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相似文献
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1.
万昊  刘卫国  魏杰 《生态学杂志》2015,34(1):100-105
采集宁夏云雾山草原植被演替阶段的土壤和植物样品,测定土壤容重(BD)、土壤含水量(WC)、土壤有机碳(SOC)含量、以及土壤和植物优势种稳定碳同位素组成(δ13C),并比较了它们之间的差异,分析其反映的环境信息。结果表明:在表层0~10 cm深度,灌木地SOC含量为71.7 g·kg-1,显著高于草地的54.6 g·kg-1;灌木地0~20 cm深度SOC含量占1 m深SOC含量的58.1%,而草地在0~40 cm深度的SOC含量占1 m深的34.1%;短期植被演替(约10 a)对土壤剖面0~20 cm层的δ13C值有显著影响,其中对0~10 cm层δ13C影响最大;草地演替为灌木地后δ13C偏负1.4‰,30 cm以下土壤δ13C值对短期植被变化不敏感;通过δ13C在C3植被的短期演替过程中的响应关系发现,δ13C值作为土壤碳库更替和碳循环的研究工具有很好的辨识力;灌木的δ13C值从叶子到根系存在明显差异,逐渐偏正,变化为2.2‰,草地为1.9‰;通过对0~40 cm深度植物根系δ13C值的测定发现,灌木地由表层的-28.15‰变为-26.11‰,偏正了2.04‰,草地根系δ13C值从表层的-27.08‰变为-27.57‰,偏负了0.49‰。  相似文献   

2.
准噶尔盆地南缘荒漠区土壤碳分布及其稳定同位素变化   总被引:3,自引:0,他引:3  
以亚洲中部干旱区准噶尔盆地南缘荒漠区为研究区,根据荒漠距离绿洲的距离,分别在荒漠边缘、中部和腹地设置3条样带,并采集2 m深的土壤剖面样品,研究土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)含量及其稳定碳同位素的分布,探讨土壤碳变化与距绿洲距离的关系.结果表明: SOC含量随剖面土层深度增加而减少.受距绿洲距离的影响,SOC含量表现为荒漠边缘>荒漠中部>荒漠腹地.荒漠边缘SOC的δ13C值范围为-21.92‰~-17.41‰,且随深度增加而递减;荒漠中部和荒漠腹地的δ13C值范围为-25.20‰~-19.30‰,且随深度增加先增后减,由此推断准噶尔盆地南缘荒漠中部和腹地地表植被以C3植物为主,而绿洲边缘经历了从C3植物为主到C4植物为主的演替过程.荒漠边缘SIC平均含量为38.98 g·kg-1,是荒漠腹地的6.01倍,表明0~2 m深度内大量SIC在荒漠边缘呈聚集趋势.SIC的δ13C值随深度增加先减后增,底层富集,主要受原生碳酸盐含量和剖面土壤CO2的影响.  相似文献   

3.
黄土地区不同覆被下土壤无机碳分布及同位素组成特征   总被引:4,自引:0,他引:4  
土壤无机碳在剖面上的分布在评估区域碳库储量、陆地碳循环以及全球变化的研究中具有重要作用.本文通过测定黄土地区不同植被类型覆盖下土壤pH值、碳酸盐含量、δ13C和δ18O值,探讨了黄土地区植被类型对碳酸盐在土壤剖面中分布和同位素组成特征的影响.结果表明:各剖面碳酸盐含量为5.7% ~ 14.1%,其均值大小为荒地>草地>林地;林地中,阔叶林>灌木林>针叶林,针叶林变化最明显;受成土母质影响,各剖面土壤pH值在7~8,呈弱碱性;土壤碳酸盐δ13C值分布为-6.2‰~-1.8‰,各剖面δ13C均值大小为荒地>灌木林>针叶林>草地>阔叶林;植被类型主要是通过向土壤输入有机质来影响土壤无机碳同位素组成;不同覆被下土壤剖面碳酸盐δ18O值差异明显,其可能受土壤物理性质如孔隙度、湿度等影响;黄土地区不同覆被下土壤无机碳含量和δ13C、δ18O值明显不同,因此,在植被演替过程中,植被类型的改变会影响到土壤无机碳库的储量和区域碳循环过程.  相似文献   

4.
鼎湖山土壤有机质δ13C时空分异机制   总被引:5,自引:2,他引:3  
根据鼎湖山若干海拔部位土壤剖面薄层取样样品有机质含量、14C测年及δ13C结果,研究土壤有机质δ13C时空分异机制.结果表明,不同海拔土壤剖面有机质δ13C深度特征受控于剖面发育进程,与有机质组成及其分解过程密切相关.植被枯落物成为表土层有机质以及表土层被埋藏后的有机质更新过程,均存在碳同位素分馏效应,有机质δ13C显著增大.相对于地表植被枯落物δ13C,表土层有机质δ13C增幅取决于表土有机质更新速率.表土有机质δ13C与植被枯落物δ13C均随海拔升高而增大,说明植被构成随海拔升高呈规律性变化.这与鼎湖山植被的垂直分布一致.不同海拔土壤剖面有机质δ13C深度特征类似,有机质含量深度特征一致,有机质14C表观年龄自上向下增加.这是剖面发育过程中有机质不断更新的结果.土壤剖面有机质δ13C最大值深度与14C弹穿透深度的成因和大小不同,均反映地貌与地表植被对有机碳同位素深度分布的控制.  相似文献   

5.
不同演替阶段岩溶石灰土可培养细菌的群落特征   总被引:1,自引:1,他引:0  
岩溶土壤是岩溶生态系统的重要组成部分,其母质碳酸盐岩在气候、地形、时间及生物等因素的综合作用下可依次演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。[目的] 了解可培养细菌群落对岩溶石灰土演替过程的响应,可为岩溶石漠化治理、生态恢复和重建等提供理论依据。[方法] 以黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,对土壤SOC、TN和TP含量以及可培养细菌群落进行测定。[结果] 土壤SOC和TN含量表现为:黑色石灰土 > 棕色石灰土 > 黄色石灰土 > 红色石灰土,TP含量在黑色石灰土中最高,在红色石灰土中最低。本研究共分离纯化得到144株细菌,其中R2A培养基分离纯化出的细菌最多。细菌主要来自Actinobacteria、Bacteroidetes、FirmicutesProteobacteria门,Pseudomonas、CupriavidusBacillus等是可培养菌中的优势属。在属水平上,黑色石灰土中分离得到的菌株最多并以Arenimonas、Thermomonas、Achromobacter、Brevibacillus等作为优势特有属。具有固碳、固氮和解磷功能的细菌主要分布在岩溶石灰土演替的早期。[结论] 基于母质碳酸盐岩特性,富含有机质的黑色石灰土在参与碳氮磷循环细菌的作用下形成。随着石灰土淋溶程度的增加,岩溶石灰土理化性质和可培养细菌多样性呈现降低的趋势。  相似文献   

6.
通过测定上海市青浦区东风港百慕大、白花三叶草、高羊茅和白茅等4种典型滨岸草本植物各组织以及不同垂直深度土壤有机质δ13C值,对滨岸草地生态系统的植物-土壤碳稳定同位素特征进行了分析.结果表明: 白花三叶草、高羊茅属于C3植物,百慕大、白茅属于C4植物,其茎叶、凋落物和根系各组织间δ13C值无显著差异.C3和C4植物样带表层土壤有机质δ13C值随着土壤深度递增而呈现截然不同的变化特征,这与样带本底δ13C值以及碳稳定同位素分馏效应有关,同时还受植物根系分布深度的影响.植物输入是土壤有机碳(SOC)的最主要来源,植物有机体δ13C组成对土壤有机质δ13C值有直接影响,植物各组分δ13C值与土壤有机质δ13C值均存在极显著相关.4种草本植物样带SOC含量与δ13C值均呈极显著相关,其中,C3植物样带SOC含量与δ13C值呈线性负相关,C4植物样带SOC含量与δ13C值呈线性正相关.  相似文献   

7.
长期垄作稻田腐殖质稳定碳同位素丰度(δ13C)分布特征   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了四川盆地丘陵区连续16年垄(宽垄)作稻田土壤稳定碳库腐殖质组分的稳定碳同位素(δ13C)分布特征.结果表明:稻田土壤有机碳含量为宽垄作>垄作>水旱轮作.腐殖质碳以胡敏素为主,占土壤碳含量的21%~30%,提取碳以胡敏酸为主,分别占土壤有机碳和腐殖质的17%~21%和38%~65%.土壤有机碳的δ13C值介于-27.9‰~-25.6‰,20~40cm和0~5 cm土壤有机碳δ13C值之差约为1.9‰.土壤胡敏酸δ13C值比土壤有机碳低1‰~2‰,更接近于油菜和水稻秸秆及根系的δ13C值.土壤富里酸δ13C值分别较土壤有机碳和胡敏酸高2‰和4‰.耕作层和犁底层胡敏素δ13C值分别介于-23.7‰~-24.9‰和-22.6‰~-24.2‰,δ13C值的变化反映了耕层中腐殖质的新老混合现象.各有机组分δ13C值递减顺序为:胡敏素>富里酸>土壤有机碳>稻草(油菜)残体>胡敏酸.长期水稻种植有利于增加土壤有机碳含量,同时,耕作方式影响土壤腐殖质δ13C在耕作层和犁底层中的分布格局.  相似文献   

8.
为探究高海拔地区的植物碳(C)循环过程与其生境的关系,以生长在高山地区的豆科灌木鬼箭锦鸡儿为研究对象,沿着横跨我国东西部山区的样带采集35个样点的鬼箭锦鸡儿叶片和土壤样品,分析了鬼箭锦鸡儿叶片碳稳定同位素组成(δ13C)、土壤δ13C、叶片和土壤δ13C差值(Δδ13C)在不同采样点的特征及其与气候因子、叶片和土壤元素的关系。结果表明:鬼箭锦鸡儿叶片δ13C的变化范围为-30.9‰~-27.1‰,平均值为-28.4‰,土壤δ13C的变化范围为-26.2‰~-23.2‰,平均值为-25.3‰,Δδ13C的变化范围为2.0‰~7.7‰,平均值为3.1‰;叶片δ13C显著低于土壤δ13C,且随着叶片δ13C增加,土壤δ13C先降低后升高;叶片δ13C与生长季均温和叶片C含量呈显著负相关,土壤δ13C与相对湿度和最暖月均温呈显著负相关,与土壤碳∶氮(C∶N)呈显著正相关,随土壤C含量的增加土壤δ13C先降低后升高,Δδ13C与叶片C含量、土壤C含量和土壤C∶N呈显著正相关;气候因子对叶片δ13C和Δδ13C具有直接影响,同时也通过对叶片和土壤元素的影响,间接导致叶片δ13C、土壤δ13C和Δδ13C的改变。高海拔地区的气候因子、叶片和土壤元素共同影响鬼箭锦鸡儿的C循环过程。  相似文献   

9.
为了解土壤溶解性有机碳(DOC)含量在中山海拔带上的分异规律,选取亚热带湘东大围山花岗岩风化物发育的典型土壤垂直带谱:红壤、黄壤、黄棕壤和灌丛草甸土(亚类),挖掘土壤剖面深至母质层/母岩,研究海拔和土层深度对DOC含量的影响。结果表明,土壤剖面DOC含量介于9~5326 mg·kg-1,表土(A层)和底土(A层以下)DOC含量均随海拔升高而升高。土壤有机碳(SOC)、水分变化可以解释DOC含量的垂直带分异规律。DOC/SOC介于0.8%~34.9%,无明显的高度带现象,且DOC/SOC峰值大多出现在底土层。在同一海拔带,发育深厚的典型黄壤DOC含量和DOC/SOC均在底土中较高,发育较浅的黄壤性土则相反。本研究表明,表土和底土C含量及组成呈现不同的垂直带分异规律,山地海拔带上土壤C库研究应重视深层底土。  相似文献   

10.
长期施肥条件下水稻土腐殖质组成及稳定性碳同位素特性   总被引:3,自引:0,他引:3  
利用太湖地区26年水稻土长期定位施肥试验,分析了长期不同施肥处理对土壤剖面有机碳分布和稳定性碳同位素自然丰度(δ13C)的影响,以及土壤中不同结合态腐殖质组成的变化.结果表明:长期施肥使水稻土表层土壤有机碳含量显著升高,不同处理土壤剖面有机碳含量与土层深度呈极显著指数负相关(P<0.01);施化肥处理10~30 cm土层和施有机肥处理20~40 cm土层有机碳含量变化相对稳定;随土层深度增加,土壤δ13C值逐渐升高,其变化范围在-24‰~-28‰,不同处理土壤剖面有机碳含量与δ13C值呈显著线性负相关(P<0.05);0~20 cm土层,仅施有机肥处理(M0)、有机肥+氮+磷处理(MNP)、有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)、有机肥+秸秆+氮处理(MRN)以及秸秆+氮处理(CRN)的δ13C值明显降低;30~50 cm土层,除CRN外,有机肥和化肥处理土壤的δ13C值均明显升高;不同处理土壤中结合态腐殖质均以紧结合态腐殖质(胡敏素)为主,其含量在50%以上,其余部分为松结合态和稳结合态腐殖质;长期施肥使土壤松结合态腐殖质含量及富啡酸(FA)与胡敏酸(HA)比值(HA/FA)升高.  相似文献   

11.
Archived soils can provide valuable information about changes in the carbon and carbon isotope content of soils during the past century. We characterized soil carbon dynamics in a Russian steppe preserve using a 100‐year‐old‐soil archive and modern samples collected from the same site. The site has been protected since 1885 to the present, during which time the region has experienced widespread conversion to cultivation, a decrease in fire frequency, and a trend of increasing precipitation. In the preserve, the amount of organic carbon did not change appreciably between the 1900 and 1997 sampling dates, with 32 kg C/m2 in the top meter and a third of that in the top 20 cm. Carbon and nitrogen stocks varied by less than 6% between two replicate modern soil pits or between the modern sites and the archive. Radiocarbon content decreased with depth in all sites and the modern SOM had positive Δ values near the surface due to nuclear weapons testing in the early 1960s. In the upper 10 cm, most of the SOM had a turnover time of 6–10 years, according to a model fit to the radiocarbon content. Below about 10 cm, the organic matter was almost all passive material with long (millennial) turnover times. Soil respiration Δ14CO2 on a summer day was 106–109‰, an isotopic disequilibrium of about 9‰ relative to atmospheric 14CO2. In both the modern and archive soil, the relative abundance of 13C in organic matter increased with depth by 2‰ in the upper meter from δ13C = ‐‐26‰ at 5 cm to ‐‐24‰ below a meter. In addition, the slope of δ13C vs. depth below 5 cm was the same for both soils. Given the age of the soil archive, these results give clear evidence that the depth gradients are not due to depletion of atmospheric 13CO2 by fossil fuel emissions but must instead be caused by isotopic fractionation between plant litter inputs and preservation of SOM. Overall, the data show that these soils have a large reservoir of recalcitrant C and stocks had not changed between sampling dates 100 years apart.  相似文献   

12.
为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ13C 值介于-26.21‰~-24.72‰之间,土壤δ13C 值随土层加深而增大.土壤δ13C 值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0~10 cm)δ13C值大小顺序为草原化草甸>退化草甸>沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸>沼泽草甸>退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0~30 cm 土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ13C 值差异主要发生在表层0~10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.  相似文献   

13.
芦芽山典型植被土壤有机碳剖面分布特征及碳储量   总被引:15,自引:0,他引:15  
武小钢  郭晋平  杨秀云  田旭平 《生态学报》2011,31(11):3009-3019
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)。  相似文献   

14.
J Wei  J Cheng  W Li  W Liu 《PloS one》2012,7(7):e40123
Vegetation restoration has been conducted in the Chinese Loess Plateau (CLP) since the 1950s, and large areas of farmland have been converted to forest and grassland, which largely results in SOC change. However, there has been little comparative research on SOC sequestration and distribution between secondary forest and restored grassland. Therefore, we selected typical secondary forest (SF-1 and SF-2) and restored grassland (RG-1 and RG-2) sites and determined the SOC storage. Moreover, to illustrate the factors resulting in possible variance in SOC sequestration, we measured the soil δ(13)C value. The average SOC content was 6.8, 9.9, 17.9 and 20.4 g kg(-1) at sites SF-1, SF-2, RG-1 and RG-2, respectively. Compared with 0-100 cm depth, the percentage of SOC content in the top 20 cm was 55.1%, 55.3%, 23.1%, and 30.6% at sites SF-1, SF-2, RG-1 and RG-2, suggesting a higher SOC content in shallow layers in secondary forest and in deeper layers in restored grassland. The variation of soil δ(13)C values with depth in this study might be attributed to the mixing of new and old carbon and kinetic fractionation during the decomposition of SOM by microbes, whereas the impact of the Suess effect (the decline of (13)C atmospheric CO(2) values with the burning of fossil fuel since the Industrial Revolution) was minimal. The soil δ(13)C value increased sharply in the top 20 cm, which then increased slightly in deeper layers in secondary forest, indicating a main carbon source of surface litter. However the soil δ(13)C values exhibited slow increases in the whole profile in the restored grasslands, suggesting that the contribution of roots to soil carbon in deeper layers played an important role. We suggest that naturally restored grassland would be a more effective vegetation type for SOC sequestration due to higher carbon input from roots in the CLP.  相似文献   

15.
Abstract. Woody plants are increasing in many grassland and savanna ecosystems around the world. As a case in point, the Edwards Plateau of Texas, USA, is a vast region (93 000 km2) in which rapid woody encroachment appears to be occurring. The native vegetation (prior to the Anglo‐European settlement 150–200 yr ago) and the biogeochemical consequences of woody encroachment in this region, however, are poorly understood. To assess these matters we measured plant and soil δ13C, soil organic C and soil N content from grasslands and two important woody patch types (mature Quercus virginiana clusters and Juniperus ashei woodlands) in this region. Soil δ13C values showed that relative productivity of C3 species has increased in grassland and both woody habitats in recent times. δ13C of SOC in grasslands and Q. virginiana clusters increased with depth from the litter layer to 30 cm (grasslands =?21 to ?13‰Q. virginiana clusters =?27 to ?17‰) and were significantly different between habitats at all depths, indicating that Q. virginiana has been a long‐term component of the landscape. In J. ashei woodlands, soil δ13C values (at 20–30 cm depth) near the woodland edge (‐13‰) converged with those of an adjacent grassland (‐13‰) while those from the woodland interior (‐15‰) remained distinct, indicating that the woodland has been present for many years but has recently expanded. Concentrations and densities of SOC and total N were generally greater in woody patches than in grasslands. However, differences in the amount of SOC and N stored beneath the two woody patch types indicates that C and N sequestration potentials are species dependent.  相似文献   

16.
海北高寒草甸土壤有机碳同位素组成及C3/C4碳源的变化   总被引:2,自引:1,他引:1  
通过对高寒嵩草草甸土壤剖面不同深度(0~5cm,5~15cm,15~25cm,25~35cm,35~50cm,50~65cm)有机碳稳定性碳同位素的测定发现,土壤有机碳稳定性同位素(δ^13C)随土壤深度的增加而变大。表层土壤(0~5cm,定义为现代土壤)的δ^13C值最小,基本上接近现代植被的碳同位素特征。在土层5~10cm深度以下(粗略地定为古土壤),土壤有机碳稳定性同位素骤然上升,与表层土壤的同位素特征明显不同。考虑到影响土壤碳同位素的诸多因素,通过稳定性碳同位素的质量平衡模型计算,得出初步结果:来自C4(或CAM)植物的碳源随土壤深度的增加而增大。进一步推测,该地区植被可能经历由C4植物占优势的群落向C3植物占优势的群溶演化的过程。在这个过程中,大气碳同位素的变化和土壤有机质的形成过程(有机质淋溶过程)等也会引起土壤碳同位素的升高,因此质量平衡模型可能会过多地估算C4组分,而低估C3组分。  相似文献   

17.
黄土区不同退耕方式下土壤碳氮的差异及其影响因素   总被引:2,自引:0,他引:2  
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.  相似文献   

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