海南岛热带原始森林主要分布区土壤有机碳密度及影响因素北大核心CSCD

以海南尖峰岭、霸王岭、五指山、吊罗山、鹦哥岭5个热带原始森林土壤为研究对象,分层采集0–100 cm的土壤样品并分析有机碳含量,用纵向拟合法和分层估算法分别估算其土壤有机碳密度。结果显示:(1)纵向拟合法计算的5个热带原始森林土壤有机碳密度分别为14.98、18.46、16.48、18.81、16.66 kg·m–2,分层估算法分别为14.73、16.24、15.50、16.91、15.03kg·m–2,前者显著高于后者(p<0.05);未经扰动的原始森林土壤,宜采用纵向拟合法计算土壤有机碳密度。(2)5个热带原始森林0–30 cm表层土壤有机碳含量分别占0–100 cm的50.50%、48.56%、43.49%、47.37、42.88%。(3)土壤有机碳密度与森林群落Shannon-Wiener指数(p<0.01)、Simpson指数(p<0.05)、物种丰富度(p<0.01)、土壤容重(p<0.001)存在极显著或显著的负相关关系;与海拔(p<0.05)、土壤孔隙度(p<0.001)、土壤全氮含量(p<0.001)存在极显著或显著的正相关关系;与坡向、林分生物量、平均胸径、平均树高无显著相关关系(p>0.05)。(4)由于海南地处低纬度地区,其丰富的降水和持续高温条件加速了有机质的分解和物质的再循环,导致海南森林土壤碳密度远低于全国平均水平。     

Soil organic carbon density and influencing factors in tropical virgin forests of Hainan Island,China

Aims
Estimating soil organic carbon (SOC) density and influence factors of tropical virgin forests in Hainan Island provide new insight in basic data for SOC pool estimation and its dynamics study.
Methods
The main distribution areas of tropical virgin forests in Jianfengling (JFL), Bawangling (BWL), Wu- zhishan (WZS), Diaoluoshan (DLS), Yinggeling (YGL) of Hainan Island were selected, and soil samples (0-100 cm) were sampled and analyzed. SOC density was estimated by soil vertical fitting method and soil stratification method to discover the distribution characteristics of soil organic carbon in tropical virgin forests of Hainan Island.
Important findings
Results showed that: (1) The average SOC density using soil vertical fitting method in JFL, BWL, WZS, DLS and YGL was 14.98, 18.46, 16.48, 18.81, 16.66 kg·m^-2, respectively, which was significantly higher (p < 0.05) than the estimated average SOC density using soil stratification method in these areas (14.73, 16.24, 15.50, 16.91, 15.03 kg·m^-2, respectively). It is better to use soil vertical fitting method for SOC density estimation when the soil was natural without disturbance. (2) The proportion of SOC content in the first 0-30 cm depth interval out of SOC in the whole 0-100 cm soil profiles in JFL, BWL, WZS, DLS and YGL was 50.50%, 48.56%, 43.49%, 47.37%, 42.88%, respectively. (3) SOC density was significantly negative correlated with Shannon-Wiener index, Simpson index, species richness, and soil bulk density; and was significantly positive correlated with altitude, soil porosity, and soil nitrogen. However, SOC density was not significantly correlated to slope, biomass, average diameter at breast height, or average height. (4) Our study area Hainan was located in low latitude area with high rainfall and high temperature, which accelerated the decomposition of organic matter and nutrient recycling, resulting in significantly lower SOC densities in this tropical virgin forests of Hainan Island than the average value in China.     

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94 000多个图斑;土壤属性数据库收录了7 292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×10⁴ km²,有机碳储量为89.14 Pg (1 Pg=10¹⁵ g),土壤平均碳密度9.60 kg·m^-2,是目前与真值最为接近的研究结果.     

基于1∶100万土壤数据库的中国土壤有机碳密度及储量研究

基于中国1∶100万土壤数据库,利用土壤有机碳储量和碳密度的空间化表达和计算方法研究中国土壤有机碳密度及储量.土壤空间数据库包含926个土壤类型单元,690个土属类型,94000多个图斑;土壤属性数据库收录了7292个全国各类型土壤的剖面数据,包括81个土壤属性字段.研究采用“土壤类型GIS连接法”实现土壤剖面有机碳密度与图形图斑连接,通过制图单元碳储量求和得出全国或者区域碳储量,并利用面积平均法计算全国及各类型土壤的有机碳平均密度.结果表明,中国的土壤面积共有928.10×104km2,有机碳储量为89.14Pg(1Pg=1015g),土壤平均碳密度9.60kg.m-2,是目前与真值最为接近的研究结果.     

广东土壤有机碳储量及空间分布特征

根据广东省第2次土壤普查资料,采用GIS技术估算广东省土壤有机碳储量及空问分布规律,结果表明,广东省陆地土壤有机碳储量约为17．52×10^8t．砖红壤、红壤和赤红壤的土壤有机碳密度分别为8．83、10．31和9．15kg·m^-2,略低于全国的平均水平,三者占广东省土壤面积的67．91％;广东省黄壤和水稻土的有机碳密度分别为12．08和12．17kg·m^-2,高于全国平均水平;广东省平均土壤碳密度为10．44kg·m^-2．土壤有机碳密度总的分布规律是东南沿海地区高于粤北山区,其中粤北和粤中土壤有机碳密度为5～10kg·m^-2,粤东的沿海地区土壤有机碳密度为10～15kg·m^-2,二者合计占全省土壤面积的89．24％;土壤有机碳密度主要在5～15kg·m^-2范围内变动．     

黄土丘陵区小流域尺度土壤有机碳密度及储量

通过对上黄小流域不同土地利用方式下114个样点的采样分析,结合地统计学原理对小流域不同土层土壤有机碳密度的空间变异程度进行研究。研究表明,除表层土壤有机碳密度的空间变异程度较弱外,其余两层均属于中等强度变异。并呈现东部天然草地分布区与中部带状灌丛林地分布区空间变异程度较强的分布特点。不同土层深度和土地利用方式下土壤有机碳密度存在明显差异,土壤有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐减小,有机碳密度则表现为10-30cm最高,30-60cm其次,0-10cm最低。不同土地利用方式下,有机碳密度表现为:天然草地 > 果园 > 灌丛林地 > 河滩、河台地 > 撂荒地 > 人工草地 > 耕地。以土地利用方式为基本单元,对上黄小流域土壤有机碳储量进行估算。结果表明,上黄小流域土壤有机碳总储量为46527.12t,其中,灌丛林地(22052.81t)和天然草地(14573.14t)的储量最高,占总储量的78.72%。     

油松飞播林土壤有机碳密度的影响因素

森林土壤碳库是森林生态系统碳库的重要组成部分,对于调节陆地生态系统碳循环和大气CO₂浓度变化起着非常重要的作用。以往的研究主要探究了各种因素(如地形、植被、土壤理化性质等)与森林土壤碳之间的单因子或多因子关系。然而,对于多因子中的关键因子识别及其相互作用机制尚不清楚。本研究利用陕西省商洛市丹凤县50块油松(Pinus tabuliformis)飞播林标准地调查数据,采用结构方程模型探究土壤有机碳密度的影响因素。选取了林分结构、物种多样性、生物量、土壤理化性质等方面的23个指标作为观测指标,形成乔木特征,林下灌、草及凋落物特征,其他土壤理化性质和土壤有机碳密度4个潜变量,构建偏最小二乘法的结构方程模型。结果表明：(1)最终的结构方程模型筛选出12个观测变量,其他土壤理化性质中筛选出3个观测变量,分别为土壤全氮、土壤全磷、土壤含水量;林下灌、草及凋落物特征潜变量中筛选出5个观测变量,分别为灌木Simpson指数、草本Simpson指数、草本Margalef指数、草本生物量、凋落物层厚度;乔木特征潜变量中筛选出3个观测变量,分别为乔木Simpson指数、林分大小比数、乔...     

广东省桉树人工林土壤有机碳密度及其影响因子

研究了广东省粤北、粤东、粤西和珠江三角洲4个地区桉树人工林土壤有机碳含量和有机碳密度,以及土壤有机碳密度的主要影响因子.结果表明:土壤A层和B层有机碳含量分别为(23.94±2.97)g·kg-1和(9.68±1.05)g·kg-1,二者差异显著;A层和B层有机碳密度分别为(27.64±7.72)t·hm-2和(108.36±9.37)t·hm-2,有显著差异;0～50 cm土层有机碳密度为(66.72±6.53)t·hm-2,略高于同一地区马尾松和杉木人工林.有机碳密度与海拔、A层和B层土壤总孔隙度、毛管孔隙度、毛管持水量和全氮含量呈显著正相关;土壤毛管孔隙度、毛管持水量和pH值是影响有机碳密度的主导因子.     

海南尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳密度空间分布特征

森林土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,在碳循环中有着重要的作用。研究热带雨林土壤性质的空间异质性对于深入分析热带雨林植被分布格局与土壤的关系,促进热带雨林的保护等具有重要指导意义。在海南岛尖峰岭热带山地雨林60 hm2大样地内采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,定量研究了土壤有机碳密度在局域范围内的空间异质性及分布特征。研究结果表明:(1)A(0—10 cm)、B(10—30 cm)、C(30—60 cm)3层土壤有机碳平均密度分别为2.699、2.782、2.434 kg/m2,A、B两层差异性不显著,与C层差异性显著(P0.05);(2)不同层次土壤有机碳密度模型交叉验证结果表明:A层拟合的半方差函数最适模型为指数模型,B、C两层为球状模型;3层土壤有机碳密度的变程分别为:54.2、70.9、97.2 m;块金值与基台值比值分别为:0.512、0.708、0.882,表明A、B两层属中等程度变异,C层具有较大的块金值,属于弱变异,说明在小尺度范围具有更明显的空间异质性,也说明不同层次土壤有机碳密度具有不同程度的空间自相关性;Person相关性分析表明不同层次土壤有机碳密度之间具有不同的相关性:A层与B层及C层之间的相关性要小于B层和C层之间的相关性,说明热带雨林中土壤有机碳密度表层与下层受到不同生态过程的控制。(3)普通克里格插值及绘制的空间分布轮廓图表明:在研究尺度上A、B两层不同深度的土壤有机碳密度的空间分布具有一定的一致性,空间异质性明显,呈斑块状分布;C层空间异质性较弱,具有一定的连续性,呈条带状分布;(4)地形引起的水热分配是影响不同层次土壤有机碳密度空间分布格局的一个重要因素。     

东北林区主要森林类型土壤有机碳密度及其影响因素

2011年在东北林区研究了5种主要森林类型(针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶松林和白桦林)4个林龄(幼龄林、中龄林、近熟林和过熟林)的土壤碳密度.结果表明: 东北林区不同森林类型的土壤有机碳含量和有机碳密度均以表层土壤最高,随土壤深度的增加逐渐减少,而随森林类型和林龄的变化并不显著;森林土壤有机碳主要集中在表层土壤,其中大兴安岭、小兴安岭和长白山森林0～20 cm土壤贮存了其剖面总有机碳密度的847%～86.1%、51.7%～59.8%和51.2%～53.4%.随纬度的增加,森林土壤总有机碳密度明显下降,可能与东北林区土壤发生层的厚度密切相关.     

南亚热带森林土壤碳库稳定性与碳库管理指数对模拟酸雨的响应

通过对土壤总有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC_(333)、ROC_(167)、ROC_(33))、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响。结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性。土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC_(333)和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势。在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加。从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMIR_(333)POCSMBCR_(167)R_(33)LIDOCCPISOC。     

海南岛热带森林景观类型多样性

依据景观生态学原理,按地貌、气候、土壤、植被和土地利用方式的分异,以带、域、省、区、类型为5个基本单位及亚、组等为辅助单位,组建海南岛热带森林景观类型分类体系。把海南岛热带森林景观作为省级单位,它隶属于全球热带林景观带、亚洲（东方）热带林景观域、中国热带林景观亚域,其下划分为东部潮湿森林景观、西部半干旱森林景观、中南部山地森林景观、热带常绿针叶林景观、热带竹林景观和热带人工林景观6个森林景观区;以热带低地沟谷热带雨林为代表的11个森林景观亚区;以热带低地沟谷龙脑香森林景观为代表的26个森林景观类型组;以热带低地沟谷青皮林为代表的54个森林景观类型。海南岛热带森林景观类型分类体系较全面地表达了海南岛热带森林景观类型多样性。     

中国东部森林土壤有机碳组分的纬度格局及其影响因子

土壤有机碳是森林碳库的重要组成部分,其活性有机碳组分不仅是土壤碳周转过程的重要环节,还是气候变化最敏感的指标。以中国东部南北森林样带(NSTEC,North-South Transect of Eastern China)为对象,选择了9个典型森林生态系统(尖峰岭、鼎湖山、九连山、神农架、太岳山、东灵山、长白山、凉水和呼中),涵盖了我国热带森林、亚热带森林和温带森林的主要类型,测定其0—10 cm土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量,结合气候、土壤质地、土壤微生物和植被生物量等因素,探讨了森林土壤有机碳组分的纬度格局及其主要影响因素。实验结果表明:SOC、EOC、MBC和DOC含量分别为23.12—77.00 g/kg、4.62—17.24 g/kg、41.92—329.39 mg/kg和212.63—453.43 mg/kg。SOC、EOC和MBC随纬度增加呈指数增长(P0.05),而DOC则随纬度增加呈指数降低(P0.05)。在不同气候带上,SOC和EOC含量表现为热带森林亚热带森林温带森林(P0.05),DOC含量表现为热带森林亚热带森林温带森林(P0.001)。气候、植被生物量、土壤质地和土壤微生物可解释土壤有机碳组分纬度格局的大部分空间变异(SOC 74%;EOC 65%;MBC 51%和DOC 76%)。其中,气候是土壤有机碳组分呈现纬度格局的主要影响因素,土壤质地是SOC和EOC的次要影响因素,而土壤微生物和植被生物量是MBC和DOC的次要影响因素。     

Diversity of tropical forest landscape types in Hainan Island, China

A novel landscape classification system was proposed in this study based on landscape ecological theory and the differentiation in climate, topography, soil, vegetation and land use mode. Five basic units (zone, tract, province, region and type) and two assistant units (sub and group) were used in this system. The tropical forest landscape in Hainan Island was regarded as a landscape province, belonging to global tropical forest landscape zone, Asiatic (oriental) tropical forest landscape tract and Chinese tropical forest landscape subtract. Based on the grade system of region, sub-region, type-group and type, this landscape province (Hainan Island) is divided into 6 landscape regions (east moist forest landscape, west semi-arid forest landscape, central-south mountainous forest landscape, tropical evergreen needle-leaved forest landscape, tropical bamboo landscape and tropical plantation landscape), 11 tropical forest landscape sub-regions represented by tropical lowland valley rain forest landscape, 26 tropical forest landscape-type groups represented by tropical lowland valley Dipterocarpaceae forest landscape, and 54 forest landscape types (FLT) represented by lowland valley Vatica mangachapoi forest. Generally, this classification system represents the landscape diversity of the tropical forest in Hainan Island. Further studies are needed to better understand the landscape diversity of Hainan Island.     

Diversity of tropical forest landscape types in Hainan Island, China

A novel landscape classification system was proposed in this study based on landscape ecological theory and the differentiation in climate, topography, soil, vegetation and land use mode. Five basic units (zone, tract, province, region and type) and two assistant units (sub and group) were used in this system. The tropical forest landscape in Hainan Island was regarded as a landscape province, belonging to global tropical forest landscape zone, Asiatic (oriental) tropical forest landscape tract and Chinese tropical forest landscape subtract. Based on the grade system of region, sub-region, type-group and type, this landscape province (Hainan Island) is divided into 6 landscape regions (east moist forest landscape, west semi-arid forest landscape, central-south mountainous forest landscape, tropical evergreen needle-leaved forest landscape, tropical bamboo landscape and tropical plantation landscape), 11 tropical forest landscape sub-regions represented by tropical lowland valley rain forest landscape, 26 tropical forest landscape-type groups represented by tropical lowland valley Dipterocarpaceae forest landscape, and 54 forest landscape types (FLT) represented by lowland valley Vatica mangachapoi forest. Generally, this classification system represents the landscape diversity of the tropical forest in Hainan Island. Further studies are needed to better understand the landscape diversity of Hainan Island.     

增温对南亚热带季风常绿阔叶林土壤有机碳及其组分的影响

全球变暖是当前全球气候变化的主要现象,影响着陆地生态系统的碳循环。森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库,森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响,许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分,但尚不清楚这种负效应在长期增温下是否仍存在和有机碳组分是否变化。以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,采用红外辐射模拟增温,探究长期增温对南亚热带森林土壤有机碳及其组分的影响。2017—2021年的连续增温观测结果表明:与对照相比,在表层土壤中,增温处理下土壤有机碳含量显著增加4.5%,其中土壤重组有机碳库显著降低9.1%,轻组有机碳库显著增加9.8%,易氧化有机碳含量显著增加5.8%,但微生物生物量碳、可溶性有机碳、惰性有机碳和络合态碳含量不变。增温持续时间显著影响土壤有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、轻组有机碳库、重组有机碳库、惰性有机碳和络合态碳。增温处理与增温持续时间的交互作用显著影响微生物生物量碳、易氧化有机碳和重组有机碳库,但对土壤有机碳、土壤可溶性有机碳、惰性有机碳、络合态碳和轻组有机碳库无显著影响。综上所述,长期增温背景下南亚热带季风林的土壤有机碳因土壤活性有机碳组分的增加而增加,使总有机碳增加的生物调控作用可能比矿物保护作用强,但减少的惰性碳组分和增加的活性碳组分可能会使土壤有机碳稳定性下降。本研究结果探讨了南亚热带森林表层土壤有机碳及其组分对长期增温的响应,与大多数研究所发现的短期增温使表层土壤有机碳含量减少形成对比,结果可为预测未来该地区土壤碳库的变化特征提供科学依据和理论支持。