川西高山树线交错带海拔梯度上土壤有机碳稳定性特征

高山树线交错带是高海拔地带对环境变化最为敏感的生态系统之一,土壤有机碳库及其稳定性在生态系统变化中具有显著指示作用。通过物理-化学方法对土壤不同活性有机碳进行连续分级分离,研究土壤有机碳不同组分在海拔环境梯度下分布特征及稳定性。结果表明,高山树线交错带土壤有机碳主要集中在物理分级组分（≥0.02 mm）,且粒径越大有机碳含量越高,即主要以颗粒态有机碳形式存在,占比均高于98%;在<0.02 mm有机-无机复合体中有机碳采用化学分级分离,这部分有机碳占比低于土壤总有机碳2%,且主要以腐殖质（胡敏素）形式存在（占土壤总有机碳0.6%~0.8%）,腐殖质占有机碳比例远低于一般土壤;随着海拔升高,土壤有机碳总量上升,颗粒态有机碳（物理分级组分）比例升高,胡敏素类腐殖质比例下降。因此,川西高海拔树线交错带的高寒土壤有机碳,主要以不稳定有机碳（POC）形式存在,随着温度上升（海拔降低）将导致土壤矿质化和腐殖化加剧,有机碳总量下降,土壤不稳定性组分（物理分级组分）降低,土壤稳定性（腐殖化比例）上升。     

川西高山树线交错带海拔梯度上土壤不同组分氮特征

【目的】以川西高山树线交错带土壤为研究对象研究在海拔环境梯度下土壤不同组分氮素分布特征及稳定性。【方法】在川西高原高山树线交错带海拔高度3 900、4 080、4 200 m处进行土壤采样,采用物理-化学分级法分析了不同氮组分特征。【结果】高山树线交错带土壤有机氮主要集中在粗粒级组分中(≥0.02 mm),同一海拔下粒径越大有机氮含量越高,相同粒径下随海拔升高而升高,主要以活性高的颗粒态有机氮形式存在,占比均高于94.08%;土壤矿物结合态氮占比低于土壤总有机氮1.47%,腐殖质(胡敏素)氮含量为主要组分,其次是土壤弱固持有机氮、阳离子固持有机氮和强连接有机氮,稳定性矿物结合态有机氮占总有机氮比例远低于一般土壤。颗粒态有机氮比例随海拔变化显著,矿物结合态氮比例变化不显著。【结论】川西高海拔树线交错带的高寒土壤氮素主要以不稳定颗粒态有机氮形式存在,腐殖化并非主要氮过程。海拔主要通过影响粒级0.02 mm的土壤有机氮来改变土壤氮库储量及稳定性。矿物结合态有机氮含量极低且各化学分级组分对海拔梯度无显著响应,对氮库稳定性作用微弱。     

江西九连山不同海拔梯度土壤有机碳的变异规律

目的土壤类型、土壤层次及植被类型是土壤有机碳分布格局的重要影响因素,而海拔是对大尺度水热环境条件的再分配,涵盖了土壤类型和植被类型在小尺度上的剧烈变化信息,因而研究不同海拔梯度上土壤有机碳的变异规律对森林生态系统碳汇管理具有重要的意义。方法本研究选择九连山境内不同海拔高度(179~1 430 m)的森林土壤为研究对象,通过分析植被类型、土壤类型、和不同层次的有机碳含量与碳储量等,揭示不同海拔高度有机碳的垂直分布规律及影响因素。结果土壤的前3层(0~40 cm)有机碳含量随着海拔的升高而呈现线性增大的趋势,而第4层(40~60 cm)和第5层(60~100 cm)则随着海拔的升高而逐渐的降低,土壤碳储量与海拔梯度的趋势与土壤有机碳与海拔梯度的趋势基本一致,但总碳储量与海拔梯度的趋势则呈先降低后升高的U形趋势;草甸土的前3层土壤有机碳含量和储量往往高于红壤和黄壤,并且随海拔升高,土壤类型从红壤、黄壤至草甸土的变化过程中,前2层(0~20 cm)有机碳含量和碳储量均存在逐渐上升,而其他层次则无显著差异;高海拔的杜鹃林和高山草甸表层土壤有机碳含量和碳储量往往高于较低海拔的其他植被类型,而高山草甸和次生阔叶林的0~100 cm总碳储量较高。结论土壤表层和植被类型的变化可能是导致九连山不同海拔梯度土壤有机碳变异规律的主要原因。在全球气候变暖的情形下,高海拔地区的表层土壤可能随着温度的上升而增加碳排放。      

北京山地针叶林与阔叶林土壤活性有机碳库的研究

为探讨不同森林植被类型对土壤活性有机碳库的影响,以北京山地典型针叶林和阔叶林为对象,对土壤有机碳含量与密度进行研究。结果表明:随土层深度增加,土壤总有机碳含量、土壤易氧化碳含量和土壤颗粒有机碳含量逐渐递减。在0～10 cm和10～20 cm土层内,阔叶林土壤有机碳含量均显著地高于针叶林土壤。土壤有机碳密度随土层深度变化的趋势与土壤有机碳含量的变化趋势相似,但针叶林与阔叶林之间不同深度土壤有机碳密度的差异没有规律性。土壤易氧化碳占土壤总有机碳的比率范围为0.36～0.45,土壤颗粒有机碳占土壤总有机碳的比率范围为0.28～0.73,且随土层深度增加比率减小。土壤活性有机碳与土壤总有机碳极显著相关,土壤易氧化碳与颗粒有机碳的相关性也极显著（P0.01）。因此,阔叶林比针叶林能积累更多的土壤有机碳。      

低温季节西南亚高山森林土壤可溶性有机碳动态

作为生物有效性极高的土壤活性有机碳组分之一的土壤可溶性有机碳易受到地表覆被以及土壤水热动态等影响,其含量与动态在短期内可能产生较大变化,从而可作为土壤有机碳动态的短期指标。以我国敏感而重要土壤碳汇之一的西南亚高山森林生态系统为研究对象,通过测定不同地表覆盖处理下(积雪和凋落物)原位培养的土柱DOC含量,研究不同地表覆被下低温季节土壤DOC的动态变化。结果表明,不同处理下亚高山森林土壤DOC含量在低温季节的变化仍然显著;积雪与凋落物对土壤DOC含量的作用不同,凋落物覆盖有利于低温季节(尤其后期)土壤DOC含量升高,而积雪则抑制了凋落物对土壤DOC的增加效应。这表明对于亚高山森林生态系统,冬季积雪减少或消失,有利于土壤DOC含量升高,从而导致土壤有机碳库中的不稳定性碳库比例增加。     

四川盆地西缘4种人工林土壤有机碳组分特征

【目的】了解四川盆地西缘人工林土壤有机碳组分的分布规律.【方法】采集四川盆地西缘4种人工林(柳杉Cryptomeria fortunei、含笑Michelia wilsonii、桢楠Phoebe zhennan和麻栎Quercus acutissima)2个土壤层次(0～20 cm和20～40 cm)的土壤样品,测定土壤总有机碳、颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化有机碳的含量.【结果】麻栎人工林在0～20 cm土壤有机碳、颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别为73.40、21.54和19.01 g/kg,显著高于其他3种人工林,而易氧化有机碳含量在不同人工林类型间差异不显著;其次,4种人工林类型0～20 cm土壤碳组分含量均显著高于20～40 cm土层;土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳占土壤总有机碳比例分别为12.35%～30.93%、3.74%～25.85%和21.71%～37.66%;同时,4种土壤碳组分之间存在显著正相关关系.【结论】相比常绿阔叶林(含笑林和桢楠林)和针叶林(柳杉林),落叶阔叶林(麻栎林)更有利于土壤有机碳组分的积累.     

海拔梯度上西南亚高山-高山土壤微生物生物量碳季节动态

【目的】分析在高海拔地带海拔因素对土壤微生物生物量季节动态的影响规律。【方法】以亚高山-高山3 250⁴ 098m不同海拔生境下原位培养的均质化重装土柱为研究对象,测定04 098m不同海拔生境下原位培养的均质化重装土柱为研究对象,测定0¹0cm和1010cm和10²0cm的土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量、微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)及碳氮比的季节变化。【结果】低温季节(11月-3月)亚高山-高山土壤表层与表下层MBC仍处于较高水平(均高于1.3g/kg),且MBC沿海拔升高而降低,而5月-9月高海拔的MBC高于低海拔土壤;对于不同深度的土壤MBC季节差异,低温季节所有海拔均是下层(1020cm的土壤微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量、微生物生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)及碳氮比的季节变化。【结果】低温季节(11月-3月)亚高山-高山土壤表层与表下层MBC仍处于较高水平(均高于1.3g/kg),且MBC沿海拔升高而降低,而5月-9月高海拔的MBC高于低海拔土壤;对于不同深度的土壤MBC季节差异,低温季节所有海拔均是下层(10²0cm)MBC高于表层(020cm)MBC高于表层(0¹0cm),7月所有海拔土壤MBC均是表层高于下层,季节转换的5月和9月,海拔3 250m和3 438m均是表层低于下层,而高海拔处则是表层高于下层;沿海拔梯度土壤微生物生物量碳氮比变化明显,9月、11月和3月各海拔010cm),7月所有海拔土壤MBC均是表层高于下层,季节转换的5月和9月,海拔3 250m和3 438m均是表层低于下层,而高海拔处则是表层高于下层;沿海拔梯度土壤微生物生物量碳氮比变化明显,9月、11月和3月各海拔0¹0cm和1010cm和10²0cm土壤微生物生物量碳氮比多低于4;在5月和7月,仅低海拔(3 250m和3 438m)土壤微生物生物量碳氮比仍低于4。【结论】川西亚高山-高山土壤MBC季节动态,在海拔梯度上、土壤深度(020cm土壤微生物生物量碳氮比多低于4;在5月和7月,仅低海拔(3 250m和3 438m)土壤微生物生物量碳氮比仍低于4。【结论】川西亚高山-高山土壤MBC季节动态,在海拔梯度上、土壤深度(0¹0cm和1010cm和10²0cm)上差异显著,而且微生物生物量碳氮比的变化规律也明显不同。     

藏东南色季拉山西坡土壤有机碳库研究

土壤碳是森林生态系统最大的碳库,是其碳循环的极其重要组分.土壤微生物生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.为探讨不同森林植被类型对土壤活性有机碳库的影响,以西藏色季拉山(西坡)的高山灌丛(Alpine shrub,AS)、杜鹃林(Rhododendron forest,RF)、急尖长苞冷杉林(Abies georgei var.smithii forest,AGSF)和林芝云杉林(Picea likiangensis var.linzhiensis forest,PLLF)为试验对象,研究了林地土壤有机碳、总氮含量及微生物生物量.结果表明:高海拔植被类型具有较高的土壤活性有机碳含量和分配比例.土壤总有机碳表现在0-10cm均差异显著;在10-20cm和20-40cm无规律性(P＜0.05).土壤全氮表现在0-10cm AS均差异显著,而RF、AGSF和PLLF差异不显著;在10-20cm AS、RF、AGSF与PLLF均相差显著;在20-40cm AS、RF、AGSF与PLLF均相差不显著(P＜0.05).土壤微生物量碳含量与土壤总有机碳含量关系密切,呈显著的正相关.土壤微生物生物量氮含量和比例随微生物生物量碳含量和比例增加而增加.色季拉山土壤微生物量碳含量均随海拔升高而增加.在不同植被类型的生态系统中,土壤总有机碳含量、土壤颗粒有机碳和土壤易氧化碳含量均呈现出随土层深度增加而递减的变化趋势.土壤颗粒有机碳含量占土壤总有机碳含量和土壤易氧化有机碳含量占土壤总有机碳含量的比率范围不同,且随土层深度增加比率减小.土壤活性有机碳与土壤总有机碳显著相关,土壤易氧化有机碳与颗粒有机碳的相关系也比较显著(P＜0.05).     

西南亚高山-高山海拔梯度上森林土壤水溶性有机碳时间动态

利用均质化土壤重装的土柱,在川西亚高山-高山同一坡面的5个海拔高度（3 250、3 438、3 672、3 852 m和4 098 m）进行原位培养,定期采样测定土壤0～10 cm和10～20 cm水溶性有机碳（DOC）含量,揭示高寒土壤水溶性有机碳时间动态及受海拔高度的影响规律。结果表明,川西亚高山-高山森林土壤DOC主要在每年11月至次年5月的低温期间积累,在低温末期（5月）含量达到最高,土壤DOC含量在5月以后的温暖季节因消耗而逐步降低;在同一采样时间土壤DOC含量均随着海拔升高而增加。因此,因全球变暖而引起的高寒土壤低温期间缩短,将减少土壤DOC累积的时间,而可能使土壤中DOC含量降低;同时低温期缩短将可能使高寒土壤DOC消耗期延长,从而使高寒土壤碳成为一个潜在的碳源。     

元阳梯田土壤碳氮的垂直分布特性

 对元阳梯田3个海拔梯度［高海拔（1615~1682m）、中海拔（1532~1555m）和低海拔（1445~1468m）］表层土壤（0~30cm）碳氮组分的含量现状与分布特征进行了研究。结果表明：元阳梯田表层土壤有机碳（TOC）总体达到二级水平,而土壤全氮（TN）、pH值和微生物量碳氮(MBC,MBN)含量较低,土壤溶解性有机碳氮（DOC,DON）含量及其占土壤有机碳、全氮的比值较高,土壤易氧化碳（ROC）和轻组碳氮（LFC,LFN）含量处于中等水平。上述指标均呈现出随海拔的下降而降低的趋势,且元阳梯田土壤DOC,DON,ROC,LFC和LFN与梯田海拔之间呈显著正相关关系（P<005）。元阳梯田土壤TOC,TN,MBC,MBN及NH+4 N含量在3个海拔梯度之间均没有显著差异性;而土壤pH值、DON,ROC,LFC和LFN含量均在高海拔梯度显著高于低海拔梯度（P<005）     

夏大豆土壤微生物有机碳及颗粒有机碳对不同耕作措施的响应

【目的】研究周年土壤不同层次碳对耕作措施的响应,为复播条件下进行有利大豆土壤固碳的合理耕作措施提供参考依据。【方法】在2017年大田滴灌条件下,设置翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、深松(ST)、免耕(NT)4种土壤耕作处理,研究不同耕作处理对不同土壤层次土壤总有机碳(SOC)、微生物有机碳(MBC)、土壤颗粒有机碳(POC)含量的影响。【结果】相对于T与TP处理,NT与ST处理均有利于增加0~10 cm表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,但两者间无显著性差异。在10~30 cm耕作层,TP处理较比于其余三种处理,能保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。但在土层深度30 cm以下,ST处理的MBC、POC质量分数逐渐与其余三种处理的差异性逐渐增大并呈显著性差异。在0~60 cm土层深度,微生物有机碳与颗粒有机碳占总有机碳的比例范围分别为1.29%~2.35%与17.81%~31.99%,并均在深度至60 cm的土层达到最高点,其占在总有机碳的比率为ST>TP>T>NT。【结论】深松和免耕均能够有效增加表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,其中深松对土层深度30 cm以下的MBC、POC质量分数与比率具有显著提升,而在土层20~30 cm翻耕覆膜能够更好保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。     

Fractionation of soil organic carbon in a calcareous soil after long-term tillage and straw residue management

No-tillage (NT) and straw return (S) collectively affect soil organic carbon (SOC). However, changes in the organic carbon pool have been under-investigated. Here, we assessed the quantity and quality of SOC after 11 years of tillage and straw return on the North China Plain. Concentrations of SOC and its labile fractions (particulate organic carbon (POC), potassium permanganate-oxidizable organic carbon (POXC), microbial biomass carbon (MBC), and dissolved organic carbon (DOC)), components of DOC by fluorescence spectroscopy combined with parallel factor analysis (PARAFAC), and the chemical composition of SOC by ¹³C NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy were explored. Treatments comprised conventional tillage (CT) and NT under straw removal (S0), return of wheat straw only (S1), or return of both wheat straw and maize residue (S2). Straw return significantly increased the concentrations and stocks of SOC at 0–20 cm depth, but NT stratified them with enrichment at 0–10 cm and a decrease at 10–20 cm compared to CT, especially under S2. Labile C fractions showed similar patterns of variation to that of SOC, with POC and POXC more sensitive to straw return and the former more sensitive to tillage. Six fluorescence components of DOC were identified, mainly comprising humic-like substances with smaller amounts of fulvic acid-like substances and tryptophan. Straw return significantly decreased the fluorescence index (FI) and autochthonous index (BIX) and increased the humification index (HIX). No-tillage generally increased HIX in topsoil but decreased it and increased the FI and BIX below the topsoil. Relative abudance order of the chemical composition of SOC was: O-alkyl C>alkyl-C>aromatic-C>carbonyl-C. Overall, NT under S2 effectively increased SOC and its labile C forms and DOC humification in topsoil and microbially-derived DOC below the topsoil. Return of both wheat and maize straw was a decisive factor in promoting SOC in the plow layer. The stratification of SOC under NT may confer a long-term influence on carbon sequestration.     

不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤 有机碳组分及微生物的影响

【目的】研究不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤有机碳各组分及微生物群落活性的影响。【方法】通过野外果园定位试验,分层采集0—100 cm土层的土样,对麦草覆盖、起垄黑地膜覆盖及清耕3个不同处理方式下,土壤有机碳各组分及微生物群落功能多样性进行研究。【结果】麦草覆盖可显著增加0—60 cm土壤总有机碳（TOC）、颗粒有机碳（POC）、轻质有机碳（LFOC）、易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）含量,在1—3年内随着覆盖年限的增加而增加,其中在0—20 cm土层中TOC含量每年约增加1.9 g•kg-1,而微生物量碳（MBC）的含量表现出逐年降低的趋势。起垄黑地膜覆盖的土壤TOC含量低于对照,而POC、LFOC、ROC、DOC、MBC的含量高于对照,但均随着覆盖年限的增加而降低,3年后0—20 cm土层中TOC含量降低0.91 g•kg-1。麦草覆盖和黑地膜覆盖处理的微生物群落碳源利用率（AWCD）、微生物群落Shannon 指数（H）和微生物群落丰富度指数（S）均高于对照处理,同样也表现出逐年降低的趋势,其中覆膜处理下降更加剧烈。【结论】麦草覆盖提高了土壤有机碳各组分的含量,而起垄黑地膜覆盖逐年降低有机碳各组分含量。两处理开始均可提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,但同样出现了逐年降低的趋势,而覆膜处理降低得更加迅速。     

不同植茶年限土壤团聚体有机碳的分布特征

【目的】探索和了解茶园土壤有机碳的稳定性及碳固持能力。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,开展植茶年限为15 a、22 a、30 a和50 a土壤团聚体有机碳分布特征研究。【结果】随着土壤团聚体粒径的减小,团聚体总有机碳、活性有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和可矿化碳含量增加,最大值主要集中于＜0.25 mm、0.5—0.25 mm团聚体中,而团聚体微生物量碳含量则随粒径减小而先增加再减小,最大值分布于5—2 mm团聚体中,团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例随团聚体粒径减小而减小;随植茶年限的延长,团聚体中总有机碳含量增加,活性有机碳和颗粒有机碳先降低再增加,植茶22 a时含量最低,而水溶性有机碳、可矿化碳和微生物量碳则呈现先增加再降低的趋势,植茶30 a时含量最高,且团聚体中各组分有机碳占总有机碳比例均随着植茶年限的延长呈现下降的趋势;土壤团聚体总有机碳以及各个碳组分含量均为0—20 cm土层大于20—40 cm土层,而土壤团聚体各组分有机碳占总有机碳的比例均为20—40 cm土层大于0—20 cm土层。【结论】较小粒径团聚体有机碳稳定性较强,土壤有机碳固持能力存在临界植茶年限;0—20 cm土层碳汇效应较20—40 cm土层强。     

高寒农牧交错带植被恢复对土壤有机碳、全氮含量的影响

以耕地为对照,研究了高寒农牧交错带种植老芒麦草和撂荒2种植被恢复措施对土壤有机碳和全氮含量的影响.结果表明,与耕地相比较种植老芒麦草和撂荒使0-30 cm土层土壤总有机碳含量分别增加了19.7%-22.4%和7.3%-10.6%,颗粒有机碳(0.05-2.00 mm)含量分别增加了43.0%-52.3%和28.7%-59.8%,土壤全氮含量分别增加了12.0%-20.6%和5.4%-13.7%.这一结果说明,在高寒农牧交错带通过种植老芒麦草或者撂荒植被恢复措施,对于提高土壤有机质含量和全氮含量、恢复土壤质量具有非常显著的效果.     

广西喀斯特峰丛洼地造林对土壤有机碳、氮及其组分的影响

植树造林是促进退化喀斯特生态系统植被恢复同时提升生态碳汇的重要措施。目前,关于喀斯特峰丛洼地区造林对土壤碳氮组分及其生物化学稳定性的影响认识还很不足。本研究在广西喀斯特峰丛洼地区配对采集了玉米地及其邻近人工林表层(0～15 cm)和亚表层(30～45 cm)土壤样品各14组,采用酸水解法对土壤碳、氮组分(活性碳、氮组分I,活性碳、氮组分II和惰性碳、氮组分)进行了测定。研究表明,农田退耕造林20年后,表层和亚表层土壤总有机碳、全氮、活性碳组分、惰性碳组分、活性氮组分与惰性氮组分含量均有不同程度的增加。与农田相比,人工林土壤碳库活度(活性碳库/惰性碳库)整体降低,碳库稳定性(惰性碳占土壤总有机碳的比例)显著提高。逐步回归分析表明,根系生物量、碳酸钙和交换性钙离子是造林后土壤有机碳、氮及其组分含量增加的主控因子。     

不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响

 【目的】阐明不同有机物料培肥对黑土总有机碳和活性有机碳组分的影响,探讨合理调控农田土壤肥力的施肥模式。【方法】以黑龙江省海伦市国家野外科学观测研究站试验区上进行了6年田间定位试验的小区土壤为研究对象,通过对土壤活性有机碳的提取以及室内作物栽培试验,对比和分析不同有机物料配施化肥处理下土壤活性有机碳与土壤生产力的变化。【结果】与试验初期相比,经过6年单施化肥处理后,土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（WSOC）以及轻组有机碳（LFOC）的含量显著下降;而有机无机配施则显著提高了土壤有机碳及各活性有机碳组分的含量。不同有机物料还田对土壤总有机碳和各活性有机碳组分的作用存在显著差异,作物秸秆与化肥配施更有助于TOC和LFOC的积累,其中以玉米秸秆配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为26%和136%;粪肥配施化肥对MBC和WSOC的积累效果优于作物秸秆,其中以猪粪配施化肥的效果最为突出,与单施化肥相比,增幅分别为52%和85%。室内作物栽培试验表明,单施化肥处理将引起土壤生产力的下降,有机无机配施则能明显改善土壤生产力水平。不同有机物料配施化肥对土壤生产力的提升效果表现为：猪粪＞牛粪＞小麦秸秆≈玉米秸秆。【结论】在东北黑土区,不同有机物料处理之间土壤总有机碳、活性有机碳以及土壤生产力存在明显差异,玉米秸秆配施化肥能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,而猪粪配施化肥则更有助于土壤微生物量碳和水溶性有机碳的积累,有利于土壤生产力的提升。