长白山阔叶红松林和杨桦次生林土壤有机碳氮的协同积累特征

次生演替是森林土壤有机碳、氮库变化的重要驱动因素.本研究以长白山原始阔叶红松林和杨桦次生林为例,通过成对样地途径,研究了森林土壤有机碳、氮的数量分布及其协同积累特征,探讨了次生演替导致的温带森林土壤碳库和碳汇效应变化及其碳氮耦合机制.结果表明: 杨桦次生林比原始阔叶红松林在土壤表层和亚表层(0～20 cm)积累了更多的有机碳和氮,其土壤C/N值也显著低于阔叶红松林;相对于阔叶红松林,杨桦次生林土壤(0～20 cm)有机碳储量平均增加了14.7 t·hm^-2,相当于29.4 g·m^-2·a^-1的土壤碳汇增益.土壤有机碳和全氮在不同林型的不同土层中均表现为极显著正相关,二者具有明显的协同积累特征.与阔叶红松林生态系统相比,相对富氮的杨桦次生林生态系统的上部土层中氮对有机碳的决定系数明显高于阔叶红松林,说明杨桦次生林土壤有机碳的积累在更大程度上依赖含氮有机质积累.在有机质最丰富的表层(0～10 cm),两种林型间轻组有机碳、氮储量无显著差异,但杨桦次生林重组有机碳、氮的含量、储量及分配比例均显著高于阔叶红松林,其中,重组有机碳储量平均增加了8.5 t·hm^-2,表明次生演替过程中土壤有机碳、氮库的增加主要在于矿物质结合态稳定性土壤有机碳、氮库的增容.凋落物分解和稳定性土壤有机质形成中的碳氮耦合机制是次生演替过程中土壤有机碳、氮库变化的重要驱动机制.     

岷江上游半干旱河谷区3种林型土壤氮素的比较

比较研究了岷江上游半干旱河谷区辐射松人工林、油松人工林与邻近灌丛0-20cm、20-40cm、40-60cm土层土壤氮素和氮循环过程相关酶的特征,包括土壤有机碳、全氮、碳氮比、硝态氮、铵态氮、无机氮、微生物量氮含量及蛋白酶、脲酶、硝酸盐还原酶活性。结果表明,辐射松林和油松林各土层土壤有机碳含量、碳氮比和硝酸盐还原酶活性无显著差异,油松林土壤无机氮含量和脲酶活性显著高于辐射松林土壤,而辐射松林土壤微生物量氮含量是3种林型土壤中最高的,灌丛0-20cm土层土壤有机碳、全氮含量最高。此外,有机碳、全氮含量、脲酶活性随土层深度增加而降低;而硝酸盐还原酶活性却随土层深度的增加而增强;同时,各土层间蛋白酶活性差异较小。因此,植被类型对土壤氮素转化有一定影响,而从目前的土壤氮素状况来看,油松林土壤中植物可直接吸收利用的氮素高于辐射松林和灌丛;辐射松林土壤微生物固持的氮素含量最高。区域3种植被类型土壤氮素状况还受到半干旱气候因素的强烈影响。     

黄土高原植被自然恢复和人工造林对土壤碳氮储量的影响

土地利用方式变化能对土壤碳氮储量产生重要影响.为了探讨不同土地利用方式对土壤碳氮的影响,研究了黄土高原子午岭林区自退耕还林(草)工程实施以来(15年)自然恢复草地和人工油松林地0～100 cm土层土壤碳氮储量、碳氮比以及根系生物量的差异.结果表明:自然恢复草地和人工油松林地土壤有机碳均表现出表聚效应,自然恢复草地0～20 cm土层土壤有机碳储量显著低于人工油松林,而其他土层差异均不显著.人工油松林0～100 cm土层土壤总碳储量为117.94 Mg·hm^-2,比自然恢复草地增加28.4%.两种植被类型土壤全氮储量在各土层间差异均不显著,但自然恢复草地0～100 cm土层土壤全氮总储量为7.69 Mg·hm^-2,比人工油松林高17.7%.自然恢复草地和人工油松林土壤铵态氮储量在各土层间差异均显著,自然恢复草地铵态氮储量显著高于人工油松林,且随土层增加表现为先增后降的趋势.而自然恢复草地和人工油松林土壤硝态氮储量只在0～20 cm土层差异显著,且自然恢复草地高于人工油松林.自然恢复草地和人工油松林土壤碳氮比表现为0～20 cm土层差异不显著,随土层的加深表现为人工油松林碳氮比显著高于自然恢复草地,且差异逐渐增大.自然恢复草地和人工油松林土壤碳氮储量与根系生物量均呈显著正相关.因此,自然恢复草地土壤有利于氮储量的积累,人工油松林土壤有利于土壤碳储量的增加,且根系是影响土壤碳氮储量分布的重要因子.     

盐城海滨湿地盐沼植被对土壤碳氮分布特征的影响

在盐城海滨湿地不同植被带下采集土壤样品,研究了土壤有机碳和全氮的空间分布特征,分析了盐沼植物对湿地土壤碳、氮分布的影响.结果表明：在盐城海滨湿地,表层土壤中有机碳和全氮含量分别介于1.71～7.92 g·kg^-1和0.17～0.36 g·kg^-1之间,变幅较大,不同植被带之间存在显著差异,且各植被带表层土壤中有机碳、全氮含量均高于光滩.垂直方向上,各植被带土壤中有机碳、全氮的分布均呈自表向下逐渐降低的趋势,15 cm以下其含量基本保持稳定.土壤有机碳与全氮、碳氮比呈显著正相关,但全氮与碳氮比无显著相关性.     

盐城海滨湿地盐沼植被对土壤碳氮分布特征的影响

在盐城海滨湿地不同植被带下采集土壤样品,研究了土壤有机碳和全氮的空间分布特征,分析了盐沼植物对湿地土壤碳、氮分布的影响.结果表明：在盐城海滨湿地,表层土壤中有机碳和全氮含量分别介于1.71～7.92 g·kg^-1和0.17～0.36 g·kg^-1之间,变幅较大,不同植被带之间存在显著差异,且各植被带表层土壤中有机碳、全氮含量均高于光滩.垂直方向上,各植被带土壤中有机碳、全氮的分布均呈自表向下逐渐降低的趋势,15 cm以下其含量基本保持稳定.土壤有机碳与全氮、碳氮比呈显著正相关,但全氮与碳氮比无显著相关性.     

喀斯特峰丛洼地不同土地利用类型土壤有机碳和氮素分布特征

为探讨喀斯特峰丛洼地景观类型表层土壤和土壤剖面有机碳和氮素的分布特征,在广西壮族自治区环江毛南族自治县采集典型景观类型耕地、退耕还草地、退耕还林地和林地表层样品及耕地、退耕还草地、退耕还林地剖面样品,进行了系统的分析。结果表明:林地土壤土层浅薄,但其表层土壤有机碳和全氮含量平均高达46.14和4.87g·kg-1,耕地土壤有机碳和全氮含量为13.96和1.88g·kg-1,退耕还林地表层土壤有机碳和全氮含量比耕地明显提高,退耕还草地比耕地略高;耕地0～40cm和退耕还草地0～30cm土壤有机碳和全氮含量随剖面深度增加急剧下降,耕地40～100cm和退耕还草地30～100cm则缓慢下降,退耕还林地土壤厚度一般小于1m,土壤有机碳和全氮含量在整个剖面均随深度增加急剧下降;说明地形、人类活动和土层厚度等影响表层土壤有机碳和全氮含量,其中地形和人类活动是关键影响因子;植被类型影响土壤有机碳和全氮的剖面分布,退耕还林(草)使土壤有机碳和氮储量增加。     

长白山风倒区植被恢复26年后物种多样性变化特征

20世纪80年代后期,长白山遭受了罕见的台风袭击,原始森林遭到了大面积破坏。为了弄清风倒区自然恢复26a后的植被恢复状况,通过调查和对比分析风倒区和相邻的原始林区(对照区)3种典型森林类型的物种多样性的特征,评估了风倒区植被的恢复状况。结果表明,与没有受到干扰的对照区相比,阔叶红松林风倒区乔木层物种丰富度和α多样性差异性不显著(P0.05),而云冷杉林和岳桦林风倒区的乔木层物种丰富度和α多样性显著降低;阔叶红松林风倒区的灌木层物种丰富度和α多样性均呈降低趋势,且丰富度差异性显著,云冷杉林和岳桦林风倒区的灌木层α多样性显著升高;阔叶红松林和云冷杉林风倒区的草本层α多样性显著降低,但岳桦林风倒区草本层α多样性变化不显著。阔叶红松林乔木层更新恢复的较好,灌木层和草本层更新较差;云冷杉林和岳桦林均是乔木层更新较差,灌木层更新较好;云冷杉林草本层物种较单一,岳桦林变化不大。经过风干扰后的长白山不同海拔森林物种组成和多样性还需要较长时间才能恢复到干扰前水平。     

霍林河流域湿地土壤碳氮空间分布特征及生态效应

对霍林河流域湿地土壤有机碳及全氮空问分布特征及其生态效应的研究表明,有机碳和全氮的水平分异和垂直分异都十分显著,干湿交替周期是引起分异的关键因子;表层土壤有机碳与全氮含量显著相关(r=0．977),土壤碳氮比基本沿湿度梯度变化;土壤pH值对土壤表层碳氮含量及碳氮比值影响显著;流域湿地土壤与流域草原土壤碳氮比与土壤碳氮含量的相关性差异显著;其生态效应主要表现在生产效应和净化效应两方面．     

不同林龄云南松林土壤有机碳和全氮积累特征

以贵州省盘县3种林龄(19、28和45年生)云南松林为对象,研究了林地土壤有机碳和全氮含量的垂直分布、积累特征及其与土壤容重的关系.结果表明: 不同林龄云南松林土壤剖面的有机碳和全氮含量变化规律一致,表层呈富集现象,随着土层的加深而逐渐减少.随着林龄的增加,林地土壤的有机碳和全氮储量增加,19、28和45年生林地土壤有机碳储量分别为96.24、121.65和148.13 t·hm^-2,全氮储量分别为10.76、12.96和13.08 t·hm^-2.土壤有机碳与全氮含量呈极显著正相关,二者均与土壤容重呈极显著负相关.不同生长阶段林地土壤有机碳和全氮的积累速率有所差异,其中19～28年生林地的土壤有机碳和全氮含量积累速率高于28～45年生林地.
     

鄱阳湖区不同围垦年限稻田土壤碳氮变化

在鄱阳湖围垦典型区测定了6个不同围垦年限稻田的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量,以阐明鄱阳湖区湿地开垦为稻田后有机碳、全氮的变化规律。结果表明:土壤0~10、10~30、30~50 cm有机碳含量变化范围分别为13.7~28.5、7.1~15.3和5.1~10.4g·kg-1,相应土层全氮含量变化范围分别为1.2~3.6、0.9~2.0、0.7~1.3 g·kg-1,有机碳与全氮之间呈极显著正相关(P0.01)。土壤层次与围垦年限以及二者之间的交互作用均显著影响有机碳及全氮含量,表现为表层土壤有机碳与全氮含量均显著高于底层,且表层有机碳与全氮含量随围垦年限呈显著增加趋势,土壤碳氮比(C/N)相对稳定。     

长白山白桦林不同演替阶段土壤有机碳组分的变化

为了解长白山天然针阔混交林群落恢复演替土壤碳储量的变化,采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替序列,研究其土壤总有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)及颗粒有机碳(POC)含量。结果表明:随着白桦林从早期到晚期的演替,SOC、MBC、ROC、POC以及土壤全氮、全磷和碳氮比(C/N)均呈现先逐渐增加后保持稳定的规律。随着土层深度的增加,SOC、MBC、ROC和POC含量均显著降低(P0.05),5个演替序列内ROC/SOC和POC/SOC的变化范围分别为12.91%~47.95%和14.21%~69.46%。相关分析表明:MBC、ROC和POC含量与土壤总有机碳(SOC)含量呈极显著正相关(P0.01),SOC、MBC、ROC和POC含量与全氮、全磷及碳氮比呈极显著正相关(P0.01)。研究结果为了解白桦林在演替过程中土壤有机碳的稳定性变化和固碳潜力提供数据支持。     

模拟氮沉降和降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的影响

从2013年11月至2015年12月,通过原位试验,在华西雨屏区常绿阔叶林内设置了对照(CK)、氮沉降(N)、减雨(R)、增雨(A)、氮沉降+减雨(NR)、氮沉降+增雨(NA)6个处理水平,研究了模拟氮沉降和降雨量改变对常绿阔叶林土壤有机碳的影响。结果表明:华西雨屏区常绿阔叶林土壤各土层有机碳含量表现为夏季较高,春冬季较低,0—10 cm土层有机碳含量高于10—20 cm土层。从各处理土壤有机碳含量的平均值来看,0—10 cm土层土壤有机碳含量高低顺序表现为:RNRCKANNA;10—20 cm土层表现为:RNRACKNAN。模拟氮沉降和增雨处理促进了华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的累积,模拟减雨抑制了土壤有机碳的累积。常绿阔叶林0—10cm土层土壤C/N值显著高于10—20 cm,土壤C/N值随土层加深而呈现出增加的趋势,降雨使土壤C/N降低,增雨使土壤C/N增高。同一氮沉降条件下,增雨处理增加了土壤有机碳的含量,减雨处理减少了土壤有机碳的含量;同一降雨条件下,氮沉降增加土壤有机碳的含量。氮沉降和降雨对土壤可溶解性有机碳和微生物生物量碳含量产生显著影响(P0.05),对土壤活性碳含量影响不显著(P0.05);其交互作用对土壤有机碳、可溶解性有机碳、微生物生物量碳和活性碳含量影响不显著(P0.05)。     

植被退化对温带典型草原根系-土壤系统碳氮分配的影响

以3种不同退化程度的温带典型草原(大针茅轻度退化、中度退化和重度退化)为研究对象,研究植被退化对温带典型草原土壤及根系碳氮含量及储量的影响。结果显示:(1)植被退化对地下根系碳含量影响不显著(P0.05),而对地下根系氮含量的影响显著(P0.05),中度退化样地根系氮含量显著高于轻度退化和重度退化样地(P0.05)。(2)植被退化对根系碳氮储量影响显著(P0.05),根系碳氮储量随着土层深度增加而减少,总根系碳氮储量随退化程度加剧而降低。(3)土壤有机碳、总碳和总氮含量及储量均受退化程度和采样深度的影响显著(P0.05),其含量随着土壤深度的增加而显著减少,随退化程度加剧而显著降低(P0.05)。(4)土壤是根系-土壤系统碳氮储存的最主要场所,储量占比90%以上。虽然土壤碳氮储量均存在表层聚集现象,但表层储量所占比例在各样地间差异显著(P0.05)。     

艾比湖湿地土壤有机碳及储量空间分布特征

土壤碳储量的研究是全球碳循环研究的热点,土壤碳库的变化对全球气候变暖、维护生态平衡都有着重要的意义。新疆的艾比湖湿地是干旱区典型的盐湖湿地,为探明该湿地有机碳特性及储量,选择艾比湖湿地1m深度的土壤作为研究对象,测试有机碳含量后,对艾比湖湿地土壤有机碳特性进行分析并分层定量测算有机碳储量,结果显示:(1)艾比湖湿地土壤有机碳整体偏低,随土层加深,含量依次递减的规律比较显著。湿地7种不同植被覆盖类型的土壤有机碳含量垂直空间变异性差异明显,其中荒漠河岸林、盐化草甸、小乔木荒漠大多属于强变异,而其它植被覆盖的土壤类型多属于中等变异。(2)艾比湖湿地7种不同植被类型土壤有机碳含量在相同土层的分布特征为:有机碳集中分布在浅表层(0—20 cm),从40 cm以下变幅缓慢,分布较为均匀。不同植被类型土壤有机碳在不同土层的分配比例差异比较明显,但表层(0—20 cm)大多占到30%以上。(3)艾比湖湿地土壤有机碳储量排序依次为小乔木荒漠盐化草甸干涸湖底灌木荒漠盐生灌丛荒漠河岸林寒湿性针叶林。湿地有机碳蓄积总量为7086862.83 kgC。上述研究结果可为新疆干旱区湿地生态系统恢复、保护与科学管理提供科技支撑。     

若尔盖不同地下水位泥炭湿地土壤有机碳和全氮分布规律

以若尔盖典型泥炭湿地为研究对象,选择不同地下水位的样地,对各样地不同土壤剖面的土壤有机碳含量、全氮含量的分布规律及土壤容重、pH等影响因素进行了研究.结果表明:0 ～ 50 cm土层范围内,土壤有机碳含量和全氮含量与地下水位呈指数相关,随着水位的降低,土壤有机碳含量和全氮含量减少,且变异系数呈显著增加趋势,表明泥炭地排水、降低地下水位是泥炭地土壤有机碳和全氮丧失的重要原因.土壤有机碳和全氮含量间存在显著正相关,但与土壤pH和容重均呈极显著负相关.4个水位梯度下的土壤碳氮比的变动幅度在15.76 ～18.16,相对较低,表明在若尔盖气候条件下有机碳的分解速度较慢,而土壤碳氮比并没有受到地下水位和pH值的显著影响.     

冻融期去根处理对小兴安岭6种林型土壤微生物量的影响

春季冻融期,在小兴安岭的阔叶红松(Pinus koraiensis)林、谷地云冷杉(Picea koraiensis-Abies nephrolepis)林、阔叶红松择伐林、白桦(Betula platyphylla)次生林、红松人工林、兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林的去根处理样地和对照样地进行野外取土实验,分析了根去除对上述林型土壤微生物量的影响以及与土壤环境因子的关系。结果表明:冻融循环期间对照样地和去根处理样地的林型、土壤层次、取样时间均显著地影响土壤微生物量碳(MBC)(P0.05),对照样地中各林型的土壤微生物量氮(MBN)差异显著,而去根处理样地中各林型的MBN没有显著差异(P0.05);冻融循环期间去根处理显著地减少了大部分林型及土层(谷地云冷杉林0—10 cm及择伐林外)的MBC,而去根处理对大部分林型及土层(阔叶红松林0—10 cm,谷地云冷杉林和择伐林的10—20 cm除外)的MBN没有显著影响。说明在小兴安岭春季冻融期根系对土壤微生物量的影响不可忽视。     

祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征

祁连山草地生态系统在维护我国西部生态安全方面起着举足轻重的作用。为了解祁连山不同类型草地土壤水分、养分等理化性质与植被分布特征,及土壤理化性质与植被特征的相关关系,于祁连山选取7种类型的草地,测定土壤水分含量、养分含量、容重、颗粒组成和植被特征,计算土壤颗粒的分形维数、0～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷储量、植物多样性指数。结果表明: 祁连山不同类型草地的土壤理化性质与植被特征差异显著,高寒草甸相比于其他类型草地具有较高的土壤水分、养分和黏粒含量,及较低的容重和砂粒含量;0～40 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷储量变化范围分别为3084～45247、164～2358、100～319 g·m^-2,整体表现为有机碳和全氮含量高、全磷含量低;土壤全磷储量与植物多样性指数呈显著正相关关系,表明土壤全磷含量是祁连山草地植物多样性的关键影响因素。相比其他草地类型,高寒草甸具有较好的植被状况和土壤水分、养分条件。     

天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响

天然林改造为人工林后,由于植被覆盖类型和经营管理措施发生改变,从而显著影响土壤有机碳库的特征.测定浙江省临安市相邻的天然常绿阔叶林和板栗林(板栗林由常绿阔叶林改造而来,集约经营10年)表层(0～20 cm)和亚表层(20～40 cm)土壤有机碳储量和不同形态活性有机碳库,用固态核磁共振方法分析土壤有机碳的化学结构特征,研究天然常绿阔叶林改造为板栗林对土壤有机碳库的影响.结果表明: 常绿阔叶林改造为板栗林后,土壤表层有机碳储量、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化碳含量分别下降19.7%、34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,土壤亚表层的各指标分别下降13.5%、38.4%、19.8%、34.1%和22.2%.土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度显著降低,而烷基碳含量、羰基碳含量以及A/O-A值均显著增加;土壤亚表层烷氧碳含量显著降低,而烷基碳含量和A/O-A值显著增加,而芳香碳含量、羰基碳含量以及芳香度无显著变化.天然常绿阔叶林改造为板栗林并长期集约经营后,土壤有机碳储量和活性有机碳库均显著下降,有机碳的化学结构发生显著变化.     

祁连山北麓山体垂直带土壤碳氮分布特征及影响因素

以祁连山北麓自然垂直带(2600～3600 m)阴、阳坡为研究对象,研究了表层(0～20 cm)土壤有机碳和全氮分布及与海拔、地形、植被和土壤特性的关系.结果表明：阴坡土壤的有机碳和全氮含量(101.2和6.6 g·kg^-1)显著高于阳坡(61.3和5.9 g·kg^-1),且随海拔上升呈增加趋势.不同植被类型下土壤有机碳含量为:高山灌丛草甸>青海云杉林>高山草甸>祁连圆柏林;全氮含量为:高山灌丛草甸>高山草甸>青海云杉林>祁连圆柏林.土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮和年均降水量呈显著正相关关系,与土壤pH值和年平均气温呈显著负相关关系.整个垂直带土壤碳氮比在6.7～23.3,有利于有机质矿化过程中养分的释放.年均气温、年均降水量和土壤含水量是影响土壤有机碳含量的第1主成分,土壤碳氮比是第2主成分,累计解释率为71%,说明气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用.     

长白山温带森林不同演替阶段土壤化学性质及微生物群落结构的变化

土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的驱动者,其群落结构可以用来表征土壤生态过程及其对地上植被变化的响应机制。本研究采用时空替代法在长白山地区选取了阔叶红松林演替序列的5个不同阶段:杨桦幼龄林、杨桦中龄林、杨桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤微生物群落组成和结构,分析了其随地上植被演替过程的变化,同时比较了不同演替阶段土壤化学性质差异。结果表明:随着演替的正向进行,土壤总有机碳、全碳、全氮、全磷含量显著提高,碳氮比逐渐下降。土壤微生物生物量、群落结构及组成发生明显变化:土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs含量显著增加;真菌PLFAs(18:2ω6c)先增加后减少,中期阶段的杨桦成熟林土壤真菌PLFA含量最高,同时细菌/真菌最小;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)随着演替的进行逐渐增大。土壤微生物生物量与土壤全碳、总有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关,与碳氮比呈显著负相关;冗余分析(RDA)结果显示,全碳、总有机碳、全氮和碳氮比是影响土壤微生物群落结构的主要因素。本研究表明,随着植被演替的正向进行,土壤质量逐渐提高;土壤微生物群落组成明显改变;土壤微生物群落结构与土壤理化性质显著相关。