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.     

耕作年限对鄱阳湖围垦区稻田土壤有机碳组分的影响

在鄱阳湖围垦区选取6个不同耕作年限的稻田,分析测定了土壤总有机碳(SOC)、重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量,以阐明耕作年限对土壤有机碳组分的影响。结果表明:(1)鄱阳湖围垦区稻田0~30 cm土层土壤HFOC、LFOC和MBC含量分别为5.89~24.01 mg·g~(-1)、0.47~4.14 mg·g~(-1)和12.43~850.53 mg·kg~(-1),3种有机碳组分均与SOC含量呈显著正相关关系(P0.01)。(2)耕作年限显著影响HFOC、LFOC和MBC含量,随着耕作年限的增加,3种有机碳组分含量均呈不同程度的增加趋势,但其占SOC的比例随有机碳组分及土层呈不同的变化规律。(3)鄱阳湖区围垦稻田与垦殖前的湿地相比,HFOC占SOC的比例在耕作50 a后呈相对稳定状态,但较天然湿地小,表明围垦在一定程度上降低了土壤碳库的稳定性。     

亚热带地区不同人工林配置下土壤微生物量碳及微生物墒的年际动态

以自然恢复的草坡(SH)为对照样地,分析广东鹤山共和样地不同配置人工林——10种树种混交林(10NS)、30种树种混交林(30NS)、厚荚相思纯林(Acacia crassicarpa,AC)、红椎纯林(Castanopsis hystrix,CM)和尾叶桉纯林(Eucalyptus urophylla,EU)在种植后第1年、第6年和第11年的土壤微生物量碳,探讨不同人工林配置下土壤微生物量碳的年际动态。结果表明:除EU外,其他4种林型及对照SH的土壤微生物量碳(MBC)均随着林龄的增加呈先上升后下降趋势,但差异不显著;不同人工林MBC含量在6 a林龄时达到最高,最高值在AC中可达266.078 mg?kg~(-1);相同林龄MBC在不同林型间存在差异,在11 a林龄时该差异达到极显著水平(P=0.001),表现为混交林(10NS和30NS)的MBC含量最高,AC和CM纯林次之,SH和EU最低。不同人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量在林龄间的变化趋势与不同人工林的MBC(EU除外)在林龄间的变化趋势一致。土壤微生物墒(MBC/SOC)在不同林型间的变化趋势与MBC基本一致,均在11 a林龄时产生显著差异且土壤微生物墒值在混交林达到最高。MBC与SOC(P0.01)、TN(P=0.01)呈显著正相关,而MBC/SOC与SOC呈显著负相关(P=0.03)。MBC在人工林中的年际变化存在波动,可能与人工林林分和土壤尚未达到成熟水平有关。该研究可为亚热带丘陵荒坡人工林的生态恢复与管理提供科学的基础数据与理论依据。     

土地利用变化对花岗岩红壤表土活性有机碳组分的影响

活性有机碳(LOC)库是土壤质量和环境变化的"指示器"。了解土壤LOC储量及其对人为干扰的响应对预测区域土壤有机碳(SOC)库的早期变化趋势具有重要意义。通过选取中亚热带湘东丘陵区花岗岩红壤4种典型的土地利用方式,包括樟树(Cinnamomum camphora)天然林以及由此转变而来的杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林、板栗(Castanea mollissima)园和坡耕地,采用物理、化学和生物化学方法研究了不同利用方式表土(0~20 cm)活性有机碳组分[颗粒有机碳、轻组有机碳(LFOC)、易氧化有机碳、溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)]的数量及其占土壤有机碳的比例(LOC/SOC)和影响因素。结果表明:天然林改为其他土地利用方式后,SOC和LOC组分的碳密度均显著降低,但以LFOC和MBC的降幅最大(34%~67%和49%~86%),超出SOC降幅(25%~35%)。因此,LFOC和MBC可作为本区花岗岩红壤土地利用变化后表土SOC变化的早期敏感指标。同时,表征土壤碳库质量的指标LOC/SOC大多降低,特别是天然林改为坡耕地后,LFOC/SOC、DOC/SOC和MBC/SOC的降幅更为明显,分别达到55%、71%和83%。土地利用变化后,SOC、细根生物量和地表枯落物的数量也分别减少25%~34%、56%~98%和47%~99%,可以部分解释土壤LOC数量的损失。本研究结果表明,亚热带天然常绿阔叶林转变为人工林、经济林或农用地后,不仅导致花岗岩红壤有机碳库储量的减少,也造成碳库质量的下降。     

杨-桤短期混交的林地土壤养分异质性

以江苏省泗洪县陈圩林场5年生的具有不同混交比例的南林95杨(Populus×euramericana‘Nanlin-95’)和江南桤木(Alnus trabeculosa)混交林为对象,对混交5年后所产生的林地局部土壤养分异质性以及碳、氮、磷生态化学计量特征进行研究,从养分供应和平衡角度探讨引入固氮树种进行混交后在短期内所产生的混交效应,为杨树人工林养分管理及杨树混交林营造提供理论依据。研究结果表明,杨-桤混交5年整体上提高了林地土壤p H值,但其提高程度随桤木比例的增加而下降。杨-桤2∶1混交林分中由杨树与桤木围成的行间0~10 cm土层的土壤pH值为6.98,显著低于由2行杨树所围成的区域(7.29),表现出明显的异质性。土壤有机碳和全氮含量在各种混交比例林分的不同区域变化不大,而全磷含量则表现为混交林分略高于杨树纯林。4种混交比例林分土壤中硝态氮占无机氮总量的98%以上,同一混交林分中靠近桤木行区域的0~10cm土层土壤的铵态氮含量整体上高于靠近杨树行的区域,其中杨-桤1∶2混交林分中由2行桤木所围成的区域的0~10 cm土层土壤铵态氮含量(0.60 mg·kg~(-1))是杨树纯林的2.14倍。杨-桤2∶1混交林分中由杨树与桤木围成的区域0~10 cm土层土壤C∶N比(9.48)和C∶P比(29.13)均显著低于杨树纯林(分别为12.46和39.64),反映了混交引起的林地养分提高效应以及生态化学计量学特征的改变。整体而言,固氮树种桤木的引入在混交5年后即导致混交林地土壤出现一定程度的养分异质性,提高了林地局部区域的土壤养分含量、供应能力,并改变了其生态化学计量学特征。     

山西太岳山典型植被类型土壤微生物量特征

以山西太岳山4种不同植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量以及土壤和凋落物养分含量的变化特征,并利用通径分析模型,探讨土壤和凋落物养分含量对土壤微生物量的效应.结果显示:MBC、MBN和土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量随土层深度加深逐渐减小.各层土壤SOC、TN含量均表现为草甸华北落叶松人工纯林华北落叶松白桦混交林灌木林;MBC和MBN含量分别为143-900 mg/kg和22-155 mg/kg,两者均在草甸和华北落叶松白桦混交林中显著高于华北落叶松人工纯林和灌木林;土壤微生物量碳氮比在A(0-10 cm)、B(10-20 cm)两层的变化范围为6-8,在C(20-30 cm)、D(30-40 cm)两层的变化范围为4-10.土壤微生物熵在华北落叶松白桦混交林和灌木林下达到较高水平,碳熵和氮熵的变化范围分别为0.6%-2.8%和1.4%-5.4%.通径分析结果表明,土壤理化性质、凋落物养分含量和土壤微生物量之间存在不同程度的相关性,凋落物N含量是影响土壤微生物量的直接因素之一.总体来说,不同植被类型对土壤微生物量有重要的影响,落叶松人工纯林和草甸对碳库的作用更大,有利于养分的积累.(图5表8参43)     

马尾松林地与玉米地土壤有机碳的分异研究

林农生态系统转化对土壤有机碳(SOC)组成和来源产生了较大的影响,但不同学者的结论仍然存在一定差异,且这一转化过程对土壤溶解性有机碳(DOC)的影响鲜有报道.基于这一背景,该研究在贵州中部区域选择马尾松(Pinus massoniana)林地和玉米(Zea mays L.)地土壤作为研究对象,通过对SOC和DOC含量和同位素组成的测定,分析林农生态系统转化前后土壤有机碳的分异.结果表明,在马尾松林地剖面中,SOC和DOC含量随剖面深度的变化幅度均大于玉米地土壤,DOC含量最大值出现在5～10 cm处;銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏正,但銬O13C在剖面中的变异远大于銼O13C,其极差分别为5.015‰和2.431‰;通过对比銬O13C和銼O13C的差异,说明其0～5 cm的DOC主要来源于新成枯枝落叶,而土体内部DOC则主要来自土壤腐殖类物质的转化.在玉米地剖面中,銼O13C和銬O13C随着土壤深度的加深有所偏负,但整个剖面中两值的差异较小,DOC主要来源于土壤腐殖类物质的转化;SOC来源于玉米植物体有机碳(C4-C)的比例介于2.55%～20.80%之间,随剖面层次的加深有降低趋势,但出现"之"字形反复;DOC中C4-C的比例在剖面0～40 cm间较为相近(25.94%～34.54%),40 cm以下则急剧下降(3.18%～15.65%).     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。     

九寨沟国家自然保护区不同森林类型土壤养分特征

土壤性状与植被演替间存在复杂的相互关系,探究不同森林类型间土壤养分差异有助于了解植被演变过程中地上与地下的关系以及生态系统养分循环机制.本文研究了九寨沟国家自然保护区内黄果冷杉(Abies ernestii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林、青杄-辽东栎(Picea wilsonii-Quercus wutaishanica)混交林和红桦(Betula albo-sinensis)林4种典型森林类型表层土壤养分特征及其季节动态.结果显示:1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、可溶性有机碳(DOC)、水解氮(HN)和有效磷(AP)在不同林型间均存在极显著差异(P0.01),大小关系为红桦林青杄-辽东栎混交林油松林黄果冷杉林.2)SOC与TN和TP间存在极显著正相关关系(P0.01,r≥0.88),而土壤p H与SOC、TN和TP间存在极显著负相关关系(P0.01,r≤-0.83).3)土壤养分存在极显著的季节差异,且与林型间存在显著的交互作用(P0.01).红桦林SOC和TN在10月最大,而其他3种林型在12月最大;可溶性养分在各林型中均在10月达到最大值.本研究表明,红桦林土壤肥力较其他3种林型好,但存在秋冬季节可溶性养分流失的风险;青杄-辽东栎混交林具有较好的养分循环效率和土壤肥力保持能力;森林枯枝落叶层在土壤养分循环过程中具有重要意义.     

大兴安岭不同森林群落植被多样性对土壤有机碳密度的影响

区域碳循环是全球变化研究中的核心内容,大兴安岭森林生态系统是对全球温度变化最敏感的植被类型之一,其植被多样性对土壤有机碳密度和碳循环具有重要影响,深入理解该区土壤有机碳密度分布特征对于未来区域生态环境的可持续发展具有重要的科学意义。采用野外调查和室内测试分析相结合的手段,研究了大兴安岭4种主要森林类型(针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林)的植被多样性和土壤有机碳密度分布特征,并采用多因素方差分析确定植被类型和土层深度对土壤有机碳密度的交叉影响。结果表明,大兴安岭4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为落叶林针阔混交林阔叶混交林针叶混交林;Simpson优势度指数则表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林;Cody指数表现为落叶林针阔混交林针阔混交林针叶混交林;Sorenson指数表现为针叶混交林阔叶混交林针阔混交林落叶林。土壤有机碳含量和有机碳密度均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土壤深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳密度逐渐降低,以表层土壤(0~20 cm)有机碳密度最高,针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、落叶林土壤有机碳密度分别占土壤剖面总有机碳密度的35.24%、31.61%、31.70%、32.39%。相关性分析表明,4种林型Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳密度呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,多样性指数与有机碳含量的相关系数高于有机碳密度的相关系数。双因素分析表明,林型对有机碳含量和有机碳密度具有显著的影响(P0.05),林型×深度的交互作用对有机碳含量具有显著的影响(P0.05);林型和林型×深度的交互作用对Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数具有显著的影响(P0.05);林型对Cody指数和Sorenson指数具有显著的影响(P0.05)。综合分析表明,大兴安岭林型和土壤深度对土壤有机碳密度的影响存在一定的交互作用。     

中亚热带森林土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的关系

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响。目前对中亚热带森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。本次研究采用Li-8100采集土壤呼吸速率,同时测定土壤0-10 cm土壤含水量和15 cm处的土壤温度。通过分析所测数据研究井冈山国家级自然保护区中亚热带森林生态系统主要森林类型生长季土壤呼吸速率的日变化特征,并分析土壤温湿度与土壤呼吸的相关关系。结果表明,①各个森林类型的土壤呼吸作用在白天比较活跃,夜晚波动很小。峰值一般出现在10：00到14：00之间。日土壤呼吸强度曲线基本遵循倒U型。②阔叶林（优势种：甜槠Castanopsis eyrei（Champ.）Tutch）、针叶林（优势种：台湾松Pinus taiwanensis）、混交林（优势种：银木荷Schima argenteaPritz.和杉木Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）和竹林（优势种：毛竹Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens）的土壤呼吸范围依次为：2.1~5.3、2.19~4.02、1.27~4.23、1.8~6.35μmol·m-2·s-1。混交林的平均土壤呼吸值远小于其他三种林,但其土壤温度相对较低,土壤温湿度的浮动范围较小。竹林和阔叶林虽然土壤呼吸均值较高,但其浮动范围较大,受环境影响较大,土壤温湿度变化较低。③用Excel和Sigmaplot软件统计分析4种林型的土壤呼吸数据,研究结果表明,阔叶林土壤呼吸和土壤温度相关性不显著;针叶林林型土壤体积含水量为25.02%是影响土壤呼吸速率的分界点;混交林林型土壤呼吸和温度存在倒U关系,会随着土壤体积含水量升高而降低;竹林的土壤呼吸速率也随着土壤体积含水量的增加而降低。总而言之,可能由于降雨量过大造成土壤孔隙度变小,进而影响了土壤呼吸作用的活跃度导致各个森林类型的土壤呼吸作用与土壤温湿度的相关性不大。     

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。     

井冈山两种典型森林土壤有机碳密度及其影响因素的比较

森林土壤有机碳是土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳及其影响因素对于应对气候变化具有非常重要意义。以井冈山自然保护区两种典型森林类型（常绿阔叶林和人工杉木林）为研究对象,各选取12个样地,对比分析了两种森林土壤有机碳密度的垂直分布特征以及与年均温、年降雨量之间的相关性。结果表明：①常绿阔叶林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（25．65±3,27）kg-^2,大于人工杉木林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（20．37±3．37）kg·m^2;②常绿阔叶林和人工杉木林土壤有机碳密度均随土壤深度的增加显著减少;③常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年均温的变化趋势差异较明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年均温的上升呈显著增加趋势（P〈0．05）,而人工杉木林随年均温的上升先减小后增加再减小,且变化趋势显著（P〈0．05）;④常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年降雨量的变化趋势差异亦明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年降雨量的增加呈显著减小趋势（P〈O．05）,而人工杉木林随年降雨量的增加先增加后减少再增加,且变化趋势极显著（P〈0．005）;⑤森林土壤有机碳质量分数与土壤容重呈极显著负相关（P〈0．0001）。     

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。     

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。     

贵州西部4种林型土壤有机碳及其剖面分布特征

在气候变化背景下,森林土壤碳库已成为全球碳循环研究重点之一。以贵州西部桦木（Betula luminifera H.Wilk.）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr.）、华山松（Pinus armandii Franch.）和杉木（Cunninghamia lanceilata（Lamb.）Hook.）4种主要森林类型为对象,对其土壤有机碳、碳密度及其垂直分配特征等进行了研究。结果表明：4种林型土壤有机碳含量和碳密度均表现为华山松林（51.09 g.kg-1,30.56 kg.m-2）〉杉木林（39.47 g.kg-1,22.97 kg.m-2）〉柳杉林（37.49g.kg-1,21.00 kg.m-2）〉桦木林（36.31 g.kg-1,20.13 kg.m-2）,华山松林土壤有机碳含量和碳密度显著大于其它三种林型,而另外三种林型间差异不明显;4种林型土壤有机碳含量和碳密度均随土层深度增加而逐渐降低,土壤有机碳含量均为0-10 cm最大,分别是剖面均值的1.45-1.61倍,而0-20 cm层土壤碳密度占整个土壤剖面的32.69%-38.08%,显著高于其他各层,大于20 cm的土层中,各层间的变化较小,土壤碳密度具有一定程度的表聚性;4种林型土壤有机碳含量与土壤pH均表现极强的负相关,与土壤全N和碱解N均表现极强的正相关,与全P、速效P、全K、速效K和阳离子交换量的相关性不尽一致,建立的方程具有较高的回归精度,土壤N和P状况对4种林型土壤有机碳含量有重要影响。     

武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种对土壤呼吸的影响

为揭示森林土壤呼吸异质性的影响因素,以武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种甜槠(Castanopsis eyrei)、细叶青冈(Cyclobalanopsis tenuifolia)、米槠(Castanopsis carlesii)为研究对象,采用LI-8100碳通量系统测定土壤呼吸速率及其影响因子土壤温度、土壤含水量值,比较不同龄级树种土壤温度、土壤含水率、土壤呼吸速率在不同海拔的差异.结果显示,3种常绿阔叶林优势种中甜槠在海拔700 m土壤呼吸速率最高,为4.75μmol m^-2s^-1,米槠在海拔540 m处土壤呼吸速率最高,为3.12μmol m^-2s^-1;细叶青冈在海拔850 m处土壤呼吸速率最高,为4.39μmol m^-2s^-1.无论是单因素模型(自变量为土壤温度)还是双因素模型(自变量为土壤温度和土壤含水率)拟合结果均体现自变量与土壤呼吸速率呈极显著相关关系(P <0.01).不同龄级甜槠、细叶青冈、米槠土壤呼吸速率变化并不显著(P> 0.05),树种差异对土壤呼吸速率变化不显著(P> 0.05).随着海拔升高,温度敏感性指数Q10增大,高海拔地区Q10值显著高于低海拔地区(P <0.05).因此,在中亚热地区常绿阔叶林带中,土壤呼吸速率的变动主要受土壤温度影响,高海拔地区可能释放更多CO2,上述结果丰富了中亚热带森林土壤碳汇研究.(图6表3参47)     

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%。     

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%。     

Seasonal variation of soil carbon and nitrogen under five typical Pinus massoniana forests

Five different typical Pinus massoniana forests were sampled in the Guizhou Province to evaluate the effects of seasons on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (STN), and inorganic nitrogen (SIN) in these forests. More seasonal variation occurred in the topsoil than in lower layers. The SOC and STN contents varied the least amongst the soil layers, but the SIN contents had the largest values and ranges during autumn. Carbon-to-nitrogen ratio (C/N) exhibited neither a vertical change nor a seasonal trend. C/N was either maximal or minimal depending upon the sites during autumn, indicating that ecological process during summer soils would strongly change this. More gravel content resulted in higher litter stock, SOC, and STN level in low-productivity forests. A low phosphorus level might result in low SOC and STN contents in clay-rich soils. Low litter stock and clay content will result in low SOC and STN levels in coniferous and broad-leaved mixed forests in contrast to pure forests. The SOC and soil N contents in P. massoniana forests are apparently affected by different sampling seasons, particularly in topsoil. This should be taken into account when evaluating C and N contents and their respective storages in other forest types.