喀斯特峰丛洼地不同土地利用类型土壤有机碳和氮素分布特征

为探讨喀斯特峰丛洼地景观类型表层土壤和土壤剖面有机碳和氮素的分布特征,在广西壮族自治区环江毛南族自治县采集典型景观类型耕地、退耕还草地、退耕还林地和林地表层样品及耕地、退耕还草地、退耕还林地剖面样品,进行了系统的分析。结果表明:林地土壤土层浅薄,但其表层土壤有机碳和全氮含量平均高达46.14和4.87g·kg-1,耕地土壤有机碳和全氮含量为13.96和1.88g·kg-1,退耕还林地表层土壤有机碳和全氮含量比耕地明显提高,退耕还草地比耕地略高;耕地0～40cm和退耕还草地0～30cm土壤有机碳和全氮含量随剖面深度增加急剧下降,耕地40～100cm和退耕还草地30～100cm则缓慢下降,退耕还林地土壤厚度一般小于1m,土壤有机碳和全氮含量在整个剖面均随深度增加急剧下降;说明地形、人类活动和土层厚度等影响表层土壤有机碳和全氮含量,其中地形和人类活动是关键影响因子;植被类型影响土壤有机碳和全氮的剖面分布,退耕还林(草)使土壤有机碳和氮储量增加。     

退耕还草对土壤水分养分演变的影响

研究了高原沟壑区1984～1998年种植小麦和退耕种植苜蓿期间,土壤水分、土壤有机碳氮含量的演变。结果表明,种植小麦在不施肥的条件下从1984年到1998年,0～300cm土层水分和耕层有机碳氮含量都保持相对稳定,增施氮磷肥或在氮磷肥基础上配施有机肥土壤80～200cm土层水分有降低趋势,而耕层有机碳氮含量分别提高14％～60％和12％～55％。地表植被在1984年由作物改种苜蓿后到1998年,0～300cm土层土壤水分由1984年的20％逐渐降低至10％,耕层有机碳氮含量分别增加23％～77％和20％～68％。无论种植小麦还是退耕种植苜蓿耕层以下土层的有机碳氮含量从1984年到1998年变化不大。在雨养农业区,水分利用效率是制约土壤水分和养分呈现相反变化的重要因素。     

黄土高原半干旱草地封育后土壤碳氮矿化特征

土壤有机碳和全氮的分布与矿化是退化草地封育后土壤生态效应研究的重要内容和指标。结合野外调查和室内培养实验,研究了半干旱黄土区不同封育年限草地土壤有机碳和全氮的含量变化及其矿化特征。结果表明,封育对半干旱黄土区退化草地土壤有机碳和全氮的影响主要体现在0-40 cm土层封育超过17a后,封育年限的影响逐渐减弱。封育显著增加了土壤有机碳矿化速率和C_(min)/C_0封育对有机碳矿化速率的影响与封育年限和土层深度无关,而对C_(min)/C_0的影响则与封育年限和土层深度有关。封育显著提高了0-40 cm土层土壤氮素矿化速率,但是降低了40-80 cm土层土壤氮矿化速率,并且降低了080 cm土层N_(min)/N_0。碳氮矿化速率与有机碳和全氮之间显著相关,而与碳氮比之间的相关性较小。这些结果表明,退化草地封育后土壤碳氮元素的转化主要受土层深度、封育年限以及土壤碳氮含量的影响。     

黄土高原植被自然恢复和人工造林对土壤碳氮储量的影响

土地利用方式变化能对土壤碳氮储量产生重要影响.为了探讨不同土地利用方式对土壤碳氮的影响,研究了黄土高原子午岭林区自退耕还林(草)工程实施以来(15年)自然恢复草地和人工油松林地0～100 cm土层土壤碳氮储量、碳氮比以及根系生物量的差异.结果表明:自然恢复草地和人工油松林地土壤有机碳均表现出表聚效应,自然恢复草地0～20 cm土层土壤有机碳储量显著低于人工油松林,而其他土层差异均不显著.人工油松林0～100 cm土层土壤总碳储量为117.94 Mg·hm^-2,比自然恢复草地增加28.4%.两种植被类型土壤全氮储量在各土层间差异均不显著,但自然恢复草地0～100 cm土层土壤全氮总储量为7.69 Mg·hm^-2,比人工油松林高17.7%.自然恢复草地和人工油松林土壤铵态氮储量在各土层间差异均显著,自然恢复草地铵态氮储量显著高于人工油松林,且随土层增加表现为先增后降的趋势.而自然恢复草地和人工油松林土壤硝态氮储量只在0～20 cm土层差异显著,且自然恢复草地高于人工油松林.自然恢复草地和人工油松林土壤碳氮比表现为0～20 cm土层差异不显著,随土层的加深表现为人工油松林碳氮比显著高于自然恢复草地,且差异逐渐增大.自然恢复草地和人工油松林土壤碳氮储量与根系生物量均呈显著正相关.因此,自然恢复草地土壤有利于氮储量的积累,人工油松林土壤有利于土壤碳储量的增加,且根系是影响土壤碳氮储量分布的重要因子.     

宁南山区不同恢复年限柠条林土壤养分及有机碳组分变化特征

植被恢复能有效改善土壤质量,促进土壤有机碳(SOC)的固存。本研究以宁南山区0～100 cm土层不同恢复年限(16、28、38年)柠条林为研究对象,以农田和天然草地作为对照,分析了土壤养分及有机碳组分沿剖面分布特征及其对恢复年限的响应。结果表明：1)SOC、土壤全氮(TN)、全磷(TP)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)含量以及颗粒态有机碳占总有机碳的比例(POC/SOC)均随土层深度增加而降低,而矿物结合态有机碳占总有机碳的比例(MAOC/SOC)呈相反趋势;2)随着柠条恢复年限的增加,SOC、TN、TP、C∶P、N∶P、POC和MAOC含量逐渐降低,C∶N无显著变化,POC/SOC先增后减,MAOC/SOC先减后增;3)在3种土地类型中,POC、MAOC与SOC之间均呈极显著正线性相关关系,且SOC的增加主要依赖于MAOC的增加。天然草地和柠条林地土壤SOC、TN、TP、POC和MAOC含量均显著高于农田。综上,柠条林地土壤养分及POC、MAOC含量随着恢复年限增加逐渐降低;与农田相比,天然草地和柠条林地维持和提高土壤养分及碳储存的能力较高。     

土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及碳储量的影响

以典型黑土区29年长期定位试验处理下的土壤为对象,研究了农田、裸地、自然草地和落叶松林地4种土地利用方式下土壤剖面(0~200 cm)有机碳及碳储量的分布特征.结果表明:不同土地利用方式下表层(0~10 cm)土壤有机碳含量差异最大,表现为草地>农田>林地>裸地.农田10~120 cm各土层有机碳含量均低于草地、林地和裸地.与农田相比,自然草地对土壤有机碳提升作用明显,其0~60 cm各层土壤有机碳含量均显著高于农田;裸地表层(0~10 cm)土壤有机碳含量显著低于农田;落叶松林地0~20 cm有机碳含量与农田相比无明显变化,但其20~140 cm土层有机碳含量均高于农田.土壤剖面有机碳含量与p H值、容重、粉粒和粘粒含量呈显著负相关,与全氮和砂粒含量呈显著正相关.农田0~200 cm剖面有机碳储量显著低于其他3种利用方式,分别比草地、裸地和林地低13.6%、11.4%和10.9%.农田黑土在增加碳储量及改善环境方面具有很大潜力.     

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。     

江西瑞昌石灰岩山区退耕还林对土壤有机碳的影响

以江西瑞昌石灰岩山区退耕还林5年的林地为对象,研究了不同退耕还林模式(林苗一体化、药用纯林、多树种混交和竹阔混交)对土壤有机碳含量的影响.结果表明:与对照相比,退耕还林地0～20 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量分别增加24.4%、29%和18.4%,退耕还林显著提高了土壤有机碳含量,增强了土壤碳储能力;0～10 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量极显著高于10～20 cm土层,且退耕还林地土层间差异大于对照;4种退耕还林模式中,林苗一体化模式对土壤有机碳的影响较大.     

退耕刺槐林土壤养分与酶活性关系

为揭示黄土丘陵区人工刺槐林土壤生物活性与肥力恢复过程,本研究采用时空替代法,选取陕北黄土丘陵区退耕恢复15、40、45 a的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia)并以坡耕地为对照,探讨了4种样地类型下0~30 cm层次土壤的碳、氮、磷含量与4种酶活性的演变特征及互作关系。结果表明:同一恢复年限刺槐林土壤养分含量与酶活性均由表层0~10 cm向20~30 cm土层降低;随恢复年限延长,除了土壤全磷和有效磷外,0~30 cm土层土壤总有机碳、全氮及可溶性有机碳含量均表现为15 a40 a45 a,比坡耕地分别显著增加1.4、4.2和5.1倍;土壤可溶性有机氮含量在不同恢复年限林地间差异较小,但比坡耕地提高了1.8倍;同样,从恢复15 a到45 a,0~30 cm土层土壤4种酶活性整体上亦显著提高,相比退耕前以碱性磷酸酶和蔗糖酶增幅较大,分别达3.4~9.5倍与8.1~15.6倍,过氧化氢酶与脲酶活性增幅分别仅为0.2~0.3倍和1.8~2.2倍。冗余分析结果表明:刺槐林恢复过程土壤养分因子很好地解释了酶活性的变异性,二者存在极显著正相关关系(P0.01);对酶活性影响的排序为全氮可溶性有机碳总有机碳土壤含水量可溶性有机氮有效磷;酶活性的响应变化中,碱性磷酸酶活性与全氮、总有机碳均显著相关,与可溶性有机碳、可溶性有机氮、有效磷正相关,可作为反映刺槐林土壤恢复的酶指标。     

三江源地区主要草地类型土壤碳氮沿海拔变化特征及其影响因素

以三江源地区主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳和全氮的变化特征及其与环境因子、土壤特征等的相互关系。结果表明:沿着海拔的逐渐升高,土壤有机碳和全氮含量均呈现出 “V"字形变化规律,即土壤有机碳氮含量在海拔最高处(5 120 m)和最低处(4 176 m)比较高,而在中间海拔梯度较低,土壤有机碳与全氮含量极显著相关( r=0.905)且高寒草甸土壤碳、氮含量高于高山草原土壤碳、氮含量;土壤中有机碳含量和全氮含量均随着土壤含水量的增加而增加,偏相关分析结果表明:对0~30 cm土层中土壤有机碳和土壤全氮影响最大的是土壤含水量,偏相关系数为0.946 5、0.905 9(p<0.01);土壤有机碳含量和全氮含量与植被盖度和草地生产力存在正相关趋势;土壤有机碳含量和全氮含量与土壤pH值和全盐量存在负相关趋势。