土壤有机碳研究进展

土壤有机碳在全球变化研究中具有重要地位,其固存与排放对全球气候变化有重要影响.本文回顾了国内外土壤有机碳的研究进展及趋势,阐述了土壤有机碳的含量与分布、测度指标以及测定方法,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.     

火烧对北亚热带天然次生林土壤有机碳的影响

【目的】研究火烧对北亚热带天然次生林土壤有机碳的影响,为火后森林生态系统恢复提供参考。【方法】以北亚热带天然次生林火烧迹地为研究对象,灾后1 a在火烧迹地和对照林地上分别设置20 m×20 m样地各5块,分层采集0～50 cm土层的土壤样品,测定各层土壤有机碳和土壤养分含量。【结果】火烧迹地土壤里含有的轻组有机质、易氧化碳、有机碳均比对照区域高,上升的幅度分别为1.2%～61.5%、9.6%～47.4%、3.9%～35.1%,且在0～10 cm土层的差异极显著(P<0.01)。次生林火灾之后,轻组有机质、易氧化碳、总有机碳基本都存储于土壤表层,深度为0～20 cm。火烧迹地土壤0～50 cm的剖面中,含有的有机碳比对照区域高,上升的幅度约18.8%且差异显著。过火后土壤总有机碳、易氧化碳和轻组有机质与土壤养分(全氮、水解氮、速效钾)的相关性均达到极显著水平。【结论】天然次生林发生火灾1 a后,火烧迹地土壤总有机碳、土壤养分的增加主要集中在表层土壤中。     

祁连山天涝池流域不同地形土壤有机碳分布特征

以祁连山天涝池流域为研究区,海拔2700～3400 m的阴坡、阳坡土壤为研究对象,每隔100 m沿海拔梯度进行采样,对土壤有机碳进行测定,分析阴坡、阳坡土壤有机碳沿海拔梯度的分布规律,探究影响土壤w(有机碳)变化的主要因素.结果 表明,祁连山天涝池流域阴、阳坡土壤(0～40 cm) w(有机碳)=1.139×10-2～...     

腾格里沙漠东南缘植被恢复对土壤有机碳矿化的影响

以流沙为对照,研究腾格里沙漠东南缘建植于不同年代(1956、1973和1987年)人工固沙植被区土壤有机碳(SOC)矿化过程及其对水分和温度的响应特征.结果表明,沙区植被恢复显著促进SOC矿化过程,固沙植被建立62 a后, SOC矿化平均速率、最大速率和累积碳释放量分别是流沙的4.12、4.04和4.12倍.植被恢复对SOC矿化的促进作用与水分和温度密切相关, 10%含水质量分数时, SOC矿化平均速率、最大速率和累积碳释放量分别是5%含水质量分数时的1.91、2.27和1.91倍; 25℃时, SOC矿化平均速率、最大速率和累积碳释放量分别是10℃的2.02、3.11和2.02倍.因子分析表明, SOC和全氮是SOC矿化的主要影响因素.总体上,植被恢复促进SOC矿化过程及土壤碳周转,降低SOC中可矿化碳的比例,有利于碳的固存,是植被特征和土壤理化性质等环境因子变化共同作用的结果.     

青海省草地生态系统碳储量及其分布特征

以第2次土壤普查形成的土壤图和草地资源清查图为本底,通过文献搜集及实测数据的结合,对青海省草地的碳储量进行了估算．结果表明:1）青海省草地生态系统碳储量约为6.12 Pg,平均碳面密度为18.08 kg·m?2,其中:地上植被碳储量（包括凋落物）为0.0097 Pg,平均碳面密度为0.03 kg·m?2;地下植被碳储量为0.0967 Pg,平均碳面密度为0.29 kg·m?2;土壤有机碳储量为6.01 Pg,平均碳面密度为17.76 kg·m?2;土壤储存的有机碳是植被的54倍多．2）从9大草地类来看,总碳储量从大到小依次为高寒草甸类（3.64 Pg）、高寒草原类（0.94 Pg）、低地草甸类（0.61 Pg）、温性草原类（0.35 Pg）、温性荒漠类（0.33 Pg）、温性荒漠草原类（0.08 Pg）、山地草甸类（0.08 Pg）、高寒草甸草原类（0.05 Pg）、高寒荒漠类（0.04 Pg）;从5大功能区来看,总碳储量从大到小依次为三江源地区（3.95 Pg）、柴达木盆地（1.31 Pg）、祁连山地区（0.45 Pg）、青海湖流域（0.31 Pg）、河湟谷地（0.10 Pg）．3）从9大草地类总碳面密度来看,低地草甸类的总碳面密度最高（57.37 kg·m?2）,温性草原类的最低（14.04 kg·m?2）;从5大功能区总碳面密度来看,柴达木盆地的最高（24.41 kg·m?2）,河湟谷地的最低（14.05 kg·m?2）．      

吉林西部草地生态系统不同退化演替阶段表层土壤有机碳变化

 草地退化是吉林西部主要的生态环境问题之一,改变了草地生态系统碳收支平衡。以吉林西部不同退化演替阶段的草地为研究对象,以大安市姜家甸草场为典型区,经过野外样地调查,选取40个样地,采集160份土壤样品,进行室内实验分析。土壤理化性质测定及群落植被调查结果表明,随着各群落逆行演替的进行,土壤含水率逐渐降低、土壤的透水性变差、土壤逐步贫瘠化、盖度变小,植被生物量及生物多样性先升高再降低;不同退化演替阶段期间,从羊草群落（Leymus chinense）到碱蓬群落（Suaeda glauca）直至退化为盐碱地,40cm土壤有机碳密度从羊草群落的47.72t/hm²升高到羊草-虎尾草群落的48.46t/hm²,再减少至盐碱地的27.44t/hm²,与羊草群落相比减少约42%;草地退化所形成的逆行演替对0-40cm土层土壤有机碳密度分别降低了8.45,5.72,3.68和1.74t/hm²。草地适度退化能增加草地碳储量,而过度退化则会加速草地碳库的损失。     

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。     

中国农田耕层土壤有机碳现状及控制因素

农田土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃和最重要的土壤碳库之一.研究中国农田耕层土壤有机碳的空间格局及控制因素,是评价农业土壤对国家尺度碳平衡贡献的必要部分.本文通过野外实地土壤采样,整合2004—2013年间发表的有关中国农田耕层土壤有机碳的158篇研究文献的基础上,分析了中国东北、华北、华东、华南、西南和西北6个农业区耕层土壤有机碳平均含量的变化及影响因素.结果显示:以区域平均值表示的农田耕层土壤有机碳变化范围为(7.80~17.43)g·kg~(-1),有机碳含量由高到低的区域顺序为华南西南东北华东华北西北,全国总平均含量为(14.59±6.29)g·kg~(-1).水田耕层土壤有机碳含量(18.26±7.06 g·kg~(-1))显著高于旱地土壤(11.63±5.65 g·kg~(-1))(P0.001).旱作区作物种类对土壤有机碳含量无显著影响(P=0.37).在pH7的土壤中,有机碳含量与pH之无显著相关性;而在pH7的条件下,土壤有机碳含量与pH呈显著负相关关系(P0.01).年平均气温和降雨对中国农田耕层土壤有机碳含量均有显著影响,在年平均气温MAT≤10℃的区域,土壤有机碳与年平均气温表现为显著负相关关系(P0.01),而在MAT10℃时表现为显著正相关关系(P0.01);土壤有机碳含量与年平均降雨量呈显著正相关(P0.01),年平均气温和年平均降雨量无交互作用(P=0.63).     

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.     

海南岛东部热带雨林次生林土壤有机碳分布特征及其影响因素

热带雨林次生林碳循环对全球碳平衡具有重要意义,森林土壤有机碳分布特征及影响因素已成为研究热点。土壤粒径组成与pH值是影响土壤有机碳碳库稳定性的重要物理化学因子。在海南岛东部的吊罗山、七仙岭以及五指山选取10个热带雨林次生林典型样地,分层采集距地表0～10 cm、11～30 cm、31～50 cm的土样,利用有机元素分析仪测定土壤有机碳质量分数,采用电位法测定pH值,使用马尔文激光粒度仪测定土壤粒径。结果表明：在空间上,平均有机碳质量分数由大到小依次为五指山、七仙岭、吊罗山;在垂直方向上,3个区域表层土壤有机碳质量分数随着剖面深度的增加而递减,呈表聚性特征;3个区域土壤有机碳质量分数与p H值、粉粒含量无显著相关性,与黏粒含量呈显著（P <0.05）或极显著（P <0.01）正相关,砂粒含量与五指山、吊罗山土壤有机碳质量分数呈显著负相关（P <0.05）;黏粒含量是海南岛东部热带雨林次生林土壤有机碳质量分数的主控因子,后续可考虑研究固碳微生物对土壤有机碳分布的影响,进一步探讨热带雨林次生林土壤有机碳的分布特征与累积规律。     

海南岛东部地区土地利用方式对土壤有机碳含量的影响

研究海南岛东部4种典型土地利用方式,分析不同土地利用方式下土壤有机碳含量的分布特征以及碳密度变化,以期为合理优化海南岛土地利用方式以及促进农业生产的持续发展提供科学依据。以海南岛东部典型的4种土地利用方式(果园地、橡胶林地、水稻田、抛荒地)为研究对象,通过野外调查取样和室内分析测试,对不同土地利用方式土壤有机碳的含量及密度分布特征进行研究。结果表明：在0～30 cm土壤剖面中,4种不同土地利用方式土壤有机碳含量均值为3.73～14.01 g·kg^-1,平均含量由大到小依次为水稻田、抛荒地、果园地、橡胶林地。0～30 cm土壤有机碳平均密度为1.74～5.86 kg·m^-2;同种土地利用方式下,土壤有机碳密度在各土层内的变化基本相同,其随土层深度的增加而减少,与土壤有机碳含量变化趋势类似。研究区4种不同土地利用方式中,土壤有机碳密度在0～20 cm土层比重占研究剖面(0～30 cm)的65%以上(69.21%～72.99%)。土地利用方式改变将会导致土壤容重发生变化。研究区4种不同土地利用方式中,水稻田土壤有机碳含量和密度最高,橡胶林地最低;不...     

铁铝氧化物纳米粒子对土壤有机碳矿化作用的影响

目的:了解纳米Fe2O3和纳米Al2O3颗粒对土壤有机碳分解矿化作用的影响.方法:以若尔盖高寒草甸土为研究对象,采用室内培养实验方法,测定不同纳米材料对土壤呼吸强度的影响.结果:在一个培养试验周期内,添加Al2O3纳米颗粒后土壤呼吸作用增强,添加Fe2O3纳米粒子的土壤呼吸作用变化不明显;随纳米材料加入量增加,土壤呼吸强度的变化无显著差异;结论:Al2O3纳米粒子能够一定程度增强土壤有机碳分解矿化作用,Fe2O3纳米粒子对土壤有机碳分解矿化作用的影响不大.     

三峡库区防护林土壤有机碳的累积

退耕还林等土地利用变化影响着土壤有机碳(SOC)的累积。笔者设置LA(天然马尾松林地)、LB(桤木林地,2002年营造,之前为玉米地)、LC(玉米地)3类采样区,将土样按粒径分为3类,再分离为8种土壤团聚体组分,测定所有组分SOC和δ13C值。利用土壤团聚体组分和稳定性碳同位素(13C)技术探讨三峡库区农地造林后SOC的动态累积机制。结果表明:农耕使0～10 cm土层的SOC密度降低了57.2%,≥10～30 cm土层的降低了32.2%;而退耕造林11 a后的桤木林0～10 cm土层的SOC密度增加了34.5%,≥10～30 cm土层的增加了42.9%;其中源自桤木林的"新碳"在0～10 cm土层中占48%,≥10～30 cm土层占52%,土壤原先存储的"旧碳"仅损失了9.2%,造林增加SOC含量的原因可能是增加了"新碳"的固定能力,加强了对原存贮的"旧碳"的物理保护。     

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。     

小兴安岭小叶章根际微生态系统土壤碳空间分布特征

根际微生态系统包括土壤、植物根系和土壤微生物三大部分,它是联接大气、水体、土体、生物体碳流通的中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。揭示小叶章根际微生态系统碳的时空动态对于研究小叶章生态系统碳循环具有重要意义。碳素是生命有机体的关键组成成分,根际微生态系统是物质循环的核心区域。论述了根际微生态系统的概念和内涵及其中间环节,是生态系统碳循环的关键部分。研究了国内外近年来根际微生态系统土壤有机碳(SOC)空间分布特征。分别描述了柱状实验和小室实验各类土壤的SOC含量。柱状实验和小室实验的结果显示了较好的一致性;在整个生长季节内,根层根际土和根层根表土SOC含量最高,表层根际土和下层根际土SOC含量相对较高,表层非根际土和下层非根际土SOC含量最低;且保持稳定。并且描述了柱状实验和小室实验各类土壤的土壤微生物量碳(MBC)含量。MBC的空间分布同样也包括为垂直分布和水平分布,垂直分布表现为MBC浓度的差异和微生物活性的差异,主要原因为根系在垂直方向上的不同生长特性导致不同的根系沉积,进而引起的微生物活性差异;水平分布主要由土壤微生物自身水平移动或在其它介质作用下的水平迁移所导致MBC在水平方向上浓度差异。     

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。     

黄土高原小流域不同地貌下土壤有机碳的分布特征

为了研究不同地貌部位(峁坡、沟坡、峁顶)和不同坡向(阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡)对土壤有机碳分布的影响,以陕北黄土高原为研究对象,在考虑不同地貌部位和坡向的基础上,选取样点49个,按0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm,30～40 cm分层采集样品.结果表明,土壤有机碳的均值为13.2 g/kg;不同地貌部位土壤有机碳分布主要受降雨径流以及植物根系的影响;不同坡向土壤有机碳含量均值的大小顺序为:阴坡＞半阴坡＞半阳坡＞阳坡;相同地貌部位,阳坡,阴坡、半阴坡、半阳坡均发生向下的淋溶迁移;相同坡向,峁坡和沟坡土壤有机碳剖面分布基本一致.     

亚热带森林生态系统土壤有机碳循环研究进展

本文阐述了亚热带森林生态系统土壤有机碳循环研究的进展，详细介绍了在不同植被、不同土壤类型、不同级龄条件下土壤有机碳的含量及动态变化、研究森林生态系统土壤碳循环的土壤有机质模型等。说明了制约森林土壤有机碳存量及状态的内、外在因素。     

宁夏地区不同土地利用类型的土壤有机碳特征及其影响因素

以宁夏全区为研究对象,在不同土地利用类型(林地、耕地、草地、荒草地)布设121个土壤剖面,采集测定0～120 cm土层样品,研究宁夏不同土地利用类型下土壤有机碳(SOC)特征及其影响因素.结果表明,在0～120 cm剖面上, w(SOC)均值为5.49×10-3,变异系数达90.71%.林地w(SOC)均值为1.59×10-2,是耕地的2.81倍,草地的3.22倍,荒草地的4.79倍;不同土地利用类型的w(SOC)在0～30、 30～80、 80～120cm土层和0～120 cm剖面中均表现为林地>耕地>草地>荒草地,差异显著.林地SOC与全氮、全磷和阳离子交换量呈极显著性正相关,与pH呈极显著性负相关,耕地SOC与全氮、全磷、阳离子交换量和黏粒呈极显著性正相关,草地SOC与全氮、全磷和阳离子交换量呈极显著性正相关,与pH呈极显著性负相关,荒草地SOC与全氮呈极显著性正相关.不同土地利用类型w(SOC)的影响因素存在差异,全氮、全磷和阳离子交换量是影响宁夏SOC的关键土壤理化因子.宁夏不同土地利用类型的w(SOC)差异显著,且全氮、阳离子交换量和全磷对其影响贡献度较大...     

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。