土地利用方式对土壤碳库影响的敏感性评价指标

综述了目前国内外在监测土地利用方式对土壤有机碳动态的影响时所采用的一些敏感性指标：微生物量碳和微生物商、CO2通量和qCO2、轻组有机质和颗粒态有机质、溶解态有机碳(DOC)。大量的研究表明，与土壤有机碳相比，微生物量碳库的周转率更大，周转时间更短，在土壤总有机碳变化可检测之前，土壤微生物部分的变化可能被检测到，是土壤碳动态的敏感性指标。轻组和颗粒态有机质是自然土壤肥力的决定因素，也是土地管理方式影响最明显的部分，对于准确评价土地利用变化对土壤碳过程的影响具有重要意义。CO2，通量和qCO2，可以综合反映土壤微生物的活性、利用土壤有机碳的效率及土壤中碳的代谢作用等，也是土壤碳动态的敏感性指标。DOC通量比全球植物和大气间碳交换量小1-2个数量级，所以生物圈碳平衡的很小变化会导致DOC的巨大变化，DOC浓度和通量是土壤温度和湿度变化的敏感指标。     

凋落物季节性输入对川西亚高山森林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳是土壤有机碳库的活跃组分,在森林生态系统碳循环中具有重要作用;凋落物作为森林土壤有机碳库的主要来源,其季节性输入可能会对土壤活性有机碳动态产生不同的影响.为了解土壤活性有机碳如何响应凋落物输入的季节变化,选取川西亚高山3种不同森林类型(针叶林、混交林和阔叶林),采用凋落物原位控制实验,分别于凋落物输入的枝条高峰期、非生理性高峰期、生殖高峰期和叶高峰期进行样品采集,对比这4个关键时期的凋落物输入对土壤溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)和轻组有机碳(LFC)的影响.结果显示,凋落物季节性输入下,土壤DOC浓度在非生理性高峰期减少11.1%-26.4%,在生殖高峰期增加23.9%-34.5%;EOC浓度在各采样时期均有不同程度的增加(12.9%-84.5%);而POC浓度在各采样时期主要呈减少趋势(35.6%-46.8%);LFC浓度在枝条凋落高峰期显著增加(26.75%-106.1%),随后呈减少趋势(20.3%-39.9%).凋落物C/N显著解释了土壤DOC和EOC浓度变化,而对土壤POC和LFC浓度变化的解释不显著.综上所述,土壤活性有机碳组分对凋落物季节性输入短期内即有响应,由于活性有机碳组分周转机制的差异,以及土壤理化性质(土壤温度、冻融循环和全氮等)的调控作用,不同活性有机碳组分的响应存在差异,其内在机制需进一步研究;上述结果为认识气候变化背景下高山森林土壤碳循环相关生态过程提供了基础数据.(图4表1参55)     

施肥对不同肥力水平春玉米农田土壤有机碳及其组分的影响

选取辽河灌区不同肥力水平春玉米(Zea mays ssp. mays L.)农田土壤为研究对象,通过连续3年田间定位试验研究施肥对不同层次土壤有机碳组分(TOC、ASOC、LFOC、DOC和MBC)的影响,分析土壤有机碳组分的产量效应.结果表明,连续种植春玉米能够显著增加低产田土壤w(TOC),增加各产田土壤w(ASOC)和w(MBC),降低各产田土壤w(LFOC),土壤w(DOC)变化较小.施肥使土壤w(TOC)增加了-13.41%~7.54%,平均增加了0.16%;使高产田表层(0~10 cm)土壤w(TOC)显著增加,低产田犁底层(20~40 cm)土壤w(TOC)显著降低.施肥使土壤w(ASOC)增加了-13.98%~72.22%,平均增加了15.82%;使低产田犁底层和高产田耕层(10~20 cm)土壤w(ASOC)显著增加,中产田耕层土壤w(ASOC)显著降低.施肥使土壤w(LFOC)增加了-42.60%~168.57%,平均增加了48.83%;使中产田表层和犁底层、高产田表层和耕层土壤w(LFOC)显著增加,高产田犁底层土壤 w(LFOC)显著降低.施肥使土壤 w(DOC)增加了-42.74%~51.29%,平均增加了9.36%;使中产田耕层和犁底层、高产田表层和耕层土壤 w(DOC)显著增加,低产田耕层土壤 w(DOC)显著降低.施肥使土壤 w(MBC)增加了-1.16%~19.97%,平均增加了9.32%,除中产田耕层土壤之外其他土层土壤w(MBC)均有所增加.施肥主要提高土壤ASOC和LFOC含量,促进土壤DOC的变化.施肥显著增加低产田土壤有机碳组分含量,促进中产田土壤有机碳组分变化,增加高产田土壤有机碳耗损.施肥主要增加表层(0~10 cm)土壤有机碳组分含量,耗损犁底层(20~40 cm)土壤有机碳,调解耕层(10~20 cm)土壤活性有机碳组分.施肥对微生物可利用性及结构不同的活性有机碳组分影响不同;高、中、低产田因其土壤理化性状及有机碳本底值不同,对施肥的响应存在差异.施肥总体增加土壤活性有机碳各组分含量,同时通过改变微生物及玉米根系活力影响活性有机碳含量及组分.土壤中有机碳组分与产量的回归方程为(产量)=-4665.61-0.008×w(SOC)-0.421×w (ASOC)-0.777×w (LFOC)+5.370×w (DOC)+33.408×w (MBC).ASOC和MBC具有土壤肥力指示作用,施肥主要通过调控土壤ASOC提高玉米产量.     

岩溶地区土壤溶解有机碳的季节动态及环境效应

对桂林岩溶试验场土壤溶解有机碳(DOC)进行了逐月的观测，结果显示DOC是岩溶生态系统中活跃的有机碳组分，在岩溶地区碳循环中发挥着重要的作用。一年中土壤DOC的变化特征表现为3个阶段：(1)3-7月，随气温升高、降雨量增加，土壤生物活性和新陈代谢能力极大提高，土壤溶解有机碳呈升高趋势；(2)8-11月，气温保持较高的水平，但降雨量偏低，土壤干燥，土壤微生物活性极大地减弱，土壤DOC质量分数全年最低；(3)12月至次年2月，随温度的降低，土壤生物活性逐渐降低，土壤DOC呈缓慢升高趋势，且与土壤微生物量碳之间存在互为消长的关系。土壤碳酸盐岩的溶蚀速率季节变化与土壤DOC之间存在负相关。文章还提出了岩溶地区土壤碳循环模式及DOC在其中的作用。     

岩溶山区不同土地利用方式对土壤活性有机碳动态的影响

对贵州茂兰自然保护区内三种典型土地利用方式(林地、草地和耕地)下土壤活性有机碳组分(土壤溶解有机碳和土壤微生物量碳)的月变化及其对环境因子的响应进行了研究,结果表明在不同的土地利用方式下上覆植被类型不同,其凋落物数量、质量及分解行为不同,有机质的输入量及质量也不相同,从而形成不同的土壤溶解有机碳含量差异,土壤有机碳的大小也存在较大差别。研究结果显示:从全年平均值来看,林地土壤溶解有机碳分别比草地和耕地高25%、48%;从3月到8月,三者均随气温的上升呈增加的趋势,林地和耕地在8月均达到最大值,而草地则在10月达到最大值;林地和草地土壤微生物量碳分别高于耕地81%和45%,林地和草地在10月达到最大值。不同的土地利用方式导致土壤活性有机碳的差异较大,这说明岩溶生态系统中土地利用方式对土壤碳库的大小有较大影响。不同土地利用方式下土壤活性有机碳对环境因子的响应也各不相同,这表明土壤活性碳受众多因素的制约而呈现出一种动态平衡关系,进一步的机理仍需要进行深入研究。     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

不同粒径土壤活性有机碳测定方法的探讨

选择不同肥力的沙质栗钙土、潮褐土和草甸栗钙土三种土壤.采用干筛法对其进行处理,获得四种不同粒级的土壤,分别为:<0.15 mm、0.15～0.25 mm、0.25～0.50 mm和0.5～1.0 mm,用目前最常用的两种化学方法分别对不同粒级土壤活性有机碳进行了测定.结果表明:不同粒级土壤活性有机碳含量差异显著(P<0.05),并且土壤活性有机碳含量随粒级增大而降低,其大小顺次为:小于0.15 mm土壤>0.15～o.25mm土壤>0.25～o.5 mm土壤>0.5～1.0mm土壤;与KMnO4氧化法相比,0.2 mol·L-1(1/6K2Cr2O7-1:3H2SO4)氧化,130～140℃油浴煮沸5 min测定土壤活性有机碳的方法结果稳定,重现性好,变异系数小,且时间短,适宜大批土壤样品活性有机碳的测定.     

土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展

湿地生态系统土壤碳库的周转及碳源/汇过程对全球气候变化起着极其重要的作用,而土壤碳库中的活性碳组分对环境因子变化响应最为敏感,湿地土壤活性有机碳在湿地土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用。不同的土地利用方式对湿地土壤活性有机碳组分的特征分布影响显著,综述了土壤活性有机碳内涵、组分及土地利用方式变化对湿地土壤活性有机碳多种组分的影响研究进展,展望不同土地利用方式下湿地土壤活性碳库的未来研究方向,并提出今后应加强不同土地利用方式下湿地生态系统土壤活性碳库与土壤微生物及土壤酶活性的关系研究,以期为评估湿地生态系统碳源/汇功能提供理论基础。     

纳版河流域土地利用方式对土壤总有机碳以及活性有机碳的影响

近年来,不同土地利用方式下的土壤碳循环备受关注。土壤活性有机碳变化可以作为土壤碳变化的指示指标。文章以自然林、玉米地、水稻田、不同种植年限橡胶林土壤为研究对象,探讨了纳版河流域土地利用方式的改变对土壤总有机碳(TOC)、土壤微生物量碳(SMBC)、土壤可溶性总碳(DOC)、土壤易氧化碳(ROC)以及土壤颗粒有机碳(POC)在土壤中的质量分数及其分配比例的影响。结果显示:较之自然林(ck),玉米地的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了35.04%、42.86%、42.33%、34.39%以及45.91%(P<0.05);水稻田的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了38.46%、57.90%、58.56%、27.14%以及39.94%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林TOC以及SMBC质量分数均显著降低,TOC质量分数降幅分别为29.05%、24.78%、20.08%、20.08%、23.07%以及34.18%,SMBC质量分数降幅分别为53.44%、43.17%、66.68%、23.84%、30.96%以及27.25%;1、5、10 a以及15 a橡胶林DOC质量分数分别显著下降了47.24%、27.91%、71.35%以及21.77%;一年以及五年橡胶林ROC质量分数分别显著下降14.35%和22.81%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林POC质量分数分别显著下降了29.39%、38.54%、22.48%、22.42%以及23.71%;水稻田、1、5 a以及10 a橡胶林SMBC的分配比例显著降低了31.36%、34.16%、24.20%以及58.18%;水稻田、玉米地、1 a、5 a橡胶林DOC的分配比例显著降低了32.92%、11.55%、25.91%以及64.28%;玉米地以及5 a橡胶林POC的分配比例显著降低了16.74%以及18.29%。相关和回归分析表明:TOC与POC之间呈显著(P<0.05)正相关关系;SMBC与DOC之间呈极显著(P<0.01)正相关;ROC与POC之间极显著正相关;SMBC以及DOC均与土壤pH呈极显著的负相关关系;TOC、ROC以及POC均与土壤表层5 cm平均温度呈极显著负相关关系。土地利用方式由自然林向农用地(玉米地和水稻田)和橡胶林的转变降低了土壤的碳汇功能。     

不同地质背景下土壤溶解有机碳含量的季节动态及其影响因子

为了解岩溶区和非岩溶区土壤溶解有机碳(DOC)含量及其季节动态是否存在差异,为今后相关研究提供研究依据,作者用0.5mol·L-1K2SO4浸提法分析测定了广西桂林市灵川县潮田乡毛村由泥盆系融县组灰岩(D3r)发育石灰土、砂页岩(D2l)发育红壤中溶解有机碳的含量及其季节动态变化,并分析了其与影响因子的相互关系。结果表明:石灰土中溶解有机碳的质量分数为:19.3675～143.2524mg·kg-1,红壤的为:221.1652～1016.602mg·kg-1,石灰土因其偏碱、高钙镁、高有机质含量的特性而使得DOC含量远低于非岩溶区红壤的含量;石灰土和酸性土DOC含量在秋季都达到最高值,在冬季或春季含量最低;在空间分布上都随土壤深度增加而降低。岩溶区及非岩溶区土壤DOC含量的季节动态变化可以划分为4个阶段:①9—10月高温少雨,植物凋落物增多,DOC含量在一年中最高;②11月-12月,气温迅速降低,微生物活性随之降低,DOC含量下降;③12月底—4月,前期(12月至次年2月)DOC浓度随土壤有机质含量的增加而增加;后期(3—4月)气温回升,降雨频繁,生物复苏,生物活动旺盛,土壤DOC含量迅速增加;④5—8月,高温多雨,DOC转化为CO2释放出来,部分DOC随雨水淋失,土壤中DOC总含量不高。