林火干扰对广东马尾松林土壤有机碳密度及其活性有机碳的影响

【目的】森林在全球碳循环中发挥着重要作用。林火干扰是全球生物地球化学循环的关键驱动因子,影响植被结构变化及森林演替方向,从而对森林生态系统土壤有机碳密度及碳周转产生重要作用,进而影响森林碳循环与碳平衡。笔者定量研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳密度及其活性有机碳的影响,科学阐明林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响机制,为火烧迹地恢复与森林碳减排增汇提供参考。【方法】以广东省佛冈马尾松林为研究对象,采用相邻样地比较法、化学分析法,在森林生态系统水平上,定量测定不同林火干扰强度对土壤有机碳密度、土壤活性有机碳含量和细根生物量的影响,对林火干扰后土壤有机碳密度的变化进行定量研究,探讨林火干扰对土壤有机碳密度以及活性有机碳的影响机制,深入分析森林生态系统土壤有机碳的循环与分配过程。【结果】林火干扰对马尾松林的土壤有机碳密度、活性有机碳含量和细根生物量均有影响,不同林火干扰强度下土壤有机碳密度与土壤活性有机碳含量变化趋势均表现为对照>轻度林火干扰>中度林火干扰>重度林火干扰。轻度林火干扰对土壤有机碳密度的影响差异不显著(P>0.05),而中度和重度林火干扰则显著降低土壤有机碳密度(P<0.05)。林火干扰的马尾松林土壤细根生物量均低于对照样地,变化趋势为重度林火干扰>中度林火干扰>轻度林火干扰,轻度林火干扰只显著降低土壤表层细根生物量(P<0.05),而中度和重度林火干扰显著降低了土壤表层和浅层细根生物量(P<0.05)。【结论】林火干扰减小了土壤有机碳密度,减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小。轻度林火干扰仅显著降低了表层土壤有机碳密度,而中度和重度林火干扰显著降低了土壤表层和浅层土壤有机碳密度,进而导致土壤有机碳密度显著变化。林火干扰对土壤活性有机碳含量产生了影响。林火干扰后马尾松林4种土壤活性有机碳含量均呈下降趋势,但仅中度和重度林火干扰差异显著。活性有机碳含量各组分随林火干扰强度增加沿土壤剖面递减的幅度呈现一定差异,重度林火干扰后的递减趋势最强。此外,林火干扰还降低了马尾松林土壤细根生物量。     

草地造林40年后土壤可溶性有机碳下降

为了解天然草地造林后土壤可溶性有机碳的变化,以河北塞罕坝的羊草草甸草原以及在草甸草原上营造的樟子松人工林和落叶松人工林为研究对象,比较了3种植被类型土壤表层0-30cm的土壤可溶性有机碳、土壤总有机碳和土壤全氮等指标。结果表明,人工针叶林的土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮含量均低于草甸草原,天然草地营造人工针叶林40年后土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮都有所下降,人工林生态系统的土壤异质性低于草甸草原。     

江河源地区不同荒漠化草地物种多样性研究

在江河源地区的高寒草甸、高寒草原中选择8个具有代表性的荒漠化草地进行物种多样性研究,其中对玉树州曲麻莱县郊、果洛州玛多县郊、果洛州达日县窝赛乡三个地区进行了不同演替梯度下的物种多样性分析。结果表明：曲玛莱地区退化草地物种多样性指数、均匀度指数随退化程度的加剧而减小,丰富度指数为重度退化大于极度退化大于轻度退化;玛多县郊、达日县窝塞乡重度退化草地物种多样性、均匀度、丰富度高于极度退化。不同荒漠化地区随演替度的减小多样性指数、均匀度指数总体有递减趋势,而丰富度指数变化不明显。     

若尔盖高寒草甸不同功能群植物数量特征对退化演替的响应

为了查明若尔盖高寒草甸退化过程中植物群落各功能群数量特征的变化趋势,2013年8月利用样方法对若尔盖县境内的沼泽草甸、草原草甸、中度退化草甸和重度退化草甸的植物群落和土壤环境进行了调查.结果为:草地退化过程中,禾本科植物密度、高度和重要值均无显著变化,仅盖度呈显著波动性变化;莎草科植物密度、高度、盖度在中度退化前均无显著变化,重度退化阶段显著降低,重要值呈持续显著下降趋势;豆科植物高度和盖度以中度退化阶段最高,但密度和重要值以草原草甸最高,重度退化阶段最低;蓼科植物密度、高度、盖度和重要值从沼泽草甸到中度退化阶段均显著增加,重度退化阶段消失;杂类草植物密度和盖度在退化过程中呈波动变化,高度和重要值呈波动性增加趋势.结果表明:高寒草甸不同退化阶段功能群植物的生长规律不尽相同,但严重退化可显著影响莎草科、豆科、蓼科和禾本科的生长.回归分析表明土壤氮、磷、钾含量是莎草科、豆科和蓼科的主要限制因子,这意味着向退化高寒草甸中同时施加氮、磷、钾三种肥料将可以促进莎草科、豆科和蓼科植物的生长,有利于高寒草甸生态恢复.     

不同退化演替阶段高寒草甸表层土壤持水特性的初步研究

以三江源区高寒草甸为研究对象,利用空间分布代替时间演替的方法,选取轻度退化(Lightly degraded grassland,LG)、中度退化(Moderately degraded grassland,MG)和重度退化(Heavily degraded grassland,HG)高山嵩草草甸(Kobresia pygmea meadow)样地,研究了不同退化演替阶段土壤持水能力和渗透性.结果表明,土壤总空隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度呈现下降趋势,最低值出现在HG阶段,分别为42.03%,11.76%和30.27%;随着高寒草甸退化加剧,HG测定土层土壤总库容、土壤滞留库容、土壤吸持库容均呈现下降趋势,水分入渗速率变化范围从29.99 mm·min~(-1)减少到了3.48 mm·min~(-1),说明重度退化阶段土壤水分入渗速率极强,而土壤的保水能力却最弱;相关分析表明,土壤持水量指标与土壤容重呈极显著负相关(P0.01),和入渗速率显著负相关(P0.05),与孔隙度成显著正相关关系(P0.05),土壤容重和孔隙度显著负相关(P0.05),说明严重退化草地因过度放牧,土壤压实程度较大,从而导致孔隙度较小,进而影响草地持水能力.在自然状况下,轻度退化草甸0～8 cm土壤最大持水量最高为512.16 t/hm~2,重度退化0～8 cm土壤最大持水量最低为336.24 t/hm~2,按照重度退化草甸1.8×10~6hm~2粗略估计,三江源重度退化高寒草甸使草地土壤上层水源涵养量减少了3.16×10~8t.     

青藏高原东缘高寒草地土壤碳空间异质性

运用经典统计学和地统计学的方法,探讨青藏高原东缘高寒地区典型的高寒草甸、高寒灌丛样地中小尺度下土壤碳的空间变异特征.结果表明,研究区土壤有机碳变异系数随着样地尺度的增加而增大,变化范围为13.4%~28.4%,均属中等变异.在高寒草甸和高寒灌丛不同采样尺度下土壤有机碳均具有良好的空间自相关性;半变异函数C0/(C0+C1)值介于57.93%~80.92%,具有中等程度空间相关性,说明区域土壤有机碳空间变异的主要原因为人为活动和微域内变异等随机性因素.在相同尺度下高寒灌丛群落土壤有机碳的分形维数值要小于高寒草甸群落;在研究区,随着采样尺度的增大,植被分布、群落盖度等随机因素逐渐减弱,地形起伏等结构因素有逐渐加强趋势.     

超载放牧对那曲地区高山嵩草草甸植被退化的影响

选择那曲地区中部超载严重的高山嵩草草甸为研究对象,通过对不同超载程度的草地植被调查分析,结果表明:那曲地区中部高山嵩草草地超载严重,定居点附近超载高达3.60倍,超载最轻的草地也达到1.69倍;超载草场的多样性指数、植被盖度、地上现存生物量都显著低于围栏禁牧区;随超载程度的加大,莎草科植物、耐旱的杂类草、牲畜不喜食和不食的植物种有增加的趋势;综合分析超载下植被的不同特征变化并与现有的高寒草甸、草原类退化草地分类指标体系比较,初步认为,那曲地区的高山嵩草草甸都呈现退化加剧的趋势,已达到重度-中度退化程度,极重度超载区达到重度退化程度,重度和中度超载区达到中度退化程度,其比例分别达到9%和91%,远大于1996年的调查数据.     

不同退化等级草地中独一味根系分泌物初步研究

为比较不同等级退化草地独一味根系分泌物差异,采用土培法收集不同退化程度草地中独一味根系分泌物,测定其总有机碳、总氮,采用GC-MS对脂溶性成分作定性分析,比较其种类和相对含量差异。结果表明,极度退化样地独一味根分泌总碳量为2.480 mg·L~(-1)·h~(-1),分泌总氮量为2.189 mg·L~(-1)·h~(-1);轻度退化样地独一味根分泌总碳量为2.829 mg·L~(-1)·h~(-1),分泌总氮量为3.429 mg·L~(-1)·h~(-1)。分别从两样地中鉴别出成分9种和18种,其中相同成分6种。由此可知,极度退化样地独一味根总碳、总氮量、分泌物成分种类和相同成分峰面积百分比均比轻度退化样地低,且差异较大。     

三江源区高寒草原草地不同退化程度土壤养分变化

分别对轻度退化、重度退化和极度退化的高寒草原草地土壤养分进行测定。结果表明：随着高寒草原退化程度加剧，土壤有机质含量逐渐减少，由对照的90．75g／kg降低到极度退化的18．74g／kg。全氮、碱解氮含量逐渐减少，而全磷、全钾、速效钾和碳酸钙含量逐渐增加，但不同养分成分变化幅度各有所不同，速效磷含量及pH基本保持不变，土壤速效养分受退化程度影响较大，其变化幅度明显高于全量养分，表层土壤养分受退化影响的程度较深层土壤大。     

祁连山南坡不同土地利用类型土壤物理特性及其持水能力研究

用环刀法进行野外采样,并结合室内实验方法,对祁连山南坡高山草原等7种土地利用类型的土壤物理性质、枯落物持水量、土壤持水量进行研究.结果表明,7种土地利用类型的土壤密度均为上层小于下层,不同土地利用类型下的土壤密度由大到小为退化草地、高寒草甸、荒漠草原、高山草地、山地草原、沼泽草甸、湿地.土壤的总孔隙度均为上层大于下层,总孔隙度和土壤的最大持水量由大到小为湿地、山地草原、沼泽草甸、高山草地、荒漠草原、高寒草甸、退化草地.枯落物持水量最大的是湿地(57 t/hm~2),山地草原(35 t/hm~2)次之.自然含水量随土层的加深而减小,整体分布在6%～50%,最大的是沼泽草甸,湿地次之,最小的为荒漠草原.湿地、沼泽草甸、山地草原的土壤物理特性及其水源涵养功能明显好于退化草地、荒漠草原和高寒草甸.除退化草地和荒漠草原物理特性间的相关关系不显著外,其他的都较为显著(P<0.01或P<0.05).     

Influence of land cover changes on the physical and chemical properties of alpine meadow soil

Taking the alpine cold meadow grassland in the southeastern part of the Qinghai-Tibetan Plateau as an example ,this researcdh deals with the characteristics of apline meadow soil property changes,including soil nutrients,soil physical properties and soil mositure content under differcent land coverage conditions.With the degradation of grassland vegetation and the decline of vegetation coverage ,soil compactness reduces ,gravel content increases and bulk density increases ,The originally dense root-system layer is gradually denuded,making the soil coarse and gravel .The change of the organic matter contents with the vegetation coverage change in the surface soil layer (0-20cm) has shown an obvious cubic polynomial curve process ,The organic matter contents increas rapidly when land coverage is above 60%,contrarily decreases on a large scale when land coverage is below 30%,Between 30%-60% of land coverage the organic matter contents remain stable,The total N and organic matter contents remain stable.The total N and organic matter contents in soil have shown quite similar change regularity ,Following this the mathematic equations are derived to describe such change processes ,Moisture content in soil changes sharply with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change,Soil moisture content change with the vegetation coverage change has shown a quadratic parabola process,Results have shown that organic matter conternt and the total N content of the apline meadow soil decrease by 14890 kg/hm^2 and 5505kg/hm^2 respectively as the vegetation coverage reduces from 90% to less than 30%,the heavey changes of soil physical and chemical proerties with grassland degradation have made the recovery of alpine meadow ecological system impossible,The protection of alpine meadow vegetation is of vital importance to the maintenance of the regional soil environment and the regional ecological system.     

不同杨农复合经营模式土壤有机碳和全氮含量 垂直分布及储量研究

对苏北地区3种杨农复合经营模式(宽窄行模式即K模式、片林模式即P模式和网格模式即W模式)的100 cm土体8个土层中土壤有机碳、氮的分布进行研究,结果表明：3种模式土壤有机碳、氮含量及储量的剖面分布均表现出在表层相对较高,都有随土壤剖面深度增加而降低的趋势,且耕作层以下迅速降低。3种模式深度100 cm的土壤有机碳含量变化范围为0.64~1527 g/kg, 全氮含量变化范围0.30~2.09 g/kg;土壤有机碳含量与全氮含量及C/N呈极显著相关关系;100 cm深土壤有机碳储量在3种模式中分别达(71.19±0.72)、(40.67±058)和(42.64±0.56) t/hm2。     

安徽草地生态系统三种土壤理化性质特征

2011年9-10月,利用样方法研究了安徽省11个草地样地的3种土壤理化性质。结果表明,土壤容重变化范围在0.93～1.71 g·cm-3,随土壤深度增加容重变化趋于减小,不同样地之间变化类似;土壤pH值在样地之间变化较大,变幅为3.78～8.26,样地内不同土层深度间的差异较小;土壤砾石含量在样地间的变幅达到60%,样地内多在10～20%。3种土壤理化性质在部分样地之间的差异达到了显著性水平（P〈0.05）,具有明显的空间分布特征。     

桂林毛村岩溶区和非岩溶区土壤有机质与氮分析研究

用五点混合取样法采集广西桂林毛村岩溶区和非岩溶区典型林地、灌草丛地和耕地的0～20cm,20～40cm土壤样品,以高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定有机质含量,半微量凯氏法测定全氮含量,碱解扩散法测定有效氮含量,电位法测定pH值.结果表明:岩溶区和非岩溶区的有机质,全氮和有效氮的含量都是表层明显高于底层;相同土地利用类型下,有机质、全氮和有效氮在0～20cm的含量是岩溶区高于非岩溶区,且林地＞灌草丛地＞耕地;有效氮含量与全氮和pH值有显著的正相关关系.     

青海湖南岸不同覆被类型土壤碳氮含量比较

以青海湖南岸的鬼箭锦鸡儿灌丛、矮嵩草草地和油菜＋燕麦混播农田为研究对象,对3个样地土壤基本理化性质和0-30cm不同层次土体的有机碳、全氮含量分别进行了测定,结果显示：所测样地土壤均呈偏碱性,土壤容重介于0.80-1.19 g/cm^3,农田土壤容重居高。不同覆被类型下,上层30cm土体单位面积有机碳、全氮储量由高到低均为：灌丛〉农田〉草地,分别为15.71 kg/m^2、10.16 kg/m^2、7.54 kg/m^2和1.76 kg/m^2、1.20 kg/m^2、1.11 kg/m^2,灌丛与草地、农田间差异显著（P〈0.05）,农田与草地间差异不显著（P〉0.05）。覆被类型和土地利用方式对研究区域土壤的基本理化性质和土壤碳、氮含量有显著的影响。     

小针茅荒漠草原地下生物量季节动态及其影响因素

 地下生物量实测数据的缺乏严重影响草地地下碳库的精确估计,本文以苏尼特右旗小针茅荒漠草原为研究对象,通过野外实地调查,选取6个样地,采集2160份根系样品,进行室内试验分析,获得小针茅荒漠草原生长季5—9月地下生物量数据,分析了小针茅草原植被地下生物量的季节动态.结果表明：(1)小针茅草原植被地下生物量季节动态表现为“N”型变化规律,最高值出现在7月下旬,最低值出现在8月下旬,狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草草地各月的地下生物量均高于小针茅+无芒隐子草草地类型.(2)小针茅草原不同层次地下部分生物量的季节变化不同,0~10cm的地下生物量表现出很大的波动性,与总地下生物量的变化趋势基本一致;10cm以下的变化曲线逐渐平缓.(3)5—9月生长季小针茅草原0~60cm土层地下生物量与土壤有机碳含量无显著相关性,0~10cm土层地下生物量与土壤有机碳呈显著正相关.(4)小针茅草原每月地下生物量和月降水量与月平均气温的相关性都不明显.(5)小针茅草原不同深度土壤含水量与地下生物量存在显著正相关,总地下生物量受0~10cm土壤含水量影响较大.     

青海湖高寒湿地土壤有机碳空间分布分析

作为陆地碳库的主要部分,土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用.本文选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对土壤有机碳含量的变化特征及其空间变异性进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0-10cm表层含量最高,均值为2.82±1.56%,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10-20cm、20-30cm和30-40cm土层的有机碳平均含量依次为2.01±1.03%、1.63±0.87%和1.21±0.91%;整个研究区0-40cm土壤有机碳平均含量仅为1.92±1.27%.半方差函数和变异函数分析结果说明,0-10cm,10-20cm和20-30cm土层土壤有机碳含量的模型均符合球状模型,30-40cm土层土壤有机碳含量和0-40cm土壤有机碳平均含量的模型为指数模型.而且在各向同性和各向异性下不同深度土壤有机碳均具有高度的空间异质性.     

北方农牧交错带不同土地利用方式土壤呼吸速率探究

农牧交错带地区土地利用方式多变,人为的改变土地利用方式会影响土壤释放CO2的速率.分别对新开垦农田、多年耕种农田、退耕还草草地、多年生草地4种利用类型的土壤温度、土壤有机碳含量、土壤呼吸速率进行监测和研究,结果表明：4种土地利用类型土壤呼吸速率的日变化图像呈单峰性曲线,其中草地平均呼吸速率最大,为0.85g·m-2·d-1.4种土地利用类型土壤温度与土壤呼吸速率呈正相关关系,其中新开垦农田变化明显,K值最高,达到0.045.从整个生长季来看,4种土地利用类型平均呼吸速率表现为新开农田＞草地＞还草草地＞农田,分别为0.97g·m-2·d-1、0.85g·m-2·d-1、0.77g·m-2·d-1和0.56g·m-2·d-1.0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量大小关系与土壤呼吸速率基本吻合.试验表明不论对草地进行开垦还是对农田进行退耕还草都会增加土壤CO2的释放.     

武功山高山草甸土壤微生物生物量碳及其影响因素

研究了武功山高山草甸3个不同坡向土壤微生物生物量碳及其影响因素,结果表明：东坡土壤微生物生物量碳含量与土壤有机质含量显著高于南坡和北坡土壤,南坡土壤高于北坡;土壤速效钾（K）浓度以东坡土壤最高,南坡土壤次之,北坡土壤最低,但3个坡面土壤速效钾K含量之间的差异不显著;东坡土壤有效磷（P）的浓度极显著地高于南坡土壤和北坡土壤有效P浓度;不同坡面土壤铵态氮含量依次为北坡〉南坡〉东坡。土壤土壤微生物量生物量碳与土壤有机质含量和P浓度之间存在显著的正相关性,与速效钾K浓度之间相关性不显著,土壤微生物量生物量碳随着土壤铵态氮含量的升高而减小。