沼泽湿地开垦后土壤水热条件变化与碳、氮动态

三江平原沼泽湿地的垦殖对土壤环境产生了一定的影响.沼泽湿地开垦前,6～9月湿地表层土壤(10cm)温度均值为12.72℃±4.12℃,明显低于垦后农田(16.71℃±3.81℃).湿地垦殖后土壤温度的增高及氧化-还原条件的改变,促进土壤有机质的分解和土壤呼吸通量的增大, 垦后农田8～9月土壤平均呼吸通量[(946.36±195.78)mg·(m²·h)^-1]是天然沼泽湿地[(153.75±82.59)mg·(m²·h)^-1]的6倍.土壤有机碳及氮素含量随湿地开垦及开垦年限的增加而降低,沼泽湿地开垦初期5～7a,土壤有机碳及其它营养元素的含量变化幅度较大,持续耕作15～20a后,土壤有机碳损失曲线趋于相对稳定值.土壤有机质输入量的减少及分解作用加强导致土壤持水量降低,其变化趋势与土壤有机碳损失趋势相一致.     

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.     

西南地区紫色水稻土活性碳库的季节动态

以西南大学农业部紫色土生态环境重点野外科学观测试验站试验田为研究对象,探讨了土壤有机碳(soil organiccarbon,SOC)、易氧化有机碳(readily oxidized carbon,ROC)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)的季节变化。结果表明,在油菜生长季,紫色水稻土SOC、ROC及MBC含量具有相似的季节变化特征,表现为在油菜生长初期和末期含量高,而在生长中期含量低;三者的含量均在生长末期达到最高,分别为16.20g.kg-1、3.58 g.kg-1及309.70 mg.kg-1.DOC含量的季节变化模态为单峰型,在植物生长中期达到最高值37.64 mg.kg-1.各活性有机碳组分的分配比例与其含量的季节变化趋势大致相同,ROC、DOC分配比例以及微生物商的季节变化范围分别为15.49%～23.93%、0.11%～0.32%和1.44%～2.06%.SOC及ROC含量主要取决于地下5 cm处温度、土壤N含量及pH值,MBC含量的主要影响因子为地下5 cm处温度、根系生物量及根系C、N含量,DOC含量主要受土壤水分含量的限制.     

不同水分条件下小叶章湿地表土有机碳及活性有机碳组分季节动态

通过野外试验与室内分析,考察了三江平原生长季内不同水分条件小叶章(Calamagrostis anguatifolia)湿地表层0～20cm土壤有机碳(SOC)、轻组有机碳(LFOC)与微生物生物量碳(MBC)的季节变化动态.结果表明,不同水分条件小叶章湿地表土SOC及各组分含量季节变化明显.季节性积水条件对表土活性有...     

鼎湖山三种森林类型土壤养分特征及其相关性分析研究

对鼎湖山三种森林类型土壤pH值和养分特征及其相关性进行调查与分析,结果表明:鼎湖山三种森林类型土壤pH值在3.72~4.31之间,属于强酸性土,而且随着土壤深度增加pH值逐渐升高;土壤有机质在6.83～78.43 g·kg-1之间,有机质较丰富.三种森林类型土壤全氮、碱解氮、全钾含量平均值分别为1.53 g·kg-1、384.15 mg·kg-1、24.86 g·kg-1,含量较高,而全磷、速效磷、速效钾含量平均值分别为0.44 g·kg-1、14.29 mg·kg-1、73.38 mg·kg-1,含量相对较低,各种形态钙、镁的含量也比较低.土壤养分含量基本上是季风常绿阔叶林>针阔叶混交林>马尾松林,而且随着深度增加而含量逐渐减少.土壤pH值与有机质、氮、磷、钾、钙、镁等养分都呈现出极显著负相关,而土壤有机质、氮、磷、钾等养分之间均表现为显著或极显著正相关.     

三江平原小叶章湿地土壤微生物活性特征研究

选取三江平原河滨湿地、沼泽湿地和草甸化湿地3种类型小叶章湿地0~20cm土壤,研究了不同类型湿地土壤总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、基础呼吸(BR)、呼吸势(PR)、微生物熵(Cmic/Corg)和代谢熵(qCO2)变化规律.结果表明,不同类型小叶章湿地土壤总有机碳、微生物生物量碳和基础呼吸分别为46.60~75.44g.kg-1、1106.86~2319.42mg.kg-1和5.72~10.10mg.kg-.1h-1.河滨湿地和沼泽湿地土壤总有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮、基础呼吸、呼吸势和微生物熵均显著高于草甸化湿地(p0.01),而河滨湿地和沼泽湿地代谢熵明显低于草甸化湿地(p0.05).各土壤微生物活性指标在河滨湿地和沼泽湿地间均无明显差异.因而,相对于河滨湿地和沼泽湿地,草甸化湿地土壤微生物活性处于较低水平,土壤总有机碳和水分含量低是限制草甸化湿地土壤微生物活性的重要因素.     

基于BaPS系统的旱地土壤呼吸作用及其分量确定探讨

应用气压过程分离(BaPS)方法研究了大豆和玉米种植下土壤呼吸速率及其分量的动态变化,并同时用气相色谱仪分析了实验期间BaPS系统内的CO2气体浓度,对2种方法测定的土壤呼吸速率进行了比较.结果表明:(1)BaPS方法与气相色谱测得的土壤呼吸速率具有一致性和可比性;(2)大豆田根区土壤呼吸速率随根系生长有明显的季节变化,速率为(29.8±6.4)mg·kg-1·d-1(以C计),非根区土壤呼吸速率在整个生长季数值较低并且季节变化不明显,为(14.4±5.1)mg·kg-1·d-1(以C计);玉米种植下土壤呼吸有类似的规律,差别在于玉米根系生物量比大豆大,呼吸速率也高,根区呼吸速率为(70.8±38.6)mg·kg-1·d-1(以C计),非根区为(18.1±8.7)mg·kg-1·d-1(以C计);(3)根起源呼吸是土壤呼吸的重要组成部分,根区与非根区土壤呼吸速率的差值可以认为来自于根系活动,研究发现大豆田根起源呼吸占土壤呼吸的50%,玉米田根起源呼吸占到69%;(4)利用根起源呼吸与根系生物量的相关关系,得到大豆根起源呼吸系数为0.048mg·mg-1·d-1,玉米的根起源呼吸系数较小为0.042mg·mg-1·d-1.     

不同水文情势下环形湿地土壤铁的时空分布特征

通过分季节原位采集三江平原环形湿地不同深度的土壤和土壤溶液,调查了土壤总铁的空间分布和土壤溶液中可溶性铁的时间变化,分析了水文情势对这种铁时空分异的影响.结果表明,环形湿地0～60 cm土层总铁的平均含量为（2.54±0.73）×10⁴mg·kg^-1,且随地表积水深度的增加由小叶章群落和乌拉苔草群落的（2.91±0.51）×10⁴ mg·kg^-1和（2.60±0.35）×10⁴mg·kg^-1逐渐下降到毛苔草和漂筏苔草群落的（2.48±0.31）×10⁴mg·kg^-1和（2.17 ± 0.31）×10⁴mg·kg^-1;常年积水土壤中铁的可溶性高于季节性积水土壤;从春季化冻开始,土壤溶液中的可溶性铁含量随积水时间的延长而逐渐增加,从6月的（0.35±0.086） mg·L^-1增加到10月上冻前的（12.67±2.92） mg·L^-1;以Fe³⁺/Fe²⁺表征的土壤还原性随积水深度或浸没时长的增加而增加;土壤溶液中的可溶性铁与pH、总有机碳、总氮和磷酸盐都具有显著或极显著相关,表明铁的分布还受土壤理化性质的影响,并与土壤碳、氮、磷的迁移转化相耦合.     

中亚热带典型人工针叶林土壤溶解性有机碳浓度变化特征研究

土壤溶解性有机碳（DOC）是土壤有机碳库的活性组分,DOC降解影响土壤有机碳的迁移转化过程、生态系统的养分平衡和微生物的能源供给。当前大气氮沉降的增加是影响我国南方森林生态系统碳固定过程的重要因素,已引起各方广泛关注。论文基于中亚热带红壤丘陵区三种人工针叶林过去5 a 的施肥试验,重点分析了不同树种土壤DOC季节及0~30 cm土壤垂直剖面上的动态变化特征,对比分析了施肥对于不同人工林土壤DOC的影响。研究发现：① DOC浓度季节变化：湿地松林为秋季 >春季 >夏季 >冬季;马尾松林为秋季 >春季 >冬季 >夏季;杉木林为秋季>夏季>冬季>春季。DOC浓度剖面变化特征如下：湿地松林为10 cm>20 cm>30 cm;马尾松林为20 cm >10 cm >30 cm;杉木林为20 cm >30 cm >10 cm。②湿地松林土壤DOC浓度：施P肥 >对照 >施N+P肥 >施N肥;马尾松林土壤DOC浓度：对照、施N+P肥>施N肥>施P肥;杉木林：对照>施P肥>施N肥、施N+P肥。论文通过研究不同施肥条件下人工林DOC浓度在季节和剖面上的变化,可为了解大气氮沉降对中亚热带人工针叶林土壤DOC的可能影响提供重要的科学依据。     

三江平原湿地土壤活性有机碳组分特征及其与土壤酶活性的关系

对三江平原3种主要类型天然湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)O-20cm土壤活性有机碳(土壤微生物量碳、土壤可溶性有机碳)特征进行了研究,分析了不同湿地的土壤活性有机碳与土壤总有机碳及酶活性间的关系.结果表明:不同类型湿地的土壤活性有机碳组分含量存在较大的差异,土壤活性有机碳、土壤总有机碳及土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、过氧化氢酶的变化趋势具有基本近似的特征.表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地;土壤微生物量碳、可溶性有机碳与土壤总有机碳和酶活性存在显著正相关关系,其中,酶活性与土壤微生物量碳相关性最为显著.另外.毛苔草湿地土壤MBC/SOC、DOC/SOC的比值低于其它2种类型湿地,表明毛苔草湿地生物活性有机碳库的周转速率低.淹水抑制了微生物和酶的分解作用,有利于土壤有机碳的累积.因此,沼泽湿地水文条件的变化将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响.     

黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与硝化作用

采用PVC顶盖埋管原位培育法研究了黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与净硝化作用的动态变化特征、影响因素及净氮矿化/硝化量.结果表明,高潮滩湿地(LW)、中潮滩湿地(JP1)和低潮滩湿地(JP2)0~15cm土壤无机氮含量具有明显的季节变化特征,NH4+-N含量表现为LW＞JP1＞JP2,NO3--N含量则表现为JP1＞LW＞JP2.3种湿地土壤净氮矿化/硝化速率均呈明显的波动变化.生长季的净氮矿化量分别为27.81、11.90和0.33kg/hm2,净硝化量分别为12.09、15.99和1.19kg/hm2,净硝化量占净氮矿化量的百分比分别为43.47%、100.00%和100.00%.相关分析表明,湿地土壤净氮矿化量与土壤水分含量呈显著负相关,而土壤净氮硝化量与土壤pH值呈显著负相关.3种潮滩湿地土壤在维持无机氮方面的能力整体表现为LW＞JP1＞JP2,说明从氮循环角度高潮滩湿地系统最为稳定,而低潮滩湿地系统的稳定性最差.     

若尔盖泥炭地溶解有机碳季节变化特征及其影响因素

DOC(溶解有机碳)是泥炭地碳循环中最活跃、最敏感的指标. 以若尔盖木里苔草(Carex muliensis)泥炭地为研究对象,分析了2012年该泥炭地DOC季节变化特征及其影响因素,旨在揭示泥炭地碳循环特征及其对全球变化的潜在响应. 结果表明:若尔盖木里苔草泥炭地孔隙水中ρ(DOC)季节变化显著(P<0.001, n=12),总体呈先升后降趋势,8月和5月分别出现最高值(42.77mg/L)和最低值(26.27mg/L). DOC复合物组成结构季节变化明显,主要表现在:在整个生长季节,DOC复合物芳香组分〔A₂₅₄/ρ(DOC),其中A₂₅₄为波长254nm处的吸光度,余同〕及有色组分相对含量〔A₄₀₀/ρ(DOC)〕逐渐增加,变化范围分别为0.02~0.05和0.002~0.007;5—7月DOC复合物腐殖化程度(E4/E6,即A₄₅₀/A₆₅₀)迅速降低,8—10月又逐渐增强. 此外,土壤层温度、地表温度及相对湿度是泥炭地孔隙水ρ(DOC)季节变化的主要影响因素,三者的R2分别为0.522、0.486和0.369,降水量则对有色组分含量和腐殖化程度的季节动态有很大贡献(R分别为0.748、-0.604),同时腐殖化程度还受到土壤层和地表温度的影响(R分别为0.744、0.722). 该研究结果有利于从DOC复合物的组成结构方面进一步了解DOC季节特征及其变化的潜在机制.      

Dissolved Organic Carbon in Upland Forested Watersheds Underlain by Continuous Permafrost in Central Siberia

Hydroclimatic variability and plant species ecology cause mosaics in forested watersheds in permafrost zones. Measurements of organic matter accumulation, stock of dissolved organic carbon (DOC), DOC concentrations in litter leachates, subsurface flow, stream and seasonal and annual export were made in two contrasting slopes and valleys in the northern taiga of Central Siberia. Increased organic carbon accumulation in litter was found in poor hydroclimatic conditions of the north-facing slope and bottom valleys. In contrast, DOC contents and its export to soil were almost two-fold higher in warmer well-drained sites of the south-facing slope. The overall DOC flux to mineral soil from the beginning of June to mid-September was 17 g C m⁻² in the south-facing slope sites and only 9 g C m⁻² in the north-facing slope sites. DOC export was positively correlated with precipitation stimulating leaching of mobilizable organic matter. Accordingly intra-seasonal and inter-annual variability of the DOC fluxes was tightly coupled with water input. Meanwhile DOC export in Sphagnum and feathermoss sites showed different behavior in dry and wet years. The presence of permafrost preventing deep seepage of organic solutes results in higher stream DOC fluxes compared to permafrost-free or island permafrost regions. However, thawing of seasonally frozen soil layer during the growing season led to the decreasing concentrations of DOC in the stream from June to September. For two seasons of continuous stream water sampling (June and August–September), the riverine DOC flux constituted about 14% of DOC entering mineral soil on both slopes. The ratio of hydrologic DOC loss to NPP of larch forests of the region was estimated to be 1.1%.     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

Dynamics of dissolved organic carbon in the mires in the Sanjiang Plain, Northeast China

Mires in boreal area had proved to be an important dissolved organic carbon (DOC) reserve for the sensitivity to climate change and human interfering. The study was focused on the temporal and spatial dynamics and controlling factors of DOC in a seasonallywaterlogged mire (SLM) and perennially-waterlogged mire (PLM) in the Sanjiang Plain, Northest China. In the two mires, DOC concentrations in both surface water and upper soil strata experienced pronounced seasonal variation. DOC concentrations in the surface waters were the greatest and averagely was 47.82 in SLM and 34.84 mg/L and PLM, whereas that in soil water at 0.3-m depth had little di erence (20.25 mg/L in SLM and 26.51 mg/L in PLM). Results revealed that DOC concentrations declined 5–8 times vertically from the surface down to groundwater. DOC in the groundwater only was in a very small part with the average concentration of 5.18 mg/L. In relation to the surface water, DOC concentrations varied positively with temperature just before 8 August, and only in early spring and later autumn DOC concentrations exhibited identifiable spatial trends along with standing water depths in PLM. It was supposed that the influences from standing water depth took e ect only in conditions of low temperature, and temperature should be the most powerful factor controlling DOC dynamics in the mires. Redox potential (Red) showed negative relationship with DOC values while total nitrogen (TN) and the majority of free ions in the soil solution exhibited no relationship. High soil TOC/TN ratio and low redox potentials also led to DOC accumulation in the mires in the Sanjiang Plain.     

三江平原露水资源研究

研究了三江平原露日的变化特征,并对沼泽地毛果苔草(Carexlasiocarpa)群落和大豆地中露水的凝结进行了实地观测。结果表明:三江平原露水出现频率较高的季节是夏秋季(6～9月),露水凝结量最多的月份是9月;近12年来,年露日在66～108d,平均为95.42d;7～9月大豆地地面的露水凝结量明显高于沼泽地地面,而5～6、10月低于沼泽地地面;沼泽地中冠层的露水凝结量最多,地面上的露水量略低于顶层,而大豆地中露水凝结量的垂直差异不明显;2003年沼泽地、大豆地单位土地面积上实际凝结的露水量为20.68、19.46mm,分别占同期降雨量的5.05%、4.75%。露水在一定程度上弥补了干季降雨的不足,是影响水量平衡的重要因子。     

施氮水平对黄土旱塬区麦田土壤呼吸变化的影响

为评价土壤呼吸对施氮的响应,于2008年3月~2009年3月,监测了黄土旱塬区长期不同施氮水平条件下小麦连作系统中土壤呼吸日变化、季节变化以及不同生育期土壤可溶性碳(dissolved organic C,DOC)、微生物量碳(soil microbial biomassC,MBC)、土壤有机碳(soil organic C,SOC)和土壤全氮(soil total N,STN)的含量变化.研究涉及5个施氮水平(以N计)0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2.结果表明,施氮量为0~90 kg/hm2时,土壤呼吸速率随施氮量的增加而显著升高;90~135 kg/hm2时,土壤呼吸速率随施氮量的增加略有增加;135~180 kg/hm2时,随着施氮量的增加土壤呼吸呈降低趋势.在一年监测期间,N0、N45、N90、N135、N180波动范围(以CO2计)分别为0.27~2.01、0.36~2.26、0.58~2.56、0.65~2.94和0.58~2.6μmol/(m2.s).在季节变化尺度上,土壤呼吸具有显著的活跃期(3~10月)和微弱期(11月~次年2月).施氮显著影响DOC、MBC含量变化.土壤呼吸速率与DOC、MBC呈显著正相关,而与土壤碳氮比(C/N)呈显著负相关关系.