秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响

土壤溶解性有机质及其可利用性与土壤质量密切相关。通过研究秸秆不同还田方式(粉碎还田、覆盖还田、高茬还田)对农田土壤溶解性有机碳的影响,探讨了土壤溶解性有机碳对土壤质量的贡献。水溶性有机碳(WSOC)和热水溶性有机碳(HWSOC)通过冷水和热水提取获得。结果表明:秸秆还田能够增加土壤有机质的含量,影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量。在粉碎还田、覆盖还田、高茬还田处理中,粉碎还田的农田土壤中WSOC和HWSOC的含量比覆盖还田、高茬还田的高,粉碎还田的农田土壤中的WSOC和HWSOC占土壤有机碳的百分比也最高。另外,WSOC和HWSOC与土壤呼吸有很好的相关性(相关系数分别为0.75,0.85)。     

不同土地利用方式对城市土壤活性有机碳的影响——以开封市为例

以开封市为例,采集不同土地利用方式下城市表层土壤并测定其有机碳含量,进而探讨土地利用方式对城市土壤活性有机碳特性的影响。结果表明:土地利用方式对城市土壤活性有机碳的影响差异显著,其中易氧化态和水溶性有机碳含量依次为近郊蔬菜地>城区>近郊非农业区>远郊,微生物量有机碳含量则为近郊蔬菜地>近郊非农业区>城区>远郊,这与不同土地利用方式下土壤有机碳总量的变化情况不一样;土壤活性有机碳占总有机碳的比率也随土地利用方式的不同而变化,但其变化与土壤活性有机碳的变化情况不一致;土壤易氧化态、水溶性和微生物量有机碳之间有较强的相关性,其变化趋势在同一土地利用方式下近于一致。     

水分梯度下若尔盖高寒泥炭地土壤可溶性有机质光谱特征

川西高寒泥炭地是中国乃至全球最大的高寒土壤碳库之一,目前正经历着干旱化和植被退化的影响。水溶性有机质(DOM)是有机碳中活性较高的组分,对土壤碳动态平衡乃至源汇转换具有重要意义,同时也是联系陆地土壤和水生生态系统之间碳交换的主要载体,对水环境质量有重要影响。为了解干旱化对若尔盖高寒泥炭地土壤可溶性有机质含量及结构特征的影响,以四川省阿坝藏族羌族自治州若尔盖县高寒泥炭地不同水分环境下表层土壤(0-10cm)水溶性有机质(DOM)为对象,采用三维激发发射矩阵荧光光谱、平行因子分析(EEM-PARAFAC)以及荧光区域积分(FRI)等方法,对其数量和光谱学特征进行了比较研究。结果表明:(1)随着土壤干旱化程度加深,若尔盖泥炭地土壤总有机碳和水溶性有机碳含量而显著降低,降低程度分别为55.36%、28.77%;(2)川西高寒泥炭地DOM的荧光光谱特征参数表明,DOM的芳香性与腐殖化程度随着水分的增加而降低,土壤DOM稳定性降低,微生物可利用性降低;(3)平行因子分析结果显示若尔盖泥炭地土壤DOM中以小分子类腐殖质组分载荷最高,微生物活动和转化过程中蛋白物质类组分最低;(4)高原泥炭地土壤DOM中富里酸类有机质和腐殖酸类有机质占比最高,漫岗草甸土壤中腐殖酸占比高于湿地土壤,而湿地土壤富里酸组分占比高于漫岗草甸土壤。总之,若尔盖湿地干旱化将导致泥炭地土壤碳含量显著性降低,可能导致土壤有机碳将大规模排放。     

不同生态恢复模式对巢湖湖滨湿地土壤活性碳库及其管理指数的影响

土壤活性有机碳组分是碳素周转的指示因子,能够及时地反映环境变化对土壤碳循环的影响。为探究生态恢复对湿地土壤活性碳库含量及分布的差异影响,选择巢湖湖滨自2003年退耕的森林湿地(人工林地恢复模式)和芦苇(Phragmites australis)滩地(自然湿地恢复模式)为研究对象,与荒草滩地(退耕湿地)相比较,分析土壤活性有机碳组分及碳库管理指数变化特征,包括溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化碳(EOC)。结果表明,与荒草滩地和芦苇滩地相比,森林湿地的生态恢复模式下土壤总有机碳和各活性有机碳组分含量均为最高。在表层0-10 cm土壤中,荒草滩地和芦苇滩地的土壤EOC主要以高活性有机碳的形式存在,森林湿地则主要以低活性有机碳的形式存在;在下层10-20 cm土壤中3个类型湿地均主要以高活性有机碳的形式存在。综合分析表明,土壤MBC、HWC、EOC和POC两两之间存在极显著相关性(P0.01),且与土壤有机碳和全氮的相关性均达到极显著水平(P0.01),与全磷相关性不显著。此外,两种生态恢复模式下土壤碳库管理指数均大于100%。人工林地恢复模式下两层土壤中的碳库管理指数均显著高于对照和自然湿地恢复模式(P0.05),表征人工林地恢复模式对于改善湿地土壤质量、提升土壤固碳力更有效果。     

亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征

作为土壤质量的重要指标,活性有机碳(SLOC)在土壤物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。本研究依托中国科学院会同森林生态试验站,于2016年12月-2017年12月,通过对亚热带常绿阔叶林(烤林)不同季节土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳组分季节动态特征。结果表明,(1)不同季节亚热带常绿阔叶林土壤养分和有效养分均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中不同季节土壤全磷含量差异不显著(P0.05)。(2)土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)具有明显的季节动态,均表现为夏、秋季较高,春、冬季较低。(3)亚热带常绿阔叶林土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)均大致表现为夏季秋季春季冬季,其中夏季和秋季差异不显著(P0.05),春季和冬季差异不显著(P0.05),夏季和秋季显著高于春季和冬季(P0.05),而不同季节SMBC/SMBN差异不显著(P0.05)。(4)土壤活性有机碳与土壤总有机碳均呈显著线性关系,说明土壤活性有机碳依赖于土壤总有机碳含量,各自从不同角度表征了土壤中活性较高部分碳的含量。(5)亚热带常绿阔叶林土壤EOC、POC、LFOC、WSOC和SMBC与SOC、TN均呈显著或极显著相关性,与TP相关性不显著;活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC、TN是亚热带常绿阔叶林土壤活性有机碳变化的重要影响因素。     

土地利用方式对土壤碳库影响的敏感性评价指标

综述了目前国内外在监测土地利用方式对土壤有机碳动态的影响时所采用的一些敏感性指标：微生物量碳和微生物商、CO2通量和qCO2、轻组有机质和颗粒态有机质、溶解态有机碳(DOC)。大量的研究表明，与土壤有机碳相比，微生物量碳库的周转率更大，周转时间更短，在土壤总有机碳变化可检测之前，土壤微生物部分的变化可能被检测到，是土壤碳动态的敏感性指标。轻组和颗粒态有机质是自然土壤肥力的决定因素，也是土地管理方式影响最明显的部分，对于准确评价土地利用变化对土壤碳过程的影响具有重要意义。CO2，通量和qCO2，可以综合反映土壤微生物的活性、利用土壤有机碳的效率及土壤中碳的代谢作用等，也是土壤碳动态的敏感性指标。DOC通量比全球植物和大气间碳交换量小1-2个数量级，所以生物圈碳平衡的很小变化会导致DOC的巨大变化，DOC浓度和通量是土壤温度和湿度变化的敏感指标。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤微生物群落功能多样性的影响

利用中国臭氧FACE(Free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,通过测定麦季土壤水溶性有机碳含量、土壤呼吸强度和BIOLOG指标,研究了近地层臭氧浓度升高50%条件下(~70 nmol mol-1),麦田土壤微生物功能多样性的响应.结果发现,臭氧浓度升高下麦田土壤水溶性有机碳含量提高,土壤微呼吸强度增加,平均吸光值显著高于对照(P<0.05).多样性指数结果显示,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物丰富度和优势度指数没有显著影响,但是臭氧处理下均一度指数显著高于对照(P<0.05);主成分分析显示,相对于其它碳源,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物的糖类物质利用能力的影响最大.研究揭示了1.5倍的近地层臭氧浓度增强了麦田土壤微生物碳源利用能力,特别是非优势微生物.     

间伐对塞罕坝华北落叶松人工林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳在土壤总有机碳中所占比例很小,具有不稳定性、易移动、易矿化、易氧化和易分解等特点,对维持土壤碳库平衡有重要意义,是评价土壤肥力与质量的重要指标.在河北省塞罕坝机械林场设置4种间伐强度的华北落叶松人工林样地,测定土壤总有机碳及5种活性有机碳含量,比较分析间伐对其含量及分配比例的影响.结果显示,14%和28%间伐强度提高了土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,重度间伐对各指标含量影响不同.颗粒有机碳、轻组有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例分别为6.50%-16.78%、1.43%-3.46%、14.00%-20.91%、0.98%-1.98%、0.65%-0.90%.间伐降低了颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳的分配比例,提高了微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例.本研究表明间伐对土壤活性有机碳含量及其分配比例的影响与间伐强度有关,其中28%中度间伐对其含量的影响最为显著;适度间伐可提高土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,加快活性有机碳各组分间的周转,因此可加强土壤有机碳库的稳定性,改善土壤肥力与质量,促进塞罕坝华北落叶松人工林可持续经营.(图1表3参56)     

侵蚀逆境下土壤有机碳的迁移

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分。土地利用和土地覆盖变化使得土壤中有机碳的含量发生很大的变化。土壤侵蚀是陆地碳库衰减的主要动力之一，也是陆地碳汇与海洋碳汇相互作用的重要过程。文章对土壤活性有机碳以及不同土地利用方式对土壤有机碳的影响作了介绍。     

华南典型侵蚀区土壤有机碳流失机制模拟研究

土壤侵蚀条件下的碳流失问题是目前全球碳循环研究中的新点,也是土壤侵蚀基础性研究中的弱点。目前对于土壤侵蚀的研究多侧重于侵蚀造成养分流失及土地退化方面,关于土壤侵蚀对碳循环的影响研究较少。针对华南红壤侵蚀区的碳流失问题,采用室内人工模拟降雨的方法,探讨了华南典型侵蚀区两种土壤类型(林地、弃耕荒地)的有机碳流失过程,主要取得以下一些成果,(1)土壤有机碳的流失主要以侵蚀泥沙为载体,两种土壤(林地、弃耕荒地)坡面的泥沙有机碳含量均表现出随降雨历时逐渐减小的趋势,但雨强和坡度对侵蚀泥沙中有机碳含量的影响没有明显规律;林地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量明显高于弃耕荒地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量。(2)林地土壤的泥沙有机碳富集比大于弃耕荒地的泥沙有机碳富集比,林地土壤有机碳富集比变化范围为0.99~1.65,而弃耕荒地土壤有机碳富集比变化范围为0.86~1.07;林地土壤的有机碳流失率大于弃耕荒地的有机碳流失率。林地土壤的有机碳流失率变化范围为1.6%~18.9%,弃耕荒地土壤的为2.2%~10.4%。土壤有机碳流失率随降雨雨强的增加而增大,坡度对土壤有机碳流失率的影响不显著。(3)土壤有机碳流失强度与侵蚀强度呈明显的线性正相关关系,试验条件下(不同地类土壤、雨强、坡度)土壤有机碳流失强度与侵蚀强度间的函数关系可表达为:y(SOC)=5.104x(Erosion)+0.036(r2=0.984)。     

典型海滨和内陆城市PM10中的碳成分初步研究

为了分析碳成分在海滨和内陆城市的浓度现状、季节变化和日变化特征,于2009-11-2—2009-11-4(秋季)、2009-12-21—2009-12-23(冬季)、2010-4-27—2010-4-30(春季)和2010-8-26—2010-8-29(夏季)连续同步密集采集了厦门和成都大气可吸入颗粒物(PM10)样品,并采用IMPROVE热光分析法分析了PM10中有机碳(OC)和元素碳(EC),采用燃烧氧化-非分散红外吸收法测定了样品中的水溶性有机碳(WSOC),采用乙基紫-分光光度法测定样品中阴离子表面活性物质(EVAS)的浓度.结果显示,海滨和内陆城市PM10中碳成分含量季节分布明显,冬春季含量较高,夏秋季含量较低.各季碳成分含量日变化趋势不完全相同.WSOC与OC和EC相关分析结果显示,WSOCs主要来源于光化学反应形成的二次污染物.     

南京秋季大气PM2.5中类腐殖质的光学性质与来源分析

类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针对HULIS分离方法的研究很少.固相萃取法(solid phase extraction, SPE)因其操作简单、分离效果较好而被广泛应用,但对于低浓度样品仍存在检出限较高、回收率较低的问题,且很少有人关注提纯过程中流程空白所包含的含碳组分及其吸光能力.本研究通过调整活化溶液(0.01 mol·L^-1 HCl溶液+甲醇+2%NH₃H₂O/MeOH)与洗脱溶液(2%NH₃H₂O/MeOH)用量的比例对提纯方法进行优化.结果表明,应用优化后的方法对流程空白进行测量时,检出限(MDL)降低到0.035 mg·L^-1以下,精密度RSD <5.41%(n=20),标准品回收率达到95%,在保证回收率的情况下减少了流程空白,提高了样品的精密度,使测定浓度较低的HULIS含量成为可能.为了探究生物质燃烧期间含碳组分的光学特性和来源特征,本研究对2017年10月6日至11月9日南京北郊秋季大气气溶胶样品进行采集.采样期间PM_2.5的浓度为(87.9±43.7)μg·m^-3,WSOC和类腐殖质碳(HULIS-C)的浓度分别为(4.2±2.3)μg·m^-3和(3.6±2.0)μg·m^-3,HULIS-C占WSOC的比例为47.3%,是WSOC中的重要组成部分.本研究还对HULIS在330—400 nm波段的吸光进行测定,使用Angstrom指数(absorption angstrom exponent,AAE)进行表征,得到采样期间AAE的值为2—7,说明HULIS污染主要来自二次转化.后向轨迹结果表明,重污染期间污染物来源为本地生物质燃烧和区域或者长距离气团的输送.     

温带阔叶红松林中不同树种和倒木对土壤性质的影响

以长白山温带阔叶红松林为研究对象,通过野外采集土壤样品,综合研究老龄树及倒木对周边表层土壤性质的影响。研究结果显示,在本研究样地条件下,不同树种周边的表层土壤性质存在显著性差异,红松（Pinus koraiensis）周边土壤中水溶性有机碳WSOC的质量分数和特征吸光系数SUVA254值都高于紫椴（乃砌amurensis）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）,但是土壤水溶性总氮WSTN和交换性无机氮的质量分数却是红松低于紫椴和水曲柳。对倒木影响的森林表层土壤性质的研究结果显示,倒木下方森林表层土壤中WSOC、WSTN以及交换性矿质氮的质量分数都明显地高于林间土壤,说明在小尺度空间区域内,倒木可能是森林表层土壤活性碳、氮库的重要输入源。此外,本研究还利用主成分分析探讨了受树种影响的森林表层土壤不同性质之间的关联性,并对树种和倒木影响周边土壤性质的可能性机制进行分析。     

Changes of soil microbiological properties caused by land use changing from rice-wheat rotation to vegetable cultivation

A survey was done recently in Jiaxing city of Zhejiang Province in the Yangtze River Delta to compare the differences of soil microbiological properties among paddy soils with different land use including continuous open-field vegetable cultivation (OFVC), plastic-greenhouse vegetable cultivation (PGVC) and traditional rice-wheat rotation (RWR). The soil types included are percolating, permeable and waterlogged paddy soils. The results indicate that the microbial flora was markedly changed as the land use changed for all the three soil types. In continuous vegetable cultivation soils, especially in PGVC soils, the bacteria amounts decreased dramatically, but the fungal and actinomyce amounts increased as compared with RWR soils. The dehydrogenase activities decreased significantly in vegetable soils, especially in PGVC soils as compared with RWR soils. The microbial biomass C and the total phospholipid contents (TPL) in vegetable cultivation soil greatly decreased as compared with RWR soils. Biolog analysis indicated that the kinds of carbon sources that could be metabolized by native microbes in PGVC soils greatly decreased as compared with OFVC soils and RWR soils, revealing that microbial diversity had decreased since land use change. The activities of some soil enzymes including urease, invertase and phosphase were all lower in OFVC soils than those in RWR soils, and those in PGVC soils were the lowest. The degradation of microbiological activities in continuous vegetable cultivation soils, especially in PGVC soils, as compared with RWR soils might have been caused by soil acidification and accumulation of salts due to overuse of both organic and inorganic fertilizers in vegetable cultivation.     

Changes of Soil Microbiological Properties Caused by Land Use Changing From Rice–Wheat Rotation to Vegetable Cultivation

A survey was done recently in Jiaxing city of Zhejiang Province in the Yangtze River Delta to compare the differences of soil microbiological properties among paddy soils with different land use including continuous open-field vegetable cultivation (OFVC), plastic-greenhouse vegetable cultivation (PGVC) and traditional rice–wheat rotation (RWR). The soil types included are percolating, permeable and waterlogged paddy soils. The results indicate that the microbial flora was markedly changed as the land use changed for all the three soil types. In continuous vegetable cultivation soils, especially in PGVC soils, the bacteria amounts decreased dramatically, but the fungal and actinomyce amounts increased as compared with RWR soils. The dehydrogenase activities decreased significantly in vegetable soils, especially in PGVC soils as compared with RWR soils. The microbial biomass C and the total phospholipid contents (TPL) in vegetable cultivation soil greatly decreased as compared with RWR soils. Biolog analysis indicated that the kinds of carbon sources that could be metabolized by native microbes in PGVC soils greatly decreased as compared with OFVC soils and RWR soils, revealing that microbial diversity had decreased since land use change. The activities of some soil enzymes including urease, invertase and phosphase were all lower in OFVC soils than those in RWR soils, and those in PGVC soils were the lowest. The degradation of microbiological activities in continuous vegetable cultivation soils, especially in PGVC soils, as compared with RWR soils might have been caused by soil acidification and accumulation of salts due to overuse of both organic and inorganic fertilizers in vegetable cultivation.     

基质诱导硝化测定的土壤中锌的毒性阈值、主控因子及预测模型研究

选取我国有代表性的16种土壤,通过基质诱导硝化(SIN)的方法,研究了淋洗与未淋洗处理后,土壤中外源Zn对不同土壤潜在硝化速率(PNR)的影响。结果表明:在未淋洗处理土壤中Zn毒性的EC50(使PNR降低至对照一半土壤中Zn的浓度)值的范围为197～1874mg·kg-1,相差近9.51倍;总体而言,土壤pH、有机碳及粘粒含量的提高可以降低土壤中Zn的毒性。偏相关分析结果表明,影响土壤中Zn对潜在硝化速率抑制作用的主要因子依次为土壤pH、有机碳含量及粘粒含量;淋洗处理明显提高了土壤中外源Zn的毒性阈值浓度,在不同土壤中,淋洗因子(定义为淋洗后的土壤Zn毒性的EC50与非淋洗EC50的比值)范围为1.16～1.43;基于土壤主要性质的多元回归预测模型结果表明,利用土壤性状(pH、有机碳和粘粒含量)可以很好地预测土壤中Zn对硝化速率抑制的毒性阈值。     

Factors affecting HCH and DDT in soils around watersheds of Beijing reservoirs,China

The factors that influence the dynamics of hexachlorocyclohexane (HCH) and dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) in soils around the watersheds of Beijing reservoirs were examined. Compared with other studies on HCH and DDT in soils and established reference values, the concentrations of HCH and DDT in soils around our study area were relatively low. The relationships between HCH and DDT concentrations and land use, soil texture, and soil properties were discussed. HCH and DDT concentrations were higher in arable soils than those in uncultivated fallow soils. Although land use was the most important factor affecting HCH and DDT residues, additional factors such as soil texture and soil total organic carbon were also involved in pesticide retention in soils. The results indicated that the historical agricultural applications of HCH and DDT were the major source of their residues. Atmospheric deposition, as well as long-distance transportation and inputs from surrounding weathered agricultural soils may also serve as important sources of HCH and DDT residues in the watersheds.     

大宝山矿水外排的环境影响:Ⅱ.农业生态系统

大宝山外排酸性矿水对周边农村地区农业生态系统具严重的负面影响，表现在：农田所用的灌溉水酸度很强，灌溉水中多种重金属含量高于国家农田灌溉水质标准，其中Cd超标约16倍；土壤严重酸化，pH值可低至3．9，总实际酸度平均达47mmol／kg，比水溶性酸度高147倍，表明由矿水带进土壤的无机酸通过土壤的缓冲作用暂时转化为非水溶态并在土壤中累积；土壤重金属含量超标，以Zn、Cu和Cd为甚；粮食和果蔬等作物重金属污染严重，其中尤以Cd最为突出，最高可超标近150倍。