我国东北土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化性质的相关性

根据黑龙江、吉林、辽宁省和内蒙古地区相关历史资料数据,分析了我国东北表层土壤(0-50 cm)土壤相关理化性质与有机碳、无机碳的相关性,得到如下结论:土壤全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾、K⁺离子交换量、Fe₂O₃、P₂O₅、总孔隙度均与土壤有机碳含量呈显著正相关(R²=0.10-0.94, n=38-345, P<0.0001),但与土壤无机碳含量则大多呈显著负相关(R²=0.11-0.30, n=37-122, P<0.01);与此相反,土壤pH值、容重与土壤有机碳呈负相关(R²=0.36-0.42,n=41-304, P<0.0001),而与无机碳呈显著正相关(R²=0.29-0.31,n=39-125, P <0.01)。表层土壤有机碳、无机碳与土壤理化性质呈相反变化趋势的结果说明,由于土壤利用方式变化所导致的土壤理化性质改变对土壤无机碳和有机碳可能具有相反影响。在研究土壤碳平衡过程中,应该充分考虑这种关系所导致的相互补偿作用,即有机碳的增加,可能意味着无机碳的减少,或者反之。目前研究中普遍忽略无机碳的变化,可能导致生态系统碳收支计算显著偏差,所获得的经验拟合方程有利于对我国东北地区土壤碳平衡研究产生的这种偏差进行粗略估计。     

喀斯特峰丛洼地不同退耕还林还草模式的土壤微生物特性

以坡耕地为对照,研究了喀斯特峰丛洼地任豆、香椿、板栗、柑橘、任豆+桂牧1号、桂牧1号和撂荒7种常见退耕还林还草模式下土壤微生物种群数量、微生物量碳氮磷及其分形特征和主要土壤酶活性特征。结果表明,不同退耕还林还草模式土壤微生物种群数量组成不同,除任豆模式外其他退耕还林还草模式均能提高土壤微生物总数量;不同退耕还林还草模式(除任豆模式外)土壤微生物量碳(MB_C)含量极显著增加,撂荒地最高,土壤微生物量氮(MB_N)含量变化范围不大,呈下降趋势,土壤微生物量磷(MB_P)含量的变异很大,香椿、板栗、撂荒和桂牧1号模式显著或极显著高于坡耕地;土壤MB_C与细菌数量的关系最相关(D=-4.07,R=0.81,P<0.01),其次为MB_C与放线菌数量(D=3.82,R=0.44,P<0.05),再次为MB_N与真菌数量(D=0.58,R=0.61,P<0.01),MB_C与真菌数量、MB_N与细菌、放线菌数量以及MB_P与细菌、真菌、放线菌数量之间不存在分形关系;不同退耕还林还草模式(除桂牧1号模式外)均显著或极显著增加了土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性。总之,不同退耕还林还草模式均改善了土壤微生物特性,为喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统恢复与重建提供了重要依据。     

滇中高原云南松林枯落物输入对土壤碳氮储量及其分布格局的影响

为了更好地理解土壤碳氮对枯落物输入变化的响应,通过枯落物添加与去除实验（DIRT）对滇中高原云南松林枯落物输入变化对土壤碳氮储量及其分布格局的影响进行了研究。2018年3月至2019年2月分别设置6种枯落物输处理,分别为对照（CO）、去除枯落物（NL）、双倍枯落物（DL）、去除根系（NR）、无输入（NI）以及去除有机层与A层（O/A-Less）,研究了不同处理条件下土壤剖面上碳氮储量的分布规律。研究结果表明：（1）不同处理全碳储量为134.49-170.92 t/hm²,全碳储量在不同处理间表现为：S_C（NL）=170.92 t/hm² > S_C（CO）=168.10 t/hm² > S_C（NR）=153.26 t/hm² > S_C（NI）=147.20 t/hm² > S_{C（O/A-Less）}=143.54 t/hm² > S_C（DL）=134.49 t/hm²,不同处理0-20 cm土层全碳储量占0-60 cm土层全碳储量的40.86%-53.56%;不同处理全氮储量表现为：S_N（CO）=11.83 t/hm² > S_N（NL）=9.70 t/hm² > S_N（DL）=8.70 t/hm² > S_N（NR）=8.35 t/hm² > S_{N（O/A-Less）}=8.21 t/hm² > S_N（NI）=8.09 t/hm²。不同处理0-20 cm土层的全氮储量占0-60 cm土层全氮储量的39.28%-46.04%。云南松林地枯落物添加去除实验发现去除枯落物短期内可以增加土壤碳储量,其他处理均在一定程度上减少了土壤碳氮储量。（2）地上枯落物输入对表层（0-20 cm）土壤碳氮影响显著,根系输入对深层（20-40 cm）土壤碳氮影响显著;（3）土壤C、N存在耦合关系,不同处理土壤全碳含量与全氮含量极显著正相关,并且土壤全碳含量与土壤各化学计量比均呈极显著正相关关系;土壤容重与土壤碳氮含量具有极显著负相关关系。     

武夷山自然保护区不同海拔甜槠天然林土壤有机碳变化特征及影响因素

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种--甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制,以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象,在其集中分布的5个海拔梯度（540、700、850、1022、1200 m）范围内设置固定样地,测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子（土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒）、气候因子（土壤温度）、植被因子（细根生物量）及土壤有机碳含量等指标,分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征,并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型。结果表明：（1）同一海拔高度,土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象;同一土层深度,随着海拔升高,土壤有机碳含量逐渐增加,但增幅随土层深度增加而减小,高海拔地区有助于土壤有机碳的固存;（2）不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关（P<0.01）,与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关（P<0.01）;土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层（0-10、10-20 cm）呈极显著（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）;土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm土层呈显著负相关（P<0.05）,但与其他土层关系不显著（P>0.05）;海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素,其次为土壤因素,植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布。（3）海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率,对土壤有机碳的分布产生影响。（4）多元线性回归模型拟合R²高于一元线性回归模型拟合R²,能解释土壤有机碳含量变异的82.1%-98.1%。由此可见,不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异。     

五节芒对重金属污染土壤微生物生物量和呼吸的影响

选择3个五节芒在重金属污染地的定居点作为研究样地,其中两个为Pb/Zn矿尾矿砂堆积地（W：黄岩铅锌尾矿;Y：三门铅锌尾矿）,一个为冶炼厂附近污染农田（N）,分别测定其根围与根际土壤微生物基础呼吸、微生物量碳、微生物量氮、土壤理化特性和土壤重金属含量.结果表明：根际土壤微生物基础呼吸和微生物量氮均显著地高于根围土壤（P<0.05）,除了N样地外,微生物量碳在根围与根际之间差异不显著（P>0.05）.根际土壤有机碳、总氮（Y样地除外）和离子交换量（N样地除外）低于根围土壤.根际重金属（Pb、Zn、Cu、Cd）总量与DTPA（二乙三胺五乙酸）可提取量普遍低于根围土壤.冗余分析（RDA）表明,根围和根际土壤微生物与土壤理化特性呈不同程度的正相关,而与土壤重金属含量呈现不同程度的负相关.主分量及回归分析同样证明土壤微生物总体变化与土壤理化特性呈正相关（根围R²=0.653;根际R²=0.690）,而与重金属含量呈负相关（根围R²=0.610;根际R²=0.662）.     

干旱对土壤剖面不同深度土壤CO2通量的影响

由于全球气候变化,预计未来我国亚热带地区干旱频率和持续时间将会增加。森林土壤CO₂的释放是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,然而,有关不同深度土壤CO₂通量对干旱响应的理解仍相当有限。选择武夷山针叶林（Coniferous Forest,CF）和常绿阔叶林（Evergreen Broadleaved Forest,EBF）为研究对象,于2014年6月至2015年12月,采用梯度法计算10、30 cm和50 cm深度各层土壤CO₂通量,探讨模拟干旱对其影响。结果表明：CF和EBF样地土壤CO₂浓度均随土壤深度的增加而升高。CF和EBF样地对照（CK）处理10 cm深度土壤CO₂生产量分别占总CO₂生产量的53.5%和55.7%,表明土壤CO₂生产量主要来源于浅层土壤,这可能与浅层土壤有高的有机碳含量及细根生物量主要分布区有关。干旱处理使CF和EBF样地不同深度土壤CO₂通量均显著减少。在两个样地土壤CO₂通量的温度敏感性（Q₁₀）值均随着土壤深度的增加而减少。干旱处理显著减少了CF样地浅层土壤的Q₁₀值（P=0.02）,对深层土壤影响不显著（30 cm：P=0.30;50 cm：P=0.23）;而在EBF样地干旱处理显著减少了深层土壤的Q₁₀值（30 cm：P=0.02;50 cm：P=0.01）,对浅层土壤影响不显著（P=0.32）。     

武夷山国家公园不同林地土壤呼吸动态变化及其影响因素

探明亚热带山岳型国家公园不同林地利用方式下土壤呼吸（R_s）的动态变化规律以及影响因素,对准确评价和预测该区域以国家公园为主体的自然保护地体系的碳收支具有重要的现实意义。以武夷山国家公园为研究对象,利用Li-8100开路式土壤碳通量测定系统对茶园、锥栗（Castanea henryi（Skam） Rehd.et Wils.）林、马尾松（Pinus massoniana Lamb.）林和裸地的土壤呼吸及近地面气温、土壤温度、土壤湿度、土壤养分和土壤微生物碳（MBC）、氮（MBN）进行测定。结果显示：（1）与近地面气温、土壤温度和土壤湿度相同,不同林地的R_s均呈现夏 > 春 > 秋 > 冬的季节动态,R_s的季节均值按大小排序为茶园（3.10 μmol m^-2 s^-1） > 马尾松（2.96 μmol m^-2 s^-1） > 锥栗（2.32 μmol m^-2 s^-1） > 裸地（1.43 μmol m^-2 s^-1）,锥栗和裸地之间、锥栗与马尾松之间均差异显著（P<0.01）。除马尾松林外,其他林地水热因子（近地面气温、土壤温度和土壤湿度）的单因子二次多项式模型对R_s的拟合度最高。水热因子共同建立的复合模型中,土壤温度、湿度的幂-指数模型对茶园R_s的拟合度较高,土壤温度和土壤湿度能够解释R_s变化的80%,马尾松林的R_s较适用于土壤温度、湿度建立的对数函数模型,而三因子线性模型（进入回归法）对锥栗林和裸地的R_s的拟合度最优,R²分别为0.565和0.281。（2）茶园和锥栗林的碳、氮、磷含量均高于马尾松林和裸地,MBN含量茶园 > 马尾松 > 锥栗 > 裸地。茶园的R_s与全磷（TP）、有效磷（AP）、全钾（TK）、速效钾（AK）含量呈极显著（P<0.01）正相关,马尾松林的R_s受TP、TK、AK含量的影响极显著（P<0.01）,锥栗林的R_s与TK、AK、MBN含量呈现显著（P<0.05）正相关,裸地的R_s受MBN含量影响较为显著（P<0.05）,4种林地土壤呼吸与养分的多元逐步回归方程R²均接近1。综上,茶园和马尾松林土壤呼吸速率较高,且所有林地的土壤呼吸均呈现夏 > 春 > 秋 > 冬的季节动态。温度和湿度与土壤呼吸的相关性强,是水热条件丰富的亚热带山岳地区土壤呼吸季节变化的主导因素,其中武夷山茶园土壤呼吸对水热因子的响应在4种林地中最为敏感。除温度和湿度外,各林地土壤呼吸受P、K元素的影响较大,其中茶园主要受P元素影响,马尾松林地受K元素影响较多。     

黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷及团聚体分布特征

结合野外观测和室内分析,研究了黄土高原不同土壤质地农田土壤碳、氮、磷含量及其生态计量学特征,以及土壤团聚体分布状况,以揭示土壤质地对区域农田土壤肥力的影响,以及土壤团聚体对肥力的调控作用.结果表明: 黄土高原农田土壤大团聚体含量、主要养分含量及其生态计量比值均随土壤质地由细变粗(壤质黏土→黏壤土→砂质壤土)逐渐降低;土壤pH值和微团聚体含量则呈现出相反的变化趋势. 随土壤黏粒含量增加,大团聚体含量、有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P显著增加,土壤pH和微团聚体含量显著降低. 土壤有机碳、全氮和全磷含量,以及C/P和N/P随大团聚体含量的增加显著增加.表明区域尺度上农田土壤肥力状况取决于土壤质地,并受土壤大团聚体的调节.     

保护性耕作对农田碳、氮效应的影响研究进展

作物产量的高低主要取决于土壤肥力,如何保持并提高土壤肥力是确保我国粮食安全和农业可持续发展的重要任务,也是众多学者关注的焦点。土壤有机碳和氮素是评价土壤质量的重要指标,其动态平衡直接影响土壤肥力和作物产量。随着全球气候变化及环境污染问题的愈加突出,农田土壤固碳及提高氮效率成为各界科学家研究的热点。目前,保护性耕作已成为发展可持续农业的重要技术之一,对土壤固碳及氮素的利用具有很大的影响。深入了解保护性耕作对土壤有机碳固持与氮素利用效率提高的影响机制,对于正确评价土壤肥力有着重要意义。但由于气候、土壤及种植制度等条件不一致,关于保护性耕作对农田碳、氮效应结论不一。阐述了国际上保护性耕作对农田系统土壤有机碳含量变化及其分解排放(如CO₂和CH₄)、氮素变化及其矿化损失(如NH₃挥发、N₂O排放与氮淋失)和碳氮素相互关系(如C/N层化率)影响的研究进展,并分析了其影响因素和相关机理。尽管国内保护性耕作的研究已进行30 多年,但在土壤有机碳与氮素方面与国外相比依然有较大的差距。保护性耕作对土壤固碳与氮素利用的影响机制,碳素和氮素在土壤-植株-大气系统中的转移变化,及结合农事管理等综合评价其生态效应的研究很少。在此基础上,提出未来我国保护性耕作在土壤有机碳固定和氮素利用方面的重点研究方向:(1)在定位试验基础上进一步探讨保护性耕作对土壤有机碳及氮素利用的影响机制;(2)深入研究土壤有机碳和氮素的相互关系及其对土壤肥力的影响;(3)结合环境保护与土壤可持续管理对保护性耕作农田土壤固碳及氮素高效利用的系统评价研究;(4)加强保护性耕作对农田碳、氮效应的宏观研究,合理评价保护性耕措施下对农田碳、氮综合效应。     

中国农田施用化学氮肥的固碳潜力及其有效性评价

按照2003年氮肥施用情况和农业专家对不同作物提出的推荐施肥量,设定了“氮肥施用现状”和“按推荐量施肥”两个情景,在搜集和整理全国典型的农业长期定位实验站数据的基础上,将全国划分为4个农业区,分析了两种情景下我国农田土壤的固碳潜力;同时根据我国生产氮肥的化石能源消耗以及施用氮肥的数据,采用国内以及IPCC提供的相关参数,计算了施用化肥导致的温室气体泄漏,并提出“有效固碳潜力”的概念作为评价固碳潜力有效性和固碳措施可行性的标准.我国农田土壤在两种情景下的固碳潜力分别为21.9和30.2 Tg C·a^-1;但两种情景下生产和施用化学氮肥的温室气体泄漏量分别达到了72.9和91.4 Tg C·a^-1,使两种情景下有效固碳潜力分别为-51.0和-61.1 Tg C·a^-1;而“按推荐量施肥”还将增加10.1 Tg C·a^-1的温室气体净排放.因此,施用氮肥在我国农田土壤不具备有效固碳潜力,作为固碳措施不可行.鉴于施用化肥是我国粮食安全的基本保障,建议在保证粮食生产的前提下,提高氮肥利用率,适当减少氮肥施用量,以利于温室气体的减排.     

河南封丘县域农田土壤固碳速率空间变异特征及其影响因素

农田土壤固碳速率是评价土壤固碳效应和潜力的重要指标,精确估算区域农田土壤固碳速率对土壤地力及环境效应均具有重要意义.本研究选取黄淮海平原典型潮土区河南省封丘县为研究区域,按照土壤利用-土壤类型联合单元布点法,于2011年采集了70个耕层土样,测定了土壤有机碳含量、机械组成、容重、pH,并与全国第二次土壤普查(1981年)数据进行对比分析,结合地统计方法和GIS技术研究了该地区近30年农田土壤固碳速率的空间变异特征,利用显著性检验、回归分析、方差分析等方法定量分析了该区域农田土壤固碳速率的影响因素.结果表明: 近30年封丘县域土壤固碳速率平均值为0.33 t C·hm^-2·a^-1,变异系数为74%,属于中等变异性;土壤固碳速率的变化在东西方向上表现为西高东低、中部高南北低,呈片状分布,区域结构性因素是引起农田土壤固碳速率空间分布差异的主导因素,如土壤类型、机械组成、容重、pH,可解释空间变异的59.5%,其次是随机性因素,如秸秆还田量、施肥量,可解释空间变异的40.5%.     

农田土壤固碳措施的温室气体泄漏和净减排潜力

农田土壤固碳措施作为京都议定书认可的大气CO2减排途径受到了广泛关注.研究表明,农田土壤固碳措施在主要农业国家和全球都具有很大的固碳潜力.但是,实施农田土壤固碳措施有可能影响农业中化石燃料消耗和其他农业投入的CO2排放和非CO2温室气体排放.这些土壤碳库以外的温室气体排放变化可能抵消部分甚至全部土壤固碳效果,构成了农田土壤固碳措施的温室气体泄漏.因此,将土壤固碳和温室气体泄漏综合计算的净减排潜力成为了判定土壤固碳措施可行性的首要标准.综述总结了目前较受重视的一些农田措施(包括施用化学氮肥、免耕和保护性耕作、灌溉、秸秆还田、施用禽畜粪便以及污灌)的土壤固碳潜力,温室气体泄漏和净减排潜力研究成果.结果表明,温室气体泄漏可抵消以上措施土壤固碳效益的-241%～660%.建议在今后的研究中,应该关注土壤碳饱和、气候变化及土地利用变化对农田固碳措施温室气体泄漏和净减排潜力的评估结果的影响.     

枯落物输入变化对云南松林地CO2释放的影响

为研究枯落物输入变化对云南松（Pinus yunnanensis）林地CO₂释放的影响。本研究于2018年3月至2020年2月,应用枯落物添加和去除实验（DIRT）,设置对照（CK）、双倍枯落物（DL）、去除枯落物（NL）、去除有机层和A层（O/A-Less）、去除根系（NR）和无输入（NI）6个处理水平,采用Li-6400便携式光合作用测量仪及TRIME-PICO 64/32土壤温度水分测定仪对不同处理样地每月的CO₂通量（R_s）、土壤温度和土壤水分（15cm）进行了测定。结果表明：（1）不同处理样地CO₂通量均呈现出明显的月变化,7至8月最高,1至4月最低,平均值表现为R_{s （DL）}=8.10 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （CK）}=6.27 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NL）}=5.44 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NR）}=4.46 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （O/A-Less）}=3.86 μmol m^-2 s^-1 > R_{s （NI）}=2.94 μmol m^-2 s^-1。（2）与CK相比,DL样地CO₂通量升高了29.12%,而去除地上枯落物和地下根系样地CO₂通量显著降低,CO₂通量平均变幅分别为α（NR）=-28.85%,α（NI）=-53.14%,α（O/A-Less）=-38.46%,α（NL）=-13.29%。（3）不同处理土壤水分和土壤温度均存在显著的月变化（P<0.01）,NL和O/A-Less的土壤水分显著低于CK,而其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）;不同处理间土壤温度表现为NR和NI均显著高于CK,其余处理与CK间无显著差异（P>0.05）。（4）不同处理样地CO₂通量与土壤温度呈显著指数相关（P<0.01）,与土壤水分在NI和O/A-Less处理中无显著相关（P>0.05）;与CK相比,NI、O/A-Less和NL处理的Q₁₀增加,而NR和DL处理的Q₁₀则降低;不同处理林地CO₂通量与土壤水热因子双因素模型能更好的解释林地CO₂通量的变化。本研究表明枯落物不同处理通过改变土壤碳输入和土壤环境因子从而影响生态系统碳排放,研究结果可为未来气候变化和人为干扰下云南松林的碳循环提供基础数据。     

攀枝花不同海拔高度烤烟农田红壤中氨氧化细菌与氨氧化古菌的群落结构分析

为探究攀枝花干热河谷区农田土壤氨氧化古菌（Ammonia oxidizing archaea,AOA）与氨氧化细菌（Ammonia oxidizing bacteria,AOB）群落对海拔高度的响应特征,深入认识该区域的氮素循环过程。以攀枝花米易县不同海拔（1600 m、1800 m和2000 m）农田红壤为研究对象,运用化学分析和末端限制性片段长度多态性（Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP）分别测定土壤理化性质、AOA和AOB群落组成及多样性,研究不同海拔农田土壤中AOA和AOB群落变异及其驱动因子。研究结果显示,不同海拔农田土壤pH均小于7,土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、速效钾（AK）和铵态氮（NH₄⁺-N）含量随海拔升高而降低,碱解氮（AN）、有效磷（AP）和硝态氮（NO₃^--N）含量随海拔升高先增加后降低;随海拔升高,AOA群落多样性指数增加,而AOB群落多样性指数先增加后降低;AOA以亚硝基球菌属（Nitrososphaera）为优势菌群,AOB以亚硝化螺菌属（Nitrosospira）为优势菌群;土壤有机碳（SOC）、速效钾（AK）和硝态氮（NO₃^--N）是影响该区域农田土壤AOA和AOB群落发育的主要因子。总体而言,攀枝花干热河谷区不同海拔农田土壤AOA和AOB群落结构变化明显,土壤硝态氮、速效钾和有机碳是影响AOA和AOB群落结构变异的主要因子;研究结果可为揭示干热河谷区农田红壤氮循环相关微生物的海拔分布格局提供理论依据。     

施用生物炭后土壤有机碳的近红外光谱模型研究与应用

土壤有机碳是影响土壤肥力的最重要因素之一。生物炭由于具有高度芳香化碳结构和发达孔隙结构等特性,可以作为一种土壤改良剂,提高土壤有机碳含量,改善土壤物理结构,近些年成为农业环境领域研究的热点。分别采用传统方法和可见光近红外光谱（VIS-NIRS,400-2500 nm）技术对施加不同用量生物炭的土壤有机碳含量进行检测和对比分析,以期为含生物炭土壤的有机碳分析建立有效预测模型。通过比较不同样本选择方法（Kennard-Stone（KS）,Random selection（RS）和Sample set partitioning based on joint x-y distances（SPXY））和光谱预处理方法（Savitzky-Golay平滑（SG）、倒数的对数log（1/R）、标准正态变量变换（SNV）、一阶导数（Der1）、二阶导数（Der2）和多元散射校正（MSC））,以3种模型（组合间隔偏最小二乘模型（Synergy Interval Partial Least Squares,siPLS）,遗传算法-支持向量机模型（Genetic Algorithm-Support vector machine,GA-SVM）和随机森林模型（Random Forest,RF））来建立生物炭土壤有机碳预测模型。结果表明：（1）施加生物炭增加了土壤有机碳含量,增加幅度随生物炭添加量的提高呈增加趋势;（2）土壤反射率随土壤有机碳含量的增加而降低,在1410、1920和2200 nm光谱附近存在明显的吸收谷;（3）对比3种样本选择方法,KS方法所划分的样本集相对于RS方法和SPXY方法更适用于生物炭土壤有机碳模型的建立;（4）以SG+MSC预处理结合GA-SVM方法建立的模型精度最高,校正集的R_cal²和RMSECV值分别为0.9526和0.4839,验证集的R²_val和RMSEP值分别为0.8598和0.9987,RPD值为2.6017。该模型因具有精度高且模拟效果较好等优点,可用于含生物炭土壤的有机碳含量的科学预测。     

喀斯特11种典型生态恢复树种凋落叶分解及其对土壤碳排放的激发效应

旨在探究喀斯特地区退化生态系统植被恢复树种凋落叶分解过程及其对土壤碳排放的激发效应,为选择合适的树种进行植被恢复提供数据支持。以中国林科院热带林业实验中心大青山石山树木园11种适应性强、耐干旱贫瘠的优良石山树种为研究对象,利用¹³C自然丰度法区分凋落叶和土壤来源CO₂并量化土壤激发效应,比较不同生态恢复树种凋落叶分解及其激发效应的差异,探讨凋落物分解及其激发效应与凋落物性状之间的关联。结果表明:(1)11个生态恢复树种凋落叶在碳相关化学性质(水溶性碳、半纤维素和单宁含量等)、养分含量(磷和镁含量等)及化学计量特征(碳磷比和氮磷比)等方面均表现出较高程度变异。(2)不同生态恢复树种凋落叶分解及其诱导的土壤激发效应具有极显著差异(P<0.001);在整个培养实验期间,11个生态恢复树种凋落叶平均分解了35.3%,其中海南椴分解最快,达到50%,而青冈栎分解最慢,仅分解16.5%。(3)总体上看,凋落叶处理的土壤呼吸速率(5.1 mg C kg^-1 土壤 d^-1)是对照土壤呼吸速率(2.3 mg C kg^-1土壤d^-1)的2.2倍,凋落叶添加显著促进土壤有机碳分解,平均达到37.6%;其中海南椴、割舌树和任豆凋落叶输入则抑制土壤有机碳分解(抑制程度分别为-13.2%、-6.9%和-22.5%),产生负激发效应。(4)凋落叶分解与非结构性碳(r=0.63,P=0.04)和水溶性碳(r=0.91,P<0.001)呈显著正相关,与叶干物质含量(r=0.64,P=0.03)、纤维素(r=0.62,P=0.04)和锰含量(r=-0.63,P=0.04)呈显著负相关。多元回归分析结果表明,水溶性碳、钾和钙含量相结合可以解释生态恢复树种凋落叶分解变异的98%;然而,凋落叶性状与土壤激发效应强度之间并没有显著相关性。从土壤养分归还角度考虑,喀斯特退化生态系统恢复树种可以选择光皮梾木、海南椴、顶果木和降香黄檀等凋落叶分解较快的树种,以促进土壤养分循环和植被恢复;另一方面,从土壤碳固持角度来看,海南椴、任豆和割舌树等凋落叶输入会抑制土壤有机碳分解,从而有利于提高退化生态系统土壤碳封存能力。     

生物炭对褐土旱地玉米季氮转化功能基因、丛枝菌根真菌及N2O释放的影响

以豫西旱地玉米农田为研究对象,设置不同生物炭施用量处理（T0：不施用生物炭;T1：施用生物炭20 t/hm²;T2：施用生物炭40 t/hm²）,采用密闭式静态箱法测定N₂O排放通量和荧光定量PCR法分析丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸盐还原酶（nirS、nirK）以及氧化亚氮还原酶（nosZ）的基因丰度,同时测定土壤理化性状的变化。研究结果表明,随着生物炭施用量的增加,土壤pH和含水量呈增加趋势,土壤有机碳、全氮和铵态氮含量显著提高,土壤容重和硝态氮含量显著降低。T1和T2处理土壤有机碳含量分别较T0显著提高38.44%和71.01%;T1和T2处理土壤铵态氮含量分别较T0显著增加15.89%和30.46%;T2处理土壤全氮含量较T0处理显著提高14.87%;T1和T2处理土壤硝态氮含量分别较T0减少10.57%和21.40%。随着生物炭施用量的增加,AM真菌侵染率显著增加,T1和T2处理分别较T0处理提高71.88%和115.88%;AOA、AOB、nirK和nirS基因丰度显著降低;nosZ基因丰度增加。施加生物炭处理的N₂O排放通量和累积排放量均低于不施生物炭处理,具体表现为：T0 > T1 > T2。相关分析表明,生物炭施用量与AM真菌基因丰度呈显著正相关;与nosZ基因丰度呈正相关;与AOA、AOB、nirK、nirS基因丰度呈极显著负相关。N₂O排放通量与AOA、nirK、nirS基因丰度呈极显著正相关;与土壤含水量和土壤硝态氮含量呈显著正相关;与AM真菌、nosZ基因丰度、易提取球囊霉素含量、铵态氮含量呈极显著负相关。集成推进树（ABT）分析表明,AOA对N₂O排放的影响最大,其次是AM真菌和nirS。总之,生物炭处理改善土壤理化性质、提高土壤AM真菌侵染率、调节硝化、反硝化相关功能基因的丰度,减少N₂O气体排放,为旱地农田合理施用生物炭减少N₂O气体排放提供理论依据。     

松嫩平原农田土壤有机碳变化及固碳潜力估算

基于1979—1985年全国第二次土壤普查和2015年实地采样数据,利用土壤类型法计算了近35年来松嫩平原及其各县农田表层土壤有机碳密度和土壤碳库储量;并分析了松嫩平原农田土壤有机碳密度的空间分布及变化特征;利用饱和值法对松嫩平原及其各县市农田土壤有机碳量的变化趋势进行拟合,估算其农田土壤的固碳潜力。结果表明:(1)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳密度平均值为1.61 kg/m~2,近35年来约有81.59%的农田土壤有机碳密度呈下降趋势,集中分布在松嫩平原北部、东部和东南部地区,以富裕县东部、依安县中部、肇东县西部、扶余县西部等地区土壤有机碳密度下降幅度最大;(2)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳库总储量为233.63 Tg,比全国第二次土壤普查减少了32.62 Tg;(3)2015年松嫩平原农田表层土壤总固碳潜力为-32.7 TgC,呈现出"碳源"趋势,农田土壤单位面积固碳潜力平均值为-1.793×10~(-3)Tg/km~2。     

平茬对半干旱黄土丘陵区柠条林地土壤水分的影响

半干旱黄土丘陵区多年生柠条人工林地发生土壤旱化,研究柠条林平茬对土壤水分影响对于防治土壤旱化具有重要意义。采用中子仪测定土壤水分,对未平茬和平茬柠条林地土壤水分进行测定,分析了平茬对土壤水分的影响。结果表明:未平茬和平茬柠条林地降雨补给量(R₁,R₂)同降雨量(P)显著正相关(P<0.05)。定义降雨耗损量(林冠截留量和地表径流之和)占降雨量的百分比为降雨耗损率,未平茬林地降雨损耗率(L₁)和平茬柠条林地降雨损耗率(L₂)分别与其降雨前土壤表层(0-20 cm)含水量(S₁,S₂)呈明显指数关系(P<0.05):L₁=2.54exp(0.22S₁),L₂=2.40exp(0.27S₂),表层含水量相同时,平茬林地降雨损耗率明显高于未平茬林地。平茬后,林地降雨最大入渗深度减小,土壤水分利用深度减小;短时间内(2个月左右)林地20-160 cm含水量增加,之后平茬林地土壤含水量与未平茬林地土壤含水量接近;丰水年和丰水年后的第一年,平茬林地含水量低于未平茬林地,0-400 cm土壤储水量比未平茬林地最多低45.9 mm。平茬后200-400 cm土层土壤水分有少量增加,但是0-200 cm土层土壤含水量损失更严重。平茬3a后,平茬对柠条林地土壤水分的影响减弱。     

氮素添加对贝加尔针茅草原土壤团聚体微生物群落的影响

大气氮沉降增加作为全球气候变化的重要因素,其对土壤生态系统影响的研究受到了生态学家的广泛关注。土壤微生物是有机物分解和养分循环的主要参与者,在维持土壤的功能多样性和可持续发展方面发挥着重要的作用。氮沉降的激增会引起土壤微生物群落结构和功能的改变。土壤中营养物质在不同团聚体组分中分布的不均匀,为微生物提供了空间异质微生境。为揭示草原土壤不同粒径团聚体中微生物群落分布及其对氮素添加响应特征。自2010年起,在内蒙古贝加尔针茅草原典型地段设置N₀（0 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅（15 kg hm^-2 a^-1）、N₃₀（30 kg hm^-2 a^-1）、N₅₀（50 kg hm^-2 a^-1）、N₁₀₀（100 kg hm^-2 a^-1）、N₁₅₀（150 kg hm^-2 a^-1）6个氮素添加处理模拟氮沉降野外控制试验。采用磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acid,PLFA）法测定>2 mm、0.25-2 mm和<0.25 mm 3个粒径土壤团聚体中微生物PLFA含量,探讨氮素添加对土壤团聚体微生物群落结构的影响。结果表明：氮素添加提高了土壤碳、氮含量,降低了土壤pH。氮素添加显著提高了0.25-2 mm土壤团聚体微生物群落磷脂脂肪酸总量、真菌磷脂脂肪酸含量和真菌/细菌（Fungi/bacteria,F/B）、革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌（Gram-positive bacteria/gram-negative bacteria,G⁺/G^-）的比值（P<0.05）,降低了土壤团聚体微生物Margalef丰富度指数（P<0.05）。相关性分析表明,土壤团聚体微生物总PLFAs、真菌PLFAs含量、G⁺/G^-、F/B与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系,与C/N值负相关。综合研究表明,连续8年氮素添加显著提高了土壤有机碳和全氮含量、降低了土壤pH;提高了0.25-2 mm土壤团聚体真菌群落,土壤有机碳、全氮的固持与真菌群落的增加有关。