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塔里木盆地北缘绿洲4种土地利用方式土壤有机碳组分分布特征及其与土壤环境因子的关系

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环境科学 2018年第7期39卷 3382-3390页

作者：安申群贡璐李杨梅陈新孙力新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

为明确干旱区土壤有机碳各组分分布状况,进而合理地开发与利用,解决土地利用效率低下问题,以塔里木盆地北缘盐碱地、天然林、沙地、30 a棉田这4种不同土地利用方式土壤为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳、微生物量碳、可溶性... 详细信息

为明确干旱区土壤有机碳各组分分布状况,进而合理地开发与利用,解决土地利用效率低下问题,以塔里木盆地北缘盐碱地、天然林、沙地、30 a棉田这4种不同土地利用方式土壤为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳的分布状况,结合冗余分析探索其与土壤环境因子的关系.结果表明,SOC在天然林表现出最高值(1.92 g·kg^(-1)),在沙地随土层增加而增加,在其他土地利用类型整体呈现下降趋势;MBC在天然林表现出最高水平,且随土层深度增加而降低,在其他土地利用类型无明显变化趋势.DOC含量最高值和最低值分别出现在天然林和30 a棉田的80~100 cm层(分别为143.23 mg·kg^(-1)和30.00 mg·kg^(-1)),在天然林中随土层深度增加而增加,在盐碱地中随土层深度增加而降低且不同土层含量均表现出显著差异(P含水量>电导率>土壤氮>p H,即容重和含水量为影响干旱区有机碳组分的主要因子.

关键词：有机碳组分不同土地利用方式土壤环境因子敏感性分析阿拉尔垦区

基于稳定碳同位素技术的干旱区绿洲土壤有机碳向无机碳的转移

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环境科学 2018年第8期39卷 3867-3875页

作者：李杨梅贡璐安申群孙力陈新新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

应用稳定碳同位素技术测定土壤无机碳稳定碳同位素组成(soil inorganic carbonδ13C,SICδ13C),并对干旱区绿洲土壤无机碳进行区分,结合土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)与SIC含量关系进一步探讨SOC向SIC转移的碳量.结果表明,4种类... 详细信息

应用稳定碳同位素技术测定土壤无机碳稳定碳同位素组成(soil inorganic carbonδ13C,SICδ13C),并对干旱区绿洲土壤无机碳进行区分,结合土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)与SIC含量关系进一步探讨SOC向SIC转移的碳量.结果表明,4种类型土壤SICδ13C值差异性极显著(P<0.01),风沙土SICδ13C值最高且为正,均值为(0.32±0.04)‰,随土层深度增加而增加,说明风沙土原生性碳酸盐占绝对优势;灌漠土、棕漠土和盐碱土SIC的δ13C均值分别(-0.30±0.24)‰、(-1.96±0.66)‰和(-1.24±0.49)‰,随土层变化均呈先降低后逐渐增大的趋势,说明灌漠土原生性碳酸盐占优势,棕漠土和盐碱土发生性碳酸盐相对前者占优势.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土的发生性碳酸盐占SIC比例均值分别为1.33%、4.72%、15.01%、35.71%,均小于50%,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐比例总体水平较低.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土在土壤发生性碳酸盐形成或重结晶过程中固定土壤CO2的量分别为0.30、2.44、4.96、12.40 g·kg^(-1),其中固定来自大气CO2量平均为0.18、0.79、1.45、8.67 g·kg^(-1),来自SOC氧化分解转化为CO2的量分别为0.06、0.83、1.62、1.86g·kg^(-1),说明盐碱土、棕漠土SOC的贡献相对较高,灌漠土、风沙土较低;对土壤固定CO2量的来源比较发现,风沙土、盐碱土固定土壤CO2的量来自大气CO2量较高,SOC的贡献较低,而灌漠土、棕漠土固定来自SOC氧化分解CO2的量较高,大气贡献较低.研究区整体SOC向SIC的碳转移量介于0.03~2.38 g·kg^(-1)之间,平均每千克土壤固定1.09 g的CO2,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐所占比例较低,SOC的贡献较少.

关键词：干旱区绿洲稳定碳同位素土壤有机碳土壤无机碳发生性碳酸盐(PC)

塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式下有机碳组分及其矿化特征

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塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式下有机碳组分及其矿化特征

作者：安申群新疆大学

学位级别：硕士

土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳库,对地球碳循环起到重要作用,而不同土地利用方式下土壤有机碳含量及矿化存在一定差异,对其进行深入研究有助于进一步了解有机碳循环机制。本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,选取盐碱地、荒草地、天然... 详细信息

土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳库,对地球碳循环起到重要作用,而不同土地利用方式下土壤有机碳含量及矿化存在一定差异,对其进行深入研究有助于进一步了解有机碳循环机制。本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,选取盐碱地、荒草地、天然林、人工林、沙地、果园、10a棉田、30a棉田土壤为研究对象,测定不同土地利用方式下微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳及土壤理化因子,通过室内恒温培养和不同外援添加方法对不同土地利用类型有机碳开展矿化实验。结合RDA分析有机碳含量及其与环境因子的相关性,解析有机碳分布规律。主要得出以下结论:1.土壤有机碳、微生物量碳均在天然林表现出最高值,分别在沙地和盐碱地中最低;可溶性有机碳在人工林中最高,易氧化有机碳在30a棉田含量最高,沙地含量最低,证明了长期受人类干扰的棉田土壤有机碳较于未被干扰的沙地更加活跃,这对土地的开发利用提供了思路。2.冗余分析结果表明,土壤有机碳、微生物量碳和易氧化有机碳与电导率、土壤氮、pH呈正相关关系;可溶性有机碳与含水量、容重呈正相关关系。环境因子对各碳组分含量的重要性排序为:土壤容重>含水量>电导率>土壤氮>pH值,即容重和含水量为影响干旱区有机碳组分的主要因子。3.不同外援添加对各土地利用类型土壤有机碳矿化产生正向或负向激发效应,且矿化速率均随时间减缓。尿素添加在盐碱地、天然林、人工林、果园、10a棉田为正向激发效应,且在盐碱地和天然林中累积矿化量最高;在荒草地、沙地、30a棉田为负向激发效应。羊粪添加在盐碱地、荒草地、天然林、沙地、人工林、10a棉田、30a棉田均为正向激发,在果园中为负向激发。秸秆添加在8种土地利用方式下均表现为正向激发效应,且在荒草地、沙地、人工林、果园、30a棉田中的矿化累积量最高,即在这5种土地利用方式中,秸秆的添加可对土壤微生物活性有较好的促进作用。4.8种土地利用方式中,在培养的前20 d的矿化速率均降低较快,培养30 d时出现升高,而在其后矿化速率均有所减缓。研究区土壤贫瘠,主要受土壤含水量和容重限制,不同有机碳组分含量偏低。而不同外源添加可改变土壤微生物呼吸速率,从而调节土壤对CO的释放,影响土壤质量,因此可为当地的土地合理开发利用提供参考。

关键词：塔里木盆地不同土地利用方式有机碳组分矿化特征

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的相关性

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环境科学 2018年第7期39卷 3373-3381页

作者：赵晶晶贡璐安申群李杨梅陈新新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

农田土壤碳库是土壤碳库的重要组成部分,易受人类活动调节且固碳减排潜力巨大,研究土壤有机碳、无机碳含量特征及其与环境因子的关系有助于深入理解土壤生态过程,为全球碳收支平衡研究提供理论支持.本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,分... 详细信息

农田土壤碳库是土壤碳库的重要组成部分,易受人类活动调节且固碳减排潜力巨大,研究土壤有机碳、无机碳含量特征及其与环境因子的关系有助于深入理解土壤生态过程,为全球碳收支平衡研究提供理论支持.本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,分析土壤碳库特征,结合冗余分析、通径分析,探究土壤有机碳、无机碳含量及其与环境因子的相关关系.结果表明:(1)同一土层不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(Pp H值>蔗糖酶活性>过氧化氢酶活性>全氮>速效磷>速效钾>土壤含水量>脲酶活性>电导率;磷酸酶活性、p H值、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、全氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳、无机碳含量呈极显著相关关系(P<0.01);土壤含水量、脲酶活性与土壤有机碳、无机碳含量表现为显著相关(P<0.05).(3)通径分析表明,速效钾对有机碳含量直接作用显著,是影响有机碳含量的主要因素,而脲酶活性对无机碳含量直接作用显著,是影响无机碳含量的主要因素.干旱半干旱区土壤有机碳、无机碳含量研究是评价农田生态系统土壤碳的"源/汇"效应的基础数据,对研究全球碳收支平衡和陆地碳循环机制具有重要意义.

关键词：土壤碳含量连作棉田冗余分析通径分析塔里木盆地北缘

典型绿洲不同土壤类型有机碳含量及其稳定碳同位素分布特征

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环境科学 2018年第10期39卷 4735-4743页

作者：陈新贡璐李杨梅安申群赵晶晶新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

土壤有机碳及其稳定同位素组成反映了生态系统碳循环的关键信息,对研究全球变化下陆地生态系统碳动态及碳资源的可持续发展具有重要意义.本研究以阿拉尔绿洲4种土壤类型为研究对象,测定不同深度土壤有机碳(SOC)含量和δ^(13)C值,探讨不... 详细信息

土壤有机碳及其稳定同位素组成反映了生态系统碳循环的关键信息,对研究全球变化下陆地生态系统碳动态及碳资源的可持续发展具有重要意义.本研究以阿拉尔绿洲4种土壤类型为研究对象,测定不同深度土壤有机碳(SOC)含量和δ^(13)C值,探讨不同土壤类型有机碳分布、δ^(13)C_(SOC)丰度差异及其与土壤环境因子的关系.结果表明:(1)土壤整体有机碳含量由高到低依次为灌漠土、棕漠土、盐土、风沙土,且在表层(0~20 cm层)具有较大值;δ^(13)C_(SOC)变化范围在-26‰^-23‰,表层(0~20 cm)由正趋负为盐土>风沙土>灌漠土>棕漠土.(2)土壤有机碳含量受土壤类型、深度及其交互作用极显著影响,δ^(13)C_(SOC)受土壤类型、交互作用显著影响;进一步交互效应检验中土壤有机碳受因素水平影响极强,同位素相对较弱.(3)冗余分析发现土壤有机碳与土壤无机碳、全氮、土壤含水量、容重均存在显著或极显著正相关关系,与C/N具有显著负相关关系;δ13CSOC与电导率存在显著正相关关系,与土壤无机碳、土壤含水量均存在极显著负相关关系.土壤环境因子的重要性排序为土壤含水量>土壤无机碳>容重>全氮>C/N>电导率>pH.分析得出土壤有机碳及其同位素在不同土壤类型中呈现出不同变化规律,其土壤类型的效应强于土壤深度,受土壤含水量影响最甚.

关键词：土壤有机碳稳定碳同位素剖面分布阿拉尔绿洲冗余分析

N、P施肥对塔里木河上游绿洲棉花C、N、P生态化学计量特征的影响

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生态学报 2017年第22期37卷 7689-7697页

作者：贡璐李红林刘雨桐安申群新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

施肥通过外源物质的添加直接干预了农田生态系统中作物元素的运移循环过程。通过野外N、P施肥试验,测定棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量,分析棉株C、N、P元素的分配规律,探讨棉株对生长速率调控的内在机制,获得棉株... 详细信息

施肥通过外源物质的添加直接干预了农田生态系统中作物元素的运移循环过程。通过野外N、P施肥试验,测定棉花各生育期碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量及其生物量,分析棉株C、N、P元素的分配规律,探讨棉株对生长速率调控的内在机制,获得棉株体内N、P元素的内稳性指数,并判断其限制性元素类型。结果表明:棉花C、N、P元素平均含量分别为388.7、20.97、3.43 g/kg;棉花比生长速率与N∶P、C∶P间均存在负相关关系,棉花生长符合生长速率假说;N、P元素内稳性指数H分别在1.02—5.28、1.01—4.55范围内。叶片N∶P可表征植物限制性元素类型,棉花最大生长速率所对应的叶片N∶P为13,是判断限制元素的标准;综合棉花生长速率和内稳性指数研究可知研究区棉花生长受到N、P元素的共同限制,同时,在生长前期更易受P元素的限制,生长后期更易受N元素的限制。

关键词：限制性元素生长速率假说内稳性绿洲棉花塔里木河上游

塔里木河上游荒漠区4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

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生态学报 2017年第24期37卷 8326-8335页

作者：罗艳贡璐朱美玲安申群新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据。以塔里木河上游... 详细信息

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据。以塔里木河上游多枝柽柳(Tamarix ramosissma)、盐穗木(Halostachys caspica)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)4种荒漠灌木植物叶片和土壤为研究对象,分析植物叶片和土壤C、N、P生态化学计量特征及其相关性。结果表明:在4种不同荒漠灌木植物叶片中柽柳叶片的C含量为(484.77±59.74)mg/g,显著高于其他灌木植物(P柽柳>铃铛刺>盐穗木,且黑果枸杞的C/N比值显著最高为(37.83±7.74)(P铃铛刺>盐穗木>黑果枸杞,盐穗木和黑果枸杞的C/P显著低于其他灌木(P铃铛刺>盐穗木>黑果枸杞,柽柳的N/P比值显著最高为(22.34±4.60)(P0.05)。说明植物叶片化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,更多受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠灌木植物对极端生境的适应性。

关键词：塔里木河上游荒漠灌木植物土壤化学计量学

塔里木盆地北缘典型荒漠植物根系化学计量特征及其与土壤理化因子的关系

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生态学报 2017年第16期37卷 5444-5450页

作者：安申群贡璐朱美玲李红林解丽娜罗艳新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

荒漠植物根系直接与高度盐渍化、严重缺水的土壤环境接触,是执行物质吸h收的重要营养器官,对其化学计量的研究有助于深入了解旱生植物功能特征和生存策略。以塔里木盆地北缘6种典型荒漠植物:甘草、芦苇、花花柴、骆驼刺、柽柳、盐爪爪... 详细信息

荒漠植物根系直接与高度盐渍化、严重缺水的土壤环境接触,是执行物质吸h收的重要营养器官,对其化学计量的研究有助于深入了解旱生植物功能特征和生存策略。以塔里木盆地北缘6种典型荒漠植物:甘草、芦苇、花花柴、骆驼刺、柽柳、盐爪爪为研究对象,分析植物根系化学计量特征,结合冗余分析探索其与土壤理化因子的相关关系。结果表明,研究区植物根系C、N、P含量分别为(443.62±70.84)mg/g,(7.44±3.59)mg/g,(0.46±1.92)mg/g;其中P的变异系数最大,C的最小;C/N、C/P、N/P的值分别为63.37、964.39、15.22,C、N、P含量及N/P值低于全球平均水平,C/N高于全球平均水平。通过冗余分析得出土壤理化因子对植物根系化学计量特征影响的重要性排序为:土壤含水量>土壤电导率>土壤P含量>土壤C含量>土壤N含量,即研究区土壤含水量与电导率是影响植物根系化学计量的重要因子。

关键词：荒漠植物根系化学计量塔里木盆地

塔里木河上游典型绿洲中棉花的生态化学计量特征及其与棉田连作年限的关系

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中国农业大学学报 2018年第9期23卷 89-99页

作者：陈新贡璐李红林罗艳安申群新疆大学资源与环境科学学院乌鲁木齐830046 绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830046

为讨论生态化学计量特征与连作年限的关系,选取塔里木河上游阿拉尔垦区5、10、15、20和30年连作的棉田作为研究样地,分析棉花不同器官生态化学计量特征及其与土壤、产量的关系。结果表明:1)C质量分数、N∶P的平均值±标准差在叶片中最高... 详细信息

为讨论生态化学计量特征与连作年限的关系,选取塔里木河上游阿拉尔垦区5、10、15、20和30年连作的棉田作为研究样地,分析棉花不同器官生态化学计量特征及其与土壤、产量的关系。结果表明:1)C质量分数、N∶P的平均值±标准差在叶片中最高((422.3±20.6)g/kg;11.4±4.6),N和P质量分数在棉籽中最高((38.1±11.8)g/kg;(14.4±5.0)g/kg),C与N、C与P质量比在纤维中最高(193.0±44.2;1 008.4±305.4);棉花各器官C、N和P随连作年限延长均表现为先增高后降低的趋势,C与N、C与P、N与P质量比无统一变化规律。2)棉花各器官C、N和P及计量比的变异性表现为N∶P>P>C∶P>C∶N>N>C;整体变异来源分析表明不同器官间对棉花C、N和P质量分数,C与N、C与P和N与P质量比变化的贡献大于连作年限间差异。3)棉花产量随连作年限延长表现为先增加后减少,在20年时最高,5年时最低;棉田土壤C和N质量分数,C∶N、C:P和棉花C均与棉花产量具有显著或极显著正相关关系。分析表明,棉花各器官生态化学计量特征在不同连坐年限中存在差异性,受N、P元素共同限制,同时与产量具有一定联系。

关键词：棉花生态化学计量营养元素连作年限产量