川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

长江中上游防护林体系森林植被碳贮量及固碳潜力估算

基于“八五”期间长江中上游流域各省的森林资源调查资料，结合经典的材积源生物量法估算了长江中上游防护林体系生物量碳密度和碳贮量，并根据不同树种生物量-生产力回归关系推算了该地区当前的固碳潜力。结果表明：长江中上游地区森林平均碳密度为2575 t/hm2；碳贮量为1 39459 Tg (1 Tg = 1012 g)，其中林分（包括经济林）碳贮量为1 20430 Tg，灌木林为13437 Tg，竹林为5592 Tg，三者分别占总碳贮量的8636%、963%和401%。整个防护林体系森林植被的固碳潜力为36856 Tg/a。位于本区西部的四川盆地嘉陵江流域和西部高山峡谷区，其森林碳密度、碳贮量和固碳潜力较高，而东部地区的川鄂山地长江干流、鄱阳湖水系以及洞庭湖水系相对较低，因此，长江中上游森林碳密度、碳贮量和固碳潜力总体上呈现自西向东逐渐降低的趋势。     

长江中上游防护林体系森林植被碳贮量及固碳潜力估算

基于“八五”期间长江中上游流域各省的森林资源调查资料，结合经典的材积源生物量法估算了长江中上游防护林体系生物量碳密度和碳贮量，并根据不同树种生物量-生产力回归关系推算了该地区当前的固碳潜力。结果表明：长江中上游地区森林平均碳密度为2575 t/hm2；碳贮量为1 39459 Tg (1 Tg = 1012 g)，其中林分（包括经济林）碳贮量为1 20430 Tg，灌木林为13437 Tg，竹林为5592 Tg，三者分别占总碳贮量的8636%、963%和401%。整个防护林体系森林植被的固碳潜力为36856 Tg/a。位于本区西部的四川盆地嘉陵江流域和西部高山峡谷区，其森林碳密度、碳贮量和固碳潜力较高，而东部地区的川鄂山地长江干流、鄱阳湖水系以及洞庭湖水系相对较低，因此，长江中上游森林碳密度、碳贮量和固碳潜力总体上呈现自西向东逐渐降低的趋势。     

基于CA Markov的土壤有机碳储量空间格局重建研究——以泛长三角地区为例

选取了泛长三角地区的高程、坡度、坡向、GDP、人口、温度、降雨量、河流距离、城市距离和海岸线距离10个驱动因子作为土地利用变化驱动力，基于这些驱动力因子，利用Logistic分析制作土地适宜性图集；运用CA Markov模型模拟得到2000年、1995年、1990年、1985年、1980年、1975年6期的土地利用格局；采用全数检测的方法对模拟结果进行精度检验；在此基础上，得到了泛长三角地区土壤有机碳储量，进而重建历史土壤有机碳储量空间格局。研究结果表明：（1）模型模拟精度为8873%，说明CA Markov模型对历史土地利用模拟具有一定可行性；（2）泛长三角地区历史土壤有机碳储量从今往前逐期递增，且明显高于2010年土壤有机碳储量水平，1995、1990、1985、1980、1975年土壤有机碳储量分别为3235 1、3241 9、3247 6、3251 8、3255 3；（3）各时期泛长三角地区土壤有机碳储量空间格局呈现出南高北低的趋势，土地利用类型与土壤有机碳储量密切相关，城市建成区有机碳储量低于其他区域，土壤有机碳储量增加区域主要出现在其高值区周边；（4）耕地与林地面积的增加，建设用地面积减少，导致了1995~1975年间有机碳储量的增加。基于CA Markov模型可以有效重建历史土壤有机碳储量的空间格局     

长江三角洲地区土壤无机碳库研究

土壤碳库变化对于全球温室效应、全球碳循环有重大的影响。研究基于最新完成的1〖DK〗∶250 000多目标地球化学调查及相关研究成果，运用地理信息系统软件ARCGIS 92、统计分析软件SPSS130，对长江三角洲地区0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳密度及储量做出实测统计。长江三角洲地区0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳库储量分别为5099、35647、67726Tg，无机碳密度分别为070、490、930 kg/m2。研究区主要分布土壤为水稻土、潮土，水稻土0~20、0~100、0~180 cm深度土壤无机碳密度分别为057、385、886 kg/m2；潮土无机碳密度分别为117、854 、1537 kg/m2。研究提供最新的土壤无机碳库实测统计信息，弥补中国区域土壤无机碳库清单的空白，完善了中国区域土壤碳库清单，为研究中国区域土壤碳固定潜力、深入全面理解区域碳循环提供了基准数据.     

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物（百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅）所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征，并利用稳定同位素混合模型，研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明：（1）土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中，平均含量分别为2211、1144、5395 mg·kg-1;而深层土壤中则仅为1557、707、1947 mg·kg-1，远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关；（2）土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C3植物δ13C值随深度增大而增大、C4植物δ13C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ13C值分别由表层土壤中的-2524‰、-2233‰变化为深层土壤中的-2435‰、-2327‰；（3）借助稳定同位素混合模型计算后发现：不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为1219%、累积速率为6279 g·m-2·a-1；白花三叶草贡献率1434%、累积速率为7534 g·m-2·a-1;高羊茅贡献率为3595%、累积速率为18184 g·m-2·a-1；白茅贡献率为1851%、累积速率为9770 g·m-2·a-1。     

不同水土保持林地土壤有机碳研究

研究了重庆四面山低山丘陵区不同水土保持林地0~20、20~40 和40~60 cm的土壤有机碳含量及不同深度的土壤有机碳密度。结果表明：0~20、20~40 和40~60 cm土层中土壤有机碳含量的平均值分别为3309、751和321 g/kg；0~20 cm的土壤有机碳密度介于497～1431 kg/m2，而0~60 cm的土壤有机碳密度介于784～1794 kg/m2，均值为1278 kg/m2；土壤有机碳含量和有机碳密度随土壤深度增加而显著减少，但其减少程度随水土保持林树种组成不同而异；不同水土保持林地60 cm深度的土壤有机碳密度存在显著差异，表现为：天然次生林>人工林>农耕地，其中，天然阔叶混交林土壤有机碳密度最大，为1794 kg/m2，农耕地的最小，仅为784 kg/m2。人工水土保持林中，阔叶混交林的土壤有机碳密度最大。从增加土壤碳的角度，建议营造阔叶混交林     

不同植茶年限土壤微团聚体及有机碳分布特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法，就不同植茶年限土壤微团聚体及有机碳分布特征进行了研究。结果表明：（1）茶园土壤微团聚体含量随粒级的减小而减小；>005 mm和005~001 mm粒级微团聚体含量随着土壤深度的加深而增大，而001~0005 mm、0005~0001 mm和<0001 mm粒级微团聚体含量随着土层深度加深而减少；（2）茶园土壤微团聚体有机碳含量随微团聚体粒级的减小而增加；随植茶年限的延长，各粒级微团聚体中有机碳含量增加；不同植茶年限茶园土壤总有机碳含量随土层深度的增加而减少；（3）微团聚体对土壤有机碳的贡献率以>005 mm粒级为主，005~001 mm粒级次之，0005~0001 mm粒级最少。〖JP+1〗随着植茶年限的延长，>005 mm粒级微团聚体对土壤有机碳的贡献率呈减小的趋势，005~001 mm粒级微团聚体对土壤有机碳的贡献率呈增加的趋势，而其它粒级的微团聚体则呈现先增大后减小的变化趋势，并在植茶21~23 a达到最大值     

红壤丘陵区土壤有机碳储量模拟

土壤的有机碳蓄积量及其动态变化,不仅是维持农业生产可持续发展的重要因素,而且在全球变化碳循环研究中具有重要地位.本文基于GIS技术和DNDC模型,以江西省余江县为例,模拟研究了典型红壤丘陵区不同土地利用方式下的土壤有机碳储量及其变化.结果表明:余江县表层土壤有机碳储量为3.52×109 kg,平均土壤有机碳密度为4.24 kg m-2.不同利用方式中,灌溉水田的土壤有机碳密度最高,其次是望天田、园地、林地和菜地,旱地的较低,草地的最低.该县土壤有机碳库的年度变化量为8.63×107 kg, 变化率为+2.45%.土壤有机碳密度下降的地区多位于农田区内,特别是旱地,部分灌溉水田的碳密度略有增加,林地、园地、草地的土壤有机碳密度是增加的,其中园地的增幅最大.在不考虑土壤流失的情况下,自然植被覆盖下的土壤碳截留能力强于农业植被下的土壤,但是灌溉、施肥、种植绿肥等保护性农业措施可以减少土壤碳的损失,甚至增加有机碳的储量.     

金沙江头塘小流域人工林有机碳及其剖面分布特征

采用野外调查、室内分析并结合相关的方法,研究探讨了金沙江头塘小流域7种不同植被恢复人工林土壤剖面层次有机碳(SOC)含量、有机碳密度(SOCD)和有机碳储量及分布特征。结果表明,不同林分类型及土层间土壤SOC含量存在明显差异:就整个土层(0~100 cm)而言,7种林分土壤SOC平均含量介于6.46±1.67~24.95±2.32 g·kg–1,大小依次为柳杉林旱冬瓜林圆柏林栓皮栎林圣诞树林墨西哥林藏柏林,且差异显著(p0.05);7种林分土壤SOC含量均出现表聚现象,从表层到深层都呈现递减趋势,且具有一定的规律性;7种林分土壤容重总体上均表现为随土层深度的增加逐渐增加,土壤容重表现为:柳杉林栓皮栎林圣诞树林圆柏林旱冬瓜林墨西哥柏林、藏柏林;7种林分土壤有机碳密度垂直分布和土壤有机碳含量垂直分布特征一致,随土层深度增加土壤有机碳密度减少,以表土10 cm的土壤有机碳密度最大;有机碳储量均随着土层加深所占比例逐渐降低,同时土壤有机碳主要集中于土层0~40 cm内,分别占总有机碳的65.60%(圣诞树林)、63.16%(旱冬瓜林)、54.41%(墨西哥柏林)、58.56%(圆柏林)、62.96%(藏柏林)、61.70%(栓皮栎林)和56.37%(柳杉林),0~40 cm土层土壤有机碳占总有机碳的百分比均达到50%以上。     

长江三角洲水田保护性耕作制度的碳收集效应估算

耕作制度对农田土壤有机碳的稳定和积累作用显著，探讨耕作制度演变下农田土壤碳库动态，将有助于农田土壤碳收集的技术选择及政策制定。利用已发表的田间定位试验数据，构建不同耕作制度下长江三角洲水田耕层土壤有机碳密度的估算模型。依据该区近20多年来耕作制度演变动态，对保护性耕作制度的土壤碳收集效应进行了初步估算。结果表明，油菜面积的扩大、小麦的少免耕和作物秸秆的还田分别约增加土壤耕层有机碳0.94 Tg、2.76 Tg和3.95 Tg，其中以麦稻复种转向油稻复种的单位面积碳收集效应为最高。最后，就碳收集效应估算的方法进行了相关讨论，并就土壤碳收集研究和如何提高土壤碳收集潜力提出了一些建议。     

定位施肥紫色菜园土壤钾素效应研究

基于紫色菜园土壤3年12季连续蔬菜(莴笋-白菜轮作)定位施肥试验,研究不同施肥条件对土壤钾素形态和供钾水平的影响。采用田间试验和室内化学分析结合的方法测定不同施肥处理土壤钾素形态的变化和蔬菜产量的关系。结果表明:紫色菜园土壤钾素主要以矿物钾为主,占全钾的95.11%~97.33%,土壤缓效钾和速效钾分别占土壤全钾的2.22%~3.38%和0.44%~1.52%。连续施用钾肥显著提高土壤速效钾和缓效钾含量,以增钾处理作用最优。定位施肥显著提高土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾含量,以有机无机肥料配施作用优于单施化学肥料。土壤水溶性钾、非交换性钾与土壤有效磷含量呈显著或极显著正相关,莴笋和白菜产量与紫色菜园土壤速效钾、缓效钾含量呈显著正相关。定位施肥协调紫色菜园土壤钾形态,改善土壤供钾能力,以有机无机肥料配施作用为优。     

有机无机肥料对农业环境影响述评

论述了有机肥在中国的使用情况和对农业生产的作用、化肥对农产品质量的影响、化肥对土壤肥力的贡献、有机肥和化肥对大气环境和水体的影响。目前人们在对化肥使用的认识上普遍存在误区,认为施用化肥一定会对环境产生污染,只有使用有机肥才能解决问题。中国是一个人口大国,今后在一个相当长的时间内,农业产品的生产在养分的投入上仍然需要以化肥为主,充分、合理、平衡的化肥投入不仅能满足人们对农产品数量上的需要,而且一定能满足人们对农产品品质的要求。化肥的合理施用可以改善和提高农产品品质,提高土壤有机质含量,改善土壤理化性质,减少温室气体的排放和水体污染。化肥本身是无害的,有害的是对化肥的不合理施用。在肥料问题上,今后需要关注 的应该是生产和使用更优质、更高效的化肥,推广科学合理的施肥技术,提高化肥的利用效率。     

长江中游稻田土壤有机碳计算机模拟

分别用作者建立的土壤有机碳计算机模拟模型 (简称SCNC模型 )和英国洛桑模型 (ROTHC 2 6 .3)对长江中游 (湖南桃江和南县 )稻田土壤有机碳变化进行了模拟比较研究。结果表明 ,用SCNC模型模拟平衡时土壤有机碳含量与实际监测值较接近 ,相差分别为 0 .1和 0 .4 5t/hm2 ,误差分别为 0 .2 4 %和 0 .98% ;对稻田土壤有机碳变化的模拟 ,SCNC模型的拟合结果较好 ,利用相对标准误差法计算的误差为 4 .84 %～ 11.0 9% ,其中 6个处理有 5个处理的误差小于 10 %。对模拟结果进行误差概率统计 ,<± 5的占 5 2 .8% ,<± 10的占 81.9%。而洛桑模型不适合长江中游稻田土壤有机碳的模拟 ,按实际投入有机碳模拟平衡时土壤有机碳含量与实际监测值相比 ,分别低 11.4 1和13.32t/hm2 ,误差分别为 2 7.12 %和 2 9.0 1%。同时 ,对模型模拟结果的评价方法也进行了比较研究     

施肥对印楝人工林生长及土壤肥力的影响

以3年生印楝人工林为研究对象,对该林分所在的林地进行施肥试验,设置了9个施肥处理和一个不施肥对照,运用当年树高和胸径生长量、土壤养分和生物指标讨论了施肥对干热河谷印楝人工林生长及土壤肥力的影响。结果表明:(1)3年生印楝人工林树高和胸径生长对施肥的反应存在差异,方差分析和多重比较表明,单施氮肥(处理1、处理2、处理3)和混合施肥(处理7、处理8、处理9)的当年胸径生长量均与对照处理差异显著,而当年树高生长量差异不显著;(2)合理施肥不仅可改善土壤酸碱性和土壤微环境,增强土壤酶活性和提高土壤微生物数量,还可提高林地土壤肥力,防治印楝人工林地力衰退;(3)不同施肥处理对林地土壤肥力的影响不同,氮、磷肥混施是提高林地土壤肥力综合指数最好的施肥方式。     

长期有机物循环对红壤稻田养分及水稻生长的影响

通过长期有机物循环的定位试验,研究了长期有机物循环利用对红壤稻田养分供应及水稻生长发育的影响,目的是了解长期有机物循环利用后土壤养分含量变化、水稻生长特性及两者的相关性。结果表明有机物循环明显提高了土壤有机质含量,并使土壤养分维持在一个相对较高的水平上。有机物循环处理的土壤有机质,全N、全P和全K及其有效部分的平均含量分别比无循环处理提高了445％、347％、175％、94％,特别是碱解N,速效P和速效K含量提高显著,有机物循环处理比无循环处理提高达469％、452％和347％。有机物循环利用提高了水稻分蘖数和叶面积指数,使水稻群体的透光率减少。有机物循环处理平均单叶净光合速率比无循环处理高68％,蒸腾作用比无循环处理高50％,最终表现为干物质积累量及稻谷产量的增加。对长期有机物循环利用后的红壤稻田养分指标与水稻生长指标进行逐步回归分析后发现,土壤中速效P及有机质含量的增加是促进水稻生长的主要因素.     

红壤稻田系统水分和养分转换效益研究

田间模拟施肥和水分管理模式的定位试验结果表明：施肥和水分管理模式显著地影响水分和养分的转化和生产效益。单施N的产量效应为4.5 kg/kg,而NP或NPK配施养分的产量效应分别为8.8 kg/kg和8.0 kg/kg;有机物料循环的增产率为56.5%;在有机物循环的基础上配施NPK化肥最大的增产率可达79.8%。常规灌溉年需水量为5 838 m3/hm2,田间水分分配为：蒸散占1/2,翻耕整地占1/6,植物构成占1/21,田间渗漏占1/14,其它环境耗水(维持)占1/5。晚稻灌溉占全年的71%,7～9月是灌溉需水高峰期,占全年灌溉量的68%。生产灌溉效率：生物量3.67 kg/m3,精谷量1.48 kg/m3。双季稻生产的灌溉,以早稻保持水层灌溉,晚稻按需配额灌溉的模式比较适宜。     

红壤稻田系统有机物循环再利用潜力及增产作用

10年田间试验结果表明：红墩妥田系统有机养分循环再利用潜力大，水稻收获，年均从稻田系统中输出NPK的总量最大可达到224.7,53.0和271.4kg/hm^2，有机物循环再利用，年均可归N，P，K量最大分别为115.1,35.8和231.5kg/hm^2，占系统输总量的51.2%,67.5%g和85.3%，保持稻田系统内有机物循环再利用可提高系统生产力，在不施化肥的情况下，增产3056kg/hm^2，增施N肥，增产2753kg/hm^2，增施N，P肥，增产1543kg/hm^2；NPK配合，增产984kg/hm^2；有机物循环再利用还可增强稻田系统的稳产性能，降低稻谷产量的年际变异系数；有机物循环再利用对水稻的增产有着明显的残效叠加作用，在施用N，P，K化肥基础上圾机物养分循环再利用水稻增产率在试验期间的前5年为7．2％，后5年平均为9．4％。     

长期施肥对小麦—玉米轮作红壤抗蚀性的影响

为探讨不同施肥处理对红壤旱地土壤理化性状和抗蚀性影响，以长期定位施肥试验小区为研究对象，研究了CK（荒草地）、T1（不施肥）、T2（施有机肥）、T3（施氮磷钾肥）和T4（氮磷钾肥与秸秆配施）5种处理的土壤理化性状及土壤抗蚀性。结果表明：（1）荒草地开垦后，土壤容重降低，土壤孔隙度和含水量升高；相较于不施肥，施肥提高土壤有机质含量、改善土壤物理性质作用更为明显;（2）衡量不同施肥处理土壤抗蚀性的2个最佳指标为>0.25 mm水稳性团聚体含量和结构破坏率;（3）使用主成分分析综合指数表示不同处理土壤抗蚀性依次为：T2>CK>T3>T4>T1，荒草地开垦后，耕种会降低土壤抗蚀性，但施肥能略微提升土壤抗蚀性，而施有机肥提升最为明显。研究结果可为区域内农业生态系统持续发展及农田水土保持工作提供依据。