湿润亚热带峰丛洼地岩溶土壤系统中碳分布及其转移

以桂林丫吉村岩溶试验场为例,研究了湿润亚热带峰丛洼地表层岩溶带生物量碳库、凋落物碳库、土壤有机碳库(SOM)及其活泼性、有机碳分解速率、土壤中CO₂浓度和土壤呼吸CO₂排放,表明岩溶系统中丰富的碳库提供了系统中CO₂的来源,并用D¹³C证实春夏岩溶活跃季节中岩溶输出C约60%来自土壤CO₂.由此认为,驱动岩溶作用的CO₂并非直接来自大气CO₂,而是大气-植物-土壤-水碳素转移的结果,因而揭示了土壤作为碳环境地球化学界面对于表生带岩溶作用的驱动意义.     

大气CO2浓度升高与森林群落结构的可能性变化

大气ＣＯ２浓度升高的所引起的森林生态系统稳定性的变化会导致森林在结构和功能上的变动,概述了大气ＣＯ２浓度升高和陆地森林生态系统可能性变化之间的相互关系的研究情况。由于大气ＣＯ２浓度升高出现了额外多的Ｃ,供应,讨论了以这些额外多的Ｃ经大气－植物－土壤途径的流动走向,来研究大气ＣＯ２浓度的升高,与森林结构的相互作用,探讨了大气ＣＯ２浓度升高对森林植物生长、冠层结构、引发的生物量增量的分配、凋落物质量和     

CO_2倍增对植物生长和土壤微生物生物量碳、氮的影响

关于大气ＣＯ２浓度倍增（即为７００μｍｏｌＣＯ２·ｍｏｌ－１空气）将对植物生长产生诸多影响,已有大量报道［１,２］。但ＣＯ２倍增对植物及所在土壤中微生物影响的研究甚少［３,４］。土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分,担负着分解动植物残体的重要作用,...     

CO2浓度升高对植物-土壤系统地下部分碳流通的影响

目前 ,由于化石燃料的燃烧和土地利用的改变 ,每年释放到大气中的碳大约有 7Ｇｔ[2 4 ] ,其中 ,有 3Ｇｔ留在大气中 ,2Ｇｔ被固定在深海中 ,另 2Ｇｔ被植物固定在生态系统中[19,4 8] ,事实上 ,陆地生态系统中的碳大部分都贮存在土壤中[4 4 ] ,所以植物与土壤之间的碳流通对全球碳循环极为重要。大气ＣＯ2 浓度升高有可能通过生态系统中的各种生理过程来改变植物 -土壤系统中碳通量的变化 ,使输入土壤的碳量增加 ,另一方面 ,地下部分碳通量的增加使土体成为一个潜在的碳汇 ,有可能缓解大气中ＣＯ2 浓度的升高。但有关高ＣＯ2 对地下部分植物…     

土壤CO2及岩溶碳循环影响因素综述

全球碳循环已成为全球气候变化的核心问题之一,岩溶作用对大气CO2浓度的调节以及其与土壤CO2的密切关系也受到了国内外普遍关注。岩溶作用消耗土壤CO2对大气碳库起到了重要的减源作用,对土壤CO2进行研究将有利于进一步揭示岩溶碳循环过程。因此从气候条件、土壤理化性质、土地利用类型等方面综述了土壤CO2的影响因素以及其对岩溶碳循环的影响,并提出其它酸参与到岩溶碳循环中将会减弱岩溶碳汇效应。由于各个因素之间往往相互联系,共同影响土壤CO2和岩溶碳循环,在研究岩溶碳汇时,需以地球系统科学和岩溶动力系统理论为指导,综合考虑大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中各种因素的影响。     

旅游和工业化对亚热带森林地区大气环境质量及两种木本植物叶绿素荧光特性的影响

研究了旅游、工业化等不同类型的人类活动对亚热带森林大气ＣＯ２、ＳＯ２、ＮＯｘ浓度及两种木本植物———木荷（ＳｃｈｉｍａｓｕｐｅｒｂａＧａｒｄｎ．ｅｔＣｈａｍｐ．）和马尾松（ＰｉｎｕｓｍａｓｏｎｉａｎａＬａｍｂ．）叶绿素荧光特性的影响。结果表明,不同形式人类活动使森林中大气ＣＯ２浓度上升了１７～３０μｍｏｌ·ｍｏｌ－１,ＮＯｘ化合物的浓度上升了５～２０ｎｍｏｌ·ｍｏｌ－１,ＳＯ２浓度上升了２～１９ｎｍｏｌ·ｍｏｌ－１。森林大气中ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯ２浓度随着人类活动的加强而升高。木荷和马尾松叶片Ｆｖ／Ｆｍ、ΦＰＳⅡ和稳态下的ｑＰ随人类活动加强而下降,其下降趋势与ＣＯ２、ＳＯ２、ＮＯｘ的上升趋势相一致。     

植物光合作用对大气CO2浓度升高的反应

近年来大气中ＣＯ２浓度急剧增加使人们重新对研究ＣＯ２浓度升高对植物光合作用影响感兴趣。预计在未来的１００ａ中,大气ＣＯ２浓度还将不断增长并达到当今的２倍。ＣＯ２排放量的增加不仅加剧了地球上的温室效应,也将改变全球生态系统中碳的平衡。离浓度ＣＯ２对植物光剑作用的影响表现为短期和长期效应。短时间地供给高浓度ＣＯ２促进阿 光合作用,而长时间生长在高浓度ＣＯ２下抒使某些植物光合能力下降,出现了光合适应现象     

大气CO2浓度升高对土壤微生物的影响

自人类进入工业化时代以来,由于化石燃料的燃烧和森林的大面积破坏,大气中ＣＯ２的浓度已由工业革命以前的２８０μｌ·Ｌ－１增加到现在的３５０μｌ·Ｌ－１,仅从１９５７年至今的几十年间,大气中ＣＯ２的浓度就增加了２０％,预计到下个世纪下半叶,大气中ＣＯ２的...     

岩溶土壤有机碳库分配、更新及其维持的微生物机制

在水-二氧化碳-碳酸盐岩-生物的相互作用下,岩溶碳循环活跃,在全球形成8.24×108 t C/a的岩溶碳汇,约占全球遗漏汇的29.4%,其中部分岩溶碳汇以土壤有机碳的形式固存,因此碱性土壤固碳是未来碳中和的主要途径。微生物作为土壤碳循环的重要驱动者,影响着土壤有机碳主要赋存形式即植物残体碳与微生物残体碳的动态变化。本文通过综述岩溶土壤有机碳库储量、岩溶土壤有机碳库的来源与构成、影响岩溶土壤有机碳库动态的微生物因素以及岩溶土壤有机碳库更新的微生物机制,探讨了微生物对岩溶土壤植物残体碳与微生物残体碳的影响,并提出亟待解决的关键科学问题。这为深入研究岩溶区土壤有机碳库分配、更新及其维持的微生物机制,深化对岩溶土壤碳循环及其微生物机理认识,进而为应对千分之四全球土壤增碳计划提供了参考。     

大气CO2浓度增加对春小麦冠层温度,蒸发蒸腾与土壤剖面水分动态影…

根据１９９４－１９９５年在大型人工气候室内取得的试验资料,分析了大气ＣＯ２浓度倍增条件下,春小麦冠层温度、蒸发蒸腾和根层土壤剖面水分动态的变化状况。结果表明,大气ＣＯ２浓度增加１倍,春小麦冠层温度明显升高,且高水分条件升高的值比低水分条件下大０．７℃左右;蒸发蒸腾减少幅度在不同土壤不分处理间上同,高水分处理的蒸发蒸腾量减少９．８８％,低水分处理的减小８．５０％,根层土壤含剖面水分消耗减小,高ＣＯ２     

Roots and fungi accelerate carbon and nitrogen cycling in forests exposed to elevated CO2

A common finding in multiple CO(2) enrichment experiments in forests is the lack of soil carbon (C) accumulation owing to microbial priming of 'old' soil organic matter (SOM). However, soil C losses may also result from the accelerated turnover of 'young' microbial tissues that are rich in nitrogen (N) relative to bulk SOM. We measured root-induced changes in soil C dynamics in a pine forest exposed to elevated CO(2) and N enrichment by combining stable isotope analyses, molecular characterisations of SOM and microbial assays. We find strong evidence that the accelerated turnover of root-derived C under elevated CO(2) is sufficient in magnitude to offset increased belowground inputs. In addition, the C losses were associated with accelerated N cycling, suggesting that trees exposed to elevated CO(2) not only enhance N availability by stimulating microbial decomposition of SOM via priming but also increase the rate at which N cycles through microbial pools.     

华南亚热带山地土壤剖面有机质分布特征数值模拟研究

选择鼎湖山自然保护区两种植被带土壤剖面,利用有机质扩散—平移—分解模型,定量研究土壤有机质分布、更新与运移特征及其控制因子,为陆地生态系统有机质模型提供运行基础数据．数值试验表明,华南亚热带山地土壤剖面有机质分布遵从物质扩散、平移、分解规律;森林植被带土壤有机质快组分分解速率为0．483·年^-1,灌丛植被带土壤的为0．694·年^-1;两类剖面有机质慢组分、稳定组分的分解速率分别一致,为0．02·年^-1、0．001·年^-1;森林植被带土壤有机质扩散、平移系数分别为4和0．2mm·年^-1,灌丛植被带土壤相应参数分别为1和0．5mm·年^-1．有机质含量计算值与实测值的明显偏差出现在0～10cm土层,这很可能与土壤表层处于陆一气界面,受气候、环境变化直接影响有关;在中、下部,两种结果吻合较好,反映成土环境稳定．扩散作用对土壤剖面有机质分布影响显著,平移作用仅对上部0～10cm层段影响明显．对比分析表明,土壤有机质动态主要受剖面性状制约;提高地表植被初级生产力,快组分分解速率降低,有机质累积．     

桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局。结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30%—75%,变异程度中等。石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型。SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小。SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性。相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素。     

不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素

以重庆中梁山为例,通过野外埋放标准溶蚀试片、土壤CO2收集装置和进行亮蓝染色示踪试验,测试不同土地利用方式下不同土层碳酸盐岩溶蚀速率、土壤CO2浓度、土壤溶解性有机碳(DOC)含量及土壤含水量、土壤pH值和孔L隙度等性质,探讨不同土地利用方式土下溶蚀速率差异及其影响因素.结果表明不同土地利用方式对土壤理化性质产生影响,形成特定的岩溶微环境,进而影响土下不同层次的岩溶作用:土壤CO2浓度是影响林地和草地旱季土下溶蚀速率的重要驱动力;土壤含水量和供水能力是影响旱季不同土地利用方式溶蚀速率的关键因素;菜地产生的酸性物质较多,土壤pH值最低,其平均溶蚀速率高于林地;土壤DOC随水下渗迁移性强,是林地土下50 cm处溶蚀速率高于土下20 cm处的原因之一.该文为西南岩溶区土下岩溶机理、岩溶碳汇提供理论依据和数据参考.     

Ratio [13C]/[12C] as an index for express estimation of hydrocarbon-oxidizing potential of microbiota in soil polluted with crude oil

The hydrocarbon-oxidizing potential of soil microbiota and hydrocarbon-oxidizing microorganisms introduced into soil was studied based on the quantitative and isotopic characteristics of carbon in products formed in microbial degradation of oil hydrocarbons. Comparison of CO2 production rates in native soil and that polluted with crude oil showed the intensity of microbial mineralization of soil organic matter (SOM) in the presence of oil hydrocarbons to be higher as compared with non-polluted soil, that is, revealed a priming effect ofoil. The amount of carbon of newly synthesized organic products (cell biomass and exometabolites) due to consumed petroleum was shown to significantly exceed that of SOM consumed for production of CO2. The result of microbial processes in oil-polluted soil was found to be a potent release of carbon dioxide to the atmosphere.     

Minor stable carbon isotope fractionation between respired carbon dioxide and bulk soil organic matter during laboratory incubation of topsoil

A common assumption in paleoenvironmental reconstructions using soils is that the carbon isotope composition of soil-respired CO₂ is equivalent to the carbon isotope composition of bulk soil organic matter (SOM). However, the occurrence of a non-zero per mil carbon isotope enrichment factor between CO₂ and SOM (\(\varepsilon_{{{\text{CO}}_{ 2} - {\text{SOM}}}}\)) during soil respiration is the most widely accepted explanation for the down-profile increase in SOM δ¹³C values commonly observed in well-drained soils. In order to shed light on this apparent discrepancy, we incubated soil samples collected from the top 2 cm of soils with pure C₃ vegetation and compared the δ¹³C values of soil-respired CO₂ to the δ¹³C values of bulk SOM. Our results show near-zero \(\varepsilon_{{{\text{CO}}_{ 2} - {\text{SOM}}}}\) values (?0.3 to 0.4 ‰), supporting the use of paleosol organic matter as a proxy for paleo soil-respired CO₂. Significantly more negative \(\varepsilon_{{{\text{CO}}_{ 2} - {\text{SOM}}}}\) values are required to explain the typical δ¹³C profiles of SOM in well-drained soils. Therefore our results also suggest that typical SOM δ¹³C profiles result from either (1) a process other than carbon isotope fractionation between CO₂ and SOM during soil respiration or (2) \(\varepsilon_{{{\text{CO}}_{ 2} - {\text{SOM}}}}\) values that become increasingly negative as SOM matures.     

植被修复初期对贵州高原喀斯特湿地湖滨带碳元素的影响

以贵州草海保护区（海拔约为2171.7 m）为研究对象,采用时空互代法研究不同地貌环境（非喀斯特地貌、喀斯特地貌及植被修复地貌）下,保护区内土壤有机碳（SOC）、易氧化有机碳（ROC）、可溶性有机碳（DOC）含量分布规律及其影响因素,以期为准确估算保护区内碳组分储量及其固碳效益评价提供科学依据。结果表明：（1）不同地貌下有机碳（SOC）含量、易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）与土层深度存在极显著负相关关系,即随土层深度增加而降低;（2）在0-50 cm土层中喀斯特地貌与非喀斯特地貌下土壤团聚体均以>0.2 mm粒级有机碳含量相对较高,<0.125 mm粒级含量最低。（3）植被恢复过程中,土壤碳组分含量显著增加,土壤固碳能力增强提高了土壤有机碳含量,促进了土壤团聚体的形成,同时也提高了土壤团聚体的稳定性。     

Nitrogen dynamics at undisturbed and burned Mediterranean shrublands of Salento Peninsula, Southern Italy

The decomposition rate of soil organic matter (SOM) is affected by soil management practices and particularly by the physical and hydraulic attributes of the soil. Previous studies have indicated that the SOM decomposition is influenced by the Least Limiting Water Range (LLWR). Therefore, the objective of this study was to relate the C-CO₂ emissions to the LLWR of the surficial layer of soil under two management systems: no-tillage (NT), conducted for 20 years, and conventional tillage (CT). Soil in NT presented greater soil organic carbon (SOC) stocks than in CT. Emissions of C-CO₂ were greater in the NT than in the CT, because of the greater carbon stocks in the soil surface layer and the greater biological activity (due to the improvement of the soil structure) in NT as compared to CT. The use of LLWR associated with the measurement of C-CO₂ emissions from the soil could help to predict the efficacy of the adopted management system for trapping carbon in the soil.     

贵州喀斯特地区典型土壤有机碳垂直分布特征及其同位素组成

以贵州喀斯特地区两种主要土壤类型(石灰土和黄壤)为研究对象,通过测定土壤pH值、土壤有机碳(SOC)含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素(δ13Csoc值)组成,探讨了该地区石灰土和黄壤剖面SOC垂直分布特征和δ13Csoc值组成差异。结果表明,与黄壤相比,石灰土剖面的SOC含量较高,石灰土剖面和黄壤剖面SOC含量变化范围分别在3.6～69.8和2.4～51.2g·kg-1。黄壤和黄色石灰土剖面SOC主要集中在0～20cm深度内,而黑色石灰土剖面从0～60cm逐步减少。黑色石灰土和黄壤剖面δ13Csoc值变化范围分别在-22.9‰～-21.5‰和-25.6‰～-22.4‰,前者较后者变化小。从剖面表土向下,黄壤剖面δ13Csoc值均出现逐步增加的趋势,而石灰土剖面δ13Csoc值从剖面表土向下出现上升-降低-不变的变化趋势。黄色石灰土剖面δ13Csoc值变幅较大,变化范围为-23.7‰～-18.2‰。在枯枝落叶转化为表层土壤有机质的过程中,石灰土剖面δ13Csoc值变幅高于黄壤。其中,黄壤剖面δ13Csoc值升高了2.6‰～3.0‰,石灰土剖面δ13Csoc值升高了5.5‰～6.3‰。上述结果揭示了SOC含量及其δ13C值随深度变化的差异,反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律和了解剖面土壤成土过程。     

岩溶区土壤微生物驱动的自养固碳过程与机制研究进展

自养微生物能够利用无机碳作为碳源合成自身营养物质,具有很强的环境适应能力,在富钙偏碱的岩溶区土壤的碳固定过程中扮演重要角色。本文综述了土壤微生物驱动的自养固碳过程、岩溶区土壤固碳功能微生物、自养固碳的分子机制及其产生的生态环境效应,并提出了亟待解决的关键科学问题。为深入研究和认识岩溶区土壤生态系统自养微生物驱动的固碳过程及其机制、提高岩溶区土壤的固碳潜能、发展岩溶区生态环境的保护与修复策略、应对气候变化及人类活动引起的土壤退化风险提供参考。