秸秆还田条件下农田系统碳循环研究进展

秸秆还田是农田生态系统的固碳减排的一种措施,现已成为国内外学者研究的热点。本文在分析农田系统碳循环流通的基础上,将系统划分为土壤、植物和大气3个子系统,对秸秆还田条件下各个子系统中碳的流动变化情况进行讨论。在土壤子系统中,秸秆还田对土壤有机碳（SOC）、土壤矿化碳、土壤微生物碳（MBC）的变化都有作用。秸秆还田的初期可能会降低微生物利用碳源的能力,影响群落物种分布的均匀度,致使作物对碳、氮利用率下降;然而,长期的效应仍会增加土壤微生物的多样性和活性。研究亦认为秸秆还田特别是与有机肥配合使用,能够提高土壤有机碳的含量;对土壤有机碳矿化具有明显促进作用,但是对土壤原有的有机碳矿化影响尚不清楚。秸秆还田在植物子系统中的影响主要集中在植物光合碳变化。已有的研究表明秸秆还田对作物光合作用的影响表现为正效应;然而根际碳流通的变化尚不清楚。在大气子系统中,秸秆还田能够增强旱地耕作土壤的呼吸作用,促进CO2的排放;而淹水条件下,秸秆还田使土壤有机碳矿化受到了明显抑制,对CO2没有明显影响。与此类似,淹水条件促进CH4排放,排水良好可以减少CH4的释放。事实上对CH4的排放而言,水份的影响可能比秸秆还田所产生的影响更大。笔者认为秸秆还田后土壤有机碳流通变化机理,及根际碳的流通变化影响仍有待进一步解析。其次,农业机械使用所产生的 CO2气体在研究秸秆还田模式时也应被考虑在内。除此之外,秸秆还田这种减排措施（CO2）的减排潜力、适宜应用的区域、可能的协同作用和一些限制及不利因素还没有得到确切的评估,实施过程中应考虑社会和经济层面上的因素。     

气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展

由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林牛态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地牛物嘲表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面(土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库),综述了近10 a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点.参70     

中国水稻土有机和无机碳的空间分布特征

农业土壤碳库对陆地生态系统碳循环的研究具有重要意义。水稻土是中国主要的耕作土壤,在土壤碳固定研究中具有现实意义。文章根据最近建成的中国1∶100万数字化土壤图和全国1490个水稻土剖面数据,估算我国水稻土碳密度和储量,并进一步分亚类和区域研究了水稻土碳库的分布特征。结果表明,中国水稻土面积为45.69×104km2,占我国土壤总面积的4.92%。中国水稻土无机碳的分布面积为5.93×104km2,仅占水稻土总面积的13%。水稻土碳密度具有高度的空间变异性,水稻土剖面0~100cm有机碳密度介于0.53kg·m-2~446.2kg·m-2之间,无机碳密度介于0.05kg·m-2~90.03kg·m-2。水稻土表层0~20cm有机碳密度介于0.17kg·m-2~55.38kg·m-2之间,无机碳密度介于0.01kg·m-2~21.85kg·m-2。中国水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm碳总储量分别为5.39Pg和1.79Pg。水稻土碳储量以有机碳为主,约占水稻土碳总储量的95%,水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm有机碳储量分别为5.09Pg和1.72Pg。水稻土无机碳储量较低,仅占水稻土碳总储量的5%左右,水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm无机碳储量分别为0.30Pg和0.07Pg。     

湿地碳循环研究综述

湿地由于其巨大的碳库储存能力而成为碳循环研究的热点之一.从湿地CO_2/CH_4释放时空格局,CO_2/CH_4释放影响因子,碳"源""汇"评估及人类活动影响四个方而综述了国内外湿地碳循环方面的研究工作.认为当前对湿地碳排放过程各种潜在的影响因素比较清楚,但碳排放过程各种影响因子之间存在的交互作用有待于进一步深入研究.在进行不同湿地类型碳循环研究的同时,应加强包括微生物、植物根系等地下碳动态研究,加强碳、氮耦合研究.在评估人类活动对湿地碳循环的影响过程中,要综合考虑植被碳库、土壤碳库及土壤碳排的变化.另外,无论从认识不同湿地类型碳过程特征及机理的角度,还是从减少全球或区域碳收支估测不确定性的角度来看,加强数据缺乏地区的湿地类型的碳平衡及相关碳过程的研究都具有重要意义.     

大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计,全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇,土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度,因此,土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下,大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程,简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展,并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加,但湿地植物的净初级生产力也有可能降低;2）光合产物向根系分配的数量增加,地上／地下生物量降低,根系形态发生变化,根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高;3）植物含氮量降低,C／N提高,次生代谢产物增加,微生物生长受到抑制,植物残体分解速率降低;4）土壤呼吸速率显著增加,提高幅度受植物类型与土壤状况的影响;5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性,脱氢酶和转化酶活性增加,酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响;6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌;7）CH4释放量增加,在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性,研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点,同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程,因此,加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。     

水稻土中半胱氨酸分解产生含硫气体的研究

在室内培养条件下,测定了水稻土中含硫气体的释放．结果表明,该土壤中有硫化氢(Ｈ２Ｓ),羰基硫(ＣＯＳ),二甲基硫(ＤＭＳ)三种气体释放．当土壤中加入半胱氨酸后,ＣＯＳ和Ｈ２Ｓ气体的浓度有了明显增加,并有ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ测出,而ＤＭＳ的浓度变化不大．这些结果表明半胱氨酸的分解可能是 ＣＯＳ,Ｈ２Ｓ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ的产生源之一．在好氧(正常大气)条件下,Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ的释放量低于厌氧(氮气氛围)条件下的释放量,ＤＭＳ则高于厌氧条件下．这表明水稻土中半胱氨酸分解产生 Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ需较强的还原条件,产生这四种气体的微生物需要严格的厌氧条件．产生ＤＭＳ的微生物则比前者需要高一些的含氧量．在光照条件下,各含硫气体的释放量普遍高于无光照条件下的释放量．释放含硫气体的大多数微生物适宜的含水率为５０%且对土壤的ｐＨ值有一定要求．     

溶解性有机质在红壤水稻土碳氮转化中的作用

溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的C、N库,在土壤有机质分解转化等过程中有着重要的作用。但其在水田土壤C、N转化过程中究竟起多大作用仍不明确。本研究采用室内恒温培养法观测了DOM和红壤水稻土C、N矿化的关系。结果表明,去除DOM显著降低了培养期间土壤有机质的累计矿化量。其中土壤有机碳的累计矿化量下降了11.4%～20.8%(平均15.4%),且其影响主要体现在培养前期;土壤有机氮的累计矿化量下降了16.4～22.9%(平均19.2%)。研究结果初步表明,虽然DOM只占土壤有机质的很少一部分,但在红壤水稻土C、N矿化中起重要作用。     

城市土壤碳循环特征研究进展

由于城市化进程的加速,与人类活动密切相关的城市土壤成为陆地生态系统的重要组成部分.城市土壤碳循环作为城市土壤的重要过程,逐渐成为探讨城市生态系统与全球变化关系的重要介质.文章综述了城市土壤碳储量特征、微生物对城市土壤碳循环的影响及城市土壤的碳管理.概青之,城市土壤碳储量分布具有空间和时间的差异性;自然因素与人为因素均对城市土壤碳储虽有重要影响;城市诸多代谢过程相互作用可以通过影响土壤微生物进而影响土壤有机碳的转化过程.同时,作为城市生态系统的重要组成部分,城市土壤的碳管理有助于提高城市土壤的生态服务功能,也有利于城市生态系统的可持续发展.文章分析认为,城市土壤碳循环与城市生态系统其他功能的相互作用将是今后研究的主要方向.     

长期施肥对红壤性水稻土活性碳的影响

在23年的长期田间定位试验区,研究了不同施肥对红壤性水稻土活性碳的影响。结果表明,在不施肥(CK)、无机肥(NPK)、有机肥(猪粪 紫云英绿肥)(OM)和无机肥与有机肥配施(NPKM)处理中,土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤微生物量碳含量、潜在可矿化碳含量和可溶性有机碳含量从高到低顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK,长期施用肥料,特别是施有机肥与无机肥配施能提高土壤微生物量碳、潜在可矿化碳和可溶性有机碳含量,从而保持和提高土壤碳库质量。同施肥处理A层的土壤活性碳占土壤有机碳的比率显著大于P层;同施肥处理同发生层各土壤活性碳占土壤有机碳比率从高到低的顺序为:潜在可矿化碳的比率(R2)>微生物量碳的比率(R1)>可溶性有机碳的比率(R3);同施肥处理同发生层土壤活性碳占土壤有机碳比率R1、R2、R3大小顺序都为:NPKM>OM>NPK>CK。除P层微生物量碳和可溶性有机碳之间外,土壤有机碳总量与各活性碳之间以及各类活性碳之间相关性均达到极显著水平。     

长期不同施肥措施对红壤水稻土有机碳和养分含量的影响

将红壤丘陵地区的荒地开垦为水田不仅可以防治土壤侵蚀,而且能增加土壤肥力,提高农田生产力.本文研究了红壤荒地垦殖为稻田,长期定位施肥15年后不同施肥措施下水稻土的有机碳和养分含量特征.结果表明:不同施肥措施包括不施肥条件下,15年水稻垦殖都提高了土壤肥力.不同施肥措施水稻土的pH提高了0.9～1.3个单位.耕层土壤有机碳含龟达到8.19～1O.13 g·kg-1,全氮含量达到0.89～1.20 g·kg-1,有机碳与全氮含最都有明显提高,且有机碳和全氮含量之间相关性极显著.水稻土耕层全磷含量在0.25～0360 g·kg-1之间,有效磷含量在2.2～20.9 mg·kg-1之间,化学磷肥的培肥效果好于有机肥(猪粪),有机无机磷肥配施能显著提高土壤全磷和有效磷库.土壤全钾还未有明显变化,土壤速效钾含量在40.4～142.5 mg·kg-1之间,不同施肥措施除氮钾肥处理外都造成了土壤速效钾含量下降,秸秆还田到目前为止对于土壤速效钾含量还没有明显作用.     

土壤生态系统中黑碳研究的几个关键问题

因人类活动的影响,全球大气C02浓度自1750年以来呈现逐步上升的趋势。农业生产活动与气候变化紧密相关,因土地利用方式的改变以及高度集约化的粮食、食物生产等农业活动都有可能增加CO2等温室气体的排放。如何遏制和减少大气中的CO2浓度是当前的热点问题,黑碳这一物质形式有可能为这一问题的缓解或解决提供新途径。生物质黑碳是生物质材料在低氧或无氧状态下经热裂解而形成的一种富含碳元素的有机连续体,其中碳（C）元素的含量高达70％-80％,并且大多以稳定的芳香环形式而存在。人类生存环境中所形成黑碳的80％以上最终都要归于土壤,且由于其较强的抗分解能力而长期滞留于土壤环境中。利用黑碳的这些特性及其碳封存能力,实施积极而有效的土壤管理措施,有可能增加土壤生态系统中的碳储存,从而为人类社会应对全球气候变化提供新的机遇。在文献资料调研的基础上,描述了土壤中黑碳的来源及其增加土壤碳储存、减缓陆地生态系统碳循环的潜力;阐释了量化土壤中黑碳的重要性以及精确测定土壤黑碳含量的关键所在;揭示了黑碳在土壤环境中的稳定性,探讨了外源黑碳与土壤本体有机碳的相互作用关系,并分析了黑碳对土壤温室气体排放的影响及其不确定性。揭示这些问题有助于客观评价黑碳能否作为一个有效的土壤有机碳库,也益于明确黑碳在全球碳循环以及中国农业减排过程中的作用与地位。     

稻田土壤种子库研究进展

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。稻田土壤种子库是地上杂草产生的根本来源。我国是一个水稻种植大国,目前关于稻田土壤种子库的研究还不够全面和深入。研究稻田土壤种子库对于防治稻田草害具有重要指导意义,同时也是种子库研究领域的一个重要补充。取样方法和取样时间是研究土壤种子库的关键所在。而萌发法是最常见的判定方法。关于稻田土壤种子库大小的结论相差很大,从103~105 m-2不等。稻田土壤种子库中的杂草主要有19科55种,一般的稻田可检出10科或20种左右。种子的垂直分布格局主要受耕作强度的影响。70%~80%甚至更多的杂草种子分布在0~10 cm。稻田土壤种子库由于萌发、捕食、衰老和种子散布等原因具有季节动态。轮作制度、耕作方式、不同施肥处理以及除草方式等对稻田土壤种子库有重要影响。连续多年的田间管理会使种子库的大小、分布和物种组成产生年际变化。目前,需要加强长期定位研究,扩大研究区域和研究内容,重点研究杂草种子的休眠萌发机制和种子命运研究,为杂草治理提供更准确的信息。     

稻田土壤对铵的矿物固定对土壤保氮作用的贡献

为了定量评价土壤对铵的矿物固定作用在土壤对肥料氮的保持作用中的相对贡献,通过室内培养试验和分析测定,研究了湖南省几种主要母质发育的水稻土对添加铵的矿物固定作用及其对土壤保氮作用的贡献。结果表明:土壤对外源铵的矿物固定是土壤重要的保氮机制之一,但不同土壤对保氮作用的相对贡献大小不一,以河沙泥的固铵作用对土壤保氮作用的贡献最大,固铵量占总保氮量的51.5%,红黄泥最低,固铵量仅占总保氮量的17.1%,其余五种土壤的固铵作用对土壤保氮作用的贡献大小顺序依次是黄泥田(43.7%)、湖潮泥(35.5%)、紫泥田(35.4%)、灰泥田(25.0%)、麻沙泥(20.8%)。     

灭线磷在稻田土壤和田水中的降解动态和残留分析

采用气相色谱法研究了10%灭线磷GR(颗粒剂,下同)中灭线磷在广东省、湖北省两地水稻田土壤和田水中的残留降解动态和最终残留量.研究结果表明灭线磷在土壤和田水中的添加回收率分别为82.85%～93.70%和85.03%～98.17%.灭线磷在稻田土壤和田水中降解动态符合一级动力学指数模型,在广东省和湖北省稻田土壤中的半衰期分别为9.73 d、10.70 d,田水中的半衰期分别为0.83 d、0.85 d.10%灭线磷GR以(1800 g(a.i.)·m~(-2)和2700 g(a.i .)·hm~(-2)两个剂量施药后,灭线磷在广东省土壤中的最终残留质量分数为0.002 3～0.0034mg·kg~(-1);2700 g(a.i.)·hm~(-2)施药后,灭线磷在湖北省土壤中的最终残留质量分数为0.001 7 mg·kg~(-1),1800 g(a.i.)·hm~(-2)施药后,在土壤中未检测出灭线磷.     

我国桉树人工林立地土壤问题研究概况

我国引种桉树。虽已100多年，但研究桉树人工林土壤问题，却只有50多年的历史。这方面的研究，包括桉树人工林土壤本底调查、土壤性质与林木生长的关系、桉树人工林土壤肥力衰退防治、桉树人工林土壤管理、桉树速生丰产的土壤肥力指标、桉树人工林生态系统土壤养分和水分循环等。文章对这方面研究的概况作了简要的综述。