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青藏高原东部生态系统土壤碳排放

自然资源学报 2001年第2期16卷 152-160页

作者：刘允芬欧阳华曹广民罗辑张宪洲赵新全杨清伟中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院西北高原生物研究所青海西宁810001 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

在青藏高原探讨不同生态系统碳平衡规律及其影响因子并揭示其对全球含碳温室气体变化的影响与响应 ,有重要的现实意义和理论价值。分别在海北高寒草甸生态站、贡嘎山森林生态站和拉萨农业生态站用静态箱法进行了土壤CO2 排放的试验研究... 详细信息

在青藏高原探讨不同生态系统碳平衡规律及其影响因子并揭示其对全球含碳温室气体变化的影响与响应 ,有重要的现实意义和理论价值。分别在海北高寒草甸生态站、贡嘎山森林生态站和拉萨农业生态站用静态箱法进行了土壤CO2 排放的试验研究。土壤CO2 排放速率日平均值为草甸215.87～329.68mgCO2m -2h -1 ,森林713.72～2102.56mgCO2m -2h -1 ,农田913.05～1135.83mgCO2m -2h-1。土壤碳排放速率日变化 ,在农田和高寒草甸区表现为单峰型 ,均以地方时8∶00～16∶00最高 ,0∶00～8∶00最低。草甸、农田土壤碳排放随着牧草、作物生长发育的加速而逐渐增加 ,越接近成熟 (或枯黄期 )其值越低 ,林区以6～9月的生长旺季为最高。土壤碳排放与温度之间有较好的相关性 ,温度是影响土壤碳排放的重要因子 ,全球变暖有可能引起高原土壤碳排放的增加。

关键词：青藏高原生态系统土壤碳排放二氧化碳温度碳平衡规律排放速率排放通量

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青藏高原土壤碳排放研究进展

冰川冻土 2015年第6期37卷 1544-1554页

作者：刘敏金会军罗栋梁王庆峰金晓颖李晓英吕兰芝中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

青藏高原土壤碳排放研究是评估国家区域碳排放量和预测气候变化所可能导致影响的关键.首先对青藏高原土壤碳排放的关键性影响因子进行探讨,并分析了土壤碳排放的时空分布格局变化.目前青藏高原土壤碳排放研究主要是针对高寒草甸及高寒... 详细信息

青藏高原土壤碳排放研究是评估国家区域碳排放量和预测气候变化所可能导致影响的关键.首先对青藏高原土壤碳排放的关键性影响因子进行探讨,并分析了土壤碳排放的时空分布格局变化.目前青藏高原土壤碳排放研究主要是针对高寒草甸及高寒草地生态系统,较少涉及高寒荒漠,研究区域较为分散;土壤碳排放受到气候环境因素、生物因素及人为因素等多重因素的影响,其中温度、土壤湿度、土壤区系生物、人为因素及多年冻土退化是最关键的影响因素;土壤碳排放具有明显的时空变异性,空间变异性在生物群丛、景观、区域和生物群系四个尺度体现,时间变异性在日、季、年上体现.总体而言,青藏高原土壤碳排放的研究较少,尤其关于大尺度、长时间序列的研究以及土壤碳排放的机理等方面的研究十分缺乏,有待于后续加强研究.

关键词：青藏高原土壤碳排放影响因子时空格局

耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放影响的Meta分析

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甘肃农业大学学报 2020年第3期55卷 45-53页

作者：杜杰王林林谢军红彭正凯李玲玲甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物学重点实验室甘肃兰州730070

【目的】研究不同耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放的影响,以期对气候变化背景下优化黄土高原地区农田耕作措施提供科学依据.【方法】以整个黄土高原地区为研究对象,通过中国知网(CNKI)、百度学术、Google Scholar、Web of Scienc... 详细信息

【目的】研究不同耕作措施对黄土高原地区农田土壤碳排放的影响,以期对气候变化背景下优化黄土高原地区农田耕作措施提供科学依据.【方法】以整个黄土高原地区为研究对象,通过中国知网(CNKI)、百度学术、Google Scholar、Web of Science等中英文数据库搜集到近20 a出版的关于黄土高原地区耕作措施与小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放相关文献(共计46篇),采用Meta分析方法,以传统耕作(CK)为对照,分别分析免耕秸秆还田(NTS)、免耕秸秆不还田(NT)、深松耕(SST)和传统耕作秸秆还田(TS)对黄土高原地区小麦、玉米和豆类作物农田土壤碳排放的影响.【结果】在作物生育期,相比传统耕作,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田分别显著减少农田土壤碳排放16.4%和12.9%,深松耕显著增加农田土壤碳排放31.4%,传统耕作秸秆还田显著增加土壤碳排放6.2%.相比传统耕作,免耕秸秆不还田处理在作物生育期分别显著减少小麦和玉米农田土壤碳排放量19.2%和5.2%,而对豆类作物农田碳排放影响不显著;免耕秸秆还田处理分别显著减少玉米、小麦和豆类作物农田土壤碳排放量8.5%、14.5%和11.2%.而深松耕在作物生育期显著增加玉米和小麦农田土壤碳排放量37.7%和23.9%.传统耕作秸秆还田条件下,豆类、小麦和玉米农田土壤碳排放呈增长趋势但影响不显著.【结论】在黄土高原地区采用免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田的耕作措施有利于降低作物生育期农田土壤碳排放量;传统耕作秸秆还田和深松耕处理显著促进农田土壤碳排放.因此,免耕秸秆不还田和免耕秸秆还田是实现黄土高原地区农业低碳生产的适宜耕作措施,且种植玉米和小麦作物减排效果尤为显著.

关键词：耕作措施黄土高原土壤碳排放 Meta分析

黄土高原雨养区苜蓿种植年限影响土壤碳排放的微生物驱动机制

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黄土高原雨养区苜蓿种植年限影响土壤碳排放的微生物驱动机制

作者：蔡雪梅甘肃农业大学

学位级别：硕士

黄土高原雨养区严重的水土流失不仅破坏生态环境,而且降低土壤质量,减少土壤碳固存。紫花苜蓿(Medicago sativa)因其营养价值和生态功能,在该区域生态修复和土壤质量提高中起着重要的作用,但是,苜蓿连续种植多年后会导致草地严重退化,... 详细信息

黄土高原雨养区严重的水土流失不仅破坏生态环境,而且降低土壤质量,减少土壤碳固存。紫花苜蓿(Medicago sativa)因其营养价值和生态功能,在该区域生态修复和土壤质量提高中起着重要的作用,但是,苜蓿连续种植多年后会导致草地严重退化,牧草产量下降,土壤的固碳效应也会因种植年限的延长而发生变化。目前针对影响黄土高原雨养区苜蓿人工草地CO排放的微生物机理研究较少,本研究以黄土高原雨养区不同种植年限(2 a、9 a、16 a和18 a)紫花苜蓿人工草地为研究对象,农田(玉米田)作为对照,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统进行土壤呼吸速率测定,同时借助Illumina Mi Seq测序技术研究土壤细菌和固碳功能基因cbb L群落结构、丰度及多样性,并结合土壤理化因子和生育期土壤CO-C排放测算,探讨生物和非生物因素与土壤碳排放之间的关系,揭示黄土高原雨养区苜蓿种植年限对土壤碳排放的影响及其微生物学机制,以期为黄土高原雨养区人工苜蓿草地的可持续利用提供理论依据。本研究主要结论如下:(1)黄土高原雨养区苜蓿土壤呼吸速率呈现出双峰变化趋势,分别于6月15和7月30达到两次峰值,整个生育期平均土壤呼吸速率表现为16 a(3.67±1.22μmol·m·s)>9 a(3.39±1.14μmol·m·s)>农田(3.20±1.22μmol·m·s),18 a(3.19±1.00μmol·m·s)>2 a(2.84±1.03μmol·m·s);土壤碳排放量和排放效率均随种植年限的延长呈先增加后降低趋势,其中土壤碳排放量在16 a达到最大值,碳排放效率在9 a达到最大值。(2)黄土高原雨养区土壤细菌群落优势门为放线菌门(Actinobacteria,19.49%-28.39%)、变形菌门(Proteobacteria,22.09%-24.69%)、酸杆菌门(Acidobacteria,12.54%-15.46%)、绿弯菌门(Chloroflexi,9.41%-10.49%)和浮霉菌门(Planctomycetes,5.62%-8.35%)。其中放线菌门相对丰度表现为苜蓿土壤高于农田,且随着苜蓿种植年限的延长呈增加趋势;变形菌门相对丰度表现为苜蓿土壤低于农田,随着苜蓿种植年限的延长变化较为稳定;酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度随着苜蓿种植年限的延长呈先增加后降低趋势;浮霉菌门相对丰度随着苜蓿种植年限的增加呈降低趋势。节杆菌属(Arthrobacter,2.22%-3.15%)和微枝形杆菌属(Microvirga,2.00%-2.44%)是已分类细菌属中的优势属,其相对丰度均随苜蓿种植年限的延长呈先降低后增加趋势。(3)黄土高原雨养区土壤固碳细菌群落优势门为变形菌门(Proteobacteria,82.93%-89.25%)和放线菌门(Actinobacteria,10.14%-15.09%),变形菌门相对丰度随着苜蓿种植年限的延长呈先增加后降低趋势,9 a达到最高值(89.25%);放线菌门相对丰度随着种植年限的延长呈先降低后增加的趋势,其中16 a苜蓿最高,9 a苜蓿最低;与农田相比,种植苜蓿能够提高变形菌门和放线菌门相对丰度,降低浮霉菌门相对丰度。已分类固碳细菌优势属为Starkeya属(5.96%-13.23%)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,3.06%-11.47%),其中慢生根瘤菌属相对丰度处理之间差异显著。(4)冗余分析表明,土壤速效磷和微生物量碳是影响土壤细菌群落结构的主要因子;土壤速效磷和硝态氮是影响土壤固碳细菌群落结构的主要因子。(5)黄土高原雨养区不同年限苜蓿土壤呼吸速率受土壤温度和水分的共同影响,但温度影响更为强烈;土壤微生物量碳是影响土壤碳排放的主要因子,Gemmatimonadota和装甲菌门(Armatimonadetes)是影响土壤碳排放的主要生物类群。

关键词：黄土高原紫花苜蓿土壤碳排放土壤细菌群落固碳细菌群落 cbbL基因

唐县土地整治项目区土壤碳排放变化特征及影响因素研究

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唐县土地整治项目区土壤碳排放变化特征及影响因素研究

作者：杨天戈河北农业大学

学位级别：硕士

我国是传统农业大国,但耕地资源相对稀少,在经济飞速发展、农业需求逐步扩大的今天,人地矛盾日益显现,耕地问题是我国全面迈向小康社会路上不可忽视的重要问题。为了有效增加耕地数量,保证粮食安全,国家对土地整治项目极为重视,土地整... 详细信息

我国是传统农业大国,但耕地资源相对稀少,在经济飞速发展、农业需求逐步扩大的今天,人地矛盾日益显现,耕地问题是我国全面迈向小康社会路上不可忽视的重要问题。为了有效增加耕地数量,保证粮食安全,国家对土地整治项目极为重视,土地整治工程中灌溉与排水、田间道路等工程的实施,尤其是土地平整,对土壤环境和生态系统造成严重扰动,使整治后土地的土壤碳库发生很大变化,土地整治引起土壤碳的流失,带来土壤质量的下降与大气温室气体的增加。随着我国土地整治规模扩大,土地整治中的碳排放越来越受到有关部门和专家学者的重视,土地整治工程的碳排放研究对优化土地利用格局、应对气候变化具有重要意义。本文以唐县土地整治工程中低山丘陵区土地平整的项目区为研究对象,通过研究不同利用方式、整治后不同年限的土壤碳排放变化规律,针对土壤物理、化学、微生物等因子对土壤碳排放的影响进行对比分析,得出的主要研究结果如下:(1)不同土地利用方式对土壤碳排放的影响:不同利用方式的土壤碳排放量总体上为未整治土地(787.53 gC·m·a)>园地(735.20 gC·m·a)>耕地(692.53 gC·m·a)。园地的土壤碳排放量在全年的变化范围在8.3686.98 gC·m·month之间,月平均碳排放量为64.40gC·m·month;耕地的土壤碳排放量在全年的变化范围在7.6151.66gC·m·month之间,月平均碳排放量为57.71 gC·m·month;未整治土地的土壤碳排放量年变化范围在9.3208.49 gC·m·month之间,月平均碳排放量为65.63gC·m·month。(2)土地整治后不同年限对土壤碳排放的影响:与未整治土壤碳排放量相比,整治为耕地土壤碳排放量有降低趋势。土地整治后2年的耕地土壤碳排放量显著低于其他土壤(p土壤碳排放总量呈现未整治土地(827.38 gC·m·a)>整治后8年(825.62gC·m·a)>整治后20年(628.58 gC·m·a)>整治后2年(569.39 gC·m·a)的趋势。随整治年限增加,耕地土壤碳排放总量呈现先上升后下降的趋势,于整治8年后达到耕地土壤碳排放量最大值,整治2年后耕地土壤碳排放量最小。与未整治土壤碳排放量相比,整治为园地土壤碳排放量有增加趋势。土地整治后2年的园地土壤碳排放量显著低于其他土壤(p土壤碳排放总量呈现整治后8年(891.51 gC·m·a)>整治后20年(813.94gC·m·a)>未整治土地(747.67 gC·m·a)>整治后2年(564.45 gC·m·a)的趋势。随整治年限增加,园地土壤碳排放总量呈现先上升后下降的趋势,于整治8年后达到园地土壤碳排放量最大值,整治2年后园地土壤碳排放量最小。(3)土地整治后土壤碳排放的影响因子分析:在整治后不同利用方式下的土壤碳排放影响因素主成分分析中表明,土壤有机碳含量和土壤温度是影响土壤碳排放的两个主要影响因子。除土壤有机碳含量外,整治为耕地的土壤碳排放的主要影响因子还有土壤pH、土壤容重、土壤全氮含量和土壤微生物量氮含量;整治为园地的土壤碳排放的主要影响因子还有土壤有效磷含量、土壤微生物碳氮比、土壤微生物熵和土壤微生物量碳含量。综上所述,本研究分析了唐县土地整治工程项目区中不同利用方式、整治后不同年限的土壤碳排放变化,针对土壤物理、化学、微生物等因子对土壤碳排放的影响,表明土地整治工程对于土壤碳排放有显著影响,这将为今后低山丘陵地区土地整治项目的实施、土地利用的优化和土壤碳排放的减少提供理论依据。

关键词：唐县土地整治土壤碳排放土地利用方式土壤有机碳

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模拟大气氮沉降对土壤碳排放的影响

模拟大气氮沉降对土壤碳排放的影响

作者：韩静艳辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

洁净的大气环境对人类生存至关重要,但是人类社会的生活消费、交通、工农业生产排放的废气造成了严重的大气污染,给人类的健康造成了严重的威胁。NOx是一种严重的大气污染物,NOx的存在对环境物质、人类及其生物都会产生严重的危害,如NO... 详细信息

洁净的大气环境对人类生存至关重要,但是人类社会的生活消费、交通、工农业生产排放的废气造成了严重的大气污染,给人类的健康造成了严重的威胁。NOx是一种严重的大气污染物,NOx的存在对环境物质、人类及其生物都会产生严重的危害,如NOx对人体有致毒作用,尤其是NO2;NOx是形成酸雨酸雾的主要污染物;NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾;NOx还参与臭氧层的破坏。除此以外,NOx化物还以干湿沉降的方式降落到地表或水体生态系统。沉降到水体的氮素可导致水体酸化、富营养化,沉降到土壤的氮素不仅可导致土壤酸化,还可以影响土壤中的生物化学过程从而激发其他的环境问题,如沉降到土壤中的氮素可以影响土壤的碳排放量即CO2通量,而CO2是主要的温室气体,其排放量的增加可导致全球变暖。工业革命以来全球碳氮循环格局的改变以及气候变化是人类所面临的最为严峻问题。相应地,大气氮沉降从0.34 g m-2·yr-1增加到了1 g m-2·yr-1左右,全球气温也上升了1.4-1.8℃。更为严重的是,这种趋势还将延续下去。基于过量的氮沉降和全球变化这两大备受关注的全球性问题,再加上土壤碳排放过程在全球碳循环中的地位,本文以内蒙古东乌珠穆沁典型温带草原为研究对象,开展了模拟氮沉降对草原生态系统土壤碳通量影响相关方面的研究。本文通过在固定区域模拟氮沉降试验的方式,模拟氮沉降试验设计氮添加水平分别为对照(CK,0kg N·ha-1·yr-1)、施氮(SN,100kg N·ha-1·yr-1),利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤碳通量,对比分析了氮添加和无氮添加处理条件下温带典型草原土壤碳通量特征及其对氮素添加的响应,以期在不断升高的大气氮沉降背景下,为预测该地区的固碳能力提供依据,并为草原生态系统的可持续发展和健康管理提供基础数据。

关键词：氮氧化物污染大气氮沉降全球碳循环土壤碳排放全球变暖

培肥方式对旱作玉米农田土壤碳排放的影响及机制

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培肥方式对旱作玉米农田土壤碳排放的影响及机制

作者：王进斌甘肃农业大学

学位级别：硕士

全膜双垄沟播技术使得玉米成为陇中旱农区的主栽作物之一,但该技术下玉米高产出导致土壤养分耗竭、肥力下降。通过培肥补充土壤养分、提高农田生态系统物质循环水平是持续提高作物产量的重要途经。然而,培肥方式也会对土壤碳排放产生影... 详细信息

全膜双垄沟播技术使得玉米成为陇中旱农区的主栽作物之一,但该技术下玉米高产出导致土壤养分耗竭、肥力下降。通过培肥补充土壤养分、提高农田生态系统物质循环水平是持续提高作物产量的重要途经。然而,培肥方式也会对土壤碳排放产生影响。为此,本研究依托甘肃农业大学旱作农业综合实验站在2012年建立的培肥方式定位试验,以不施肥(NA)为对照,设计四个等氮的不同培肥方式,即单施化肥(CF)、商品有机肥+化肥(SC)、单施商品有机肥(SM)和单施玉米秸秆(MS),研究了培肥方式对旱作玉米农田土壤碳排放及碳平衡的影响,并从土壤温度、水分及理化性质角度探讨了培肥方式影响土壤碳排放的主要机制,主要结果如下:1.四种培肥方式均增加土壤呼吸速率和碳排放总量。土壤呼吸速率随玉米生育进程的推进,表现先增大后减小趋势,7月25日左右达到最大;CF、SC、SM和MS下的平均土壤呼吸速率和碳排放总量较NA分别增加了21.72%、28.09%、10.33%、48.31%和31.86%、41.92%、10.91%、56.65%;2.培肥处理提高了玉米产量,水分利用效率,碳排放效率,增强碳汇效应,其中CF和SC增幅最明显。CF和SC处理下籽粒产量较NA分别增加151.41%和121.23%,生物量较NA分别提高131.53%和117.10%,水分利用效率较NA分别提高了66.04%和51.04%,碳排放效率较NA分别显著增加92.93%和54.55%;各种培肥方式下玉米农田均表现为大气CO的“汇”,CF和SC碳汇效应最强;3.土壤呼吸速率与土壤温度显著正相关,与土壤含水量无相关关系。土壤温度与呼吸速率变化规律基本一致,0-25cm平均土壤温度为CF>SM>NA>MS>SC;土壤温度可以解释土壤呼吸速率变化的54.6%-76.9%;4.碳排放量与土壤有机碳、全氮、孔隙度呈显著正相关,与土壤pH、容重、紧实度呈显著负相关。有机培肥显著提高土壤有机碳,SC、SM和MS下的有机碳含量较NA分别增加18.40%、16.22%和22.46%;CF、SC、SM和MS土壤全氮含量较NA分别显著增加0.11 g·kg、0.11 g·kg、0.10 g·kg和0.14g·kg;四种培肥方式均降低了0-10cm土壤容重,增大了孔隙度,降低了0-10cm土壤紧实度。综上所述,本研究各种培肥方式通过提高土壤温度、增加土壤有机碳和全氮降低土壤容重及等均增加了旱作玉米农田土壤碳排放量,同时也显著增加了玉米产量,从而增加了土壤碳排放效率、增强了土壤碳汇效应。单施化肥和有机肥配施化肥两种培肥方式提高玉米产量、增加碳排放效率的效果最佳,但有机肥配施化肥在提高土壤有机碳、改良土壤结构方面的优于化肥,因此,在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,要持续提高玉米产量和碳排放效率,有机肥配施化肥是比较适宜的培肥方式。

关键词：培肥方式全膜双垄沟播玉米农田土壤理化性质土壤碳排放

土壤有机质和全氮水平与土壤碳排放的相关性及估算模型

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贵州农业科学 2024年第3期52卷 41-48页

作者：王誉诺田文睿王建峰曲威孙晓飞杨守军中国农业大学烟台研究院山东烟台264670 现代牧业(商河)有限公司山东商河251609 中华人民共和国烟台海关山东烟台264000

【目的】探明土壤有机质和全氮对土壤碳排放的影响及分析估算碳排放模型的可行性,为土壤固碳减排和创建简单易行、普适性高的土壤碳排放评估方法提供参考。【方法】采用田间试验和模型拟合相结合的方法,以土壤有机质9 g/kg、全氮0.4 g/k... 详细信息

【目的】探明土壤有机质和全氮对土壤碳排放的影响及分析估算碳排放模型的可行性,为土壤固碳减排和创建简单易行、普适性高的土壤碳排放评估方法提供参考。【方法】采用田间试验和模型拟合相结合的方法,以土壤有机质9 g/kg、全氮0.4 g/kg(5~6级肥力)为CK,研究不同土壤肥力水平有机质和全氮含量[OL:有机质41.0 g/kg、全氮2.1 g/kg(1级肥力);SL:有机质31.0 g/kg、全氮1.6 g/kg(2级肥力);TL:有机质21.0 g/kg、全氮1.1 g/kg(3级肥力);FOL:有机质11.0 g/kg、全氮0.8 g/kg(4级肥力);FIL:有机质9.0 g/kg、全氮0.6 g/kg(5级肥力)]对土壤碳排放的影响,并分析以有机质和全氮含量为因子拟合模型用于土壤碳排放量估算的准确性和适用性。【结果】土壤肥力水平为1级时,土壤碳排放量与有机质和全氮含量呈负相关关系;土壤肥力水平为2级时,土壤碳排放量达峰值,为4320.22 kg/hm^(2),较CK显著提高88.81%;当土壤肥力水平为3~6级时,土壤碳排放量与有机质和全氮含量呈正相关关系。【结论】土壤碳排放量与有机质和全氮水平有一定的相关性,土壤有机质含量(x)、全氮含量(y)与土壤碳排放量(CE)的拟合公式为CE=2221.37-263.15x+6174.45y,该模型的预测性和准确性良好,可根据土壤肥力水平分级用于区域土壤的碳排放量估算。

关键词：土壤肥力有机质全氮模型拟合土壤碳排放

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林窗干扰对森林公园土壤碳排放的影响

林窗干扰对森林公园土壤碳排放的影响