黄土高原4种典型植被对土壤活性有机碳及土壤碳库的影响

对黄土高原丘陵沟壑区4种典型植被(荒草地、文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地)进行了活性有机碳(MBC,Microbial Biomass Carbon;EOC,Easily Oxidated Carbon;POC,Particle Organic Carbon)及有机碳的测定,结果表明:4种植被土壤活性有机碳含量随着土层深度的增加呈逐渐降低的趋势,土壤有机碳为文冠果林地荒草地沙棘林地柠条灌丛,且差异显著(P0.05)。荒草地0—40 cm范围内土壤MBC含量分别比文冠果林地、柠条灌丛、沙棘林地显著降低了8.61%、23.84%、41.42%(P0.05);荒草地土壤POC含量分别比文冠果林地、沙棘林地降低了14.47%、16.67%,比柠条灌丛POC高出了25.00%;但荒草地土壤EOC含量、碳库活度及碳库管理指数均显著高于其他3种植被类型(P0.05)。4中植被类型中沙棘林地土壤微生物熵(SME,Soil Microbial Entropy)最大,而柠条灌丛土壤有机碳储量最小。土壤SOC与土壤EOC、有机碳储量(SOCS,Soil Organic Carbon Storage)显著相关(P0.05),而土壤SOC与POC呈极显著的相关(P0.01);土壤EOC与土壤POC显著相关(P0.05),但土壤MBC与SOC、POC、EOC、SOCS均呈现出不同程度的负相关性。因此土壤活性有机碳能客观反映土壤肥力和土壤质量的变化情况,是描述土壤质量和评价土壤管理的重要指标。     

黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15-400.89、246.56-321.25、267.76-347.05和118.96-245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87-47.63、27.63-42.89、24.66-36.20和15.64-22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14-22.96、12.89-19.75、11.54-14.40和7.23-11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49-10.87和16.27-24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%-4.85%、2.56%-4.45%、2.08%-5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P < 0.05); MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P < 0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。     

黄土高原羊圈沟小流域土地利用时空变化的土壤有机碳效应

土地利用变化是影响土壤有机碳储量和分布变化的重要驱动因素,为进一步探讨土地利用变化对土壤有机碳的影响,根据土壤样点数据、土地利用类型图,分析了黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域2006—2011年土地利用变化及其对表层土壤有机碳密度和储量的影响,主要结论如下:(1)小流域土地利用发生较大变化,主要集中在乔木林地和灌木林地面积的增加,分别为39.697、46.404 hm2;以及草地面积的减少,为64.030 hm2;(2)土地利用方式的变化会导致土壤有机碳密度及储量的变化,其中转变用地类型的土壤有机碳储量增加587.25 kg,以荒草地转出类型增加的土壤表层有机碳储量最多,为441.64 kg;灌木林地转出类型减少的土壤表层有机碳储量最多,为-21.01 kg。草地-灌木林地、草地-乔木林地、坡耕地-草地、坡耕地-灌木林地、坡耕地-乔木林地、坡耕地-坝地、梯田-草地、梯田-灌木林地、梯田-乔木林地、梯田-坝地、坝地-草地、坝地-灌木林地、坝地-乔木林地等转换用地类型的表层土壤碳密度增加值高于保持用地类型碳密度的增加值,说明这些地类的转换有利于表层土壤有机碳储量的增加,即有利于表层土壤碳汇的形成;而其他地类转换造成了表层土壤的碳排放,应该引起足够的重视;(3)土壤固碳应着眼于长期效应,频繁的土地利用类型转化可能会降低土壤碳截流效果,黄土丘陵区植被重建的长期利用和保持更有利于土壤有机碳的积累。     

喀斯特山区不同植被类型土壤有机碳的变化

研究了贵州西南部典型喀斯特山区不同植被类型下常规土壤及小生境土壤中有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化.结果表明:不同植被类型下,常规及小生境土壤有机碳含量均表现为:裸地＜草丛＜灌木林＜乔木林,常规土壤变幅在7.18 ～43.42 g·kg-1,土面和石坑土壤有机碳变幅分别为6.62 ～46.47 g· kg-1和9.01 ～52.07 g·kg-1;颗粒有机碳(POC)/矿物结合态有机碳( MOC)值均为:裸地＜草丛＜乔木林＜灌木林,同一植被类型下,与常规及土面相比,石坑中土壤POC/MOC值最高;植被在由裸地-草丛-灌木林-乔木林的变化过程中,不同粒径土壤颗粒有机碳含量增加,而土壤有机碳主要以砂粒及粉砂粒有机碳形式存在,说明喀斯特地区土壤的固碳能力及有机碳稳定性较弱,土壤易受外界干扰而引发有机碳流失,土壤质量存在下降或退化的风险.     

喀斯特不同土地利用类型裂隙土壤有机碳及磷素赋存特征

以喀斯特石漠化区不同土地利用类型裂隙土壤为研究对象，运用野外调查和实验室内分析相结合方法，探索其有机碳和磷素含量变化及其赋存特征，以期为喀斯特地区开展石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明：4种土地利用类型裂隙土层土壤有机碳赋存含量变化范围为16.067-39.436 g/kg，总体呈现出随土层深度增加而降低的变化趋势；土壤全磷、有效磷赋存含量变化范围分别为0.093-0.274 g/kg、3.836-8.025 mg/kg，整体上在裂隙表层显著高于其他土层，具有上层高下层低的特点；同时，土壤有机碳和磷素总体上属于中度变异。乔木林地和灌丛地的C/P总体上表现出随土层的加深而减小的趋势，而草地和撂荒地先减小后增加，土壤C/P在各土地利用类型裂隙土层变化范围为86.499-268.343，磷的有效性较低；随土层深度的增加，各土地利用类型裂隙土壤有机碳、全磷和有效磷含量逐渐在减少，有机碳对土壤碳磷比、有效磷含量变化有一定影响。     

中亚热带4种林分类型土壤微生物生物量碳氮特征及季节变化

以中亚热带常绿阔叶林及由其改造而来的闽楠、毛竹及杉木人工林为研究对象,采用氯仿熏蒸浸提法测定了4种林分类型表层(0～10 cm)和深层(40～60 cm)土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其季节变化及与土壤理化性质之间的关系.结果表明: 4种林分类型表层土壤MBC和MBN均以常绿阔叶林最高,其次为闽楠人工林、毛竹人工林和杉木人工林,且前三者显著高于后者;各林分深层土壤MBC和MBN无显著差异.4种林分类型的表层土壤MBC和MBN均显著高于深层土壤,且各土层MBC和MBN均具有明显的季节变化,总体呈现出“夏高冬低”单峰曲线变化模式.相关分析表明,4种林分类型土壤MBC和MBN与土壤有机碳、全氮及土壤温度呈显著正相关关系,与土壤容重呈显著负相关关系.表明常绿阔叶林改造成人工林30多年后,表层土壤MBC和MBN呈下降趋势,其中杉木人工林下降幅度最大(分别下降39.0%和49.8%),而对深层土壤MBC和MBN的影响较小.凋落物数量和质量、土壤有机碳和总氮含量及土壤温度是导致各林分类型土壤微生物生物量碳氮差异和季节变化的主要因素.     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素

研究局域尺度土壤有机碳空间分布特征,对准确估算大尺度土壤碳库储量和变化具有重要意义。以黄土丘陵沟壑区典型小流域为对象,采集0-10、10-20、20-40、40-60、60-80、80-100cm土层中(898个土壤样品),采用多元线性逐步回归和地理信息系统(GIS)相结合方法,分析了地形(峁顶、峁坡、沟底)、土地利用(农田、果园、川坝地、草地、灌木林、乔木林)等作用下,小流域不同深度土壤有机碳含量的空间分布特征。结果表明:地形因素不仅对表层(0-10cm)土壤有机碳含量空间分布差异影响显著,而且对深层(40-100cm)影响也显著,且空间格局图上40-100cm可以清晰地看地沟底与峁顶和峁坡显著差异。在0-10cm土层,峁顶以中值斑块(50%)和低值斑块(48%)为主;峁坡以中值斑块(62%)为主,其次是低值斑块(22%);沟底中值斑块占70%,其次为低值斑块(23%)。40-100cm均为低值斑块,沟底低值绿色斑块占34%,远高于峁坡(8%)和峁顶(13%)。土地利用对表层(0-40cm)有机碳含量影响显著,对40-100cm土层无影响。在0-10cm土层,乔木林、灌木林、草地上高值斑块分别占18%、47%、10%,川坝地、农田和果园没有高值斑块,中值斑块分别占80%、53%、85%、73%、39%、23%。10-40cm土层,乔木林、灌木林、草地、川坝地、农田和果园中值斑块分别占21%、46%、22%、19%、5%、4%。但在40-100cm土层,各土地利用下有机碳均处于低值斑块区。坡向上0-100cm各层土壤有机碳含量半阴坡(北部、东北、东部)最高,半阳坡(西部、西南、南部)含量较低。     

岷江上游半干旱河谷区3种林型土壤氮素的比较

比较研究了岷江上游半干旱河谷区辐射松人工林、油松人工林与邻近灌丛0-20cm、20-40cm、40-60cm土层土壤氮素和氮循环过程相关酶的特征,包括土壤有机碳、全氮、碳氮比、硝态氮、铵态氮、无机氮、微生物量氮含量及蛋白酶、脲酶、硝酸盐还原酶活性。结果表明,辐射松林和油松林各土层土壤有机碳含量、碳氮比和硝酸盐还原酶活性无显著差异,油松林土壤无机氮含量和脲酶活性显著高于辐射松林土壤,而辐射松林土壤微生物量氮含量是3种林型土壤中最高的,灌丛0-20cm土层土壤有机碳、全氮含量最高。此外,有机碳、全氮含量、脲酶活性随土层深度增加而降低;而硝酸盐还原酶活性却随土层深度的增加而增强;同时,各土层间蛋白酶活性差异较小。因此,植被类型对土壤氮素转化有一定影响,而从目前的土壤氮素状况来看,油松林土壤中植物可直接吸收利用的氮素高于辐射松林和灌丛;辐射松林土壤微生物固持的氮素含量最高。区域3种植被类型土壤氮素状况还受到半干旱气候因素的强烈影响。     

辽东山地不同森林类型土壤有机碳季节动态及其驱动因子

为探讨辽东山地不同森林类型土壤有机碳季节变化特征及其驱动因子,选取落叶松人工林、蒙古栎-核桃楸次生林和槭树次生林为对象,测定不同土壤层次的土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量及其季节动态,分析土壤理化因子、生物量因子和气候因子对不同森林类型土壤SOC、DOC和MBC的影响。结果表明:不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC含量均表现出明显的垂直分布特征,即0～10 cm10～20 cm20～30 cm,且蒙古栎-核桃楸林显著大于落叶松林和槭树林;不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC含量均有显著的季节变化,表现为夏季较高,DOC和MBC最高值出现的月份不同步;土壤SOC和MBC与土壤含水率、pH、温度呈正相关,与容重和降水呈负相关;土壤DOC与含水率、pH和降水呈正相关,与容重呈负相关;土壤SOC、DOC、MBC多与乔木干、根和凋落物未分解层生物量呈负相关,与灌草层地下生物量和凋落物半分解层生物量呈正相关;不同森林类型土壤SOC、DOC、MBC与其驱动因子的相关程度不同,说明森林类型与气候变化共同作用使不同森林类型形成了其独特的微环境,影响土壤SOC、DOC和MBC含量及其动态变化;蒙古栎-核桃楸次生林土壤SOC、DOC和MBC储量在各土层均显著高于其他森林类型,反映其更有利于养分的累积,是适合辽东山地森林结构调整与土壤恢复的森林构建与改造模式。     

太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量碳、氮的季节动态

为探讨太子河源流域不同类型水源涵养林土壤微生物生物量的生长季动态规律,于2016年4—9月,对落叶松人工林、天然阔叶次生林和油松人工林不同土层土壤微生物量生物量碳(MBC)、氮(MBN)进行监测,并分析MBC、MBN生长季变化与土壤养分及土壤水分的关系。结果表明:天然阔叶次生林土壤MBC、MBN显著大于针叶人工林(P0.05),且随土层增大而减小;不同类型水源涵养林土壤MBC、MBN生长季动态变化规律明显,均表现春季开始逐渐升高,夏季植物旺盛期达到最大值,秋季逐渐降低;不同植被类型土壤MBC/MBN在1~5,其季节动态变化规律先降低后升高再降低。相关性分析发现:MBC、MBN与土壤有机碳、全氮、土壤含水量呈显著正相关,表明该区域土壤有机碳、全氮、土壤含水量是影响土壤微生物生物量的重要因子;不同植被类型水源涵养林对土壤MBC、MBN均具有显著影响,天然阔叶次生林对土壤MBC、MBN的作用更大,有利于养分的累积。因此,建议在该流域开展水源涵养林建设中应加强天然林保护和促进人工林转变为天然次生林。     

土地利用变化对川西米亚罗林土壤活性碳库的影响

为了揭示土地利用变化对土壤活性有机碳库的影响,在四川省亚高山米亚罗林区,以原始冷杉林(M-Y)和由原始林转化成的45年龄云杉人工林(M-60)、25年龄云杉人工林(M-80)和菜地(M-C)等4种土地利用类型为研究对象,进行了土壤的微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WDOC)和易氧化有机碳(LOC)的含量和季节变化研究.结果表明,土地利用变化明显影响土壤活性有机碳组分的含量,其中微生物量碳和水溶性有机碳的变化趋势为M-Y>M-60>M-80>M-C,易氧化有机碳的变化趋势则为M-60>M-Y.土地利用变化没有改变活性有机碳各组分的垂直分布,各组分均随着土层深度的增加而降低,季节变化幅度较小,但枯落物层和表层土壤的变化幅度明显高于深层土壤,而各组分的分配比例变化幅度明显小于活性有机碳含量的变化.     

不同土地利用类型下土壤活性有机碳库的变化

分析了中国科学院沈阳生态试验站不同土地利用类型长期定位试验土壤0～40cm活性有机碳含量,结果表明:0～20cm土层内荒地土壤有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳含量高于割草地和裸地,而割草地颗粒有机碳含量略高于荒地;在20～40cm土层,割草地土壤有机碳、易氧化碳和颗粒有机碳含量较高,而荒地微生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳含量较高。不同土地利用类型土壤活性有机碳含量均随着土层加深而递减。土壤微生物量碳、溶解性有机碳和轻组有机碳的分配比例为荒地>割草地>裸地,易氧化碳和颗粒有机碳的分配比例为割草地>荒地>裸地。土壤活性有机碳的分配比例随土层加深而下降,但溶解性有机碳的分配比例变化趋势相反。     

小兴安岭6种森林类型土壤微生物量的季节变化特征

土壤微生物是森林生态系统的重要调节者和分解者,其微生物量是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。采用氯仿熏蒸浸提法测定了小兴安岭6种森林类型不同季节的土壤微生物量碳(MBC)和氮(MBN),并分析了其与土壤环境因子的关系,探讨根系去除对土壤微生物量的影响。结果表明:MBC和MBN的季节变化因森林类型的差异而有所不同,但最高值多发生在8月中旬;MBC和MBN在根系去除后均有不同程度的减少;MBC和MBN分别与土壤有机碳、全氮及含水量呈显著正相关(P0.05);MBN与土壤温度呈极显著正相关(P0.01)。显然,研究区的土壤微生物量受土壤温度、湿度及土壤有效养分综合作用的影响。     

小兴安岭原始阔叶红松林和枫桦次生林土壤有机碳库比较研究

土壤有机碳含量是全球生态系统碳储量变化的重要指标之一,本研究以空间替代时间序列的方法,分别选取了小兴安岭地区原始阔叶红松林和枫桦次生林并测定土壤有机碳库、土壤全氮含量、土壤微生物量碳及土壤相关理化性质,结果表明,土壤有机碳含量(SOC)、土壤全氮含量(TN)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤含水率等指标随着土壤层的深度增加而逐渐减少最后趋于稳定,而土壤容重随着土壤层的加深而增大。在原始林中0~10和10~20cm层的SOC、TN含量差异不显著,而次生林则差异显著。原始阔叶红松林和枫桦次生林的土壤有机碳密度(SOCD)分别为21.46和21.3 kg·m^-2,差异不显著。原始林和次生林的平均有机碳含量分别为35.79,28.6 g·kg^-1,土壤全氮含量分别为2.86,1.83 g·kg^-1,枫桦次生林MBC与SOC的线性相关性高于原始林。结果表明原始林土壤肥力高于次生林,在今后次生林的管理中应适当混栽针叶树种,原始林中应适当间伐使地下碳储量增加。     

江西瑞昌石灰岩山区退耕还林对土壤有机碳的影响

以江西瑞昌石灰岩山区退耕还林5年的林地为对象,研究了不同退耕还林模式(林苗一体化、药用纯林、多树种混交和竹阔混交)对土壤有机碳含量的影响.结果表明:与对照相比,退耕还林地0～20 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量分别增加24.4%、29%和18.4%,退耕还林显著提高了土壤有机碳含量,增强了土壤碳储能力;0～10 cm土层的土壤有机碳、微生物生物量碳和可矿化碳含量极显著高于10～20 cm土层,且退耕还林地土层间差异大于对照;4种退耕还林模式中,林苗一体化模式对土壤有机碳的影响较大.     

滇南喀斯特断陷盆地土地利用方式对土壤有机碳及其活性组分的影响

土地利用方式是影响土壤有机碳库的重要因素,为探究喀斯特断陷盆地土壤有机碳库对土地利用方式及环境因素的响应,以滇南喀斯特地区5种典型土地利用方式(耕地、草地、灌丛、人工林、天然林)为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳(SOC)及活性有机碳(LOC)组分,即可溶性有机碳(DOC)、易氧化性有机碳(EOC)及微生物量碳(MBC)的含量、储量及分配比例在土壤垂直剖面(0-60 cm)的变化特征。结果表明：5种土地利用方式的SOC含量随土层深度的增加逐渐降低,其储量依次为灌丛(191.77 t/hm²)、草地(166.86 t/hm²)、耕地(142.47 t/hm²)、人工林(134.31 t/hm²)和天然林(102.62 t/hm²);EOC和MBC的平均含量及储量均以草地及灌丛最高、人工林及天然林次之,二者在土壤垂直剖面上与SOC含量的变化特征一致,但EOC和MBC含量在土层间的下降幅度大于SOC;土地利用方式和土层深度对DOC无显著影响(P>0.05);活性有机碳的分配比例受土地利用方式及土层深度的显著影响(P<0.01),其中人工林的EOC/SOC和MBC/SOC显著低于草地、灌丛及天然林。通径分析指出SOC和EOC主要受C/P比、全磷、砂粒和交换性钙的影响,砂粒和C/P比是影响MBC的主要因子。研究阐明在喀斯特断陷盆地地区EOC和MBC对土地利用方式的响应比SOC更敏感。另外,今后在土壤碳库的研究中应更多关注土壤磷和物理结构对其的影响。     

林窗对米亚罗林区云杉低效林土壤有机碳和微生物生物量碳季节动态的影响

研究川西亚高山地区米亚罗林区云杉低效林不同面积林窗(50、100、150 m²)对表层(0～15 cm)、亚表层(15～30 cm)土壤有机碳含量、微生物生物量碳动态特征的影响.结果表明: 对照以及50、100、150 m²林窗表层土壤有机碳含量和微生物生物量碳在4个季节中均显著高于亚表层;各林窗处理下表层和亚表层土壤有机碳含量和微生物生物量碳在不同季节存在差异;林窗处理显著提高各季节土壤有机碳含量和微生物生物量碳,50、100、150 m²林窗表层年均土壤有机碳含量分别较对照提高35.4%、21.2%和10.3%,亚表层提高45.5%、25.0%和12.1%,在土壤表层和亚表层年均土壤微生物生物量碳分别提高26.7%、16.7%、11.3%和24.4%、12.6%、7.3%.土壤有机碳含量与土壤pH、含水量呈显著负相关,与土壤温度呈显著正相关;土壤微生物生物量碳受土壤有机碳以及土壤pH、含水量、温度变化的影响显著.林窗改造可以改善林内环境,林窗面积的增加会显著降低微生物活性和凋落物分解速率,导致土壤有机碳含量和微生物生物量碳降低.
     

黄土高原不同生长阶段油松人工林土壤微生物生物量碳的变化及其影响因素

以撂荒地为对照,油松人工幼龄林(13～15 a)、中龄林(25～27 a)和成熟林(41～43 a)为研究对象,分析了黄土高原典型油松人工林不同生长阶段土壤微生物生物量碳的变化特征及其影响因素.结果表明: 油松幼龄林、中龄林和成熟林土壤微生物生物量碳分别为93.08、122.64和191.34 mg·kg^-1,随发育阶段呈显著增加趋势,且显著高于撂荒地(42.93 mg·kg^-1).土壤微生物生物量碳随土层深度呈逐渐降低的趋势,在0～20 cm土层油松幼龄林、中龄林和成熟林较撂荒地分别提高了134.2%、221.7%和375.7%,在20～40 cm土层分别提高了101.3%、164.3%和337.5%,在40～60 cm土层分别提高了103.1%、146.2%和303.0%.油松胸径、高度、根系生物量以及枯落物的厚度、生物量、全氮含量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关;土壤有机碳、全氮含量及土壤含水量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关.主成分分析表明,油松根系生物量、枯落物生物量和土壤有机碳含量是影响黄土高原油松人工林微生物特征的主要因子.油松生长过程中,枯落物和根系凋落物显著影响了土壤有机碳含量,提高了土壤微生物生物量碳.