LOC）与微生物量碳（MBC）、土壤总有机碳（TOC）、细根生物量（FRB）和土壤全氮（TN）之间的关系.结果表明：土壤有效碳占总有机碳的3.40%～7.46%;微生物量碳只是土壤有效碳中的一部分,占土壤有效碳26.87%～80.38%; 不同林分土壤有效碳含量随海拔增高而显著增大,随土层深度的增加而降低;土壤有效碳与微生物量碳、土壤总有机碳、细根生物量、土壤全氮之间呈极显著的相关关系.高海拔土壤有效碳含量显著高于低海拔土壤.     

海拔梯度对祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度的影响

以祁连山西水林区青海云杉典型林分为研究对象,按照青海云杉分布界限海拔2500—3300 m,采用梯度格局法,研究祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度沿海拔梯度的空间分布特征,以期为准确估算祁连山青海云杉林碳储量变化影响因素提供科学依据。结果表明:(1)青海云杉林生物量平均值为115.83 t/hm~2,碳密度平均值为60.23 t/hm~2。生物量整体随海拔梯度增加表现为先增加后波动降低的趋势,在海拔2800 m处达到最高值(197.10 t/hm~2),海拔3300 m处达到最低值(7.66t/hm~2),且不同海拔梯度间差异显著。林分各器官生物量分配格局在各海拔处均表现为干根枝叶。(2)土壤有机碳含量平均值为54.80 g/kg,变化范围为31.49—76.96 g/kg。随着土壤层次的增加,除海拔3200 m和3300 m的土壤有机碳含量未表现出规律变化外,其他海拔梯度则均呈现出逐渐降低趋势。土壤有机碳密度在海拔2900 m最高,为245.40 t/hm~2,在海拔2700 m处最低,为130.24 t/hm~2;海拔2500—2700 m表现为平缓降低趋势,在2800 m处急剧上升,且海拔2800—3200 m呈现无显著性轻度波动变化,在海拔3300 m又急剧降低。(3)青海云杉林生态系统平均总碳密度为255.15 t/hm~2,乔木层和土壤层占总碳密度的比例分别为23.61%和76.39%,且不同海拔梯度间存在极显著差异。土壤有机碳密度与海拔、年均降水量、土壤有机碳含量、土壤全氮呈显著正相关,与年夏季平均气温呈显著负相关;乔木层碳密度与年夏季气温、林分密度、胸高断面积呈显著正相关,与海拔和土壤全氮呈显著负相关。(4)祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度均随海拔梯度变化受水热条件组合的改变而呈现规律变化,以中部海拔区段2800—3200 m碳密度较高。     

武夷山低海拔和高海拔森林土壤有机碳的矿化特征

研究不同海拔土壤有机碳矿化对深入认识不同海拔森林土壤有机碳动态变化具有重要意义.本文以武夷山低海拔和高海拔森林土壤为研究对象,通过室内模拟其在各自年平均气温(17、9℃)条件下的矿化培养试验,探讨土壤有机碳矿化特征的差异.结果表明:培养126 d后,尽管高海拔森林土壤的有机碳含量显著高于低海拔森林土壤,但低海拔和高海拔森林土壤在各自环境温度背景下的有机碳累积矿化量并无显著差异.一级动力学方程均能较好地模拟高低海拔森林土壤有机碳矿化特征,高海拔和低海拔森林土壤有机碳潜在矿化量(CP)和矿化速率常数均无显著差异,但低海拔土壤C_P/SOC值和矿化率显著高于高海拔土壤,表明在环境温度背景下,低海拔土壤固碳能力低于高海拔土壤.随着培养时间增加,高海拔土壤微生物生物量碳和微生物熵显著高于低海拔土壤,表明高海拔土壤微生物的碳同化量高于低海拔土壤微生物,有利于有机碳的积累.高海拔森林土壤中的β-葡萄糖甘酶和纤维素水解酶高于低海拔森林土壤,说明高海拔土壤微生物可能更多地分解活性碳.未来气候变暖可能暗示着会降低高海拔土壤有机碳固碳能力和微生物碳利用效率,从而导致土壤有机碳储量下降.