粤北山区近25年来耕地表层土壤有机碳变化分析

以粤北山区典型区的连州市为例,利用第二次土壤普查资料和2007年耕地地力调查样点分析结果,对研究区耕地表层（0~20 cm）土壤有机碳质量分数和有机碳密度的变化特征进行了分析。结果表明：25年以来,连州市耕地表层有机碳质量分数和密度有所增加,分别从1982年的16.3 g·kg-1、40.88 t·hm-2上升到2007年的17.37 g·kg-1、43.31 t·hm-2。土壤有机碳随土壤类型的不同而变化复杂,土壤有机碳呈上升趋势的有潴育型水稻土、淹育型水稻土、渗育型水稻土,而沼泽型水稻土、潜育型水稻土和矿毒田呈下降趋势,主要旱地土壤类型（黄壤、红壤、红色石灰土、酸性紫色土）表层土壤有机碳质量分数呈上升趋势。从土地利用类型综合考量,水田、旱地表层土壤有机碳质量分数和密度都呈上升趋势,其中水田的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的18.30 g·kg-1、44.80 t·hm-2上升到2007年的18.78 g·kg-1、46.21 t·hm-2;旱地的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的10.46 g·kg-1、29.27 t·hm-2上升到2007年的13.17 g·kg-1、34.67 t·hm-2。粤北山区耕地表层土壤总体上表现为碳汇。     

粤北山区近25年来耕地表层土壤有机碳变化分析

以粤北山区典型区的连州市为例,利用第二次土壤普查资料和2007年耕地地力调查样点分析结果,对研究区耕地表层(0~20 cm)土壤有机碳质量分数和有机碳密度的变化特征进行了分析。结果表明:25年以来,连州市耕地表层有机碳质量分数和密度有所增加,分别从1982年的16.3 g·kg-1、40.88 t·hm-2上升到2007年的17.37 g·kg-1、43.31 t·hm-2。土壤有机碳随土壤类型的不同而变化复杂,土壤有机碳呈上升趋势的有潴育型水稻土、淹育型水稻土、渗育型水稻土,而沼泽型水稻土、潜育型水稻土和矿毒田呈下降趋势,主要旱地土壤类型(黄壤、红壤、红色石灰土、酸性紫色土)表层土壤有机碳质量分数呈上升趋势。从土地利用类型综合考量,水田、旱地表层土壤有机碳质量分数和密度都呈上升趋势,其中水田的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的18.30 g·kg-1、44.80 t·hm-2上升到2007年的18.78 g·kg-1、46.21 t·hm-2;旱地的有机碳质量分数和密度分别由80年代初期的10.46 g·kg-1、29.27 t·hm-2上升到2007年的13.17 g·kg-1、34.67 t·hm...     

我国农田土壤碳氮耦合特征的区域差异

利用中国第2次土壤普查数据,分析了稻作和旱作方式下农田耕层土壤有机碳和全氮特征及其区域差异。结果表明,水田土壤有机碳和全氮含量分别为旱地的147.8%和145.5%,但水田碳氮含量的区域变异低于旱地。全国水田和旱地土壤有机碳氮比值分别为10.8和9.9,各区域水田土壤碳氮比值普遍高于旱地,其中东北水田最高,而华东旱地和西北旱地最低。旱地碳氮比值的区域变异显著,水田则不显著。农田耕层土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关,除华北地区外,各区域无论水田还是旱地其碳氮含量之间相关系数都超过0.8,达极显著水平。由此可见,我国农田耕层土壤有机碳和全氮含量之间存在显著耦合关系,而且不同利用方式和区域之间差异显著;相同氮水平下,水田土壤可能储存更多的有机碳。     

典型草原不同围封年限植被-土壤系统碳氮贮量的变化

以内蒙古太仆寺旗典型草原为研究对象,研究不同围封年限下的天然草地植物和土壤有机碳、全氮贮量的变化。结果表明：与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,群落植物和土壤环境在围封8、11、14、21、25年后均得到了明显的改善,地上植物和地下根系生物量及其碳氮贮量、土壤碳氮贮量明显增加,土壤容重降低。自由放牧地和围封8、11、14、21年植物-土壤系统碳贮量分别为7 357.93、7 988.27、8 413.18、12 878.82、8 934.66 g.m-2,氮贮量分别为427.78、494.28、575.49、707.35、615.09 g.m-2。草地围封至14年植物和土壤各项理化性质达到最大值,使得植物-土壤系统的碳氮贮量分别是自由放牧地的1.75和1.65倍,说明植被与土壤间达到了良性循环的状态,退化草地正向演替。随着围封年限的继续增加,其各项指标出现下降趋势。由此可知,季节性围封措施在一定时间内可使退化草地的土壤-植物系统的碳氮贮量增加,草地在一定程度上得到恢复,但适宜的恢复时间和合理利用问题有待进一步讨论。     

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     

土地利用方式对紫色土丘陵区土壤剖面碳、氮影响

采取野外调查与室内分析相结合的方法研究了紫色土丘陵区林地、撂荒地、水田、旱地土壤剖面(0～40 cm)有机碳、全氮变化特征.结果表明.有机碳、全氮均随土层深度增加而逐渐减小,且林地、撂荒地有机碳递减幅度高于水田、旱地.相对于撂荒地和旱地,水田、林地更利于有机碳、全氮的积累.林地有机碳和全氮在0～5 cm土层表现出绝对优势;随土层递增,与水田、撂荒地和旱地的差异逐渐减小.水田有机碳和全氮在大于10 cm土层显示最大值.而撂荒地有机碳和全氮仅在土壤表层高于旱地.有机碳与全氮存在显著正相关关系;w(C)/w(N)随土层深度增加而降低,且林地、撂荒地降低幅度较大.因此相对于水田、旱地,林地和撂荒地w(C)/w(N)仅在0～10 cm显示较大值.可见,土地利用方式对陆地生态系统碳、氮蓄积有明显影响,通过旱地还林或撂荒可以增加土壤特别是表层土壤对碳、氮的积累.     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

速生杨人工林对土壤碳氮含量及微生物生物量的影响

以耕地为对照,在山东德州对4年生和7年生速生杨人工林下土壤有机碳、全氮和微生物生物量测定结果表明,土壤有机碳、全氮及微生物生物量主要集中分布在0-5和5-10 cm土层,林地土壤有机碳、全氮含量及微生物生物量都显著低于耕地,微生物生物量降低幅度比土壤有机碳和全氮大.10 cm以下土层检测指标在各样地间差异不显著.土壤有机碳与微生物碳、土壤全氮与微生物氮分别呈显著线性正相关,耕地转为林地后,土壤肥力下降.     

温带阔叶红松林表层土壤活性碳、氮库的季节动态

以长白山温带阔叶红松林为观测对象,在植被生长季节对森林表层土壤进行连续性采样分析,以研究森林土壤活性碳、氮库的季节性变化特征及其影响因素。结果表明,不同季节土壤水溶性有机碳和硝态氮含量从高到低依次为春季、夏季和秋季,其变化范围分别为48～80和0.68～2.30μg.g-1。不同季节土壤水浸提溶液的特征吸光系数ASUVA,254和土壤铵态氮含量均表现为夏季高于春季和秋季,其变化范围分别为3.19～3.94 L.mg-1.m-1和6.1～12.0μg.g-1。在小时间尺度上,土壤活性碳、氮库对土壤含水量变化具有敏感性。水分条件和植物根系活动是影响表层土壤活性碳、氮库动态变化的主要因素,土壤微生物活动起调节作用。     

Seasonal variation of soil carbon and nitrogen under five typical Pinus massoniana forests

Five different typical Pinus massoniana forests were sampled in the Guizhou Province to evaluate the effects of seasons on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (STN), and inorganic nitrogen (SIN) in these forests. More seasonal variation occurred in the topsoil than in lower layers. The SOC and STN contents varied the least amongst the soil layers, but the SIN contents had the largest values and ranges during autumn. Carbon-to-nitrogen ratio (C/N) exhibited neither a vertical change nor a seasonal trend. C/N was either maximal or minimal depending upon the sites during autumn, indicating that ecological process during summer soils would strongly change this. More gravel content resulted in higher litter stock, SOC, and STN level in low-productivity forests. A low phosphorus level might result in low SOC and STN contents in clay-rich soils. Low litter stock and clay content will result in low SOC and STN levels in coniferous and broad-leaved mixed forests in contrast to pure forests. The SOC and soil N contents in P. massoniana forests are apparently affected by different sampling seasons, particularly in topsoil. This should be taken into account when evaluating C and N contents and their respective storages in other forest types.     

不同轮作模式对潮土团聚体及其有机碳分布的影响

为揭示不同轮作模式下潮土土壤团聚体及其有机碳含量变化规律,于2018-2019年在山西大同进行了田间试验.设置处理为油菜—荞麦(RB)、玉米—荞麦(CB)、马铃薯—荞麦(PB)和燕麦—荞麦(OB)4种轮作模式,荞麦—荞麦(BB)连作和休闲—休闲(FF)为对照,测量指标为土壤团聚体组成、稳定性和团聚体内有机碳分布.结果显...     

冻融作用下盐碱水田土壤含水率和氮素对有机碳影响研究

选择吉林西部前郭县盐碱水田土壤,进行实验室模拟冻融实验：以-5℃冻结1 d、5℃消融1 d作为1次冻融循环,揭示不同含水率和含氮量处理条件下土壤有机碳（SOC）的变化规律。结果表明,土壤含水率和含氮量是影响SOC含量的2个重要因素,冻融次数、土壤含水率、土壤含氮量以及冻融次数和土壤含水率、冻融次数和土壤含氮量的交互作用对盐碱水田SOC含量的影响显著（P〈0.05）。在1~3次冻融循环过程中,SOC含量明显降低,随着循环次数的增加,SOC含量降低速度减缓;适量的氮素和较低的含水率有利于SOC的稳定,初始含水率为50%的SOC含量明显低于含水率30%和40%的土壤,加入20%硝酸铵的SOC含量明显低于对照组和加入10%硝酸铵的土壤。研究结果对深入研究季节冻土区冻融期盐碱水田SOC变化规律,评估全年候SOC储量有重要意义。     

稻季田面水不同形态氮素变化及氮肥减量研究

通过氮肥减量田间小区试验,研究了稻季3次施肥后田面水不同形态氮素的变化特征、水稻产量与氮肥农学效率和环境效应的关系。结果表明：施氮显著增加了田面水的氮素质量浓度,且氮素质量浓度随施氮量的减少而降低。田面水总氮,有机氮在施氮后1 d达到最大,随后快速下降;铵态氮和无机氮在基肥和分蘖肥施用1 d后也达到最大,而在穗肥施用后经历了一个先升后降的变化过程;无机氮是田面水氮素的主要形态,应将无机氮作为农田排水污染检测的主要指标;施氮后1周是防止稻田田面水氮素大量流失的关键时期;随着施氮量的增加,氮肥农学效率不断下降,氮素径流损失不断增大,综合水稻产量、农学效率和环境效应,试验区氮肥减量50%是可行的,但其产量持续性仍需进一步验证。     

土地利用方式对土壤碳库影响的敏感性评价指标

综述了目前国内外在监测土地利用方式对土壤有机碳动态的影响时所采用的一些敏感性指标：微生物量碳和微生物商、CO2通量和qCO2、轻组有机质和颗粒态有机质、溶解态有机碳(DOC)。大量的研究表明，与土壤有机碳相比，微生物量碳库的周转率更大，周转时间更短，在土壤总有机碳变化可检测之前，土壤微生物部分的变化可能被检测到，是土壤碳动态的敏感性指标。轻组和颗粒态有机质是自然土壤肥力的决定因素，也是土地管理方式影响最明显的部分，对于准确评价土地利用变化对土壤碳过程的影响具有重要意义。CO2，通量和qCO2，可以综合反映土壤微生物的活性、利用土壤有机碳的效率及土壤中碳的代谢作用等，也是土壤碳动态的敏感性指标。DOC通量比全球植物和大气间碳交换量小1-2个数量级，所以生物圈碳平衡的很小变化会导致DOC的巨大变化，DOC浓度和通量是土壤温度和湿度变化的敏感指标。     

不同耕作方式对玉米田土壤有机碳含量的影响

在华北夏玉米生产体系中,采用田间试验,研究了撂荒、翻耕、免耕和旋耕4种耕作方式下,玉米4个生育期(苗期、拔节期、灌浆期、成熟期)耕层(0~20 cm)土壤总有机碳质量分数、活性有机碳质量分数和碳库管理指数的变化.结果表明:在观测期间,玉米不同生育期(0~20 cm)土层有机碳质量分数和活性有机碳质量分数均呈明显的动态变化,就3种耕作方式来讲,土壤总有机碳和活性有机碳均表现为免耕最高,翻耕和旋耕次之;成熟期免耕、旋耕、翻耕3种处理的土壤碳库管理指数比撂荒分别提高了47.38%、30.43%、27.00%;土壤活性有机碳与总有机碳、碳库管理指数均存在显著相关关系,玉米产量与土壤总有机碳质量分数存在显著相关性,与土壤活性有机碳质量分数和土壤碳库管理指数无明显相关性.综合考虑以上因素,免耕有利于提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,改善土壤质量,提高土壤肥力.     

芦芽山土壤有机碳和全氮沿海拔梯度变化规律

研究不同海拔梯度和坡向的土壤碳氮分布,能在较小的空间尺度上反映不同气候状况下土壤碳氮分布规律,揭示多个互相关联的环境因子对土壤碳氮分布规律的综合影响。对山西省北部芦芽山芦芽山沿海拔梯度土壤有机碳和全氮含量的变化规律进行了分析。自海拔1703.1 m至2756.3 m每上升约50 m设置一个样带（共计21块）,每样带内布设30 m＆#215;30 m样地3个,每个样地内“S”形布点,分3层（0~10、10~25、25~40 cm）钻取土样。结果表明,在研究海拔范围内土壤垂直剖面自表层向下有机碳质量分数分别为（35.71±13.32）、（29.18±12.85）和（26.39±12.74） g＆#183; kg-1,全氮质量分数分别为（2.83±0.93）、（2.38±0.84）和（2.12±0.80） g＆#183; kg-1。土壤有机碳和全氮含量的分布特征均表现为随海拔升高而增加的趋势,与海拔呈极显著的线性正相关。土壤有机碳含量与海拔线性模型的回归系数在10~25 cm土层最大,而全氮与海拔线性模型的回归系数随土层深度增加而递减。土壤有机碳含量最高值出现在较高海拔处寒温性针叶林下,而土壤全氮含量最高值出现在最高海拔的亚高山草甸。碳氮含量的剖面分布呈现为表层（0~10 cm）最高,随深度下降而递减。研究区土壤C/N值介于5~19,最小值为海拔最高（2756.3 m）的亚高山草甸,而最大值为较高海拔分布的寒温性针叶林（2332.6 m）,沿海拔梯度表现呈“Λ”型的变化趋势。     

氮沉降对森林土壤碳收支机制的影响

森林土壤储存着全球陆地生态系统大约45%的碳,在维持全球碳平衡方面具有重要的作用。不断加剧的全球氮沉降对森林生态系统碳循环和碳吸存产生了深刻的影响,进而改变了森林生态系统的生产力和生物量积累。本文以欧洲和北美温带地区开展的有关氮沉降对森林生态系统影响的研究为基础,提炼出最可能决定加氮影响碳输入、输出效应方向和大小的因素：凋落物分解、细根周转、外生菌根真菌、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失,并探讨了森林生态系统碳动态对氮沉降响应的不确定性。陆地生态系统碳氮循环密切相关,由于氮循环的复杂性,尽管以往碳循环研究都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在碳氮循环耦合机理方面的研究还比较少见。在未来研究中,应通过探寻森林土壤碳氮相互作用特征,及土壤微生物、土壤酶等与土壤碳氮过程的互动机制,来增进氮沉降对森林碳储量和碳通量的理解。