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.     

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.     

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。     

北京城市绿地表层土壤碳氮分布特征

在北京中心城区及周边郊区(覆盖六环路范围),采集不同类型绿地表层(0—20cm)土壤样品490份,测定了土壤有机碳、无机碳、全碳和全氮含量,探讨了城市土壤碳氮分布特征。结果表明:城市不同类型绿地土壤中碳含量差异明显,行道树土壤的有机碳、无机碳和全碳含量均显著高于其他类型绿地,而其它类型土壤有机碳含量差异不显著;居住绿地、道路绿地、单位绿地和公园绿地土壤无机碳含量显著高于生产绿地、防护绿地;城市土壤有机碳、无机碳和全碳含量与距离城市中心距离呈显著的负相关关系;与郊区土壤相比,城区绿地土壤有机碳、无机碳含量有富集的趋势,且无机碳增加更加明显;与郊区农业土壤相比,城市绿地土壤中有机碳有明显地增加趋势,说明北京的城市化在一定程度上有利于土壤碳库的累积。不同类型绿地土壤全氮含量差异不显著,城郊之间全氮含量也无显著差异,土壤全氮质量分数和碳氮比有逐渐减小的趋势,城市化对土壤氮的影响需要进一步研究。     

长白山风倒区自然恢复26年后土壤碳、氮含量特征

植物群落的变迁会引起土壤碳/氮分布格局的变化。本文在长白山1986年风倒区和对照区(未受风干扰的原始植被分布区)沿海拔梯度选择阔叶红树林、云冷杉林和岳桦林,采集0～10(表层)和10～20 cm(下层)土壤,分析其碳、氮含量,研究长白山西坡风倒区植被恢复以来土壤理化性质的变化。结果表明:土壤有机碳、全氮含量在对照区和风倒区均表现为表层显著高于下层。对3个林型来说,风倒区与对照区土壤有机碳、全氮含量无显著性差异,但对照区和风倒区2个土层的碳、氮含量及储量随海拔增加有上升的趋势;同时,3个林型表层土壤中有机碳、全氮的含量有显著性差异,而下层土壤中差异不明显。在阔叶红松林和云冷杉林表层土壤中,对照区土壤C/N显著高于风倒区。随着海拔的升高,对照区和风倒区2个土层的碳氮比都有降低的趋势。总的来说,长白山风倒区经过26年的自然恢复,其土壤有机碳、全氮含量及储量与原始植被区已无明显的差异,但碳氮比差异性显著,说明自然恢复26年后风倒区土壤质量已经基本恢复,但由于植被类型的差异导致碳/氮输入等差异依然存在,因而,用碳氮比可以更准确地反映植被变化对土壤的影响。     

杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局

通过研究杭州湾自然潮滩湿地和围垦湿地土壤有机碳含量及其分布格局,揭示湿地植被演替、外来物种入侵和围垦活动对土壤有机碳分布的影响.结果表明:潮滩湿地土壤表层有机碳含量在4.41～8.58 g·kg-1,平均值6.45 g·kg-1.不同植被类型下表层土壤有机碳表现为:芦苇(8.56±0.04 g·kg-1)＞互花米草(7.31±0.08 g·kg-1)＞海三棱蔗草(5.48±0.29 g·kg-1)＞光滩(4.47±0.09 g·kg-1);围垦湿地表层土壤有机碳表现为:20世纪60年代(7.46±0.25 g·kg-1)＞2003年(5.12±0.16 g·kg-1)＞20世纪80年代(1.96±0.46 g·kg-1),即土壤有机碳含量随围垦时间延长表现为先降低后升高的趋势;土壤有机碳在垂直剖面上均表现为由表向下逐渐降低的趋势.潮滩湿地和围垦湿地的土壤有机碳与pH呈显著负相关,与总氮呈显著正相关,表明在土壤中氮主要以有机氮的形态存在.潮滩湿地有机碳与碳氮比相关性不明显,而围垦湿地具有显著正相关性,说明围垦利用对湿地土壤碳氮比产生了一定影响.研究表明,潮滩湿地土壤固碳能力随着植物群落演替逐步增强,而外来入侵种互花米草的大量入侵和扩散将有可能降低潮滩湿地生态系统土壤的储碳功能.围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化以及耕作、土地利用和利用历史是影响围垦湿地土壤有机碳分布的主要原因.     

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.     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。     

城市化梯度带绿地土壤碳氮的空间分布特征

城市化导致自然用地和农业用地向城市用地转变,频繁而持续的人为干扰导致城市绿地土壤有机碳和全氮含量分布发生空间分异。本文以成都-温江这一典型的"中心城-郊区-卫星城"梯度带为研究区,采用滑动窗口分析法,根据建筑密度、道路密度和距城市中心距离等指标,探究城市发展对绿地土壤有机碳、全氮空间分布的影响。结果表明:土壤有机碳、全氮平均含量以及碳氮比均值分别为15.80 g·kg-1、1.24 g·kg-1和13.04;土壤有机碳、全氮含量在"中心城-郊区-卫星城"样带呈先降低后增加趋势;不同绿地类型土壤有机碳、全氮含量无显著性差异(P0.05),但公园绿地土壤的碳氮比显著高于交通绿地(P0.05);土壤有机碳、全氮含量随距城市中心距离增加呈显著指数降低趋势(P 0.05);样带内土壤有机碳含量随建筑密度和道路密度增加呈显著线性增加趋势(P0.05);全氮含量与建筑密度无显著相关关系,但随道路密度增加呈显著线性增加趋势(P0.05);碳氮比与距城市中心距离、建筑密度和道路密度均无显著相关性。该研究结果揭示了城市发展有利于土壤有机碳和全氮的累积,距城市中心距离、建筑密度和道路密度不同程度上影响土壤有机碳和全氮的空间分布。     

呼伦贝尔草原辉河湿地不同淹水状态的土壤碳氮磷特征比较

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。为了比较不同淹水状态下草原区河岸湿地土壤生态化学计量特征差异,探讨用土壤生态化学计量特征来表征草原河岸湿地的退化状态,以呼伦贝尔草原辉河河岸湿地为研究对象,分别选择完全退化和未退化河岸湿地,从中选取常年淹水区域(W)、年际干湿交替区域(WD)以及河岸带边缘多年未曾淹没的干燥区域(D)为观测样地,对比研究退化与未退化草原河岸湿地土壤C、N、P化学计量比在不同淹水状态下的表征。结果表明:(1)随着淹水状态的改变,不论是退化河岸湿地还是未退化河岸湿地,不同淹水状态下的土壤C/N、C/P、N/P均差异显著(P0.05);(2)退化河岸湿地的C/N、C/P和N/P的平均值分别为9.05、273.08和28.25,与未退化河岸湿地相比(7.85、95.48、11.41)值显著升高;(3)相关性分析结果显示,土壤总磷与有机碳、全氮显著正相关,与C/N、C/P、N/P负相关,这可能是限制退化河岸湿地土壤养分元素循环的主要因素。研究结果表明:呼伦贝尔草原辉河河岸湿地不同淹水状态的土壤碳、氮、磷特征差异明显(P0.05),尤其是土壤C/P和N/P。与未退化河岸湿地相比,退化河岸湿地的C/N、C/P、N/P均明显高于未退化河岸湿地(P0.05),因此可以将土壤碳、氮、磷化学计量比特征作为草原区河岸湿地退化的评价指标。     

若尔盖草甸退化对土壤碳、氮和碳稳定同位素的影响

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.     

纳帕海高原湿地不同干扰强度下土壤真菌的分布格局

将无干扰的原生沼泽作为对照, 运用比较法研究了纳帕海高原湿地不同干扰强度下形成的湿地利用类型, 即沼泽(无干扰)、沼泽化草甸(轻度干扰)、草甸(中度干扰)和垦后湿地(重度干扰) 4个湿地利用类型的碳氮含量及其分布格局, 揭示干扰对纳帕海不同湿地利用类型碳氮及土壤真菌分布的影响。研究表明: (1) 4个湿地利用类型上下层土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、碳氮比(C:N)和pH值均有显著的差异性(p < 0.01), 并且随着干扰强度的增大, SOM和TN含量逐渐减少。(2)土壤真菌经PDA培养基培养后计数, 在同一湿地类型上层的真菌数量大于下层, 随着干扰强度的增加, 真菌的数量逐渐增加。相关性分析表明: 真菌的数量与pH值、SOM和TN呈极显著负相关, 与C:N呈显著正相关。(3)系统发育研究表明: 纳帕海湿地分布有土壤真菌Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota, 其中Ascomycota是优势类群, 在高原湿地土壤碳氮分解等物质循环过程中Ascomycota处于主导地位。     

湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对长期氮输入的响应

氮输入对湿地生态系统碳氮循环具有重要影响,研究湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对氮输入的响应,对于明确湿地土壤碳氮循环微生物驱动机制具有重要意义。依托长期野外氮输入模拟试验,利用Biolog-ECO微平板技术,分析不同浓度氮输入:N1(6 g N m^-2 a^-1)、N2(12 g N m^-2 a^-1)和N3(24 g N m^-2 a^-1)对湿地土壤表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)微生物碳源代谢活性、功能多样性和碳氮组分的影响。结果表明:N2处理显著提高了亚表层土壤微生物碳源代谢活性和McIntosh指数,N3处理显著降低了表层土壤微生物Shannon指数和Shannon-evenness指数。随氮输入浓度增加湿地表层土壤微生物对糖类的利用率显著降低,N3处理表层土壤微生物对胺类的利用率以及亚表层土壤微生物对醇类的利用率显著提高。N1处理显著提高了湿地表层土壤全氮和微生物量碳含量;N2、N3处理显著提高了土壤铵态氮、硝态氮含量;N3处理显著降低了土壤pH值。湿地土壤pH、总碳、溶解性有机碳含量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的重要因素,土壤溶解性有机碳、铵态氮、全氮含量、含水率是影响微生物碳源利用变化的主要因子。     

胶州湾滨海湿地土壤有机碳时空分布及储量

在胶州湾选取芦苇、碱蓬、光滩及大米草4种典型滨海湿地类型,分季节和层次采集土壤样品,测定土壤有机碳含量,分析滨海湿地土壤有机碳的时空分布及储量.结果表明: 垂直方向上,除光滩湿地沿剖面呈先减小后稍有上升的趋势外,其他湿地均随土壤深度的增加而减小;水平方向上,湿地土壤有机碳含量表现为大米草湿地>光滩湿地>碱蓬湿地>芦苇湿地;季节上,湿地土壤有机碳含量表现为春季>夏季>秋季>冬季.土壤有机碳含量与土壤含盐量、含水率、TN及C/N呈正相关,与土壤容重、pH值呈负相关.不同类型湿地土壤剖面有机碳密度表现为光滩湿地>芦苇湿地>碱蓬湿地,湿地类型对土壤有机碳含量和有机碳密度分布的影响存在一定差异.因储碳层厚度及储碳层内有机碳密度的差异,光滩湿地单位面积有机碳储量明显高于碱蓬和芦苇湿地,具有较大的储碳潜能,对研究区滨海湿地起到一定的碳汇作用.     

芦苇湿地土壤有机碳和全氮含量的垂直分布特征

利用元素分析仪,测定了芦苇湿地不同层次土壤有机碳和全N的变化.结果表明,土壤有机碳、全N及C/N随土壤深度的增加呈下降趋势.对不同月份(7、8、9和10月)而言,有机碳、全N及C/N比累积峰位于不同的土层中.土壤温度、水分及芦苇生长状况是引起分异的重要因子.7、8和10月份芦苇湿地不同层次土壤有机碳与全N呈显著相关(R²=0.73、0.73、0.71),而9月份芦苇湿地不同层次土壤有机碳与全N之间的相关性相对较差(R²=0.41).土壤C/N与土壤有机碳、全N均呈负相关,但C/N与全N的相关性强于土壤有机碳,说明C/N的大小主要决定于全N含量.     

黄土丘陵区小流域土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性

土壤碳、氮、磷是植物重要的营养来源和保障生态系统健康的重要生态因子,其含量及化学计量比的动态平衡对生态系统的生产力具有重要影响,分析土壤碳、氮、磷养分含量及化学计量比的空间变异性和影响机制,对区域土壤养分管理以及土地可持续利用具有重要意义。本研究选取位于黄土高原东缘的三眼井小流域,利用经典统计与地统计相结合的方法,分析了研究区表层土壤(0~20 cm)有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)以及土壤碳氮磷的化学计量比的空间变异性和影响机制。结果表明:(1)研究区表层土壤SOC、TN和TP的平均值分别为3.97、0.83和0.6 g·kg-1,C∶N、C∶P、N∶P的平均值分别为4.73、6.02、1.26,均属于中等变异水平。(2)土地利用类型和地貌类型对研究区土壤SOC、TN具有显著影响,林地和荒草地高于梯田和退耕地,梁上高于沟谷;TP主要受土地利用类型的显著影响,梯田显著高于其他三种土地利用类型;土地利用类型对土壤C∶N、C∶P和N∶P的影响较为一致,表现为梯田显著低于其他土地利用类型;C∶N还受到坡度和地貌类型的显著影响,C∶P和N∶P还分别受到坡度和海拔的显著影响。(3)采用回归克里格法得到的预测图更能体现环境要素的作用,空间预测精度较高,土壤碳、氮、磷生态计量特征的空间分布格局具有明显差异。因此,针对土壤碳、氮、磷生态计量特征的空间分布格局,采取不同的有机旱作、平衡施肥及水土保持措施等,并进行合理的空间配置,有助于改善研究区土壤碳、氮、磷的平衡状况。     

Reappraisal of drying and wetting effects on C and N mineralization and fluxes in soils

In the next decades, many soils will be subjected to increased drying/wetting cycles or modified water availability considering predicted global changes in precipitation and evapotranspiration. These changes may affect the turnover of C and N in soils, but the direction of changes is still unclear. The aim of the review is the evaluation of involved mechanisms, the intensity, duration and frequency of drying and wetting for the mineralization and fluxes of C and N in terrestrial soils. Controversial study results require a reappraisal of the present understanding that wetting of dry soils induces significant losses of soil C and N. The generally observed pulse in net C and N mineralization following wetting of dry soil (hereafter wetting pulse) is short‐lived and often exceeds the mineralization rate of a respective moist control. Accumulated microbial and plant necromass, lysis of live microbial cells, release of compatible solutes and exposure of previously protected organic matter may explain the additional mineralization during wetting of soils. Frequent drying and wetting diminishes the wetting pulse due to limitation of the accessible organic matter pool. Despite wetting pulses, cumulative C and N mineralization (defined here as total net mineralization during drying and wetting) are mostly smaller compared with soil with optimum moisture, indicating that wetting pulses cannot compensate for small mineralization rates during drought periods. Cumulative mineralization is linked to the intensity and duration of drying, the amount and distribution of precipitation, temperature, hydrophobicity and the accessible pool of organic substrates. Wetting pulses may have a significant impact on C and N mineralization or flux rates in arid and semiarid regions but have less impact in humid and subhumid regions on annual time scales. Organic matter stocks are progressively preserved with increasing duration and intensity of drought periods; however, fires enhance the risk of organic matter losses under dry conditions. Hydrophobicity of organic surfaces is an important mechanism that reduces C and N mineralization in topsoils after precipitation. Hence, mineralization in forest soils with hydrophobic organic horizons is presumably stronger limited than in grassland or farmland soils. Even in humid regions, suboptimal water potentials often restrict microbial activity in topsoils during growing seasons. Increasing summer droughts will likely reduce the mineralization and fluxes of C and N whereas increasing summer precipitation could enhance the losses of C and N from soils.