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。     

伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分及其含量差异

土壤活性有机碳对环境变化反应敏感,为探讨伊犁河谷不同类型湿地土壤活性有机碳组分含量及其影响因素,本研究以伊犁河谷常年水淹的芦苇湿地、极少水淹的雀稗湿地以及季节性水淹的拂子茅湿地为对象,测定0～40 cm土层内土壤易氧化有机碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)的含量,分析不同类型湿地EOC、DOC和MBC之间的相关性及其与土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、土壤养分(铵态氮、全磷)和土壤有机碳(SOC)之间的关系。结果表明:3种不同类型湿地土壤活性有机碳组分在0～40 cm土层内的垂直分异规律一致,均随土壤剖面的加深而递减,而土壤MBC、EOC和DOC含量差异性显著(P0.05),其中芦苇湿地的土壤MBC、EOC和DOC含量均最低;3种类型湿地中,MBC、EOC和DOC所占SOC的比例分别在4. 33%～18. 02%、28. 85%～66.06%、0.73%～1.36%;除DOC所占SOC比例在0～40 cm土层内呈现先增大后减小规律外,MBC和EOC占SOC比例未呈现一致的变化规律; 3种土壤活性有机碳组分所占土壤有机碳的比例以EOC所占比例最大,DOC所占比例最小; MBC、EOC占SOC的比例均以雀稗湿地最高,DOC所占比例以拂子茅湿地最高,而芦苇湿地MBC、EOC和DOC比例均较低;3种类型湿地MBC、EOC和DOC彼此之间相关性均达到显著水平,DOC与土壤全磷相关性不显著,而3种土壤活性有机碳组分与土壤养分、土壤酶活性相关性均达到显著水平。本研究表明,土壤酶活性和土壤养分是影响土壤活性有机碳含量的重要因子。     

鄱阳湖湿地水位梯度下不同植物群落类型土壤有机碳组分特征

在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区沿水位梯度采集了7种优势植物群落下0~15、15~30 cm土壤样品,测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性碳(DOC)含量,以阐明鄱阳湖典型湿地土壤有机碳及其不同组分特征与影响因子,探讨植物群落演替对有机碳库及其组分的影响。结果表明:(1)各群落0~30 cm土层SOC、HFOC、LFOC、MBC和DOC含量变化范围分别为4.92~48.14 mg·g~(-1)、4.66~41.42 mg·g~(-1)、0.46~6.52 mg·g~(-1)、124.22~419.23 mg·kg~(-1)和33.17~153.63 mg·kg~(-1)。(2)土层、群落类型及其交互作用均对总有机碳及其组分产生显著影响,水位梯度的影响未达到显著性。(3)湿地0~30 cm土壤HFOC、LFOC、MBC和DOC占总有机碳平均比例分别为92.9%、7.1%、1.44%和0.74%,土壤碳库以稳定的重组有机碳为主,LFOC、MBC、DOC等3种活性有机碳组分在空间分布上没有表现出一致性。(4)鄱阳湖湿地沉水植物群落退缩,湿生、挺水植物群落的扩展短期内将增加土壤碳储量,但碳库的稳定性降低。     

中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤活性有机碳含量及季节动态

为探明不同演替阶段土壤碳吸存潜力,选取演替时间为15a(演替初期)、47a(演替中期)、110a(演替后期)3个中亚热带常绿阔叶林,分析了各演替阶段的土壤有机碳(SOC)含量以及土壤微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)和微生物熵(SMQ)的季节变化。结果表明:演替中、后期不同土层的土壤SOC、MBC、DOC含量和SMQ均显著高于演替初期(P<0.05);与演替中期相比,演替后期土壤MBC、DOC含量有所降低,SOC含量和SMQ无显著差异。土壤SOC、MBC和DOC含量随土层加深而显著性降低(演替初、中期DOC除外),并随演替进行逐渐向腐殖质层富集。不同演替阶段MBC、DOC和SMQ均有显著季节变化,最低值出现在秋季,最高值随演替进程由冬季逐步转向夏季。相关分析表明,不同演替阶段土壤活性有机碳含量与土壤有机碳含量极显著相关(P<0.01),且土壤活性有机碳(MBC、DOC)和SMQ对土壤碳库变化更为敏感。     

模拟增温对长江源区高寒沼泽草甸土壤有机碳组分与植物生物量的影响研究

以高寒沼泽草甸为研究对象, 采用开顶室增温小室进行增温模拟实验, 设置CK(对照点)、T1(增温1.5—2.5 ℃)、T2(增温3—5 ℃)3种处理, 研究了短期增温对高寒沼泽草甸土壤活性有机碳库及生物量生产的影响。结果表明: (1)T1增温显著促进土壤微生物量碳(MBC)的生成, T2增温幅度过大, 抑制了微生物的活性, 导致这种促进效果在T2内不显著。(2)T1, T2增温均使得0—20 cm 土层土壤有机碳(SOC)含量降低, T1增温促进20—30 cm土层土壤有机碳(SOC)的生成, 但这种促进效果在T2内并不显著。(3)T1, T2增温均使得0—20 cm 土层土壤溶解性有机碳(DOC)含量降低, 20—30 cm土层土壤溶解性有机碳(DOC)含量无明显变化。(4)模拟增温促进了长江源高寒沼泽草甸地上生物量的生成, 并且增温幅度越大地上生物量增加越多。T1增温促进了地下生物量的生成, T2增温幅度过大, 对地下生物量随温度上升而增加的这种促进作用有所抑制。(5)土壤有机碳(SOC), 土壤微生物量碳(MBC), 土壤溶解性有机碳(DOC)三者碳组分之间均呈显著正相关, 表明土壤有机碳(SOC)的变化在一定程度上制约的土壤微生物量碳(MBC)与土壤溶解性有机碳(DOC)的变化。     

自养微生物同化CO_2的分子生态研究及同化碳在土壤中的转化

大气中CO2浓度持续升高和全球气候变暖是亟待解决的重大环境问题。自养微生物在环境中广泛分布,能直接参与CO2的同化,因此研究自养微生物同化CO2的分子生态学机制具有重大的科学意义。以往对自养微生物的研究多针对基因组DNA,从DNA水平揭示了不同生态系统中碳同化自养微生物的种群结构和多样性,但这些微生物在生态系统中的具体功能有待进一步的研究。近年来,随着转录组学研究技术和稳定同位素探针技术(SIP)的发展,自养微生物同化CO2的生态机理研究不断深入,这些研究明确揭示了碳同化自养微生物是河流、湖泊和海洋生态系统中CO2固定作用的驱动者,并新发现了一些具有CO2同化功能的微生物群落。基于国内外有关研究进展,从DNA和RNA水平上对自养微生物同化CO2的分子机理以及稳定同位素探针技术(SIP)在碳同化微生物研究中的应用进行了分析和总结,初步展望了RNA-SIP技术在陆地生态系统碳同化微生物分子生态学研究中的前景。同时,探讨了陆地生态系统同化碳的转化和稳定性机理,以期为深入了解生态系统碳循环过程和应对气候变化提供理论依据。     

培养条件下旱地和稻田土壤活性有机碳对外源有机底物的响应

土壤微生物生物量碳（MBC）和溶解有机碳（DOC）是土壤有机碳的活性组分,能够较快反映土壤环境变化。以¹⁴C标记葡萄糖和稻草为底物,室内培养法研究了相同含水量（45% WHC）条件下,红壤旱地和稻田土壤活性有机碳对外源有机底物的响应。结果表明,土壤微生物能迅速吸收利用葡萄糖和稻草中的DOC组分,而使土壤MBC含量在短时间（前5 d）内出现最大值。添加葡萄糖和稻草处理,旱地土壤MBC峰值分别高于对照69.4%和55.1%,稻田土壤高于对照10.2%和10.5%。整个培养期（100 d）内,添加葡萄糖和稻草处理旱地土壤MBC的平均含量分别高于对照82.1%和41.5%（P<0.05）;而稻田土壤MBC在培养前期（0～60 d）,分别高于对照8.8%和5.1%（P<0.05）,60 d后与对照差异不显著。葡萄糖和稻草的添加对旱地土壤总DOC含量没有显著影响（0～2 d除外）,但可明显提高稻田土壤总DOC含量（增幅为12.8%～26.0%）。100 d内,2个土壤中¹⁴C标记MBC（¹⁴C-MBC）占总量的比例为4.5%～47.4%,¹⁴C标记DOC（¹⁴C-DOC）为4.0%～12.7%。说明在土壤含水量为45%WHC条件下,有机底物的添加对旱地土壤MBC的影响大于稻田土壤,但对DOC的影响则反之。同位素示踪表明,土壤有机质本身是DOC和MBC的主要来源。     

三江平原不同湿地类型土壤活性有机碳组分及含量差异

土壤活性有机碳对土壤干扰的反应较快,是土壤有机碳早期变化的敏感性指标。近50年来,三江平原湿地土壤有机碳库受农事活动影响较大。为了探讨不同湿地类型土壤活性有机碳主要组分土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和易氧化有机碳(Easily oxidized organic carbon,EOC)的分布差异及主要影响因子,选择了三江平原洪河自然保护区4种典型的湿地类型(小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地)为研究对象。分析了不同湿地类型土壤可溶性有机碳,微生物量碳和易氧化有机碳在0—30 cm土层内的分布特征和分配比例及其与有机碳、土壤养分和酶活性指标(蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶)之间的相关关系。结果表明:(1)4种湿地类型土壤DOC、MBC和EOC含量均随土层深度的增加而减少。不同湿地类型之间土壤活性有机碳含量在0—30 cm土层内存在显著性差异(P0.05),相对于长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地而言,未淹水的小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地具有较高的DOC,MBC和EOC含量。(2)土壤DOC、MBC和EOC占有机碳比例分别为0.27%—0.63%,1.27%—5.94%和19.63%—41.25%。土壤DOC所占比例呈先增后减的变化趋势,最大的比例均出现在10—20 cm。MBC所占比例在土壤剖面上则未表现出一致的变化规律,而EOC所占比例则随土层深度的增加而逐渐减少。(3)土壤DOC占SOC比例以小叶章湿地最高,MBC和EOC占SOC的比例则以小叶章+沼柳湿地最高。而长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地则具有更低的DOC,MBC和EOC比例。(4)综合分析表明,4种湿地类型土壤DOC,MBC和EOC两两之间存在极显著相关性关系,它们除了与碳氮比相关性不显著外,与土壤有机碳,全氮,全磷养分和酶活性指标间相关性均达到极显著水平,尤其是与有机碳和全氮的相关性系数更高,此外DOC与纤维素酶,MBC与过氧化氢酶相关性更大。由此可见,土壤碳氮磷养分和酶活性是影响土壤活性有机碳组分分布的重要因素。     

中亚热带4种森林类型土壤活性有机碳的季节动态特征

2011年12月至2012年9月, 在湘中丘陵区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林、马尾松(Pinus massoniana)-石栎(Lithocarpus glaber)针阔混交林、南酸枣(Choerospondias axillaries)落叶阔叶林、石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林1 hm²的长期定位观测样地, 采集0-15 cm、15-30 cm土层土壤样品, 测定土壤微生物生物量碳(MBC)、可矿化有机碳(MOC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)含量, 分析4种森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量的季节变化特征, 为揭示天然林保护与恢复对土壤有机碳(SOC)库的影响机理过程提供基础数据。结果表明: 森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量具有明显的季节动态, 且不同森林同一土壤活性有机碳组分的季节变化节律基本一致, MBC、MOC、ROC含量表现为夏、秋季较高, 春、冬季较低; DOC含量表现为春、夏、冬季较高, 秋季最低; 同一森林不同土壤活性有机碳组分含量的季节变化节律不同; 土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量与土壤自然含水率、SOC、全N、水解N、全P (除杉木人工林土壤MBC、MOC、ROC外)、速效P含量显著或极显著正相关, 与土壤pH值、全K、速效K含量相关性不显著, 表明不同森林类型外源碳库投入和土壤理化性质的差异是导致不同森林类型土壤活性有机碳含量差异显著的主要原因, 该区域森林土壤活性有机碳各组分含量的季节变化与各森林类型组成树种生长节律及其土壤水分含量和SOC、N、P的可利用性, 以及土壤活性有机碳各组分的来源有关, 森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量可作为衡量森林土壤C、N、P动态变化的敏感性指标。     

中亚热带4种森林类型土壤活性有机碳的季节动态特征北大核心CSCD

2011年12月至2012年9月,在湘中丘陵区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林、马尾松(Pinus massoniana)-石栎(Lithocarpus glaber)针阔混交林、南酸枣(Choerospondias axillaries)落叶阔叶林、石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林1 hm2的长期定位观测样地,采集0–15 cm、15–30 cm土层土壤样品,测定土壤微生物生物量碳(MBC)、可矿化有机碳(MOC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)含量,分析4种森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量的季节变化特征,为揭示天然林保护与恢复对土壤有机碳(SOC)库的影响机理过程提供基础数据。结果表明:森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量具有明显的季节动态,且不同森林同一土壤活性有机碳组分的季节变化节律基本一致,MBC、MOC、ROC含量表现为夏、秋季较高,春、冬季较低;DOC含量表现为春、夏、冬季较高,秋季最低;同一森林不同土壤活性有机碳组分含量的季节变化节律不同;土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量与土壤自然含水率、SOC、全N、水解N、全P(除杉木人工林土壤MBC、MOC、ROC外)、速效P含量显著或极显著正相关,与土壤p H值、全K、速效K含量相关性不显著,表明不同森林类型外源碳库投入和土壤理化性质的差异是导致不同森林类型土壤活性有机碳含量差异显著的主要原因,该区域森林土壤活性有机碳各组分含量的季节变化与各森林类型组成树种生长节律及其土壤水分含量和SOC、N、P的可利用性,以及土壤活性有机碳各组分的来源有关,森林土壤MBC、MOC、ROC、DOC含量可作为衡量森林土壤C、N、P动态变化的敏感性指标。     

辽东山地不同森林类型土壤有机碳季节动态及其驱动因子

为探讨辽东山地不同森林类型土壤有机碳季节变化特征及其驱动因子,选取落叶松人工林、蒙古栎-核桃楸次生林和槭树次生林为对象,测定不同土壤层次的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量及其季节动态,分析土壤理化因子、生物量因子和气候因子对不同森林类型土壤SOC、DOC和MBC的影响。结果表明:不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC含量均表现出明显的垂直分布特征,即0～10 cm10～20 cm20～30 cm,且蒙古栎-核桃楸林显著大于落叶松林和槭树林;不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC含量均有显著的季节变化,表现为夏季较高,DOC和MBC最高值出现的月份不同步;土壤SOC和MBC与土壤含水率、pH、温度呈正相关,与容重和降水呈负相关;土壤DOC与含水率、pH和降水呈正相关,与容重呈负相关;土壤SOC、DOC、MBC多与乔木干、根和凋落物未分解层生物量呈负相关,与灌草层地下生物量和凋落物半分解层生物量呈正相关;不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC与其驱动因子的相关程度不同,说明森林类型与气候变化共同作用使不同森林类型形成了其独特的微环境,影响土壤SOC、DOC和MBC含量及其动态变化;蒙古栎-核桃楸次生林土壤SOC、DOC和MBC储量在各土层均显著高于其他森林类型,反映其更有利于养分的累积,是适合辽东山地森林结构调整与土壤恢复的森林构建与改造模式。     

亚热带米槠林不同更新方式对土壤可溶性有机质降解性的影响

可溶性有机质(DOM)的生物降解性影响着土壤有机质的存留和释放,对深入认识森林土壤养分循环意义重大。为探究森林更新对土壤DOM降解特征的影响,选取亚热带地区米槠天然林(NF)、米槠次生林(SF)和米槠人工促进天然更新林(AR)土壤DOM溶液为研究对象,进行室内降解(42 d)试验。结果表明: 1)3种林分土壤可溶性有机碳(DOC)的降解率和易降解DOC的比例均为SF>AR>NF;可溶性有机氮(DON)和微生物生物量碳(MBC)是显著影响易降解DOC比例的因子;2)难降解组分占3种林分土壤DOC的大部分(72.3%～94.6%),其周转时间长,有利于稳定土壤有机质(SOC)的形成;3)土壤DOM最初的腐殖化指数(HIX_em)会影响易降解DOC的周转时间。DOM光谱结构随降解过程呈现动态变化,说明DOM中易降解组分被消耗完后,微生物会转而降解芳香类和疏水性物质以获取碳源。综上,米槠天然林更新为次生林和人促林后增加了易降解DOC的比例,提高了土壤DOM生物可降解性,不利于SOC的积累。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤活性有机碳库的影响

为了解植被恢复对土壤活性有机碳库的影响,采用空间代替时间序列方法,对衡阳紫色土丘陵坡地植被恢复对土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明,土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和易氧化碳(ROC)含量均以乔灌阶段最高(P0.05),随土层加深显著减小(P0.05)。随恢复进程,MBC/SOC、DOC/SOC和ROC/SOC显著增加(P0.05);0~20 cm土层,LFOC/SOC随恢复显著增加(P0.05),而20~40 cm土层,LFOC/SOC的差异不明显(P0.05)。随土层加深,LFOC/SOC显著减小(P0.05),DOC/SOC、MBC/SOC和ROC/SOC逐渐增加(P0.05)。SOC、MBC、DOC、LFOC和ROC间存在极显著正相关关系(P0.01)。各类活性有机碳库与土壤含水量(SWC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)和速效磷(AP)呈显著或极显著正相关关系(P0.05或P0.01),与土壤容重(BD)呈极显著负相关关系。因此,植被恢复在一定程度上可提高衡阳紫色土丘陵坡地土壤活性有机碳的形成和积累,增加土壤碳储量。     

黄土高原不同乔木林土壤微生物量碳氮和溶解性碳氮的特征

选取黄土丘陵区子午岭4种不同乔木林下的0—5 cm和5—20 cm的土壤为研究对象,通过氯仿熏蒸浸提方法测定了微生物量碳氮、溶解性碳氮以及土壤的理化性质。研究结果表明,不同乔木林下0—5 cm土层土壤微生物量氮(MBN)土壤微生物量碳(MBC)均表现为:辽东栎侧柏油松刺槐,5—20 cm土层为:侧柏辽东栎油松刺槐,说明不同乔木林对土壤表层和下层的微生物量有明显的影响。上层土壤溶解性碳(DOC)、溶解性氮(DON)大于下层土壤。土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)在4—8之间,MBC/MBN、MBN、MBC均表现为随着土层的深度逐渐降低的趋势。MBC与MBN具有显著的正相关性,MBN、MBC与有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、MBC/MBN、溶解性碳与微生物量碳之和(DOC+MBC)、溶解性氮与微生物量氮之和(DON+MBN)呈现出极显著的正相关性(P0.01)。DOC+MBC、DON+MBN比DOC、DON、MBC、MBN更能反映土壤微生物量与活性碳氮库。总体来说,人工刺槐林对土壤碳氮库的增加有一定的作用,但是相对于辽东栎和侧柏等天然次生林有一定的差距。     

岭南垛基果林湿地土壤碳组分特征

岭南垛基果林湿地是珠三角地区典型的湿地类型之一,其对土壤碳汇的贡献值得关注。为探讨果林种植类型对土壤有机碳的影响,对广州垛基果林湿地内种植黄皮(Clausenalansium)(HP),龙眼(Dimocarpuslongan)(LY)、杨桃(Averrhoa carambola)(YT),龙眼和黄皮间种(LH),杨桃、龙眼和黄皮间种(YLH)共5种种植类型下的表层(0～20 cm)土壤碳组分进行研究。结果表明,不同的植被类型对土壤的总有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)、惰性碳(NLC)含量都有影响,LY的SOC含量最高(22.6 g/kg),显著高于YLH (P<0.05),且NLC含量显著高于LH和YLH (P<0.05)。NLC含量与土壤养分呈正相关,与土壤容重呈负相关。YT的MBC含量显著高于LY、HP、LH (P<0.05),且MBC/SOC显著高于HP、LY(P<0.05)。YLH模式下,土壤DOC含量和DOC/SOC显著高于其他植被类型(P<0.05)。LH的ROC/SOC显著高于HP和L...     

不同形态有机碳的有效性在两种重金属污染水平下水稻土壤中的差异

调查分析了两块不同重金属污染水平下的水稻田土壤有机碳活性组分的含量,以评价重金属胁迫条件下有机碳基质的微生物有效性。结果显示,重污染水稻土的总有机碳(TOC)、0·5mol·L-1K2SO4溶解态有机碳(K2SO4-C)、微生物生物量碳(MBC)、1~7d(CO2-C1~7d)和8~28d矿化的有机碳(CO2-C8~28d)的含量均显著低于轻污染土壤(p<0·001)。碳有效性指标中,微生物商(MBC/TOC比)和8~28d的有机碳矿化率(CO2-C8~28d·TOC-1d-1))在轻污染土壤中较高,而K2SO4-C/TOC和代谢商(qCO2)在重污染土壤较高(p<0·001)。1~7d的有机碳矿化率(CO2-C1~7d·TOC-1d-1)在两种土壤中差异不显著。两种土壤培养初期的有机碳矿化率远高于培养后期(p<0·001)。逐步回归分析显示,CO2-C1~7d与活性组分K2SO4-C和MBC显著相关(r2=0·83,p<0·001),而CO2-C8~28d只与TOC显著相关(r2=0·70,p<0·001)。研究表明,尽管K2SO4溶解态有机碳在供试的重金属污染的水稻土中是较易被分解的活性碳基质,但重金属污染抑制了微生物数量及其呼吸活性,降低了活性有机碳库的矿化率,这是导致土壤中K2SO4溶解态碳积累的原因。溶解性有机碳又能提高重金属的有效性,进一步抑制微生物对有机碳的矿化。因此,评价重金属污染的水稻土有机碳的有效性,应当综合考虑不同有机碳库的活性、微生物的矿化能力和碳基质在不同阶段的供应潜力。     

稻田与旱地土壤自养微生物同化碳在土壤中的矿化与转化特征

选择亚热带地区3种典型稻田和旱地土壤,应用碳同位素^14C-CO₂标记示踪技术结合室内模拟培养试验,研究自养微生物同化碳(“新碳”)在土壤碳库中的矿化和转化特征.结果表明: 在100 d的培养期内,“新碳”的矿化经历了先上升、10 d后缓慢下降、最后渐趋稳定的3个阶段.“新碳”的矿化比例为8.0%～26.9%,矿化速率为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,其中,稻田土壤为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,旱地土壤为0.01～0.08 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,而原有有机碳的矿化比例为1.6%～5.7%,矿化速率为1.3～25.66 μg C·g^-1·d^-1.土壤活性碳库\[可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)\]中,¹⁴C-DOC在培养初期(0～10 d)先上升,升高幅度达0.3 mg·kg^-1,10～30 d又迅速下降,下降幅度达0.42 mg·kg^-1,至30 d后缓慢下降.¹⁴C-MBC的波动与¹⁴C-DOC不同,在培养初期(0～10 d)先迅速下降,10～30 d又迅速上升,至40 d后缓慢下降并趋于稳定.水稻土¹⁴C-DOC/DOC的转化更新速率明显大于旱地,而旱地¹⁴C-MBC/MBC的转化更新速率大于水稻土.
     

棕色石灰土和红壤碳释放对添加矿物质(Fe(OH)_3和CaCO_3)的响应

为阐明喀斯特地区土壤演变过程(脱钙镁富铁铝化作用)中土壤特有矿物对碳释放的影响,本文以喀斯特区典型的高和低有机碳含量水平的棕色石灰土和红壤为研究对象,通过80 d室内培养试验,研究土壤碳释放(有机碳和无机碳)对添加土壤中特有矿物质(Ca14CO3和Fe(OH)3)的响应。结果表明:添加Ca14CO3和Fe(OH)3均对棕色石灰土和红壤中原有碳的释放有正激发效应,以前者(培养结束时土壤原有碳累积释放量为823.8~1367.2 mg·kg-1)显著大于后者(502.5~635.7 mg·kg-1),说明喀斯特地区土壤由富钙镁的石灰土向富铁铝的红壤演变过程可能是土壤碳库逐渐稳定的过程。添加Ca14CO3和Fe(OH)3后,土壤原有碳的累积释放量的大小与土壤有机碳本身含量水平密切相关,均以高量有机碳红壤低量有机碳红壤和石灰土高量有机碳石灰土(P0.05)。培养过程中,无论是添加Ca14CO3还是Fe(OH)3,土壤可溶性有机碳(DOC)含量与碳释放激发效应的变化趋势一致,表明DOC可用于指示棕色石灰土和红壤激发效应强弱。土壤微生物生物量碳与碳释放激发效应的变化趋势不一致,说明添加Ca14CO3或Fe(OH)3对土壤原有碳的激发效应主要源于外源物添加后改变了土壤物理和化学环境,而土壤微生物的贡献相对较少。     

菌渣化肥配施对稻田土壤微生物量碳氮和可溶性碳氮的影响

菌渣作为一种养分丰富的有机物料还田,可减少化肥施用,同时保持土壤肥力;而土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮是土壤活性碳氮库的重要组成部分,其含量和比例变化对土壤肥力均具有重要作用。因此,探讨不同比例菌渣化肥配施对土壤微生物量碳、氮及可溶性碳、氮的影响,评价菌渣在优化土壤肥力方面的生态作用具有重要意义。本研究在水稻田间定位试验条件下,设置3个化肥水平(C) 0%、50%、100%,菌渣相对用量(F) 0%、50%、100%,共9个处理,分析了各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可溶性碳(DOC)、氮(DON)的变化特征,及其占土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的比例与相关关系。结果表明:菌渣化肥配施后,微生物量碳和可溶性碳、氮均在C100F50最高,微生物量氮在C50F100最高,与不施肥处理相比,分别显著增加了49.40%、43.65%、83.52%、207.19%;MBC/SOC和DOC/SOC均随着菌渣化肥配施量的增加而减少,MBN/TN和DON/TN均在C100F50最高。相关分析表明,MBC、DOC与SOC,MBN与TN均呈极显著正相关,DON和TN呈显著正相关。总体来讲,菌渣化肥配施能够显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮含量,但不是随着用量的增加一直呈增加趋势,高量菌渣或者化肥下会有降低趋势;菌渣化肥配施降低了土壤微生物量和可溶性碳氮比,因此适宜的菌渣化肥配施是提高土壤有机碳周转速度、微生物活性及其氮素供应能力和有效性的最佳选择。     

土地利用变化对漳江口红树林土壤有机碳组分的影响

土地利用变化对土壤有机碳(SOC)的影响是全球碳循环研究的重要内容。本研究在福建漳江口红树林保护区采集红树林湿地、旱地(红树林湿地转变而来)和水田(长期种植水稻)3种土壤,测定土壤有机碳及其组分的含量变化。结果表明:红树林土壤总有机碳含量分别高于旱地土壤29.50%和水田土壤19.56%,而水田土壤有机碳含量高于旱地土壤。在湿地转变为旱地后,可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)和矿质结合有机碳(MOC)分别增加了40.39%、248.43%和144.00%,但重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和粗颗粒有机碳(CPOC)则分别下降了20.91%、46.44%和36.58%。水田土壤有机碳各组分含量均高于旱地土壤,但仅有MBC、FPOC和MOC含量高于湿地土壤。3种土地利用类型的土壤有机碳各组分含量的分配比例与其有机碳含量的规律一致。相关分析表明,3种土壤的有机碳组分中HFOC、LFOC、CPOC、MOC与SOC具有显著的相关关系,可以用来指示SOC的动态变化。这些结果说明,红树林湿地经人为垦殖后土壤SOC显著流失,但合理的耕作管理会使农田土壤具有更大的固碳潜力。