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若尔盖高寒沙化草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变化

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生态学杂志 2023年第2期42卷 282-290页

作者：李露航类延宝陈秋捷邓先智包寒阳扎琼巴让孙庚中国-克罗地亚生物多样性和生态系统服务“一带一路”联合实验室中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室成都610041 中国科学院成都生物研究所成都610041 西南民族大学青藏高原研究院成都610041 扎琼仓生态文化交流中心甘肃甘南藏族自治州747205

草地对全球碳循环和土壤碳固存的重要性越来越受到重视。我国草地约95%的碳都储存在土壤中。本研究以若尔盖高寒草地为对象,选取了未恢复、恢复1年、恢复4年、恢复8年的4块沙化草地,探究高寒草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变... 详细信息

草地对全球碳循环和土壤碳固存的重要性越来越受到重视。我国草地约95%的碳都储存在土壤中。本研究以若尔盖高寒草地为对象,选取了未恢复、恢复1年、恢复4年、恢复8年的4块沙化草地,探究高寒草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变化。结果表明:若尔盖高寒草地土壤碳含量受恢复时间和土壤深度的影响,恢复草地的土壤全碳、有机碳和无机碳含量皆高于未恢复草地;有机碳含量在恢复8年达到最高,而无机碳则在恢复1年最高,分别是未恢复草地的7.55、11.78倍;恢复1年、恢复4年草地的土壤有机碳含量表层(0~20 cm)低于深层(20~50 cm),而恢复8年草地则是深层低于表层;而土壤无机碳无论是恢复1年、恢复4年、恢复8年的草地皆是0~5 cm土层的最高;有机碳/无机碳比为恢复4年>恢复8年>恢复1年,且深层(20~70 cm)土壤有机碳占比要高于表层(0~20 cm);根系特征(根长、根体积、组织密度和根生物量)随着恢复时间增加而增加并与土壤有机碳显著正相关(P土壤无机碳含量无显著相关(P>0.05),土壤无机碳含量与pH显著正相关(P土壤碳含量显著升高,草地植物群落和土壤理化性质也逐步改善。因此,对退化草地实施人工干预,进行次生演替,是增加高寒退化草地土壤碳汇的一种有效策略。

关键词：若尔盖沙化草地土壤全碳根系特征草地恢复

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松嫩典型黑土带土壤碳氮磷储量空间分布特征

科学技术与工程 2024年第10期24卷 4028-4038页

作者：宋春威杜会石吉林师范大学旅游与地理科学学院四平136000

松嫩典型黑土带分布着高有机质和高肥力的黑土资源,长期超负荷耕作致使土壤有机质含量大幅下降,故开展土壤营养元素储量研究对黑土资源保护和国家粮食安全具有重要意义。以松嫩典型黑土带为研究区,基于野外土壤样本实测数据1057件,利用... 详细信息

松嫩典型黑土带分布着高有机质和高肥力的黑土资源,长期超负荷耕作致使土壤有机质含量大幅下降,故开展土壤营养元素储量研究对黑土资源保护和国家粮食安全具有重要意义。以松嫩典型黑土带为研究区,基于野外土壤样本实测数据1057件,利用地统计分析等方法,对0~20 cm耕层内土壤全碳(total corban,TC)、全氮(total nitrogen,TN)和全磷(total phosphorus,TP)空间分布特征及影响因素进行研究。结果表明:松嫩典型黑土带土壤TC、TN、TP储量均高于全国水平,含量分别达19.25、1.88、1.28 g/kg;TC、TN、TP高密度热值区和高聚集区主要分布在松嫩典型黑土带北部,TC、TN、TP自北向南呈现降低趋势;C∶N、C∶P和N∶P在该区北部空间聚集性较高;土壤粉粒含量在30%以上,TC、TN和TP含量较高,分别介于6.86~74.74 g/kg、0.94~5.93 g/kg、0.66~3.76 g/kg;TC、TN和TP储量受土壤pH、年均温度、年均降水量和地形等因素影响较大。研究为黑土资源保护和农业可持续发展提供科学依据。

关键词：土壤全碳土壤全氮土壤全磷空间分异松嫩典型黑土带

基于SVM及RF算法的土壤全碳全氮建模方法对比研究——以黑河源区为例

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基于SVM及RF算法的土壤全碳全氮建模方法对比研究——以黑河源区...

作者：童珊青海师范大学

学位级别：硕士

土壤全碳全氮是衡量土壤肥力状况的重要指标,主要来源于动植物、微生物残体及根系分泌物等,是维持陆地生态系统碳平衡与碳循环系统的主要因子。在不同地理环境和地形地貌上,土壤全碳全氮因素和空间分布也有所不同。本文以黑河源区土壤... 详细信息

土壤全碳全氮是衡量土壤肥力状况的重要指标,主要来源于动植物、微生物残体及根系分泌物等,是维持陆地生态系统碳平衡与碳循环系统的主要因子。在不同地理环境和地形地貌上,土壤全碳全氮因素和空间分布也有所不同。本文以黑河源区土壤为研究对象,借助数字地形分析方法、地理信息系统及计算机技术,应用机器学习方法系统地探讨了植被因子、土壤因子及地形因子对研究区主要土壤类型、主要植被类型及不同海拔范围土壤全碳全氮的影响。将支持向量机(SVM)和随机森林(RF)应用到土壤全碳全氮预测分析中,并比较两种方法的预测精度。得到以下结论:(1)RF适用于整个黑河源区土壤全碳全氮预测;土壤容重是影响土壤全氮全碳建模的主要因子。(2)SVM适用于不同海拔范围土壤全氮预测及3757257 m海拔范围内土壤全碳预测,RF适用于其余海拔范围土壤全碳预测;在2757757 m海拔范围内,土壤容重是影响土壤全碳全氮最主要的影响因子,在3757257 m海拔范围内,TVI是影响土壤全氮建模的主要因子,Slope是影响土壤全碳建模的主要因子。(3)SVM适用于灌丛土壤全氮预测,RF适用于其他土壤全碳全氮预测;土壤容重是影响灌丛、草甸土壤全碳全氮建模的主要因子,降雨是影响草原土壤全碳全氮建模的主要因子。(4)除黑毡土外,RF适用于其他土壤类型全氮预测,SVM适用于其他土壤类型全碳预测;土壤容重是影响草毡土与黑毡土土壤全碳全氮的主要因子,NDVI是影响灰褐土全氮建模的主要因子;电导率是影响全碳建模的主要因子,Slope是影响冷钙土土壤全碳建模的主要因子,TVI是影响全氮建模的主要因子。

关键词：土壤全碳土壤全氮建模精度影响因素

青藏高原东缘高寒地区土壤水分与土壤全碳空间异质性研究

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青藏高原东缘高寒地区土壤水分与土壤全碳空间异质性研究

作者：柳领君四川师范大学

学位级别：硕士

土壤水分是气候、植被、地形、土壤及人类活动等因素的综合反映,是土壤-植物-大气连续体的一个关键因子,是土壤系统养分循环和流动的载体,它不但直接影响土壤特性和植物生长,而且间接影响植被分布,并在一定程度上影响局地微气候的变化... 详细信息

土壤水分是气候、植被、地形、土壤及人类活动等因素的综合反映,是土壤-植物-大气连续体的一个关键因子,是土壤系统养分循环和流动的载体,它不但直接影响土壤特性和植物生长,而且间接影响植被分布,并在一定程度上影响局地微气候的变化。土壤水分的空间异质性是各种生态系统的内在属性,这种异质性的强度和空间尺度无论对群落结构还是生态过程都具有及其重要的影响。碳是一切有机物的基本成分,是构成生物体的主要元素,约占生物体干质量的一半,碳循环及其空间分布与生态系统的维持、发展和稳定性机制有着密切的联系。土壤碳储量的库容量巨大,其较小幅度的变化就可能影响到大气排放,从而以温室效应影响全球气候变化,青藏高原东部边缘是全球气候变化极为敏感的区域,分布着大面积的高寒草甸、高寒草原和沼泽类草原,全球气候变暖导致该典型高寒生态系统急剧退化。土壤碳含量及其动态平衡也是反映土壤质量和草地健康的重要指标,直接影响着土壤肥力和草地生产力。本文采用野外调查和室内分析相结合的方法,运用Kriging插值法和地统计分析,从多个样方尺度研究了青藏高原东缘高寒地区不同植被类型土壤水分与土壤全碳的空间异质性特征,结果表明: 1、高寒草甸土壤水分的空间异质性最高,而高寒灌丛的较低,沙化草地的空间异质性因受到多方面外界因素的影响而表现出不稳定的态势。 2、引起高寒草甸土壤水分的采样误差主要来源于微地形,而高寒灌丛和沙化草地的采样误差则主要来源于植被覆被变化及其带来的水分在空间上的再分配过程。 3、高寒草甸土壤全碳的空间异质性高于高寒灌丛。 4、引起高寒草甸土壤全碳的采样误差主要来源于淋溶背景下所引起的碳元素迁移、微地形以及草甸土壤水分状况,而高寒灌丛的采样误差则主要来源于样方尺度变化引起的植被覆被变化、碳沿坡面向下的元素迁移及灌丛土壤水分状况。 5、水分的富集引起土壤碳元素的迁移。 6、水分的富集或流失引起土壤中其他因子的变化,从而引起土壤全碳分布的改变。由上述可见,在青藏高原东缘高寒地区,不同植被类型土壤水分与土壤全碳在不同空间尺度上所呈现出的异质性状况和控制过程,为更好的研究全球碳循环及其合理有效的控制生态因子提供了极为重要的科学依据。

关键词：高寒地区土壤水分土壤全碳空间异质性地统计学

云南亚热带常绿阔叶林土壤微生物量对大气氮沉降的响应

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安徽农业科学 2024年第1期52卷 39-44,50页

作者：李茂楠刘宪斌杨亚丽张宝段恩省杨应忠玉溪师范学院化学生物与环境学院云南玉溪653100 玉溪师范学院生物与环境工程研究院云南玉溪653100

以玉溪市城区生态植物园中结构和功能保护较好的次生常绿阔叶林为研究地点,分别设置0、1、5、10、15和30 g/(m^(2)·a)共6个氮浓度试验处理,采用林冠下喷雾的方式处理2年,采集0~10 cm表层土壤测定土壤全碳和全氮含量、活性有机碳含量及... 详细信息

以玉溪市城区生态植物园中结构和功能保护较好的次生常绿阔叶林为研究地点,分别设置0、1、5、10、15和30 g/(m^(2)·a)共6个氮浓度试验处理,采用林冠下喷雾的方式处理2年,采集0~10 cm表层土壤测定土壤全碳和全氮含量、活性有机碳含量及其转化率、微生物量碳和氮含量。研究结果表明:中高浓度大气氮沉降明显增加了土壤全碳和全氮含量,降低了活性有机碳含量及其转化率,减少了微生物量碳和氮含量,说明中高浓度大气氮沉降能够影响亚热带常绿阔叶林土壤碳循环和氮循环进程,增加土壤碳库和氮库,改变土壤碳组分,延缓土壤碳转化过程,减少土壤微生物总量。数据相关分析结果表明:土壤全碳含量与大气氮沉降浓度呈多项式关系,即土壤全碳含量随大气氮沉降浓度升高而增加,在10 g/(m^(2)·a)N水平达到最大值[(31.05±1.94)g/kg],之后随着大气氮沉降浓度的继续升高而降低;土壤全氮含量与大气氮沉降浓度呈线性正相关关系,即土壤全氮含量随着大气氮沉降浓度持续升高而不断增加;土壤活性有机碳含量及其转化率、微生物量碳和氮含量与大气氮沉降浓度呈线性负相关关系,即随着大气氮沉降浓度持续升高而不断降低。

关键词：大气氮沉降土壤微生物量碳土壤微生物量氮土壤全碳云南亚热带常绿阔叶林

青藏高原高寒草甸土壤物理性质及碳组分对增温和降水改变的响应

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北京大学学报（自然科学版） 2017年第4期53卷 765-774页

作者：杨新宇林笠李颖贺金生地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京大学城市与环境学院生态学系北京100871 高原生物进化与适应重点实验室中国科学院西北高原生物研究所西宁810008

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm... 详细信息

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm土壤温度和含水量,增水和减水显著提高和降低0~20 cm土壤含水量,但不影响土壤温度。2)在0~10 cm土层深度,增温显著降低土壤微生物生物量碳;增水降低土壤可提取有机碳含量,增加土壤微生物生物量碳;减水显著增加土壤黏粒比例和可提取有机碳含量,降低土壤砂粒比例和微生物生物量碳。在10~20 cm土层深度,增水显著降低土壤可提取有机碳含量。3)增温和降水改变对土壤测定指标的影响不存在交互作用。4)主成分分析结果表明,土壤总体格局发生趋同主要是因为降水改变,而不是增温。结果表明,在未来青藏高原高寒草甸降水持续增加的情景下,土壤黏粒比例和可提取有机碳含量的降低可能会进一步对高寒地区的植物生产力以及微生物群落产生重要影响。

关键词：土壤粒径土壤pH 土壤全碳土壤有机碳土壤可提取有机碳土壤微生物生物量碳

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云南哀牢山湿性常绿阔叶林土壤碳分布特征

中国农学通报 2022年第8期38卷 88-95页

作者：赵双梅刘宪斌李红梅董文彩沈健萍包金美梁芳鲁美玉溪师范学院化学生物与环境学院云南玉溪653100 玉溪师范学院化学生物与环境学院/生物与环境工程研究院云南玉溪653100

通过调查亚热带森林生态系统中各类属性土壤碳在2种不同类型土壤剖面中的分布规律,分析和探讨原生土和淤积土在森林土壤碳循环过程中发挥的重要作用。本研究地点位于云南省哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统,以海拔高度较高... 详细信息

通过调查亚热带森林生态系统中各类属性土壤碳在2种不同类型土壤剖面中的分布规律,分析和探讨原生土和淤积土在森林土壤碳循环过程中发挥的重要作用。本研究地点位于云南省哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统,以海拔高度较高的上游森林原生土和海拔高度较低的下游灌草淤积土为采样点,沿着土壤剖面分层取样,重点研究土壤剖面根层(0~45 cm)土壤中全碳、活性有机碳、微生物量碳、可溶性碳和水溶性碳的垂直分布规律。研究结果表明:本研究过程中所调查的5类不同属性土壤碳在两种不同类型土壤剖面中均呈衰减指数式分布。土壤全碳、活性有机碳和水溶性碳在淤积土中的平均含量均显著高于原生土;土壤微生物量碳在2种类型土壤剖面中的平均含量差异不显著;而土壤可溶性碳在淤积土中的含量显著低于原生土,说明在哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统中原生土和淤积土在储存不同属性土壤碳和碳循环方面发挥着不同作用。本研究结果充分证明不同属性土壤碳在同一亚热带森林生态系统不同类型土壤剖面中虽然垂直分布规律一致,但是平均储量存在着明显的空间异质性,这为全球热带和亚热带森林生态系统中土壤碳库不同属性土壤碳的估算和不同类型土壤碳循环的研究提供新的理论依据和研究方向。

关键词：土壤全碳土壤活性有机碳土壤微生物量碳土壤可溶性碳土壤水溶性碳哀牢山亚热带常绿阔叶林原生土淤积土

南亚热带不同造林模式碳汇林土壤碳积累与碳汇功能

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生态学报 2019年第1期39卷 355-362页

作者：徐英明虞依娜李鑫李昊何明威林森华南农业大学林学与风景园林学院广州510642 广东省梅州市五华县林业局梅州514400

碳汇林能够固定大气二氧化碳,在缓解全球变暖中起着重要的作用,研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳的累积,有助于为不同造林模式的碳汇林土壤碳汇功能评价提供科学依据。采用单因素随机区组设计,对立地条件基本一致的研究区采用... 详细信息

碳汇林能够固定大气二氧化碳,在缓解全球变暖中起着重要的作用,研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳的累积,有助于为不同造林模式的碳汇林土壤碳汇功能评价提供科学依据。采用单因素随机区组设计,对立地条件基本一致的研究区采用新造林(Ⅰ)、封山育林(Ⅱ)和补植套种(Ⅲ) 3种造林模式进行碳汇造林,从而研究不同造林模式土壤碳积累与碳汇功能。结果表明:碳汇造林5年期间,土壤全碳含量差异显著,不同造林模式0—20 cm土壤层碳含量差异显著(P碳汇造林,不同造林模式0—60 cm土壤层碳储量变化量介于(-2.233±3.540)—(8.670±2.342) Mg C/hm2之间,其中新造林(Ⅰ)与补植套种(Ⅲ)土壤碳储量变化量差异极显著(P碳汇造林5年,土壤碳储量显著增加,各造林模式土壤碳汇量由大到小依次为Ⅲ> Ⅱ> Ⅰ,封山育林(Ⅱ)和补植套种(Ⅲ)的土壤碳汇效益显著。采取新造林模式的初始5年,不利于土壤的碳积累,而采取补植套种模式既有利于土壤碳固定,也有利于土壤碳的积累。

关键词：南亚热带造林模式碳汇林土壤全碳积累

落叶松林土壤溶液吸光度与土壤碳、氮含量的相关性

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植物研究 2012年第3期32卷 348-353页

作者：苏冬雪王文杰邱岭王洪岩安静郑广宇东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室哈尔滨150040

通过4个土壤深度100个样品14个波长(250、254、260、265、272、280、285、300、340、350、365、400、436和465 nm)土壤溶液吸光度值和土壤碳(可溶性碳DOC、全碳SOC)、土壤氮(可溶性氮DON、全氮SON)的测定,旨在探讨土壤溶液吸光度指示土... 详细信息

通过4个土壤深度100个样品14个波长(250、254、260、265、272、280、285、300、340、350、365、400、436和465 nm)土壤溶液吸光度值和土壤碳(可溶性碳DOC、全碳SOC)、土壤氮(可溶性氮DON、全氮SON)的测定,旨在探讨土壤溶液吸光度指示土壤碳氮指标的可行性及土壤深度对其可能影响。结论如下:(1)表层土壤和深层土壤吸光度值均随波长增加而指数下降,但表层土壤吸光度值较高,下降速度较快,较低波长更有利于区分表层和深层土壤溶液吸光度差异;和深层土壤相比,表层0～20 cm土壤SOC、DON和SON与不同波长吸光度有更好的相关性,但DOC与不同波长吸光度的相关性表层和深层差异较小;(2)250～300 nm的8个吸光度值具有高度相关性,它们在分析土壤溶液吸光度变化时具有等效性;基于所有数据的拟合分析发现,低波长(如254 nm)吸光度与土壤SOC、DON和SON相关性最高(R2=0.53～0.59),而更高波长(340 nm及以上)相关性明显降低。但DOC与254、340、365和400 nm吸光度相关性相差不大(R2=0.25～0.33)。这些发现说明,土壤溶液吸光度值,特别是低波长(250～300 nm)可以表征落叶松林土壤碳、氮相关指标的变化,但是需要考虑不同碳氮指标以及不同土层之间的差异。

关键词：土壤溶液吸光度值可溶性碳可溶性氮土壤全碳土壤全氮