岩溶山区不同土地利用方式对土壤活性有机碳动态的影响

对贵州茂兰自然保护区内三种典型土地利用方式(林地、草地和耕地)下土壤活性有机碳组分(土壤溶解有机碳和土壤微生物量碳)的月变化及其对环境因子的响应进行了研究,结果表明在不同的土地利用方式下上覆植被类型不同,其凋落物数量、质量及分解行为不同,有机质的输入量及质量也不相同,从而形成不同的土壤溶解有机碳含量差异,土壤有机碳的大小也存在较大差别。研究结果显示:从全年平均值来看,林地土壤溶解有机碳分别比草地和耕地高25%、48%;从3月到8月,三者均随气温的上升呈增加的趋势,林地和耕地在8月均达到最大值,而草地则在10月达到最大值;林地和草地土壤微生物量碳分别高于耕地81%和45%,林地和草地在10月达到最大值。不同的土地利用方式导致土壤活性有机碳的差异较大,这说明岩溶生态系统中土地利用方式对土壤碳库的大小有较大影响。不同土地利用方式下土壤活性有机碳对环境因子的响应也各不相同,这表明土壤活性碳受众多因素的制约而呈现出一种动态平衡关系,进一步的机理仍需要进行深入研究。     

不同土地利用方式对土壤有机碳及其组分影响研究

测定了5种土地利用方式下（人工草地、围封样地、一年耕地、弃耕地、自由放牧样地）土壤有机碳、土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳组分含量特征,比较分析土地利用变化对典型草原土壤起源下土壤有机碳组分的变化。结果表明,1）人工草地土壤有机碳含量为（14．98±3．47）g·kg-1,围封样地的为（12．41±6．40）g·kg-1,一年耕地的为（12．20±5．59）g·kg-1,弃耕样地的为（10．39±5．08）g·kg-1,自由放牧样地的为（9．45±3．19）g·kg-1。人工草地土壤有机碳含量明显高于其他样地,围封样地和一年耕地的含量相似,自由放牧样地的含量最小。2）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的含量在不同土地利用方式下的变化趋势与土壤有机碳含量的变化趋势基本一致。土壤有机碳及其组分含量在土壤剖面上,随着土层深度的增加而逐渐降低。3）土壤微生物生物量碳、易氧化态碳和轻组有机碳的平均分配比率在不同类型样地范围分别为0．24％～0．66％、0．002％～0．019％和0．05％-0．25％,显示出各组分对土壤环境变化的敏感度不同,其中土壤微生物生物量碳更能反映土壤有机碳的早期变化,可以作为表征土壤有机碳变化和土壤肥力的敏感指标。     

纳版河流域土地利用方式对土壤总有机碳以及活性有机碳的影响

近年来,不同土地利用方式下的土壤碳循环备受关注。土壤活性有机碳变化可以作为土壤碳变化的指示指标。文章以自然林、玉米地、水稻田、不同种植年限橡胶林土壤为研究对象,探讨了纳版河流域土地利用方式的改变对土壤总有机碳(TOC)、土壤微生物量碳(SMBC)、土壤可溶性总碳(DOC)、土壤易氧化碳(ROC)以及土壤颗粒有机碳(POC)在土壤中的质量分数及其分配比例的影响。结果显示:较之自然林(ck),玉米地的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了35.04%、42.86%、42.33%、34.39%以及45.91%(P<0.05);水稻田的TOC、SMBC、DOC、ROC以及POC质量分数分别显著下降了38.46%、57.90%、58.56%、27.14%以及39.94%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林TOC以及SMBC质量分数均显著降低,TOC质量分数降幅分别为29.05%、24.78%、20.08%、20.08%、23.07%以及34.18%,SMBC质量分数降幅分别为53.44%、43.17%、66.68%、23.84%、30.96%以及27.25%;1、5、10 a以及15 a橡胶林DOC质量分数分别显著下降了47.24%、27.91%、71.35%以及21.77%;一年以及五年橡胶林ROC质量分数分别显著下降14.35%和22.81%;1、5、10、15、20 a以及25 a橡胶林POC质量分数分别显著下降了29.39%、38.54%、22.48%、22.42%以及23.71%;水稻田、1、5 a以及10 a橡胶林SMBC的分配比例显著降低了31.36%、34.16%、24.20%以及58.18%;水稻田、玉米地、1 a、5 a橡胶林DOC的分配比例显著降低了32.92%、11.55%、25.91%以及64.28%;玉米地以及5 a橡胶林POC的分配比例显著降低了16.74%以及18.29%。相关和回归分析表明:TOC与POC之间呈显著(P<0.05)正相关关系;SMBC与DOC之间呈极显著(P<0.01)正相关;ROC与POC之间极显著正相关;SMBC以及DOC均与土壤pH呈极显著的负相关关系;TOC、ROC以及POC均与土壤表层5 cm平均温度呈极显著负相关关系。土地利用方式由自然林向农用地(玉米地和水稻田)和橡胶林的转变降低了土壤的碳汇功能。     

土地利用方式对紫色土丘陵区土壤剖面碳、氮影响

采取野外调查与室内分析相结合的方法研究了紫色土丘陵区林地、撂荒地、水田、旱地土壤剖面(0～40 cm)有机碳、全氮变化特征.结果表明.有机碳、全氮均随土层深度增加而逐渐减小,且林地、撂荒地有机碳递减幅度高于水田、旱地.相对于撂荒地和旱地,水田、林地更利于有机碳、全氮的积累.林地有机碳和全氮在0～5 cm土层表现出绝对优势;随土层递增,与水田、撂荒地和旱地的差异逐渐减小.水田有机碳和全氮在大于10 cm土层显示最大值.而撂荒地有机碳和全氮仅在土壤表层高于旱地.有机碳与全氮存在显著正相关关系;w(C)/w(N)随土层深度增加而降低,且林地、撂荒地降低幅度较大.因此相对于水田、旱地,林地和撂荒地w(C)/w(N)仅在0～10 cm显示较大值.可见,土地利用方式对陆地生态系统碳、氮蓄积有明显影响,通过旱地还林或撂荒可以增加土壤特别是表层土壤对碳、氮的积累.     

利用方式对紫色水稻土有机碳与颗粒态有机碳的影响

土壤是陆地生态系统中重要的动态碳库,其微小的变化可能带来对全球大气CO2浓度的较大变化。颗粒态有机碳在土壤中周转速度较快,比土壤总有机碳更易受土地利用方式的影响,对于评价土地利用变化对土壤碳固定过程影响具有重要意义。采集不同的耕作、轮作和施肥处理的14年28茬的紫色土长期试验土壤,分析有机碳与颗粒态有机碳含量在土壤及不同深度分布特点,结果表明:长期垄作免耕并实行水稻(Oryza sativa)油菜(Brassica)轮作的利用方式下,0～10cm土层土壤有机碳与颗粒态有机碳含量明显高于其他利用方式下,而稻油水旱轮作平作利用方式下最低。整个耕层0～30cm深度的土壤有机碳含量介于8.92～29.98g·kg-1之间,颗粒态有机碳含量变幅为0.54～3.43g·kg-1之间,且存在随深度递增而降低的趋势。土壤有机碳与颗粒态有机碳都可用作评价利用方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但颗粒有机碳对于管理措施的响应更为敏感。从总有机碳与颗粒有机碳的关系来看,不同管理下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关。垄作免耕(稻油)的利用方式最有利于有机碳的保护和稳定。     

土壤酶和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应及其影响因子研究

土壤酶和微生物量碳是反映土壤健康的重要微生物性质指标。土壤重金属污染能够对土壤微生物性质产生影响,然而土壤酶和微生物量碳对土壤重金属污染的响应受到土壤本身理化性质的影响。通过北京市建成区233个样点的数据监测和实验室模拟,研究了土壤脲酶活性和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应以及受土壤理化性质的影响。研究结果表明:在野外主要重金属污染的浓度范围内(Cd 0.003~0.98μg·g-1,Cu 13.4~207.9μg·g-1,Zn 29.4~322μg·g-1,Pb 4.02~174μg·g-1),土壤脲酶活性、微生物量碳(MBC)和有机碳(SOC)的含量与土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的浓度正相关,而微生物量碳占有机碳的比率(MBC/SOC)与重金属浓度负相关;脲酶活性、MBC/SOC与重金属浓度建立的相关关系只能解释总变异的5%~10%。实验室模拟试验表明,土壤酶活性受土壤重金属含量和土壤性质联合效应的影响;土壤有机质含量和pH是影响酶活性的主要土壤理化性质。引入土壤有机碳含量和pH两个参数,重新建立脲酶活性、MBC/SOC与土壤中重金属浓度的关系,建立的相关关系的决定系数变大,能够解释总变异的14%~17%。     

土地利用方式及母质对土壤有机碳的影响

运用物理分组方法分别对海南屯昌县花岗岩砖红壤地区天然次生林(白楸(Mallotus paniculatus (Lam.) Muell. Arg.)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia Champ.))土壤(TSF)和人工橡胶RRIM600 (Hevea brasiliensis. Muell. Arg.)林土壤(TR)以及白沙县紫色砂页岩砖红壤地区天然次生林(白楸 (Mallotus paniculatus (Lam.) Muell.Arg.)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia Champ.))土壤(BSF)和人工橡胶RRIM600 (Hevea brasiliensis. Muell. Arg.) 林土壤(BR)0100 cm土层土壤及其物理组分中的有机碳进行了研究,分析利用方式从天然次生林变为人工橡胶林后不同母质砖红壤及其物理组分有机碳含量变化.结果表明: TSF和TR土壤有机碳分别比BSF和BR土壤有机碳含量高.无论是花岗岩砖红壤还是砂页岩砖红壤,土地利用变化使土壤和微团聚体有机碳含量都极显著降低,TSF变为TR后还造成大团聚体以及粘粒和粉粒(Silt & clay)有机碳显著减少,可以看出土地利用变化引起的花岗岩砖红壤退化程度比砂页岩砖红壤大.土地利用变化主要对第一、二层土壤及其物理组分产生影响,且对第一层影响比第二层大.对比研究发现,砂页岩砖红壤Coarse POM和iPOM组分中有机碳稳定性比花岗岩砖红壤相应物理组分强.     

森林生态系统土壤可溶性有机质(碳)影响因素研究进展

土壤活性有机质在土壤碳、氮、磷等养分元素的牛物地球化学循环方面起着十分重要的作用.森林土壤活性有机碳(SAOC)库是极易变动的,其组分动态与周转速率主要受森林植被类型、演替过程以及由此造成的凋落物输人类型、数量、质量和季节与温湿度、pH等变化的控制.尽管在过去几十年中,关于土壤可溶性有机碳(DOC)已开展了大量的研究,但关于其形成、转移与转化速率,以及对环境变化的反应等结论仍然零散,甚至相互矛盾,因此,研究土壤DOC动态及持续管理,必需从探讨其影响因子出发,找出其关键限制凶子进行调控.在将来的研究中,主要应集中在:(i)各种可溶性有机质(DOM)源和汇的大小与DOC定量变化关系,如何进行调控?(ii)在高度人为化管理的森林生态系统中,土壤DOC如何改变?(iii)DOC动态及周转速率的现代研究方法探索等.参110     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤有机碳分解特性

为了探讨土地利用方式对土壤有机碳分解的影响,以黄土台塬的乔木林地、灌木林地、天然草地和耕地等不同植被类型土壤为研究对象,对土壤有机碳矿化分解特征进行分析。结果表明,不同土地利用方式下土壤有机碳含量、有机碳密度、土壤可矿化碳含量和有机碳矿化速率均表现为天然草地和灌木林地较高,耕地最低;而土壤有机碳矿化率和呼吸速率表现为耕地和乔灌混交林地较高,灌木林地和天然草地较低。在土壤孵化的1 575 h内,不同土地利用方式下土壤矿化过程均可划分为4个阶段:0.5~5 h(第1阶段)、5~111 h(第2阶段)、111~399 h(第3阶段)和399~1 575 h(第4阶段);前399 h是可矿化碳排放的主要时段,前111 h是土壤可矿化碳排放速率最大且排放速率下降速度最快的主要时段;总体上,土壤可矿化碳累积排放量随培养时间的延长呈增加趋势,可矿化碳累积排放速率则逐渐降低。土壤有机碳矿化速率随土层深度的增加而递减。土壤有机碳矿化分解速率与有机碳总量有关,土壤呼吸与有机碳总量、矿化碳总量相关性不显著(P>0.05)。     

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。     

pH变化对酸性土壤酶活性的影响

采用酸性土壤,以添加酸或碱的方式,研究酸化或碱化对土壤酶活性的影响.结果表明,培养过程中对照土壤微生物C量(Cmic)变化与土壤pH变化密切相关,Cmic大时pH值相对较低,显示土壤中微生物活动加剧对土壤pH下降的影响.除过氧化物酶外,土壤pH值变化对土壤酶活性影响较大.脲酶、过氧化氧酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈现酸化抑制碱化激活的规律.前期酸碱添加都抑制了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性,中期酸碱添加都抑制了多酚氧化酶活性,后期酸碱添加都抑制了蛋白酶活性.蔗糖酶活性呈现前期酸化激活碱化抑制,中期酸碱都以激活为主,后期碱化又呈现抑制作用.纤维素酶活性变化没有明显规律性.总体上酸添加对土壤酶活性主要起抑制作用,碱添加主要起激活作用.土壤Cmic变化和酶活性变化之间有着较为密切的关系,存在酸化抑制Cmic碱化激活Cmic的现象,pH变化对微生物活性的影响是造成土壤酶活性变化的主要因素.     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

免耕覆盖对土壤微生物量碳的影响

通过设置在甘肃省定西县李家堡镇甘肃农业大学旱农实验站的用间定位试验,研究连续3年春小麦(Triticum aestivum)-豌豆(Pisum sativum Linn.)双序列轮作后6种不同处理土壤微生物量碳的变化情况,结果表明:免耕条件下表土层土壤微生物量碳总是显著地高于翻耕土壤;秸秆覆盖表土层和亚表层土壤微生物量碳明显高于不覆盖;不同处理对表土层和亚表层土壤微生物量碳的影响差异达极显著;表土层土壤微生物量碳有明显的季节动态变化;土壤微生物量碳随土层加深而递减.     

祁连山中部土壤颗粒组分有机质碳含量及其与海拔和植被的关系

调查分析了祁连山中段不同海拔土壤颗粒有机碳及其与植被的关系.结果显示,土壤颗粒组分比例在0～15 cm和15～35cm土层随海拔升高而呈现下降趋势(P>0.2);土壤颗粒有机碳比例在0～15 cm土层随海拔升高也呈现下降趋势(P≤0.001).土壤颗粒组分比例0～15 cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m、15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 500 m及半阴坡2 200和2 800 m处较高;土壤颗粒有机碳比例0～15 cm土层在阴坡3 000 m和3 200 m、半阴坡2 200 m和2 800 m,以及15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 500 m、阳坡3 300 m和3 500 m处较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳和颗粒组分碳含量随海拔升高变化不显著(P<0.9).土壤颗粒有机碳含量0～15cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m、15～35 cm土层在阴坡3 000 m～3 500 m及阳坡3 300m处较高;土壤颗粒组分碳含量0～15 cm土层在阴坡3 000 m～3 400 m和阳坡3 300 m,以及15～35 cm土层在阴坡3 200 m和3 400 m及阳坡3 300 m处较高.土壤颗粒组分比例0～15 cm土层在森林和灌丛草甸中较高;15～35 cm土层在森林、灌丛草甸和干旱草原中较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳比例0～15 cm土层在荒漠草原和干旱草原,以及15～30 cm土层在森林和灌丛草甸中较高(P<0.05).土壤颗粒组分碳含量0～15 cm和15～35 cm土层在森林和灌丛草甸中较高(P<0.05).土壤颗粒有机碳含量0～15cm和15～35cm土层在森林中最高(P<0.05).土壤颗粒组分碳含量和颗粒有机碳含量与土壤有机碳含量有显著的正相关性(P<0.001),土壤颗粒有机碳含量与颗粒组分碳含量也有显著的正相关性(P<0.001),土壤颗粒组分比例与有机碳含量相关性不显著(P=0.15),土壤颗粒有机碳含量与颗粒组分比例有显著正相关性(P<0.005).结果说明祁连山中部北坡土壤有机碳稳定性受植被和海拔共同影响,荒漠草原和干旱草原表层土壤有机碳稳定性较低,森林和灌丛草甸土壤中非保护性碳含量较高.     

鼎湖山自然保护区土壤有机碳、微生物生物量碳和土壤CO2浓度垂直分布

选取鼎湖山3种植被类型(季风常绿阔叶林,针阔叶混交林和马尾松林),按0～15,15～30,30～45cm土层取样,测量了各土层土壤有机碳(SOC)质量分数,熏蒸培养法测量了微生物生物量碳(Cmic),同时用气象色谱法测量了地表和土壤15、30、45、60cm处CO2体积分数,并用静态箱/碱石灰吸收法测量了土壤呼吸速率。结果如下:(1)随土层的加深,SOC质量分数降低,0～15cmSOC显著高于其他两层,季风常绿阔叶林SOC显著高于其他两种植被类型;(2)土壤碳密度和土壤有机碳含量垂直分布规律一致,0～15cm土壤碳密度显著高于其他两层;(3)0～30cm土层微生物生物量占总土壤微生物生物量的81%～92%,随土层加深微生物生物量迅速降低。微生物生物量和土壤有机碳的比值表明,三种植被类型土壤均处于土壤碳积累中,深层土壤碳积累程度高于表层;(4)土壤CO2浓度随土层的加深迅速升高,主要与土壤透气性有关。     

外源镧对土壤微生物碳源利用的影响

用14 C标记葡萄糖法研究了外源镧对土壤微生物碳源利用的影响。结果表明 :外源镧在低浓度下可增强土壤微生物利用碳源进行呼吸作用 ,而高浓度下则产生显著抑制作用 ,最大抑制率为 3 3 %。土壤微生物呼吸产生的14 CO2 主要是培养初期释放的 ,培养 14d后14 CO2 释放已非常少。外源镧可增强土壤微生物利用碳源合成自身的生物量 ,最大增幅为 2 5 %。     

保护性耕作对农田土壤有机碳库的影响

农田土壤有机碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。有机碳库的储量除了受气候和环境因素的影响外,还受农业耕作措施的影响。综述了保护性耕作对土壤有机碳库的影响,并从碳输入、碳分解和碳固持3个方面讨论了保护性耕作影响有机碳库的途径。大量实验结果表明,保护性耕作在表层土壤中能提高作物根系生物量1.0%~142.9%;增加土壤微生物的生物量2.2%~140%。免耕还显著降低土壤的呼吸强度,在0.9%~72.6%之间,从而减少碳的损失。免耕还提高了土壤团聚体数量,从而有利于有机碳在土壤中的固持。今后的研究应该在如下几方面加强：（1）加强区域性对比研究;（2）加强长期定位研究;（3）加强对固碳机理的研究;（4）建立模型加强对多种因子综合效应的研究。