模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响

通过在鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)进行野外模拟酸雨试验,对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,探讨酸雨对南亚热带森林土壤呼吸的初期影响。结果表明:在两年的测定周期内,4个酸雨水平:CK(pH值4.5左右的天然湖水)、T1(pH值4.0)、T2(pH值3.5)和T3(pH值3.0)处理下的年平均土壤呼吸速率分别为(3.07±0.08)、(3.06±0.17)、(2.78±0.29)和(2.56±0.08)μmol·m~(-2)·s~(-1),其中T3处理显著低于CK和T1处理(P0.05),说明模拟酸雨抑制了季风林土壤呼吸。这种抑制作用大体上随处理时间的延长而逐渐显著,处理间的差异只在测定周期的第二年达到显著水平,且抑制作用的差异显著性只出现在湿季(P0.05)。模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用可能与其胁迫下土壤酸化而导致土壤微生物异养呼吸及凋落物CO_2释放量下降有关。表现为模拟酸雨导致土壤pH值降低,使得土壤酸化加剧;降低了土壤微生物量碳、氮含量,抑制了微生物活性;提高了凋落物质量残留率,抑制了凋落物分解。还与土壤呼吸结果相对应,上述指标对模拟酸雨的响应也大体上随处理时间的延长而逐渐显著。另外,土壤呼吸温度敏感系数Q_(10)值随处理pH值降低有下降的趋势,表明酸雨处理在一定程度上降低了土壤呼吸的温度敏感性。     

洪湖湿地生态系统土壤有机碳及养分含量特征

洪湖湿地是长江中游地区重要湿地生态区域,在维持区域生态安全中发挥着重要作用.通过对洪湖湿地5种类型土壤进行有机碳及养分含量进行研究,为湿地生态系统地球化学循环及碳储量估算提供重要基础.结果表明,(1)洪湖土壤有机碳含量随土壤容重增加递减.(2)洪湖湿地土壤有机碳平均含量为:湖中淤泥＞洪泛平原湿地＞草本沼泽＞林地＞农田,其中湖底淤泥的有机碳平均含量6.74％,农田的有机碳平均含量为1.241％.此外,有机碳含量随土层的加深而减少.(3)湖底淤泥N的平均含量(4.623±0.535) g/kg、Ca的平均含量(26.262±4.201) g/kg,与洪泛平原湿地、草本沼泽及林地有显著性差异.农田P的平均含量(2.876±1.253) g/kg-、K的平均含量(7.205±0.159) g/kg,与湖底淤泥、洪泛平原湿地、草本沼泽及林地有显著性差异.(4)湖底淤泥中Cu的平均含量(40.19±3.04) mg/kg,Fe的平均含量(8560.90±80.98) mg/kg,Co的平均含量((29.66±0.67) mg/kg),Cu、Fe和Co的平均含量都显著小于洪泛平原湿地、农田及林地,Pb的平均含量(35.13±2.40) mg/kg,Mn的平均含量(749.65±54.07) mg/kg,这两个元素的含量均与农田及林地有显著性的差异.湖底淤泥中重金属元素的平均含量小于其余4种湿地类型土壤.     

林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

为了明晰林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,以徐州市50年生侧柏人工林为研究对象,探讨了开设林窗2a后3种林窗尺度(半径分别为4m,S林窗;8m,M林窗;12m,L林窗)和位置(林窗内、林缘和林窗外部)对土壤微生物生物量碳氮(MBC,Microbial Biomass Carbon;MBN,Microbial Biomass Nitrogen)的影响。结果表明:(1)与对照样地相比,L林窗显著提高了春季(207.1mg/kg)和夏季(169.5mg/kg)林窗外部的土壤MBN含量;M林窗显著提高了春季林窗内部(2959.3mg/kg)和林缘(3008.8mg/kg)位置土壤MBC含量和林缘位置(207.7mg/kg)土壤MBN含量,且显著提高了夏季林窗内部(144.4mg/kg)土壤MBN含量;S林窗显著降低了春季林窗外部和林缘位置土壤MBC(分别为2159.2mg/kg和1955.1mg/kg)和MBN(分别为153.1mg/kg和131.3mg/kg)含量。(2)土壤MBC含量与土壤全碳和土壤可溶性有机碳(DOC)含量呈极显著(P0.01)正相关,与土壤温度呈极显著负相关(在3—27℃之间);土壤MBN含量与土壤含水量和DOC含量呈极显著正相关,与土壤全碳呈显著正相关;土壤MBC和MBN含量与凋落物量没有显著相关关系。本研究中,相对于S和L林窗,M林窗对土壤微生物生物量的提高作用较为明显,可促进侧柏人工林土壤碳氮循环过程,在徐州侧柏人工林中开设M林窗有利于提高土壤肥力和林木生长。     

模拟增温对长江源区高寒沼泽草甸土壤有机碳组分与植物生物量的影响研究

以高寒沼泽草甸为研究对象, 采用开顶室增温小室进行增温模拟实验, 设置CK(对照点)、T1(增温1.5—2.5 ℃)、T2(增温3—5 ℃)3种处理, 研究了短期增温对高寒沼泽草甸土壤活性有机碳库及生物量生产的影响。结果表明: (1)T1增温显著促进土壤微生物量碳(MBC)的生成, T2增温幅度过大, 抑制了微生物的活性, 导致这种促进效果在T2内不显著。(2)T1, T2增温均使得0—20 cm 土层土壤有机碳(SOC)含量降低, T1增温促进20—30 cm土层土壤有机碳(SOC)的生成, 但这种促进效果在T2内并不显著。(3)T1, T2增温均使得0—20 cm 土层土壤溶解性有机碳(DOC)含量降低, 20—30 cm土层土壤溶解性有机碳(DOC)含量无明显变化。(4)模拟增温促进了长江源高寒沼泽草甸地上生物量的生成, 并且增温幅度越大地上生物量增加越多。T1增温促进了地下生物量的生成, T2增温幅度过大, 对地下生物量随温度上升而增加的这种促进作用有所抑制。(5)土壤有机碳(SOC), 土壤微生物量碳(MBC), 土壤溶解性有机碳(DOC)三者碳组分之间均呈显著正相关, 表明土壤有机碳(SOC)的变化在一定程度上制约的土壤微生物量碳(MBC)与土壤溶解性有机碳(DOC)的变化。     

洞庭湖湿地土壤碳、氮、磷及其与土壤物理性状的关系

以洞庭湖3类典型湿地的8个土壤剖面为代表,研究了土壤碳、氮、磷,微生物量碳、氮、磷和土壤物理性状的分布特征.结果表明,土壤表层有机碳含量为19.63～50.20 g·kg^-1,微生物量碳为424.63～1 597.36 mg·kg^-1,微生物量碳占有机碳的比例为3.17%～4.82%;土壤表层全氮1.85～4.45 g·kg^-1,微生物量氮5.90～259.47 mg·kg^-1,微生物量氮占全氮的比例3.13%～6.42%;土壤表层微生物量磷含量顺序为:湖草洲滩地(200.99 mg·kg^-1)＞垦殖水田(163.27 mg·kg^-1)＞芦苇洲滩地(24.16 mg·kg^-1),微生物量磷占全磷的比例为1.09%～11.20%;土壤表层容重0.65～1.04 g·cm^-3;土壤表层粘粒(＜0.001mm)26.24%～39.48%.土壤表层有机碳、全氮、微生物量氮、微生物量磷的含量,湖草洲滩地＞垦殖水田＞芦苇洲滩地.土壤表层微生物量碳,垦殖水田和湖草洲滩地接近,而大于芦苇湿地;土壤表层容重,芦苇洲滩地＞垦殖水田＞湖草洲滩地;土壤表层＜0.01 mm、＜0.001 mm粘粒,湖草洲滩地、芦苇洲滩地＞垦殖水田.湿地土壤剖面中有机碳、微生物量碳、全氮、微生物量氮、微生物量磷、容重以及微生物量碳占有机碳的比例、微生物量氮占全氮的比例、微生物量磷占全磷的比例均随深度的增加而降低,至一定深度稳定,而土壤全磷在剖面上下的差异很小.湿地土壤微生物量碳、氮、磷之间呈极显著的正相关关系;土壤容重与有机碳、全氮、微生物量碳、氮、磷之间呈极显著指数负相关关系.湿地土壤＜0.001 mm粘粒与有机碳、全氮、微生物量碳、氮、磷含量呈极显著对数正相关关系.     

罗浮栲林土壤微生物碳利用效率对短期氮添加的响应

作为调节土壤碳矿化过程的重要参数,微生物碳利用效率(CUE)对理解陆地生态系统中的碳循环至关重要。本研究在戴云山罗浮栲林设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个氮添加水平以模拟氮沉降,测定了表层(0～10 cm)土壤基本理化性质、有机碳组分、微生物生物量和酶活性;并利用¹⁸O标记水方法测定土壤微生物CUE,以更好地理解氮沉降加剧对微生物CUE的影响及其影响因素。结果表明: 短期氮添加显著降低了土壤微生物的呼吸速率、碳和氮获取酶活性,但显著增加了土壤微生物CUE。β-N-乙酰氨基酸葡糖苷酶(NAG)/微生物生物量碳(MBC)、微生物呼吸速率、β-葡萄糖苷酶(BG)/MBC、纤维素水解酶(CBH)/MBC和土壤有机碳含量是影响CUE的主要因素,且CUE与NAG/MBC、微生物呼吸速率、BG/MBC和CBH/MBC呈显著负相关,与土壤有机碳呈显著正相关。综上,短期氮添加导致土壤微生物获取碳和氮的成本降低,减少微生物呼吸,从而提高了土壤微生物CUE,这将有助于提高罗浮栲林土壤碳固存潜力。     

南亚热带森林土壤碳库稳定性与碳库管理指数对模拟酸雨的响应

通过对土壤总有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC_(333)、ROC_(167)、ROC_(33))、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响。结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性。土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC_(333)和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势。在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加。从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMIR_(333)POCSMBCR_(167)R_(33)LIDOCCPISOC。     

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。     

互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征

在江苏盐城互花米草(Spartina alterniflora)盐沼建立以下样地:光滩(Mudflat)、互花米草建群1a(S.alterniflora flat 2011)、5a(S.alterniflora flat 2007)、12a(S.alterniflora flat 2000)、23a(S.alterniflora flat 1989)以及碱蓬(Suaeda salsa flat 1989),采集表层土壤样品,分析土壤中的活性有机碳(可溶性有机碳、微生物量碳)特征,并利用核磁共振波谱法测定土壤总有机碳的结构图谱,研究互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征。结果表明:(1)互花米草建群后,盐沼表层土壤有机碳含量显著增加(P0.05),在0.82—7.6 g/kg之间,各样地表层土壤有机碳含量为:互花米草滩(5.57 g/kg)碱蓬滩(2.4 g/kg)光滩(1.05 g/kg);可溶性有机碳含量为:互花米草滩(36.08 mg/kg)碱蓬滩(17.43 mg/kg)光滩(6.92 mg/kg);微生物量碳含量为:互花米草滩(52.51 mg/kg)碱蓬滩(18.27 mg/kg)光滩(13.56 mg/kg)。互花米草建群后,土壤中活性碳库含量显著增加(P0.05)。(2)土壤有机碳结构以烷氧碳和芳香碳为主,其中芳香碳的平均比例(35.85%)最高,其次为烷氧碳(32.83%)和羧基碳(20.62%),烷基碳的平均比例(10.36%)最低,其中建群5a的互花米草样地(SAF2007)土壤芳香碳、烷氧碳、烷基碳含量最高,建群23a的互花米草样地(SAF1989)土壤羧基碳含量最高。(3)互花米草盐沼土壤中烷基碳/烷氧碳为:SAF2007(0.44)SSF1989(0.43)SAF2000(0.28)SAF2011(0.27)SAF1989(0.22);疏水碳/亲水碳为:SAF2007(0.97)SSF1989(0.87)SAF2000(0.85)SAF2011(0.83)SAF1989(0.81)。烷基碳/烷氧碳在建群5a后达到最高值0.44,烷基化程度最高;疏水碳/亲水碳达到最高值0.97,土壤碳库稳定性高于其它样地。     

毛竹高速生长期土壤碳氮动态及其微生物特性

研究了典型毛竹林毛竹高速生长期间土壤碳氮动态及其微生物生态特性。结果表明:毛竹高速生长期间,3个试验地土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮及总有机碳和水溶性有机碳(DOC)的含量均有不同幅度的下降,其中25℃蒸馏水提取DOC(25℃DOC)降幅分别达到51%、22%和223%,且25℃DOC下降幅度明显大于80℃DOC的下降幅度。随毛竹生长,土壤全氮和有机碳含量变化较为明显,相关分析表明两者呈极显著的正相关(R2=0.89**)。同时,土壤微生物量碳含量大幅度降低,由原来的800 mg/kg降到了525 mg/kg。采用PLFA法对土壤微生物群落结构进行了分析,代表细菌的饱和脂肪酸(14:0,16:0,18:0,20:0,i15:0,i16:0,i17:0,i18:0,a15:0,a17:0)基本上都分布在载荷图的右侧;代表真菌的不饱和脂肪酸(18:2w6,9c/18:0ANTE)分布在主成分载荷图的左侧,表明随着毛竹生长,土壤中细菌含量减少,真菌含量增加。说明毛竹的高速生长消耗了土壤中的碳氮,同时对土壤微生物群落结构产生了明显的影响。     

关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0～40 cm土层的分布。结果表明: 与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84～6.55 t·hm^-2,SIC固持量为-0.26～8.61 t·hm^-2;土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm^-2·a^-1;与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0～20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca²⁺、Mg²⁺与SOC矿化产生的CO₂可共沉淀形成CaCO₃,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。     

西藏地区土壤表层和全剖面背景有机碳库及其空间分布

根据西藏2607个土壤剖面资料和1：200万土壤图的数字化处理,按地区以制图单元土壤亚类为基础估算土壤有机碳密度（SOCD）和储量（SOCR）,并探讨其空间分布特征.结果表明：（1）西藏地区的SOCD平均为7.48 kg m^-2,并随土壤类型而变化,以山地铁铝土最高（29.2 kg m^-2）,其后依次是山地淋溶土（16.6 kg m^-2）、高山草甸型土壤（12.2 kg m^-2）、山地半淋溶土（9.2kgm^-2）、高山草原型土壤（3.7kg m^-2）等,而以寒冻土（1.6kg m^-2）和高山荒漠土（1.3kg m^-2）为最低.同时土壤表层（0～20cm）的SOCD平均为4.27 kg m^-2,占全剖面总量的57﹪,反映西藏地区土壤有机碳库（SOCP）对环境变化具有较高的敏感性.（2）西藏SOCD具有独特的水平地带分布,即自藏东南向西北逐次降低,由此可大体分为高（Ⅰ）、中（Ⅱ）、低（Ⅲ）、极低（Ⅳ）4个碳密度带,其平均SOCD分别为21、10、4、＜2 kg m^-2;各带SOCD又有不同的垂直分布,总趋势是由复杂到简单,但均以最高位置的寒冻土极低碳密度为终点.（3）西藏SOCR总计为8.23 Pg,占全国SOCR总量的9.14﹪.各地SOCR分布极不平衡：就各碳密度带的SOCR相对比例（占西藏全区总量﹪）而言,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带分别为25﹪、50﹪、22﹪、3﹪,其中Ⅰ、Ⅱ带合计的土壤面积仅占45﹪,而SOCR却占75﹪,因而是西藏SOCP的主体;而反映土壤储碳能力的丰度指数（R）则分别为2.82、1.37、0.53、0.23.就各地区的SOCR而言,以那曲地区最大（2.19Pg）,拉萨地区最小（0.31Pg）;而R值则是林芝＞山南＞拉萨＞昌都＞日喀则＞那曲＞阿里.这些结果将为全球变化研究与区域环境评价提供有力的支撑.     

Elevated carbon dioxide and ozone alter productivity and ecosystem carbon content in northern temperate forests

Three young northern temperate forest communities in the north‐central United States were exposed to factorial combinations of elevated carbon dioxide (CO₂) and tropospheric ozone (O₃) for 11 years. Here, we report results from an extensive sampling of plant biomass and soil conducted at the conclusion of the experiment that enabled us to estimate ecosystem carbon (C) content and cumulative net primary productivity (NPP). Elevated CO₂ enhanced ecosystem C content by 11%, whereas elevated O₃ decreased ecosystem C content by 9%. There was little variation in treatment effects on C content across communities and no meaningful interactions between CO₂ and O₃. Treatment effects on ecosystem C content resulted primarily from changes in the near‐surface mineral soil and tree C, particularly differences in woody tissues. Excluding the mineral soil, cumulative NPP was a strong predictor of ecosystem C content (r² = 0.96). Elevated CO₂ enhanced cumulative NPP by 39%, a consequence of a 28% increase in canopy nitrogen (N) content (g N m^?2) and a 28% increase in N productivity (NPP/canopy N). In contrast, elevated O₃ lowered NPP by 10% because of a 21% decrease in canopy N, but did not impact N productivity. Consequently, as the marginal impact of canopy N on NPP (?NPP/?N) decreased through time with further canopy development, the O₃ effect on NPP dissipated. Within the mineral soil, there was less C in the top 0.1 m of soil under elevated O₃ and less soil C from 0.1 to 0.2 m in depth under elevated CO₂. Overall, these results suggest that elevated CO₂ may create a sustained increase in NPP, whereas the long‐term effect of elevated O₃ on NPP will be smaller than expected. However, changes in soil C are not well‐understood and limit our ability to predict changes in ecosystem C content.     

东北黑土区坡耕地表层土壤颗粒有机碳和团聚体结合碳的空间分布

北黑土区典型漫岗坡耕地为研究对象,测定不同侵蚀程度地形部位表层土壤不同粒级有机碳、水稳性团聚体及其结合碳含量,探讨土壤侵蚀和沉积作用对表层土壤有机碳（SOC）损失、迁移和累积的影响.研究结果表明：与侵蚀微弱的坡顶相比,严重侵蚀的坡肩部位表层土壤水稳性大团聚体、矿质结合碳（IOC）和团聚体结合碳含量分别减少23﹪、17.5﹪和8.7﹪,而土壤颗粒有机碳（POC）含量无明显差异.长期处于沉积状态的坡脚部位,表层土壤大团聚体、POC和大团聚体结合碳含量分别较坡顶低56.1﹪、47.9﹪和67﹪;而IOC和微团聚体结合碳分别较坡顶高10﹪和18.7﹪.研究结果反映了土壤侵蚀以及耕作倾向于破坏水稳性大团聚体,其内部包裹的轻质、细颗粒物质易被地表水流迁移流失,加上下层土壤的稀释作用,导致侵蚀部位SOC减少.轻质活性碳组分在迁移和累积过程中易被微生物利用分解,沉积区土壤以IOC和微团聚体碳为主,形成一个惰性碳汇.     

Sensitivity of global soil carbon stocks to combined nutrient enrichment

Soil stores approximately twice as much carbon as the atmosphere and fluctuations in the size of the soil carbon pool directly influence climate conditions. We used the Nutrient Network global change experiment to examine how anthropogenic nutrient enrichment might influence grassland soil carbon storage at a global scale. In isolation, enrichment of nitrogen and phosphorous had minimal impacts on soil carbon storage. However, when these nutrients were added in combination with potassium and micronutrients, soil carbon stocks changed considerably, with an average increase of 0.04 KgCm^?2 year^?1 (standard deviation 0.18 KgCm^?2 year^?1). These effects did not correlate with changes in primary productivity, suggesting that soil carbon decomposition may have been restricted. Although nutrient enrichment caused soil carbon gains most dry, sandy regions, considerable absolute losses of soil carbon may occur in high‐latitude regions that store the majority of the world's soil carbon. These mechanistic insights into the sensitivity of grassland carbon stocks to nutrient enrichment can facilitate biochemical modelling efforts to project carbon cycling under future climate scenarios.     

赤峰市敖汉旗土壤有机碳含量的垂直分布及其影响因素

选取内蒙古赤峰市敖汉旗为研究对象,运用广义相加模型—分析敖汉旗0—100 cm深度土壤有机碳含量的空间变异特征,分析影响土壤有机碳空间变异的主导因素。结果表明,0—100 cm深度土壤有机碳含量的变化范围为0.23—20.71 g/kg,且随着土壤深度的增加有机碳含量逐渐降低。广义相加模型可以较为准确地解释土壤有机碳含量与环境因素之间的关系。植被因素的变化是影响表层土壤有机碳含量最重要的因素;在深层土壤中,含水率的变化是影响有机碳含量的主要因素。影响土壤有机碳空间变异的主导因素随着土壤深度的变化也表现出较大的差异。     

黄土丘陵区小流域尺度土壤有机碳密度及储量

通过对上黄小流域不同土地利用方式下114个样点的采样分析,结合地统计学原理对小流域不同土层土壤有机碳密度的空间变异程度进行研究。研究表明,除表层土壤有机碳密度的空间变异程度较弱外,其余两层均属于中等强度变异。并呈现东部天然草地分布区与中部带状灌丛林地分布区空间变异程度较强的分布特点。不同土层深度和土地利用方式下土壤有机碳密度存在明显差异,土壤有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐减小,有机碳密度则表现为10-30cm最高,30-60cm其次,0-10cm最低。不同土地利用方式下,有机碳密度表现为:天然草地 > 果园 > 灌丛林地 > 河滩、河台地 > 撂荒地 > 人工草地 > 耕地。以土地利用方式为基本单元,对上黄小流域土壤有机碳储量进行估算。结果表明,上黄小流域土壤有机碳总储量为46527.12t,其中,灌丛林地(22052.81t)和天然草地(14573.14t)的储量最高,占总储量的78.72%。     

137Cs和210Pbex示踪黑土区坡耕地土壤侵蚀对有机碳的影响

通过在野外28.5 hm2的坡耕地上采集土壤样品,定量评价了利用137Cs和210Pbex研究土壤有机碳(SOC)动态的潜力,以探讨东北黑土区土壤侵蚀对土壤有机碳的影响.结果表明:农耕地土壤137Cs、210Pbex和SOC在平面和垂直深度上均具有相似的分布特征.在平面上,尽管受土壤侵蚀沉积的影响,137Cs、210Pbex面积活度及SOC储量变异很大,但它们具有相同的变化趋势.在垂直断面上,侵蚀区137Cs、210Pbex和SOC在0～25 cm耕层内分布均匀,25 cm以下放射性活度减小,SOC含量也相应下降;沉积区0～100 cm深度上137Cs和210Pbex呈现先增加后减小的分布规律,SOC也具有类似的变化特征.农耕地SOC与137Cs、210Pbex呈显著线性相关,表明它们在黑土区农耕地上具有相似的物理运移特征,137Cs和210Pbex可直接用来定量评价黑土侵蚀下SOC的时空分布特点.     

森林土壤有机碳深度分布模型的构建与应用

了解森林土壤有机碳(SOC)的深度分布模式对正确估算森林碳储量,充分发挥森林碳汇功能,减缓全球气候变化有着重要意义。选取寒温带针叶林、温带落叶林、亚热带针阔混交林、热带常绿阔叶林等4类森林生物群系,建立SOC深度分布数据库,构建SOC质量密度的深度分布模型;使用Nash-Sutcliffe效率系数(E)、误差百分比(PE)、决定系数(R~2)等统计参量评定模型的模拟效果;利用构建的深度分布模型外推更深层SOC密度。研究结果表明:(1)本文所构建的森林SOC深度分布模型模拟值与观测值较为吻合,Nash-Sutcliffe效率E、误差百分比PE和决定系数R~2平均为0.74、6.95%、0.88(P0.05),模型模拟能力较高(E0.6),模拟误差值低于可接受的临界值(PE±15%),说明构建的模型可以对该地区森林SOC密度值进行估算;(2)寒温带针叶林0—20 cm层SOC质量密度较高,热带常绿阔叶林较低;20 cm以下则是寒温带针叶林较低,热带常绿阔叶林较高,热带常绿阔叶林具有更深层的SOC分布;用0—100 cm深度的SOC来表征区域SOC储量时结果偏低。若考虑0—200 cm深度,0—100 cm深度SOC值平均偏低约21.8%,在热带地区这种偏低趋势可能更加突出,误差可能更大。(3)模型对表层SOC密度有偏低预测趋势,对深层SOC密度预测值可能偏高;作为一个森林SOC深度分布模拟工具,模型可以在有限区域条件下估算不同深度SOC密度值。     

Soil organic carbon dynamics jointly controlled by climate,carbon inputs,soil properties and soil carbon fractions

Soil organic carbon (SOC) dynamics are regulated by the complex interplay of climatic, edaphic and biotic conditions. However, the interrelation of SOC and these drivers and their potential connection networks are rarely assessed quantitatively. Using observations of SOC dynamics with detailed soil properties from 90 field trials at 28 sites under different agroecosystems across the Australian cropping regions, we investigated the direct and indirect effects of climate, soil properties, carbon (C) inputs and soil C pools (a total of 17 variables) on SOC change rate (r_C, Mg C ha^?1 yr^?1). Among these variables, we found that the most influential variables on r_C were the average C input amount and annual precipitation, and the total SOC stock at the beginning of the trials. Overall, C inputs (including C input amount and pasture frequency in the crop rotation system) accounted for 27% of the relative influence on r_C, followed by climate 25% (including precipitation and temperature), soil C pools 24% (including pool size and composition) and soil properties (such as cation exchange capacity, clay content, bulk density) 24%. Path analysis identified a network of intercorrelations of climate, soil properties, C inputs and soil C pools in determining r_C. The direct correlation of r_C with climate was significantly weakened if removing the effects of soil properties and C pools, and vice versa. These results reveal the relative importance of climate, soil properties, C inputs and C pools and their complex interconnections in regulating SOC dynamics. Ignorance of the impact of changes in soil properties, C pool composition and C input (quantity and quality) on SOC dynamics is likely one of the main sources of uncertainty in SOC predictions from the process‐based SOC models.