黑龙江地区不同类型水稻土活性有机碳的特征

通过野外实地调查取样和室内分析相结合的方法,研究黑龙江地区4种类型(起源土壤分别为黑土、草甸土、白浆土和沼泽土)水稻土活性有机碳含量及其分配比例、碳库活度。结果表明,4种类型水稻土易氧化有机碳(ROC)含量及其分配比例均明显高于可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC),ROC、DOC和MBC质量分数分别为1 390.3~15 685.1、533.4~1 329.7和138.5~1 052.1 mg·kg-1,其分配比例分别为10.1%~34.9%、1.8%~7.7%和0.5%~3.3%;不同类型对土壤DOC、MBC、ROC含量及其分配比例和碳库活度(aR)均具有显著性影响,4种类型水稻土间DOC、MBC、ROC含量及其比例和aR均达显著性差异(P0.01),不同类型水稻土的ROC/TOC比例和aR的大小顺序相同,依次为黑土型草甸土型沼泽土型白浆土型;4种类型水稻土的ROC含量与TOC含量之间均呈极显著的正相关关系(P0.01)。     

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。     

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.     

减氮配施有机肥对土壤碳库及玉米产量的影响

设减施氮肥(减氮20%A_1、减氮40%A_2)2个水平,配施有机肥(设不配施B_0、有机肥B_1、生物有机肥B_2)3个水平和不施氮(CK_0)、常规施氮N100%(CK_1)两个对照试验,研究减氮配施有机肥对川中丘陵土壤微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳库管理指数(CPMI)及玉米产量的影响,为川中丘陵玉米生产可持续的土壤肥料管理提供科学依据。结果表明,随施氮量的减少,MBC、TOC、LOC、CPMI均逐渐降低。与常规施氮(CK_1)相比,减氮20%、40%(A_1B_0、A_2B_0)处理MBC分别降低25.6 mg·kg~(-1)、35.08 mg·kg~(-1),TOC降低9.29%、26.46%,LOC降低3.88%、13.14%,CPMI降低1.32%、7.98%。减氮配施有机肥显著提高MBC、TOC、LOC、CPMI及产量。与不配施有机肥相比,减氮20%配施有机肥(A_1B_1、A_1B-2)TOC分别提高19.29%、37.26%,LOC提高24.54%、42.13%,CPMI提高25.13%、44.06%,产量提高14.8%、19.4%。减氮20%、40%配施有机肥处理土壤有机碳库总体变化趋势为A_1B-2A_1B_1A_2B_1A_2B_2。与CK_1相比,A_1B-2玉米产量提高495.79 kg·hm-~(2),MBC增加21.95 mg·kg~(-1),TOC增加25.50%,LOC增加36.81%,CPMI提高42.17%。土壤微生物量碳、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数与产量存在极显著相关性(P0.01)。活性有机碳与微生物量碳、总有机碳、碳库管理指数均存在极显著相关性,说明活性有机碳能很好地反映土壤肥力特性。减氮20%配施生物有机肥是促进土壤碳库积累、提高产量的推荐施肥措施。     

不同经营模式下杨树人工林土壤活性有机碳的分布特征

土壤活性有机碳是土壤中易受微生物活动、土地利用方式及耕作措施等影响而发生变化的组分,对土壤碳平衡和土壤肥力保持具有重要意义。以苏北两种常见的杨树(Populus euramevicana)人工林经营模式(纯林:CP,农田林网:NL)样地的土壤为研究对象,分析了不同经营模式下土壤活性有机碳组分剖面分布特征。研究结果表明,CP模式下土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(LOC)、颗粒有机碳(POC)及微生物量碳(MBC)的含量都随土层加深而降低,与0~10 cm土层相比,30~40 cm土层中TOC、LOC、POC和MBC的含量分别下降了39.24%、69.12%、60.28%和49.91%。农林网模式样地NL1采样点土壤各形态有机碳含量在土层中的变化规律与纯林模式类似,即随土层加深呈下降趋势;而NL2和NL3采样点则表现为20~30 cm土层的各形态有机碳含量最高。结果还表明,除MBC外,CP模式下上层土壤(0~10、10~20 cm)中的TOC、LOC和POC的含量都比NL模式下对应土层的高,而NL模式下各土层土壤w(MBC)/w(TOC)和w(LOC)/w(TOC)的值都高于CP模式下对应土层的土壤,w(POC)/w(TOC)的值则为CP模式高于NL模式下的土壤。相关分析表明,除了受人为干扰大的NL2采样点外,土壤活性有机碳含量与总有机碳之间呈显著正相关关系。研究表明,土壤活性有机碳受土壤性质及人为活动影响,各活性有机碳占土壤总有机碳的质量分数在不同经营模式样地中无明显的变化规律。     

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.     

喀斯特土壤微生物和活性有机碳对生态恢复的快速响应

喀斯特地区普遍面临生态退化的问题,退耕还林作为其重要的生态恢复措施之一而备受关注。土壤活性有机碳通常较总有机碳对环境变化和干扰更加敏感,此外土壤微生物对环境变化和干扰亦十分敏感。然而,关于喀斯特不同时间尺度退耕还林土壤活性有机碳和微生物的系统研究尚少见报导。为了揭示土壤活性有机碳和微生物对喀斯特生态恢复的快速指示作用,为喀斯特生态恢复评价和生态环境治理提供科学依据,以广西古周村典型喀斯特景观为代表,采用空间代替时间的方法,选取不同年限（2 a、4 a、8 a、12 a）退耕还林地和玉米耕地对照样地,研究了表层土壤微生物指标和活性有机碳指标随退耕还林的变化特征。研究结果显示,较耕地对照相比,退耕还林8 a后,土壤总有机碳（TOC）质量分数才发生显著变化,提升24%;而还林2 a后,土壤水溶性有机碳（WSOC）、颗粒有机碳（POC）和易氧化有机碳（KMnO4-C）的绝对含量便分别显著提高62%、36%和38%,相对含量分别显著提升60%、34%和36%,且随还林年限的延长呈升高趋势;退耕还林2 a后,土壤微生物生物量碳（MBC）、基础呼吸（BR）和微生物商（MBC︰TOC）分别显著增加56%、27%和54%,并随还林年限的延长呈逐渐升高趋势;土壤微生物代谢熵（qCO2）在退耕还林2 a后显著降低19%,之后随还林年限延长呈下降趋势。本研究表明,土壤活性有机碳及土壤微生物指标可以作为喀斯特生态恢复的早期指示者。     

动物扰动对湿地植物根区有机碳和氮形态的影响

构建复合垂直流人工湿地,分别向复合垂直流人工湿地的下行池和上行池中加入蚯蚓和泥鳅,研究泥鳅和蚯蚓对人工湿地中植物根区基质有机碳和氮形态及含量的影响。结果表明,加入泥鳅后人工湿地植物根区基质的总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOOC)、微生物量有机碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和硝态氮平均含量分别增加16.7%、10.8%、19.1%、33.8%和68.4%,但铵态氮平均含量减少14%。加入蚯蚓后TOC、EOOC、MBC、DOC和硝态氮的含量分别增加74.6%、39.7%、40.4%、45.1%和91.8%;铵态氮平均含量下降42.8%。人工湿地中加入蚯蚓后有机碳、硝态氮和铵态氮含量的变化率比单独加入泥鳅高。相关分析表明,TOC、EOOC、MBC含量分别与硝态氮含量呈极显著正相关(P0.01),加入动物提高了人工湿地植物根区有机碳含量,并促进人工湿地的硝化过程,增加硝态氮含量。     

天然次生林改造成香榧林对土壤活性有机碳的影响

为探讨天然次生林改造成人工林后对土壤碳库的影响,为人工林的可持续经营与土壤固碳能力的提高提供参考依据。在浙江省诸暨市香榧国家森林公园内采集天然次生林和由天然次生林改造而来并长期进行经营管理的香榧(Torreya grandis)人工林土壤,测定分析了0-20、20-40、40-60 cm土层土壤的总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)、轻组有机质(LFOM)及土壤养分含量。结果表明:(1)天然次生林改造成香榧林后,各层土壤TOC均显著下降,减少了27.2%-50.5%,0-20 cm土层土壤ROC呈增加趋势,但20-40 cm和40-60 cm土层呈减小趋势,各层土壤LFOM分别增加31.5%、155.5%和184.8%,在20-40 cm和40-60 cm土层差异显著(P0.05)。(2)天然次生林改造成香榧林后,0-20 cm土层ROC碳素有效率和碳库活度分别显著增加了123.2%和169.2%。(3)TOC、ROC、LFOM与全氮和水解性氮之间的相关性均达到极显著水平,ROC、LFOM与速效钾、有效磷、交换性钙和交换性镁之间的相关性均达到显著或极显著水平。因此,天然次生林改造成香榧林后,不利于土壤有机碳的积累,且降低了土壤碳库的稳定性。     

秸秆还田下长期连作棉田土壤有机碳活性组分的变化特征

以棉花长期连作定位试验田为研究对象,分析了秸秆还田条件下长期连作棉田土壤有机碳活性组分及难降解组分含量的变化特征,为评价秸秆还田对长期连作棉田土壤有机碳库的稳定性及指导区域农业管理措施增强土壤固碳能力提供了科学的理论依据。试验在石河子大学农学院试验站棉花长期连作定位试验田进行,设有秸秆还田模式下5、10、15、20、25和30年棉田连作小区(标记为5、10、15、20、25和30年),无秸秆还田模式下1、5、10和15年连作小区(标记为CK1、CK5、CK10和CK15),共计10个处理,每个处理3次重复,小区土壤初始背景值相近。棉花种植品种为"新陆早46号",按"30+60+30"宽窄行距配置,采用膜下滴灌,种植密度为每公顷19.8万株。全生育期滴灌11次,滴灌总量5 400 m3·hm-2,共施纯N 495kg·hm-2,用氮肥的30%作基肥,于棉花收获后结合翻耕施入,其余70%氮肥作追肥随水滴施,其他管理措施同一般大田管理。研究结果表明:秸秆还田可以显著提高0~60 cm土层总有机碳(TOC)含量,随着连作年限的增加,TOC含量逐渐升高,连作30年棉田土壤TOC含量最高;秸秆还田处理下各连作棉田0~20和20~40 cm土层有机碳活性组分含量随着连作年限的增加而呈现明显增加后减少的趋势,而难降解组分(酸解残余碳)含量与活性组分含量呈相反的趋势。秸秆还田能够显著地增加长期连作棉田0~60 cm土层有机碳活性组分和难降解组分的含量,且各组分含量均为0~2020~4040~60 cm土层。秸秆还田处理下0~60 cm土层有机碳活性指数(LIc)均小于无秸秆还田处理,且除连作15年外,随连作年限增加LIc呈下降趋势,30年时达到最低,3个土层连作30年LIc比连作5年分别降低了42.86%、49.21%和48.45%;而秸秆还田条件下0~60 cm土层土壤有机碳难降解指数(RIc)均大于无秸秆还田处理,且表现出与活性指数(LIc)相反的趋势,随连作年限增加RIc呈增加趋势,30年时达到最大,3个土层连作30年RIc比连作5年分别增加了28.31%、35.02%和40.53%。秸秆还田能够提高长期连作棉田土壤总有机碳和难降解组分含量,减少有机碳活性组分含量,并使各组分占总有机碳比例间呈动态变化而保持TOC含量呈稳定增加趋势,使长期连作棉田土壤品质朝好的方向转化,同时增加有机碳的稳定性,有利于提高地力。     

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。     

施肥对复垦土壤中活性和难降解碳氮组分的影响

研究复垦土壤中活性和难降解碳氮组分随复垦年限和施肥措施变化的特征,以期深入理解采煤塌陷区复垦土壤碳氮的稳定性机制.采集复垦4年和8年的定位试验各处理耕层(0-20 cm)土样,利用H2SO4水解法分析活性组分Ⅰ、Ⅱ和难降解组分中有机碳(SOC)、全氮(TN)的变化特征.试验设不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(CF)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MCF)和生物有机肥配施化肥(MCFB) 5个处理.结果显示,复垦土壤及各组分中有机碳、全氮含量的变化趋势总体均表现为随复垦年限的增加而提高.复垦4年和8年,同CK相比,CF、M、MCF和MCFB处理均显著提高了SOC和TN含量,增幅分别达40.12%-89.97%(4年)、34.16%-71.65%(8年)和22.66%-60.06%、25.86%-37.93%,且以M处理增幅最大;M、MCF和MCFB处理均显著提高了活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为91.74%-141.22%、60.03%-88.27%和24.77%-51.15%、19.73%-66.67%;同CF相比,MCF和MCFB处理均显著提高了复垦8年土壤活性组分Ⅱ中碳氮含量,增幅分别为22.94%-44.62%和41.22%-52.19%.当SOC、活性组分Ⅰ、Ⅱ中碳含量分别达到9.01、1.82和2.25 g/kg时,作物产量达到最大值.本研究表明当养分投入量相同时,单施有机肥更有利于采煤塌陷区复垦土壤及各组分碳氮的累积;另外,土壤有机碳投入水平以及时间还应根据上述阈值进行调整,从而满足土壤科学培肥的要求,达到较高的固碳效率.(图6表2参37)     

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。     

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。     

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...     

河北平原农田土壤重金属形态分布特征及控制因素研究

土壤重金属污染防治已迫在眉睫,国内外对重金属污染研究热度不减。本文选择河北平原农田为研究区,对采集325个根系土样品中的Cd、Cr、Pb、As、Hg等5种重金属进行了各形态含量统计与分析,并用Arc GIS制作了有效态空间分布图。最后运用相关性分析法探讨了5种重金属各形态与全量及pH值、Fe_2O_3、总有机碳(TOC)、阳离子交换容量(CEC)、粘粒的相关性。研究表明:Cd的有效态(水溶态和离子交换态)含量占全量比重最大,为18.06%,Cr、Pb、As、Hg均低于10%,这4种金属以残渣态为主,占全量的50%以上;As元素各形态与全量、pH值、Fe_2O_3、TOC、CEC、粘粒的相关程度最高,成正相关关系;Cr的3种形态(铁锰氧化态、强有机结合态、残渣态)与Fe_2O_3、TOC、CEC、粘粒呈显著正相关关系,Cr碳酸盐结合态、腐殖酸结合态与pH呈正相关关系,与Fe_2O_3、TOC、CEC、粘粒呈显著负相关关系;5种重金属铁锰氧化态与pH均呈正相关关系。     

施肥覆膜对旱地小麦产量形成及土壤有机碳组分的影响

针对黄土高原旱地小麦化肥投入过量且养分供应不平衡问题,有必要探究当地冬小麦典型覆膜种植方式下监控定量施肥的增产效应及对土壤有机碳组分的影响.于2012-2016年通过大田试验,研究农户模式(FP)、监控施肥(MF)、垄膜沟播+监控施肥(RF)、全膜覆土穴播+监控施肥(FH)4种栽培模式对旱地冬小麦群体动态变化、干物质积累、产量形成及土壤有机碳组分的影响.结果显示:FH处理可显著改善旱地冬小麦的群体结构,基本苗、最大分蘖数和成穗数较传统农户模式分别提高24.8%、24.6%和31.3%(P 0.05),其干物质积累量增加主要在生育后期,成熟期干物质量较农户模式平均提高43.3%.不同处理籽粒产量与公顷穗数、千粒重均呈极显著正相关,相关系数分别为0.810~(**)、0.80~(**),其中FH处理具有最高的公顷穗数和千粒重,较FP处理分别高36.7%和4.8%,进而籽粒产量提高了42.1%.连续4年监控施肥结合覆膜种植较农户模式可显著提高土壤总有机碳(TOC)含量,其中垄膜沟播种植更有利于土壤轻组有机碳(LFOC)活性组分的增加,而全膜覆土穴播则更有利于土壤重组有机碳(HFOC)稳定性组分的增加.覆膜种植较监控施肥处理总体上可显著提高颗粒态有机碳(POC)的含量,但不同处理间水溶性有机碳(SWOC)含量差异不显著.总体上,全膜覆土穴播结合监控施肥可以更好地构建小麦群体结构,提高干物质积累量和籽粒产量的形成,并且可通过增加生物还田量提高土壤稳定性有机碳及总有机碳的增加,更适合黄土高原旱地冬小麦高产高效生产及土壤质量的提升.(图1表5参43)     

间伐对塞罕坝华北落叶松人工林土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳在土壤总有机碳中所占比例很小,具有不稳定性、易移动、易矿化、易氧化和易分解等特点,对维持土壤碳库平衡有重要意义,是评价土壤肥力与质量的重要指标.在河北省塞罕坝机械林场设置4种间伐强度的华北落叶松人工林样地,测定土壤总有机碳及5种活性有机碳含量,比较分析间伐对其含量及分配比例的影响.结果显示,14%和28%间伐强度提高了土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,重度间伐对各指标含量影响不同.颗粒有机碳、轻组有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例分别为6.50%-16.78%、1.43%-3.46%、14.00%-20.91%、0.98%-1.98%、0.65%-0.90%.间伐降低了颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳的分配比例,提高了微生物量碳和可溶性有机碳的分配比例.本研究表明间伐对土壤活性有机碳含量及其分配比例的影响与间伐强度有关,其中28%中度间伐对其含量的影响最为显著;适度间伐可提高土壤总有机碳及活性有机碳各组分的含量,加快活性有机碳各组分间的周转,因此可加强土壤有机碳库的稳定性,改善土壤肥力与质量,促进塞罕坝华北落叶松人工林可持续经营.(图1表3参56)     

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。     

天宝岩长苞铁杉倒木微生物生物量和可溶性有机碳氮的变化

倒木是森林生态系统重要的碳库和养分库,测定倒木分解过程中微生物生物量和可溶性有机碳氮含量对于深入了解倒木分解机理具有重要意义。以天宝岩国家级自然保护区5个腐烂等级长苞铁杉(Tsuga longibracteata)倒木为研究对象,分析其树皮、边材和心材微生物生物量碳氮、可溶性有机碳氮含量以及碳氮比,结果表明:(1)长苞铁杉倒木含水率w为7.41%~63.27%,有机碳、全氮和全磷含量分别为311.66~564.87、2.34~5.82和0.09~0.35 g·kg-1;(2)高腐烂等级倒木(Ⅳ级和Ⅴ级)微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量均表现为心材边材树皮;(3)5个腐烂等级倒木边材和心材可溶性有机碳(DOC)含量均高于树皮,除第Ⅱ腐烂等级外,其他腐烂等级倒木心材可溶性有机氮(DON)含量均高于树皮和边材;(4)不同腐烂等级倒木心材微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)变化较大,而不同腐烂等级倒木可溶性有机碳氮比(DOC/DON)则表现为边材变化较大;(5)倒木部位、腐烂等级及交互作用对其MBC、MBN、DOC、DON、MBC/MBN和DOC/DON均有极显著影响(P0.01);(6)倒木MBC含量与含水率呈极显著正相关(P0.01),DOC和DON含量也与含水率呈极显著正相关(P0.01),MBC/MBN和DOC/DON与全磷含量呈显著负相关(P0.05)。研究表明,倒木分解过程中微生物生物量碳氮和可溶性有机碳氮含量变化受其含水率影响较大。