2种方法测定溶解性有机碳和总氮含量比较研究

该文采用岛津TOC-VCSH/TN分析仪与连续流动分析仪,分别运用高温催化燃烧法和湿化学氧化法测定已知质量浓度溶液、森林土壤零张力渗漏液、水浸提液和K2SO4浸提液样品中的溶解性有机碳(DOC)与溶解性总氮(DTN)含量。针对已知质量浓度DOC和DTN标准溶液,2种仪器测定结果平均值接近实际值,相对误差3%,相对标准偏差5%,显示基于上述2种方法仪器分析均具有良好的准确度和精密度。在测定不同未知样品中DTN含量时,连续流动分析仪测定结果相当于总有机碳/总氮分析仪测定结果的1.06~1.23倍(R2≥0.98),且随着样品DTN浓度的增高此差异增大;两仪器测定土壤零张力渗漏液和土壤K2SO4浸提液DOC结果较接近,比值(总有机碳/总氮分析仪测定结果比连续流动分析仪测定结果)为0.99~1.04(R2≥0.99),但是在测定土壤水浸提液DOC含量时,连续流动分析仪测定结果仅相当于总有机碳/总氮分析仪的0.79倍(R2≥0.99)。上述结果显示,基于高温催化燃烧法和湿化学氧化法均能有效的分析环境液体样品中DOC和DTN含量,后者更适用于大批样品的快速测定。     

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.     

大围山典型森林土壤有机氮垂直分布特征

为了解亚热带典型森林土壤氮素和有机氮素特征,采集大围山森林公园典型森林土壤剖面(0~100 cm),按每10 cm一层采集土壤样品,研究土壤氮素和有机氮变化规律及其与土壤理化性质的关系.结果表明:1土壤全氮、酸解性有机氮、可溶性有机氮含量均随剖面深度增加而呈下降趋势,受海拔高度影响,高海拔山地花岗岩黄棕壤土壤全氮和有机氮组分含量较高;2土壤有机氮占全氮比平均97.39%±1.17%,酸解性有机氮占全氮比平均64.38%±10.68%,酸解性有机氮各组分均随剖面深度增加而降低;3土壤可溶性有机氮含量范围为9.92~23.45 mg·kg-1,游离氨基酸氮(1.62~12.02 mg·kg-1)占可溶性有机氮比为27.36%±9.95%;4酸解性有机氮、可溶性有机氮与土壤全氮、可溶性总氮、无机氮均达到显著的正相关关系(P0.05),与土壤容重、有机碳和全磷具有极显著的相关关系(P0.01).亚热带典型森林土壤中有机氮是土壤全氮的主体,受海拔高度和土壤理化性质的影响,各组分随土壤剖面深度的增加呈下降趋势,有机氮组分与各氮素形态间的转化关系密切,土壤有机氮特征将深刻影响森林生态系统氮的循环过程.     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

温带典型草原土壤总有机碳及溶解性有机碳对模拟氮沉降的响应

2008年5月～2011年10月,以内蒙古温带典型草原为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置对照[0 g·(m2·a)-1]、低氮[5 g·(m2·a)-1]、中氮[10 g·(m2·a)-1]、高氮[20 g·(m2·a)-1]这4个净氮输入量处理,模拟研究了大气氮沉降水平变化对土壤总有机碳(TOC)以及溶解性有机碳(DOC)含量、年际变化及其垂直分布格局的影响,并分析了两者之间的关系.结果表明,除个别年份外,土壤TOC与DOC含量均随土壤深度增加而递减,4 a的连续施氮并未改变土壤TOC与DOC的垂直分布规律,但施氮降低了土壤TOC的垂直变异,增加了土壤DOC的垂直变异;施氮4 a对于草地表层0～20 cm土壤TOC与DOC含量的变化并未表现出显著影响(P>0.05).不同氮输入水平处理0～20 cm土层有机碳密度在3.9～5.6 kg·m-2之间变动,试验前两年不同氮处理0～20 cm土壤有机碳密度均低于对照或与对照接近,试验后两年,施氮对土壤总有机碳密度逐渐呈现出一定的促进作用,但与对照的差异仍不显著(P>0.05);不同处理0～20 cm土层DOC/TOC约为0.32%～1.09%,氮输入增加普遍降低了DOC在整个TOC中所占的比例;草地土壤TOC与DOC的变化呈显著正相关(P<0.01).不同处理草地土壤DOC随时间的变异均远大于TOC,与TOC相比,草地土壤DOC的变化更为迅速,是研究草地土壤碳库对氮沉降变化响应的重要敏感性指标.     

河岸带土壤溶解有机质垂直分布及其影响因素研究

采集崇明岛典型河岸带不同区域土壤剖面样品,测定了河岸带土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)的荧光光谱,通过平行因子分析分析了河岸带土壤溶解有机质组成和垂直分布特征,探讨了土壤中p H和盐度对河岸带土壤有机质分布的影响,为溶解性有机质的迁移提供依据。结果表明:土壤DOC从表层到底层呈现逐步减少的趋势,表层土壤DOC从陆上区向缓冲区有累积效果,而河岸带的破坏使得这种累积效果消失。土壤DOM分布特征与DOC分布基本一致,其中类腐殖质组分占总量的90%左右,类蛋白质占10%左右,表层土壤(0~30 cm)类腐殖质物质含量明显高于底层土壤(40~60 cm)含量(P0.01),类蛋白质物质随土壤剖面垂直深度变化不明显。土壤DOM含量随p H升高而减少;在低盐度范围内,土壤类蛋白组分随盐度的升高而增加,类腐殖质组分不受盐度影响。     

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤活性有机碳组分的影响

为探讨退耕植茶对土壤活性有机碳组分的影响,选取退耕2~3年(RT 2~3)、9~10年(RT 9~10)和16~17年(RT 16~17)的茶园为研究对象,以邻近撂荒地为对照(CK),测定其土壤颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、可矿化有机碳(MOC)含量,并分析其分配比例随退耕植茶年限推移的变化.结果表明,POC、MBC和WSOC对退耕植茶的响应较为一致,与对照相比,退耕植茶初期(RT 2~3),各组分含量均降低,但随着植茶时间的推移,各组分含量逐渐增加,在植茶9~10或16~17年后显著高于撂荒地;退耕植茶后MOC含量显著降低,总体表现为CKRT 16~17RT 9~10RT 2~3,0~10 cm土层,RT 2~3、RT 9~10和RT 16~17土壤MOC含量分别较对照显著下降35.25%、23.89%和16.87%,10~20 cm土层中分别下降32.31%、13.09%和23.22%,20~40 cm土层中分别下降36.43%、28.79%和30.76%.植茶后,土壤活性有机碳在总有机碳中的比例整体现为0~10 cm高于20~40 cm,相较于表层土壤,深层土壤碳库的稳定性更强.退耕植茶有利于土壤肥力的保持,对提升土壤有机质水平起到积极作用,且随植茶时间的推移,土壤对碳的固持作用增强,土壤质量得到提升.     

长白山原始森林土壤养分及其对土柱置换试验响应

自然垂直带典型温带原始森林土壤养分状况及其对温度升高的响应,对碳估算及森林生态系统管理具有重要意义。研究对比长白山北坡垂直小样带3种典型原始森林土壤养分状况,并将岳桦林(海拔1996 m)采集土柱分别置换到云冷杉林(海拔1350m)和阔叶红松林(海拔740m)样地,将云冷杉林采集土柱置换到阔叶红松林样地中进行1年野外模拟增温培养。结果发现,土壤碳、氮、磷含量表现为岳桦林>阔叶红松林>云冷杉林,并且0～10cm>10～20cm土层。0～20cm土壤碳、氮、磷密度表现为阔叶红松林>岳桦林>云冷杉林,分别为5.64～12.75、0.24～0.89、0.04～0.14 kg·m^-2。3种林型土壤溶解性有机碳(DOC)差异不显著,经过1年野外土柱置换模拟增温培养后,DOC有增加趋势,土壤溶解性氮明显增加。     

缙云山4种森林植被土壤团聚体有机碳分布特征

明确不同森林植被对土壤团聚体和团聚体有机碳分布及稳定性的影响,为亚热带森林生态系统土壤碳库的高效经营管理提供科学依据。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林这4种亚热带森林植被为研究对象,研究不同林分下土壤团聚体及团聚体有机碳在0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明,阔叶林土壤2 mm粒级团聚体含量、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)及0.25 mm团聚体含量(R0.25)均随土层深度的增加而降低,而其他林分在整个土层中则无明显规律。在各土层中,竹林以2 mm粒级团聚体为主(30.73%~53.08%);阔叶林和混交林的2~0.25 mm粒级团聚体含量较高,为36.27%~44.67%和48.69%~52.44%;针叶林的优势粒径为2~0.25 mm和0.053 mm。总体上,在各土层中,竹林团聚体的MWD、GMD、R0.25值均高于其他林分,且其分形维数(D)低于其他林分,可见竹林的土壤团聚体稳定性较好。随着土层深度的增加,不同林分(除针叶林外)土壤团聚体有机碳含量逐渐降低,其中竹林团聚体有机碳含量最高,显著高于针叶林和混交林。就不同团聚体粒级而言,4种林分土壤团聚体有机碳在整个土壤剖面上无明显规律,但各土层均以2~0.25mm和0.053mm粒级团聚体有机碳含量较高。不同林分下土壤团聚体有机碳相对贡献率存在显著差异,其中针叶林中0.053mm粒级团聚体有机碳贡献率最高;竹林的2mm粒级团聚体有机碳贡献率高达27.44%~53.47%;而阔叶林和混交林则以2~0.25 mm粒级团聚体有机碳贡献率最高。缙云山的4种林分中,竹林的土壤团聚体稳定性较好,而针叶林的较差;在各土层中,竹林土壤各粒级团聚体有机碳含量最高,针叶林最低。     

多重干湿交替对土壤有机碳矿化的影响

土壤干湿交替对于土壤有机碳循环,土壤矿化作用和微生物生长代谢有重要影响。文章以表层土(0²0 cm)为受试土壤,通过室内孵育试验,模拟自然的干湿交替循环,同时设置恒定含水量的对照试验,重点研究了缓慢干旱和快速复水的处理方式对土壤有机碳变化趋势的影响机理。结果表明:与恒定含水量的对照组相比,多重干湿交替处理能够显著提高土壤的矿化作用,土壤中的微生物在复水后的24 h内迅速增加,4个干湿周期使得总的微生物生物量碳平均增加了50%左右。土壤中部分溶解性有机碳在复水后被微生物利用,降低幅度为10%20 cm)为受试土壤,通过室内孵育试验,模拟自然的干湿交替循环,同时设置恒定含水量的对照试验,重点研究了缓慢干旱和快速复水的处理方式对土壤有机碳变化趋势的影响机理。结果表明:与恒定含水量的对照组相比,多重干湿交替处理能够显著提高土壤的矿化作用,土壤中的微生物在复水后的24 h内迅速增加,4个干湿周期使得总的微生物生物量碳平均增加了50%左右。土壤中部分溶解性有机碳在复水后被微生物利用,降低幅度为10%²0%。但是在没有外源碳供给的情况下,4个干湿交替使得土壤总有机碳较原始水平降低了21%。