黄土丘陵区土地利用变化对深层土壤有机碳储量的影响

通过研究黄土丘陵子午岭林区5种典型土地利用类型土壤剖面有机碳分布特征,分析了天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为农田及撂荒后土壤有机碳变化特征.同时,以浅层(0~100 cm)土壤为对照,探讨了土地利用变化对深层(100~200cm)土壤有机碳储量的影响.结果表明,在0~200 cm剖面上,天然乔木林、天然灌木林、人工乔木林、撂荒地、农田土壤有机碳含量分别为5.85、3.96、4.98、3.09、3.20 g·kg-1,天然乔木林、人工乔木林土壤有机碳含量显著高于天然灌木林、撂荒地和农田(p0.05).各土地利用类型下浅层和深层土壤有机碳含量分别占0~200 cm土壤有机碳含量的58%~73%和27%~42%,不同土地利用类型间浅层土壤有机碳含量差异显著,但深层土壤有机碳含量差异不大.土地利用变化对土壤有机碳储量影响显著.天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为撂荒地、天然灌木林转变为农田4种土地利用转变方式0~200 cm土壤有机碳储量分别减少了9.68、52.90、20.20、12.49 t·hm-2,减幅为7%、39%、21%、13%,其中,浅层土壤减少了2%~48%,深层土壤减少了12%~22%.相对于林地开垦为农田而言,农田退耕还林后土壤有机碳的恢复要慢得多.研究结果揭示了浅层和深层土壤有机碳对土地利用变化的敏感性,反映了深层土壤有机碳具有较大的稳定性.     

岩溶区土壤理化特征与土壤有机碳含量关系研究

为研究不同土地利用类型下土壤有机碳(SOC)的分布特征和时空差异,文章以贵州绥阳双河国家地质公园典型喀斯特土壤剖面为研究对象,通过雨季和旱季对6种不同土地利用类型土壤表层、20 cm、40 cm、60 cm进行土壤样品的采集,运用野外调查和室内分析的方法,探讨不同土地利用类型下土壤剖面理化性质与土壤有机碳含量及其相互间的耦合关系。结果表明:土壤有机碳含量雨季明显高于旱季,随着土层深度的增加,各用地类型下土壤有机碳含量普遍下降。不同土地利用类型的土壤有机碳含量变化规律为有林地(124 690 mg/kg)退耕还林地(104 430 mg/kg)灌丛地(81 460 mg/kg)旱地(77 530 mg/kg)灌草地(54 110 mg/kg)撂荒地(46 530 mg/kg)。对各土地利用类型SOC与土壤理化性质进行相关性及因子分析发现,土壤含水量、土壤温度与SOC的相关性较其他因子偏高且呈现正相关,而土壤有机碳含量与土壤pH值、土壤容重、土壤孔隙度的相关性为负相关,影响研究区土壤有机碳含量的主要因素是土壤含水量(41.268%),其次是土壤温度(28.038%)。土壤理化性质在不同程度上影响着研究区的土壤有机碳含量,而土壤有机碳含量的变化又会对该区域的土壤理化性质有着明显的调节作用,两者相互联系并且相互影响,共同制约着喀斯特地区土壤在生态系统中的演变。     

塔里木河干流土地利用/覆被变化对土壤有机碳储量的影响

结合遥感影像数据与野外实测数据,对塔里木河干流2000～2010年土地利用/覆被变化及其土壤有机碳含量分布、储量等进行了分析.结果表明：2000～2010年,塔里木河干流区土地利用/覆被面积和结构均发生了变化.其中,耕地、居工用地和灌丛地呈增加趋势,且耕地与灌丛地增幅最为明显,林地、草地、水体和裸地呈减少态势且林地减少幅度最大.在林地、草地、灌丛地和裸地中,除了灌丛地之外,与2000年相比2010年林地、草地和裸地土壤中储存的有机碳量减少,且2010年储存在四种类型土地中的有机碳总量少于2000年的.10年来土地利用/覆被类型的转换导致塔里木河干流地区0～100cm土壤有机碳储量发生改变,其中土壤有机碳储量下降了的转换类型有林-灌、林-草、林-裸、草-灌、草-裸和灌-裸,相反的转换则使土壤有机碳储量增加.     

川西亚高山不同土地利用类型对土壤微生物量碳动态特征的影响

20 世纪50 到60 年代,川西亚高山林区林分由于大量砍伐后更新,以及近年国家实施重大生态工程项目,土地利用类型发生显著变化。文章选取米亚罗林区典型的原始冷杉暗针叶林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林等6 种不同土地利用类型,以坡耕地为对照,揭示了不同土地利用类型对表层(0~15 cm)和亚表层(15~30 cm)土壤有机碳、微生物量碳含量及土壤微生物熵的动态特征的影响。结果表明:不同土地利用类型的土壤有机碳微生物量碳含量在土壤表层显著大于亚表层(P<0.05);季节动态上土壤有机碳含量冬季最高,其次为夏季,秋季最低,而土壤微生物量碳则表现出相反的动态特征。不同土地利用类型显著影响着土壤有机碳和微生物量碳含量的动态,土壤有机碳、微生物量碳含量坡耕地在4 个季节均为最低,其中,土壤有机碳含量年均值在表层土壤中分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉+红桦混交林、退耕云杉林、云杉林的23.55%、29.44%、33.12%、43.94%、58.13%和67.63%,亚表层土壤中分别为18.02%、27.30%、32.93%、40.74%、55.26%和58.10%;土壤微生物量碳年均值分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林的20.50%、23.23%、30.63%、36.48%、46.22%和59.07%,在亚表层土壤中则为25.66%、35.65%、40.23%、43.63%、55.34%和66.71%;受不同土地利用类型的影响,土壤微生物熵的动态特征表现出与土壤有机碳含量相反、与土壤微生物量碳含量相一致的规律。     

三江源区土壤有机碳空间分布及影响因素分析:以玉树县为例

三江源区土壤有机碳含量空间分布研究对于全球气候变化下区域碳循环研究具有重要意义。文章以三江源区玉树县为研究区,在GIS的支持下,基于土样有机碳测试结果,利用Kriging插值方法得到土壤有机碳含量空间分布,在此基础上分析了玉树县土壤有机碳含量空间分布的主要影响因子。结果表明:西北部的隆宝滩湿地自然保护区及其周围区域土壤有机碳含量最高,达到了90 g/kg以上;玉树县结古镇、仲达乡及通天河附近为26.5~45 g/kg;巴塘乡西部、下拉秀乡西南部及周边区域集中在50~75 g/kg。玉树县土壤有机碳含量空间分布主要受到环境因子、土壤类型及土地利用/土地覆被类型等因素的综合影响,其中环境因子是影响土壤有机碳空间分布的主导因子,土壤类型和土地利用/土地覆被类型的影响在空间上表现不明显。     

地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区表层土壤有机碳空间分布影响

研究地形和土地利用类型共同作用下表层土壤有机碳空间分布特征,对准确评估区域土壤有机碳的空间分布和变异特征具有重要意义。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域3种地形部位(峁顶、峁坡、沟底)和8种土地利用类型(农田、果园、天然与人工草地、天然与人工灌木林、天然与人工乔木林)为研究对象,采集表层(0~20 cm)314个土壤样品用于研究地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域表层土壤有机碳空间分布的影响。地形和土地利用方式极显著(P0.000 1)影响小流域表层土壤有机碳含量与分布,并且交互作用显著(P=0.051 1)。地形影响下,土壤有机碳空间分布表现为沟底峁坡峁顶的变化趋势,土壤有机碳含量沟底(8.0 g/kg)、峁坡(7.1 g/kg)分别是峁顶(4.2 g/kg)的1.9、1.7倍。土地利用方式影响下,土壤有机碳空间分布表现为天然乔木天然灌木人工乔木天然草地人工灌木人工草地农田果园的分布变化规律。地形和土地利用交互作用下,农田、果园、天然草地在坡面水土流失条件下显示出土壤有机碳在沟底逐渐富集的特征,沟底有机碳含量农田(6.9 g/kg)、果园(8.8 g/kg)、天然草地(9.3 g/kg)分别是峁顶的1.9、2.0、1.9倍。林地(灌木林和乔木林)却表现为峁坡土壤有机碳含量远远高于沟底,天然乔木林且达到了显著水平,天然乔木峁坡土壤有机碳含量(24.6 g/kg)是沟底(16.4 g/kg)的1.5倍。     

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.      

成都平原区水稻土有机碳剖面分布特征及影响因素

了解环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响,是准确拟合土壤有机碳在垂直方向上的连续变化、开展其三维空间分布模拟和估算区域土壤有机碳储量的基础.基于171个土壤剖面采样数据,利用指数递减函数拟合土壤有机碳剖面分布,分析成都平原区水稻土有机碳剖面分布的空间变异特征,并探讨成土母质、土壤类型(亚类和土属)、海拔、与河流距离和土地利用方式对其空间变异的影响作用,进而揭示环境因素对土壤有机碳剖面分布的影响.结果表明,0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤有机碳均值分别为19.42、9.59、5.99和5.20 g·kg-1,表现出显著的剖面递减趋势.土壤有机碳含量主要集中在40 cm以上,占整个土壤剖面的质量分数为72.17%,是研究成都平原区水稻土碳源/汇的关键部分.拟合土壤有机碳剖面分布的指数递减函数的2类参数呈现出一致的空间分布格局,具有空间相关性;参数C和k的块金系数分别为55.400%和47.671%,表明成都平原区水稻土壤有机碳剖面分布受结构性因素和随机性因素共同影响.回归分析揭示,成土母质和土属是影响研究区土壤有机碳剖面分布的主控因素,但海拔、与河流距离和土地利用的作用不容忽视.在拟合成都平原区水稻土有机碳剖面分布、构建其三维空间预测模型和估算土壤有机碳储量时,应重点考虑成土母质和土属的作用.     

赤峰市黄花甸子流域土壤有机碳含量的空间变异特征研究

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和ArcGIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳含量的空间变异特征以及土地利用方式对其的影响.结果表明,研究区0~10 cm土层范围有机碳含量具有中等空间相关关系,10~100 cm土层范围有机碳含量具有强烈空间相关关系,由随机性因素所引起的空间变异随土壤深度增加而降低.土地利用方式对土壤有机碳含量的影响随土壤深度的变化而发生改变,主要受植物根系分布特征的影响,各土层土壤有机碳平均含量由高到低表现为林地天然草地农地.     

黄河口滨岸潮滩湿地植物-土壤系统有机碳空间分布特征

了解黄河三角洲滨海湿地有机碳状况是开展我国典型砂质和淤泥型海滩湿地生物地球化学过程及湿地生态修复研究的基础,通过对黄河三角洲自然保护区新生滨海湿地植物-土壤系统有机碳的空间分布特征及其影响因子的研究表明,不同类型湿地植物碳含量差异性不大,而植物碳密度变化幅度较大,且其空间变化趋势与植物生物量空间分布格局相似,均呈M型.表层土壤有机碳含量范围在0.75～8.35 g·kg-1之间,明显低于淡水沼泽湿地生态系统, 土壤有机碳密度分布趋势与土壤有机碳含量基本一致.相关分析表明,pH值与土壤有机碳密度呈负相关,土壤TN、C/N、含盐量与土壤有机碳密度呈线性正相关性,而土壤有机碳密度、土壤TN、C/N、pH值、含盐量与植物碳密度相关性不显著.     

基于组内-组间主成分分析的土地利用与团聚体有机碳关系的研究

通过对喀斯特山区典型土地利用方式下(灌丛、水田、菜园、玉米地和退耕地)土壤有机碳、团聚体有机碳在不同土壤层次下(0~10、10~20、20~30 cm)含量的系统研究,结合组内-组间主成分分析方法,探讨了喀斯特山区土地利用与团聚体有机碳分布的关系.结果表明:不同土地利用方式下土壤团聚体组成均以大粒径团聚体为主,并且 > 2 mm粒径团聚体对土壤总有机碳的贡献率可高达70%以上.随土壤层次的增加,土壤有机碳和团聚体有机碳含量降低明显,变幅范围分别为15.1~38.0 和15.4~40.3 g· kg^-1,表现以水田含量最高,菜园和灌丛相对居中,而以退耕3 a 草丛最低.组内-组间主成分分析结果显示,不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体有机碳的累积效应按水田、菜园、灌丛、退耕15 a 草丛、玉米地和退耕3 a 草丛依次下降,表明水田可作为喀斯特山区土壤有机碳固定的优势农业类型.与玉米地相比,退耕3 a 草丛有机碳储量降低了15.8%,而退耕15 a 草丛土壤有机碳储量有所提高,但恢复速率相对缓慢,以每年0.35 Mg· hm^-2的速度增加.     

不同土地利用方式及栽培措施对土壤有机碳及δ~(13)C值的影响

以河北曲周县原状草地土壤和农田土壤为研究对象,结合稳定性碳同位素方法,分析不同秸秆还田方式、耕作方式和施肥水平对土壤有机碳特性的影响.研究表明,华北原状草地改变为农田后(34 a),土壤有机碳显著降低,且因农田栽培方式不同而异,1 m土层降低幅度在13.3%～35%之间,但降低显著发生在0～40 cm.经过8 a施加底肥,可以提高土壤有机碳0.83g.kg-1.免耕方式可以显著提高土壤有机碳,且主要发生在0～10 cm土层.翻耕操作会引起10～15 cm和15～20 cm土层的土壤有机碳高于免耕处理的现象.土壤有机碳的δ13C值的比变化主要发生在0～20 cm土层,玉米种植输入的有机碳主要集中在土壤0～20 cm层次.在土壤0～5 cm表层,源于农作物的土壤有机碳所占的最高比例为18%,到15～20 cm已经降到了5%左右.     

Effects of land use, climate, topography and soil properties on regional soil organic carbon and total nitrogen in the Upstream Watershed of Miyun Reservoir, North China

Soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) contents as well as their relationships with site characteristics are of profound importance in assessing current regional, continental and global soil C and N stocks and potentials for C sequestration and N conservation to offset anthropogenic emissions of greenhouse gases. This study investigated contents and distribution of SOC and TN under different land uses, and the quantitative relationships between SOC or TN and site characteristics in the Upstream Watershed of Miyun Reservoir, North China. Overall, both SOC and TN contents in natural secondary forests and grasslands were much higher than in plantations and croplands. Land use alone explained 37.2% and 38.4% of variations in SOC and TN contents, respectively. The optimal models for SOC and TN, achieved by multiple regression analysis combined with principal component analysis (PCA) to remove the multicollinearity among site variables, showed that elevation, slope, soil clay and water contents were the most significant factors controlling SOC and TN contents, jointly explaining 70.3% of SOC and 67.1% of TN contents variability. Only does additional 1.9% and 3% increase in the interpretations of SOC and TN contents variability respectively when land use was added to regressions, probably due to environment factors determine land use. Therefore, environmental variables were more important for SOC and TN variability than land use in the study area, and should be taken into consideration in properly evaluating effects of future land use changes on SOC and TN on a regional scale.     

密云水库上游流域土壤有机碳和全氮密度影响因素研究

为揭示影响密云水库上游流域土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和全氮(total nitrogen,TN)密度的主要因子,采用野外采样、实验室分析和数理统计分析相结合的方法,研究了气候(温度和降水)、地形(海拔和坡度)、土壤理化性质(土壤容重、含水量、pH值和黏粒含量)以及土地利用方式等因素对SOC和TN密度的影响.结果表明,密云水库上游流域森林、草地、农田这3种土地利用类型表层(0～20 cm)SOC密度分别为4.77、6.79和2.90 kg.m-2,TN密度分别为0.41、0.69和0.30kg.m-2,3种土地利用类型之间SOC和TN密度差异显著(P<0.05);土壤含水量、土地利用方式、坡度、土壤pH值和黏粒含量是影响SOC密度的主要因子,土地利用方式、土壤黏粒含量和含水量则是影响TN密度的主要因子;气候、地形、土壤理化性质等区域环境因子共同解释了SOC和TN密度变异性的63.6%和53.4%,而环境因子和土地利用方式对SOC和TN密度变异性的综合解释程度分别为67.6%和57.8%.土地利用对SOC和TN密度变异性的贡献相对于环境因子而言较小,因此,建立高空间分辨率的区域环境因子数据库将是精确估算区域土壤碳氮贮量的关键环节.     

小流域土壤有机碳的分布和积累及土壤水分的影响

地形和土地利用决定的土壤水分和土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布格局为研究水碳关系提供了重要的线索,但土壤水分的强变异性和SOC的相对稳定性对土壤水碳关系的研究提出了挑战。研究基于陆地水量平衡角度,选择雨季后土壤水分恢复期在晋西黄土丘陵小流域尺度进行了重复采样,按照3种地貌类型(沟底、 沟坡、 峁坡)和3种土地利用方式(农地、 林地、 草地)共布置37个样点,采集0~100 cm土壤样品测定土壤水分和SOC,探讨土壤水分与SOC分布特征及其相互关系。结果表明:同一土地利用方式下,土壤水分和SOC总体上沟底>沟坡>峁坡;同一地貌类型下,土壤水分农地>草地>林地,SOC农地<草地<林地。SOC与土壤水分呈现正相关关系,二者符合指数增长(y=y₀+log a×a^x,y为SOC,x为土壤水分)关系,因地貌部位和土地利用方式的不同决定系数在7%~37%之间变化。这一结果为基于土壤水分变化预测SOC积累和分布提供了参考。     

塔里木盆地北缘绿洲4种土地利用方式土壤有机碳组分分布特征及其与土壤环境因子的关系

为明确干旱区土壤有机碳各组分分布状况,进而合理地开发与利用,解决土地利用效率低下问题,以塔里木盆地北缘盐碱地、天然林、沙地、30 a棉田这4种不同土地利用方式土壤为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳的分布状况,结合冗余分析探索其与土壤环境因子的关系.结果表明,SOC在天然林表现出最高值(1.92 g·kg~(-1)),在沙地随土层增加而增加,在其他土地利用类型整体呈现下降趋势;MBC在天然林表现出最高水平,且随土层深度增加而降低,在其他土地利用类型无明显变化趋势.DOC含量最高值和最低值分别出现在天然林和30 a棉田的80~100 cm层(分别为143.23 mg·kg~(-1)和30.00 mg·kg~(-1)),在天然林中随土层深度增加而增加,在盐碱地中随土层深度增加而降低且不同土层含量均表现出显著差异(P0.05).EOC含量在不同土地利用类型和不同土层中未表现出明显规律.将各有机碳组分进行敏感性分析得出:MBC对不同土层最为敏感,DOC对土地利用变化最为敏感.通过冗余分析得出各有机碳组分与土壤含水量、全氮、p H呈正相关关系,与土壤容重、电导率呈负相关关系.土壤环境因子对各碳组分含量的重要性排序为:土壤容重含水量电导率土壤氮p H,即容重和含水量为影响干旱区有机碳组分的主要因子.     

Farm soil carbon monitoring developments and land use change: unearthing relationships between paddock carbon stocks, monitoring technology and new market options in Western Australia

This research provides a synthesis of soil organic carbon (SOC) densities in a range of Australian soils and land use types to decrease uncertainties in agricultural soil carbon (C) sequestration investments. This work provides information on existing Australian C soil stocks, the relationships between SOC with various agricultural and forestry land use changes, and options available for agriculturalists to cultivate and safeguard their C stocks. This work also includes recent developments in C rights, soil C monitoring, and verification technologies and procedures now in use for C stock inventories. This review has a special focus on known changes in SOC stocks, technological and methodological developments in the agricultural region of southern Western Australia (WA).