广州城郊森林公园常绿阔叶林土壤有机碳及组分特征

为探讨森林公园土壤有机碳的分布特征,以广州城郊的石门国家森林公园和云髻山森林公园为研究对象,采用分层采样方法 (0—5、5—10、10—20、20—40和40—60 cm) 对天然常绿阔叶林的土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳含量进行了研究。结果表明：土壤惰性有机碳、活性有机碳及总有机碳含量随土层加深均表现下降趋势。不同组分的活性有机碳含量及其所占总有机碳比例在土壤剖面分布存在差异,均表现为易氧化有机碳>微生物生物量碳>水溶性有机碳。土壤惰性有机碳占总有机碳的比例显著高于活性有机碳,随土层加深呈先下降后增加趋势,深层土壤有利于维护有机碳的稳定性。土壤惰性有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳及微生物生物量碳含量与总有机碳、微生物生物量氮含量均呈显著正相关,土壤各组分碳间转化依赖于总有机碳量的变化,同时受微生物生物量氮的支配。     

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.     

川西亚高山-高山土壤表层有机碳及活性组分沿海拔梯度的变化

青藏高原东缘亚高山-高山地带土壤碳被认为是我国重要的土壤碳库,作为高海拔低温生态系统,土壤碳对土壤暖化的响应可能也更加敏感。该区域亚高山森林一般分布在海拔3200 m以上,上缘接高山树线和灌丛草地,土壤有机碳含量高。海拔梯度上变化的土壤环境因子是主要土壤温度,海拔梯度上高寒土壤有机碳及活性有机碳组的分布格局,可体现海拔梯度上温度因子对土壤碳动态的影响。对沿海拔3200 m(亚高山针叶林)、3340 m(亚高山针叶林)、3540 m(亚高山针叶林)、3670 m(亚高山针叶林)、3740 m(亚高山针叶林)、3850 m(高山林线)、3940 m(高山树线)、4120 m(高山草地)的土壤表层(0-20 cm)有机碳和活性有机碳组分含量进行分析,结果表明在该海拔范围内,表层土壤总有机碳含量随着海拔的升高而增加,显示高海拔有利于土壤碳的固存;土壤活性有机碳组分中,颗粒态有机碳含量及其占总有机碳比例与海拔呈显著正相关,在海拔最高的4120 m含量和占有机碳总量比例分别达到50.81 g/kg和56.52%。在该海拔范围内海拔越高颗粒态有机碳占有机碳比例越高,显示高海拔土壤有机碳更多以土壤颗粒态碳形式贮存。微生物量碳、水溶性碳、轻组分有机碳与海拔高度没有明显的相关性,表明这些活性有机碳组分受海拔因素影响不大;易氧化有机碳含量与海拔高度显著正相关。因此,颗粒态有机碳含量及其比例可作为高海拔地带土壤活性有机碳库动态的特征指标,表征高海拔地带土壤有机碳动态与贮量受温度影响的指标。     

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).     

城市化梯度上亚热带常绿阔叶林土壤有机碳及其组分特征

以珠江三角洲城区(广州)、近郊(鼎湖山)及远郊(怀集)梯度上的亚热带常绿阔叶林为对象,研究不同土层土壤总有机碳、惰性有机碳、活性有机碳(易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳)沿城市化梯度的变化,分析城市化对森林土壤有机碳的影响.结果表明: 0～5 cm土层土壤总有机碳和惰性有机碳含量均在城市化梯度上差异不显著,在5～60 cm土层,土壤总有机碳含量在远郊森林显著高于近郊和城区森林,而惰性有机碳含量在近郊森林最高,城区与远郊森林差异不显著.易氧化有机碳含量在近郊森林显著低于远郊(0～60 cm)和城区(0～10 cm)森林,微生物生物量碳含量在城区森林显著低于近郊和远郊森林,而水溶性有机碳含量在近郊森林(0～10 cm)显著低于城区森林.在0～20 cm土层,城区、远郊森林土壤活性有机碳占总有机碳的比例显著高于近郊森林,而惰性有机碳占总有机碳的比例在远郊森林最低;近郊与城区森林惰性有机碳占总有机碳的比例仅在5～10 cm差异显著.城市化增加了土壤活性碳组分,降低稳定性碳组分,不利于总有机碳积累,远郊森林土壤对城市化的响应更敏感.     

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)。     

常绿阔叶林与杉木林的土壤碳矿化潜力及其对土壤活性有机碳的影响

采用室内土壤培养法,比较分析了湖南省会同地区常绿阔叶林、杉木纯林土壤有机碳的矿化速率和累计矿化量,分析了有机碳矿化量与土壤活性有机碳初始含量的关系。结果表明:常绿阔叶林土壤有机碳矿化速率和累计矿化量均显著高于杉木纯林。在培养的第21天,在培养温度为9℃和28℃条件下,常绿阔叶林0～10和10～20cm土层的土壤有机碳累计矿化量为杉木纯林的1.7～2.7倍。常绿阔叶林土壤有机碳矿化释放的CO2-C分配比例高于杉木纯林。林地土壤有机碳矿化量受土壤微生物碳、可溶性有机碳初始含量的影响(P<0.01)。土壤有机碳矿化使土壤微生物碳增加而可溶性有机碳下降,但变化幅度均不大。温度从9℃升高到28℃后,林地土壤有机碳矿化速率提高3.1～4.5倍;2林地有机碳矿化对温度的敏感性无显著差异。     

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。     

林冠氮添加和林下植被去除对杉木林土壤有机碳组分的影响

为探讨氮添加和林下植被管理对杉木人工林土壤有机碳组分的影响,以福建沙县官庄国有林场杉木人工林为对象,设置对照（CK）、林冠氮添加（CN）、林下植被去除（UR）、林冠氮添加和林下植被去除（CNUR）4个处理的野外控制实验,研究林冠氮添加和林下植被去除对土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳的影响。结果表明：5年CN添加处理显著降低易氧化有机碳（10—20 cm）和微生物生物量碳（20—40 cm）含量,增加表层土壤颗粒有机碳占总有机碳的比例。UR处理对土壤有机碳组分的作用不显著,而CNUR处理显著降低表层土壤水溶性有机碳含量及其比例。土壤各有机碳组分均与土壤含水量、可溶性有机氮、微生物生物量氮和铵态氮呈显著正相关。研究表明,土壤活性有机碳比惰性有机碳对林冠氮添加（5年）的响应更敏感,且表现为中下层土壤响应大于表层土壤,短期氮添加能促进土壤活性有机碳的分解,而林下植被去除在短时间内可能通过改变土壤含水量和可利用氮减缓有机碳的分解与转化,从而补偿由于氮添加引起的土壤活性有机碳下降,未来需要通过长期氮添加实验进一步研究土壤有机碳动态变化的响应机制。     

鼎湖山森林土壤活性碳及惰性碳沿海拔梯度的变化

对鼎湖山3个不同海拔高度下的沟谷雨林(LA)、低地常绿阔叶林(MA)和山地常绿阔叶林(UA)的土壤活性碳库和惰性碳库进行了研究。结果表明:(1)土壤总碳库仅在30—45 cm土层中存在显著差异且碳库大小随着海拔的增加而增加。(2)土壤微生物生物量碳(MBC)碳库在0—15 cm是LA和MA显著大于UA,在30—45 cm是MA和UA显著高于LA,在45—60 cm土层中MA最大。水溶性碳(WSOC)和颗粒碳(POC)碳库均不随海拔高度而改变。WSOC碳库占总碳库的百分比仅在30—45cm土层中存在差异且大小顺序为:LAUAMA,POC碳库占总碳库的百分比仅在土层15—30 cm上存在显著差异且MA比值最大。易氧化性碳(ROC)碳库及占总碳库百分比都是在表层土壤(0—15 cm)中产生显著变化,且UA极显著地大于LA和MA。(3)惰性碳(RC)碳库仅在深层土壤中存在显著差异且MA中RC碳库最大,UA次之,LA最小。RC碳库占总碳库比值仅在表层土壤0—15 cm存在显著差异且UA最大。表层土壤中ROC碳库和RC碳库占总碳库百分比的增加是导致中高海拔森林土壤总碳库最大的主要原因。(4)不同海拔高度上森林土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同海拔高度森林土壤碳库组成变化的重要原因。     

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.     

不同土地利用类型下土壤活性有机碳库的变化

分析了中国科学院沈阳生态试验站不同土地利用类型长期定位试验土壤0～40cm活性有机碳含量,结果表明:0～20cm土层内荒地土壤有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳含量高于割草地和裸地,而割草地颗粒有机碳含量略高于荒地;在20～40cm土层,割草地土壤有机碳、易氧化碳和颗粒有机碳含量较高,而荒地微生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳含量较高。不同土地利用类型土壤活性有机碳含量均随着土层加深而递减。土壤微生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳的分配比例为荒地>割草地>裸地,易氧化碳和颗粒有机碳的分配比例为割草地>荒地>裸地。土壤活性有机碳的分配比例随土层加深而下降,但溶解性有机碳的分配比例变化趋势相反。     

不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤活性有机碳组分的短期影响

通过2年（2009-2011年）大田试验,研究不同耕作措施和秸秆还田及其交互效应对稻麦两熟制农田0～7、7～14和14～21 cm 3个土层土壤总有机碳和活性有机碳组分（易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳）的影响.结果表明： 秸秆还田处理各土层土壤总有机碳和活性有机碳含量均显著高于无秸秆还田处理;0～7 cm土层,翻耕处理土壤微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理,旋耕处理易氧化有机碳含量高于翻耕处理;7～14 cm土层,旋耕处理土壤总有机碳含量显著高于翻耕处理;14～21 cm土层,翻耕处理土壤总有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于旋耕处理;翻耕加稻麦两季秸秆均还田处理的总有机碳含量均高于其他各处理.     

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.     

围湖造田不同土地利用方式土壤活性有机碳的变化

围湖造田是中国20世纪50年代后期开始大量出现的与水争地的人类干扰活动。以太湖流域肖甸湖区为代表,测定分析了肖甸湖围湖造田区,香樟林、水杉林、毛竹林、农田4种不同典型土地利用方式35年后,0～40cm土层土壤微生物生物量碳、水溶性有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳的含量及分配比例的差异。结果表明:农田土壤微生物生物量碳明显高于林地,其0～10、10～20、20～40cm土层的微生物生物量碳的含量分别为573.38±18.28、335.52±53.35、109.33±4.86mg.kg-1,为香樟林对应土层的2.07、2.02、1.39倍,水杉林对应土层的2.26、2.79、2.01倍,毛竹林对应土层的1.89、2.10、1.21倍,说明农田的耕作与施肥措施对土壤微生物活性产生了较大影响。水溶性有机碳、易氧化碳与颗粒有机碳农田与林地相比无显著差异。围湖地区土壤水溶性有机碳和易氧化碳分配比例(1.22%～3.03%、10.56%～30.64%)高于相同气候区的山地森林土壤,颗粒有机碳分配比例(3.43%～17.28%)较低,说明土壤易分解组分占总有机碳比例较高,而保护性组分所占比例较低,围湖地区土壤有机碳稳定性较差。围...     

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.