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。     

岩溶山区不同土地利用方式对土壤活性有机碳动态的影响

对贵州茂兰自然保护区内三种典型土地利用方式(林地、草地和耕地)下土壤活性有机碳组分(土壤溶解有机碳和土壤微生物量碳)的月变化及其对环境因子的响应进行了研究,结果表明在不同的土地利用方式下上覆植被类型不同,其凋落物数量、质量及分解行为不同,有机质的输入量及质量也不相同,从而形成不同的土壤溶解有机碳含量差异,土壤有机碳的大小也存在较大差别。研究结果显示:从全年平均值来看,林地土壤溶解有机碳分别比草地和耕地高25%、48%;从3月到8月,三者均随气温的上升呈增加的趋势,林地和耕地在8月均达到最大值,而草地则在10月达到最大值;林地和草地土壤微生物量碳分别高于耕地81%和45%,林地和草地在10月达到最大值。不同的土地利用方式导致土壤活性有机碳的差异较大,这说明岩溶生态系统中土地利用方式对土壤碳库的大小有较大影响。不同土地利用方式下土壤活性有机碳对环境因子的响应也各不相同,这表明土壤活性碳受众多因素的制约而呈现出一种动态平衡关系,进一步的机理仍需要进行深入研究。     

不同粒径土壤活性有机碳测定方法的探讨

选择不同肥力的沙质栗钙土、潮褐土和草甸栗钙土三种土壤.采用干筛法对其进行处理,获得四种不同粒级的土壤,分别为:<0.15 mm、0.15～0.25 mm、0.25～0.50 mm和0.5～1.0 mm,用目前最常用的两种化学方法分别对不同粒级土壤活性有机碳进行了测定.结果表明:不同粒级土壤活性有机碳含量差异显著(P<0.05),并且土壤活性有机碳含量随粒级增大而降低,其大小顺次为:小于0.15 mm土壤>0.15～o.25mm土壤>0.25～o.5 mm土壤>0.5～1.0mm土壤;与KMnO4氧化法相比,0.2 mol·L-1(1/6K2Cr2O7-1:3H2SO4)氧化,130～140℃油浴煮沸5 min测定土壤活性有机碳的方法结果稳定,重现性好,变异系数小,且时间短,适宜大批土壤样品活性有机碳的测定.     

利用方式对紫色水稻土有机碳与颗粒态有机碳的影响

土壤是陆地生态系统中重要的动态碳库,其微小的变化可能带来对全球大气CO2浓度的较大变化。颗粒态有机碳在土壤中周转速度较快,比土壤总有机碳更易受土地利用方式的影响,对于评价土地利用变化对土壤碳固定过程影响具有重要意义。采集不同的耕作、轮作和施肥处理的14年28茬的紫色土长期试验土壤,分析有机碳与颗粒态有机碳含量在土壤及不同深度分布特点,结果表明:长期垄作免耕并实行水稻(Oryza sativa)油菜(Brassica)轮作的利用方式下,0～10cm土层土壤有机碳与颗粒态有机碳含量明显高于其他利用方式下,而稻油水旱轮作平作利用方式下最低。整个耕层0～30cm深度的土壤有机碳含量介于8.92～29.98g·kg-1之间,颗粒态有机碳含量变幅为0.54～3.43g·kg-1之间,且存在随深度递增而降低的趋势。土壤有机碳与颗粒态有机碳都可用作评价利用方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但颗粒有机碳对于管理措施的响应更为敏感。从总有机碳与颗粒有机碳的关系来看,不同管理下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关。垄作免耕(稻油)的利用方式最有利于有机碳的保护和稳定。     

不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分影响研究

测定了5种土地利用方式下（人工草地、围封样地、一年耕地、弃耕地、自由放牧样地）土壤有机碳、土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳组分含量特征,比较分析土地利用变化对典型草原土壤起源下土壤有机碳组分的变化。结果表明,1）人工草地土壤有机碳含量为（14．98±3．47）g·kg-1,围封样地的为（12．41±6．40）g·kg-1,一年耕地的为（12．20±5．59）g·kg-1,弃耕样地的为（10．39±5．08）g·kg-1,自由放牧样地的为（9．45±3．19）g·kg-1。人工草地土壤有机碳含量明显高于其他样地,围封样地和一年耕地的含量相似,自由放牧样地的含量最小。2）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的含量在不同土地利用方式下的变化趋势与土壤有机碳含量的变化趋势基本一致。土壤有机碳及其组分含量在土壤剖面上,随着土层深度的增加而逐渐降低。3）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的平均分配比率在不同类型样地范围分别为0．24％～0．66％、0．002％～0．019％和0．05％-0．25％,显示出各组分对土壤环境变化的敏感度不同,其中土壤微生物生物量碳更能反映土壤有机碳的早期变化,可以作为表征土壤有机碳变化和土壤肥力的敏感指标。     

秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响

土壤溶解性有机质及其可利用性与土壤质量密切相关。通过研究秸秆不同还田方式(粉碎还田、覆盖还田、高茬还田)对农田土壤溶解性有机碳的影响,探讨了土壤溶解性有机碳对土壤质量的贡献。水溶性有机碳(WSOC)和热水溶性有机碳(HWSOC)通过冷水和热水提取获得。结果表明:秸秆还田能够增加土壤有机质的含量,影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量。在粉碎还田、覆盖还田、高茬还田处理中,粉碎还田的农田土壤中WSOC和HWSOC的含量比覆盖还田、高茬还田的高,粉碎还田的农田土壤中的WSOC和HWSOC占土壤有机碳的百分比也最高。另外,WSOC和HWSOC与土壤呼吸有很好的相关性(相关系数分别为0.75,0.85)。     

崇明岛典型土地利用方式对土壤有机碳和酶活性的影响

为了研究上海崇明岛不同土地利用方式对土壤有机碳以及酶活性的影响,对冬小麦地、蔬菜地、柑桔地和冬绿肥地4种土地利用方式的土壤进行了调查、样品测定和分析。结果表明,土地利用方式对有机碳和4种酶活性的影响极显著。冬小麦地总有机碳和活性有机碳质量分数均最高,分别为19.23g·kg^-1和2.26mg·g^-1,柑桔地土壤脲酶、碱性磷酸酶、纤维素酶和蛋白酶等4种酶活性均高于其他3种土地利用方式,表明采用秸秆还田式的冬小麦地,可以增加土壤总有机碳和活性有机碳质量分数;常年处于免耕状态的柑桔地可以使土壤酶活性增强。     

石灰性土壤添加不同量碳酸钙对秸秆有机碳矿化的影响

广西石灰性土壤面积较广,其较高碳酸盐含量能够影响土壤中物质循环。为了明确石灰性土壤中碳酸盐含量对土壤秸秆有机碳矿化过程的影响,加深对石灰性土壤有机碳的周转与固存机制的认识,开展了土壤外源秸秆添加培养试验,分别设置无添加对照(CK)、添加5%秸秆(C0)、5%秸秆+5%碳酸钙(C1)、5%秸秆+15%碳酸钙(C2)和5%秸秆+25%碳酸钙(C3)处理,以研究石灰性土壤中外源秸秆有机碳的转化与土壤碳酸钙含量的关系。结果表明,与对照相比,添加秸秆后土壤CO₂释放速率、累积释放量、活性有机碳含量均得到大幅提升。培养期间,各处理土壤CO₂释放速率均表现为前期(第2—5天)快速下降、中期(第5—39天)缓慢下降、后期(第39—60天)趋于稳定。不同碳酸钙处理使土壤CO₂累积释放量提升了5.10%—15.69%,但C3处理的土壤CO₂释放速率、累积释放量均低于C1和C2处理,并对土壤有机碳矿化表现出强烈负激发效应,最高为183.33%。随着土壤碳酸钙含量的增加,土壤微生物生物量碳(MBC)含量逐渐降低。土壤碳酸钙...     

土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展

湿地生态系统土壤碳库的周转及碳源/汇过程对全球气候变化起着极其重要的作用,而土壤碳库中的活性碳组分对环境因子变化响应最为敏感,湿地土壤活性有机碳在湿地土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用。不同的土地利用方式对湿地土壤活性有机碳组分的特征分布影响显著,综述了土壤活性有机碳内涵、组分及土地利用方式变化对湿地土壤活性有机碳多种组分的影响研究进展,展望不同土地利用方式下湿地土壤活性碳库的未来研究方向,并提出今后应加强不同土地利用方式下湿地生态系统土壤活性碳库与土壤微生物及土壤酶活性的关系研究,以期为评估湿地生态系统碳源/汇功能提供理论基础。     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤有机碳分解特性

为了探讨土地利用方式对土壤有机碳分解的影响,以黄土台塬的乔木林地、灌木林地、天然草地和耕地等不同植被类型土壤为研究对象,对土壤有机碳矿化分解特征进行分析。结果表明,不同土地利用方式下土壤有机碳含量、有机碳密度、土壤可矿化碳含量和有机碳矿化速率均表现为天然草地和灌木林地较高,耕地最低;而土壤有机碳矿化率和呼吸速率表现为耕地和乔灌混交林地较高,灌木林地和天然草地较低。在土壤孵化的1 575 h内,不同土地利用方式下土壤矿化过程均可划分为4个阶段:0.5~5 h(第1阶段)、5~111 h(第2阶段)、111~399 h(第3阶段)和399~1 575 h(第4阶段);前399 h是可矿化碳排放的主要时段,前111 h是土壤可矿化碳排放速率最大且排放速率下降速度最快的主要时段;总体上,土壤可矿化碳累积排放量随培养时间的延长呈增加趋势,可矿化碳累积排放速率则逐渐降低。土壤有机碳矿化速率随土层深度的增加而递减。土壤有机碳矿化分解速率与有机碳总量有关,土壤呼吸与有机碳总量、矿化碳总量相关性不显著(P>0.05)。     

Simulation of soil carbon changes due to land use change in urban areas in China

Land use change can have a strong impact on soil carbon dynamics and carbon stocks in urban areas. Due to rapid urbanization, large areas of land have been paved, and other areas have undergone rapid land use change. Evaluation of the impact of urbanization on carbon dynamics and carbon stock (30 cm) has become an issue of urgent concern. The soil carbon dynamics, due to rapid land use change in Tianjin Binhai New Area of China, have been simulated in this paper using the RothC model. Because this area is saline, a modified version of RothC that includes a salt rate modifier provided more accurate simulations than the original model. The conversion to urban green land was not accurately simulated by either of the models because of the undefined changes in soil and plant conditions. According to the model, changes of arable to grassland resulted in a decline in soil carbon stocks, and changes of grassland to forest and grassland to arable resulted in increased soil carbon stocks in this area. Across the whole area simulated, the total carbon stocks in 2010 had decreased due to land use change by 6.5% from the 1979 value. By 2050, a further decrease of 21.9% is expected according to the 2050 plan for land use and the continuing losses from the soils due to previous land use changes.     

土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例

土地利用/覆被变化对陆地碳循环影响显著.文章基于实地采集的土壤、植物样品的测试数据和1989、2004两年8月陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法分析吉林省通榆县1989-2004年耕地、林地、草地、盐碱地、沙地等11 种地类之间土地利用变化对土地生态系统有机碳库的影响.计算结果表明1989-2004年通榆县土地生态系统有机碳库共损失了3.18 TgC(1Tg=106t),年均损失约为0.265 Tgc.其中,湿地、草地有机碳库分别损失5.54 TgC和3.71 TgC,盐碱地面积的增加导致有机碳库损失4.75 TgC.林地面积增加和沙地面积减少分别使有机碳库增加了4.58 TgC和3.75 TgC.研究区总体上为一个碳失汇,草地退化、湿地萎缩、土地沙化和盐碱化造成了有机碳库的碳损失,而植树造林、草地植被的恢复和重建等活动则可以显著增加土壤有机碳储量.该研究对于评估自然环境与人为活动影响下,特别是大规模土地整治与生态修复对土壤有机碳的增汇潜力和固碳效应的影响具有重要的理论意义和应用价值.     

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.     

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。     

土地利用方式对土壤动物多样性的影响

为了解不同利用方式下土壤动物多样性状况及其演变,对广州市东部郊区的水稻田、蔬菜地、果园旱地和林地4种土地利用类型0～5、5～10、10～15、15～20cm土层进行了土壤动物取样调查,共获得土壤动物24683只,分别隶属于4门10纲23类。统计分析结果表明,土壤动物多样性受土地利用方式的影响明显。果园旱地和林地的个体数显著高于蔬菜地和水稻田,但果园旱地与林地、蔬菜地与水稻田之间无显著差异;果园旱地和林地的土壤动物类群数显著高于水稻田,但果园旱地与林地、林地与蔬菜地、蔬菜地与水稻田之间的差异不显著;林地和果园旱地的复杂性指数显著高于蔬菜地,但林地与果园旱地和水稻田、水稻田与蔬菜地之间的差异不显著（P〈O．05）。土壤动物的个体数和类群数量随着土壤深度的增加而明显减少,但不同土地利用方式下各层土壤动物的丰富度及其随土层加深而递减的程度则有明显不同,其中,林地和果园旱地的土壤动物在不同土层中较丰富,垂直变化比较和缓,水稻田和蔬菜地的类群数和个体数则随土层的加深而急剧减少。     

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%。