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。     

辽东山区三种典型林型土壤有机碳及其组分含量

分析森林土壤有机碳及其组分含量特征是研究森林生态系统碳循环的基础。本研究以辽东山区典型的天然次生林(阔叶混交林)、落叶松人工纯林和落叶松-水曲柳人工混交林为对象,通过对其不同土层深度(0~10、10~20和20~30 cm)土壤进行样品采集和分析,研究不同林型土壤有机碳(TOC)及其活性有机碳组分的变化特征。结果表明:3种林型土壤有机碳和活性有机碳均随土层深度的增加逐渐降低;3种林型土壤有机碳和活性有机碳含量均是天然次生林落叶松-水曲柳人工混交林落叶松人工纯林;其中,表层(0~10cm)土壤有机碳含量分别为61.52、49.22和41.16 g·kg~(-1),活性有机碳以颗粒有机碳(POC)含量最多,分别为20.18、15.84和12.92 g·kg~(-1),轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)次之,分别为13.51、10.04、8.24 g·kg~(-1)和9.06、6.13、5.11 g·kg~(-1),易氧化有机碳(EOC)含量最少,仅为3.54、2.78、2.26 g·kg~(-1);统计分析表明,土壤有机碳与LFOC、POC、EOC和MBC均存在极显著正相关关系(P0.01)。     

降水变率对森林土壤有机碳组分与分布格局的影响

2006年12月-2008年6月,通过加倍降水、自然降水和去除降水3种处理的人工控制试验,研究了降水变率改变对南亚热带不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林土壤有机碳组分与空间分布格局的影响.结果表明：在3种降水强度条件下,相同森林类型的同一层次土壤总有机碳（TOC）含量差异不显著（P>0.05）;去除降水处理下土壤表层（0～10 cm）颗粒有机碳（POC）和轻组有机碳(LFOC)含量有明显的积累趋势,加倍降水和自然降水处理下增加了POC、LFOC向下层土壤（10～20 cm、20～30 cm、30～50 cm）的运输;去除降水处理下,马尾松林土壤易氧化有机碳（ROC）含量显著高于降水处理（P<0.05）;演替早期森林土壤的POC、ROC、LFOC占总有机碳的比例大于演替后期土壤,不利于土壤有机碳的存埋.森林土壤总有机碳含量变化缓慢,而其活性有机碳组分（POC、LFOC、ROC）对降水变率改变的响应更敏感.     

不同施肥模式对潮土有机碳组分及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。在田间条件下,通过对7种肥料结构组合处理下的土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同养分模式对华北平原潮土土壤有机碳组分和土壤团聚体稳定性的影响。结果表明。与单施化肥处理（NPK）比较,NPK＋S和NPK＋M处理显著增加土壤耕作层（0～20cm）的总有机碳（TOC）和总氮（TN）含量。PK和CK处理的土壤TOC和TN较试验前土壤皆有明显下降。有机无机肥配施,明显增加土壤易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）和水溶性有机碳（WSOC）。特别是与NPK处理相比较,NPK＋M处理的土壤EOC、POC、LFOC和WSOC含量分别增加23．8％、39．9％、42．5％和32．1％。土壤耕作层中微生物生物量碳（MBC）和可矿化碳（MNC）以有机无机肥配施为最高,NPK处理次之,PK处理和CK最小。有机无机肥配施处理还明显增加了土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量,并降低了土壤粘粒分散率（CDR）。相关分析表明,土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）含量与所测定的有机碳组分含量皆呈明显正相关,特别是POC、LFOC和MBC与WSA达到极显著相关．相关系数分别为0.89、0.81和0,78;CDR与TOC、POC和LFOC皆呈显著负相关,相关系数分别为-0．70、-0．78和-0．73。     

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。     

黄土高原4种典型植被对土壤活性有机碳及土壤碳库的影响

对黄土高原丘陵沟壑区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)进行了活性有机碳(MBC,Microbial Biomass Carbon;EOC,Easily Oxidated Carbon;POC,Particle Organic Carbon)及有机碳的测定,结果表明:4种植被土壤活性有机碳含量随着土层深度的增加呈逐渐降低的趋势,土壤有机碳为文冠果林地荒草地沙棘林地柠条灌丛,且差异显著(P0.05)。荒草地0—40 cm范围内土壤MBC含量分别比文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地显著降低了8.61%、23.84%、41.42%(P0.05);荒草地土壤POC含量分别比文冠果林地、沙棘林地降低了14.47%、16.67%,比柠条灌丛POC高出了25.00%;但荒草地土壤EOC含量、碳库活度及碳库管理指数均显著高于其他3种植被类型(P0.05)。4中植被类型中沙棘林地土壤微生物熵(SME,Soil Microbial Entropy)最大,而柠条灌丛土壤有机碳储量最小。土壤SOC与土壤EOC、有机碳储量(SOCS,Soil Organic Carbon Storage)显著相关(P0.05),而土壤SOC与POC呈极显著的相关(P0.01);土壤EOC与土壤POC显著相关(P0.05),但土壤MBC与SOC、POC、EOC、SOCS均呈现出不同程度的负相关性。因此土壤活性有机碳能客观反映土壤肥力和土壤质量的变化情况,是描述土壤质量和评价土壤管理的重要指标。     

西南喀斯特石漠化环境下土地利用变化对土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳是喀斯特生态系统中碳转移的动力学媒介和碳流通的主要途径,土壤有机碳及其组分是土壤碳循环的重要组成部分,然而目前缺乏关于喀斯特地区土壤有机碳及其组分的研究。本研究以西南典型喀斯特石漠化区——贵州关岭花江6种典型土地利用方式下(花椒林、火龙果林、花椒火龙果混交林、圆柏林、圆柏女贞混交林和坡耕地)的土壤为研究对象,分析土地利用方式变化对土壤有机碳含量(SOC)和储量(SOCS)、土壤水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)及重组有机碳(HFOC)含量及其分配比例的影响。结果表明: 6种土地利用方式下SOC和SOCS均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林显著大于火龙果林、花椒火龙果混交林和坡耕地;在0～20 cm土层,土壤SOCS平均值为花椒林＞圆柏林＞圆柏女贞混交林＞坡耕地＞花椒火龙果混交林＞火龙果林。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC含量均表现为圆柏林、圆柏女贞混交林和花椒林大于其他3种土地类型。土壤SOC与其各组分(WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC)均呈显著正相关,且各组分两两之间也呈显著正相关。花椒林可作为中国西南喀斯特石漠化生态恢复和山地农业发展优先考虑的经济物种。土壤WSOC、EOC、POC、LFOC和HFOC可作为反映土壤有机碳库的有效指标。     

桃园生草对土壤有机碳及活性碳库组分的影响

果园生草是解决传统清耕引起的水土流失、土壤有机质减少、土壤肥力下降和果品品质变劣的果园地面管理措施之一。阐明不同牧草种类对土壤有机碳及其活性组分的影响是实现果园土壤生态管理、促进有机果品生产技术体系完善和果园土壤质量提高过程中亟待解决的问题。通过研究桃园人工种植黑麦草和毛苕子对土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)以及团聚体有机碳)的影响,探明豆科牧草与禾本科牧草种植对桃园土壤有机碳及其组分的影响及其差异。结果表明:与清耕对照(CK)相比,种植黑麦草后土壤TOC、MBC和WSOC分别提高了5.13%、76.4%和18.1%,种植毛苕子土壤LFOC提高了11.3%,土壤HFOC降低了13.2%,但对土壤TOC、MBC和WSOC未产生显著影响。此外,黑麦草显著提高土壤较大粒级(74μm)团聚体有机碳含量,而毛苕子则显著降低土壤较小粒级(2000μm)团聚体有机碳含量。对提高TOC而言,在桃园种植禾本科牧草黑麦草优于豆科牧草毛苕子。土壤MBC、WSOC、LFOC以及HFOC可以作为指示桃园土壤质量提高与否、表征土壤有机碳变化的敏感指标。     

牧草种类与耕作时间对拉萨牧草种植地土壤不同组分有机碳的影响

以中国科学院拉萨高原生态试验站附近天然灌丛草原与站内的牧草种植地为研究对象,分析牧草种类与耕作时间对牧草种植地土壤有机碳的影响。种植地的5种牧草种类为:耕作10a的鸭茅(Dactylis glomerata L.)、耕作4a与10a的垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、耕作3a与10a的苜蓿(Medicago sativa Linn.),同时以该区域原生植被天然灌丛草原生长地作为对照。结果表明:与天然灌丛土壤全土有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量相比,耕作10a的鸭茅增加了土层0—5 cm与10—30 cm TOC含量、耕作10a的苜蓿与垂穗披碱草分别显著增加与降低了土层0—5 cm TOC含量。主要因为耕作不同牧草使种植地土壤不同组分有机碳含量发生变化,耕作10a的鸭茅和苜蓿分别使土层0—5 cm与10—30 cm、土层0—5 cm与10—20 cm的砂粒级(50—2000μm)颗粒有机碳(POC)含量降低,粉粒与黏粒级(50μm)矿物结合态有机碳(MOC)含量升高;耕作10a的垂穗披碱草则使土壤表层0—5 cm砂粒级POC含量显著降低,MOC无显著变化。与耕作4a的垂穗披碱草相比,耕作10a显著降低了土层10—20 cm TOC含量,主要体现在粗砂粒(250—2000μm)POC含量与粉粒(2—50μm)MOC含量的降低;与耕作3a的苜蓿相比,耕作10a的苜蓿显著降低了土层5—30 cm TOC含量,主要因为各土层砂粒级POC含量、粉粒与细黏粒MOC含量均有所降低。说明短期耕作更有利于牧草种植地土壤有机碳库的累积。     

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。