人工林土壤有机碳组分的化学结构特征分析

为揭示人工林土壤有机碳组分的稳定性维持机制,以云南松人工林为研究对象,利用土壤有机碳化学分组方法,结合元素分析和傅里叶变换红外光谱分析等多种研究手段,研究土壤三种稳定有机碳组分化学结构特征的差异.结果表明,云南松人工林地土壤三种有机碳组分(胡敏酸HA、富里酸FA和胡敏素HM)具有相似的化学结构和官能团组成,主要含有酚羟基、少量脂族烃基、羧基、酮型羟基、酰胺基团和少量碳水化合物.但随土壤剖面深度增加,土壤有机碳组分的官能团特征存在差异.剖面深层土壤HA中富含脂肪族基团,至亚表层土壤中HA脂肪族基团含量减少,表层土HA中未显示含有脂肪族基团.研究表明,脂肪族基团与土壤有机碳组分稳定性的维持有密切关系.该结果从官能团结构特征角度为揭示人工林土壤有机碳化学稳定机制提供了科学依据.     

秸秆对茶园土壤有机碳稳定性影响的研究进展

我国茶园普遍存在土壤有机碳含量低等问题,这对茶叶产量品质造成极大影响.施加秸秆可提高茶园土壤有机碳含量.土壤有机碳稳定性机制包括有机碳内在难降解性、黏土矿物的化学保护和土壤团聚体的物理保护作用以及生物作用等.土壤有机碳稳定性的影响因素主要有有机碳自身的分子结构性质、土壤生物环境和非生物环境等.施加秸秆提高茶园土壤有机碳主要途径有秸秆自身作为碳源、促进茶树生长、增加土壤微生物生物量以及改良土壤结构和改善土壤化学性质等.最后展望了未来研究所面临的任务.     

水力侵蚀过程中土壤有机碳循环研究进展

水力侵蚀(水蚀)是土壤侵蚀研究的焦点和热点领域,研究水蚀作用下侵蚀与沉积过程中土壤有机碳的动态变化对于评估土壤碳的“源/汇”效应具有重要意义。笔者总结了水蚀过程中土壤碳循环的研究现状,从侵蚀过程中土壤有机碳流失的定量研究、有机碳迁移与再分配以及有机碳矿化的影响等3个方面明确了土壤水蚀过程中土壤有机碳动态,并对国内外土壤水蚀过程中的有机碳主要研究成果进行了对比分析。建议未来研究中先对水蚀过程中有机碳的破坏、搬运和沉积等全过程进行精准解析和量化,在此基础上揭示其物理、化学及生物等共同作用下碳矿化特征的响应机制,全面探究水蚀过程中土壤碳收支的动态,量化土壤侵蚀对全球土壤碳循环的贡献率。     

基于CNKI数据库对中国土地利用方式变化影响土壤有机碳趋势研究的文献计量分析

众多学者研究发现人类活动深刻影响着土壤有机碳的含量和组成,揭示了不同地区土地利用方式变化对土壤有机碳的影响机制.为了从整体把握该领域研究动态和发展趋势,该文利用CiteSpace可视化软件对该领域2002—2021年的234篇文献进行计量分析.结果表明：2002—2021年,土地利用变化对土壤有机碳的影响领域经历了三个研究阶段,先是文献量逐年缓慢增加的起步阶段(2002—2007年),再是快速增加的上升阶段(2008—2011年),而后是趋于平缓的稳定发展阶段(2012—至今);核心作者吴金水、吴建国、江长胜等人发文量较大,逐渐形成了三支稳定的研究团队;突变关键词表明研究热点主要集中在湿地土壤、有机碳组分等方面.总结现有的研究成果可以发现林地、耕地两类土地利用类型的土壤有机碳含量研究较为成熟,湿地土壤有机碳及其微观层面的有机碳组成和化学结构将成为今后的研究趋势.     

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。     

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).     

未来的能源之星:PTB 与 PCBM

本期十大化学热点论文的关注点继续聚焦碳烯形式的碳化学研究.而论文#5作为新生力量则以聚合物半导体的形式展开对碳化学的研究.这其实涉及到用于太阳能电池有机光伏材料的必要化学知识.光伏材料需要电子供体聚合物与电子受体富勒烯化合物.聚3-己基噻吩适于作电子供体聚合物,与C61富勒烯化合物衍生物搭配可将能量转化效率提高到5％.     

我国土壤有机碳储量及影响因素研究进展

土壤有机碳储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用.本文对我国土壤有机碳储量、估算方法以及影响有机碳贮量的自然和人文因素等方面的研究进展进行了综述.介绍了土壤有机碳变化对土壤质量的影响,认为研究应从保护生态环境和可持续发展的理论出发,加强土地管理方式的改变,促进土壤有机质的积累,提高土壤生产力.     

不同空间尺度下植被覆盖对土壤有机碳流失的影响研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分.土壤有机碳的流失不仅造成了土地生产力的降低,而且在一定程度上也加剧了全球变暖的趋势.土壤中有机碳的流失在水土流失及其治理研究中受到越来越多的关注.植被覆盖作为影响水土流失的重要因子,在土壤有机碳的流失中起着至关重要的作用.文章从斑块、坡面、小流域等3个空间尺度分析和总结了植被覆盖对土壤有机碳流失的影响方式及程度.植被的斑块特征(覆盖度、类型、根系分布等)可以抑制径流冲刷以减轻降雨对土壤颗粒的侵蚀作用,因控制有机碳赖以附着的物理载体而有效防止了土壤中有机碳的流失;坡度、坡位、坡向等坡面特征通过影响植被的生长与分布格局,进而影响土壤中有机碳的流失;小流域尺度下植被对土壤有机碳流失的影响表现为景观格局对土壤有机碳分布和流域水文过程的控制特征.在对前人研究成果全面梳理的基础上,作者提出了不同尺度植被覆盖下土壤中有机碳流失研究存在的问题,并对本研究方向未来的发展趋势进行了初步分析.     

岩溶区钙与土壤有机碳关系的研究进展

土壤碳库在全球碳循环中占有重要的地位,土壤有机碳的稳定程度直接影响到其对大气CO2产生碳汇的潜力,土壤钙不仅是盐基离子,能影响土壤pH值,而且对土壤有机碳的稳定性和吸收大气CO2的能力产生影响。本文综述了土壤有机碳稳定机制研究方法,钙对土壤有机质稳定性影响研究进展,以及岩溶区富钙偏碱的地球化学背景下土壤大量钙存在对有机碳稳定性影响的研究进展。     

近红外光谱法对土壤有机碳组成的无损分析

利用近红外光谱(NIR)结合化学计量学方法建立一种定量监测土壤有机碳组成的新方法.对109个土壤样品进行近红外光谱采集,按常规方法测定土壤样品中总有机碳(SOC)及土壤样品中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)有机碳的含量,再应用径向基函数(RBF)人工神经网络建立土壤样品的近红外光谱和有机碳组成含量间的数学校正模型.所建模型通过遗传算法(GA)自动选择最佳光谱处理方法和最优网络拓扑结构,同时构建了全光谱数据神经网络和GA自动优化光谱波段的神经网络模型,讨论了敏感光谱的选取对模型预报性能的影响.采用多元散射校正(MSC)光谱处理后建立的RBF神经网络模型为最优,该模型的预测精度和稳定性较好,可发展为复杂土壤系统中定量分析土壤有机碳组成的新方法.     

小流域生态建设对土壤团聚体及其有机碳影响研究

以黄土高原王茂沟典型流域5种不同生态建设方式土壤为研究对象,探讨不同的生态建设条件下,坡耕地转变为林地、草地、灌木地及梯田对0～60cm土层土壤团聚体稳定性及其有机碳含量的影响.结果表明:对坡耕地实施水土保持林草、工程措施后,大团聚体破碎化降低,土壤结构稳定性增加,微团聚体向中间团聚体和大团聚体转化,土壤结构趋于改善.坡耕地和灌木土壤有机碳主要分布在微团聚体内,草地有机碳主要分布在大团聚体内,梯田大团聚体有机碳储量最低,林地团聚体有机碳储量差异不显著.对坡耕地进行生态建设恢复,可以有效促进0～20cm土层土壤团聚体有机碳的积累和保护,有助于土壤有机碳的恢复和截存.该研究可为合理规划区域生态建设和促进土壤碳库的管理提供科学依据.     

地点因素对中国地带性土壤表层有机碳含量的影响

利用中国第二次土壤普查确定的886个典型地带性土种剖面资料,通过统计分析方法研究了地点因素(土纲、质地、海拔、酸碱度和土地利用方式)对地带性土壤表层有机碳含量的影响.结果表明,地点因素显著影响地带性土壤表层有机碳含量;地点因素对耕作土壤表层有机碳的影响明显强于非耕作土壤;地点因素分别解释耕作土壤和非耕作土壤表层有机碳含量变异的24.7%和48.5%.耕作土壤和非耕作土壤有机碳含量的主要控制因素有所不同.     

管理措施对绿洲农田土壤总有机碳及易氧化有机碳季节变化的影响

研究了新疆干旱区绿洲棉田不同管理措施对土壤有机碳及易氧化有机碳变化的影响,揭示棉田土壤质量的变化,以期为棉花合理施肥及提高农田土壤肥力,实现资源的可持续利用提供依据。结果表明：土壤总有机碳含量在棉花播种前较低,花铃期有机碳含量有所增加,至收获期达到最大值;土壤易氧化有机碳含量在棉花播种前较低,在花铃期达到最大值,而在收获期明显降低。不同农业管理措施下,不同土层土壤总有机碳含量和易氧化有机碳含量均表现出土壤上层最高、随土层深度增加呈降低的趋势。不同灌溉方式下,滴灌棉田土壤易氧化有机碳的含量提高,土壤易氧化有机碳占总有机碳的比例增加,而漫灌棉田增加了土壤有机碳的稳定性,有利于土壤有机碳的积累。     

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。     

长江口滨海湿地有机碳循环过程及影响因素研究进展

滨海湿地是“蓝碳生态系统”的重要组成部分。综述了长江口滨海湿地土壤有机碳时空分布及含量、碳汇速率、有机碳横向输入输出通量及量化方法、有机碳循环定量分析模型以及有机碳储量和组分对不同影响因素所做出的动态响应规律,发现在土壤有机碳水平空间分布上,崇西湿地＞崇明东滩＞九段沙＞南汇潮滩;有机碳通量和浓度变化主要受到植物生物量和结构、水和土壤的理化性质、陆源输入和潮汐动力、间隙水交换以及人类活动和全球气候变化的影响。未来应加强长江口湿地土壤碳库和有机碳输运通量统一观测,准确量化各主要因素对有机碳的贡献,这对研究盐沼湿地的碳循环机理和碳汇评估具有重要意义。     

福州市自然和人工管理绿地土壤有机碳含量分析

随着城市化进程的迅速发展,城市生态系统碳循环在全球碳循环中的作用开始受到人们的关注.与自然土壤相比,城市生态系统土壤性质发生了显著的变化,城市化进程对于城市土壤碳含量产生了较大的影响.文章以福州市建成区城市自然绿地和人工管理绿地为对象,研究了自然绿地和人工管理绿地之间土壤有机碳含量的差异以及绿地土壤有机碳含量的垂直分布规律.结果表明:福州市自然绿地景观0~10 cm土层有机碳含量均值比人工管理绿地均值有机碳含量均值降低,且不同人工管理绿地类型之间0~10 cm土层有机碳含量变异性较大,城市各绿地类型土壤有机碳含量均随深度的增加而减少,只有在交通绿地土壤剖面中20~40 cm出现了较高的有机碳含量.     

杭州西溪湿地植物群落对土壤碳氮磷分布的影响

对杭州西溪湿地5种植物群落土壤有机碳、碳密度、碳储量、氮和磷的分布进行了研究.结果表明:西溪湿地早竹林土壤有机碳的水平含量最高;全氮、全磷的垂直分布与有机碳的垂直分布基本一致,速效养分的垂直分布与全量养分的垂直分布类似;C/N值表明除了早竹林外各群落有机质腐殖化程度都较高,而且有机氮更容易矿化;相关分析表明,麦冬和杂草群落土壤中氮素的主要存在形态是硝态氮,柿树林土壤中氮素的主要存在形态是铵态氮,而各个群落土壤中的磷不是以无机磷为主要形态存在.     

滨海滩涂不同土地利用类型土壤活性有机碳含量与垂直分布

近年来,滨海滩涂已成为人类围垦开发的主要区域。围垦,一方面改变了土壤基本的理化性质,另一方面也加速了土壤有机碳库的变化,特别是对围垦活动比较敏感的活性有机碳,因此研究围垦区不同土地利用类型下土壤有机碳及其活性组分的含量与差异,能够为合理开发利用滨海湿地,了解围垦区的土壤碳循环特征提供参考。     

长期野外增温对不同草原土壤有机碳分解过程的影响

土壤异养呼吸/有机碳分解的温度敏感性是理解和预测全球气候变化下土壤有机碳库动态的关键基础之一,田间实验增温是当前模拟气候变化影响的一个重要手段.本研究通过室内土壤培养,测定了在长期田间实验增温下内蒙古温带草原和美国俄克拉荷马高草草原土壤异养呼吸的变化.结果显示,在多年的连续增温下,温带草原土壤有机碳的含量没有明显降低(P0.05),以有机碳的可分解性表征的土壤有机碳质量也没有下降,土壤有机碳分解对温度变化的响应(Q10)未受到增温的影响(P0.05).全球气候变化下的土壤碳循环和动态是一个复杂的多情景现象,需要进一步的深入研究.