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。     

岷江流域不同土地利用方式对土壤有机碳组分及酶活性的影响

土壤有机碳组分和酶活性是土壤质量和环境变化的"指示器",了解土壤有机碳组分和酶活性及其对土地利用变化的响应对预测区域土壤质量和环境变迁具有重要意义。以岷江流域不同土地利用方式(次生林、人工林、灌草丛和坡耕地)为对象,测定其土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)以及蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性,采用方差分析法对比分析了土壤有机碳组分及酶活性,并采用相关分析法分析了土壤有机碳各组分之间的关系,为该区未来土地利用管理提供科学依据。结果表明,不同土地利用方式下土壤总孔隙度(40.36%~47.81%)与土壤容重(0.75~1.38 g·cm-3)变化趋势相反,大致表现为次生林人工林灌草丛坡耕地;不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全钾)均呈现出一致性规律,而不同土地利用方式下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05);与坡耕地相比,次生林、人工林和灌草丛土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为次生林人工林灌草丛坡耕地;EOC、POC、LFOC和WSOC均呈现出一致性规律,大致表现为次生林人工林灌草丛坡耕地。相关性分析表明,土壤碳组分与土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或极显著的负相关(P0.05,P0.01),说明土壤微生物量碳是土壤有效养分的主要影响因素,其中土壤容重对土壤碳组分和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤碳组分和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤有机碳组分及酶活性差异的重要原因。     

有机无机肥配施对旱地塿土碳氮的影响

在陕西关中塿土区,通过田间试验研究旱地小麦-玉米轮作条件下有机无机肥配施对表层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和土壤微生物量碳(SMBC)、氮(SMBN)以及土壤剖面硝态氮(NO3--N)分布和累积的影响。结果表明,与单施化肥处理(NP)相比,化肥配施有机肥处理(M1)土壤剖面NO3--N累积量差异不显著,化肥配施生物炭处理(M3)显著降低35.2%,而化肥配施秸秆处理(M2)则显著增加32.1%。与NP和CK处理相比,各有机无机肥配施处理(M1、M2和M3)表层SOC和SMBC、SMBN含量均显著提高(P0.05),土壤TN含量和C/N比增加(P0.05)。与NP处理相比,M3处理SOC含量增加26%,TN含量增加14%;M2处理SMBC和SMBN含量分别增加32%和23%。与CK处理相比,NP、M1和M2处理表层土壤p H值显著降低,而M3处理则无显著差别。在塿土区旱地小麦-玉米轮作条件下,M3处理既可以降低土壤剖面NO3--N累积量和淋溶风险,又可以提高SOC、TN和SMBC、SMBN含量,是一种值得推广的施肥方式。     

放牧对内蒙古荒漠草原土壤理化性质和有机碳组分的影响

为了揭示放牧扰动下荒漠草原土壤有机碳组分变化特征,通过野外调查与室内分析相结合的方法,以围封样地为对照(NG),选择轻度(LG)、中度(MG)、重度(HG)放牧退化草地,连续2年开展放牧强度对荒漠草原土壤有机碳组分的影响,为北方草地生态保护和优化管理提供有效的科学支持。结果表明:随着放牧强度的增加,荒漠草原丰富度指数(12.3~18.9)、均匀度指数(1.03~1.68)、多样性指数(0.35~0.79)呈先增加后降低趋势,大致表现为MGLGNGHG,而优势度指数(2.56~4.23)呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量(158.2~221.3 g·m~(-2))和地下生物量(126.9~152.3g·m~(-2))均呈递减趋势,土壤容重随放牧强度的增加而增加,而总孔隙度随放牧强度的增加而减小。土壤微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC)明显受放牧强度的的影响,呈现出一致性规律,大致表现为MGLGHGNG。ω(EOC)/ω(SOC)比例和微生物商[ω(MBC)/ω(SOC)]随放牧强度的增加呈先增加后降低趋势,其中MG显著高于NG、LG和HG(P0.05),NG、LG和HG差异不显著(P0.05)。相关分析表明,地下生物量与土壤活性有机碳组分呈显著正相关(P0.05),其相关系数绝对值最大,是影响荒漠草原土壤活性有机碳组分变化的重要影响因素。     

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。     

不同生态恢复模式对巢湖湖滨湿地土壤活性碳库及其管理指数的影响

土壤活性有机碳组分是碳素周转的指示因子,能够及时地反映环境变化对土壤碳循环的影响。为探究生态恢复对湿地土壤活性碳库含量及分布的差异影响,选择巢湖湖滨自2003年退耕的森林湿地(人工林地恢复模式)和芦苇(Phragmites australis)滩地(自然湿地恢复模式)为研究对象,与荒草滩地(退耕湿地)相比较,分析土壤活性有机碳组分及碳库管理指数变化特征,包括溶解性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、热水溶性有机碳(HWC)、颗粒有机碳(POC)和易氧化碳(EOC)。结果表明,与荒草滩地和芦苇滩地相比,森林湿地的生态恢复模式下土壤总有机碳和各活性有机碳组分含量均为最高。在表层0-10 cm土壤中,荒草滩地和芦苇滩地的土壤EOC主要以高活性有机碳的形式存在,森林湿地则主要以低活性有机碳的形式存在;在下层10-20 cm土壤中3个类型湿地均主要以高活性有机碳的形式存在。综合分析表明,土壤MBC、HWC、EOC和POC两两之间存在极显著相关性(P0.01),且与土壤有机碳和全氮的相关性均达到极显著水平(P0.01),与全磷相关性不显著。此外,两种生态恢复模式下土壤碳库管理指数均大于100%。人工林地恢复模式下两层土壤中的碳库管理指数均显著高于对照和自然湿地恢复模式(P0.05),表征人工林地恢复模式对于改善湿地土壤质量、提升土壤固碳力更有效果。     

大金山岛常绿阔叶林和落叶阔叶林中小型土壤动物群落特征

于2017年秋季(10月)和冬季(12月)及2018年春季(3月)和夏季(6月)分别对大金山岛8个植物群落中小型土壤动物群落进行调查,共捕获5门14纲23个类群土壤动物8 506只,优势类群分别为线虫纲(66.06%)、蜱螨亚纲(17.95%)和弹尾纲(11.15%),其余为稀有类群(4.84%)。常绿阔叶林中小型土壤动物4季平均密度和类群数均高于落叶阔叶林,且2种林型间类群数差异显著(P0.05),而这2种植被类型夏季中小型土壤动物密度均显著高于其他3季(P0.05);常绿阔叶林秋季中小型土壤动物类群数显著高于春、冬2季(P0.05),而落叶阔叶林表现为秋季显著高于其他3季(P0.05)。在垂直分布上,2种植被类型中小型土壤动物密度均表现出明显的表聚型,其0～5 cm土层密度分别占0～20 cm土层总密度的68.68%和66.94%。常绿阔叶林Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数均高于落叶阔叶林,且常绿阔叶林秋季这2个指数均显著高于其他3季(P0.05);落叶阔叶林秋季中小型土壤动物Margalef丰富度指数显著高于其他3季(P0.05)。由Pearson相关性分析可知,中小型土壤动物总密度以及线虫纲、蜱螨亚纲和弹尾纲密度均与土壤有机质含量呈正相关,与土壤pH呈负相关。     

城市森林土壤碳氮磷含量及其生态化学计量特征

为探讨典型城市森林土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)空间分布、季节变化、化学计量特征及其影响因素,选取蜀山森林公园(近郊)、紫蓬山国家级森林公园(远郊)麻栎林(Quercus acutissima)为实验样地,在每个样地内随机选取3个15×15m实验样方,在每个样方内,按照"S"形布点法选取5个采样点,采集0—10、10—30 cm土壤样品,分析其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其理化指标,并计算土壤C、N、P化学计量比。研究结果表明,研究地0—30 cm土壤:SOC、TN、TP均值分别为21.82、1.69、0.18 g·kg~(-1),季节对土壤TN、TP含量影响显著,且秋春季高于夏冬季。土壤C:N均值为12.53,表现为秋季夏季冬季春季;C:P均值为122.03,表现为夏季冬季春季秋季;N:P均值为9.57,表现为春季夏季冬季秋季。季节对土壤C:N、N:P影响显著。SOC、TN、TP含量及其计量比均随土层深度的增加而下降。区位对土壤SOC、TN、TP含量影响显著,季节、区位交互作用对土壤TN、TP、C:N、C:P影响显著,季节、土层交互作用对土壤TP、C:P、N:P影响显著,区位、土层交互作用对C:N影响显著。土壤SOC、TN、TP之间及C:N、C:P、N:P之间(除C:N与N:P外)存在极显著正相关关系;土壤SOC、TN与C:N、C:P、N:P、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、溶解性有机碳(DOC)呈显著或极显著正相关;TP与p H、NO_3~--N、C:N呈极显著或者显著正相关;土壤C:N、C:P、N:P与C、N、NH_4~+-N、DOC呈显著或极显著正相关关系。该研究证实了研究区域城市森林土壤处于"碳富集、磷限制"状态,且土壤C、N、P间存在耦合关系;城市森林土壤NH_4~+-N、NO_3~--N、DOC含量增加,利于土壤C、N积累。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性

为了探讨衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤微生物特性,采用空间代替时间序列方法,以草坡群落阶段(Ⅰ)、灌草群落阶段(Ⅱ)、灌丛群落阶段(Ⅲ)与乔灌群落阶段(Ⅳ)的0～40 cm的土层为研究对象,研究土壤微生物特性的演变特征。结果表明：（1）从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ,土壤容重(Bulk Density,BD)、代谢熵(qCO2)显著降低(P＜0.05);非毛管孔隙度(Non-capillary Porosity,NCP)、孔隙比(Non-capillary Porosity/Capillary Porosity,NCP/CP)、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、全氮(Total Nitrogen,TN)、阳离子交换量(Cation Exchange Capacity,CEC)、土壤微生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon,SMBC)、土壤微生物量氮(Soil Microbial Biomass Nitrogen,SMBN)与土壤基础呼吸(Soil Base Respiration,SBR)显著增加(P＜0.05);pH值逐渐减小(P＞0.05)。（2）SMBC/SMBN比在5.23～6.96之间,土壤微生物以细菌为主;Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ的土壤真菌比例、SMBC/SMBN的比值与麦角固醇-C/SMBC的比值显著高于Ⅰ(P＜0.05)。研究结果丰富了该地区恢复生态学的内容,为该区域植被恢复与重建提供一定的理论依据。     

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。     

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。     

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     

施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响

在连续四年稻麦轮作的小区试验中,通过测定作物收获后表层土壤(0～5cm、5～10cm、10～20cm)中有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量的变化,研究施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓(Metaphireguillelmi)对SOC、POC及MOC的影响。结果表明:无论是否接种蚯蚓,经连续四年施用秸秆后,土壤0～5cm、5～10cm、10～20cm及0～20cm各土层的SOC和POC含量、0～5cm土层中MOC含量、10～20cm土层w(POC)/w(MOC)值均显著增加;混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5～10cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使0～20cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势;在秸秆施用且接种蚯蚓时,0～20cm耕作层的w(POC)/w(MOC)值均显著升高(与对照相比),表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。     

中国东部区域土壤活性有机碳分布特征及其影响因素

土壤活性有机碳是反映土壤有机碳响应环境条件变化的敏感指标。为了解大尺度区域土壤活性有机碳分布特征,选取中国东部区域72个土壤样本,分析其溶解性有机碳(DOC)和土壤水溶性有机碳(WSOC)的分布特征并探讨了自然因素以及土地利用方式对二者的影响,为土壤碳循环、改进土地利用管理和解释温室气体排放提供基础数据和科学依据。结果表明,不同土壤类型中,暗棕壤[(94.56±12.17)mg·kg~(-1)]和黄棕壤[(90.81±19.49)mg·kg~(-1)]的DOC质量分数显著高于红壤[(73.76±13.620)mg·kg~(-1),P0.05],棕壤WSOC质量分数[(63.83±20.49)mg·kg~(-1)]显著高于红壤[(50.54±4.50)mg·kg~(-1),P0.05];不同温度带下,中温带、暖温带和北亚热带土壤DOC含量分别为中亚热带的1.25、1.13和1.24倍(P0.05),中温带、暖温带和北亚热带WSOC含量分别比中亚热带高出20.18%、16.33%和24.12%(P0.05);不同湿度带中,半湿润区土壤DOC和WSOC含量分别是湿润区的1.12倍和1.21倍(P0.05)。不同地貌类型下,平坝区土壤DOC质量分数[(87.13±14.31)mg·kg~(-1)]显著高于丘陵区[(78.61±14.90)mg·kg~(-1),P0.05],且其最低值[(75.78±14.47)mg·kg~(-1)]位于海拔高度150~200 m区域内;土壤WSOC含量在不同地貌类型下无显著差异(P0.05)。不同成土母质中,黄土母质发育的土壤DOC质量分数[(95.70±21.07)mg·kg~(-1)]显著高于花岗岩发育的土壤[(76.99±13.67)mg·kg~(-1),P0.05]。不同土地利用方式中,林地土壤DOC含量为水田土壤的1.21倍(P0.05)。逐步回归分析结果表明,年平均气温和年平均降水量是土壤DOC空间变异的主控因子;而土壤WSOC的变异仅受年平均气温的影响。综上,在该尺度下,气候会显著影响土壤DOC和WSOC的含量分布。     

离子交换树脂袋法研究森林土壤硝态氮及其对氮沉降增加的响应

用离子交换树脂袋法，研究了鼎湖山三种森林（马尾松林、马尾松针叶阔叶混交林和季风常绿阔叶林）土壤硝态氮对外加氮的响应特征。结果表明，土壤硝态氮显著地受森林类型、季节和氮处理的影响。整体而言，阔叶林土壤硝态氮极显著高于马尾松林和混交林，而马尾松林和混交林之间的差异则不显著。三种森林土壤硝态氮的季节变化均表现为春季和夏季极显著高于冬季和秋季，而冬季又显著高于秋季。外加氮处理提高土壤硝态氮水平，其中在马尾松林和阔叶林氮处理效应显著。所得结果与直接采集土壤或土壤水测定的硝态氮含量的结果一致，表明离子交换树脂袋法是评价土壤硝态氮水平行之有效的手段之一。     

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.     

长期种植紫花苜蓿对复垦土壤碳氮磷养分转化的影响

为研究长期种植紫花苜蓿对复垦土壤质量改善和生物改土的效果,以种植作物地和撂荒地为对照,分析建筑复垦地多年种植紫花苜蓿土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量的化学计量特征变化。结果表明,长期种植紫花苜蓿显著降低土壤电导率(EC),对表层土壤保水效果较好,显著提升土壤有效养分含量(P<0.05);与作物地和撂荒地相比,苜蓿地土壤SOC和TN含量显著提高(P<0.05),但0～20 cm土壤TP含量显著低于作物地。3种土地利用类型0～20 cm土壤化学计量差异显著,苜蓿地土壤C/N显著低于作物地和撂荒地(P<0.05),而土壤C/P和N/P则表现为苜蓿地显著高于作物地和撂荒地(P<0.05)。种植紫花苜蓿有助于提升土壤有机碳氮活性组分,0～20 cm土层苜蓿地颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)含量较作物地分别提高88.38%、17.24%和39.16%(P<0.05),苜蓿地颗粒有机氮(PON)、微生物生物量氮(MBN)和酸解有机氮组分含量最高,PON和MBN比作物地显著提高135.29%和17.39%,较撂荒地...     

秸秆与秸秆生物炭对采煤塌陷复垦区土壤活性有机碳的影响

为了解农业废弃物对典型采煤塌陷复垦地活性有机碳的影响,采用盆栽培养试验,研究秸秆与秸秆生物炭对复垦3年(3 a)和7年(7 a)土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)与土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响.对复垦3 a和7 a土壤分别设置4个处理,包括不施肥(CK3与CK7)、只施氮肥(N3与N7)、氮肥与秸秆配施(NS3与NS7)以及氮肥与秸秆生物炭配施(NB3与NB7).结果表明,秸秆与秸秆生物炭均能显著提高复垦土壤TOC与各活性有机碳含量.与只施氮肥相比,施用秸秆处理的TOC、DOC、ROC与SMBC平均增幅为25.0%、46.0%、48.8%与41.5%,施用秸秆生物炭的平均增幅为37.8%、40.4%、37.2%与39.5%.秸秆生物炭对TOC的提升效应强于秸秆,对DOC与ROC的提高弱于秸秆,对SMBC影响与秸秆间无显著差异.除了复垦3 a土壤SMBC组分外,4个处理在复垦3 a土壤DOC、ROC组分与复垦7 a土壤3种活性有机碳组分从大到小均依次为NS、NB、N与CK.复垦7 a土壤的TOC、DOC、ROC与SMBC分别比复垦3 a土壤对应指标高35.2%、36.7%、31.9%与28.2%.此外,TOC分别与DOC、ROC、SMBC间呈显著的指数正相关,分别能解释DOC、ROC与SMBC变异的88.4%、84.7%与89.6%.可见,秸秆施用在短时间内对土壤活性有机碳的提升效应强于秸秆生物炭,但对土壤固碳潜力的提高弱于生物炭,二者均可以作为有益物质施用于复垦土壤中.     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤CO2浓度垂直分布

选取鼎湖山3种植被类型(季风常绿阔叶林,针阔叶混交林和马尾松林),按0～15,15～30,30～45cm土层取样,测量了各土层土壤有机碳(SOC)质量分数,熏蒸培养法测量了微生物生物量碳(Cmic),同时用气象色谱法测量了地表和土壤15、30、45、60cm处CO2体积分数,并用静态箱/碱石灰吸收法测量了土壤呼吸速率。结果如下:(1)随土层的加深,SOC质量分数降低,0～15cmSOC显著高于其他两层,季风常绿阔叶林SOC显著高于其他两种植被类型;(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量垂直分布规律一致,0～15cm土壤碳密度显著高于其他两层;(3)0～30cm土层微生物生物量占总土壤微生物生物量的81%～92%,随土层加深微生物生物量迅速降低。微生物生物量和土壤有机碳的比值表明,三种植被类型土壤均处于土壤碳积累中,深层土壤碳积累程度高于表层;(4)土壤CO2浓度随土层的加深迅速升高,主要与土壤透气性有关。     

北京城区PM_(2.5)有机碳和元素碳的污染特征及来源分析

为研究北京城区PM_(2.5)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的浓度水平、季节变化特征与主要来源,于2015年4月至2016年3月在北京西三环交通带附近采集4个季节PM_(2.5)有效样品95组,利用热光反射法测定了PM_(2.5)中OC和EC的质量浓度,并对OC/EC值、OC与EC相关性、二次有机碳(SOC)等特征及污染来源进行了分析.结果表明,采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为(109.9±7.99)μg·m~(-3). PM_(2.5)中OC的年平均质量浓度为(13.49±4.32)μg·m~(-3),占PM_(2.5)的13.13%; EC的年平均质量浓度为(5.41±1.83)μg·m~(-3),占PM_(2.5)的5.2%.OC和EC平均浓度及OC和EC在PM_(2.5)中所占比例的季节变化特征均为冬季最高,秋季大于春季,夏季最低.4个季节PM_(2.5)中OC/EC比值均大于2.0,表明各季节存在二次有机碳(SOC)的生成,采用OC/EC最小比值法对SOC含量进行了估算,SOC年平均浓度为(6.88±1.10)μg·m~(-3),占OC含量的50.86%,冬秋季节的SOC浓度水平高于春夏季节.夏季SOC对OC的贡献率为62.22%,高于其他季节.相关性分析表明,OC与EC的相关性在春季(R2=0.9046)和秋季(R2=0.8886)高于夏季(R2=0.4472)和冬季(R2=0.6018),表明春秋两季OC与EC来源相似且相对简单.进一步对PM_(2.5)中8个碳组分质量浓度进行分析显示,北京城区大气碳质气溶胶主要来自汽油车排放和燃煤.