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。     

凤阳山主要林分类型土壤团聚体及其稳定性研究

【目的】探究凤阳山自然保护区的林地土壤团聚体组成及其影响因素,为恢复与保护土壤资源提供一定的理论依据。【方法】以浙江省凤阳山自然保护区内海拔1 300～1 400 m范围内主要林分类型(阔叶混交林、针阔混交林、杉木林、竹林)林地为对象,测定不同土层土壤基本理化性质和水稳定性团聚体粒径分布及其含量,分析土壤理化性质对土壤团聚体及其稳定性的影响。【结果】①4种林分土壤水稳定性大团聚体(WSA)(≥0.250 mm)含量均在90%以上。土壤水稳定性大团聚体含量及平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均以杉木林的最大,竹林的最小。②通过非度量多维标度(NMDS)排序分析,阔叶混交林、针阔混交林和杉木林对≥2.000 mm粒级土壤团聚体影响较大,竹林对≥0.053～0.106 mm粒级的土壤团聚体的影响较大。③土壤密度与土壤MWD及GMD之间均呈显著正相关,与土壤分形维数(D)呈显著负相关。非毛管孔隙度与土壤MWD及GMD之间均呈显著负相关,与土壤D呈显著负相关。【结论】林分类型较土层深度对土壤团聚体粒级组成及稳定性的影响更显著,土壤密度及非毛管孔隙度等土壤理化性质较土壤总孔隙度、毛管孔隙度及总有机碳含量等对土壤团聚体粒级组成及稳定性的影响更显著。     

海拔对黄山松阔叶混交林土壤微生物功能多样性的影响

【目的】研究浙江凤阳山黄山松阔叶混交林土壤理化性质以及微生物对碳源的利用状况,明确海拔变化对黄山松阔叶混交林林地土壤微生物功能多样性的影响。【方法】以黄山松在凤阳山的主要海拔分布范围(1 000～1 800 m)为准,选取中海拔(1 200 m)、中高海拔(1 500 m)、高海拔(1 800 m)3个海拔梯度,在每个海拔梯度的阳坡内选取排水较好、坡度较缓、长势适中的3个标准样地(20 m×20 m),采用Biolog Eco法研究该林分类型在不同海拔梯度下土壤微生物对碳源的利用特征,同时对土壤微生物利用各类碳源的特性进行非度量多维标度(NMDS)排序,进一步分析土壤微生物对各类碳源的利用情况。【结果】①在中高海拔处的土壤微生物活性最强,土壤微生物多样性指数随着海拔变化并无显著变化(P>0.05); ②研究区内土壤微生物主要利用的碳源类型为碳水化合物(CH)、氨基酸类(AA)、聚合物类(PM),各海拔处土壤微生物对酚酸类(PA)和胺类(AM)碳源的利用率均较低,而对羧酸类(CA)碳源的利用存在显著差异; NMDS排序显示,随海拔变化,土壤微生物对6类碳源的利用出现显著差异(P<0.05); ③土壤养分含量在中高海拔处最大,冗余分析显示土壤理化性质与土壤微生物对碳源的利用之间有较强的相关关系。【结论】中高海拔处土壤微生物对各类碳源的利用率都较高,土壤理化性质的改变是影响土壤微生物对碳源利用的重要因素。     

功能性微生物在废弃矿山生态修复中的应用

采矿业是经济发展的重要推动力,但采矿活动后遗留了大量废弃矿山,极大地影响着生态环境。笔者基于矿山生态修复背景总结了目前废弃矿山存在的环境问题及常见生态修复技术,并根据矿山修复过程中微生物对土壤和植物的影响,将应用于矿山生态修复的功能性微生物划分为植物根际促生细菌、矿物质溶解微生物、固氮菌、根瘤菌和菌根真菌等5个类别,阐述了功能性微生物在土壤重构与植被重建中的重要作用。目前认为:微生物矿山生态修复过程中功能性微生物接种剂一直存在是最理想的状态,可以长期对生态系统起到积极作用,延长微生物接种剂的存活时间以及其作用发挥时间对废弃矿山的生态修复至关重要;针对不同类型废弃矿山生态系统的特殊性,开展废弃矿山微生物原位应用的相关研究,生产适合不同类型废弃矿山生态修复的功能性微生物,是废弃矿山生态修复亟待解决的问题;进一步揭示微生物溶解矿物的长效作用机制,保障植物的养分供给是功能性微生物在废弃矿山生态修复应用领域面临的挑战。     

海拔变化对黄山松阔叶混交林土壤有机碳组分的影响

【目的】明确海拔变化对黄山松阔叶混交林土壤有机碳化学组分含量的影响及初步影响机理,了解全球气候变暖后,典型林分土壤有机碳稳定性的变化。【方法】以黄山松在凤阳山的主要分布海拔范围1 000～1 800 m为准,选取1 200、1 500、1 800 m 3个海拔梯度,在每个海拔梯度的阳坡选取3个标准样地(20 m×20 m),用蛇形法于每块样地取样,带回测定其土壤理化性质及有机碳化学组分含量。【结果】随着海拔升高,土壤养分含量呈先升高后降低的变化趋势,土壤水溶性碳及有效磷含量在各海拔间差异性显著(P<0.05); 随海拔升高,烷基碳、N-烷氧碳含量先增大后减小; 芳香碳、酚基碳及羰基碳含量则先减小后增大; 烷氧碳和缩醛碳含量则随海拔升高而降低; 海拔1 200 m处羰基碳含量与其他两个海拔存在显著差异(P<0.05)。非度量多维标度(NMDS)排序显示不同海拔梯度土壤有机碳组分含量之间有显著差异,这些差异主要是由于羰基碳、烷基碳含量及Z_烷基碳/Z_烷氧碳的变化引起的。冗余分析(RDA)显示,土壤总磷含量及土壤容重对有机碳分子结构复杂程度影响较强; 土壤总氮含量与有机碳稳定性则呈极显著正相关关系。【结论】海拔变化所引起的土壤理化性质的改变,是影响土壤有机碳稳定性的重要因素; 高海拔处温度过低会对土壤有机碳的分解产生影响,从而影响土壤有机碳稳定性。