土地利用方式下土壤有机碳特征及影响因素——以后寨河喀斯特小流域为例

为研究喀斯特小流域土壤有机碳空间分布与土地利用之间的关系,基于网格法在后寨河流域挖掘了2 755个土壤剖面,并采集了22 057个土壤样品。分析了后寨河流域不同土地利用方式下土壤有机碳密度特征。结果表明：后寨河流域土壤有机碳密度主要受人为干扰、土壤厚度与岩石裸露率的制约。不同利用方式土壤有机碳密度（0~100 cm）总体上呈现以下规律：水田>旱地>经果林地>园地>草地>弃耕地>坡耕地>乔灌木林地>乔木林地>荒地>灌木林地>灌草地。后寨河流域100 cm土壤有机碳平均碳密度为8.70 kg/m²,低于中国土壤有机碳平均密度10.83 kg/m²,总有机碳储量为5.39×10⁸ kg。科学合理地进行土地利用方式调整与管理,可以增大喀斯特小流域土壤有机碳储量。     

喀斯特小流域土壤有机碳分布特征及其影响因素

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳含量分布格局及其主要影响因素,采用野外布点采样、实验室测定相结合的方法,利用后寨河流域2755个详细调查的剖面信息,定量研究了土壤有机碳含量的分布特征,并利用主成分分析法分析了影响后寨河流域土壤有机碳含量的主要因子。结果表明,流域内土壤有机碳含量高、变异性强。流域表层土壤有机碳平均含量为25.07g/kg,变幅为1.61~119.11g/kg。全流域整个剖面土壤有机碳平均含量为20.71g/kg,土壤有机碳含量变异系数变幅为52.68%~75.28%,呈中等强度变异;流域土壤有机碳含量处于较高的水平,91.7%的样点表层土壤有机碳含量高于11.6g/kg;石砾含量与土壤有机碳含量性关系不显著,土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率均呈极显著正相关关系,与容重呈显著负相关关系;主成分分析结果表明,海拔、坡度、土壤类型是影响后寨河流域土壤有机碳分布的主导因子,在土壤有机碳储量估算时必须高度重视。     

1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层（0~20 cm）土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明：1）近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m²和1.46×10⁶ t,2000—2015年分别为0.75 kg/m²和10.87×10⁶ t。2）1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3）大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大（1.59 kg/m²）,黄绵土储量增量最多（5.64×10⁶ t）;不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4）研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。     

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

人为干扰对典型草原土壤碳密度及生态系统碳贮量的影响

为了了解不同人为干扰形式对典型草原碳贮量的影响,对采取了不同干扰形式（包括开垦,放牧,禁牧2年、禁牧7年和禁牧17年）的典型草原试验样地的土壤碳密度及总碳贮量进行了研究。研究结果表明,0～20cm深土层土壤碳密度在不同干扰之间表现出明显差异(F=78.702, P<0.000 1),其由大到小的排列顺序为禁牧17年>禁牧7年>禁牧2年>放牧>开垦,分别为4.47、4.23、4.01、3.7和2.27kg/m²;0～50cm土层土壤碳密度除开垦明显低于干扰形式以外,几种干扰间没有表现出明显差异;人为干扰对土壤碳密度的影响主要表现在土壤的表层（0～20cm）,对深层土壤的影响不明显。不同干扰形式下碳贮量中都以土壤碳库占有最大的比重,一般在86％～93%之间;根系所占比重在6％～13％之间;植物地上部分所占比重与枯落物大致相当,一般低于1％（开垦除外）。基于0～20cm土壤碳密度计算的总碳贮量分别为5.74 kg/m²（禁牧17年）、5.22 kg/m²（禁牧7年）、4.83 kg/m²（禁牧2年）、4.39 kg/m²（放牧）、2.67 kg/m²（开垦）,不同干扰类型间达到了显著差异（F=8.711,P<0.01）;基于0～50cm土壤碳密度计算的总碳贮量也表现相同的变化趋势。本研究得出如下结论：人为干扰对典型草原土壤碳密度及总碳贮量具有明显影响,即开垦和放牧导致土壤碳密度和总碳贮量明显下降,而禁牧则可以提高土壤碳密度及碳贮量。因此,从提高碳贮量的角度来看,应该严格禁止典型草原的开垦行为,鼓励实行适当的禁牧制度。图5表2参16     

安徽省升金湖湿地土壤有机碳储存及分布

文章研究了安徽省升金湖湿地土壤有机碳储存和分布特征及其与土壤氮素的关系。结果表明,供试湿地土壤全土1m深有机碳密度达10.82±1.90kg.m-2,表层土壤(0—30cm)有机碳密度为5.19±0.68kg.m-2,高于报道的人工湿地——水稻土的碳密度;有机碳(SOC)含量分布随土壤深度(H)的递降符合幂函数方程,湿地土壤有机碳的表层积累强度和积累深度高于稻田;湿地土壤氮素是土壤固碳的有利因子,其氮素对土壤有机碳积累的效应高于水稻土;因湖泊沉积受河流动力学、土壤水分和植物生长条件的影响,湿地土壤有机碳含量存在显著的水平空间变异性。看来,长江中下游淡水湿地在陆地生态系统碳氮储存上具有重要意义。     

秦岭太白红杉林土壤有机碳密度研究

土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)库是陆地生态系统中最大的碳库,确定土壤有机碳储量及影响因子对碳循环和气候变化的研究具有重要意义.在秦岭太白山南、北坡分别沿不同海拔梯度共调查了太白红杉(Larix chinensis Beissn)林的18个样点,共计54个土壤剖面,分南、北坡对太白红杉林土壤有机碳密度进行了估算,并分析了土壤有机碳的主要影响因子.结果表明:太白红杉林北坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.31±0.18)kg/m2,在0～100 cm土层为(15.84±9.08)kg/m2;南坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.27±0.07)kg/m2,在0～100 cm土层为(14.51±7.85)kg/m2;太白红杉林南、北坡0～100 cm土层土壤有机碳平均密度为(15.18±8.51)kg/m2.秦岭太白红杉林北坡0～100 cm土层土壤有机碳密度随海拔的增加呈显著减小趋势(P0.05),此外,该层土壤有机碳密度随年降水量的增加呈下降趋势.土壤容重与w(有机碳)呈显著负相关(P0.05).     

青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究

通过对青藏高原土壤普查数据的整理分析,定量研究了青藏高原28个典型土壤类型、14个主要生态系统类型0～20cm、20～50em及50～100cm深度内土壤有机碳密度的垂直分布规律.结果表明,青藏高原28个典型土壤类型3个土层的有机碳密度平均值为(6.16±1.08)kg·m-2、(5.06 ±0.85)kg·m-2、(5.30±0.82)kg·m-2;在0～100cm土层内,暗棕壤、沼泽土的有机碳密度显著高于其它土壤类型,而高山漠土、灰棕漠土、亚高山漠土的有机碳密度不仅远远低于区域平均水平,而且显著低于其它土壤类型.14个典型生态系统土壤的有机碳密度均值为(7.47±1.38)kg·m-2、(6.07±1.24)kg·m-2、(6.46±1.16)kg·m-2;其中,以沼泽草甸、针叶林土壤的有机碳密度最高,而温性荒漠、高寒荒漠、高寒草原及亚高山草原土壤有机碳密度显著低于其它生态系统.这不仅体现了青藏高原土壤-植被显著的地带性分布,而且为青藏高原土壤有机碳循环模型,及有机碳对全球变化的响应研究提供重要的基础数据.     

三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

山东省土壤有机碳密度的空间分布特征及其影响因素

利用2010年完成的山东省多目标区域地球化学调查获得的双层网格化大密度、高精度土壤碳数据,估算了全省土壤表层(0～20 cm)、中上层(0～100 cm)和全层(0～160 cm)的土壤有机碳(SOC)密度及其储量,并分析不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型下土壤有机碳密度及其储量的空间分布特征及影响因素. 结果表明:①山东省不同深度土壤碳库组成存在一定差异,其中表层土壤碳库以有机碳为主,而全层土壤碳库则以无机碳为主. ②全省表层土壤有机碳储量为350.65×106 t,平均土壤有机碳密度为2.22 kg/m2,但在不同土壤类型、地貌类型和土地利用类型之间差异显著. ③土壤中较高的w(黏粒)、w(Se)、w(TN)和稳定的C/N等土壤条件均可促使w(SOC)增加,而土壤盐渍化、高硅、富盐基离子的沙性土壤环境则不利于有机碳的积累;此外,人类活动对林地、草地的破坏,以及灌溉水田、园地、林地等土地利用方式的改变也会导致土壤有机碳流失;土壤有机碳积累受降水量影响明显,随多年平均降水量的增加而增大,但受气温影响不明显. 在各因素综合影响下,山东省表层土壤有机碳密度分布呈沿海低、鲁西北平原和胶莱盆地中等、鲁中南山地丘陵和中低山区偏高的分布特征.      

近30 a贵州遵义县农田土壤有机碳动态及影响因素分析

论文选择贵州省遵义县为典型样区,使用1980 年代第二次土壤普查数据和2011 年实测数据,以耕地土壤图为基础,运用土壤类型法和通用有机碳密度度量法,测算样区近30 a农田土壤有机碳（SOC）储量和密度变化特征,借助逐步回归分析法,识别影响这一变化的潜在驱动因素,结果表明：①样区近30 a 农田总丢碳量2.94×10⁴ t,整体呈基本持平略带下降趋势;②样区近30 a农田单位面积碳变化量为-132.03 kg C·hm^-2,年均变化速率-4.40 kg C·hm^-2·a^-1,固碳、丢碳和相对平衡面积比为49.45: 32.96: 17.59;③不同土壤类型间不管是SOC储量还是土壤有机碳密度（SOCD）均差异显著,丢碳幅度最大的是山地黄棕壤,达77.34%,固碳幅度最大的是紫色土,是1980 年代的1.1 倍;④空间分布上,总体展现为以娄山山脉为界的西北丢碳东南固碳态势;⑤SOCD_1980s、机械组成（砂粒比、粘粒比、粉粒比）、全N密度、C/N 等指标是影响样区近30 a 间农田SOC变化的主要因素,且除SOCD_1980s外,剩余5 因素与SOCD年均变化速率间拥有正相关关系。研究有助于查明样区近30 a 农田SOC变化的本底和潜在影响因素,为未来农田SOC的管理提供数据基础。     

青海乐都县30a来农田表层土壤有机碳储量变化特征

青海省地处高寒区,近几十年来针对这一区域农田生态系统中土壤有机碳(SOC)库变化及其影响因素的研究较少.研究利用第二次土壤普查数据(1982 年),结合近期(2011 年)重复采集的田间土壤样品,以土壤类型为单元,对县域尺度(青海乐都县)农田表层(0~20 cm)SOC库的时空变化特征进行分析.结果表明:① 乐都县1982 年表层有机碳密度(SOCD)为3.8kg·m^-2,2011 年降低至2.8 kg·m^-2,30 a 间降幅达26%,且呈东北部和南部降低、西北地区增加的趋势;② 乐都县1982 年表层SOC储量1.8×10⁶ t,2011 年1.4×10⁶ t,30 a 间降幅达24%;③ 土壤类型中,草甸土、栗钙土和黑钙土表现为丢碳,速率分别为-137.3、-35.0、-91.0 g C·m^-2·a^-1,潮土和灰钙土表现为固碳,速率分别为9.7、7.3 g C·m^-2·a^-1,且30 a 来各土类SOCD变化率与1982 年SOCD呈负线性相关(y=0.35-0.13x).     

闽江河口区互花米草入侵不同年限下湿地土壤有机碳变化

为阐明互花米草的固碳潜力,论文在闽江河口区鳝鱼滩湿地选择不同入侵年限的样地,对其0~60 cm土壤理化性质和碳库变化进行测定与分析。结果表明：1） Y₄（<4 a）、Y₈（4~8 a）和Y₁₂（8~12 a）3个采样点土壤有机碳含量均值分别为 15.5、17.77和19.71 g·kg^-1,土壤有机碳密度均值分别为10.68、12.29和15.01 kg·m^-3,总有机碳储量均值分别为65.24、73.99和90.30 t·hm^-2,其中表层0~20 cm土壤有机碳增加最为显著;2）互花米草入侵引起湿地土壤粘粒和粉粒组成增加,容重和砂粒组成降低,表层土壤C/N增加明显;3）土壤有机碳含量与pH值、盐度、土壤含水量、C/N、平均粒径、粘粒组成呈显著正相关,与容重、砂粒组成呈显著负相关。通过研究发现,短期入侵的互花米草湿地土壤有机碳持续增加,具有较强的有机碳富集能力,在单位面积上可以有效增强河口湿地生态系统的碳蓄积。     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

中国典型农田土壤有机碳密度的空间分异及影响因素

农田土壤有机碳密度（SOCD）是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标.为理解我国农田SOCD空间分异特征及其影响因素,基于中国生态系统研究网络19个典型农田生态站2005~2015年SOCD的监测数据,利用地理探测器方法,分析了农田SOCD空间分异的影响因素.结果表明,我国不同站点农田SOCD平均值变化范围为0.83~4.97 kg·m^-2,并呈现出湿润季风区高于干旱半干旱地区的空间分异特征.在不同土地利用方式下,水稻田SOCD明显高于其他类型的农田,并且其表现出显著增加的趋势（P<0.05）,增加速率为0.13 kg·（m²·a）^-1.土壤理化性状和降水量是影响农田SOCD空间分布的重要因素,特别是土壤碱解氮含量对农田SOCD空间分布影响最大,且它分别与纬度、土壤类型、降水量及土壤pH等因素交互后影响力显著增强,本研究结果对我国农田温室气体减排增汇提供重要的科学依据.     

北京松山国家级自然保护区典型植被类型表层土壤碳密度及周转速率特征

为阐明不同植被类型下表层土壤有机碳的分布特征,本文选取北京松山国家级自然保护区内胡桃楸阔叶林、蒙古栎阔叶林、油松针叶林、针阔叶混交林、灌丛和草甸6种典型植物群落作为研究对象,基于野外调查、采样与实验室分析对不同植被类型下表层土壤有机碳含量、密度及周转速率进行了研究。结果表明：草甸表层土壤有机碳含量和密度最高,分别为188.5 g/kg和10.9 kg/m²,周转速率最低,为0.019 6/a;针阔叶混交林表层土壤有机碳含量和密度最低,分别为68.6 g/kg和5.7 kg/m²,周转速率为0.074 9/a;灌丛表层土壤有机碳周转速率为0.077 4/a。土壤有机碳含量整体上随土壤深度增加而逐渐减少。土壤水分的增加和土壤温度的下降使表层土壤有机碳含量及密度呈上升趋势,而使有机碳周转速率呈下降趋势。土壤有机碳密度随海拔升高呈逐渐上升趋势。海拔通过影响不同植被群落土壤水热条件来影响微生物活动及凋落物的分解,进而影响表层土壤有机碳含量、密度和周转速率。本文为松山国家级自然保护区典型植被类型土壤碳储量和周转研究提供了有效参考。     

干旱区盐湖沿岸不同植物群落土壤CO2排放特征

为探究盐湖区不同植物群落土壤CO₂排放速率及影响因素,以新疆达坂城盐湖沿岸小獐毛、鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地土壤为研究对象,在2016年4~12月采用Li-8100A监测了不同植物群落土壤CO₂排放特征,分析了CO₂排放与5（ST5）,10（ST10）,15cm（ST15）土壤温度、含水量、电导率的关系.结果如下：4~12月小獐毛群落土壤CO₂日排放呈单峰曲线,7月土壤CO₂排放速率最高,峰值出现在14：00左右;7月鸢尾、芨芨草、黑果枸杞和撂荒地土壤CO₂排放呈双峰曲线,峰值出现在10：00和14：00~16：00左右,其余月份均呈单峰曲线,峰值出现在12：00~14：00;不同植物群落类型、同一植物类型不同月份土壤CO₂排放存在显著差异（P<0.001）.4~12月芨芨草群落土壤CO₂累积排放量最高（2508.01g/m²）,大于撂荒地（2235.01g/m²）、鸢尾（1903.03g/m²）、黑果枸杞（1690.27g/m²）和小獐毛（550.34g/m²）植物群落处理.小獐毛群落土壤CO₂排放与ST15显著相关（R²=0.739,P<0.05）,且对ST15变化最敏感;鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地处理土壤CO₂排放与ST5相关性较高（R²=0.708~0.821）,对ST10变化响应敏感.小獐毛群落土壤温度敏感系数（Q₁₀）最大值出现在6月（7.97）,鸢尾（21.74）、芨芨草（13.21）、黑果枸杞（18.23）和撂荒地（7.65）处理则出现在11,12月.不同植物群落土壤CO₂排放与含水量相关性较低;一元线性方程（log_eC_f=-0.149EC+0.943）能较好的模拟土壤电导率（EC）与CO₂排放（C_f）的关系.除土壤温度外,盐分也是影响盐湖沿岸土壤碳排放的重要因素.因此,在考虑陆地生态系统碳收支时不能忽略盐湖生态系统,以及盐分对土壤碳过程的影响.