周期性变温对紫色土有机碳矿化的影响

在自然状态下,土壤外界的环境温度日变化明显,并呈周期性波动,然而目前有关这种周期性变温如何影响土壤有机碳(SOC)矿化尚无统一观点.为此,以西南地区广泛分布的紫色土为供试对象,采用室内模拟培养的方法,开展周期性变温对其有机碳矿化的影响.培养试验涉及温度和水分两个因子,其中,温度设有4个模式,分别为3个恒温(15、20和25℃)、1个周期性变温(15/25℃变温);水分设有2个梯度,分别为70%WHC和淹水.在66 d培养期内,好气和淹水条件下,变温(15/25℃变温)培养的紫色土SOC累积矿化量和矿化强度与恒温20℃无明显差异,这表明可用20℃恒温来评估变温(15/25℃) SOC矿化的影响效应.此外,除恒温15℃,各温度处理均表现为淹水培养的紫色土有机碳累积矿化量显著高于好气(70%WHC)培养(P 0. 05).在变温条件下,土壤微生物量碳含量与紫色土有机碳矿化速率之间无显著相关.结合矿化动力学分析可知,淹水条件能有效增加紫色土的易分解碳库大小,但变温不能有效影响紫色土的易分解碳库大小.     

磷输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性碳组分的影响

采用室内培养试验,研究了土壤非淹水(土壤含水量为田间最大持水量60%)和淹水条件下,外源磷输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳(DOC)及可溶性无机碳(DIC)含量的影响.结果表明,不同土壤水分条件下,土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量均随着外源磷输入量的增加而增大;培养65d 后,土壤DOC 含量表现为先降低后升高,而DIC 含量则逐渐增大.不同磷处理下土壤有机碳的累积矿化量与土壤DOC 含量之间的相关关系并不显著,但是与土壤DIC 含量之间呈显著的正相关关系[R 为0.98 (淹水),0.99 (非淹水);P<0.05].相同磷输入水平下,淹水处理时土壤有机碳的累积矿化量、DOC 和DIC 含量均高于非淹水处理.外源磷输入沼泽湿地后,会通过提高土壤有机碳的矿化速率和土壤可溶性碳组分的淋失,加快土壤有机碳的损失速率及土壤CO2 的排放量.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

种植花椒对喀斯特石漠化地区土壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

以贵州西南部典型石漠化治理示范区内5年、17年、30年生花椒林和乔木林(约60年)土壤为对象,采用室内模拟培养方法研究了0~15、15~30、30~50 cm这3个剖面土壤有机碳的矿化特征及活性有机碳的含量变化.结果表明,30年生花椒林土壤有机碳累计矿化量在各层土壤中均高于对应的乔木林土壤,而5年、17年生花椒林地各层土壤则均低于对应的乔木林土壤,3种花椒林土壤有机碳累计矿化量分配比在各层均高于对应的乔木林土壤.长期种植花椒增加了土壤有机碳的矿化量,降低了土壤有机碳的稳定性.乔木林土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳在各层均显著高于对应的3种花椒林土壤(P0.05).随花椒种植年限增加,土壤易氧化有机碳和颗粒有机碳含量在0~15 cm和15~30 cm土层先增加后减少,在30~50cm土层则为先减少后增加.短期花椒种植有利于土壤活性有机碳的增加,长期则降低了0~15 cm和15~30 cm层土壤活性有机碳含量,花椒种植有利于深层(30~50 cm)土壤活性有机碳的积累.     

温度和水分对大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳矿化的影响

温度和水分是影响土壤有机碳矿化的重要因素,而北方高纬度地区对气候变化响应敏感.本文选取大兴安岭多年冻土区落叶松和樟子松两种森林土壤(0～15 cm)为研究对象,通过测定不同温度(5、10和15℃)及水分(设置土壤含水率分别为30%、45%和60%)处理下的土壤有机碳矿化速率,以明确多年冻土区土壤有机碳矿化对不同梯度环境变化及其交互作用的响应.结果表明:研究区土壤累积碳矿化量为0.39～2.29 mg·g~(-1),落叶松林土壤高于樟子松林土壤,且矿化率随着培养时间延长呈先降低后稳定的趋势;土壤有机碳矿化程度随温度升高而显著增加(p0.001),但其对水分的响应因林型而异,落叶松土壤有机碳矿化程度随水分增加而降低,樟子松土壤有机碳矿化程度随水分增加而增加;温度和水分的交互作用对土壤有机碳矿化程度的影响未达到显著水平;土壤有机碳矿化的温度敏感性以土壤含水量为30%的落叶松土壤培养时最低(2.11),以土壤含水量为60%的落叶松土壤培养时最高(2.50),水分和林型对其影响不显著.     

外源氮输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性有机碳的影响

采用室内模拟试验,在好气和淹水2个土壤水分条件下,研究了外源氮输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,好气条件下,净氮输入量为1 mg·g^-1（N1）的氮处理水平对土壤有机碳矿化和DOC含量的影响不显著,而净氮输入量为2和5 mg·g^-1（N2、N3）时,土壤DOC含量显著增加,分别比对照（250.62 mg·kg^-1）增加了187.22％和203.25％,并显著促进了土壤有机碳的矿化;淹水条件下,外源氮输入则抑制了土壤有机碳的矿化, N1、N2、N3处理下土壤DOC含量分别比对照（642.52 mg·kg^-1）降低了88.34％、 82.69％、 80.04％;不同水分条件下,土壤DOC含量与有机碳的累积矿化量均呈显著正相关关系（r²分别为0.939、 0.843）,由外源氮输入引起土壤DOC含量的变化可能是导致土壤有机碳矿化差异的主要原因之一.研究结果还表明,伴随着沼泽湿地积水消退和外源氮输入的增多,将会加快湿地土壤有机碳的矿化和土壤DOC的淋失,造成湿地土壤有机碳的大量损失.     

土壤质地和水分对水稻土有机碳矿化的影响

通过¹⁴C示踪技术模拟实验（25℃下）研究砂壤土、壤黏土、粉黏土3种质地的水稻土有机碳矿化对水分变化的响应.砂壤土和壤黏土中水稻秸秆（¹⁴C标记）的矿化率在75%田间持水量（WHC）达到最大值,160 d分别约为53%和58%,粉黏土在45%～105% WHC范围内的矿化率处于缓慢升高趋势（41.8%～49.0%）;3种土壤原有有机碳的矿化率都在75% WHC最高,砂壤土为5.8%,壤黏土为8.0%,粉黏土为4.8%,但超过此含水量后,其矿化率显著下降.3种质地水稻土的添加和原有有机碳的矿化率与土壤含水量均呈二次曲线关系（p<0.01）.本研究进一步澄清了淹水对水稻土有机碳矿化的抑制作用.     

有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

目前有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响特征及机制还不够明确.为探究有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的的影响,采集施肥处理为:不施肥(CK)、单施化肥(NP)、50％有机肥替代化肥[1/2(NPM)]和100％有机肥替代化肥(M)的土壤进行有机碳室内矿化培养研究,探究有机肥替代化肥条件下土...     

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

垦殖对湿地土壤有机碳垂直分布及可溶性有机碳截留的影响

通过测定和计算兴凯湖地区沼泽湿地及由其垦殖而来的旱田和水田土壤剖面有机碳含量和密度及土壤剖面不同深度土壤溶液中可溶性有机碳含量,分析了垦殖对兴凯湖周边沼泽湿地土壤有机碳垂直分布及土壤剖面截留可溶性有机碳的影响.结果表明,垦殖显著影响湿地0～40 cm土壤有机碳含量,大豆田和水稻田0～10、10～20、20～30、30～40 cm土壤有机碳含量与湿地相比分别降低了79.07%和82.01%、79.01%和82.28%、79.86%和92.90%、37.49%和78.05%;40 cm以下土层土壤有机碳含量垦殖前后差异不显著.大豆田和水稻田有机碳密度相比沼泽湿地分别降低了25.50%和47.35%,但三者1 m深土壤中大部分的有机碳均是储存在0～50 cm土层中.垦殖前后土壤有机碳含量与深度之间的关系均可用指数函数来描述,垦殖改变了土壤有机碳含量但并未改变其随土壤深度的变化规律.垦殖为大豆田土壤剖面对可溶性有机碳的截留效果较湿地和水稻田更明显,沼泽湿地和水稻田对可溶性有机碳的截留效果大致相当.     

不同类型凋落物对土壤有机碳矿化的影响

通过实验室凋落物培养试验,对南京紫金山地区4种典型植被凋落物的分解差异进行了比较研究.结果表明,含凋落物土壤有机碳矿化包含快速分解和缓慢分解2个过程,前者日均分解量大持续时间短,后者与之相反.4种含凋落物土壤在培养初期矿化速率迅速达到最大,大小依次为狗牙根凋落物土壤(CK+BMD) (23.88±0.62) mg·d^-1、马尾松凋落物土壤(CK+PML)(17.93±0.99) mg·d^-1、麻栎凋落物土壤(CK+QAC) (15.39±0.16) mg·d-1和青冈栎凋落物土壤(CK+CGO)(7.26±0.34) mg·d^-1,相互间差异均达到显著水平(p<0.05),此顺序与凋落物初始化学元素组成关系不明显.培养3个月,含凋落物土壤有机碳累积矿化量分别为：(CK+BMD)(338.21±6.99) mg、 (CK+QAC)(323.48±13.68) mg、 (CK+PML)(278.34±13.91) mg和(CK+CGO) (245.21±4.58) mg.从凋落物自身分解率分析,4种凋落物在培养期间共释放了198.17～297.18 mg的CO₂-C,占到加入凋落物中有机碳总量的20.29%～31.70%.对有机碳矿化速率和累积矿化量变化趋势分析后发现,乘幂曲线模型能很好地描述其变化,且相关性较好.     

典型设施环境条件对土壤活性有机碳及腐殖物质碳的影响

为明确设施环境对土壤有机碳形态变化的影响,选取武汉城郊设施土壤为研究对象,分别设置环境温度(4、10和25℃)、土壤酸化(土壤pH分别为6.89、6.11和5.30)和土壤盐渍化[土壤w(可溶性盐分)分别为1.90、3.05和5.01 g/kg]3种典型设施环境条件,通过为期90 d的室内模拟强化试验,研究以上3种典型设施环境条件对土壤活性有机碳动态变化、腐殖物质碳组成及有机碳矿化率的影响.结果表明:与4℃的对照处理相比,随着设施环境温度升高,土壤w(MBC)(MBC为微生物生物量碳)和w(ROOC)(ROOC为易氧化有机碳)呈上升趋势,25℃时的最大增幅分别达19.43%和55.56%;而土壤w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)总体呈先升后降的趋势,10℃下最大增幅为17.23%,25℃下最大减幅为60.89%.与对照土壤[pH为6.89,w(可溶性盐分)为1.90 g/kg]相比,土壤pH为5.30的酸化处理下w(MBC)和w(ROOC)平均降幅分别为29.80%和5.93%,土壤w(可溶性盐分)为5.01 g/kg的盐化处理下的平均降幅分别为35.64%和6.26%,而酸化和盐化使土壤w(DOC)较对照的平均增幅分别达58.19%和119.73%.此外,设施环境温度提高会降低土壤有机碳矿化率和HU(胡敏素碳)所占比例,其HA/FA(胡敏酸碳富里酸碳含量之比)较对照增加了1.05倍;而土壤酸化和盐化会使有机碳矿化率较对照分别增加3.78和7.80倍,其HA/FA较对照分别降低了65.72%和73.21%.可见,提升设施环境温度、减缓或改善设施土壤的酸化及盐化问题,均有利于设施土壤的固碳减排.      

天然林土壤有机碳及矿化特征研究

通过野外调查和室内分析培养,研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征.结果表明,林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势;双指数方程可以很好拟合出天然林土壤有机碳的矿化过程,准确反映出各天然林土壤的矿化反应特征.天然林各层土壤矿化反应趋势相同,但强度各异.其中,红松林0~10 cm土壤反应强度最为强烈,其下各层土壤的矿化反应强度也显著高于其他天然林的同层土壤;对落叶阔叶林和针阔混交林土壤矿化特征比较发现,凋落物种类差异对土壤活性有机碳含量产生较强烈影响,因此呈现出不同的矿化反应特征.     

温带典型草原土壤总有机碳及溶解性有机碳对模拟氮沉降的响应

2008年5月～2011年10月,以内蒙古温带典型草原为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置对照[0 g·(m2·a)-1]、低氮[5 g·(m2·a)-1]、中氮[10 g·(m2·a)-1]、高氮[20 g·(m2·a)-1]这4个净氮输入量处理,模拟研究了大气氮沉降水平变化对土壤总有机碳(TOC)以及溶解性有机碳(DOC)含量、年际变化及其垂直分布格局的影响,并分析了两者之间的关系.结果表明,除个别年份外,土壤TOC与DOC含量均随土壤深度增加而递减,4 a的连续施氮并未改变土壤TOC与DOC的垂直分布规律,但施氮降低了土壤TOC的垂直变异,增加了土壤DOC的垂直变异;施氮4 a对于草地表层0～20 cm土壤TOC与DOC含量的变化并未表现出显著影响(P>0.05).不同氮输入水平处理0～20 cm土层有机碳密度在3.9～5.6 kg·m-2之间变动,试验前两年不同氮处理0～20 cm土壤有机碳密度均低于对照或与对照接近,试验后两年,施氮对土壤总有机碳密度逐渐呈现出一定的促进作用,但与对照的差异仍不显著(P>0.05);不同处理0～20 cm土层DOC/TOC约为0.32%～1.09%,氮输入增加普遍降低了DOC在整个TOC中所占的比例;草地土壤TOC与DOC的变化呈显著正相关(P<0.01).不同处理草地土壤DOC随时间的变异均远大于TOC,与TOC相比,草地土壤DOC的变化更为迅速,是研究草地土壤碳库对氮沉降变化响应的重要敏感性指标.     

黄土台塬不同土地利用土壤有机碳与颗粒有机碳

为了探讨土地利用方式对土壤有机碳固定的影响,论文以乔木、灌木、草地和农田等不同植被类型,纯林和混交两种栽培模式的黄土台塬为研究对象,进行了土壤有机碳(SOC)和颗粒有机碳(POC)分析。结果表明:不同土地利用方式土壤SOC和POC在0~100 cm土体中均存在差异,尤以0~40 cm深度突出,其中灌木林地和天然草地在整个剖面上可积累更多的SOC和POC;不同土地利用方式土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量、分配比例及其在剖面上的分布变化均小于粗颗粒有机碳(CPOC),在0~100 cm土体中,CPOC敏感性指标分别为SOC、FPOC和POC总量的2.66~13.56、3.75~5.99和2.58~4.17倍;不同土地利用方式土壤SOC与POC极显著相关,耕地SOC与POC相关性相对较小,乔灌混交林地和乔木林地最大。因此,CPOC和FPOC均可作为衡量土地利用方式转变对于土壤影响的评价指标之一。