不同林分土壤有机碳密度研究

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳作为土壤碳库的重要组成部分,已成为森林生态系统碳循环研究的重点之一;而森林土壤有机碳在剖面上具有明显的垂直分布差异,根据土壤发生层次特点,分别研究各层土壤有机碳含量分布规律,对于准确确定森林土壤碳储量具有重要意义。2008年7月在北京西山妙峰山林区侧柏（Platycladus orientalis）林、刺槐（Robinia pseudoacacia）林、栓皮栎（Quercus variabilis）林和侧柏、油松（Pinus tabulaeformis）混交林内,分别随机选取3个位置挖土壤剖面,然后根据土壤发生层次性特点,把各剖面划分为四个土层（0～10 cm,10～20 cm,20～40 cm和40～60 cm）,每层用环刀取样测定土壤容重,用土壤袋采集1 000 g的土壤样品,经除杂、风干、过筛等程序后,对土样的有机碳含量和碳密度进行了测定和初步研究。结果表明：4种林分下土壤有机碳平均含量和土壤有机碳密度不同,不同林分土壤0～10 cm有机碳含量和碳密度最高,并且均随土壤深度增加呈降低的趋势;其土壤有机碳密度的大小顺序为：栓皮栎林〉侧柏、油松林〉侧柏林〉刺槐林。4种林分类型0～20 cm土层单位面积有机碳储量占总有机碳储量分别为：栓皮栎林51.1%,刺槐林44.2%,侧柏林43.0%,侧柏、油松混交林37.7%,平均为44.0%。     

桂北地区桉树林及其他三种森林类型土壤有机碳含量及密度特征

以桂北地区桉树（Eucalyptus grandis×E.urophylla）林、杉木（Cunninghamia lanceolata）林、马尾松（Pinus massoniana）林和毛竹（Phyllostachys edulis）林的土层0~60 cm土壤为研究对象,对比分析了4种森林类型的土壤有机碳质量分数及密度分布特征。结果表明：（1）在4种森林类型土层中,有机碳质量分数的最大值[（49.49±1.16）g·kg-1]和最小值[（4.50±0.52）g·kg-1]分别出现在毛竹林土层0~15 cm和马尾松林土层45~60 cm。土层0~60 cm有机碳质量分数平均值按大小顺序排列为：毛竹林（28.16g·kg-1）〉杉木林（25.10 g·kg-1）〉桉树林（14.52 g·kg-1）〉马尾松林（9.56 g·kg-1）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳质量分数所占的比例分别为28.29%、39.14%、55.44%和43.94%。（2）4种森林类型土层中有机碳密度的最大值[（6.71±1.72）kg·m-2]和最小值[（1.14±0.11）kg·m-2]分别出现在杉木林土层0~15 cm和马尾松林土层40~60 cm。土层0~60 cm的有机碳密度平均值按大小顺序排列为：杉木林（19.60 kg·m-2）〉毛竹林（18.85 kg·m-2）〉桉树林（12.91 kg·m-2）〉马尾松林（8.47kg·m-2）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳密度所占的比例分别为25.12%、34.25%、52.07%和32.64%。4种森林类型土壤有机碳质量分数和有机碳密度均随着土层深度的增加呈降低的趋势。     

贵州西部4种林型土壤有机碳及其剖面分布特征

在气候变化背景下,森林土壤碳库已成为全球碳循环研究重点之一。以贵州西部桦木（Betula luminifera H.Wilk.）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr.）、华山松（Pinus armandii Franch.）和杉木（Cunninghamia lanceilata（Lamb.）Hook.）4种主要森林类型为对象,对其土壤有机碳、碳密度及其垂直分配特征等进行了研究。结果表明：4种林型土壤有机碳含量和碳密度均表现为华山松林（51.09 g.kg-1,30.56 kg.m-2）〉杉木林（39.47 g.kg-1,22.97 kg.m-2）〉柳杉林（37.49g.kg-1,21.00 kg.m-2）〉桦木林（36.31 g.kg-1,20.13 kg.m-2）,华山松林土壤有机碳含量和碳密度显著大于其它三种林型,而另外三种林型间差异不明显;4种林型土壤有机碳含量和碳密度均随土层深度增加而逐渐降低,土壤有机碳含量均为0-10 cm最大,分别是剖面均值的1.45-1.61倍,而0-20 cm层土壤碳密度占整个土壤剖面的32.69%-38.08%,显著高于其他各层,大于20 cm的土层中,各层间的变化较小,土壤碳密度具有一定程度的表聚性;4种林型土壤有机碳含量与土壤pH均表现极强的负相关,与土壤全N和碱解N均表现极强的正相关,与全P、速效P、全K、速效K和阳离子交换量的相关性不尽一致,建立的方程具有较高的回归精度,土壤N和P状况对4种林型土壤有机碳含量有重要影响。     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

井冈山两种典型森林土壤有机碳密度及其影响因素的比较

森林土壤有机碳是土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳及其影响因素对于应对气候变化具有非常重要意义。以井冈山自然保护区两种典型森林类型（常绿阔叶林和人工杉木林）为研究对象,各选取12个样地,对比分析了两种森林土壤有机碳密度的垂直分布特征以及与年均温、年降雨量之间的相关性。结果表明：①常绿阔叶林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（25．65±3,27）kg-^2,大于人工杉木林0-100cm层平均土壤有机碳密度为（20．37±3．37）kg·m^2;②常绿阔叶林和人工杉木林土壤有机碳密度均随土壤深度的增加显著减少;③常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年均温的变化趋势差异较明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年均温的上升呈显著增加趋势（P〈0．05）,而人工杉木林随年均温的上升先减小后增加再减小,且变化趋势显著（P〈0．05）;④常绿阔叶林与人工杉木林土壤有机碳密度随年降雨量的变化趋势差异亦明显,常绿阔叶林0-100cm层土壤有机碳密度随年降雨量的增加呈显著减小趋势（P〈O．05）,而人工杉木林随年降雨量的增加先增加后减少再增加,且变化趋势极显著（P〈0．005）;⑤森林土壤有机碳质量分数与土壤容重呈极显著负相关（P〈0．0001）。     

帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

氮沉降对华北落叶松叶特性和林下土壤特性的短期影响

以50 a生华北落叶松天然次生林为研究对象,采用全生长季野外多水平林地施氮对比试验的方法,结合树叶特性和林下土壤理化性质测定,设置对照（CK,0 g·m-2·a-1）、低氮（LN,8 g·m-2·a-1）、高氮（HN,15 g·m-2·a-1）3个施氮水平,进行短期氮沉降模拟试验,分析了短期氮沉降对华北落叶松针叶及林下0~10、10~20 cm两层土壤中土壤营养动态的影响,为华北落叶松林的群落结构优化调整、可持续经营管理提供理论依据。研究结果表明：为期一个生长季的短期施氮显著增加了华北落叶松林下0~20 cm土壤层中TOC、NH4＋-N、NO3–-N的含量,却未影响土壤pH值和TN含量,且对表层（0~10 cm）土壤的影响更明显,但整个生长季内月份间的变化较大。短期施氮也导致50 a生华北落叶松针叶的宽度（W）、长度（L）、氮含量（LN）、比叶面积（SLA）和投影面积（PA）显著增加,但未影响叶生物量（LM）和叶有机碳含量（LC）。同时,叶氮含量与0~20 cm层、10~20 cm层土壤中全氮含量以及10~20 cm层土壤中NH4＋-N含量显著正相关,叶有机碳含量则与0~20 cm层土壤有机碳含量和0~10 cm层土壤全氮含量亦呈正相关关系。以上结果说明,华北落叶松天然次生林处于氮限制状态,短期氮沉降可能会提高土壤肥力并促进树木的生长,有利于华北落叶松天然次生林生产力的提高。     

重庆四面山五种人工林土壤有机碳储量研究

对重庆四面山杉木纯林、杉木×马尾松、杉木×马尾松×木荷、木荷×石栎×枫香×香樟、木荷×石栎人工林进行了有机碳储量研究。运用网格取样法取样,每个样地各层各取样81个,共计取样810个。结果表明：（1）林分类型不同,A层土壤有机碳含量总体差异显著（p〈0.05）。在此五种林分类型中,土壤平均有机碳含量以杉木人工纯林为最高,石栎木荷枫香香樟人工混交林为最小;B层土壤有机碳含量总体差异不显著（p〉0.05）。在垂直剖面上,五种人工林均差异显著（p〈0.05）,且表现出随着土层深度的增加,林下土壤有机碳含量随之减小,体现出土壤有机碳含量的表聚作用。（2）有机碳储量规律基本与土壤有机碳含量规律一致。在垂直剖面上,此五种人工林有机碳储量均差异显著（p〈0.05）,表现出随着土层深度的增加而减小的规律。不同林种类型、同一土层深度或是不同土层深度、同一林种类型其有机碳储量变异系数大小均不一样,这说明此五种林地土壤普遍存在空间异质性且其异质程度不一样。（3）就 A 土层而言,本研究区五种人工林平均有机碳密度为5.34 kg·m^-2,比相关研究的重庆市土壤有机碳密度3.11 kg·m^-2,全国森林土壤有机碳密度4.24 kg·m^-2,全国土壤有机碳密度2.67kg·m^-2等分别多出71.70%,25.94%,100%。     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

广东省土壤有机碳储量及分布特征

区域土壤有机碳调查在构建全球土壤碳循环的认识中具有重要作用。利用211个广东省土壤剖面数据,通过计算各剖面土壤有机碳密度,合理评估广东省不同土壤类型和土地利用方式的土壤有机碳储量。结果显示,广东省土壤有机碳总储量为1.25 Pg,其中,A层土壤(表层土壤,平均土层厚度为17 cm)有机碳储量为0.41 Pg,B层(平均土层厚度为29.5 cm)为0.51 Pg,C层(平均土层厚度为48.9 cm)为0.33 Pg。依据土壤发生学分类,研究区铁铝土土壤剖面有机碳碳储量为0.976Pg,占土壤有机碳总储量的78.1%。按土地利用方式,研究区林地土壤剖面有机碳储量为1.01 Pg,占土壤有机碳总储量的80.3%。统计结果表明,底层土壤(B层+C层土壤)有机碳储量是表层土壤有机碳质量分数的2倍以上,是研究区土壤有机碳的主要碳库。相关分析结果显示,底层有机碳质量分数与表层土壤有机碳质量分数呈显著的相关性,这种相关性是区域尺度上表层土壤有机碳向下迁移的表现。此外,每年由土壤退化侵蚀造成的直接进入周边水体的土壤有机碳流失量为13.3 Tg,约占表层土壤有机碳储量的3.2%,同时每年有20.9 Tg有机碳在研究区土壤中重新分布。研究结果可为合理评估研究区土壤有机碳储量和土壤环境管理提供科学支撑。     

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。     

中国主要人工林土壤有机碳的比较

区域和全球碳循环是全球变化研究中的核心内容之一,其中估算并量化区域乃至全球土壤碳储量已经成为碳循环研究中的重大科学问题。森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,而人工林是重要的人工森林生态系统。中国对小尺度区域内一个或数个人工林土壤有机碳含量、密度和储量等已进行了大量研究,但缺乏对全国尺度下主要人工林土壤有机碳的比较研究。本文通过对近10 a内的橡胶（Hevea brasiliensis）、桉树（Eucalyptus spp.）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、毛竹（Phyllostachys edulis）、马尾松（Pinus massoniana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、杨树（Populus spp.）、油松（Pinus tabulaeformis）和落叶松（Larix spp.）等9种人工林土壤有机碳53篇文献资料的统计分析,估算了中国主要人工林的土壤有机碳含量、密度及储量等。结果表明,9种人工林0-60 cm土壤有机碳含量介于4.0-31.1 g·kg^-1,平均14.8 g·kg^-1;0-60 cm土壤有机碳密度为2.8-15.1 kg·m^-2,平均8.7 kg·m^-2;0-60 cm的土壤有机碳储量介于28.2-158.1 Mg·hm^-2,平均84.5 Mg·hm^-2。以落叶松最高,毛竹、马尾松、桉树、杉木和油松等人工林居中,杨树和橡胶仅高于刺槐,刺槐最低。中国人工林土壤有机碳储量具有较为明显的经度分布性,从西向东逐渐升高;同时也具有一定的纬度分布性,大致表现为南低北高;9种人工林土壤有机碳储量虽明显低于同气候带的天然林,但仍具有很高的固碳潜力。人工林生产管理中,亟待寻找能有效增加土壤碳固定及减少碳损失的途径和措施。     

稻草还田方式对双季稻田耕层土壤有机碳积累的影响

选择南方典型双季稻田,研究不同的稻草还田方式对土壤不同层次有机碳的积累、表土碳密度、C/N比值及水稻产量的影响。结果表明,不同的稻草还田和耕作处理对水稻产量无显著影响;不同稻草还田处理的土壤有机碳和C/N均随土层加深而减小;3个稻草还田处理0-5 cm土层土壤有机碳质量分数显著高于不还田对照,其中,以高桩免耕处理最高,比无草翻耕处理提高13.8%（P〈0.01）;5-10 cm土层表现为高桩翻耕处理显著高于其他处理,增加幅度为1.39-1.66 g kg-1;10-15 cm为翻耕处理（包括稻草不还田和还田）显著高于各免耕处理;稻草翻耕处理（0-15 cm）的耕层有机碳密度显著高于其他处理。因此,南方双季稻田采取稻草翻耕还田方式有利于增加土壤有机碳汇。     

海南岛甘什岭低地次生雨林土壤有机碳及影响因素

热带雨林是世界上最复杂的森林生态系统,在全球碳循环中发挥着重要作用.热带低地次生雨林是受人类干扰较为严重的雨林类型,而关于其土壤有机碳库的研究甚少.以海南岛甘什岭热带低地次生雨林为研究对象,通过野外调查采样与室内分析相结合等方法,研究了经人为采伐干扰后自然更新恢复形成的3种林分类型(Ⅰ为较大采伐强度下恢复的灌丛与低矮乔...     

粤北亚热带山地森林土壤有机碳沿海拔梯度的变化

选择位于南岭国家级自然保护区的广东第一峰——石坑崆,从海拔300 m起到山顶部1 900 m范围,每隔100 m高程设置1条10 m×120 m的样带,共17条样带,研究土壤有机碳含量沿海拔梯度的变化规律及其与植被类型和凋落物层厚度的关系。结果表明,0～20 cm和>20～40 cm土层有机碳含量均随海拔梯度变化呈极显著差异(P<0.001),并随林分类型不同而呈高度显著差异(P<0.01),土壤有机碳含量总体上呈随海拔上升而升高的变化趋势。凋落物层厚度仅对0～20 cm土层有机碳含量有显著影响(P<0.05)。可见,海拔梯度变化是影响土壤有机碳含量的综合和主导因素,而最表层土壤有机碳含量还易受林分因子的影响,这些因子反映了土地利用变化及自然保护历史。该研究结果提示,减少人类活动的干扰和保持林地适合的凋落物层厚度有助于增加森林生态系统的碳储量。     

围湖造田不同土地利用方式土壤有机碳和易氧化碳

围湖造田是我国20世纪50年代后期开始大量出现的与水争地的人类干扰活动。以太湖流域肖甸湖区为试验地,测定分析了该围湖造田区香樟（Cinnamomum camphora）林、水杉（Metasequoia glyptostroboides）林、毛竹（Phyllostachys heterocycla）林和农田4种不同典型土地利用方式35年后0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤有机碳和易氧化碳含量的差异,以及土壤易氧化碳的季节动态。结果表明：表层（0～10 cm）土壤有机碳含量林地显著高于农田,阔叶林高于针叶林。土壤易氧化碳含量随季节与土层深度的变化而变化,香樟林与毛竹林春夏季节大于冬季,水杉林与农田季节波动较平缓。4种土地利用方式下土壤有机碳和易氧化碳均随土层增加含量递减。与围湖地区内的溪流底泥相比,林地与农田表层土壤有机碳含量均有明显增加;与旱地发育的植被土壤相比,围湖后的土壤有机碳含量较低,易氧化碳含量较高,土壤有机碳稳定性较差。围湖造田作为人类对自然生态系统的一种干扰方式,显著改变了原有生态系统的碳循环特征,因此在研究全球碳循环中,围湖造田对生态系统碳循环的影响应该给予充分考虑。     

重庆紫色土区不同森林恢复类型对土壤质量的影响

为了探讨不同森林恢复类型对土壤质量的影响,对南方紫色土区4种主要森林恢复类型及对照地土壤物理和化学特性进行了比较研究。结果表明：4种森林类型的土壤质量均高于长期干扰下对照的土地,天然次生林土壤质量又高于人工林,5种不同状况下土壤质量综合指数由大到小为：天然次生林（0.97）、石栎（Lithocarpus glaber）×木荷（Schima superba）阔叶混交林（0.77）、枫香（Liquidambar formsana）×木荷×石栎×香樟（Cinnamomum camphora）阔叶混交林（0.67）、杉木纯林（0.41）、对照（0.04）。导致人工林和对照地土壤质量相对较低的主要原因是：周期性的森林抚育使土壤结构较差、凋落物量较低和土壤养分流失严重。研究表明,在植被恢复初期阶段,自然恢复是最大限度发挥森林功能的有效途径。