重庆四面山五种人工林土壤有机碳储量研究

对重庆四面山杉木纯林、杉木×马尾松、杉木×马尾松×木荷、木荷×石栎×枫香×香樟、木荷×石栎人工林进行了有机碳储量研究。运用网格取样法取样,每个样地各层各取样81个,共计取样810个。结果表明：（1）林分类型不同,A层土壤有机碳含量总体差异显著（p〈0.05）。在此五种林分类型中,土壤平均有机碳含量以杉木人工纯林为最高,石栎木荷枫香香樟人工混交林为最小;B层土壤有机碳含量总体差异不显著（p〉0.05）。在垂直剖面上,五种人工林均差异显著（p〈0.05）,且表现出随着土层深度的增加,林下土壤有机碳含量随之减小,体现出土壤有机碳含量的表聚作用。（2）有机碳储量规律基本与土壤有机碳含量规律一致。在垂直剖面上,此五种人工林有机碳储量均差异显著（p〈0.05）,表现出随着土层深度的增加而减小的规律。不同林种类型、同一土层深度或是不同土层深度、同一林种类型其有机碳储量变异系数大小均不一样,这说明此五种林地土壤普遍存在空间异质性且其异质程度不一样。（3）就 A 土层而言,本研究区五种人工林平均有机碳密度为5.34 kg·m^-2,比相关研究的重庆市土壤有机碳密度3.11 kg·m^-2,全国森林土壤有机碳密度4.24 kg·m^-2,全国土壤有机碳密度2.67kg·m^-2等分别多出71.70%,25.94%,100%。     

桂北地区桉树林及其他三种森林类型土壤有机碳含量及密度特征

以桂北地区桉树（Eucalyptus grandis×E.urophylla）林、杉木（Cunninghamia lanceolata）林、马尾松（Pinus massoniana）林和毛竹（Phyllostachys edulis）林的土层0~60 cm土壤为研究对象,对比分析了4种森林类型的土壤有机碳质量分数及密度分布特征。结果表明：（1）在4种森林类型土层中,有机碳质量分数的最大值[（49.49±1.16）g·kg-1]和最小值[（4.50±0.52）g·kg-1]分别出现在毛竹林土层0~15 cm和马尾松林土层45~60 cm。土层0~60 cm有机碳质量分数平均值按大小顺序排列为：毛竹林（28.16g·kg-1）〉杉木林（25.10 g·kg-1）〉桉树林（14.52 g·kg-1）〉马尾松林（9.56 g·kg-1）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳质量分数所占的比例分别为28.29%、39.14%、55.44%和43.94%。（2）4种森林类型土层中有机碳密度的最大值[（6.71±1.72）kg·m-2]和最小值[（1.14±0.11）kg·m-2]分别出现在杉木林土层0~15 cm和马尾松林土层40~60 cm。土层0~60 cm的有机碳密度平均值按大小顺序排列为：杉木林（19.60 kg·m-2）〉毛竹林（18.85 kg·m-2）〉桉树林（12.91 kg·m-2）〉马尾松林（8.47kg·m-2）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳密度所占的比例分别为25.12%、34.25%、52.07%和32.64%。4种森林类型土壤有机碳质量分数和有机碳密度均随着土层深度的增加呈降低的趋势。     

中国主要人工林土壤有机碳的比较

区域和全球碳循环是全球变化研究中的核心内容之一,其中估算并量化区域乃至全球土壤碳储量已经成为碳循环研究中的重大科学问题。森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,而人工林是重要的人工森林生态系统。中国对小尺度区域内一个或数个人工林土壤有机碳含量、密度和储量等已进行了大量研究,但缺乏对全国尺度下主要人工林土壤有机碳的比较研究。本文通过对近10 a内的橡胶（Hevea brasiliensis）、桉树（Eucalyptus spp.）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、毛竹（Phyllostachys edulis）、马尾松（Pinus massoniana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、杨树（Populus spp.）、油松（Pinus tabulaeformis）和落叶松（Larix spp.）等9种人工林土壤有机碳53篇文献资料的统计分析,估算了中国主要人工林的土壤有机碳含量、密度及储量等。结果表明,9种人工林0-60 cm土壤有机碳含量介于4.0-31.1 g·kg^-1,平均14.8 g·kg^-1;0-60 cm土壤有机碳密度为2.8-15.1 kg·m^-2,平均8.7 kg·m^-2;0-60 cm的土壤有机碳储量介于28.2-158.1 Mg·hm^-2,平均84.5 Mg·hm^-2。以落叶松最高,毛竹、马尾松、桉树、杉木和油松等人工林居中,杨树和橡胶仅高于刺槐,刺槐最低。中国人工林土壤有机碳储量具有较为明显的经度分布性,从西向东逐渐升高;同时也具有一定的纬度分布性,大致表现为南低北高;9种人工林土壤有机碳储量虽明显低于同气候带的天然林,但仍具有很高的固碳潜力。人工林生产管理中,亟待寻找能有效增加土壤碳固定及减少碳损失的途径和措施。     

福建省建瓯市毛竹林生态系统固碳状态研究

毛竹林是碳汇的重要陆地生态系统类型,研究毛竹林系统的碳库及潜力是评价其固碳增汇的重要基础。以福建省建瓯市为研究对象,通过典型样点采样调查,对建瓯市的毛竹林生态系统碳储状态进行了分析。结果表明：建瓯市毛竹林单株平均碳量为11.5 kg C,竹秆约占60%;单位面积的土壤碳储量平均为C 90.6 t.hm-2（0~60 cm）;毛竹林生态系统单位面积的总碳量平均为C 150 t·hm-2;由此可以推算,建瓯市的毛竹林总碳储量为12.9 Tg C;如果以此为基础,则可以估算,目前全国竹林生态系统碳储量为870 Tg C。     

湘东丘陵区不同类型土壤活性碳组分的剖面分布与差异

土壤活性碳组分是土壤健康变化的指示器。选取湘东丘陵区3种不同母质发育的林地土壤（紫色土、板岩红壤和花岗岩红壤）,研究土壤颗粒有机碳（POC）和溶解性有机碳（DOC）的剖面分布规律,并分析POC、DOC与土壤有机碳（SOC）、土壤质地的关系。结果表明：土壤剖面POC、DOC质量分数分别介于0．29～3．87g·kg。和15．01～311．34mg·kg^-1,随剖面加深而大幅降低。土壤剖面POC储量介于8．61一16．54t·hm^-2,以花岗岩红壤最高,板岩红壤最低;而DOC储量介于380．76～1184．83kg·hm^-2,以板岩红壤最高,紫色土最低。POC占SOC的比例（POC／SOC）介于6．42％～46．25％,其中紫色土和板岩红壤POC／SOC随土层加深而降低,而花岗岩红壤则完全相反。DOC占SOC的比例（DOC／SOC）介于O．35％～3．02％,其中紫色土DOC／SOC随土层加深而降低,板岩红壤与花岗岩红壤DOC／SOC则以B层最高。由此可见,不同母质发育的土壤类型,碳库质量和脆弱程度不一。从维持地力和环境健康的角度,应对不同母质发育的土壤制定不同的开发利用方案。     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

不同林分土壤有机碳密度研究

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分,已成为森林生态系统碳循环研究的重点之一;而森林土壤有机碳在剖面上具有明显的垂直分布差异,根据土壤发生层次特点,分别研究各层土壤有机碳含量分布规律,对于准确确定森林土壤碳储量具有重要意义。2008年7月在北京西山妙峰山林区侧柏（Platycladus orientalis）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、栓皮栎（Quercus variabilis）林和侧柏、油松（Pinus tabulaeformis）混交林内,分别随机选取3个位置挖土壤剖面,然后根据土壤发生层次性特点,把各剖面划分为四个土层（0～10 cm,10～20 cm,20～40 cm和40～60 cm）,每层用环刀取样测定土壤容重,用土壤袋采集1 000 g的土壤样品,经除杂、风干、过筛等程序后,对土样的有机碳含量和碳密度进行了测定和初步研究。结果表明：4种林分下土壤有机碳平均含量和土壤有机碳密度不同,不同林分土壤0～10 cm有机碳含量和碳密度最高,并且均随土壤深度增加呈降低的趋势;其土壤有机碳密度的大小顺序为：栓皮栎林〉侧柏、油松林〉侧柏林〉刺槐林。4种林分类型0～20 cm土层单位面积有机碳储量占总有机碳储量分别为：栓皮栎林51.1%,刺槐林44.2%,侧柏林43.0%,侧柏、油松混交林37.7%,平均为44.0%。     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤CO2浓度垂直分布

选取鼎湖山3种植被类型(季风常绿阔叶林,针阔叶混交林和马尾松林),按0～15,15～30,30～45cm土层取样,测量了各土层土壤有机碳(SOC)质量分数,熏蒸培养法测量了微生物生物量碳(Cmic),同时用气象色谱法测量了地表和土壤15、30、45、60cm处CO2体积分数,并用静态箱/碱石灰吸收法测量了土壤呼吸速率。结果如下:(1)随土层的加深,SOC质量分数降低,0～15cmSOC显著高于其他两层,季风常绿阔叶林SOC显著高于其他两种植被类型;(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量垂直分布规律一致,0～15cm土壤碳密度显著高于其他两层;(3)0～30cm土层微生物生物量占总土壤微生物生物量的81%～92%,随土层加深微生物生物量迅速降低。微生物生物量和土壤有机碳的比值表明,三种植被类型土壤均处于土壤碳积累中,深层土壤碳积累程度高于表层;(4)土壤CO2浓度随土层的加深迅速升高,主要与土壤透气性有关。     

宁夏贺兰山自然保护区油松林碳储量及分布格局

森林保护对减缓全球变暖有着重要意义。不同森林生态系统由于其所处地理位置不同,气候、土壤、物种构成差异很大,因此其碳汇功能也各不相同,油松是中国北方重要的森林类型之一,为了摸清贺兰山自然保护区森林碳储量,本文通过实地调查取样和室内实验测定的方法,于2011—2012年期间对宁夏贺兰山自然保护区油松林碳储量进行了取样测定,估算了其碳储量。结果表明：油松单株平均含碳率为51．91％,高于国内其他地区的阔叶树种及灌木的含碳率;经估算贺兰山油松林总有机碳储量为13．39kg.m^-2,其中立木碳储量为2．98kg．m^-2,地被层有机碳碳储量为0．86kg·m^-2,土壤层有机碳储量为9．55kg．m^-2,土壤碳储量占林分碳储量的70％以上,是油松林有机碳的主要储存库。总体来看,针叶林的固碳能力要高于阔叶林,在营造固碳林时应优先考虑针叶树种。从分布格局来看,东经105．80°～106．15°,北纬38．36°～39．00°,海拔2000～2400m的区域是油松林的主要分布区域,也是贺兰山森林有机碳的主要分布区,该区域是保护区碳平衡研究和碳汇管理应该关注的重点区域。     

广西罗城马尾松、杉木、桉树人工林碳储量及其动态变化

对广西罗城仫佬族自治县杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）桉树（Eucalyptus grandis x E.urophylla）人工林生态系统碳含量、碳储量进行了研究,结果表明：不同发育阶段马尾松、杉木、桉树人工林林下植被含碳率变化幅度为37.96%~49.03%,枯落物含碳率为41.8%～49.6%之间,马尾松幼龄林林下植被含碳率最高,2年生桉树林枯落物含碳率最小。0~60 cm土层含碳率变化幅度为0.45%～2.17%,0~20 cm土层含碳率表现为杉木〉马尾松〉桉树。马尾松、杉木、桉树人工林生态系统碳储量分别为135.61、144.30、87.54 t.hm-2,马尾松和桉树人工林生态系统碳储量均表现为随林龄的增加而增加,马尾松幼龄和近熟林碳储量分别高于杉木,杉木中龄林碳储量高于马尾松中龄林。马尾松、杉木、桉树人工林乔木碳储量分别占其总碳储量的43.03%、34.44%、22.92%。马尾松、杉木、桉树人工林下植被碳储量表现为桉树（2.54 t.hm-2）〉杉木（1.91 t.hm-2）〉马尾松（0.89 t.hm-2）。马尾松、杉木、桉树人工林枯落物碳储量分别占其总碳储量的1.64%、4.56%、1.95%。马尾松、杉木、桉树人工林土壤碳储量分别为74.13、86.48、62.95 t.hm-2,杉木人工林土壤碳储量最高,桉树最小,0~20 cm土层碳储量成为土壤的主体,马尾松0~20 cm土层碳储量占其土壤总碳储量的47.03%,杉木占51.67%,桉树为42.58%。乔木和土壤碳储量成为整个森林生态系统的主要的碳储存库。     

土壤有机碳初始积累过程及深度分异研究

土壤有机碳（SOC）循环及周转规律是土壤碳汇研究的一个基本理论,然而当前对SOC的初始积累过程及其深度分异机制并不明确。以安塞纸坊沟刺槐林为实验地,对20、40、60 cm 3个深度,均匀添加枯落物碎屑的土壤培养坑分3、7和11月进行1年期的培养和观测。结果表明：20和40 cm深度7月SOC、活性有机碳（POC）及总氮（TN）值最高,11月各指标含量回落,可溶性有机碳（DOC）和可溶性有机氮（DON）呈相反变化趋势。培养过程中各指标出现深度分异：与20 cm不同,在60 cm深度,SOC随培养过程而递减,POC及全氮递增,而DOC在7月出现高值。各指标相关分析表明,随深度增加,SOC与DOC、DOC与全N相关程度增强。SOC在初始积累过程中先增后减,体现出自我调节机制的存在。DOC在浅层和深层表现出异源特点,培养坑60 cm深度SOC来源出现多元化,枯落物腐解产物影响程度减弱。     

密云水库上游流域不同林分土壤有机碳分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库作为全球土壤碳库的重要组成部分,已成为全球碳循环研究的重点之一。以密云水库上游流域天然次生山杨（Populus davidiana Dode）、白桦（Betula platyphylla Suk.）混交林、天然次生辽东栎（Quercus wutaishanica Blume）林、人工华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）林、人工油松（Pinus tabulaeformis Carr.）林和灌丛等5种典型林分为研究对象,选取典型样区,进行密集采样和试验分析,探讨了不同林分土壤有机碳质量分数和密度的分布特征。结果表明：在整个土壤剖面上（0~40 cm）,不同林分土壤有机碳质量分数和密度大小顺序均为：杨桦林〉辽东栎林〉灌丛〉落叶松林〉油松林,总体上呈现出随土地利用强度和人为干扰程度增加而降低的变化趋势,即天然次生林比人工林更有利于土壤有机碳的储存和积累;不同林分类型土壤有机碳质量分数和密度均在表层（0~10 cm）最大,并随着土层深度的增加呈下降趋势,剖面分布差异明显;此外,不同林分在0~20 cm土层中的单位面积土壤有机碳储量均占其剖面总储量的57%以上,即土壤有机碳富集在0~20 cm深的表层土体中。因此,为增加森林土壤固碳,应加强对天然次生林的保护,减少人类活动对森林及其表土层的干扰。     

污水灌溉区土壤肥力及酶活性特征研究

通过野外调查和采样分析,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间（0-52a）和不同层位（0-100cm）耕地土壤肥力及酶活性的分布特征。研究结果表明：与清灌对照点相比,污水灌溉区表层（0-20cm）土壤有机质含量、全氮含量、全磷含量、蔗糖酶活性、脲酶活性和磷酸酶活性、亚表层（20-40cm）蔗糖酶活性、磷酸酶活性和下层（40-60cm）蔗糖酶活性均相对较高,而下层有机质含量、全氮含量和底层（60-100cm）全氮含量均相对较低。4层土壤阳离子交换量和过氧化氢酶活性较对照点均无明显的变化规律。表层土壤全氮含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、亚表层有机质含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、下层蔗糖酶活性与污灌时间之间均存在显著相关性沪〈0．05）。上述特征反映了土壤肥力及酶活性对污灌的响应具有明显的层位效应和非同步性,而这些响应是由于污水中的营养物质输入土壤后引发微生物活性提高的“激发效应”所致。     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

长期施肥对土壤有机质积累的影响

20年的NPK施肥定位试验,有利于深刻揭示土壤肥力特征与营养平衡规律。以位于黄淮海平原的中国科学院禹城综合试验站为例,探讨和估算了长期定量施肥对冬小麦（TriticuspaestvumL．）、夏玉米（ZeaMaysL．）生长和土壤有机质（SOM）的影响。结果表明,长期的N、P肥配施或N、P、K均衡施肥,可显著增加SOM储量,并且后者要优于前者;SOM增加主要集中在0-20cm深度的土层,40-60cm基本不变;生物量对SOM储量变化影响明显,NPK,NP处理作物生长良好,作物残体输人明显优于其他处理;0-40cm可以代表该区用以计算土壤固碳潜力,并且在N、P、K均衡施肥条件下,0-40cm土层中SOM储量长期以来持续增加,并未达到上限,每年的平均固碳速率（以C计）达182．8kg·hm-1,约是全球平均水平的1．5倍,全国平均水平的1．1倍。华北平原若按N、P、K均衡施肥,农田土壤每年固碳潜力将达到1．6-2．4Tg·a-1。     

黄土高原丘陵沟壑区农业生态系统碳循环模拟研究

利用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的2001—2008年长期定位试验数据对DNDC模型进行了验证,结果表明：模型可以用于安定区县域尺度农田土壤有机碳储量及其变化的模拟。模拟不同处理间碳的循环结果显示,秸秆还田或覆盖可提高作物秸秆与根系残留的外源碳携入量,也能提高土壤异氧呼吸对内源碳的消耗。利用DNDC模型以及区域气象、土壤和作物资料,对该区域表层（0～20 cm）农田土壤碳循环进行模拟研究的结果表明,2008年农田土壤（面积为1.2×109 m2）表层（0～20 cm）有机碳总储量为2.8×109 kg,平均土壤有机碳密度为2.33 kg.m-2。通过对该区域农田土壤模拟不同碳投入的情景,分析预测2008年至2037年土壤有机碳储量,得出增加有机肥能够显著增加土壤有机碳的积累,其次为免耕同时增加秸秆还田率50%,而单独实施这两种措施,土壤有机碳的积累速度较慢。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。果园是我国重要的土地利用类型之一,果园面积占我国土地总面积的1.15%。因此,研究果园土壤有机碳库的演变规律,对于准确评估我国陆地生态系统的固碳潜力具有重要的科学意义。利用时空替代和物理、化学分组的方法比较研究不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响,旨为果园土壤固碳增汇机理研究提供科学依据。利用时空替代法和物理化学分组的方法比较研究经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响。结果表明：50年代柑橘果园0~20 cm和20~40 cm土层颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别比80年代柑橘果园提高了9.6%和23.60%、2.57%和3.63%,其中对0~20 cm土层的影响显著高于20~40 cm,说明果园经营干扰对土壤活性有机碳的影响随着土层的加深而降低。50年代柑橘果园0~20 cm土层土壤有机碳含量比80年代果园提高27.2%,可溶性有机碳提高20.1%,微生物生物量碳提高5.3%;50年代柑橘园0~100 cm土层有机碳储量比80年代柑橘园提高30.3%,但50年代柑橘园的土壤颗粒有机碳、轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比率均低于80年代柑橘园,说明当种植年限超过30年后,随着种植年限增加,果园土壤有机碳质量存在退化的风险。