稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机质的含量变化

为了观察生态系统的转变对土壤有机质的影响,在贵州茂兰喀斯特原始森林保护区内农林生态系统发生转变的地域,分析了土壤有机质含量和土壤有机质的δ¹³C值森林点土壤有机碳含量普遍较高(1.81%～16.00%),而农田点土壤有机碳含量在0.43%～2.22%之间,表明毁林造田加速了土壤有机质的降解,使土壤有机质总量减少;利用C₃植物与C₄植物δ¹³C值的显著差异,对比森林点与农田点的δ¹³C值(森林点:-23.86‰～-27.12‰;农田点:-19.66‰～-23.26‰),计算表明,毁林造田同时也降低了土壤有机质中活性大的组分的比例,使土壤肥力下降.     

巢湖沉积物δ13Corg和δ15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ¹³C_org、δ　¹⁵N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ¹³C_org、δ¹⁵N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段：①10 cm以下,H3点δ¹³C_org波动在-21.74‰～-19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个剖面的δ¹³C_org迅速减小,δ¹⁵N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.     

不同土地利用对洱海入湖河流溶解无机碳(DIC)浓度及其碳同位素组成(δ13CDIC)的影响

不同土地利用对河流中的溶解无机碳(DIC)浓度及其碳同位素组成(δ¹³C_DIC)的影响有很大差别,但其机制仍有待进一步揭示。本文以洱海入湖河流为研究对象,分别于2020年10月(雨季)和2021年1月(旱季)采集了洱海主要入湖河流的水样,测定了入湖河流的基本物理参数、主要阴阳离子及δ¹³C_DIC组成,对其中岩性相似的流域进行了土地利用方式对河流DIC浓度及其δ¹³C_DIC组成的影响分析。结果表明,洱海入湖河流的pH呈弱碱性,主要阳离子为Ca²⁺和Mg²⁺,主要阴离子为HCO^-₃。入湖河流的DIC浓度在0.35～4.6 mmol/L之间,由于稀释作用雨季的DIC浓度小于旱季。河流δ¹³C_DIC在-12.59‰~-2.99‰之间,北部流域、南部流域的河流以及洱海中部的白鹤溪、黑龙溪、中和溪和莫残溪的δ¹³C_DIC值要比其它河流偏负。在流域内岩性相似情况下,洱海入湖河流中的DIC浓度随着流域内的建设用地面积占比的升高而增加,随着植被(林地+草地)覆盖面积占比的升高反而减小。流域内林地和草地面积占比越大δ¹³C_DIC越偏正,耕地和建设用地面积占比越大入湖河流中的δ¹³C_DIC越偏负。其中的原因是受到耕地施肥和污染物排放等人为活动的影响,耕地中的土壤CO₂升高及河流中生物活动增强,导致洱海入湖河流的DIC浓度升高及其δ¹³C_DIC偏负,从而掩盖了林地和草地对河流中的DIC浓度及其δ¹³C_DIC的影响规律。在土地利用的影响方面,洱海入湖河流中的DIC浓度受到河流建设用地的影响最大,耕地的影响相对于建设用地来说要弱;δ¹³C_DIC也受到建设用地和耕地的控制,林地和草地对河流中的DIC浓度及其δ¹³C_DIC的影响较小。     

施肥与季节更替对黑土微生物群落的影响

研究不同施肥处理与季节更替条件下黑土微生物群落结构与活力,揭示影响黑土肥力质量的重要因素.以未施肥耕作（CK）与休闲（fallow）处理为对照,研究不同季节有机肥（MCK）处理与氮磷钾肥配施（NPK）处理对土壤微生物群落数量与结构影响,测定微生物量碳（氮）（C_mic或N_mic）及不同菌群磷脂脂肪酸（PLFA）含量.结果表明,有机肥处理显著提高土壤养分、C_mic及各菌群PLFA含量;休闲处理真菌PLFA（均值8.40 nmol·g^-1）、C_mic（均值322.5 mg·kg^-1）和N_mic（均值57.9 mg·kg^-1）等含量显著高于CK（分别为5.4 nmol·g^-1、 152.6 mg·kg^-1、 32.1 mg·kg^-1）或NPK（分别为3.5 nmol·g^-1、 144.3 mg·kg^-1 、30.7 mg·kg^-1）处理;NPK处理C_mic、N_mic及各菌群PLFA低于CK处理.相关分析表明,土壤各养分含量与C_mic、各菌群PLFA含量、G^-/总细菌显著正相关,与G⁺/G^-显著负相关（p<0.05）.PLFA的主成分分析表明,各季节不同施肥处理微生物群落结构显著不同.土壤基本理化性质显著受季节更替影响,耕作土壤与休闲处理微生物群落结构各自严格依取样时间而变化;C_mic于仲春最高（295.6 mg·kg^-1）,而N_mic（49.3 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量则在夏季最高,C_mic（184.2 mg·kg^-1）、N_mic（30.63 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量在春季较低.施肥与季节更替显著影响农田黑土肥力质量及微生物群落结构、活力.     

贺兰山油松年轮中稳定碳同位素含量和环境的关系

植物中稳定碳同位素δ¹³C变化和环境关系密切,通过研究贺兰山油松(Pinus tabulacformis)植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C和环境之间的关系,发现该地区树轮纤维素中稳定碳同位素序列和大气中CO₂的含量关系密切,据此可以推算大气中的CO₂浓度的变化情况.研究还发现植物纤维素中稳定碳同位素δ¹³C的变化和生长年1～7月的总降水量显著负相关(r=-0.515,a=0.05),而和当年6～8月的平均气温显著正相关(r=0.427,α=0.05).通过对比树轮纤维素稳定同位素δ¹³C值和太阳黑子之间的关系,发现太阳黑子活动最强的年份往往对应较高的树轮纤维素δ¹³C值.     

上海崇明岛蔬菜地土壤重金属含量与生态风险预警评估

崇明3城镇蔬菜地土壤重金属的总体含量为Cu 29.2 mg·kg^-1、Pb 26.5 mg·kg^-1、Cr 79.4 mg·kg^-1、Zn 91.2 mg·kg^-1和Cd 0.222 mg·kg^-1.除Cd在城桥镇和陈家镇超过国家土壤一级标准(GB 15618-1995)外,其余均低于国家土壤一级标准,并且满足国家对绿色食品产地土壤重金属含量的要求(NY/T391-2000).与上海土壤背景值相比,Cu、Pb、Cr、Zn和Cd分别高出上海土壤背景值 24.3％、24.4％、22.9％、18.8％和65.7％.崇明3城镇蔬菜地土壤重金属生态风险预警评估得出,23个采样点中有3个样点属于中警,10个样点属于轻警,8个样点属于预警,1个样点属于无警,综合评估I_{ER＝1.562,为轻警.3城镇生态风险排序为堡镇（IER=1.799）>城桥镇（IER=1.636）>陈家镇（IER=1.368）,均属于轻警.}     

碳氮氧同位素解析典型岩溶流域地下水中硝酸盐来源与归趋

利用多同位素（C、N和O）和水化学方法解析贵州八步地下河流域水体中硝酸盐（NO₃^-）来源与转化过程,利用SIAR模型定量计算NO₃^-不同输入端的贡献比例.结果表明,研究区地下水NO₃^-污染严重,近38%的地下水样品NO₃^-超过饮用水限值.地下水的δ¹⁵N-NO₃值介于2.3‰~30.33‰,均值9.68‰,δ¹⁸O-NO₃值介于2.65‰~13.73‰,均值6.64‰,δ¹⁸O-H₂O值介于-8.83‰~-7.37‰,均值-8.18‰.同位素组成（δ¹⁵N-NO₃、δ¹⁸O-NO₃和δ¹⁸O-H₂O）指示硝化作用主导着流域内氮素循环.硝化作用产生的硝酸加速了碳酸盐岩溶解,导致地下水中δ¹³C_DIC与δ¹⁵N-NO₃存在显著负相关性（P<0.001）,说明δ¹³C_DIC与δ¹⁵N-NO₃相结合是判断岩溶水中NO₃^-转化的有效手段.地下水和地表水中NO₃^-主要来源于土壤氮、粪肥污水和铵态氮肥料,其对地下水中NO₃^-贡献率分别为36.19%、33.71%和30.1%,对地表水贡献率分别为39.15%、36.08%和24.77%.岩溶流域内污水处理应同时去除污水中的NO₃^-和NH₄⁺,农业区应科学施肥,以有效降低地下水中NO₃^-的补给通量.     

稳定碳同位素示踪农林生态转换系统中土壤有机质的迁移和赋存规律

为了探讨土壤有机质在降解过程中的迁移、赋存规律,利用C₃植物与C₄植物明显的δ¹³C值差异,选取贵州茂兰保护区内农林生态系统发生转换生长的地域,分析土壤的不同粒径组分和比重组分中土壤有机质的δ¹³C值.结果表明,粗砂中的土壤有机质年代最新,细粉中的土壤有机质年代最老,有机质在降解过程中,在土壤各粒径组分中的迁移次序是:粗砂＜细砂＜粗粉＜粘土＜细粉;土壤重组分中的有机质年代较老,以降解充分、稳定的有机无机复合体为主,相对     

黔中岩溶地区草地土壤CO2的稳定碳同位素组成

黔中岩溶地区草地土壤 CO₂ 的δ¹³C值在地 -气界面层上随土层深度的增加而降低 ,在地 -气界面层以下 ,土壤 CO₂ 的δ¹³C值基本不变 .土壤 CO₂ 的 δ¹³C值存在季节变化与昼夜变化的特征 .夏季 CO₂ 的 δ¹³C值最高 (-15.5‰ ) ,冬季 CO₂ 的 δ¹³C值最低 (-18.9‰) ;从夏季到冬季 ,土壤 CO₂ 的 δ¹³C稳定值逐渐降低 ,降低幅度超过 3‰ .在一天中 ,中午土壤 CO₂ 的 δ¹³C值最高(-14.0‰ ) ,早晚土壤 CO₂ 的δ¹³C值较低 (-15.4‰ )     

利用KOC*值判别杭州市地面水中多环芳烃污染来源

测定了2002年12月杭州市钱塘江和运河杭州段地面水、底泥和土壤中10种多环芳烃的含量,计算了底泥和土壤中PAHs富集倍数K和有机碳标化表观分配系数K_OC^*.结果表明,地面水中PAHs总浓度范围为1.104～9.663μg·L^-1,底泥中为132.7～7343μg·kg^-1(干重),土壤为59.71～219.5μg·kg^-1(干重),污染较为严重.钱塘江底泥PAHs的K值随水流而降低,而运河杭州段则增大.钱塘江底泥和土壤的K_OC^*比值接近1,PAHs主要来自土壤淋溶输入,污染历史不长.运河在城区(如拱宸桥和卖鱼桥)的KK_OC^*比值远大于1,地面径流输入少,而工业排放输入多,且污染历史较长.     

喀斯特地区坡地土壤可溶性有机碳的分布特征

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机质输入?地形和土壤质量等因素影响.灌丛坡地表层土壤中DOC含量要高于草丛坡地,2个坡地表层土壤中DOC含量均随坡面向下而升高,与土壤有机碳(SOC)变化呈相反趋势.而在坡地各个地形剖面中,除灌丛坡地的坡肩和坡背2个剖面土壤中DOC含量随土层深度表现出一定的升高趋势,其他剖面中DOC含量均随土层深度增加而降低.灌丛坡地表层土壤中δ13CDOC值变化幅度明显高于草丛坡地,范围在-15.1‰~-22.1‰,与坡地植被和δ13CSOC值变化密切相关;而草丛坡地表层土壤δ13CDOC值范围在-19.98‰~-20.96‰,其变化幅度很小,与土壤δ13CSOC值变化相似,但与地表植被变化关系不明显,表明了DOC来源主要受到SOC的影响;而各个地形剖面中δ13CDOC值变化较为复杂,但灌丛坡地各剖面变化幅度明显高于草丛坡地相应剖面.剖面中有机质分解程度和输入量决定了δ13CDOC值变幅大小,因此土壤剖面中δ13CDOC值随深度变化的趋势,能够很好地反映剖面土壤中DOC迁移转化过程.     

黄土高原不同植被覆盖下土壤有机碳的分布特征及其同位素组成研究

土壤有机碳（SOC）含量及其8^13C值随深度变化的趋势可以反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律。本研究以黄土高原不同植被类型覆盖条件下的黄土剖面为研究对象,通过测定土壤属性、SOC含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素组成,对该区域SOC深度分布和有机质8”C值组成差...     

黄土丘陵沟壑区地形和土地利用对深层土壤有机碳的影响

研究地形和土地利用对深层土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的影响,对准确评估土壤固碳潜力和土壤碳循环具有重要意义.以3种地形(峁顶、峁坡、沟底)和7种土地利用类型(农田、果园、天然草地、人工与天然灌木林、人工与天然乔木林)为对象,在黄土丘陵沟壑区燕沟流域采集53个0～1m土壤剖面中6个层次,898个土壤样品,研究了地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域深层SOC含量和分布影响.结果表明,地形、土地利用方式、土层深度及其两两交互作用对流域深层SOC空间分布有极显著影响(p0.01).深层(10～100cm)与表层(0～10cm)SOC在3种地形的分布不同.对于表层土壤(0～10cm),峁坡SOC含量(10.7g·kg-1)最高,其次是沟底(8.9g·kg-1),峁顶最低(4.4g·kg-1);对深层土壤有机碳,沟底最高(5.6g·kg-1),峁坡次之(4.5g·kg-1),峁顶最低(3.2g·kg-1).深层SOC空间分布因土地利用方式存在显著差异.与农田相比,果园0～40cm土层SOC含量降低21%,但80～100cm土层SOC含量提高13%;天然灌木林40～100cm平均含量(5.3g·kg-1)较农田高66%(p0.05);但天然乔木林40～100cm与其它土地利用方式差异较小.沟底深层(20～100cm)SOC储量(5.04kg·m-2)最大,占1m剖面SOC储量的71.4%;峁坡占63.6%;峁顶占72.3%.深层(20～100cm)SOC储量天然灌木林最高,为6.01kg·m-2,占1m剖面SOC储量的64.7%,天然乔木林深层相对储量最小,仅占49.7%;农田和果园深层相对储量均达到70%以上.     

利用有机碳同位素组成辨识土壤污染过程的方法初探

利用有机碳含量变化特征和有机碳同位素组成的变化规律,探寻土壤碳源和迁移转化过程.在北京市首钢烧结厂和通州永乐店分别采集了2条土壤剖面,对样品进行了有机碳含量和同位素组成的分析.研究结果表明,首钢工业区烧结厂和城郊土壤样品有机碳含量相差很大,表层土最高含量分别是4.4%和0.8%;首钢烧结厂附近土壤样品有机碳同位素组成仅...     

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.     

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).     

Organic carbon stratification and size distribution of three typical paddy soils from Taihu Lake region, China

Developing realistic soil carbon (C) sequestration strategies for China’s sustainable agriculture relies on accurate estimates of the amount, retention and turnover rates of C stored in paddy soils. Available C estimates to date are predominantly for the tilled and flood-irrigated surface topsoil (ca. 30 cm). Such estimates cannot be used to extrapolate to soil depths of 100 cm since soil organic carbon (SOC) generally shows a sharp decrease with depth. In this research, composite soil samples were collected at several depths to 100 cm from three representative paddy soils in the Taihu Lake region, China. Soil organic carbon distribution in the profiles and in aggregate-size fractions was determined. Results showed that while SOC decreased exponentially with depth to 100 cm, a substantial proportion of the total SOC (30%–40%) is stored below the 30 cm depth. In the carbon-enriched paddy topsoils, SOC was found to accumulate preferentially in the 2–0.25 and 0.25–0.02 mm aggregate size fractions. σ13C analysis of the coarse micro-aggregate fraction showed that the high degree of C stratification in the paddy topsoil was in agreement with the occurrence of lighter @1313C in the upper 30 cm depth. These results suggest that SOC stratification within profiles varies with di erent pedogenetical types of paddy soils with regards to clay and iron oxyhydrates distributions. Sand-sized fractions of aggregates in paddy soil systems may play a very important role in carbon sequestration and turnover, dissimilar to other studied agricultural systems.     

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.     

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。     

植被类型对黄土丘陵区流域土壤有机碳氮的影响

恢复植被是遏止水土流失和提高土壤有机碳氮(SOC,TSN)积累的重要措施。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为基础,分析了主要植被类型的SOC,TSN变化及其分布特征。结果表明,自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5g/kg,其次为黄刺玫,狼牙刺群落11.6～21.3g/kg,铁杆蒿(+长芒草)群落为8.4～10.6g/kg。人工建造的刺槐林5.53～11.9g/kg,小叶杨12.8～18.4g/kg,沙棘群落为8.7g/kg,仁用杏为4.7g/kg,苹果园SOC含量3.4～3.9g/kg,退耕苜蓿为4.2g/kg,耕地3.3～4.8g/kg。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量与分布。土壤有机碳氮具有显著线性关系,而C/N比例和作用区间随着农田到林地的演变而变大。