土壤活性有机质及其与土壤质量的关系

活性有机质是土壤的重要组成部分 ,主要包括溶解性有机碳、微生物生物量、轻组有机质。它在土壤中具有重要作用 :(1)可以表征土壤物质循环特征、评价土壤质量 ,可以作为土壤潜在生产力以及由土壤管理措施引起土壤有机质变化的早期指标 ;(2 )在养分周转中起重要作用 ,是植物的养分库 ,可以提供植物所需要的养分如氮、磷、硫等 ;(3)能稳定土壤结构 ,对维持团粒结构稳定性有重要作用。从土壤养分、土壤物理、化学性质方面讨论了活性有机质与土壤质量的关系。土壤中的溶解性有机碳、微生物生物量碳氮含量与土壤有机碳、全氮和碱解氮等物质的含量呈正相关。活性有机质受土壤质地、含水量、温度等因素影响 ,与土壤酸碱度、阳离子交换量等也有关。土壤微生物生物量碳和微生物量 C/有机碳比与土壤粘粒、粉粒含量呈正相关、与砂粒含量呈负相关     

退化红壤植被恢复后土壤轻组有机质的季节动态

以次生林为对照,研究了福建省长汀县河田镇侵蚀退化红壤及其恢复为马尾松林、板栗园和百喜草地后土壤轻组有机质的季节变化.结果表明:侵蚀裸地表层土壤轻组有机质含量在0.05~0.14 g·kg^-1,无明显的季节变化;恢复的马尾松林、板栗园和百喜草地表层土壤轻组有机质含量季节变化明显,其中冬春季节比夏季高58%～122%.夏季恢复植被下的土壤轻组有机质C含量和C/N均较低,而轻组有机质N含量较高,表明夏季高温、高湿的气候条件导致轻组有机质快速分解.次生林轻组有机质的季节变化趋势与恢复的生态系统基本一致,但波动幅度较小,5～10 cm土层轻组有机质含量无明显的季节差异.土壤轻组有机质的季节动态还受小生境和植被类型的影响,与林地相比,百喜草地土壤轻组有机质数量波动幅度较高.建议采用多次取样或者综合气候、植被和经营措施等因素确定合适的取样时间,以提高轻组有机质的观测精度.     

水蚀条件下不同土壤氮素和有机质流失规律

人工模拟施水冲刷试验研究结果表明,随施水冲刷强度的增大,不同土壤硝态氮、铵态氮、有机质和全氮流失加剧,泥沙全氮和有机质富集程度减少;当给不同土壤施等量的硝酸铵时,发现随径流流失化肥的铵态氮和硝态氮分别占施入量的０．９％－３．５％和８．２％－１９．７％,硝酸铵主要随径流流失,以泥沙颗粒流失量甚微;土壤侵蚀、有机质和全氮流失量与〉２０μｍ团聚体相关系数分别为－０．８９３５、－０．７９２８和－０．８１５     

森林类型对土壤有机质、微生物生物量及酶活性的影响

以澳大利亚南昆士兰州典型森林类型——湿地松、南洋杉和贝壳杉林为对象,开展土壤可溶性有机碳和氮(SOC和SON)、微生物生物量碳和氮(MBC和MBN),以及土壤酶活性的研究,剖析森林类型对土壤质量的影响.结果表明:不同林型土壤SOC、SON含量分别在552 ～1154 mg·kg-1和20.11～57.32mg·kg-1;MBC、MBN分别在42～149 mg·kg-1和7～35 mg·kg-1.MBC、MBN之间呈显著相关.土壤几丁质酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别为2.96 ～7.63、16.5 ～29.6、0.79 ～ 3.42和3.71 ～9.93 μg ·g-1·h-1,亮氨酸氨肽酶活性为0.18～0.46 μg·g-1·d-1.不同林型土壤SOC含量,以及土壤几丁质酶和亮氨酸氨肽酶活性为湿地松林、南洋杉林、贝壳杉林依次降低;而SON含量为南洋杉林＞贝壳杉林＞湿地松林,且南洋杉林的SON含量显著(P＜0.05)高于湿地松林;MBC和MBN以及碱性磷酸酶活性为贝壳杉林＞湿地松林＞南洋杉林;酸性磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性为湿地松林＞贝壳杉林＞南洋杉林.在土壤生物代谢因子中,MBC、MBN、SON和亮氨酸氨肽酶对不同森林类型土壤影响较大.     

武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳

土壤有机质的短暂波动主要发生在易氧化部分,而易氧化碳作为土壤有机碳的敏感因子,可以指示土壤有机质的早期变化.采用高锰酸钾氧化法,分析了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林(200～1 000 m)、针叶林(1 350～1 750 m)、亚高山矮林(1 750～1 900 m)以及高山草甸(1 700～2 158 m)土壤中易氧化碳的变化特征,分析其与微生物量碳、土壤总有机碳、土壤含水量、全氮之间的关系.结果表明:不同群落土壤中的易氧化碳含量随海拔上升而增加,随土层深度的增加而减少;易氧化碳和土壤总有机碳、微生物量碳、土壤湿度、全氮间呈极显著的相关;土壤易氧化碳占总有机碳比例为8.69%～14.73%,是微生物量碳占总有机碳比例的3.32～11.41倍;沿海拔梯度,易氧化碳含量受到土壤总有机碳、土壤湿度和温度的显著影响.     

不同放牧强度下短花针茅荒漠草原植被-土壤系统有机碳组分储量特征

草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用。以内蒙古短花针茅荒漠草原不同放牧强度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳和土壤轻组有机碳,研究草原植被-土壤系统有机碳组分储量的变化特征,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同放牧强度荒漠草原地上植物碳储量为11.98—44.51 g/m~2,凋落物碳储量10.43—36.12 g/m~2,根系(0—40cm)碳储量502.30—804.31 g/m~2,且对照区(CK)均显著高于中度放牧区(MG)、重度放牧区(HG);(2)0—40cm土壤碳储量为7817.43—9694.16 g/m~2,其中轻度放牧区(LG)碳储量为9694.16 g/m~2,显著高于CK、HG(P0.05);(3)植被—土壤系统的碳储量为8342.14—10494.80 g/m~2,LGMGCKHG,有机碳主要储存于土壤当中,占比约90.54%—93.71%,适度放牧利用有利于发挥草地生态系统的碳汇功能;(4)土壤轻组有机碳储量为484.20—654.62 g/m~2,LG储量最高,表明适度放牧有助于草原土壤营养物质的循环和积累。     

土壤活性有机质(碳)的内涵和现代分析方法概述

土壤有机物质的活性成分是对土壤养分、植物生长乃至环境、大气和人类有影响的有效物质。在现代土壤研究中,出现了与之相关的繁多术语和应用指标,但是它们的内涵尚为混乱,其分析方法也缺乏系统的归纳。本文对土壤溶性有机碳(DOC)和水溶性有机碳(WSOC)、土壤有效碳(AC)、土壤潜在可矿化碳(PMC)、土壤易氧化碳(ROC)、土壤微生物量碳(SMBC)、土壤轻组有机碳(LF—C)几种较为普遍应用的土壤活性有机质(碳)从概念指标、分析意义到分析方法做了较系统的描述与理顺,以期对土壤有机质应用上的研究起到积极作用。     

亚热带典型林分对表层和深层土壤可溶性有机碳、氮的影响

林分类型是影响土壤可溶性有机碳、氮库大小的重要因素,但目前对其研究主要集中在表层土壤(0～10 cm).本研究以亚热带地区天然林、毛竹林、格式栲人工林和杉木人工林为对象,用3种不同的浸提方式(冷水、热水和KCl溶液)提取表层(0～10 cm)和深层(40～60 cm)土壤中可溶性有机碳(DOC)和有机氮(DON),研究林分类型对表层和深层土壤可溶性有机碳、氮库的影响.结果表明: 林分类型对表层土壤DOC及其占土壤总有机碳(TOC)的比重有显著影响,深层土壤受林分类型的影响不显著;不同林分土壤DON含量仅在表层土壤存在显著差异,在深层土壤差异不显著.林分间土壤微生物生物量碳的差异仅在表层土壤达到显著水平.DON占土壤总氮(TN)的比重在各林分表层和深层土壤间差异均不显著.3种浸提方法得到的DOC和DON库大小顺序为热水>KCl>冷水,不同浸提方法得到的DOC库及DON库的相关性均达到显著水平,表明冷水、热水和KCl溶液浸提得到的有机碳、氮库含有相似组分.冷水和热水浸提方法得到的表层土壤DOC和DON含量及DOC占TOC比重在天然林和毛竹林均显著大于格式栲和杉木人工林,表明天然林和毛竹林土壤可溶性有机碳、氮含量高于格式栲和杉木人工林,更有利于土壤肥力的恢复.     

科尔沁沙地流动沙丘造林后表层土壤有机碳和轻组有机碳的变化

以流动沙丘为对照,研究了科尔沁沙地25年生和35年生樟子松人工固沙林表层土壤(0～15cm)有机碳(SOC)和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化.结果表明:流动沙丘造林后,粗沙含量明显降低,土壤极细沙和粘粉粒含量显著增加;SOC和LFOC含量均显著增加,但随土层加深趋于减少;流动沙丘造林显著增加了表层土壤的SOC和LFOC储量,且林龄越长,SOC和LFOC储量越高.人工林地0～15cm层LFOC储量的增幅远高于SOC储量,说明流动沙丘造林对表层土壤LFOC的影响大于SOC.     

集约和粗放经营下毛竹林土壤活性有机碳的变化

以集约和粗放经营的毛竹(Phyllostachys heterocycla ‘Pubescens’)林为研究对象, 探讨了春季毛竹林集约经营后土壤有机碳的变化。结果表明: (1)集约经营后毛竹林0-10和10-20 cm土层土壤总有机碳含量分别下降了7.01%和18.90%, 易氧化碳含量分别下降了31.22%和46.03%, 0-20 cm土层轻组有机质含量下降了19.87%。(2)两种毛竹林的土壤有机碳含量在剖面上整体上均随土层深度的增加而呈下降趋势, 但下降幅度不同。粗放经营的毛竹林土壤易氧化碳的剖面特征与总有机碳相似, 而集约经营的毛竹林存在明显差异。轻组有机质具有表聚性, 主要分布在土壤表层(0-20 cm)。(3)土壤总有机碳、易氧化碳、轻组有机质与土壤养分之间的相关性均达到极显著水平(p < 0.01), 总有机碳与速效磷显著相关(p < 0.05)。(4)集约经营后, 毛竹林0-10 cm土层土壤易氧化碳的碳素有效率和土壤碳库活度分别下降了26.01%和50.52%, 差异显著(p < 0.05); 10-20 cm土层分别下降了35.51%和54.41%。因此, 施加适当配比的有机肥和无机肥, 有利于土壤中各种有机碳的积累, 也可改善土壤的生物化学活性。     

中国北亚热带天然次生林与杉木人工林土壤活性有机碳库的比较

为了了解北亚热带东部地区天然次生林转变成杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林对土壤活性有机碳库的影响, 以浙江省富阳市庙山坞森林生态系统定位研究站杉木人工林和天然次生林为研究对象, 对达到成熟林状态的两种林分类型0-60 cm内各土层土壤活性有机碳含量进行了比较研究。结果表明: 1)天然次生林土壤总有机碳、易氧化有机碳、水溶性有机碳和轻组有机质含量均高于杉木人工林, 与人工杉木林相比, 增幅分别为19.0%-32.6%、0.8%-30.3%、3.8%-54.1%和6.3%-38.6%, 且在0-10和10-20 cm土层差异显著(p < 0.05) (水溶性有机碳仅在0-10 cm土层差异显著); 2)杉木人工林土壤水溶性有机碳与易氧化碳占总有机碳的比率均高于天然次生林; 3)两个林分土壤水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与总有机碳含量均呈现极显著相关, 且天然次生林土壤易氧化碳、轻组有机质与总有机碳的相关系数均大于杉木人工林; 4)土壤有机碳、水溶性有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、速效磷、速效钾、速效钙和速效镁)的相关性均达到显著(p < 0.05)或极显著(p < 0.01)水平。     

江西官山常绿阔叶林土壤有机碳组分沿海拔的变化

对江西官山国家级自然保护区不同海拔(400、600、800、1000、1200 m)常绿阔叶林土壤总有机碳、惰性有机碳和活性有机碳进行分析,研究土壤有机碳的海拔分布特征。结果表明: 土壤总有机碳、惰性有机碳及活性有机碳含量在土壤表层最高,随土层加深而逐渐下降。随海拔升高,土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳及0～20 cm土层土壤颗粒有机碳含量均出现先增后降的趋势, 且在海拔1000 m达到峰值,而土壤水溶性有机碳及20～40 cm土层土壤颗粒有机碳含量无明显变化。在0～10 cm土层,土壤惰性有机碳占总有机碳的比例在海拔800和1200 m显著高于海拔400和1000 m,而土壤活性有机碳占总有机碳的比例在海拔400 m最高;土壤惰性有机碳和活性有机碳占总有机碳的比例在10～40 cm土层随海拔的增加均呈先增加后降低的趋势,峰值分别在1000和600 m处。各组分有机碳与土壤湿度、微生物生物量氮、可溶性有机氮均呈显著正相关,而且活性有机碳与铵态氮呈显著正相关。海拔显著影响常绿阔叶林土壤有机碳组分的分布,惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳对海拔变化的响应更敏感。高海拔土壤惰性有机碳和活性有机碳在水分和氮素充足条件下易发生分解与转化,降低土壤碳库的稳定性。在全球气温持续升高背景下,要加强高海拔地区森林土壤有机碳的动态变化研究。     

不同经营类型毛竹林土壤活性有机碳的差异

以起始于1984年的长期不同经营类型毛竹林为研究对象,探讨了秋季毛竹林集约经营后土壤有机碳库的变化。结果表明:(1)集约经营后0—10 cm土层毛竹林土壤总有机碳、易氧化碳、水溶性有机碳和轻组有机质含量分别下降了8.64%,14.11%,8.29%,29.70%(0—20 cm),差异均达到显著水平。(2)两种毛竹林土壤各种碳的剖面特征均随土层深度的增加而呈下降趋势,但下降幅度不同。集约经营在一定程度上影响了毛竹土壤易氧化碳、水溶性有机碳的剖面特征。(3)土壤各活性有机碳之间,土壤总有机碳、易氧化碳、水溶性有机碳与土壤全氮、水解氮、速效K、Ca、Mg之间相关性均达到显著或极显著水平(水溶性有机碳与速效磷相关性不显著),轻组有机质含量除与速效钙极显著相关外,与其它土壤养分之间相关性均不显著。(4)集约经营降低了土壤易氧化碳碳素有效率、水溶性有机碳碳素有效率及土壤碳库活度,并在土壤剖面部分土层达到显著水平。因此,集约经营的毛竹林,通过配施恰当比例的有机无机肥,结合土壤垦复、除草、合理的竹株留养和采伐等综合竹林经营技术,以达到改善土壤质量和实现毛竹林可持续经营的目的。     

武夷山低海拔和高海拔森林土壤有机碳的矿化特征

研究不同海拔土壤有机碳矿化对深入认识不同海拔森林土壤有机碳动态变化具有重要意义.本文以武夷山低海拔和高海拔森林土壤为研究对象,通过室内模拟其在各自年平均气温(17、9℃)条件下的矿化培养试验,探讨土壤有机碳矿化特征的差异.结果表明:培养126 d后,尽管高海拔森林土壤的有机碳含量显著高于低海拔森林土壤,但低海拔和高海拔森林土壤在各自环境温度背景下的有机碳累积矿化量并无显著差异.一级动力学方程均能较好地模拟高低海拔森林土壤有机碳矿化特征,高海拔和低海拔森林土壤有机碳潜在矿化量(CP)和矿化速率常数均无显著差异,但低海拔土壤C_P/SOC值和矿化率显著高于高海拔土壤,表明在环境温度背景下,低海拔土壤固碳能力低于高海拔土壤.随着培养时间增加,高海拔土壤微生物生物量碳和微生物熵显著高于低海拔土壤,表明高海拔土壤微生物的碳同化量高于低海拔土壤微生物,有利于有机碳的积累.高海拔森林土壤中的β-葡萄糖甘酶和纤维素水解酶高于低海拔森林土壤,说明高海拔土壤微生物可能更多地分解活性碳.未来气候变暖可能暗示着会降低高海拔土壤有机碳固碳能力和微生物碳利用效率,从而导致土壤有机碳储量下降.     

Relationships between carbon and nitrogen contents and enzyme activities in soil of three typical subtropical forests in China

森林类型更替是影响生态系统有机质循环的重要因素, 它对森林生态系统的生产力、碳吸存和养分保持功能有影响。然而关于中亚热带不同森林类型对土壤碳氮含量和酶活性的影响及土壤碳氮含量和酶活性之间的关系鲜有报道。该文研究了福建省三明市3种典型亚热带森林——米槠(Castanopsis carlesii)天然次生林(SF)、米槠人工促进天然更新林(AR)、马尾松(Pinus massoniana)人工林(PM)的淋溶层(A层)土壤碳氮含量和土壤微生物酶活性的关系。结果表明: 在3种森林类型表层土壤中, 可溶性有机质中可溶性有机碳、可溶性有机氮(DON)、荧光发射光谱腐殖化指数的趋势均为SF > AR > PM, 芳香化指数大小为PM > AR > SF; SF和AR的NH₄ ⁺-N显著高于PM, NO₃ ^--N在3种林分中的含量低且差异不明显, 造成这种差异的原因是树种差异和人为干扰程度不同。PM的β-葡萄糖苷酶活性显著低于SF和AR; 纤维素水解酶活性大小为AR > SF > PM; PM多酚氧化酶显著高于SF和AR, 3种林分过氧化物酶无显著差异。AR的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)显著高于其他两种林分。冗余分析显示土壤总氮和DON是驱动淋溶层土壤酶活性的主要环境因子。总之, 土壤总氮含量与NAG活性呈正相关关系, 并且可溶性有机氮可能是氮循环中的重要一环; 土壤微生物优先利用易分解碳; 且碳氮养分循环之间存在一定的耦合关系。氮提高了与土壤碳相关的水解酶活性, 从而可促进碳周转。     

格氏栲天然林与人工林土壤非保护性有机C含量及分配

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的 33年生格氏栲人工林和杉木人工林土壤非保护性有机 C含量及分配的研究 ,结果表明 ,格氏栲天然林 0～ 10 0 cm土层内土壤有机 C贮量分别是格氏栲人工林和杉木人工林的 1.17倍和1.35倍 ,轻组有机 C贮量分别是后两者的 1.6 4倍和 2 .16倍 ,而颗粒有机 C贮量则分别是后两者的 1.6 0倍和 3.4 3倍 ,其土壤轻组有机 C和颗粒有机 C的分配比例亦显著高于后两者。不同林分间差异均以 0～ 10 cm土层为最大 ,该层格氏栲天然林土壤有机 C含量分别是格氏栲和杉木人工林的 1.5 2倍和 1.6 3倍 ,轻组有机 C含量分别是后两者的 1.70倍和 2 .14倍 ,而颗粒有机C含量则分别是后两者的 2 .18倍和 4 .85倍。这种差异与经营人工林时进行皆伐、炼山、整地等对林地干扰强度较大、幼林郁闭前产生水土流失及凋落物、枯死细根归还量减少等有关。土壤轻组有机 C和颗粒有机 C可作为土壤有机 C库变化的较为敏感指标 ,同时亦可指示土壤肥力演变。     

中亚热带3种典型森林土壤碳氮含量和酶活性的关系

森林类型更替是影响生态系统有机质循环的重要因素, 它对森林生态系统的生产力、碳吸存和养分保持功能有影响。然而关于中亚热带不同森林类型对土壤碳氮含量和酶活性的影响及土壤碳氮含量和酶活性之间的关系鲜有报道。该文研究了福建省三明市3种典型亚热带森林——米槠(Castanopsis carlesii)天然次生林(SF)、米槠人工促进天然更新林(AR)、马尾松(Pinus massoniana)人工林(PM)的淋溶层(A层)土壤碳氮含量和土壤微生物酶活性的关系。结果表明: 在3种森林类型表层土壤中, 可溶性有机质中可溶性有机碳、可溶性有机氮(DON)、荧光发射光谱腐殖化指数的趋势均为SF > AR > PM, 芳香化指数大小为PM > AR > SF; SF和AR的NH₄ ⁺-N显著高于PM, NO₃ ^--N在3种林分中的含量低且差异不明显, 造成这种差异的原因是树种差异和人为干扰程度不同。PM的β-葡萄糖苷酶活性显著低于SF和AR; 纤维素水解酶活性大小为AR > SF > PM; PM多酚氧化酶显著高于SF和AR, 3种林分过氧化物酶无显著差异。AR的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)显著高于其他两种林分。冗余分析显示土壤总氮和DON是驱动淋溶层土壤酶活性的主要环境因子。总之, 土壤总氮含量与NAG活性呈正相关关系, 并且可溶性有机氮可能是氮循环中的重要一环; 土壤微生物优先利用易分解碳; 且碳氮养分循环之间存在一定的耦合关系。氮提高了与土壤碳相关的水解酶活性, 从而可促进碳周转。     

草地土壤有机质不同组分氮库对长期氮添加的响应

土壤氮库对生态系统的养分循环至关重要。目前多数研究主要关注氮沉降对土壤总氮的影响, 而对土壤不同有机质组分的氮库对氮沉降响应的研究较为缺乏。该研究基于内蒙古典型草地的长期多水平施氮(0、8、32、64 g·m^-2·a^-1)实验平台, 利用土壤密度分级方法, 探究氮添加处理13年后典型草地中两种土壤有机质组分(颗粒态有机质(POM), 矿质结合态有机质(MAOM))氮含量的变化及调控机制。结果显示: 土壤总碳含量、POM和MAOM的碳含量在施氮处理间均没有显著差异。土壤总氮含量则随着施氮水平增加呈显著增加的趋势, 同时施氮处理下POM的氮含量显著上升, 而MAOM的氮含量没有变化。进一步分析发现, 施氮促进植物地上生物量积累, 增加了凋落物量及其氮含量, 从而导致POM的氮含量增加。由于MAOM主要通过黏土矿物等吸附土壤中小分子有机质形成, 其氮含量受土壤中黏粒与粉粒含量影响, 而与氮添加水平无显著相关关系。该研究结果表明长期氮添加促进土壤氮库积累, 但增加的氮主要分布在稳定性较低的POM中, 受干扰后容易从生态系统中流失。为了更准确地评估和预测氮沉降对陆地生态系统的氮循环过程的影响, 应考虑土壤中不同有机质组分的差异响应。