三峡库区消落带重建植被下土壤微生物生物量碳氮含量特征

为探究三峡库区消落带植被重建后,土壤微生物生物量含量特征及影响因素,对忠县消落带人工重建植被土壤及裸地土壤(作为对照)微生物生物量碳氮含量进行了调查研究。结果表明:(1)在消落带165-175 m高程土壤微生物生物量碳含量草地林地农耕地裸地,微生物生物量氮含量规律与微生物生物量碳一致,农耕地明显提高;土壤微生物生物量总体呈现出草地最高、林地和农耕地次之,裸地最低的趋势,表明进行消落带植被恢复对土壤微生物生物量有显著的促进作用。(2)不同植被类型下,土壤微生物生物量碳氮比变化范围为8.02-10.25,土壤微生物生物量碳、氮占土壤有机碳、全氮的百分比范围分别是2.40%-4.60%和2.13%-3.58%,其中林地对土壤碳、氮库贡献显著高于裸地(P0.05)。(3)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮和pH值呈现显著相关性,与土壤含水量呈现极显著相关性,说明消落带重建植被土壤的这些理化性质对土壤微生物生物量碳、氮含量有强烈的影响。因此,在三峡库区消落带进行植被恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤质量,对加强三峡库岸生态系统的稳定性具有重要意义。     

典型亚热带森林生态系统碳密度及储量空间变异特征

以浙江省森林生态系统为研究对象,基于GIS网格布点,采集了838个森林样地样本(土壤、枯落物等),结合浙江省森林资源监测中心相关数据,利用地统计学和Moran's I相结合的方法系统研究了浙江省森林生态系统碳密度及碳储量空间变异特征。结果表明:浙江省森林生态系统平均碳密度为145.22 t/hm~2,其中森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳密度分别为27.34、108.89、1.79、1.38 t/hm~2。克里格空间插值和局部Moran's I指数结果表明碳密度空间分布规律呈现从西南向东北方向逐渐递减的趋势,与浙江省地形、地势较为一致,受海拔、树龄、森林类型、台风气候等自然因素和人类活动共同影响。浙江省森林生态系统碳储量为877.19 Tg C,森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳储量分别为203.88、656.20、10.84、6.27 Tg C,分别占总碳储量的23%、75%、1.3%、0.7%。在浙江省森林生态系统碳储量空间分布格局中,土壤层是森林生态系统中最大的碳库,约是森林植被层的3.22倍,是整个浙江省森林生态系统碳储量最主要的贡献者。浙江省森林资源丰富,大多数森林仍处于中幼龄林阶段,碳密度水平较低,但是中幼龄林生长速度较快,加强对全省中幼龄林的健康管理,是未来整体提升浙江省森林生态系统固碳潜力的关键。     

长江下游平原区乡村景观的结构、管理和土壤有机碳研究

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江下游平原区乡村景观的结构,土地管理与土壤有机碳储量的关系。景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对边界清晰的均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样设计方法,在生态立地斑块中随机设定取样点进行土壤和淤泥取样;利用区域权重系数进行区域土地利用/覆被和土壤有机碳储量评价计算。结果表明:在2.13×106hm2的长江下游平原区乡村景观面积范围内,0~30cm土壤有机碳储量为76.97Tg。该区域土地利用/覆被的主要类型为水田,水产养殖,非渗漏性建筑用地,旱地1年生作物和水浇地多年生作物,这5种类型的面积百分数和土壤有机碳储量百分数分别为83%和85%。其中平原稻田面积为0.89×106hm2,占总面积的42%;其0~30cm土壤有机碳储量高达36.60Tg,占总储量的48%。通过区域分层取样和小尺度景观斑块的区域权重推绎分析,揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对当地和区域土壤有机碳的影响模式。这种在小尺度下对土地管理调查,土壤有机碳和其它生态特征研究的方法明显优于传统的基于30~1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究和基于土壤类型的区域土壤有机碳储量评价方法。     

杉木人工林土壤可溶性有机质及其与土壤养分的关系

通过在福建省来舟林场对不同栽植代数杉木人工林土壤可溶性有机碳(DOC)和氮(DON)及土壤养分的研究,其结果表明,随着杉木栽植代数的增加林地土壤DOC和DON含量逐渐下降,在0～10cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的83.9%和87.1%、第2代杉木林的90.6%和96.9%,在10～20cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的80.2%和81.5%、第2代杉木林的81.8%和90.0%。在不同林地和土层内土壤DOC含量之间的差异性达到了显著或极显著水平,而DON含量之间的差异性不显著。不同栽植代数杉木林土壤养分的变化趋势与DOM一致,随着杉木连栽,土壤养分含量呈下降趋势。在0～10cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的83.1%、60.4%、68.1%和44.3%,是第2代杉木林的84.6%、68.5%、74.4%和58.7%;在10～20cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的74.0%、53.4%、57.6%和54.6%,是第2代杉木林的94.8%、59.5%、74.3%和65.5%。经相关性分析,在各土层内土壤DOC和DON含量与土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾等土壤养分含量存在着不同程度的相关性。     

土壤有机碳稳定机制研究进展

土壤有机碳的增加不仅有助于农业可持续发展,而且对缓解温室气体增加和全球气候变化等也具有重要意义。土壤有机碳的稳定机制决定着土壤固定和储备有机碳的能力,对有机碳稳定机制的研究,将为政府制定有效的温室气体减排措施提供依据。土壤有机碳的稳定机制主要包括：（1）有机碳的难降解性;（2）金属氧化物和粘土矿物与有机碳的相互作用;（3）土壤团聚体的物理保护导致的生物与有机碳空间隔离;（4）土壤生物学机制,主要指土壤生物自身对有机碳稳定性的直接贡献。至今,有机碳稳定性的主导机制尚不清楚,但影响因素与生态系统类型、土壤类型、土层深度、土壤管理措施、土壤生物活性及群落组成等有关。作者建议今后研究有机碳稳定性机制时,应同时考虑上述4种机制的综合作用,并加强探索土壤生物的贡献。     

毛竹(Phyllostachy pubescens)、杉木(Cunninghamialanceolata)人工林生态系统碳贮量及其分配特征

研究比较了湖南会同林区毛竹、杉木人工林生态系统碳含量和碳贮量分配特征,结果表明, 15年生杉木各器官碳含量在47.15%～50.43%之间,不同器官碳含量高低依次为树干、树叶、树皮、树枝、树根;毛竹不同器官碳含量波动在44.51%～4991%,各器官碳含量高低依次为竹鞭、竹枝、 竹叶、竹干、竹蔸、竹根,但是毛竹不同器官碳含量与年龄之间没有明显变化规律。林地土壤3个层次(60cm深)碳素含量为0.746%～2.390%,各层次碳素含量分布不均,表层（0～20cm）土壤碳素含量和碳贮量最高。毛竹、杉木人工林生态系统碳贮量分别为166.34tC•hm^-2和150.19tC•hm^-2,并且其碳贮量空间分布格局基本一致, 土壤层是主要部分,其次为乔木层,林下植被层和凋落物层所占比例最小。其中,毛竹林土壤层有机碳贮量占83.92%,乔木层占15.38%,林下植被和凋落物层分别占0.38%和0.32%;杉木人工林土壤层碳贮量占62.03%,乔木层占34.99%,林下植被和凋落物层分别占0.70%和2.28%。另外,碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系。从植被年固定碳量来看,毛竹林为9.94 tC•hm^-2•a^-1,相当于年固定CO2量为36.44 tCO2•hm^-2•a^-1,是杉木林的1.39倍。     

干旱荒漠区不同灌木根际与非根际土壤氮素的含量特征

选取广泛分布于阿拉善干旱荒漠区的白刺、霸王、红砂、沙冬青、沙木蓼、梭梭和驼绒藜7种不同的旱生灌木,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素、有机碳的含量特征及土壤pH的变化.结果表明,相对于非根际土壤,根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮分别平均高24.9%、24.5%和65.1%,土壤有机碳平均高出18.5%,土壤pH值平均低0.14个单位.根际与非根际土壤的全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和pH之间都呈现出了极显著差异(p<0.01).7种灌木根际土壤全氮、硝态氮和有机碳含量均比非根际土壤含量高.除沙冬青根际铵态氮含量较非根际低以外,其余6种灌木根际土壤铵态氮含量均高于非根际土壤.梭梭的根际土壤pH高于非根际,其它6种灌木均是根际pH低于非根际土壤.在根际与非根际,土壤有机碳与土壤全氮之间均呈显著相关,二者表现为线性关系.而土壤全氮与铵态氮在根际与非根际则均无相关性,全氮与硝态氮在根际和非根际土壤均显著相关,且二者也呈线性相关.     

树轮稳定碳同位素分析的采样方法——以天目山柳杉为例

树轮稳定碳同位素在重建气候和环境方面得到了越来越多的应用,可是采样的方法却是多种多样,限制和影响了不同结果之间的比较。究竟在几个方位采样,在什么方位采样,既经济方便又能比较好的反映一棵树的稳定碳同位素变化过程与趋势,还没有确切的答案。研究利用来自天目山的两个柳杉树盘的多方位的和整轮的碳同位素测试数据（共计642个）,通过不同方位和不同方位组合的平均碳同位素序列与整轮碳同位素序列的关系的多角度的考查、分析发现,并不是采样的方位数越多越好,选择2～4个方位采样合并分析树轮稳定碳同位素,既经济方便又能比较好的反映一棵树的δ^13C变化过程与趋势。在两个或者3个方位采样时,方位之间呈钝角关系时,其代表性最好。4个方位采样时,一般使用的“十字交叉法”并不是最好的选择,建议采样的方位之间尽可能多的成钝角关系。如果条件限制只能采集一个方位的样品,采集向阳一侧的树芯,其代表性最好。     

大气CO2浓度升高对稻麦根系周围土壤C、P、K的影响

利用FACE(free air carbon dioxide enrichment)技术平台,在两种氮肥施用(低氮,LN和常规氮,NN)水平下,研究CO2浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤可溶性碳、有机磷、速效磷和速效钾的影响.结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,土壤速效磷和速效钾不但没有降低反而增加,增加幅度小麦季大于水稻季,根际大于非根际;水稻季土壤可溶性碳含量增加,且NN水平下水稻和小麦季进入土壤的可溶性碳增加,导致土壤有机磷降低幅度低于LN水平,且水稻季根际土壤大于非根际土壤,有机磷的降低是保证有效磷升高的一个重要因素,增加氮肥施用将有利于土壤有机磷的增加,对维持土壤磷的供给有积极作用,有利于作物对高CO2浓度的持续响应.     

不同退耕模式细根(草根)分解过程中C动态及土壤活性有机碳的变化

由于土壤活性有机碳可以在土壤全碳变化之前反映土壤因管理措施和环境引起的微小的变化,又直接参与土壤微生物化学转化过程,对土壤碳平衡和土壤化学、土壤肥力保持具有重要意义。因此,采用原状土芯(intact core)法,探讨了4种退耕还林模式--光皮桦(Betula luminifera)与扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)复合模式、扁穗牛鞭草草地、柳杉(Cryptameria fortunei)人工林、光皮桦人工林细根(草根)分解过程中的C动态以及土壤活性有机碳变化。研究结果表明,各模式细根(草根)中的C表现为净释放,其质量残留率符合单指数模型(P＜0.01)。光皮桦与扁穗牛鞭草复合模式下的土壤微生物量碳(SMBC)、水溶性有机碳(WSOC)、易氧化碳(ROC)、总有机碳(TOC)都大于其他3种模式。4种模式下的SMBC对土壤TOC的贡献分别是1.2%-3.3%、0.7%-1.5%、0.8%-2.2%、0.5%-0.8%;光皮桦与扁穗牛鞭草复合模式的ROC/TOC大于其他3种模式模式;各模式土壤ROC含量与土壤TOC呈极显著正相关关系(P＜0.05)。以上结果显示,与其他人工林相比,光皮桦与扁穗牛鞭草复合模式土壤有机碳活性大、易转化,土壤总有机碳的高低决定了易氧化碳的丰缺。