3种典型陆地生态系统土壤137Cs和有机碳含量研究

选择位于广东小良的自然林、光裸地和森林恢复地3种典型陆地生态系统类型,通过研究土壤137Cs和土壤有机碳(SOC)的含量与分布,分析137Cs与SOC的关系,尝试运用137Cs法研究典型陆地生态系统类型的土壤侵蚀与土壤碳动态.结果显示,自然林为研究区土壤137Cs的背景点,其0~40cm土壤中的137Cs平均活度值为(0.99±0.28)Bq/kg,137Cs背景值为(448.1±56.3)Bq/m2,0~40cm的SOC储量为5.93kg/m2.森林恢复地和光裸地土壤中没有检出137Cs,表明森林恢复地和光裸地发生了严重的土壤侵蚀.自然林土壤137Cs深度分布形态为非指数衰减形态,137Cs浓度峰值出现在次表层.自然林的各土层137Cs活度与SOC含量的相关关系不显著(P>0.1).研究区137Cs含量的背景值很低.基于137Cs法计算研究区及相似地区的SOC侵蚀量有一定局限性.     

贵州茂兰峰丛森林洼地泥沙堆积速率的~(137)Cs示踪研究

选择黔南峰丛洼地区的茂兰自然保护区的坡格森林洼地典型小流域,进行了泥沙堆积的137Cs示踪研究。(1)坡格森林洼地底部的土壤剖面属于农耕地剖面。(2)受岩土分布、微地形和土壤异质性的影响,137Cs初始沉降后的再分布不均匀,137Cs面积活度变异系数为1.54。相同组成特征的地块内部样点137Cs面积活度变异系数变化为0.36～0.54,变异相对较小。但137Cs面积活度不能表征土壤侵蚀状况。(3)典型沉积剖面B-1的单一137Cs峰值浓度出现在14～16cm,高浓度137Cs均匀分布深度小于当地犁耕层厚度20cm,说明1963年以来坡格森林洼地的堆积速率接近于0。     

黄土丘陵区不同有机碳水平侵蚀坡面土壤微生物量碳的分布特征

通过分析5种不同有机碳水平侵蚀坡面上土壤微生物量碳的空间分布特征及其影响因素,探究了不同土壤有机碳水平下侵蚀和土壤微生物量碳的"压力-响应"关系.结果表明:10~20 cm土层土壤微生物量碳含量随土壤有机碳水平的增加而增加.0~10 cm土层土壤微生物量碳含量比10~20 cm土层更易受坡面有机碳背景的影响,且对侵蚀的响应较敏感;2土壤微生物碳含量随着土层深度的加深而减少,当坡面有机碳水平为5.68 g·kg-1时,土壤微生物量碳的剖面分布差异最大.土壤微生物量碳的水平分布表现为沉积区对照区侵蚀区,当坡面有机碳含量在4.92~5.65 g·kg-1范围内,其水平分布差异较大.即在中等有机碳水平的侵蚀坡面上,土壤微生物量碳的空间分布差异较大,对侵蚀的响应较敏感;3土壤微生物量碳的空间分布主要受坡面土壤有机碳水平的影响;其次受坡位、土壤平均含水量、土壤容重等的影响.     

黄土丘陵区不同有机碳背景下侵蚀坡面土壤呼吸特征

以黄土丘陵区5个不同有机碳背景的坡面S型小区(坡顶为对照区、坡中为侵蚀区、坡脚为沉积区)为研究对象,通过对土壤呼吸速率的动态观测,分析坡面不同类型区土壤呼吸特征及其与土壤温湿度、有机碳和坡位的关系.结果表明,土壤温度的变化对沉积区土壤呼吸影响较大,土壤湿度的变化对侵蚀区土壤呼吸影响较大.有机碳是影响土壤呼吸的首要因子,可解释土壤呼吸变异的54.72%;其次是土壤湿度、坡位和土壤温度,分别可解释土壤呼吸变异的18.86%、16.13%和10.29%.侵蚀对坡面土壤呼吸的影响具有明显的原位和异位效应,侵蚀导致坡面侵蚀区土壤呼吸减小了21.14%,沉积区土壤呼吸增大了21.93%.侵蚀坡面土壤碳排放的源汇效应与有机碳水平有关,当土壤有机碳含量大于6.82 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳汇过程;当有机碳含量小于3.03 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳源过程.文中模型可以较好地反映有机碳和土壤温湿度与土壤呼吸的关系.     

137Cs示踪技术在滦河源区栗钙土风蚀速率估算中的应用

对采集于滦河源区3个栗钙土剖面中的27个土层样品的pH、有机碳含量、碳酸钙含量、密度及质地进行了化验分析,运用ADCOM100超低本底γ谱仪测定了土壤样品1377Cs的比活度.结果表明,自然栗钙土以及被风蚀土壤剖面中137Cs比活度随深度呈指数递减式分布,其最大渗透深度可达约30cm;利用137Cs示踪技术估算的研究区土壤风蚀速率在0.1842cm·a-1和0.2897cm·a-1之间;栗钙土不同粒径土壤颗粒中137Cs的比活度差异显著,即细粒(粒径≤0.10mm的极细砂、粉粒和黏粒)中137Cs比活度大于细砂(0.10～0.25mm)中137Cs比活度大于粗粒(0.25～2.00mm的中砂、粗砂和极粗砂)中137Cs比活度.可见,运用137Cs示踪法可以定量估算区域土壤风蚀速率,但需综合考虑137s在土壤中的分布、土壤有机质含量和质地等因素,以使其结果将更为准确.     

黄土丘陵区侵蚀坡面土壤微生物量碳时空动态及影响因素

以黄土丘陵区具有典型侵蚀和沉积部位的5个有机碳水平的侵蚀坡面为对象,通过对雨季土壤微生物量碳的研究,辨析了侵蚀-沉积条件下坡面土壤微生物量碳时空变化的影响因素及影响程度.结果表明：①土壤侵蚀导致坡面侵蚀-沉积区土壤温湿度、有机碳含量出现明显的时空分异,分异程度与土壤有机碳水平有关;②雨季末土壤微生物量碳相比雨季前显著增加,增幅可达91.08%~286.83%.坡面沉积区土壤微生物量碳含量大于侵蚀区,随着土壤有机碳水平升高,侵蚀-沉积区土壤微生物量碳含量差增大,空间分异加剧;③坡面侵蚀-沉积区土壤微生物量碳对土壤有机碳含量、温度、湿度等因素的敏感程度不同,雨季前土壤微生物量碳对土壤湿度变化最敏感,而雨季末沉积区土壤微生物量碳对土壤温度变化最敏感,在侵蚀区对土壤有机碳变化更为敏感.土壤侵蚀和季节变化是导致坡面土壤微生物量碳时空分布差异的重要原因,土壤微生物量碳对影响因素的敏感性差异主要是不同时空条件下限制性要素的转换所致.     

典型喀斯特坡地137Cs的分布与相关影响因子研究

通过野外考察和大量的137Cs取样分析,对喀斯特坡地土壤137Cs分布及相关影响因子进行了初步研究.结果表明,喀斯特区域137Cs剖面分布特征与非喀斯特区域相似,林地土壤剖面137Cs呈现指数分布模式,耕地剖面的137Cs呈均匀分布模式;喀斯特区域落水洞洞口45 cm以上土层中的137Cs比活度变幅为1.7~3.3 Bq/kg,137Cs分布较深,表明洞口现存土壤多由侵蚀物质堆积形成;2个石缝中的土壤样品137Cs比活度分别为16.8 Bq/kg和37.6 Bq/kg,远远高于临近土体,表明裸岩是影响喀斯特区域137Cs地表空间运移的一个重要因素;随坡面海拔升高,137Cs的面积活度表现出波动振荡趋势,空间异质性明显,林地和农耕地坡面137Cs面积活度变幅分别为299.4~1 592.6 Bq/m2和115.8~1 478.6 Bq/m2;林地坡面137Cs面积活度与坡度和海拔高度呈极显著正相关,农耕地坡面137Cs面积活度和坡度呈不明显的负相关,与海拔高度呈显著负相关.地形地貌和人为干扰强度是影响坡面137Cs空间分布规律的主要因素.     

黄土丘陵沟壑区地形和土地利用对深层土壤有机碳的影响

研究地形和土地利用对深层土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的影响,对准确评估土壤固碳潜力和土壤碳循环具有重要意义.以3种地形(峁顶、峁坡、沟底)和7种土地利用类型(农田、果园、天然草地、人工与天然灌木林、人工与天然乔木林)为对象,在黄土丘陵沟壑区燕沟流域采集53个0～1m土壤剖面中6个层次,898个土壤样品,研究了地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域深层SOC含量和分布影响.结果表明,地形、土地利用方式、土层深度及其两两交互作用对流域深层SOC空间分布有极显著影响(p0.01).深层(10～100cm)与表层(0～10cm)SOC在3种地形的分布不同.对于表层土壤(0～10cm),峁坡SOC含量(10.7g·kg-1)最高,其次是沟底(8.9g·kg-1),峁顶最低(4.4g·kg-1);对深层土壤有机碳,沟底最高(5.6g·kg-1),峁坡次之(4.5g·kg-1),峁顶最低(3.2g·kg-1).深层SOC空间分布因土地利用方式存在显著差异.与农田相比,果园0～40cm土层SOC含量降低21%,但80～100cm土层SOC含量提高13%;天然灌木林40～100cm平均含量(5.3g·kg-1)较农田高66%(p0.05);但天然乔木林40～100cm与其它土地利用方式差异较小.沟底深层(20～100cm)SOC储量(5.04kg·m-2)最大,占1m剖面SOC储量的71.4%;峁坡占63.6%;峁顶占72.3%.深层(20～100cm)SOC储量天然灌木林最高,为6.01kg·m-2,占1m剖面SOC储量的64.7%,天然乔木林深层相对储量最小,仅占49.7%;农田和果园深层相对储量均达到70%以上.     

137Cs法用于典型流域土壤侵蚀的初步研究——以太湖流域上游西苕溪流域为例

太湖流域上游土壤侵蚀量对于研究太湖流域营养盐输入和水环境效应具有重要意义。论文运用137Cs示踪分析法对太湖流域上游浙江省安吉县西苕溪流域的土壤侵蚀进行了初步研究,结果表明:该流域的137Cs基准值为2148.8±120.7Bq/m₂;对于非耕作土壤,137Cs在土壤剖面中呈指数型分布,分布深度一般在20cm左右;对于耕作土壤,则在耕作层内呈均一分布,耕作层以下则急剧下降,分布深度达30cm。典型断面研究表明:耕地侵蚀强于非耕地;坡面上部侵蚀强于下部;坡度(0°～20°)与土壤侵蚀强度呈对数正相关关系。     

黄土塬区小流域深层土壤有机碳变化的影响因素

以黄土高原沟壑区王东沟小流域为对象,研究了地形(塬面、塬坡和沟道)、土地利用(自然草地、人工草地、人工林地、农地和果园)对0～200cm土层内土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)垂直分布特征的影响,以揭示黄土高原小流域深层SOC储量及其影响因素.结果表明,SOC含量除表层(0～20cm)沟道(10.0g·kg-1)大于塬面(7.8g·kg-1)和塬坡(8.2g·kg-1)外,塬面底层SOC均显著高于塬坡和沟道;塬坡和沟道SOC含量随深度增加而降低,而塬面上呈现SOC随深度增加降低-升高-降低的变化趋势.塬面上,SOC含量呈现人工草地(5.4g·kg-1)农田(5.2g·kg-1)和果园(5.1g·kg-1)的趋势,影响深度为表层40cm;塬坡上,呈现自然草地(4.3g·kg-1)人工林地(3.8g·kg-1)人工草地(3.3g·kg-1)和果园(3.3g·kg-1)的趋势,影响深度达到100cm;而沟道内,林草地利用方式对整个垂直剖面分布的差异无显著影响.20～100cm土层SOC储量占0～100cm储量的67.6%;100～200cm土层SOC储量占0～200cm储量的37.3%,相当于0～100cm的63.8%.研究结果表明地形、土地利用显著(p0.05)影响SOC垂直分布特征;黄土高原沟壑区深层SOC储量巨大,不容忽视.     

油田土壤微生物群落碳代谢与理化因子关系研究

基于对我国主要油田区的土壤理化性质等场地信息调查,应用Biolog和统计学方法分析理化因子与土壤微生物群落碳代谢特性的关系,揭示了不同区域油田土壤理化因子对微生物群落代谢的综合影响作用.结果表明:油田区土壤理化特性呈现地理性分布特性;总氮、总磷、速效磷、有效态铜、锌等环境因子与微生物群落的多样性正相关;可溶盐含量、pH值、总氮、总有机碳等对样点间微生物群落碳代谢的差异性贡献最大.对各油田碳代谢影响因子比较表明,不同区域的油田区土壤中影响微生物群落代谢特性的主要因子各不相同,同一理化因子在不同油田区对微生物群落碳代谢的影响程度不同.这种代谢特性与理化因子关系的区域性差异可能是土壤物化性质地理性分布以及微生物群落结构区域性差异共同作用的结果.     

土地利用变化对土壤有机碳的影响研究进展

研究土地利用变化对土壤有机碳及其动态变化规律,有助于掌握全球气候变化与土地利用变化之间的关系。本文分别从土地利用及其管理方式变化的角度,综合阐述了土地利用变化对土壤有机碳的影响过程与机理。     

土壤与沉积物中天然有机物释放过程的动力学研究

根据不同流速条件下解吸及降解过程的模拟实验结果，探讨土壤与沉积物中天然有机物释放的动力学过程．研究发现，有机物的释放包括解吸与降解两个过程．影响二者时间尺度有所不同，均遵循一级动力学反应规律．流速对平衡浓度与速率常数均有影响，速率常数随流动相线速度的升高而加大．湿度与温度是降解过程的主要影响因素，湿润条件与高温有利于有机物降解．     

外源新碳对红壤团聚体及有机碳分布和稳定性的影响

以中国科学院长期定位试验站的红壤为研究对象,通过室内模拟实验,利用δ~(13)C示踪方法,将稳定同位素碳(δ13C)标记的水稻秸秆添加入红壤,研究水稻秸秆添加对红壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响,探索水稻秸秆腐解过程中有机碳在不同粒级团聚体中的动态变化以及分布规律.研究结果表明:未添加水稻秸秆的红壤(对照组),微团聚体(250μm)占主体,2000μm粒级水稳性团聚体含量最少.与对照相比,添加水稻秸秆后(试验组)促进了2000μm粒级水稳性团聚体的团聚.不同培养时期,2000μm水稳性团聚体增加了108.3%~270.3%,促使大团聚体占主体,显著提高了红壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、R0.25值,降低了分形维数(D)值,土壤结构明显得到改善.各粒级团聚体有机碳含量也显著得到提高,2000μm团聚体有机碳含量比对照组增加了14.7%~41.5%.土壤有机碳在53μm粒级团聚体中分布随着粒级的增大而增大,即2000μm2000~250μm250~53μm.不同粒级团聚体δ13C值动态变化显著,有机碳的周转速率增大.外源新碳前期主要分配在2000μm、250~53μm粒级团聚体中,并促进了原有机碳的分解,后期主要分配在微团聚体中.红壤大团聚体有机碳含量与团聚体稳定性呈极显著的相关关系(p0.01).     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.     

外源盐对盐碱土壤无机碳淋溶特征的影响

为探究干旱盐碱区高风化土壤-地下水无机碳的固存机制,利用室内土柱淋溶模拟实验结合相关与回归分析,设置5个土壤电导率（EC=0.899、10、20、40、80 mS·cm^-1）处理,依次编号为S₀、S₁、S₂、S₃、S₄,每个处理重复2次,共计10个土柱（内径7.5 cm,高120 cm）,研究无机碳在不同盐碱程度土壤及淋出液中的分布、运移转化及其影响因素.结果表明：①土壤及淋出液无机碳含量均随土壤电导率的增加呈先增后降的变化趋势,其中,淋出液溶解性无机碳（DIC）和土壤难溶性无机碳（SIC）含量在电导率为10 mS·cm^-1处理下最高（淋溶后分别可达431.58 mg·L^-1和128.91 g·kg^-1）,且该处理下淋出液DIC含量随淋溶时间延长持续增加;土壤可溶性无机碳（SDIC）含量在电导率为20 mS·cm^-1处理下高于其他处理,在表层（0~30 cm）有最高值（淋溶后可达0.66 g·kg^-1）,随深度增加而降低.电导率为0~20 mS·cm^-1处理下,表层土壤SIC含量低于深层（60~100 cm）土壤;电导率为40和80 mS·cm^-1处理下,土壤及淋出液无机碳含量均降低,土壤SIC在表层聚积,随深度增加而降低.②淋出液DIC与EC呈显著负相关（r=-0.928,p<0.01）,与pH呈显著正相关（r=0.958,p<0.01）;土壤SDIC与土壤EC呈显著负相关（r=-0.582,p<0.05）,与土壤pH呈显著正相关（r=0.899,p<0.01）;土壤SIC与土壤EC呈显著负相关（r=-0.58,p<0.05）,与土壤pH无明显相关性（r=0.236,p>0.05）.pH和EC都是影响土壤及淋出液中无机碳含量的重要因素,pH对溶解性无机碳的影响高于EC,土壤难溶性无机碳主要受EC影响.总而言之,在干旱盐碱区高风化土壤的淋溶过程中,无机碳一部分以DIC的形式随淋溶液淋出到地下水中,另一部分以SDIC和SIC的形式存在于土壤中.     

不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征

为了解不同质地湿地土壤碳、氮、磷计量学及厌氧碳分解特征,对闽江河口芦苇和藨草湿地2种质地土壤(壤质土和砂土)的碳、氮、磷计量学及土壤厌氧碳分解特征进行测定与分析.结果表明:壤质土碳为14.61mg/g,氮为1.01mg/g,磷为0.64mg/g,高于砂土碳(9.02mg/g),氮(0.16mg/g)和磷(0.42mg/g).0~40cm壤质土C/N均值低于砂土,C/P、N/P高于砂土.0~40cm壤质土和砂土平均甲烷产生潜力分别为0.0072,0.0019μg/(g·d),CO2产生潜力分别为33.5134,4.9239μg/(g·d),CO2和CH4产生潜力均为壤质土高于砂土.土壤碳、氮、磷的计量学特征对厌氧碳分解具有一定的指示作用.     

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg~(-1)、0.26~3.06 g·kg~(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.