长期连作及秸秆还田棉田土壤呼吸变化特征

利用棉花长期连作定位试验田,探究秸秆还田下棉田土壤呼吸日变化和季节变化以及碳排放随着连作年限增加的变化特征,揭示长期连作棉田碳排放量与不同土层土壤有机碳和微生物量碳含量的关系,为衡量和评价长期连作及秸秆还田的生态效应提供理论依据。试验田设有连作5 a、10 a、15 a、20 a、25 a和30 a的棉花秸秆连年还田小区,采用LI-8100土壤碳通量测定仪测定棉田土壤呼吸速率的日变化和季节变化,根据棉花生育期的天数和土壤呼吸速率计算出棉花各个生育期的土壤碳排放量,并分析了土壤碳排放与有机碳和微生物量碳含量的关系。研究结果表明,秸秆还田不同连作年限棉田土壤呼吸速率日变化和季节变化差异表现为随着连作年限的增加整体上呈现增加的变化趋势,30 a最大,5 a最小;不同连作年限棉田土壤呼吸速率日变化均表现相同的规律,呈现单峰曲线,在15:00达到峰值,最小值均在凌晨05:00出现;不同连作年限棉田土壤呼吸速率随着季节的变化呈现先升高后下降的趋势,7月下旬土壤呼吸速率最高,30 a土壤呼吸速率比5、10、15、20、25 a增加4.96%、4.33%、1.98%、2.52%、1.31%。随着连作年限增加棉花各个生育期及全生育期土壤碳排放量整体上呈现逐渐增加的变化趋势,相同连作年限棉花不同生育期土壤碳排放量差异表现为铃期苗期花期蕾期絮期,铃期土壤碳排放量最高,不同连作年限棉田铃期碳排放量占全生育期总碳排放量的25.48%~25.60%。长期连作及秸秆还田棉田土壤碳排放量与0~20 cm土层土壤总有机碳含量及两个土层微生物量碳含量呈显著的线性相关关系(P0.05),与20~40 cm土层土壤总有机碳含量呈极显著的线性相关关系(P0.01),土壤碳排放与有机碳的线性相关性高于与微生物量碳的线性相关性,土壤碳排放与20~40 cm土层土壤有机碳及微生物量碳的线性相关性高于与0~20 cm土层的线性相关性。这表明秸秆还田下不同连作年限棉田土壤呼吸速率表现出明显的日变化和季节变化规律,并且随着秸秆还田年限的增加土壤碳排放量具有增加的趋势。     

秸秆还田对长期连作棉田土壤有机氮组分的影响

探讨长期秸秆还田下连作棉田土壤有机氮组分的变化特征,对深入认识连作棉田土壤肥力演变及合理施肥均具有重要的理论价值。依据新疆绿洲棉花长期连作定位试验,设置秸秆还田条件下棉花连作5、10、15和20年(分别标记为5、10、15和20 a)及无秸秆还田处理下连作5、10、20年(分别标记为CK5、CK10和CK20)共计7个处理,采用Bremner酸水解蒸馏法对有机氮组分进行分级。结果表明:无秸秆还田处理下,随着连作年限的增加,土壤全氮明显增加,除氨基糖态氮逐渐下降,其他有机氮组分逐渐上升,但差异不显著(P0.05)。与无秸秆还田处理相比,秸秆还田可以显著提高耕层土壤全氮和有机氮各组分含量,连作5、10和20年的土壤全氮分别比CK5、CK10和CK20增加了27.12%、29.56%、36.56%,差异显著(P0.05);氨基酸态氮增加了44.93%、80.00%、61.11%,氨态氮增加了26.92%、34.48%和35.48%,氨基糖态氮增加了11.11%、62.50%、100%,未知态氮增加了11.56%、6.38%、24.59%,非酸解性氮增加了34.81%、13.16%、24.60%,连作20年均达显著水平(P0.05),且随着连作年限的增加,各组分氮含量逐渐增加。同时,秸秆还田增加了氨基酸态氮和氨基糖态氮占全氮的比例,降低了酸解未知态氮比例,且随着连作年限的增加,氨基酸态氮比例上升,非酸解性氮比例下降。有机氮各形态在耕层土壤中的分布趋势为:非酸解性氮(173.32 mg·kg~(-1))酸解未知氮(149.00 mg·kg~(-1))氨基酸态氮(123.17mg·kg~(-1))酸解氨态氮(100.42 mg·kg~(-1))氨基糖态氮(30.42 mg·kg~(-1))。综上,秸秆还田能够提高长期连作棉田耕层土壤全氮和有机氮各组分含量,增强了土壤的供氮能力,提高土壤肥力水平。同时,秸秆还田增加了不易分解的酸解未知氮和非酸解性氮,维持了土壤氮库的稳定性。     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

不同经营模式下杨树人工林土壤活性有机碳的分布特征

土壤活性有机碳是土壤中易受微生物活动、土地利用方式及耕作措施等影响而发生变化的组分,对土壤碳平衡和土壤肥力保持具有重要意义。以苏北两种常见的杨树(Populus euramevicana)人工林经营模式(纯林:CP,农田林网:NL)样地的土壤为研究对象,分析了不同经营模式下土壤活性有机碳组分剖面分布特征。研究结果表明,CP模式下土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(LOC)、颗粒有机碳(POC)及微生物量碳(MBC)的含量都随土层加深而降低,与0~10 cm土层相比,30~40 cm土层中TOC、LOC、POC和MBC的含量分别下降了39.24%、69.12%、60.28%和49.91%。农林网模式样地NL1采样点土壤各形态有机碳含量在土层中的变化规律与纯林模式类似,即随土层加深呈下降趋势;而NL2和NL3采样点则表现为20~30 cm土层的各形态有机碳含量最高。结果还表明,除MBC外,CP模式下上层土壤(0~10、10~20 cm)中的TOC、LOC和POC的含量都比NL模式下对应土层的高,而NL模式下各土层土壤w(MBC)/w(TOC)和w(LOC)/w(TOC)的值都高于CP模式下对应土层的土壤,w(POC)/w(TOC)的值则为CP模式高于NL模式下的土壤。相关分析表明,除了受人为干扰大的NL2采样点外,土壤活性有机碳含量与总有机碳之间呈显著正相关关系。研究表明,土壤活性有机碳受土壤性质及人为活动影响,各活性有机碳占土壤总有机碳的质量分数在不同经营模式样地中无明显的变化规律。     

长期棉花连作对北疆棉区土壤生物活性与酶学性状的影响

以长期连作棉田为研究对象,通过对5-15年连作棉田土壤理化性质和生物学性状的测定,揭示北疆长期连作对土壤主要肥力性质、土壤酶活性、微生物量碳氮以及土壤呼吸的影响。结果表明：长期棉花（Gossypium spp）连作对土壤肥力性状影响显著,表层土壤（0-20cm）肥力明显高于亚表层（20-40cm）。长期棉花连作对土壤酶活性、微生物量碳氮、土壤呼吸等生物活性有显著影响,脲酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶和多酚氧化酶均随棉花连作年限增加而下降,棉花/苜蓿（Medicago sativa Linn）轮作（CtR-AR）处理各酶酶活性均高于棉花连作处理。微生物量碳（MBC）随棉花连作年限逐渐下降,而微生物量氮（MBN）随不同棉花连作年限并无一致性变化。不同棉花连作年限处理之间的呼吸商（q（CO2））有很大的差异,15年棉花连作非病区（CtN15）土壤呼吸商最高为19.00g？mg-1？h-1,CtR-AR处理的呼吸商最低为13.64g？mg-1？h-1。土壤微生物商随棉花连作年限延长呈现下降趋势,CtN15处理出现最低值,为0.81%。随棉花连作年限增加,土壤微生物活性降低,不利于土壤健康持续利用。     

秸秆还田对连作棉田土壤酶活性的影响

新疆棉区普遍实行秸秆还田,棉田土壤酶活性受到连作障碍的负面效应与长期秸秆还田培肥地力的正面效应的双重影响;通过定点微区实验,对比秸秆还田和未秸秆还田土壤酶活性的变化趋势,研究连作条件下秸秆还田与否对棉田土壤酶活性的影响。结果表明：实行秸秆还田后,土壤脲酶活性随着连作年限的延长先降后升,连作不超过10 a,土壤脲酶活性呈现下降趋势,超过10 a逐渐上升;实行秸秆还田后蔗糖酶活性在R5和R10处理较R1有较大幅度的下降,降幅分别为48.4%和44.8%,连作10 a后蔗糖酶活性增强,土壤状况趋于好转;过氧化氢酶活性随连作年限的延长先降低后升高,短期连作土壤过氧化氢酶活性较低,过氧化氢分解受阻,影响棉花的正常生长,连作年限超过10 a过氧化氢酶活性升高,解毒能力较强,加快分解过氧化氢,有利于减轻过氧化氢的毒害作用;过氧化物酶活性随着连作年限的延长持续上升,其中R5、R10、R15和R20过氧化物酶活性分别比R1增加了4.8%、7.9%、19%和29.6%。     

耕作年限对鄱阳湖围垦区稻田土壤有机碳组分的影响

在鄱阳湖围垦区选取6个不同耕作年限的稻田,分析测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,以阐明耕作年限对土壤有机碳组分的影响。结果表明:(1)鄱阳湖围垦区稻田0~30 cm土层土壤HFOC、LFOC和MBC含量分别为5.89~24.01 mg·g~(-1)、0.47~4.14 mg·g~(-1)和12.43~850.53 mg·kg~(-1),3种有机碳组分均与SOC含量呈显著正相关关系(P0.01)。(2)耕作年限显著影响HFOC、LFOC和MBC含量,随着耕作年限的增加,3种有机碳组分含量均呈不同程度的增加趋势,但其占SOC的比例随有机碳组分及土层呈不同的变化规律。(3)鄱阳湖区围垦稻田与垦殖前的湿地相比,HFOC占SOC的比例在耕作50 a后呈相对稳定状态,但较天然湿地小,表明围垦在一定程度上降低了土壤碳库的稳定性。     

不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。果园是我国重要的土地利用类型之一,果园面积占我国土地总面积的1.15%。因此,研究果园土壤有机碳库的演变规律,对于准确评估我国陆地生态系统的固碳潜力具有重要的科学意义。利用时空替代和物理、化学分组的方法比较研究不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响,旨为果园土壤固碳增汇机理研究提供科学依据。利用时空替代法和物理化学分组的方法比较研究经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响。结果表明：50年代柑橘果园0~20 cm和20~40 cm土层颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别比80年代柑橘果园提高了9.6%和23.60%、2.57%和3.63%,其中对0~20 cm土层的影响显著高于20~40 cm,说明果园经营干扰对土壤活性有机碳的影响随着土层的加深而降低。50年代柑橘果园0~20 cm土层土壤有机碳含量比80年代果园提高27.2%,可溶性有机碳提高20.1%,微生物生物量碳提高5.3%;50年代柑橘园0~100 cm土层有机碳储量比80年代柑橘园提高30.3%,但50年代柑橘园的土壤颗粒有机碳、轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比率均低于80年代柑橘园,说明当种植年限超过30年后,随着种植年限增加,果园土壤有机碳质量存在退化的风险。     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.     

不同修复年限植被混凝土基材有机碳氧化稳定性特征

为了解基材质量的变化,选择修复0、3、6、9、12和15年的基材作为研究对象,分析其微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)及其氧化有机碳组分(F_1:极易氧化有机碳;F_2:容易氧化有机碳;F_3:较易氧化有机碳;F_4:难氧化有机碳)含量随修复年限的动态变化特征.结果显示:(1)基材TOC含量在修复早期下降显著,随年限增加略有升高,其后呈下降趋势,最后趋于稳定.(2)修复9年的基材氧化有机碳组分F_1、F_2和MBC显著大于12年和15年;并且从修复9年至15年,F_1、F_2和F_3组分占TOC的比例分别从32.14%、38.43%和20.07%下降至24.34%、22.59%和18.71%,F_4组分由9.99%增加至32.36%.(3)相关性分析结果表明TOC与F_1、F_2、F_3和F_4之间没有显著的相关性,而易氧化碳(ROC)与F_1、F_2和F_3之间具有显著的正相关性(P 0.05);MBC与ROC、F_1和F_2都具有显著的正相关性(P 0.05).本研究表明随着修复年限增加,基材有机碳的内部循环会受到阻碍,基材氧化有机碳组分可有效反映基材质量变化.(图4表2参44)     

施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响

在连续四年稻麦轮作的小区试验中,通过测定作物收获后表层土壤(0～5cm、5～10cm、10～20cm)中有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量的变化,研究施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓(Metaphireguillelmi)对SOC、POC及MOC的影响。结果表明:无论是否接种蚯蚓,经连续四年施用秸秆后,土壤0～5cm、5～10cm、10～20cm及0～20cm各土层的SOC和POC含量、0～5cm土层中MOC含量、10～20cm土层w(POC)/w(MOC)值均显著增加;混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5～10cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使0～20cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势;在秸秆施用且接种蚯蚓时,0～20cm耕作层的w(POC)/w(MOC)值均显著升高(与对照相比),表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。     

施肥对复垦土壤中活性和难降解碳氮组分的影响

研究复垦土壤中活性和难降解碳氮组分随复垦年限和施肥措施变化的特征,以期深入理解采煤塌陷区复垦土壤碳氮的稳定性机制.采集复垦4年和8年的定位试验各处理耕层(0-20 cm)土样,利用H2SO4水解法分析活性组分Ⅰ、Ⅱ和难降解组分中有机碳(SOC)、全氮(TN)的变化特征.试验设不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)和生物有机肥配施化肥(MCFB) 5个处理.结果显示,复垦土壤及各组分中有机碳、全氮含量的变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而提高.复垦4年和8年,同CK相比,CF、M、MCF和MCFB处理均显著提高了SOC和TN含量,增幅分别达40.12%-89.97%(4年)、34.16%-71.65%(8年)和22.66%-60.06%、25.86%-37.93%,且以M处理增幅最大;M、MCF和MCFB处理均显著提高了活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为91.74%-141.22%、60.03%-88.27%和24.77%-51.15%、19.73%-66.67%;同CF相比,MCF和MCFB处理均显著提高了复垦8年土壤活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为22.94%-44.62%和41.22%-52.19%.当SOC、活性组分Ⅰ、Ⅱ中碳含量分别达到9.01、1.82和2.25 g/kg时,作物产量达到最大值.本研究表明当养分投入量相同时,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤及各组分碳氮的累积;另外,土壤有机碳投入水平以及时间还应根据上述阈值进行调整,从而满足土壤科学培肥的要求,达到较高的固碳效率.(图6表2参37)     

秸秆与秸秆生物炭对采煤塌陷复垦区土壤活性有机碳的影响

为了解农业废弃物对典型采煤塌陷复垦地活性有机碳的影响,采用盆栽培养试验,研究秸秆与秸秆生物炭对复垦3年(3 a)和7年(7 a)土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响.对复垦3 a和7 a土壤分别设置4个处理,包括不施肥(CK3与CK7)、只施氮肥(N3与N7)、氮肥与秸秆配施(NS3与NS7)以及氮肥与秸秆生物炭配施(NB3与NB7).结果表明,秸秆与秸秆生物炭均能显著提高复垦土壤TOC与各活性有机碳含量.与只施氮肥相比,施用秸秆处理的TOC、DOC、ROC与SMBC平均增幅为25.0%、46.0%、48.8%与41.5%,施用秸秆生物炭的平均增幅为37.8%、40.4%、37.2%与39.5%.秸秆生物炭对TOC的提升效应强于秸秆,对DOC与ROC的提高弱于秸秆,对SMBC影响与秸秆间无显著差异.除了复垦3 a土壤SMBC组分外,4个处理在复垦3 a土壤DOC、ROC组分与复垦7 a土壤3种活性有机碳组分从大到小均依次为NS、NB、N与CK.复垦7 a土壤的TOC、DOC、ROC与SMBC分别比复垦3 a土壤对应指标高35.2%、36.7%、31.9%与28.2%.此外,TOC分别与DOC、ROC、SMBC间呈显著的指数正相关,分别能解释DOC、ROC与SMBC变异的88.4%、84.7%与89.6%.可见,秸秆施用在短时间内对土壤活性有机碳的提升效应强于秸秆生物炭,但对土壤固碳潜力的提高弱于生物炭,二者均可以作为有益物质施用于复垦土壤中.     

秸秆还田配施氮肥对砂姜黑土有机质组分与碳库管理指数的影响

在安徽蒙城砂姜黑土上进行4 a的秸秆还田定位试验,研究砂姜黑土耕层土壤有机质组分和碳库管理指数的变化特征,分析不同有机质组分、作物产量以及碳库管理指数之间的相关性。结果表明,秸秆还田显著提高了砂姜黑土耕层土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数(P0.05),秸秆还田配施360~720 kg·hm-2氮肥较秸秆还田但不施肥土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数分别提高10.1%~15.8%、20.4%~32.5%和41.7%~74.6%。秸秆还田且配施540 kg·hm-2氮肥处理土壤活性有机质含量增幅最高,且主要提高了惰活性有机质组分含量。玉米产量与土壤总有机质、活性有机质含量和碳库管理指数均表现为显著相关(P0.01)。秸秆还田配施氮肥促进了土壤有机质质量水平,尤其是与540 kg·hm-2氮肥配施对土壤有机质含量的提高效果显著。     

祁连山中部土壤颗粒组分有机质碳含量及其与海拔和植被的关系

调查分析了祁连山中段不同海拔土壤颗粒有机碳及其与植被的关系.结果显示,土壤颗粒组分比例在0～15 cm和15～35cm土层随海拔升高而呈现下降趋势(P>0.2);土壤颗粒有机碳比例在0～15 cm土层随海拔升高也呈现下降趋势(P≤0.001).土壤颗粒组分比例0～15 cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m、15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 500 m及半阴坡2 200和2 800 m处较高;土壤颗粒有机碳比例0～15 cm土层在阴坡3 000 m和3 200 m、半阴坡2 200 m和2 800 m,以及15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 500 m、阳坡3 300 m和3 500 m处较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳和颗粒组分碳含量随海拔升高变化不显著(P<0.9).土壤颗粒有机碳含量0～15cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m、15～35 cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m及阳坡3 300m处较高;土壤颗粒组分碳含量0～15 cm土层在阴坡3 000 m～3 400 m和阳坡3 300 m,以及15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 400 m及阳坡3 300 m处较高.土壤颗粒组分比例0～15 cm土层在森林和灌丛草甸中较高;15～35 cm土层在森林、灌丛草甸和干旱草原中较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳比例0～15 cm土层在荒漠草原和干旱草原,以及15～30 cm土层在森林和灌丛草甸中较高(P<0.05).土壤颗粒组分碳含量0～15 cm和15～35 cm土层在森林和灌丛草甸中较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳含量0～15cm和15～35cm土层在森林中最高(P<0.05).土壤颗粒组分碳含量和颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量有显著的正相关性(P<0.001),土壤颗粒有机碳含量与颗粒组分碳含量也有显著的正相关性(P<0.001),土壤颗粒组分比例与有机碳含量相关性不显著(P=0.15),土壤颗粒有机碳含量与颗粒组分比例有显著正相关性(P<0.005).结果说明祁连山中部北坡土壤有机碳稳定性受植被和海拔共同影响,荒漠草原和干旱草原表层土壤有机碳稳定性较低,森林和灌丛草甸土壤中非保护性碳含量较高.     

不同稻草还田模式下双季稻土壤有机碳及碳库管理指数研究

研究双季稻不同稻草还田模式下土壤总有机碳、活性有机碳及碳库管理指数的变化,对稻田合理利用稻草资源和稻田土壤固碳具有重要意义。本文通过3年田间定位试验,研究了双季稻无草+翻耕+冬季免耕休闲(CK)、双季稻草焚烧还田+翻耕+冬季免耕休闲(BST)、双季稻稻草覆盖免耕+冬季高桩免耕(SNTH)、双季稻稻草覆盖免耕+冬季深埋(SNTB)和双季稻稻草还田+翻耕+冬季稻草翻埋(STB)5种周年稻草还田模式对不同层次土壤有机碳、活性碳以及碳库管理指数的影响,旨在探明双季稻田稻草高效碳管理模式,结果表明:无论是翻耕还是免耕,稻草还田均能显著提高耕层0~15 cm土壤有机碳和活性有机碳含量;稻草覆盖免耕显著增加0~5 cm土壤有机碳、活性有机碳以及土壤碳库管理指数,而双季稻稻草覆盖免耕结合冬季翻埋稻草则有利于土壤有机碳在5~15 cm积累,弥补因稻草覆盖免耕有机碳在整个耕层累积的不足。因此,认为稻田免耕覆盖稻草+冬季翻埋稻草是适合双季稻田的周年稻草还田增碳的技术模式。     

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。     

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。     

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。     

天然次生林改造成香榧林对土壤活性有机碳的影响

为探讨天然次生林改造成人工林后对土壤碳库的影响,为人工林的可持续经营与土壤固碳能力的提高提供参考依据。在浙江省诸暨市香榧国家森林公园内采集天然次生林和由天然次生林改造而来并长期进行经营管理的香榧(Torreya grandis)人工林土壤,测定分析了0-20、20-40、40-60 cm土层土壤的总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)、轻组有机质(LFOM)及土壤养分含量。结果表明:(1)天然次生林改造成香榧林后,各层土壤TOC均显著下降,减少了27.2%-50.5%,0-20 cm土层土壤ROC呈增加趋势,但20-40 cm和40-60 cm土层呈减小趋势,各层土壤LFOM分别增加31.5%、155.5%和184.8%,在20-40 cm和40-60 cm土层差异显著(P0.05)。(2)天然次生林改造成香榧林后,0-20 cm土层ROC碳素有效率和碳库活度分别显著增加了123.2%和169.2%。(3)TOC、ROC、LFOM与全氮和水解性氮之间的相关性均达到极显著水平,ROC、LFOM与速效钾、有效磷、交换性钙和交换性镁之间的相关性均达到显著或极显著水平。因此,天然次生林改造成香榧林后,不利于土壤有机碳的积累,且降低了土壤碳库的稳定性。