宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明：不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳...     

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。     

不同气候类型下四川草地土壤有机碳空间分布及影响因素

为探讨不同气候类型下, 草地土壤有机碳含量的分布特征及其影响因素, 以四川省广元市、雅安市和凉山州为研究地区, 对区域内分层土壤(0-10、10-20、20-30 cm)有机碳含量、氮含量, 根系碳含量、土壤pH值、土壤容重、草地物种组成和盖度等进行了分析, 探讨不同气候类型下引起土壤有机碳含量变化的主要原因。结果表明: (1) 3个地区草地总土壤有机碳含量差异显著, 量差依次为雅安>凉山>广元, 均出现土壤碳表聚现象, 并随深度增加而递减; (2)雅安草地不同分层土壤有机碳含量占比与广元和凉山具有明显差异, 其中雅安0-10 cm土壤有机碳含量占比显著降低, 而10-20 cm占比显著升高, 土壤有机碳随土层深度增加其降幅与后两者相比略微平缓; (3)广元10-20 cm土壤有机碳含量与草地丰富度指数正相关, 20-30 cm土壤有机碳含量与Shannon-Winner指数负相关, 而分层土壤有机碳则与土壤pH值和土壤氮含量正相关, 雅安和凉山分层土壤有机碳分别与土壤pH值和土壤氮含量正相关; (4)主成分分析显示, 影响3个地区草地土壤有机碳总量变化的主要因素是气候因素, 次要因素是植被因素。     

腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。     

西南喀斯特石漠化生态系统土壤有机碳分布特征及其影响因素

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区社会经济可持续发展最严重的生态地质环境问题,其恢复重建已成为我国社会经济建设中一项重要内容。土壤有机碳作为土壤质量评价的重要指标,可以综合反映土地生产力、环境健康功能,另一方面土壤有机碳也间接影响了陆地生物碳库,是陆地生态系统碳平衡的主要因子,它的转化和积累变化直接影响全球碳循环动态,已成为生态科学领域研究的热点之一。系统的总结了西南喀斯特石漠化地区不同土地覆被/土地利用、不同等级石漠化环境土壤有机碳的空间和季节分布特征。结合前人研究成果,进一步分析了影响喀斯特石漠化地区土壤有机碳分布的自然(气候、地形与土壤性质、植被等)和人为(土地覆被/土地利用变化、农业管理措施等)各因素,并提出增加喀斯特石漠化地区土壤有机碳含量的对策。研究结果为喀斯特石漠化退化生态系统恢复重建、石漠化地区土壤综合利用、增加碳截存应对全球碳循环减源增汇等提供了重要的科学参考。     

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.     

退化荒漠草地恢复对土壤有机碳及其驱动因子的影响

揭示中国北方退化荒漠草地土壤有机碳分布积累对草地恢复的响应规律和驱动机制,可为科学治理退化草地、阐明草地恢复的土壤碳汇效应提供科学依据。以鄂尔多斯高原不同恢复阶段(流动沙地、恢复前期、恢复中期和恢复后期)的退化草地为研究对象,分析了0-10 cm,10-20 cm和20-40 cm的土壤有机碳对草地恢复的响应,并采用多种统计方法分析土壤有机碳的驱动因素。结果表明:(1)草地恢复显著增加了不同深度的土壤有机碳(P ＜ 0.05),恢复后期可使0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤有机碳分别增加8.28倍、6.44倍和9.46倍。(2)不同深度土壤有机碳的驱动因素不同:植被盖度和植物多样性共同控制0-10cm土壤有机碳的积累,而下层土壤(10-20 cm和20-40 cm)有机碳积累受到养分限制(土壤氮素)的影响,并且这种影响会随着土壤深度的增加而加强。研究结果可为合理恢复退化草地提供理论依据,同时还为通过草地恢复促进土壤碳循环以实现双碳目标提供了证据。     

放牧到禁牧对草地土壤有机碳累积及其主控因子的影响

放牧是草地生态系统最为重要的人为影响因子,禁牧则是修复退化草原最有效的措施之一,不同管理模式势必会影响土壤理化指标和土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)及其累积量(SCS)的时空分布。为了明确从放牧到禁牧草地SCS变化过程及其影响因子,对锡林郭勒盟额里图牧场2019—2021年从放牧到禁牧SOC及土壤容重、水分、pH和生物量等进行分析。结果表明,禁牧区SCS逐年呈递增趋势,尤其是60cm土层SCS从2.54kg/m²增加到4.61kg/m²,增加了81.5%。放牧区则呈递减趋势,从5.27kg/m²下降到4.05g/m²,降低了23.15%。放牧既破坏了土壤结构又影响了草原植被,使草原生物量和土壤水分减少,土壤容重增加,同时Mantel-test分析和结构方程表明,土壤容重、全氮、温度、水分、地下生物量对SCS不同程度的影响比较明显,本研究可为草地生态研究及管理模式优化提供参考。     

不同石漠化草地根系对土壤有机碳的贡献

根系是草地生态系统土壤有机碳库的主要供给者。以潜在、中度和强度石漠化草地群落为研究对象, 采用连续土钻取样法、土柱法和分解袋法, 研究不同石漠化草地根系和土壤有机碳的垂直分布、季节动态、有机碳储量及与土壤因子的关系。结果表明: 潜在、中度和强度石漠化草地的根系生物量差异显著, 分别为 3 355.65 g·m^-2、2 944.02 g·m^-2和 1 806.80 g·m^-2。土壤有机碳含量表现为强度石漠化草地>中度石漠化草地>潜在石漠化草地。根系和土壤有机碳均趋于土壤表层分布, 0—10 cm 土层根系生物量占总根系生物量的 57.66%—81.02%, 0—10 cm 土层土壤有机碳占总有机碳含量的 43.00%—65.60%。潜在、中度和强度石漠化草地的土壤有机碳储量分别为 3.48 Mg、3.93 Mg 和 3.32 Mg, 通过根系分解补充到土壤的有机碳分别为 40.69 g·m^-2·a^-1、154.79 g·m^-2...     

祁连山青海云杉林斑表层土壤有机碳特征及其影响因素

以祁连山青海云杉林斑为研究对象,调查获得林斑的水文、土壤、植被数据,分析了表层(0~20cm)土壤有机碳特征及其与地形、植被和土壤特性的关系。结果表明:青海云杉林斑表层土壤有机碳含量的平均值为(84·9±26·7)g/kg,变异系数31·5%。有机碳含量与土壤含水量、海拔、土壤容重和灌木生物量呈显著正相关关系,而与林木郁闭度呈显著负相关关系。此外,人工采伐形成的林窗斑块(面积0·02~0·12hm2)和半阴坡小斑块林地(面积0·17~0·89hm2),其斑块面积大小并未明显影响土壤有机碳含量的变化。经主成分分析表明,海拔和土壤含水量是影响土壤有机碳含量的第一主成分,林木郁闭度是第二主成分,灌木生物量是第三主成分,累计解释率为83·8%。     

Effects of fencing and grazing on the temporal dynamic of soil organic carbon content in two temperate grasslands in Inner Mongolia,China

This study aimed to investigate the impact of long-term grassland management on the temporal dynamic of SOC density in two temperate grasslands. The top soil SOC density, soil total nitrogen density and soil bulk density (0–20 cm) under long-term fencing and grazing treatments, the aboveground net primary productivity of fenced plots and the associated climatic factors of Leymus chinensis and Stipa grandis grasslands in Inner Mongolia were collected from literatures and analyzed. The results showed that the SOC density increased linearly with fenced duration but was insensitive to grazed duration in both grasslands. Compared with long-term grazing, fenced plots had larger potential for carbon sequestration, and the accumulation rate of SOC density was 29 and 35 g Cm^–2y^–1 for L. chinensis and S. grandis grasslands. Fenced duration and mean annual temperature jointly contributed large effect on temporal pattern of SOC density. Climate change and grazed duration had little influence on the inter-annual variance of SOC density in grazed plots. Our results confirmed the enhancement effect of long-term fencing on soil carbon sequestration in degraded temperate grassland, and long-term permanent plot observation is essential and effective for accurately and comprehensively understanding the temporal dynamic of SOC storage.     

内蒙古半干旱草原灌丛化过程中小叶锦鸡儿引起的土壤碳、氮资源空间异质性分布

过度放牧下内蒙古半干旱草原,由于小叶锦鸡儿多度增加导致植被灌丛化,这已经成为该地草原退化时的普遍现象。草原灌丛化过程中,灌丛内凋落物的累积使得养分循环区域化,草原土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)空间异质性增强,导致灌丛沃岛形成。半干旱草原灌丛化过程机制的假说认为:灌丛斑块扩展与其引起的土壤空间异质性的增强之间存在着正反馈作用,正是这种反馈作用促使草地向灌丛地的转变。小叶锦鸡儿通过克隆生长形成不同大小的斑块,它们对应于其发育的不同阶段。因此,将不同大小的灌丛沃岛划分为小灌丛组与大灌丛组,它们代表着灌丛沃岛发育的早期与晚期两个阶段。结果表明:内蒙古半干旱草原灌丛化过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起了土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(STN)的空间异质性,表现在水平方向上,对于0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次,由灌丛斑块内部向外部SOC与STN均趋于降低;而在垂直方向上,对于灌丛斑块内部、边缘和外部3个位置,由0～10cm到10～20cm再到20～30cm,随着土壤深度增加SOC与STN均趋于降低。随着小叶锦鸡儿灌丛斑块扩展,SOC与STN空间异质性的分布不断增强,表现在灌丛斑块内部相对于外部(或边缘)对SOC与STN富集程度均显著增加。草原灌丛化过程SOC与STN空间异质性变化在0～5cm,5～10cm,10～20cm3个土壤层次中,以表层0～5cm的表现最为强烈。表层0～5cm土壤空间异质性的形成与灌丛自身凋落物的生产以及对灌丛外凋落物的截留有关。由此推断:退化草原灌丛化的过程中,小叶锦鸡儿灌丛斑块引起SOC与STN空间异质性的变化是一个自我增强过程,灌丛斑块扩展与其导致的SOC与STN空间异质性增强之间存在着正反馈作用。因此,以上关于半干旱草原灌丛化机制的假说对我国内蒙古半干旱草原灌丛化也是适用的。     

草地土壤固碳潜力研究进展

土壤固碳功能和固碳潜力已成为全球气候变化和陆地生态系统研究的重点。草地土壤有机碳库,作为陆地土壤有机碳库的重要组成部分,其较小幅度的波动,将会影响整个陆地生态系统碳循环,进而影响全球气候变化。因此,深入研究草地土壤固碳功能和固碳潜力对于适应和减缓气候变化具有重要意义。在土壤固碳潜力相关概念界定基础上,结合《2006年IPCC国家温室气体清单指南》,从样点及区域尺度上综述了目前关于草地土壤固碳潜力的一般估算方法,同时对各类方法的特点及适用性进行了评述,提出了草地生态系统固碳潜力研究概念模型。最后在对草地土壤固碳的影响因素及固碳措施总结的基础上,阐明了草地土壤有机碳固定研究中存在的问题和发展前景。     

土壤非保护性有机碳对荒漠草原沙漠化的响应

沙化草地的恢复与重建是干旱半干旱区生态建设的重要内容,分析荒漠草原沙漠化过程中土壤非保护性有机碳分配比例的变异规律对于探讨沙化草地恢复机制具有重要的理论价值。以干旱、半干旱地区荒漠草原不同沙化阶段的土壤为研究对象,分析土壤粗颗粒有机碳、细颗粒有机碳、轻组有机碳含量和分配比例的分布特征、土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率。结果表明:荒漠草原发生逆向演替后,土壤细颗粒有碳含量和分配比例表现为固定沙地荒漠草地半固定沙地流动沙地;粗颗粒有机碳含量表现为荒漠草地半固定沙地流动沙地固定沙地,粗颗粒有机碳分配比例表现为流动沙地半固定沙地荒漠草地固定沙地;轻组有机碳含量和分配比例递减。颗粒有机碳、轻组有机碳、土壤有机碳对草地沙漠化的敏感性不同,颗粒有机碳较轻组有机碳和土壤有机碳敏感性强,其中细颗粒有机碳较粗颗粒有机碳敏感性强。随着草地沙漠化程度的增强土壤非保护性有机碳分配比例呈下降趋势,表明草地沙漠化降低土壤质量。荒漠草地退化至流动沙地土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率整体呈上升趋势。     

Spatial distribution and influencing factors of soil organic carbon among different climate types in Sichuan,China

为探讨不同气候类型下, 草地土壤有机碳含量的分布特征及其影响因素, 以四川省广元市、雅安市和凉山州为研究地区, 对区域内分层土壤(0-10、10-20、20-30 cm)有机碳含量、氮含量, 根系碳含量、土壤pH值、土壤容重、草地物种组成和盖度等进行了分析, 探讨不同气候类型下引起土壤有机碳含量变化的主要原因。结果表明: (1) 3个地区草地总土壤有机碳含量差异显著, 量差依次为雅安>凉山>广元, 均出现土壤碳表聚现象, 并随深度增加而递减; (2)雅安草地不同分层土壤有机碳含量占比与广元和凉山具有明显差异, 其中雅安0-10 cm土壤有机碳含量占比显著降低, 而10-20 cm占比显著升高, 土壤有机碳随土层深度增加其降幅与后两者相比略微平缓; (3)广元10-20 cm土壤有机碳含量与草地丰富度指数正相关, 20-30 cm土壤有机碳含量与Shannon-Winner指数负相关, 而分层土壤有机碳则与土壤pH值和土壤氮含量正相关, 雅安和凉山分层土壤有机碳分别与土壤pH值和土壤氮含量正相关; (4)主成分分析显示, 影响3个地区草地土壤有机碳总量变化的主要因素是气候因素, 次要因素是植被因素。     

不同类型土壤有机碳分解速率的比较

通过室内培育实验研究了黑土、潮土和红壤有机碳的分解速率.结果表明:不同类型土壤有机碳的分解速率常数存在显著差异(P<0.05),黑土、潮土和红壤有机碳的分解速率常数分别为2.2×10-4.d-1、6.0×10-4.d-1和3.4×10-4.d-1.回归分析发现,土壤pH与有机碳分解速率常数呈极显著相关关系,pH<5.5或>8.0时,分解速率常数均大幅提高.土壤中粘粒 粉粒含量与3种类型土壤有机碳的分解速率常数呈极显著负相关,表明粘粒 粉粒含量是3类土壤有机碳分解速率存在差异的主导因子.     

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响.结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2).土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84％和75.00％.其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献.土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27％.高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致.     

内蒙古退化荒漠草原土壤有机碳和微生物生物量碳含量的季节变化

为探明荒漠草原土壤有机碳（SOC）和微生物生物量碳（MBC）含量特征,分别在内蒙古达茂旗、四子王旗和苏尼特右旗设置样地,依次代表轻度、中度和重度退化草地,分析了不同样地表层土壤(0～20 cm)SOC和MBC含量变化及季节动态.结果表明：退化草地SOC和MBC含量均随草地退化程度增加而减小;除2006年夏季外,轻度、中度退化荒漠草地的土壤可培养微生物总数都高于重度退化荒漠草地;MBC含量和土壤可培养微生物总数均在夏秋季较高,春冬季较低.相关分析结果显示,SOC含量与MBC含量之间呈极显著正相关（P<0.01）,说明两者均可作为评价荒漠草原草地退化的敏感指标.     

Legacy effects of grassland management on soil carbon to depth

The importance of managing land to optimize carbon sequestration for climate change mitigation is widely recognized, with grasslands being identified as having the potential to sequester additional carbon. However, most soil carbon inventories only consider surface soils, and most large‐scale surveys group ecosystems into broad habitats without considering management intensity. Consequently, little is known about the quantity of deep soil carbon and its sensitivity to management. From a nationwide survey of grassland soils to 1 m depth, we show that carbon in grassland soils is vulnerable to management and that these management effects can be detected to considerable depth down the soil profile, albeit at decreasing significance with depth. Carbon concentrations in soil decreased as management intensity increased, but greatest soil carbon stocks (accounting for bulk density differences), were at intermediate levels of management. Our study also highlights the considerable amounts of carbon in subsurface soil below 30 cm, which is missed by standard carbon inventories. We estimate grassland soil carbon in Great Britain to be 2097 Tg C to a depth of 1 m, with ~60% of this carbon being below 30 cm. Total stocks of soil carbon (t ha^?1) to 1 m depth were 10.7% greater at intermediate relative to intensive management, which equates to 10.1 t ha^?1 in surface soils (0–30 cm), and 13.7 t ha^?1 in soils from 30 to 100 cm depth. Our findings highlight the existence of substantial carbon stocks at depth in grassland soils that are sensitive to management. This is of high relevance globally, given the extent of land cover and large stocks of carbon held in temperate managed grasslands. Our findings have implications for the future management of grasslands for carbon storage and climate mitigation, and for global carbon models which do not currently account for changes in soil carbon to depth with management.