气候变化对黑土有机碳库影响的模拟研究

以黑龙江海伦为研究地点，利用CENTURY模型模拟了自然状态下的黑土在1953～2000年实际气象条件及以此为基础的9种气候变化情景下的土壤有机碳(0～20cm)。模拟结果表明，自然状态下的黑土在48年间实际气象条件下，土壤有机碳含量产生了波动；不同气候变化情景的模拟结果表明，温度升高或降水量的减少能够降低土壤有机碳含量，相反则有利于其升高，其中气温是影响黑土有机碳变化的主要气候因素。当气温升高2℃时，无论降水量不变、减少或增加20％，都能导致土壤有机碳含量下降。温度升高且降水量减少模式下的土壤有机碳含量最低，温度降低且降水量增加模式下的土壤有机碳含量最高。     

有机肥对黑土不同粒级有机碳、氮的影响

采集公主岭市长期定位监测基地不施肥和施用不同用量有机肥的黑土,通过超声波分散-离心分离得到细黏粒(<0.2μm)、粗黏粒(0.2～2μm)、粉粒(2～53μm)、细砂粒(53～250μm)、粗砂粒(250～2000μm)5个颗粒级别,分析全土及不同粒级中土壤有机碳、总氮并进行含量与分布的比较。结果表明,有机质多集中在粉+黏粒中,碳氮比随着粒级的减小而逐渐降低;与粗黏粒相比,细黏粒有机质的转化更快。长期施用有机肥后,除细砂粒级外,全土及各粒级有机碳、氮库大小和浓度均有显著增加;粗砂粒中有机碳、总氮的富集系数升高,黏粒(尤其是细黏粒)中富集系数降低;粉粒和砂粒中的C/N显著降低。施肥量的变化对全土和各粒级中有机碳、总氮浓度的影响较大,对C/N比的影响不显著。     

云南省森林土壤类型及有机碳库分析

整合土壤质地、土壤类型及土壤有机碳质量密度等多源数据,分析云南省森林土壤有机碳储量的空间分布特征,并探明不同土壤类型下的有机碳储量情况. 研究结果显示,云南省森林土壤有机碳储量总体呈现出“南高北低”的空间分布格局. 其中,普洱市、红河州和文山州等地区的森林土壤有机碳储量较高（>170 Tg）,昭通市、玉溪市和德宏州等地区则较低（<100 Tg）,其余州市的储量则居于两者之间（100～170 Tg）. 云南省森林土壤类型主要包括低活性强酸土、高活性淋溶土、雏形土和高活性强酸土. 在这些类型中,高活性淋溶土的土壤有机碳密度最高（11.96 kg·m⁻²）,雏形土的有机碳密度最低（9.95 kg·m⁻²）. 通过定量评估环境因子对森林土壤有机碳储量的影响发现,年平均蒸发量是影响土壤有机碳的最主要因子,年平均降水量次之. 年降水量作为重要的水分输入因子,其变化直接影响土壤湿度和植被生长状况,这对土壤有机碳的积累具有至关重要的作用.     

广州典型森林土壤有机碳库分配特征

 对广州2种典型森林土壤碳库分配特征进行了研究,结果表明：① 两种森林土壤有机碳（SOC）表层含量及其差异程度最高,随土壤深度增加,差异逐渐减小。马尾松林SOC密度范围为55.54～66.69 t/hm²,常绿阔叶林SOC范围为84.91～151.16 t/hm²。② 两种森林土壤活性有机碳（AOCs）含量为马尾松林<常绿阔叶林;各种AOC分配比例均随龄级增长而升高。③ 两种森林土壤的水溶性有机碳（WSC）、易氧化态碳（EOC）和微生物量碳（MBC）含量分别与SOC相关性达到极显著水平,轻组碳（LFC） 与颗粒性碳（POC）含量分别与SOC相关性达到显著水平。④ 幼龄林与中龄林的土壤碳库大于相应的地上部植被碳库,而成龄林的土壤碳库小于植被碳库;土壤碳库占森林生态系统总碳库的比例随着生物量的增长呈下降趋势。     

东北黑土有机碳和全氮水平分布及其影响因子

对黑土有机质特性空间分布的充分认识与了解,是管理好土壤养分和合理施肥的基础。应用经典统计学方法,分析了东北黑土表层1100个样点的有机碳和全氮空间分布规律。结果表明:土壤有机碳和全氮平均含量分别为19．25 g/kg和1．89 g/kg,从南到北随纬度增加而增加,土壤有机碳和全氮与纬度的相关系数分别为0．70和0．76。以上研究结果为进一步深入了解黑土有机质退化机理提供了理论依据。     

秸秆还田对水溶性有机碳的影响

水溶性有机碳对农业土壤中的碳循环有着重要的作用.通过持续6年的田间试验来研究玉米秸秆还田对土壤水溶性有机碳的影响,共有3种处理(1)对照;(2)粉碎还田;(3)覆盖还田.结果表明,在6年的秸秆还田试验中,秸秆还田能够增加土壤有机碳和水溶性有机碳的含量(P＜0.05),主要是增加了大团聚体组分中有机碳和水溶性有机碳的含量.秸秆不同还田方式对土壤有机碳和水溶性有机碳并没有显著的影响,土壤水溶性有机碳和土壤有机碳有很好的相关性(R2=0.512).     

全球气候变化中的滩涂湿地土壤有机碳研究

湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点。湿地在稳定全球气候变化中占有重要地位,其重要性主要表现在湿地土壤是陆地上重要的有机碳库;土壤碳密度高;能够相对长期地储存碳,湿地是多种温室气体的源和汇。全球沿海湿地的分布面积大约为20．3万km^2,碳的积累速度为C（210±20）g／m^2·年,要远远高于泥炭湿地;并且沿海湿地大量存在的SO。。离子阻碍了甲烷的产生量,从而降低了甲烷的排放量。高的碳积累速率和低的甲烷排放量使沿海湿地对大气温室效应的抑制作用更加明显。盐城沿海滩涂芦苇沼泽地虽已列入世界重点湿地名录,但其有机碳循环及其分布特点尚未有资料报道。通过研究沿海滩涂湿地土壤有机碳储存变化及其空间分布规律,从微团聚体水平的有机碳转化与结合机制上研究土壤对有机碳的固定机制,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,为评价和保护湿地生态系统提供依据具有重要的科学意义。     

干旱对杨树人工林土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的影响

【目的】全球干旱事件日益频繁,显著影响森林生态系统的结构和功能。研究旨在评估干旱对杨树人工林地不同深度土层颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的影响,为预测未来森林土壤有机碳(SOC)及其稳定性对干旱的响应提供依据。【方法】以江苏东台林场10年生杨树人工林为研究对象,于2018年8月在此设置了隔离穿透雨的3种干旱处理:即空白对照处理(CK)、隔离30%穿透雨的中度干旱(D30%)、隔离50%穿透雨的重度干旱(D50%)。各处理设置3个重复样地,共9块样地。经过连续4年的野外控制实验,于2022年7月、11月,2023年2月、4月,采集各干旱处理样地内的土壤样品,测定生长季(2022年7月)和非生长季(2023年2月)的土壤POC和MAOC含量,以及上述4个时段的总土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳等土壤理化性质。基于方差分析、相关性分析以及冗余分析,量化干旱胁迫下土壤POC和MAOC含量的变化特征,并分析驱动其含量变化的关键因子。【结果】干旱对土壤POC含量没有显著影响,对土壤MAOC含量的影响受季节、干旱程度和土层深度的制约。具体表现为:在生长季,中度干旱(D30%)显着增加了[0,10)cm表层土的MAOC含量,两种干旱处理(D30%和D50%)均显著降低了[10,20)cm中层土和[20,40)cm下层土的MAOC含量;在非生长季,两种干旱处理(D30%和D50%)均显著降低了表层土的MAOC含量,对中下层土的影响则不显著。从垂直分布上看,总体上土壤POC和MAOC含量随土层加深而显著降低。相关性分析结果表明,POC和MAOC含量与大多数土壤理化性质呈极显著正相关关系(P<0.01),与容重(BD)和碳氮比(C/N)呈极显著负相关关系(P<0.01)。冗余分析结果表明,干旱处理下,土壤微生物生物量碳(MBC)是驱动土壤POC和MAOC含量动态变化的关键因子。【结论】干旱对杨树人工林土壤POC含量无显著影响,但显著改变了土壤MAOC含量,其影响效应受季节、干旱程度和土层深度等因素的制约。本研究表明, 在预测未来森林土壤碳库稳定性对干旱的响应时应充分考虑季节、干旱程度和土层深度等因素。     

生物炭对毛竹林土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

为探究不同生物炭施用量对毛竹林土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,本研究以广西桂林漓江上游毛竹林土壤为研究对象,以毛竹废弃物高温热解制备的生物炭为供试材料,通过一年野外施用试验,探究不同生物炭施用量下(0（CK）、10 t·hm^-2（BC1）、20 t·hm^-2（BC2）、40 t·hm^-2（BC4）)毛竹林土壤有机碳活性组分和土壤碳库管理指数变化特征,分析环境因素对其影响。结果表明：与对照（CK）相比,高添加量生物炭（BC4）后土壤pH值、速效磷、速效钾、铵态氮、可溶性有机氮、微生物量氮等含量显著提高,但土壤全磷含量显著降低（P<0.05）。生物炭对总有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳及碳库管理指数等有显著的促进作用,均在生物炭施用量为40 t·hm^-2时达到最大值。相关分析表明,土壤碳库管理指数与pH、NH⁺₄-N、EOC、POC均呈极显著正相关关系（P<0.01）。路径分析模型表明在生物炭添加下,土壤性质和可利用性养分直接影响活性碳组分,进而影响土壤碳库管理指数。综上所述,毛竹林中施用生物炭是提高土壤质量、促进土壤碳固存及合理利用竹林废弃物的有效手段,其中生物炭添加量为40 t·hm^-2的处理效果最优。     

莫莫格湿地土壤有机碳与络合态铁的动态变化

以莫莫格芦苇沼泽、芦苇-羊草草甸和羊草草甸3种类型湿地土壤为对象,研究了土壤总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)和络合态铁的动态变化情况.结果表明:3种类型湿地土壤TOC含量芦苇沼泽最高,羊草草旬次之,芦苇-羊草草甸最低;土壤络合态铁含量变化规律与TOC变化相同;土壤DOC含量则表现为羊草草甸最高,芦苇-羊草草甸次之,芦苇沼泽最低.随着土层深度的增加,湿地土壤TOC、DOC以及络合态铁含量都表现为自表层向深层递减的规律.相关性分析表明:从垂直动态变化看,土壤络合态铁与土壤TOC、DOC含量均有正相关关系;从季节变化看,络合态铁与TOC的季节变化呈负相关关系;芦苇沼泽和羊草草甸的土壤DOC含量与络合态铁含量季节变化趋势完全相反,二者呈显著负相关关系;芦苇-羊草草甸的DOC含量与络合态铁含量的季节变化呈显著正相关.     

陕北黄土丘陵区土壤碳氮库对人工植被恢复的响应

为揭示陕北黄土丘陵区深层土壤碳氮含量及储量对不同人工植被恢复的响应特征,在典型退耕还林区,选择恢复30年的人工刺槐、柠条林地、撂荒地及坡耕地,分析0～200 cm土层有机碳和全氮剖面分布和数量的变化状况.结果表明:不同植被类型有机碳和全氮含量均在0～100 cm土层随土层加深呈下降趋势,而100～ 200 cm趋于平缓.较坡耕地,3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳密度平均增加7.93 Mg/hm2,全氮密度平均增加0.65 Mg/hm2.且3种植被下100～200 cm深层土壤有机碳和氮密度平均分别占到0～200 cm深土壤的24.4％和26.7％,分别是坡耕地的1.52倍和1.85倍.因此,长期人工植被恢复下能够增加土壤深层(0～ 200 cm)有机碳和全氮储量,并且以刺槐林提升土壤碳氮储量潜力较高.     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿对土壤有机碳积累的影响

通过田间小区取样,研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）人工固沙林0～50cm土层在0、5、10、22年的时间序列上土壤有机碳动态。结果表明,各层次土壤有机碳含量和储量随小叶锦鸡儿种植年限的增加而增加。小叶锦鸡儿5年处理与0年处理在0～50cm深度有机碳储量差异不显著;5～10年处理土壤有机碳储量快速增加,10-22年处理增加速度相对趋缓。土壤有机碳动态变化的研究结果表明,种植小叶锦鸡儿人工林是科尔沁沙地生态系统恢复重建的一项切实可行的林业工程措施。     

基于ArcGIS的土壤有机碳密度及储量计算

文章建立了基于栅格GIS的计算方法,以GIS空间分析模型为基础,在ArcGIS支持下,提取模型所需数据,实现栅格图层空间叠合运算及统计分析,获得了土壤有机碳密度分布图,并统计了土壤有机碳储量;以安徽省舒城县土壤为例进行分析,与土壤类型法比较,由于GIS方法的空间插值计算考虑了决定土壤有机碳密度及储量的土壤属性空间变异性,获得了较精确的结果,为统计土壤有机碳密度及储量提供了一个可能的途径。     

荒漠化扩展对我国区域气候变化影响的数值模拟

使用区域气候模式RegCM3研究了西北沙漠面积变化对我国区域气候变化的影响．共设计了3组试验：控制试验A、沙漠面积扩展试验B、在试验B基础上增大粗糙高度的试验C．分析表明：中国西北沙漠区扩展后对中国夏季降雨量和中国夏季风有明显影响．结果表明：植被退化、荒漠化加剧会导致季风减弱,降水量减少,增大地面粗糙高度后的影响更为显著．     

Distribution characteristics of soil organic carbon of alpine meadow in the Eastern Qinghai-Tibet Plateau

A study on the distribution characteristics of soil organic carbon (SOC) in the alpine meadow in the Eastern Qinghai-Tibet Plateau has been carried out. The results indicate that the content of soil organic carbon (C _SOC) in the topsoil of terrace meadow (TM) ((67.16 ± 1.02) g·kg⁻¹) is more than that in the soil of upland meadow (UM) ((63.42 ± 0.65) g·kg⁻¹), while the C _SOC in upland shrubland (US) ((67.49 ± 0.83) g·kg⁻¹) is the most abundant in the scoreh stage (September). From May to September, the C _SOC in the topsoil of UM and US tends to descend, but that of TM tends to ascend. As for the distribution of the C _SOC and the density of SOC in the soil in the three sample areas, the data show that the deeper the soil, the lesser the content and density of SOC. The C _SOC in US is higher than that in TM and UM; the C _SOC in UM is the lowest at 0–10 cm soil depth. The density of SOC in US is always the lowest among UM, TM, and US at 0–40 cm depth, which shows that the storage of carbon in UM is more than that in US in the same range; the carbon pool capacity in UM is higher than that in US in the same range. Biography: ZHANG Wei (1979–), male, Lecturer, research direction: ecology of environment.     

陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q₁₀)微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q₁₀。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q₁₀大于易分解有机碳的Q₁₀,但也有研究发现难分解有机碳的Q₁₀并不比易分解有机碳的Q₁₀高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。     

陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q₁₀)微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q₁₀。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q₁₀大于易分解有机碳的Q₁₀,但也有研究发现难分解有机碳的Q₁₀并不比易分解有机碳的Q₁₀高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。