南长山岛不同土地利用方式下的土壤有机碳密度

土壤有机碳库是陆地生态系统中重要的碳库之一,以往对海岛生态系统土壤有机碳储量估算及其影响因素的研究较少.因此,本研究在南长山岛实测了不同土地利用方式下表层土壤的有机碳密度,比较了相互之间的差别,分析了与土壤理化性质的相关性.结果表明,南长山岛不同土地利用方式土壤有机碳密度差异显著(p0.01),表现为:针阔混交林刺槐黑松侧柏农田水库沿岸草地果园;森林土壤有机碳密度高于其他类型土壤.森林土壤有机碳密度与坡度(r=-0.459,p=0.085)、海拔相关性不显著.在土壤理化性质中,土壤全氮(r=0.763,p0.01)、有机质(r=0.833,p0.01)含量与森林土壤有机碳密度呈显著正相关.     

不同火烧强度林火对大兴安岭北坡兴安落叶松林土壤化学性质的长期影响

大兴安岭地区是林火多发区,论文比较了未火烧兴安落叶松林与火烧20 a后兴安落叶松(轻度、中度、重度火烧兴安落叶松林)土壤pH值、土壤养分以及土壤养分比值之间的差异。研究结果表明:重度、中度、轻度火烧森林土壤的pH值为4.79、4.76、4.63,高于对照森林土壤的pH值(4.53);重度、中度、轻度火烧森林土壤的C含量(55.19、84.63、127.91 g.kg-1)、N含量(2.32、3.97、5.27 g.kg-1)、P含量(0.22、0.21、0.25g.kg-1)和K含量(31.97、32.56、34.65g.kg-1)都低于对照森林土壤(137.67、5.61、0.27、37.96g.kg-1);重度、中度、轻度火烧森林土壤的C/N值(23.68、21.54、24.27)也低于对照土壤(24.63);轻度火烧土壤的C、N含量与中度、重度火烧土壤的C、N含量差异明显。说明了火烧20 a后,其森林土壤与对照森林土壤之间仍然有差异。     

兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响

以大兴安岭兴安落叶松林火后不同强度(重度、中度、轻度)及未火烧区的土壤为研究对象,于火烧结束3年后(2009年)的秋季,采用氯仿熏蒸浸提法测定了不同强度火烧后土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic),并研究其与土壤养分因子的关系。结果表明:兴安落叶松林重度火烧区的C_mic显著高于中度、轻度和未火烧区,N_mic在不同强度火烧样地间差异不显著,但在重度火烧区出现最高值。其中重度、中度、轻度和对照的C_mic平均为692.8、499.9、428.8和498.7 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.6、55.2、50.9和54.1 mg·kg^-1。土壤含水量、土壤pH值、土壤有机碳对C_mic和N_mic的影响显著,土壤微生物生物量与土壤含水量、pH值、土壤有机碳均呈正相关。研究将为进一步开展火干扰对北方森林土壤碳平衡影响机理研究提供科学依据。     

东海内陆架表层沉积物中黑碳的分布及来源

对东海内陆架表层沉积物中黑碳含量进行了分析,探讨了黑碳在东海内陆架不同区域的分布特征、影响因素及来源,并与长江口徐六径悬浮颗粒物中的黑碳进行了对比。结果显示,长江口徐六径悬浮颗粒物中黑碳的含量平均为1.68±0.51mg/g,且枯季浓度要高于洪季,这反映了燃烧活动的季节变化。黑碳在东海内陆架表层沉积物的分布具有明显的区域特征,近岸区域沉积物中的黑碳含量接近,且与粒径成负相关,并低于徐六径悬浮颗粒物中黑碳的含量,说明来自长江输入的黑碳主要以烟炱为主,并且部分粒径极小的颗粒未完全沉积下来;在123°E以东区域的表层沉积物中的黑碳含量分布较广,并与平均粒径成正相关,说明该区域主要以石墨态黑碳为主。另外,东海内陆架表层沉积物BC/TOC在0.11～0.55之间,因此在研究该区域碳循环过程中,不可忽视BC在不同区域的分布特征及类型差别。     

人为干扰对小兴安岭森林湿地土壤碳组分和酶活性的影响

以小兴安岭落叶林沼泽湿地为研究对象,对比研究皆伐地、火烧地和落叶松湿地土壤碳组分和酶活性.结果表明:(1)3种湿地类型土壤SOC含量表现为对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05),在0~10 cm土层中皆伐地与对照地相比降低了58.38%,火烧地与对照地相比降低了61.96%.皆伐地与火烧地在不同土层的土壤中SOC含量差异不显著(p0.05);DOC含量对照地显著高于皆伐地和火烧地(p0.05).在0~10cm土层中火烧地DOC含量是皆伐地的1.99倍,两者差异不显著(p0.05);不同干扰方式对土壤MBC含量影响的差异主要表现在0~10 cm的土层土壤,对照地分别比皆伐地和火烧地高23.13%和95.79%(p0.05).在不同的土层中皆伐地MBC含量均大于火烧地,与SOC含量的变化趋势一致.(2)与对照地相比,皆伐地与火烧地0~10 cm土层的土壤蔗糖酶活性分别降低了45.59%和36.76%,脲酶活性显著降低了18.22%和55.69%(p0.05),蛋白酶活性降低了19.65%和17.34%,淀粉酶活性降低了6.29%和10.69%.土壤碳组分和酶活性在垂直方向上均表现为随着土层深度增加而减小.皆伐和火烧造成森林湿地土壤碳组分和酶活性降低.     

基于主成分分析的大兴安岭高寒区典型火烧迹地土壤质量评价研究

以大兴安岭高寒区典型火烧迹地为研究对象,选取土壤表层（0 cm～5 cm）枯落层厚度、土壤含水率、午间均温、土壤容重、水稳性团聚体、pH等12项表征土壤物理、化学、生物学性质的指标,运用主成份分析方法,对森林土壤质量进行评价。结果显示：林火对所有指标的影响度均达到显著水平（ρ＜0.01）。对照林地综合得分（0.194）明显大于火烧迹地综合得分（0.101）,表明林火短期内可使森林土壤质量降低。     

兰州市表土黑碳分布特征与来源初探

为探究兰州市城市表土中黑碳(Black Carbon,简称BC)的分布特征及其来源,在兰州市主城区(城关区、七里河区、安宁区和西固区)道路沿线绿化带采集了95个表层(0~5 cm)土壤样品,并使用重铬酸钾氧化法测定其黑碳含量.结果表明:兰州市表土黑碳含量在1.02~74.27g·kg~(-1)之间,黑碳含量空间分布表现为城关区七里河区西固区安宁区,高值区域主要集中在工厂周围和交通密集区.进一步分析发现,黑碳与有机碳(Organic Carbon,简称OC)比值(BC/OC)的平均值为0.34;黑碳与有机碳含量及砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属元素含量显著相关.研究表明,兰州市表土中黑碳主要来源于本地交通排放和局部工业活动过程中化石燃料燃烧和工业粉尘沉积.     

冻融作用对大兴安岭典型森林土壤活性有机碳和氮矿化的影响

于2017年10月采集大兴安岭地区樟子松林和白桦林两种典型林型下0～10、10～20、20～30 cm土壤,采用室内模拟冻融实验研究了冻融循环下土壤活性有机碳变化趋势和氮素矿化特征.结果表明:①随着冻融次数增加,土壤溶解性有机碳(DOC)和土壤微生物量碳(MBC)均表现为先增加后降低的趋势,冻融作用在显著增加了土壤DOC含量的同时降低了土壤MBC含量(p0.05),冻融温差对活性碳影响不明显(p0.05);冻融过程中樟子松林0～10 cm土壤DOC含量高于白桦林,10～20、20～30 cm土壤DOC含量低于白桦林,而樟子松林各层土壤MBC含量始终高于白桦林.②随着冻融次数增加,土壤铵态氮表现为先减少后增加的趋势,而硝态氮表现为先增加后减少的趋势,冻融作用显著增加了土壤铵态氮和硝态氮含量(p0.05),较大的冻融温差会促进氮矿化(p0.05);冻融过程中白桦林土壤铵态氮和硝态氮含量始终高于樟子松林.③两种林型下土壤DOC、MBC、铵态氮和硝态氮含量均随着土层深度的增加而降低(p0.05).以上结果表明,冻融作用导致森林土壤DOC含量流失而影响了土壤碳库的积累,但有利于无机氮的累积,为植物生长提供了氮素肥力,且不同植被类型土壤碳、氮含量对冻融作用的响应存在一定的差异.     

稻田耕层土壤黑碳分布特征及影响因素

为探究我国稻田土壤黑碳含量分布特征及其影响因素,本研究采用苯多羧酸法(Benzene polycarboxylic acid,BPCA)对稻田耕层土壤黑碳(Black carbon,BC)含量及稳定性进行测定与分析,以完善国内农田土壤黑碳研究,并为农业可持续发展提供理论依据.结果表明:(1)黑碳含量为(0.70±0.08)~(4.57±1.63)g·kg-1,平均值为(1.63±0.18)g·kg-1;黑碳储量为(1.55±0.18)~(6.18±2.39)t·h m-2,平均值为(2.71±0.27)t·hm-2.(2)黑碳含量排序:西南区东北区华南区华东区华北区西北区,黑碳储量排序:西南区东北区华北区华南区华东区西北区.(3)在苯多羧酸含量特征方面,西南区表现为苯四甲酸(∑tetracarboxylic acids,B4CAs)苯六甲酸(mellitic acid,B6CA)苯五甲酸(benzenepentacarboxylic acid,B5CA)苯三甲酸(∑tricarboxylic acids,B3CAs),华北区表现为B6CAB4CAsB5CAB3CAs,其它耕作区表现为B6CAB5CAB4CAsB3CAs.B5CA/B6CA、B6CA/B4CAs分别为(0.73±0.06)~(0.98±0.18)、(1.07±0.14)~(1.38±0.10),平均值分别为(0.92±0.02)、(1.23±0.03).研究发现,稻田土壤黑碳分布特征是人为因素、黑碳结构特性及环境因素等综合作用的结果.土壤黑碳主要来自稻田作物燃烧,并且黑碳含量与pH及容重间的相关性不显著,而与土壤有机碳、黏粒呈显著正相关.     

山美水库表层沉积物黑碳分布特征及其对磷形态的影响

对亚热带水库福建山美水库表层沉积物黑碳的时空分布特征及其对不同形态磷的影响进行了研究.结果表明,山美水库表层沉积物黑碳(BC)含量为2.44~5.28g/kg,与国外研究水库水平相当,显著高于国内外海岸带沉积物黑碳水平.黑碳整体分布特征为:丰水期>枯水期, 入库区>库尾>近坝区>库中.沉积物中黑碳与总有机碳呈现显著的正相关性,与沉积物粒径分布无明显相关关系.黑碳与有机碳比值平均为24.95%,表明黑碳来源复杂,是陆源生物质燃烧和化石燃料燃烧的共同结果.黑碳与有机磷和铁铝结合态磷这两种易释放磷之间显著相关,其对有机磷和铁铝结合态磷具有一定的吸附固定作用,这种吸附作用可能对沉积物内源磷释放具有一定的抑制效应.     

黑龙江大兴安岭森林绿色核算研究

在对国内外森林绿色核算研究综述的基础上,对黑龙江大兴安岭1997-2003年森林资源的实物量、价值量和森林绿色GDP等进行了核算。核算结果表明:黑龙江大兴安岭森林的eaGDP(environmentallyadjustedGDP)1997年为38.19×108元,2003年为57.34×108元,年均增长7.01%;森林的eaNDP(environmentallyadjustedNDP)1997年为25.70×108元,2003年为43.96×108元,年均增长9.36%。在森林绿色GDP核算的基础上,进行了资产负债和财富核算。结果表明,1997-2003年,黑龙江大兴安岭林地、林木存量价值呈减少的趋势;森林环境效益呈增加的趋势,反映在社会经济发展中对林地、林木存量的过度开发和利用。森林绿色GDP占GDP的比重和森林资源占国民财富的比重也呈下降的趋势,说明黑龙江大兴安岭虽然在天然林保护工程后,全面禁止天然林采伐,森林的生长量大于消耗量,表现为流量价值有所增加,反映森林是可持续的经营,但从存量上看对国民经济发展的支撑力是下降的。最后,研究指出,应加强生态补偿政策的研究,积极落实森林可持续经营对策和建议加强绿色财富政策的制定,以保证黑龙江大兴安岭森林的可持续发展和绿色财富的增长。     

贵州省主要森林类型土壤有机碳密度特征及其影响因素

森林土壤有机碳是全球土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳对于减缓大气中CO2浓度持续升高具有重要的意义。本研究采用野外调查和室内分析相结合的方法,以贵州桦木、栎类、柏木、云南松、杉木、马尾松、华山松等7种主要森林类型为主要对象,分析贵州主要森林类型土壤有机碳密度特征,探讨不同植被类型和环境因子对其的影响。结果表明:(1)贵州森林土壤有机碳密度约为180.62Mg/hm2,高于同纬度地区江西省森林土壤平均有机碳密度102.1Mg/hm2,表现出贵州森林土壤具有较高的固碳能力;(2)不同森林类型土壤有机碳密度变化范围为:114.52~388.29Mg/hm2,且差异显著(P0.05)。各种森林类型土壤有机碳密度大小为:华山松林杉木林柏木林栎类林马尾松林桦木林云南松林;(3)不同植被类型下各层土壤有机碳密度大小均以表层土壤为最大,且随土壤深度增加而降低;(4)在立地条件上,贵州森林土壤有机碳密度与海拔显著相关,与坡度、经度、纬度相关关系均不显著。     

塞北荒漠植物根围球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布

为探明塞北荒漠梁地植物根围土壤球囊霉素和生态化学计量特征的空间分布规律,于2013年6月选取内蒙古正蓝旗青格勒图典型梁地阳坡,设置梁底、梁坡和梁顶3个样地,按照0~10、>10~20、>20~30、>30~40、>40~50 cm五个土层分别采集沙鞭(Psammochloa villosa)和沙蒿(Artemisia sphaerocephala)根围土壤样品,分析土壤因子、球囊霉素含量和生态化学计量特征.结果表明,梁底土壤w(SOC)(SOC为有机碳)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(有效钾)和w(球囊霉素)明显高于梁坡和梁顶,不同样地内,随着土层加深,土壤养分含量逐渐降低,w(球囊霉素)显著降低,但生态化学计量比随坡位及土层变化不显著.不同样地土壤w(SOC)、w(TN)、w(TP)平均值分别为5.936、1.286、0.115 mg/g,C/N[w(SOC)/w(TN)]、C/P[w(SOC)/w(TP)]、N/P[w(TN)/w(TP)]平均值分别为4.918、58.349、11.876,均低于全国陆地土壤平均水平.土壤中w(总球囊霉素)和w(易提取球囊霉素)平均值分别为1.822和0.838 mg/g,低于森林生态系统和草地生态系统,w(总球囊霉素)约占有机碳库的29.9%,具有较高的贡献值.研究显示,塞北荒漠植物根围土壤养分贫乏,磷素缺乏严重;球囊霉素含量及其生态分布规律可作为监测和评价土壤质量状况的有效指标.      

长白山自然保护区生态系统碳平衡研究

运用已建立的EPPML生物地球化学循环模型,对1995年长白山自然保护区生态系统的碳平衡状况进行了模拟.模拟结果表明,该保护区植被的年净初级生产力[NPP(碳量)]为1.332×10⁶t·a^-1,以阔叶红松林和云冷杉林最高,分别为0.540×10⁶t·a^-1和0.428×10⁶t·a^-1.这2种林型是长白山面积最大、生产力最高的林型,其生产力的模拟结果对整个保护区的碳循环和碳平衡影响最大,前者的准确性决定了后者的可靠性.总的来说,模拟值不仅在整个保护区不同植被带和气候带的相对比较中是符合常规的,而且在与相当分散的实测数据的绝对比较中也是比较准确的.该保护区的植被具有明显的碳汇功能,主要表现为植被碳量的增长,每年增长约1.058×10⁶t·a^-1.阔叶红松林的年碳量增长最大(0.452 × 10⁶t·a^-1),云冷杉林其次(0.339×10⁶t·a^-1)这2种林型对整个保护区的碳汇功能起着至关重要的决定性作用.其它依次为:长白落叶松林、阔叶林、草甸、灌丛、高山苔原、岳桦林和高山流砾滩草类.1995年该保护区土壤有机质的分解碳量比凋落物碳量高0.169×10⁶t·a^-1,除草灌土壤出现有机质的积累,高山苔原和高山流砾滩土壤有机质的分解与积累处于近似平衡状态外,乔木林下土壤有机质的分解量均为凋落物量的1.5～2.0倍.     

井冈山重要森林生态系统碳密度对比

采用生物量模型与实际测量相结合的方法,从植被层(包括乔木与林下植被)、枯落层和土壤层(表层1 m)比较了井冈山5种重要森林生态系统碳密度. 结果表明:①森林生态系统平均碳密度为29.047 kg/m2,常绿阔叶林>针阔混交林>人工杉木林>落叶阔叶林>毛竹林;②土壤碳密度平均值为22.453 kg/m2,占森林总碳密度的77.3%,5种森林类型土壤碳密度排序与总碳密度相同,且差异较小;③植被层碳密度差异最大,针阔混交林碳密度最大(12.039 kg/m2),是碳密度最小的落叶阔叶林(1.322 kg/m2)的9.1倍;④乔木层碳密度排序为针阔混交林>常绿阔叶林>人工杉木林>毛竹林>落叶阔叶林,乔木地上碳密度占乔木总碳密度的61.4%(人工杉木林)～75.8%(落叶阔叶林);⑤灌木层总碳密度差异大,常绿阔叶林和落叶阔叶林的灌木总碳密度分别为最大(0.153 kg/m2)和最小(0.027 kg/m2),前者是后者的5.6倍,灌木地上碳密度占灌木总碳密度的78.3%(针阔混交林)～81.0%(常绿阔叶林);⑥草本层总碳密度差异较小,在0.074 kg/m2(人工杉木林)～0.108 kg/m2(毛竹林)之间,地下碳密度略高于地上;⑦枯落层碳密度最低,不同森林类型间枯落层碳密度差异不大,在0.064～0.084 kg/m2之间.      

Variability of Fire Behavior, Fire Effects, and Emissions in Scotch Pine Forests of Central Siberia

As part of the Russian FIRE BEAR (Fire Effects in the Boreal Eurasia Region) Project, replicated 4-ha experimental fires were conducted on a dry Scotch pine (Pinus sylvestris)/lichen (Cladonia sp.)/feathermoss (Pleurozeum schreberi) forest site in central Siberia. Observations from the initial seven surface fires (2000-2001) ignited under a range of burning conditions quantified the different fuel consumption and fire behavior characteristics (e.g., rate of spread, fireline intensity, etc.) possible in this particular forest fuel type. Experimental results and dendrochronological study of local fire history both support the dominance of local fire regimes by low to moderate-intensity surface fires. Carbon released by the experimental fires ranged from 4.8 to 15.4 t C ha^{− 1} depending on fuel conditions and fire severity. Preliminary emission data show a strong correlation between carbon dioxide (CO₂) and carbon monoxide (CO) emissions, which should facilitate accurate estimates of fire impacts on atmospheric chemistry. Carbon concentration in smoke samples was related to fire severity. The short landscape-scale fire-return interval (50 years), combined with typically low fire severity, in pine ecosystems of central Siberia is often associated with low tree mortality and relatively rapid buildup of litter and understory fuels after a fire.