土地利用方式对缙云山土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

土壤团聚体对土壤肥力、质量和土壤的可持续利用等有很大的影响,是水、肥保蓄与释供功能的物质基础.通过湿筛法,将缙云山林地、撂荒地、果园和坡耕地这4种土地利用方式土壤进行粒径分组,得到大团聚体(>2 mm)、中间团聚体(0.25~2 mm)、微团聚体(53μm~0.25 mm)以及粉+黏团聚体(<53μm)的质量分数,测定各粒径团聚体中的有机碳含量,并计算0~60 cm土壤深度内各粒径土壤团聚体的有机碳储量.结果表明,土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳具有重要影响.林地的开垦行为会导致大团聚体的破碎化,果园及坡耕地>0.25 mm的大团聚体含量分别为44.62%和32.28%,分别比林地降低38.58%(P<0.05)和91.52%(P<0.05),土壤结构趋于恶化;而坡耕地闲置为撂荒地后,则会促使粉+黏团聚体向粒径大的微团聚体及中间团聚体转化,使土壤结构趋于改善.在0~60 cm土层内,果园及坡耕地土壤颗粒的MWD(平均质量直径)和GMD(几何平均直径)值均显著低于林地(P<0.05),而坡耕地撂荒后,MWD和GMD值均显著升高(P<0.05),表明林地开垦为果园和坡耕地导致土壤团聚体的稳定性降低,容易被水分散,而坡耕地弃耕撂荒会增强团聚体的稳定性,提高土壤抵抗外力破坏的能力.4种土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳含量均随土壤深度的增加而降低.在0~60 cm的土壤深度内,不同土地利用方式下各粒径土壤团聚体有机碳储量表现为:大团聚体有机碳储量为林地(14.98Mg·hm-2)>撂荒地(8.71 Mg·hm-2)>果园(5.82 Mg·hm-2)>坡耕地(2.13 Mg·hm-2),中间团聚体有机碳储量为撂荒地(35.61 Mg·hm-2)>林地(20.38 Mg·hm-2)>果园(13.83 Mg·hm-2)>坡耕地(6.77 Mg·hm-2),微团聚体有机碳储量为撂荒地(22.44 Mg·hm-2)>林地(10.20 Mg·hm-2)>果园(6.80 Mg·hm-2)>坡耕地(5.60 Mg·hm-2);粉+黏团聚体有机碳储量为撂荒地(22.21 Mg·hm-2)>林地(17.01 Mg·hm-2)>果园(16.70 Mg·hm-2)>坡耕地(9.85 Mg·hm-2).各粒径土壤团聚体内有机碳储量均为林地和撂荒地高于果园和坡耕地,表明将林地开垦为果园和坡耕地后,将导致各团聚体组分内有机碳的损失,而坡耕地撂荒则有助于土壤有机碳的恢复和截存;林地和撂荒地土壤有机碳主要蓄积在中间团聚体内,而果园和坡耕地则主要蓄积在粉+黏团聚体内,表明在土地利用变化过程中,粒径较大的团聚体有机碳不稳定,更容易发生变化.     

缙云山不同土地利用方式对土壤活性有机碳、氮组分的影响

以位于重庆市北碚区的缙云山为研究对象,通过采集亚热带常绿阔叶林(以下简称林地)、撂荒地、果园、坡耕地0~60cm深度的土壤样品,测定其MBC(微生物生物量碳)、MBN(微生物生物量氮)、DOC(可溶性有机碳)、DON(可溶性有机氮)含量,探讨土地利用方式对土壤活性有机碳、氮组分的影响.结果表明,4种土地利用方式下土壤MBC、MBN、DOC、DON含量均随着土壤深度的增加而降低.在0~60 cm的土壤深度内,土地利用方式对土壤MBC、MBN和DON含量的影响并不明显;撂荒地DOC含量显著高于其它3种土地利用方式,说明坡耕地撂荒能显著提高土壤DOC含量.在0~60 cm土层,林地、撂荒地、果园、坡耕地间MBN、DOC、DON分配比例均无显著差异,但坡耕地MBC分配比例显著高于其它3种土地利用方式,表明坡耕地土壤有机碳具有较高的生物活性,这可能是由于坡耕地施加绿肥以及粪肥等有机肥所致.各土地利用方式下DOC/DON最高,MBC/MBN次之,SOC/TN最低,说明可溶性有机质的生物固化作用最强,而土壤总有机质的矿化作用最明显.4种土地利用方式下SOC/TN、MBC/MBN及DOC/DON均为坡耕地最低,且比值都低于20,表明坡耕地土壤有机质的矿化作用较强,容易造成土壤碳的损失.     

缙云山不同土地利用方式下土壤团聚体中活性有机碳分布特征

于缙云山阳坡同一海拔高度处选择了亚热带常绿阔叶林(简称林地)、荒地、坡耕地和果园4种土地利用方式,在0~60 cm的土壤深度内每隔10 cm采集一个土壤样品,测定大团聚体(2 mm)、中间团聚体(0.25~2 mm)、微团聚体(0.053~0.25 mm)以及粉+黏团聚体(0.053 mm)这4种粒径团聚体内的土壤活性有机碳(labile organic carbon,LOC)的含量,分析缙云山不同土地利用方式对团聚体LOC的影响.结果表明,各粒径团聚体中LOC含量均随土壤深度的增加而显著降低,呈现出明显的垂直递减性;在0~60 cm土壤深度的各土层上,基本上均表现为林地和撂荒地各粒径团聚体中LOC含量高于坡耕地和果园.采用土壤等质量方法计算LOC储量,显示大团聚体LOC储量为林地(3.68 Mg·hm-2)撂荒地(1.73 Mg·hm-2)果园(1.43 Mg·hm-2)坡耕地(0.54 Mg·hm-2);中间和微团聚体LOC储量为撂荒地(7.77 Mg·hm-2和5.01 Mg·hm-2)林地(4.96 Mg·hm-2和2.71 Mg·hm-2)果园(3.55 Mg·hm-2和2.10 Mg·hm-2)坡耕地(1.68 Mg·hm-2和1.35 Mg·hm-2);粉+黏团聚体LOC储量为撂荒地(4.32 Mg·hm-2)果园(4.00 Mg·hm-2)林地(3.22 Mg·hm-2)坡耕地(2.37Mg·hm-2).除粉+黏团聚体LOC储量略低于果园外,林地和撂荒地其他粒径团聚体LOC储量均高于果园和坡耕地,表明林地开垦为果园和坡耕地会导致LOC的降低,而坡耕地撂荒则会促进LOC的增加.林地和荒地LOC主要分布在中间团聚体,而果园和坡耕地则为粉+黏团聚体内LOC储量最高,表明在土地利用的转变过程中,粒径较大的团聚体更容易积累或损失LOC.4种土地方式下各粒径团聚体中LOC分配比例随土壤深度的增加而降低,果园和坡耕地各粒径团聚体内LOC分配比例略高于林地和撂荒地,表明林地和撂荒地土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)性质更稳定,更有利于碳在土壤中的留存,从而减少SOC矿化分解向大气的释放.相关分析表明,土壤团聚体LOC含量与土壤团聚体总有机碳含量呈极显著正相关关系,表明团聚体LOC可以作为衡量西南地区山地土壤团聚体有机碳动态的一个敏感性指标.     

土地利用方式对土壤团聚体稳定性和有机碳含量的影响

探究不同土地利用方式下土壤团聚体的粒径分布、稳定性及有机碳在各粒径团聚体中的分布规律,以期为重庆地区土壤结构的改善及土壤有机碳库的维持及提高提供依据.以重庆市北碚区6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,采用湿筛法对土壤进行粒径分组,对比分析了6种土地利用方式处理下土壤团聚体和团聚体有机碳在0～20、20～40、40～60和60～100 cm土壤剖面中的分布规律.结果表明,不同土地利用方式下,土壤的结构和肥力水平存在显著的差异.在0～100 cm土层土壤的各粒径团聚体中,6种土地利用方式的团聚体粒径均以 0. 25 mm为主;其中,竹林 0. 25 mm团聚体含量最高,其次是荒草地,旱地与果园含量最低.不同土地利用方式下0. 25～2 mm的粒径团聚体主要分布在0～20 cm土层(28. 78%～50. 08%),而0. 053～0. 25 mm和0. 053 mm的粒径团聚体主要集中在40～60cm土层.在整个土壤深度内,竹林和荒草地的土壤团聚体MWD和GMD均高于其他土地利用方式,即二者的土壤团聚体稳定性较强.土壤团聚体稳定性与土壤团聚体有机碳呈极显著正相关(r=0. 569,P 0. 01),在0～100 cm土层中,土壤0. 25～2 mm和0. 053 mm粒径的有机碳含量较高,其中0. 25～2 mm的最高,平均含量为56. 54 g·kg~(-1).除旱地土壤各粒径团聚体有机碳含量在20～40 cm土层内最高,其他土地利用方式下土壤各粒径团聚体内有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,表现出显著的表层富集现象.总体上,6种土地利用方式下,竹林和荒草地在各土层中的土壤团聚体稳定性较好,且在各土层中,竹林土壤各粒径团聚体有机碳含量最高.     

缙云山不同土地利用方式下土壤植硅体碳的含量特征

植硅体碳是长期封存土壤有机碳的一种形式,对土壤固碳有重要意义.以西南地区常见的6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,探讨了不同土地利用方式下植硅体碳含量在不同剖面上(0～20、20～40、40～60和60～100 cm)的分布规律,并估算了植硅体碳储量,分析了陆地生态系统碳汇特征.结果表明,在6种土地利用方式中,竹林土壤有机碳和植硅体含量在土壤剖面上的平均值均为最高,分别为16. 75 g·kg-1和59. 66 g·kg-1.在4个土层,竹林土壤植硅体含量均显著高于其他土地利用方式(P 0. 05).对植硅体碳而言,6种土地利用方式下的土壤植硅体碳平均含量变化范围在0. 55～1. 96 g·kg-1,其中竹林各土层的植硅体碳含量都高于其他土地利用方式.竹林土壤植硅体碳总储量(23. 45 t·hm-2)显著高于其他土地利用方式土壤植硅体碳总储量(P 0. 05).统计分析表明,土壤全硅与土壤植硅体、土壤植硅体碳均表现出极显著的正相关关系(P 0. 01).不同土地利用方式下土壤植硅体与植硅体碳的含量总体表现为随着土层深度的增加而下降,存在一定的表层富集现象.     

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg~(-1)、0.26~3.06 g·kg~(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.     

缙云山4种森林植被土壤团聚体有机碳分布特征

以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林这4种亚热带森林植被为研究对象,分析不同林分下土壤团聚体及团聚体有机碳在0～20、20～40、40～60和60～100 cm土壤剖面上的分布规律.结果表明,阔叶林土壤 2 mm粒级团聚体含量、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)及 0. 25 mm团聚体含量(R0. 25)均随土层深度的增加而降低,而其他林分在整个土层中则无明显规律.在各土层中,竹林以 2 mm粒级团聚体为主(30. 73%～53. 08%);阔叶林和混交林的2～0. 25 mm粒级团聚体含量较高,为36. 27%～44. 67%和48. 69%～52. 44%;针叶林的优势粒径为2～0. 25 mm和0. 053 mm.总体上,在各土层中,竹林团聚体的MWD、GMD、R0. 25值均高于其他林分,且其分形维数(D)低于其他林分,可见竹林的土壤团聚体稳定性较好.随着土层深度的增加,不同林分(除针叶林外)土壤团聚体有机碳含量逐渐降低,其中竹林团聚体有机碳含量最高,显著高于针叶林和混交林.就不同团聚体粒级而言,4种林分土壤团聚体有机碳在整个土壤剖面上无明显规律,但各土层均以2～0. 25 mm和0. 053 mm粒级团聚体有机碳含量较高.不同林分下土壤团聚体有机碳相对贡献率存在显著差异,其中针叶林中0. 053 mm粒级团聚体有机碳贡献率最高;竹林的 2 mm粒级团聚体有机碳贡献率高达27. 44%～53. 47%;而阔叶林和混交林则以2～0. 25 mm粒级团聚体有机碳贡献率最高.缙云山的4种林分中,竹林的土壤团聚体稳定性较好,而针叶林的较差;在各土层中,竹林土壤各粒级团聚体有机碳含量最高,针叶林最低.     

渭北旱塬土地利用方式对土壤团聚体稳定性及其有机碳的影响

揭示果园、农耕地两种土地利用方式对土壤团聚体分布、稳定性及有机碳含量的影响,为渭北旱塬乃至黄土高原区土壤碳库的优化管理提供科学依据.通过同步采样及湿筛法将果园和农耕地这2种土地利用方式进行土壤粒径分组,得到大团聚体( 2 mm)、中间团聚体(0. 25～2 mm)、微团聚体(0. 053～0. 25 mm)及粉黏粒(0. 053 mm)组分质量分数,测定各组分团聚体有机碳含量,并计算出0～40 cm土层各组分有机碳储量.结果表明,在0～20 cm土层,农业土地利用方式对土壤团聚体含量分布、稳定性具有显著影响.果园不同粒级团聚体( 2、0. 25～2、0. 053～0. 25和0. 053 mm)含量均值分别为12. 9%、51. 3%、28. 8%和7. 0%,农耕地土壤各粒级团聚体含量分别为8. 3%、49. 7%、33. 6%和8. 4%, 0. 25 mm团聚体含量显著高于农耕地.在0～40 cm土层,农耕地土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著低于果园(P 0. 05).不同土地利用方式对土壤各团聚体内有机碳含量影响主要在0～10 cm土层,与农耕地相比,果园大团聚体、中间团聚体、微团聚体和粉黏粒内有机碳含量分别提高了56. 0%(P 0. 05)、57. 1%(P 0. 05)、40. 8%(P 0. 05)、13. 0%(P0. 05).各粒径团聚体内有机碳(粉黏粒除外)储量均为果园高于农耕地.果园增加了 0. 25 mm大团聚体及其有机碳含量,缓解了农耕地对土壤团聚体的破坏,并提高了有机碳的稳定性.因此,与农耕地相比,果园土壤团聚体稳定性及有机碳含量较高,提高了团聚体对土壤有机碳的物理保护作用,有利于土壤有机碳积累,促进了土壤固碳.     

缙云山土地利用方式对土壤轻组及颗粒态有机碳氮的影响

选取缙云山阳坡同一海拔处亚热带常绿阔叶林(以下简称林地)、果园、坡耕地和撂荒地这4种不同土地利用类型,在0~60 cm深度内每隔10 cm采集一个土样,测定土壤轻组有机碳氮(LFOC、LFON)和颗粒态有机碳氮(POC、PON)含量,并计算其分配比例和碳氮比.结果表明,在0~60 cm土壤深度范围内,林地转变为坡耕地后,LFOC及LFON含量分别降低了71.42%和38.46%(P0.05),转变为果园后变化不明显,坡耕地撂荒后其含量分别升高了3.77倍和1.38倍(P0.05);林地转变为坡耕地或果园后,POC及PON含量均无明显变化,而坡耕地撂荒后其含量分别增加了4.12和1.25倍(P0.05).林地转变为坡耕地后土壤LFOC及LFON分配比例显著降低,转变为果园后则明显升高,而POC及PON分配比例变化均不明显;坡耕地撂荒后,LFOC、LFON、POC、PON分配比例均显著增加.土壤SOC/TN为撂荒地(12.93)林地(8.53)果园(7.52)坡耕地(4.40),LFOC/LFON为撂荒地(16.32)林地(14.29)果园(11.32)坡耕地(7.60),POC/PON为撂荒地(23.41)坡耕地(13.85)林地(10.30)果园(9.64).以上研究结果表明林地开垦为果园或坡耕地后容易导致土壤轻组有机碳氮的损失,而坡耕地撂荒则有利于土壤活性有机碳氮的积累;林地转变为坡耕地减弱了土壤有机碳氮的活性,而林地转变为果园以及坡耕地撂荒均使土壤有机碳氮活性增强;林地转变为坡耕地和果园加剧了土壤有机质的矿化,相对而言,坡耕地撂荒后有利于土壤有机质的固定.     

江汉平原不同土地利用方式下土壤团聚体中有机碳的分布与积累特点

论文探讨了江汉平原果园、旱地、水田、水旱轮作等利用方式下土壤团聚体的组成、有机碳与活性有机碳的分布与积累特点。结果表明:供试土壤团聚体的组成均以2～20μm粒径为主,其次为<2μm和20～50μm粒径,<50μm粒径团聚体的含量占团聚体总量的80.8%～94.1%。不同利用方式下有机碳含量的峰值均出现在200～2000μm团聚体中,且>50μm粒径团聚体中有机碳的含量比<50μm粒径的高;但69.8%～86.6%的有机碳分布在<50μm粒径团聚体中,其中以2～20μm团聚体中有机碳所占的比例最大(35.2%～45.9%),细微团聚体固碳能力较强,而粗粒径团聚体中的有机碳对土地利用方式的变化较为敏感。土壤团聚体中的活性有机碳以2～20μm粒径的最低,<2μm和20～50μm中有机碳的活性相差不大;不同粒径的团聚体中均为水耕利用方式下(水田和水旱轮作)土壤活性有机碳的含量比旱耕利用方式下(果园和旱地)的高,但随着土壤团聚体粒径的增加,由水耕利用方式下活性有机碳所占的比例较大逐渐过渡到以旱耕利用方式下活性有机碳的比例较大。由于供试样品中2～20μm团聚体中有机碳积累最大、固定的有机碳最多,可以考虑将2～20μm团聚体作为土壤固定有机碳的特征团聚体。这些结果可为我国区域土壤有机碳的循环提供科学数据。     

川西亚高山不同土地利用类型对土壤微生物量碳动态特征的影响

20 世纪50 到60 年代,川西亚高山林区林分由于大量砍伐后更新,以及近年国家实施重大生态工程项目,土地利用类型发生显著变化。文章选取米亚罗林区典型的原始冷杉暗针叶林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林等6 种不同土地利用类型,以坡耕地为对照,揭示了不同土地利用类型对表层(0~15 cm)和亚表层(15~30 cm)土壤有机碳、微生物量碳含量及土壤微生物熵的动态特征的影响。结果表明:不同土地利用类型的土壤有机碳微生物量碳含量在土壤表层显著大于亚表层(P<0.05);季节动态上土壤有机碳含量冬季最高,其次为夏季,秋季最低,而土壤微生物量碳则表现出相反的动态特征。不同土地利用类型显著影响着土壤有机碳和微生物量碳含量的动态,土壤有机碳、微生物量碳含量坡耕地在4 个季节均为最低,其中,土壤有机碳含量年均值在表层土壤中分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉+红桦混交林、退耕云杉林、云杉林的23.55%、29.44%、33.12%、43.94%、58.13%和67.63%,亚表层土壤中分别为18.02%、27.30%、32.93%、40.74%、55.26%和58.10%;土壤微生物量碳年均值分别为原始冷杉林、灌木林、草地、云杉林、云杉+红桦混交林、退耕云杉林的20.50%、23.23%、30.63%、36.48%、46.22%和59.07%,在亚表层土壤中则为25.66%、35.65%、40.23%、43.63%、55.34%和66.71%;受不同土地利用类型的影响,土壤微生物熵的动态特征表现出与土壤有机碳含量相反、与土壤微生物量碳含量相一致的规律。     

等碳量添加秸秆和生物炭对土壤呼吸及微生物生物量碳氮的影响

为探究土壤呼吸、土壤微生物生物量碳氮及水热因子对生物炭和秸秆添加的响应,采用LI-8100 土壤碳通量测量仪(LI-COR,Lincoln,USA)测定了常规施肥(CK)、常规施肥+2.25 t·hm-2生物炭-C(T1)、常规施肥+2.25 t·hm-2秸秆-C(T2)、常规施肥+1.125 t·hm-2生物炭-C+...