几种人工林土壤有机碳和养分研究

对中亚热带柳杉林、银杏林和楠木林3种人工林地进行分层采样分析,研究了土壤有机碳状况和养分含量(有机质、全氮、全磷及全钾等)及其垂直分布规律。结果表明:3种林地SOC含量分别为12.26gkg-1,12.40gkg-1和9.33gkg-1,SOC密度分别为15.59kgm-2,15.20kgm-2和8.11kgm-2。3种林地有机碳贮存水平差异较大。SOC含量和密度的剖面垂直分布都表现为随土壤深度增加而减小。3种林地养分含量较高,肥力表现好,有利于人工林的可持续经营。土壤有机质和全N随土层深度增加而减小。     

思茅松人工林土壤有机碳库特征

为探讨思茅松人工造林对土壤有机碳库的影响,以云南省普洱市思茅区8种定植模式及7个林龄的思茅松人工林为研究对象,对0～ 50 cm土层土壤有机碳质量分数及密度进行调查分析.结果表明：1）思茅松人工林土壤有机碳质量分数随土壤深度的增加而降低,8种定植模式13a思茅松人工林0～50 cm土壤有机碳质量分数皆大于思茅松天然林;不同林龄思茅松人工林土壤有机碳质量分数在4～10a处于降低阶段,12a以后开始升高.2）土壤可溶性碳质量分数随土壤深度的增加而减小,土壤微生物量碳主要集中于0 ～10 cm土层.3）8种定植模式思茅松人工林土壤有机碳密度在64.48 ～ 84.30 t/hm2之间,其中2m＆#215;4m定植模式最大,1m＆#215;1m模式最小;土壤可溶性碳密度数值范围为0.30 ～0.42 t/hm2,土壤微生物量碳密度为0.49 ～ 1.29 t/hm2;4～ 14 a思茅松人工林土壤有机碳密度和可溶性碳密度随林龄的增加呈现先降后升的特点,14a时土壤有机碳密度达92.14 t/hm2,可溶性碳密度达0.42 t/hm2;土壤微生物量碳密度10a时最大,达0.92 t/hm2.研究表明思茅松人工林具有较强的土壤碳积累能力.     

黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区柠条人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,探讨柠条生长过程中土壤有机碳储量的变化规律。结果表明:1)土壤有机碳主要分布在0～20 cm土层,占0～50 cm土层总储量的49%～63%;2)相对于对照地,柠条林地土壤有机碳储量随柠条生长年限的增加先减小再升高最后趋于稳定,10、26、40、50 a柠条林地土壤总有机碳储量分别为1.555、3.236、2.775、2.444 kg/m2,26 a林地土壤有机碳储量最高,随林龄增大其变化趋于稳定;3)相关性分析结果表明,土壤有机碳质量分数与土壤密度之间呈显著负相关关系,各林地土壤密度随柠条生长年限的增加而减小,说明柠条可以通过改变土壤性质间接增加土壤总有机碳储量,土壤有机碳质量分数与根系生物量、土壤全氮质量分数之间呈极显著正相关关系,说明柠条的根系生长和固氮特性有助于有机碳的积累。     

黄土丘陵区油松人工林土壤固碳特征及其影响因素

以黄土丘陵区9、23、33、47 a油松人工林为研究对象,分析油松人工林不同发育阶段土壤有机碳质量分数和土壤有机碳密度的变化规律,结合土壤全氮质量分数和土壤密度、枯落物现存量、根系生物量指标,分析其影响因素。结果表明:1)9、23、33和47 a油松人工林0~100 cm土层平均土壤有机碳质量分数分别为4.9、5.9、9.2和6.5g/kg,土壤有机碳密度分别为63.0、66.8、100.7和72.5 mg/hm2,二者均表现为随林龄变化先增大(9~33 a)后减小(33~47 a)的趋势,土壤有机碳质量分数和密度垂直分布规律明显,即随土层深度增加而减小,其中,0~30 cm土层土壤有机碳密度占0~100 cm土层碳密度的48.5%~57.9%;2)相关性分析及拟合结果显示,土壤有机碳质量分数与全氮质量分数、枯落物现存量和根系生物量存在极显著线性正相关关系,与土壤密度呈线性负相关关系,根系生物量、枯落物现存量与土壤有机碳质量分数的相关性随着土层深度的增加逐渐减小,逐步回归分析结果表明,土壤全氮质量分数和枯落物现存量是土壤有机碳质量分数最主要的影响因素。     

燕山山地华北落叶松人工林碳密度及分配特征

为了定量研究燕山山地不同林龄华北落叶松人工林的碳密度特征及其分配格局,为森林碳汇服务功能提升提供科学依据。以河北省木兰围场国有林场管理局新丰林场3种林龄(11,21,32a)华北落叶松人工林为研究对象,基于9块样地本底调查和27株标准木树干解析数据,采用标准木回归分析法、样方收获法、土壤剖面取样法和重铬酸钾—浓硫酸氧化外加热法等,获取不同林龄华北落叶松人工林的碳密度,分析了其特征及变化趋势。结果表明:不同林龄华北落叶松人工林生态系统总碳密度表现为32a(97.29t/hm~2)21a(90.56t/hm~2)11a(44.57t/hm~2),以土壤层和乔木层为主要碳库,二者之和所占比例高达52.59%~71.51%;随着年龄的增长乔木层碳积累能力逐步增强,11,21,32a华北落叶松人工林乔木层碳密度分别为14.27,38.57,42.37t/hm~2,且达到了显著性差异水平;3个林龄华北落叶松各器官的碳密度均表现为干枝根皮叶,各器官贡献率之间均达到了极显著性差异。其中,树干贡献率最大;随着林龄的增加,树干的碳密度分配比例增加,树枝、树叶、树皮的分配比例下降,而根系的分配比例相对稳定;林冠下层碳密度大小呈现出凋落物层草本层灌木层的规律,且随着林龄的增加而增加;0—60cm土壤层碳密度表现为随着土层的加深,碳密度逐步降低,表层有机碳含量最高,且随着林龄的增加而增加,不同林龄间存在显著性差异;选择胸径、树高两因素构建乔木层二元可加性碳密度预测模型效果较好。可见,华北落叶松人工林碳密度的变化主要受到其自身生长发育的影响。同时,也受到人工抚育产生的密度变化的影响。     

四川省马尾松人工林土壤有机碳密度研究

人工林是目前陆地碳汇增长最主要的媒介之一.基于森林土壤碳清查方法对四川省马尾松人工林土壤有机碳密度进行了研究.结果表明:马尾松人工林土壤有机碳含量和碳密度均随土壤深度的增加而降低,且碳密度的区域性差异较明显,表现为盆周山地区(150.9±13.3)Mg/hm2>盆地丘陵区(101.4±6.2)Mg/hm2>川西平原区(87.4±5.7)Mg/hm2;马尾松人工林土壤有机碳密度与降水量呈显著正相关关系,与气温呈显著负相关关系;在盆地丘陵区,抚育间伐对马尾松人工林土壤碳密度的影响显著,间伐后林分土壤碳密度为(125.8±9.9)Mg/hm2,比未间伐林分高54.0%(81.7±9.4)Mg/hm2.人工林经营对增大森林土壤碳汇功能具有积极的作用.     

江苏表层土壤有机碳密度和储量估算和空间分布分析

基于1:50万的江苏土壤图和江苏土壤的数据,运用地理信息系统技术,对江苏表层土壤有机碳密度及储量做出估算,并且分析了土壤有机碳密度的空间分布差异。结果表明:土壤有机碳密度介于4.2kgm-2到20.32kgm-2之间,土壤有机碳储量为673892.8×106kg;土壤有机碳密度具有高度的空间变异性,兴化、南通和无锡的有机碳密度最高,沿海地区的有机碳密度比较高,最低的为淮阴及其附近地区。     

土壤有机碳研究进展

回顾了国内外土壤有机碳研究进展及趋势,阐述了全球土壤有机碳库存量及分布、我国土壤有机碳库储量概况、农田土壤有机碳组成及其影响因素、农田土壤有机碳转化规律及影响因素,指出了我国在土壤有机碳研究方面存在的问题及今后的发展方向.     

荒漠化重建地区土壤有机碳动态研究

土壤有机碳(Soilorganiccarbon,SOC)是反映土地荒漠化的重要指标。本研究以陕西省榆林市为例,开展小区域沙漠化重建地区SOC动态的实证研究。SOC数据来源于1982年土壤普查和2003年重复采样,土样的采集、分析和统计方法分别为土钻取土法、重铬酸钾氧化法、吸管法和面积加权法。研究结果表明:SOC含量与粗砂粒显著负相关(R=-0.50,a=0.01),与粘粒显著正相关(R=-0.45,a=0.05),20年间土壤颗粒细化趋势比较明显;20年间原始剖面、1m深和耕层SOC含量、密度和储量都有不同程度的增加,其中对人类活动最敏感的耕层土壤变化最显著,SOC含量、密度和储量分别增加了0.55g/kg,0.15kg/m2,10.07GgC。该研究结果表明防风固沙、可持续性农耕等措施会卓有成效地促进土地沙漠化的恢复和重建。     

华北土石山区土壤溅蚀影响因素分析

土壤侵蚀会破坏土地吞食农田,降低土壤肥力,直接影响水土资源的利用和保护.雨滴击溅作用下,地表土壤颗粒会发生位移,引起表层土壤颗粒的分离.以华北土石山区作为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,采用改良后的摩根溅蚀盘和雨滴发生器,利用色斑法结合叶面积系数法测定不同条件下的土壤溅蚀量.结果表明:1)溅蚀量随土壤前期含水量增大而增大、与雨滴动能呈正相关(R2＞0.96,P＜0.05);2)溅蚀量和植被覆盖度呈非线性负相关(R2 ＞0.99,P＜0.05)——植被覆盖度越大,土壤溅蚀量随降雨强度增大的幅度越小;3)植被主要通过叶面积改变雨滴直径,通过株高改变降雨高度,对降雨进行再分配,进而改变雨滴动能.叶面积系数越小、株高越低,植被对溅蚀的阻挡作用越强.     

鲁中山区不同水土保持生态修复措施对土壤侵蚀的影响

 为探索水土保持生态修复工程对区域土壤侵蚀的影响,运用3S技术手段,研究鲁中水土保持生态修复区土壤侵蚀的时空变化及4种生态修复措施下土壤侵蚀强度与面积的变化特征。结果表明:生态修复工程实施后,区域土壤侵蚀状况明显改善;各种生态修复措施都具有明显降低区域土壤侵蚀强度、减少土壤侵蚀面积的作用;不同生态修复措施类型防治土壤侵蚀作用最大的是残疏林补植,其他的依次为经济林退耕、荒坡造林和有林地封禁措施。研究成果可为科学评价生态修复工程效益和合理确定生态修复措施类型提供参考。     

华北山区油松侧柏降雨前后水分来源

北京山区处于季节性干旱的生态脆弱地带,研究其典型树种在降雨前后的水分来源对干旱区水分利用具有重要意义.本研究基于氢氧同位素技术,以北京山区典型乔木树种油松和侧柏为研究对象,测定分析树木枝条、土壤、地下水和降雨等氢氧同位素组成,探明2种乔木树种在降雨前后主要水分来源.结果表明:不同树种在同一时期的水分来源不同,同一树种在降雨前后水分来源不同.油松表层根系分布虽少,但在雨前仍能吸收利用含水量较高的表层土壤水,利用率为36.0％;为获得稳定水源,油松在降雨前后都利用发达的主根系吸收利用地下深层水分,利用率分别为38.0％和58.2％.侧柏在雨前干旱缺水时能利用深层水维持正常生理活动,利用率为71.2％,但分布在土壤表层0～ 20 cm的侧根系对降雨反应较为敏感,雨后的侧柏主要利用表层土壤水分,利用率为71.6％.试验结果将对于干旱半干旱地区人工造林、树种配置和缓解水资源短缺具有重要意义.     

鲁中山区小流域不同土地利用类型的土壤分形及水分入渗特征

为探讨坡耕地土壤入渗性能退化特征与分形机制,对鲁中山区选择典型小流域,运用土壤分形和水文学原理与方法,通过测定坡耕地、弃耕地、生态林地和经济林地4种土地利用类型的土壤分形特征与入渗性能,探讨土壤人渗速率与土壤颗粒分维及孔隙分维的定量关系。结果表明：1）不同土地利用类型土壤稳渗速率表现为坡耕地〉弃耕地〉生态林地〉经济林地,土壤颗粒分维数与孔隙分维数表现为生态林地〉经济林地〉弃耕地〉坡耕地;2）研究区土壤颗粒分维与孔隙分维数之间显著正相关,二者与土壤黏粒及粉粒体积分数显著正相关、与土壤入渗速率显著负相关;3）霍顿入渗模型和幂函数模型比较适用于拟合研究区土壤入渗过程与入渗速率,而菲利浦模型的适用性较差。因此,研究区土壤具有粗骨性砂土的物理特性,坡耕地耕作会加剧土壤中粉粒和黏粒等细粒物质流失,降低土壤颗粒分布与孔隙分布的均匀性及其分维数,导致土壤入渗性能增强但水肥保蓄性能降低。     

Changes in soil organic carbon and nutrient pools in aggregate-sized fractions along a chronosequence of wolfberry (Lycium barbarum L.) plantations in arid areas of Northwest China

Different land use and management actions can affect soil aggregates (SAs) and nutrient stocks, which are crucial for sustainable agriculture. The impacts of various chrono-sequences on the soil aggregate structure, soil organic carbon (SOC) and nutrients associated with aggregate fractions in wolfberry (Lycium barbarum L.) plantations are still not fully understood. This study examined the composition and stability of SAs, SOC, total nitrogen (TN), available phosphorus (AP) and exchangeable cations (K⁺, Na⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺) in bulk soil and various aggregate-size fractions from five wolfberry plantations with varying ages (1, 4, 6, 10 and 13 years) and a corn field (0 years) in the arid region of northwest Ningxia in China. The results indicated that silt–clay (<53 μm) fractions were dominant in the soil, accounting for 51%–66%, under different plantation ages. The proportion of the macro-aggregates (>250 μm) increased significantly, by 40%–47%, over the 4 years of wolfberry plantation. Likewise, the soil aggregate stability was improved, and total exchangeable bases (TEB) along with numerous cations concentrations (K⁺, Na⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺) in SAs were significantly reduced as the wolfberry plantings became older. Both concentrations of SOC and TN in the soil aggregates peaked in the 13th year. The silt–clay fractions stored a considerable amount of SOC and nutrients. However, short-term (under 6 years) cultivation of wolfberry reduced the stocks of SOC, TN and AP in the soil, while long-term (over 10 years) cultivation increased them, particularly in macro-aggregates. These findings indicated that long-term wolfberry farming had several advantages, such as enhancing soil structure, accumulating SOC and nutrients and ameliorating alkaline soils, especially after 10 years, in the arid northwest of China.     

马尾松-麻栎混交林土壤溶解性有机碳、氮空间分布特征

以河南省驻马店西部低山丘陵区马尾松—麻栎混交林为研究对象,分析土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)储量及其对坡向、土层深度(0—10cm和10—20cm)及胸高断面积的响应规律。结果表明:坡向和胸高断面积显著影响SOC和DOC储量(p0.05),且不同坡向土壤中SOC、DOC和DON的影响因素不同。阳坡SOC储量主要限制性因素是速效钾,阴坡是全氮;阳坡与阴坡土壤DOC和DON储量主要受全氮的影响。另外,土层深度亦对SOC、DOC和DON储量有显著影响(p0.05),且随土层加深而降低,呈表层富集的现象。相关性分析表明,SOC、DOC和DON储量与土壤物理性质即土壤湿度、紧实度及土壤中颗粒组成存在显著的相关性。SOC、DOC和DON两两之间呈显著正相关关系,并均与土壤全氮、有效氮(铵态氮、硝态氮和碱解氮)、速效磷和速效钾等含量也存在显著的相关性(p0.01),表明土壤养分含量是影响马尾松—麻栎混交林土壤有机碳储量及溶解性有机碳、氮空间分布的重要因素。     

中国土壤有机碳分解特征研究初报

通过土壤样品的室内培养,运用三库一级动力学理论,对我国典型区域土壤有机碳分解特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳分解均呈现前期分解快速和后期分解缓慢的特点,土壤有机碳分解的平衡点大概为2个月,之后的日均分解量变化非常小。我国东部4种地带性土壤有机碳分解速率随纬度的增加而递增。不同种植方式农田土壤有机碳分解速率:菜园>水田>旱地>果园。6个地区表层土壤有机碳含量范围为2.31~81.93 g/kg;活性碳含量范围为0.09~1.04 g/kg;缓效性碳含量范围为0.90~33.39 g/kg;惰效性碳含量范围0.92~47.85 g/kg。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

土壤矿物吸附和土壤团聚体对土壤有机碳含量的影响研究

Soil organic carbon (SOC) can act as a sink or source of atmospheric carbon dioxide; therefore, it is important to understand the amount and composition of SOC in terrestrial ecosystems, the spatial variation in SOC, and the underlying mechanisms that stabilize SOC. In this study, density fractionation and acid hydrolysis were used to assess the spatial variation in SOC, the heavy fraction of organic carbon (HFOC), and the resistant organic carbon (ROC) in soils of the southern Hulunbeier region, northeastern China, and to identify the major factors that contribute to this variation. The results showed that as the contents of clay and silt particles (0--50 μm) increased, both methylene blue (MB) adsorption by soil minerals and microaggregate contents increased in the 0--20 and 20--40 cm soil layers (P < 0.05). Although varying with vegetation types, SOC, HFOC, and ROC contents increased significantly with the content of clay and silt particles, MB adsorption by soil minerals, and microaggregate content (P < 0.05), suggesting that soil texture, the MB adsorption by soil minerals and microaggregate abundance might be important factors influencing the spatial heterogeneity of carbon contents in soils of the southern Hulunbeier region.