粤北山区近25年来耕地表层土壤有机碳变化分析

以粤北山区典型区的连州市为例,利用第二次土壤普查资料和2007年耕地地力调查样点分析结果,对研究区耕地表层（0~20 cm）土壤有机碳质量分数和有机碳密度的变化特征进行了分析。结果表明：25年以来,连州市耕地表层有机碳质量分数和密度有所增加,分别从1982年的16.3 g·kg-1、40.88 t·hm-2上升到2007年的17.37 g·kg-1、43.31 t·hm-2。土壤有机碳随土壤类型的不同而变化复杂,土壤有机碳呈上升趋势的有潴育型水稻土、淹育型水稻土、渗育型水稻土,而沼泽型水稻土、潜育型水稻土和矿毒田呈下降趋势,主要旱地土壤类型（黄壤、红壤、红色石灰土、酸性紫色土）表层土壤有机碳质量分数呈上升趋势。从土地利用类型综合考量,水田、旱地表层土壤有机碳质量分数和密度都呈上升趋势,其中水田的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的18.30 g·kg-1、44.80 t·hm-2上升到2007年的18.78 g·kg-1、46.21 t·hm-2;旱地的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的10.46 g·kg-1、29.27 t·hm-2上升到2007年的13.17 g·kg-1、34.67 t·hm-2。粤北山区耕地表层土壤总体上表现为碳汇。     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

桂北地区桉树林及其他三种森林类型土壤有机碳含量及密度特征

以桂北地区桉树（Eucalyptus grandis×E.urophylla）林、杉木（Cunninghamia lanceolata）林、马尾松（Pinus massoniana）林和毛竹（Phyllostachys edulis）林的土层0~60 cm土壤为研究对象,对比分析了4种森林类型的土壤有机碳质量分数及密度分布特征。结果表明：（1）在4种森林类型土层中,有机碳质量分数的最大值[（49.49±1.16）g·kg-1]和最小值[（4.50±0.52）g·kg-1]分别出现在毛竹林土层0~15 cm和马尾松林土层45~60 cm。土层0~60 cm有机碳质量分数平均值按大小顺序排列为：毛竹林（28.16g·kg-1）〉杉木林（25.10 g·kg-1）〉桉树林（14.52 g·kg-1）〉马尾松林（9.56 g·kg-1）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳质量分数所占的比例分别为28.29%、39.14%、55.44%和43.94%。（2）4种森林类型土层中有机碳密度的最大值[（6.71±1.72）kg·m-2]和最小值[（1.14±0.11）kg·m-2]分别出现在杉木林土层0~15 cm和马尾松林土层40~60 cm。土层0~60 cm的有机碳密度平均值按大小顺序排列为：杉木林（19.60 kg·m-2）〉毛竹林（18.85 kg·m-2）〉桉树林（12.91 kg·m-2）〉马尾松林（8.47kg·m-2）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳密度所占的比例分别为25.12%、34.25%、52.07%和32.64%。4种森林类型土壤有机碳质量分数和有机碳密度均随着土层深度的增加呈降低的趋势。     

安徽六安市表层土壤有机碳的空间分布及尺度变异分析

利用第2次全国土壤普查所获得的8 236个实测样本资料,分析了安徽六安市不同空间尺度水平表土有机碳含量及其变异.结果表明,供试市域表土有机碳含量在不同空间尺度水平存在明显差异,总体范围4.58～60.38 g·kg-1,其变化基本符合正态分布.空间变异性表现为县级尺度最大,而乡镇尺度、市域尺度相对较小,说明空间尺度对表层土壤有机碳含量及其估算有重要影响.在不同土地利用类型中,表土有机碳含量均为非耕地土壤[(13.99±2.19)g·kg-1]＞水田土壤[(10.39±1.58)g·kg-1]＞旱地土壤[(8.44±0.92)g·kg-1],其中非耕地土壤的空间变异性最大,变异系数达45.15%,水田土壤变异系数最小,为17.19%.在不同的地貌类型上表土有机碳平均含量表现为山地＞丘陵＞岗地＞平原,变异系数表现为丘陵＞山地＞平原＞岗地,显示出人类扰动对表土有机碳含量的明显影响.     

浙北典型稻作区近30年表层土壤碳氮含量变化

农业土壤碳库作为表生碳库的重要组成部分,对研究陆地生态系统碳循环具有重要意义。水稻土作为农业土壤的重要类型之一,其固碳能力研究对研究陆地生态系统碳循环具有现实意义。文章通过嘉善县20世纪80年代、2002年、2008年3次土壤调查数据,对嘉善县表层土壤中有机碳、氮含量及分布进行了分析,有机碳平均值在80年代到2002年呈下降趋势,2002—2008年微弱上升。全氮的平均值在80年代到2002年亦呈下降趋势,2002—2008年呈较快上升。以高密度网格化（1点/4km2）实测数据,计算得到2008年表层土壤有机碳、氮平均密度为44.36t·hm-2和5.3t·hm-2,平均容量为22.182kg·m-3和2.67kg·m-3,总储量分别为1.122×109kg和0.135×109kg,依据2002年、2008年两次可对比的实测数据,采用GIS和地统计学工具,进行了含量的空间分析,以1点/4km2精度,计算了2002—2008年县域内农用地表层土壤的有机碳、氮的变化。2002—2008年每年平均储碳速率为30.8kg·hm-2,储氮速率为156kg·hm-2。2002—2008年碳氮比平均值下降了2.3,依据土壤粒级数据和Hassink的碳保持容量公式,计算出嘉善县土壤平均固定容量为2.478%,初步估算,全县耕地表层土壤还具有42.43万t的固碳潜力,影响表土有机碳储汇的自然因素主要为土壤含水量和质地。     

基于长期试验资料对中国农田表土有机碳含量变化的估算

分析了文献报道的我国26个长期试验站点29个长期试验的农田土壤有机碳变化情况,并据此分析了近20年来我国农田土壤表层有机碳储量的可能变化范围。收集的长期试验涉及水稻土、红壤、黑土、棕壤、潮土等15种土壤类型。选择每一长期试验的不施肥对照(0类)、有机碳含量增长最慢或下降最快(I类)、增长最快或下降最慢(II类)、纯化肥NPK平衡施肥(III类)4种处理进行分析,分别代表极端耗竭、不合理施肥、增长潜力和常见施肥情景下的土壤有机碳含量(储量)变化。结果表明,对照土壤的有机碳含量变化速率平均为-0.06g·kg-1·a-1;I、II、III类处理情景下土壤有机碳含量变化率分别为-0.008g·kg-1·a-1、0.29g·kg-1·a-1和0.05g·kg-1·a-1。据此推算,在极端耗竭情景下,过去20年全国农田表土有机碳贮量减少419Tg;在I、II或III类处理情景下,农田表层土壤有机碳储量变化分别为下降99Tg、增加1.56Pg和增加208Tg。II类和III类处理情景的有机碳储量变化量差值表明,我国农田表层土壤具有较大的固碳潜力。     

吉林西部盐碱田土壤蔗糖酶活性和有机碳分布特征及其相关关系

盐碱水田生长期对大气具有碳汇作用,研究其碳循环机制对全球碳减排和全球气候变化有着重要作用和意义。为进一步探究盐碱水田生态系统碳循环过程中土壤酶对有机碳的影响,选取吉林西部盐碱水田区为对象,细化生长期的不同阶段,分别于未种植水稻时、水稻幼苗期、分蘖期、抽穗期、结实期前往吉林西部典型灌区前郭县进行0~10、10~20、20~30、30~40、40~50 cm分层采样,并马上回实验室用总有机碳分析仪测定有机碳含量,用3,5—二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性,研究水稻不同生长时期土壤蔗糖酶活性及土壤有机碳在0~50 cm土层的分布特征,探讨蔗糖酶活性与土壤有机碳的关系。结果表明:表层土壤蔗糖酶活性最高,在不同生长期其活性均随着土壤剖面深度的增加显著降低,并且酶活性主要集中在0~20cm的土层中;抽穗期和结实期0~10 cm土层土壤有机碳含量分别为1.30和1.31 g·kg-1,低于10~20 cm土层1.57和1.51 g·kg-1,其余时期土壤有机碳含量随着土壤剖面深度的增加显著降低。经相关分析表明,土壤蔗糖酶活性与土壤有机碳间呈显著正相关关系,其中幼苗期蔗糖酶活性与有机碳含量的相关系数最高为0.97。吉林西部盐碱水田土壤蔗糖酶活性的剖面分异与土壤有机碳含量密切相关,土壤蔗糖酶活性对土壤有机碳库有显著的影响。     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

长期不同施肥措施对红壤水稻土有机碳和养分含量的影响

将红壤丘陵地区的荒地开垦为水田不仅可以防治土壤侵蚀,而且能增加土壤肥力,提高农田生产力.本文研究了红壤荒地垦殖为稻田,长期定位施肥15年后不同施肥措施下水稻土的有机碳和养分含量特征.结果表明:不同施肥措施包括不施肥条件下,15年水稻垦殖都提高了土壤肥力.不同施肥措施水稻土的pH提高了0.9～1.3个单位.耕层土壤有机碳含龟达到8.19～1O.13 g·kg-1,全氮含量达到0.89～1.20 g·kg-1,有机碳与全氮含最都有明显提高,且有机碳和全氮含量之间相关性极显著.水稻土耕层全磷含量在0.25～0360 g·kg-1之间,有效磷含量在2.2～20.9 mg·kg-1之间,化学磷肥的培肥效果好于有机肥(猪粪),有机无机磷肥配施能显著提高土壤全磷和有效磷库.土壤全钾还未有明显变化,土壤速效钾含量在40.4～142.5 mg·kg-1之间,不同施肥措施除氮钾肥处理外都造成了土壤速效钾含量下降,秸秆还田到目前为止对于土壤速效钾含量还没有明显作用.     

不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分影响研究

测定了5种土地利用方式下（人工草地、围封样地、一年耕地、弃耕地、自由放牧样地）土壤有机碳、土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳组分含量特征,比较分析土地利用变化对典型草原土壤起源下土壤有机碳组分的变化。结果表明,1）人工草地土壤有机碳含量为（14．98±3．47）g·kg-1,围封样地的为（12．41±6．40）g·kg-1,一年耕地的为（12．20±5．59）g·kg-1,弃耕样地的为（10．39±5．08）g·kg-1,自由放牧样地的为（9．45±3．19）g·kg-1。人工草地土壤有机碳含量明显高于其他样地,围封样地和一年耕地的含量相似,自由放牧样地的含量最小。2）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的含量在不同土地利用方式下的变化趋势与土壤有机碳含量的变化趋势基本一致。土壤有机碳及其组分含量在土壤剖面上,随着土层深度的增加而逐渐降低。3）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的平均分配比率在不同类型样地范围分别为0．24％～0．66％、0．002％～0．019％和0．05％-0．25％,显示出各组分对土壤环境变化的敏感度不同,其中土壤微生物生物量碳更能反映土壤有机碳的早期变化,可以作为表征土壤有机碳变化和土壤肥力的敏感指标。     

Changes in soil organic matter composition after afforestation of arable farmland in northeast China

Since the 1970s, a substantial area of arable farmland in a semi-humid area of northeast China has been planted as deciduous forests (Populus tomentosa Carr.). This study investigates the effects of afforestation on soil organic carbon (SOC) content and the chemical composition of the soil. Soil samples (Calcic chernozem) were collected from the upper 10?cm of paired arable land and secondary forests established 5 and 25 years previously. Carbon isotope analysis and pyrolysis–gas chromatography/mass spectrometry were used to determine SOC composition. The results show that (i) compared to the arable land, five years of afforestation caused a decrease in SOC and N concentration, while 25 years of afforestation resulted in an increase in SOC content; (ii) stable isotope δ¹³C analyses of the forest soils show gradual loss of crop-derived C and an accumulation of forest-derived C; and (iii) afforestation increased lignin abundance and decreased decompositional activity in the 25-year-old forest topsoil. Higher amounts of short-/mid-chain aliphatic compounds were observed in the 5-year-old forest (5–10?cm); and (iv) the arable soil contained substantially higher amounts of decomposed plant material and microbially derived substances. The results obtained suggest that long-term afforestation increases the SOC concentration, and alters the chemical composition of SOC.     

农牧交错带开垦年限对土壤理化特性的影响

为研究农牧交错带天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤理化特性的影响,按照邻近样地的取样原则,于2007年10月选择位于内蒙古东部农牧交错带太仆寺旗的天然草地和邻近的6个不同开垦年限的农田样地(垦殖年限为5、10、15、20、35、50 a)作为研究对象分析其土壤理化性状.结果表明:在0～30 cm土层中,天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤养分含量和物理性状均有显著影响.土壤的有机碳含量、全氮含量、速效钾含量均随农田开垦年限的延长而降低.草地土壤的养分含量最高.与天然草地相比,0～10 cm土层,有机碳含量分别下降36%、47%、43%、57%、68%、68%;速效钾含量分别下降33%、55%、39%、65%、60%、40%.开垦年限对土壤物理性状也有明显影响,草地土壤的粘粒含量最高,砂粒含量最低;开垦年限越长的农田,土壤砂粒含量越高,粘粒含量越低;农田土壤的容重显著高于草地,随农田开垦年限的延长,土壤容重增加;而土壤pH值显示降低趋势.研究表明在研究区域天然草地具有较好的土壤养分保持能力,开垦年限越长越易导致土壤养分的缺乏和土壤的酸化和沙化,影响整个农牧交错带生态系统的稳定性和持续性.     

耕地土壤碳固存的措施与潜力

土壤CO2排放与土壤退化、土壤有机质(SOC)含量减少和土壤质量下降密切相关。耕地具有较大的碳固存潜力。通过采用最佳管理措施(BMPs)和进行土壤修复来提高土壤质量，能增加SOC含量和提高土壤生产力，并能部分起到减缓温室效应的作用。文章从土壤固碳的机制入手，系统总结了在耕作土壤碳固存方面的研究。从土壤侵蚀控制、退化土壤修复、保护性耕作、残落物管理，改善农作物制度等方面，论述了耕地的固碳潜力，并提出了一系列实现碳固存的措施。最后估算出耕地土壤总的固碳潜力为0．73～0．87Pg/a。研究表明,在替代性能源开发之前，耕地碳固存是一项切实可行的措施。     

江西兴国县农田土壤固碳潜力20a变化研究

通过GIS技术,采集38个农田土壤样品,研究了江西兴国县农田土壤有机碳变化量的空间分布特征.结果表明,20a来,兴国县农田土壤中土壤有机碳增加的面积为621.3km2,减少的面积为38.4km2,增幅主要在0~5g/kg和5~10g/kg;千枚岩、花岗岩、红砂岩、第四纪红粘土和紫色砂页岩发育的土壤中有机碳变化量分布的面积分别为361.7km2、144.7km2、76.5km2、48.7km2和18.0km2,海拔在300m以下、300~500m、500~800m和800m以上的土壤中有机碳变化量分布的面积分别为358.9km2、200.2km2、62.9km2、28.0km2.多元回归分析显示,20a来土壤有机碳变化量和初始含量呈负相关关系,土壤有机碳变化量和海拔、粘粒含量呈正相关关系.图1表2参15     

Soil organic carbon and total nitrogen stocks as affected by different land use in an Ultisol in Imo Watershed,southern Nigeria

Soil organic carbon (SOC) and soil total nitrogen (STN) concentrations and stocks are essential for improving soil quality and increasing C-reservoir. The study aimed at quantifying the dynamics of soil properties under different land use in Imo watershed where there is no knowledge about the effects of land use on SOC and STN pool. Six land use: arable land (AL), forest land (FL), grassland (GL), shrubland hills (SL), urban built-up green (UL), and freshwater swamp-mangrove wetland (WL) were classified using ArcGIS 10.1 and FAO land use classification system. Soil samples were collected and analyzed from each land use under different soil depths and slope positions with three replications. Topsoil layer (0–30?cm) contributed to more than 90% of the total soil nutrients. Land use significantly affected SOC content, STN content, and bulk density. SOC and STN concentrations were in the order of FL?>?WL?>?GL?>?SL?>?UL?>?AL which revealed the potentials of FL and WL for SOC and STN sequestration. The study provides land users with the information to improve soil quality, conserve C and N stocks for ecological sustainability and climate change mitigation.     

推荐管理措施情景下黄淮海地区旱地土壤固碳潜力模拟研究——以河南省获嘉县为例

农田土壤固碳不仅可以减缓气候变化,而且能够提高土壤质量。推荐管理措施,如少、免耕和秸秆还田等,具有促进农田土壤有机碳（SOC）增加的巨大潜力。旱地占中国农田面积的70%以上,在固定大气CO2方面可以发挥重要作用。本研究基于黄淮海地区的一个旱地土壤肥力长期监测点数据并运用Century模型模拟了监测期间（1998～2007）土壤有机碳动态变化。在此基础上,设计了1种基础管理措施情景和4种推荐管理措施情景并模拟了它们未来20年的固碳潜力。模拟结果表明,监测期间监测点土壤有机碳密度增加2.72 Mg.hm-2,年均增加0.27 Mg.hm-2。土壤有机碳的增加主要是因为氮肥施用量的增加。模型验证结果表明,Century模型很好地模拟了监测点土壤有机碳的动态变化。各推荐管理措施均具有较大的固碳潜力,其中50%秸秆还田是比少、免耕更有效的固碳措施,而少耕＋50%秸秆还田的固碳潜力最大。因此,在黄淮海地区旱地推广实施推荐管理措施是促进农田土壤固碳的有效策略,有助于减缓大气CO2浓度升高和保障国家粮食安全。     

Seasonal variation of soil carbon and nitrogen under five typical Pinus massoniana forests

Five different typical Pinus massoniana forests were sampled in the Guizhou Province to evaluate the effects of seasons on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (STN), and inorganic nitrogen (SIN) in these forests. More seasonal variation occurred in the topsoil than in lower layers. The SOC and STN contents varied the least amongst the soil layers, but the SIN contents had the largest values and ranges during autumn. Carbon-to-nitrogen ratio (C/N) exhibited neither a vertical change nor a seasonal trend. C/N was either maximal or minimal depending upon the sites during autumn, indicating that ecological process during summer soils would strongly change this. More gravel content resulted in higher litter stock, SOC, and STN level in low-productivity forests. A low phosphorus level might result in low SOC and STN contents in clay-rich soils. Low litter stock and clay content will result in low SOC and STN levels in coniferous and broad-leaved mixed forests in contrast to pure forests. The SOC and soil N contents in P. massoniana forests are apparently affected by different sampling seasons, particularly in topsoil. This should be taken into account when evaluating C and N contents and their respective storages in other forest types.     

粤北亚热带山地森林土壤有机碳沿海拔梯度的变化

选择位于南岭国家级自然保护区的广东第一峰——石坑崆,从海拔300 m起到山顶部1 900 m范围,每隔100 m高程设置1条10 m×120 m的样带,共17条样带,研究土壤有机碳含量沿海拔梯度的变化规律及其与植被类型和凋落物层厚度的关系。结果表明,0～20 cm和>20～40 cm土层有机碳含量均随海拔梯度变化呈极显著差异(P<0.001),并随林分类型不同而呈高度显著差异(P<0.01),土壤有机碳含量总体上呈随海拔上升而升高的变化趋势。凋落物层厚度仅对0～20 cm土层有机碳含量有显著影响(P<0.05)。可见,海拔梯度变化是影响土壤有机碳含量的综合和主导因素,而最表层土壤有机碳含量还易受林分因子的影响,这些因子反映了土地利用变化及自然保护历史。该研究结果提示,减少人类活动的干扰和保持林地适合的凋落物层厚度有助于增加森林生态系统的碳储量。     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。