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滇南地区桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

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生态学报 2023年第1期43卷 290-303页

作者：杨淑琪唐芬杨桦张云斌彭小瑜黄勇云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650500 云南省生态环境工程评估中心昆明650228 红河哈尼族彝族自治州开远市林业和草原局开远661199

经果林种植可改变土壤质量、改善生态环境,同时具有较高的经济效益。合理的种植模式可通过物种间的互补性提高资源利用效率,改善土壤碳库质量并提高综合效益。为探讨桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,以云南省开远市... 详细信息

经果林种植可改变土壤质量、改善生态环境,同时具有较高的经济效益。合理的种植模式可通过物种间的互补性提高资源利用效率,改善土壤碳库质量并提高综合效益。为探讨桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,以云南省开远市不同桃树种植模式(桃树单种-SP和桃树南瓜套种-PP)为研究对象,以毗邻的天然林地(CK)为对照,分析不同种植模式下活性碳库,即高锰酸钾氧化有机碳(POXC)、颗粒有机碳(POC),惰性有机碳库即矿物结合态有机碳(MAOC)在0—40 cm土层的分布情况,明确土壤有机碳组分与土壤理化性质的关系;计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),明确不同桃树种植模式的碳库变化情况。结果表明:桃树种植模式和对照的土壤有机碳组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为:14.68 g/kg(CK)>9.57 g/kg(PP)>8.58 g/kg(SP)。平均活性有机碳组分所占比例与POC/MAOC均表现为:SP>CK>PP,PP的活性有机碳比例较低,具有较高的有机碳稳定性。两种桃树种植模式的CPMI在10—20 cm土层达到最大值;相较于PP,SP具有较高的CPAI(1.10),而PP则具有更高的CPMI(69.51),表明PP的碳库稳定性和土壤碳库质量均优于SP。桃树种植模式、土层深度以及二者的交互作用对土壤有机碳组分及其分配比例存在不同程度的影响。冗余分析结果显示砂粒、pH是影响不同桃树种植模式以及不同土层深度下土壤有机碳组分及土壤有机碳库的主要环境因子。综上,PP是较好的种植模式,有利于有机碳的固存。经果林的种植应根据土壤性质、碳库基本情况和氮磷等养分的有效性等采取适宜的管理措施,增强其固碳效率和碳汇水平。

关键词：滇南桃树种植模式土壤有机碳组分有机碳稳定性碳库管理指数

水氮耦合对滴灌棉田土壤有机碳组分及酶活性的影响

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植物营养与肥料学报 2023年第5期29卷 860-875页

作者：郝海波许文霞侯振安石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000

【目的】研究灌水量和施氮量对滴灌棉田土壤有机碳、氮含量及有机碳库稳定性的影响,为实现新疆棉花高效生产和可持续发展提供理论依据。【方法】采用两因素三水平完全随机区组设计进行棉花田间滴灌施肥试验,设置的3个灌水量(W)分别为360... 详细信息

【目的】研究灌水量和施氮量对滴灌棉田土壤有机碳、氮含量及有机碳库稳定性的影响,为实现新疆棉花高效生产和可持续发展提供理论依据。【方法】采用两因素三水平完全随机区组设计进行棉花田间滴灌施肥试验,设置的3个灌水量(W)分别为360 mm (低量)、480 mm (适量)、600 mm (高量),3个施氮(N)水平分别为0 kg/hm^(2)、300 kg/hm^(2) (适量)和450 kg/hm^(2) (高量),共9个处理组合。棉花收获后,采集0—20 cm土层土壤,测定土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)和稳定态有机碳(NOC)含量,测定土壤脲酶(URE)、β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰基-β-D葡萄糖苷酶(NAG)活性。利用田间原位填埋尼龙网袋法测定各处理土壤有机物料(秸秆)分解率(OMDR),计算土壤碳库管理指数(CPMI)。【结果】与W600N450处理相比,2015和2016年W480N300处理土壤有机碳分别提高了8.9%和10.9%,C/N分别提高了16.2%和16.3%,EOC和NOC含量分别提高了11.8%~15.4%和14.3%~20.8%,WSOC含量分别降低了35.5%和21.8%。表明合理的水氮管理有利于提高土壤有机碳和稳定态有机碳含量,降低水溶性有机碳含量,提高土壤碳库的稳定性。与W480处理相比,W360处理MBC含量显著降低了13.1%,W600处理降低了WSOC和NOC含量;W360处理EOC含量两年分别降低了2.1%和5.3%,W600处理分别降低了4.1%和7.6%(P土壤有机碳组分含量的影响大于灌水量。同时,过量的灌水和施氮会降低稳定态有机碳含量,提高微生物生物量碳含量,不利于土壤有机碳的积累。高水(600 mm)和高氮(450 kg/hm^(2))显著提高了土壤酶活性,降低了土壤碳库管理指数。W480N300处理脲酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶活性较W360N0分别提高了1.0%、22.4%和32.6%。W480N300处理下土壤CPMI最高。相关性分析结果表明,CPMI与活性有机碳(MBC、EOC)含量之间存在不同程度的正相关关系,与NOC含量存在负相关关系。【结论】在新疆滴灌施肥条件下,过高的灌水量和施氮量会降低土壤有机碳和稳定态有机碳含量,降低土壤碳库活度和碳库管理指数,提高微生物生物量碳含量以及酶活性,不利于维持土壤有机碳的稳定。本试验条件下,灌水480 mm配合施氮300 kg/hm^(2)的水氮管理有利于促进滴灌棉田土壤有机碳积累,提高有机碳活性。

关键词：水氮耦合土壤有机碳组分土壤酶滴灌棉田

生物质炭影响下土壤呼吸温度敏感性及细菌群落结构的变化

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环境科学 2020年第11期41卷 5185-5192页

作者：曹坤坤张沙沙胡学玉黄洋中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078

为探究生物质炭对土壤呼吸及微生物群落结构的影响,在不同生物质炭用量及不同温度条件下进行室内土壤培养试验,分析土壤CO2释放规律、不同有机碳组分的变化以及土壤细菌群落结构特征.结果表明:(1)生物质炭处理对各温度条件下的土壤呼吸... 详细信息

为探究生物质炭对土壤呼吸及微生物群落结构的影响,在不同生物质炭用量及不同温度条件下进行室内土壤培养试验,分析土壤CO2释放规律、不同有机碳组分的变化以及土壤细菌群落结构特征.结果表明:(1)生物质炭处理对各温度条件下的土壤呼吸均表现为前期激发和后期抑制的效应,且在培养14 d之后,生物质炭处理显著降低了土壤呼吸温度敏感性Q10值.(2)就土壤有机碳而言,未添加生物质炭的CK处理土壤惰性有机碳含量的下降幅度随温度升高而增大,对温度变化较敏感,但生物质炭的输入显著降低了土壤惰性有机碳的温度敏感性,使各温度条件下土壤惰性有机碳的降幅收窄,且降幅并未随温度的升高而增大.(3)16S rDNA高通量测序结果显示,至培养末期,CK处理土壤中马赛菌属(Massilia)的相对丰度随温度升高而降低,且生物质炭的输入显著提高了马赛菌属的温度敏感性,使其相对丰度随温度升高降幅增大.与马赛菌属相反,CK处理土壤中嗜盐囊菌属(Haliangium)的相对丰度随温度的升高显著增加,生物质炭的输入降低了其温度敏感性,使温度梯度间相对丰度差异不显著.本研究表明,生物质炭的输入可显著降低土壤呼吸温度敏感性,这与土壤惰性有机碳温度敏感性的降低及马赛菌属和嗜盐囊菌属相对丰度的改变有关.

关键词：生物质炭(BC) 土壤呼吸温度敏感性土壤有机碳组分细菌群落结构

红壤有机碳组分中微生物群落构成及均匀度决定其矿化特征

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植物营养与肥料学报 2023年第1期29卷 109-119页

作者：单会茹张璐高强段英华徐明岗吉林农业大学资源与环境学院吉林长春130118 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室北京100081

【目的】有机碳矿化是陆地碳循环的关键环节,探究长期不同施肥下有机碳组分的矿化特征及其微生物学响应,以明确有机碳在土壤中的固存过程和损失机制。【方法】选取中国农业科学院祁阳红壤肥力长期试验的撂荒(CK0)、不施肥对照(CK)、氮... 详细信息

【目的】有机碳矿化是陆地碳循环的关键环节,探究长期不同施肥下有机碳组分的矿化特征及其微生物学响应,以明确有机碳在土壤中的固存过程和损失机制。【方法】选取中国农业科学院祁阳红壤肥力长期试验的撂荒(CK0)、不施肥对照(CK)、氮磷钾化肥配施(NPK)和化肥配施有机肥(NPKM)4个处理,通过物理分组方法获得粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)、团聚体内颗粒有机碳(iPOC)和矿物结合态有机碳(MOC)。以该4个处理的有机碳组分进行室内培养试验,研究有机质的矿化动态。采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定各组分中的微生物量及组成,再利用冗余分析明确微生物群落特征对有机碳矿化的贡献。【结果】长期施肥显著提升了红壤总有机碳水平,显著提高了活性有机碳组分(cPOC、fPOC、iPOC)的占比。有机碳组分的矿化速率表现出明显的阶段性特征:前期(矿化1~35天)矿化迅速,后期逐渐变缓并趋于平稳。各组分平均最大矿化速率和累积矿化量均表现为fPOC>cPOC>iPOC>MOC,表明fPOC组分的活性最高,可矿化性最强。与CK相比,CK0处理的cPOC、fPOC、iPOC和MOC组分最大矿化速率分别提高了158.0%、36.4%、67.3%和146.0%;NPK处理的4个组分有机碳的矿化速率与CK无显著差异;NPKM处理分别提高了246.0%、62.9%、21.4%和183.0%。土壤有机碳组分快速矿化阶段(矿化15天)的总PLFA生物量表现为fPOC最高,平均为94.5 nmol/g,约为其他组分(平均26.1~35.0 nmol/g)的3倍。各组分中革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G–)比例表现为MOC(6.06)>cPOC(5.18)>fPOC(1.26)>iPOC(1.03),平均真菌/细菌(F/B)为iPOC(0.11)>fPOC(0.10)>MOC(0.06)>cPOC(0.03),fPOC和iPOC组分F/B值较高而G+/G–值较低,且二者的微生物群落多样性指数都高于其他组分,表明二者群落结构更稳定,所受养分胁迫较少,群落多样性高。冗余分析表明,微生物群落特征对组分矿化的总解释率达96.4%,其中总PLFA含量、真菌、革兰氏阴性菌是对有机碳组分矿化影响最大的3个因素。【结论】土壤有机碳的可矿化程度与微生物群落结构及群落的物种均匀度密切相关。长期施肥尤其是有机无机肥配施,提高了活性组分中的微生物量,因此提高了土壤中可矿化碳的比例,加之有机肥直接为土壤养分循环提供了额外的能量来源,促进了有机碳的矿化,这可能是施用有机肥提高土壤肥力的原因之一。

关键词：红壤土壤有机碳组分有机无机肥配施有机碳矿化微生物群落结构物种均匀度

陇中温性荒漠4种草地型土壤有机碳组分及碳库活度变化特征

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草地学报 2024年第5期32卷 1489-1499页

作者：李娅丽何国兴柳小妮张德罡徐贺光纪童姜佳昌甘肃农业大学草业学院甘肃兰州730070 草业生态系统教育部重点实验室(甘肃农业大学) 甘肃兰州730070 甘肃省草业工程实验室甘肃兰州730070 中美草地畜牧业可持续发展研究中心甘肃兰州730070 甘肃省草原技术推广总站甘肃兰州730000

为明确陇中温性荒漠不同草地型土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)各组分分布状况,本研究以陇中温性荒漠为对象,分析了4种草地型(盐爪爪型,红砂型,珍珠猪毛菜型,合头藜型)SOC、易氧化有机碳(Readily oxidisable organic carbon,ROC)... 详细信息

为明确陇中温性荒漠不同草地型土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)各组分分布状况,本研究以陇中温性荒漠为对象,分析了4种草地型(盐爪爪型,红砂型,珍珠猪毛菜型,合头藜型)SOC、易氧化有机碳(Readily oxidisable organic carbon,ROC)、可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、颗粒有机碳(Particulate organic carbon,POC)、矿物结合态有机碳(Mineral-bound organic carbon,MOC)、惰性有机碳(Non-labile carbon,NLC)的含量和分配比例及碳库活度(Carbon pool activity,CA)的差异性变化。结果表明:SOC,ROC,POC,MOC,NLC,CA和ROC分配比例盐爪爪型草地显著高于其他草地型;在SOC及其组分中,POC可作为评估陇中温性荒漠草地型变化对SOC库影响的良好指标;SOC组分和CA与有效磷和速效钾含量呈正相关关系。盐爪爪型草地可作为提高陇中温性荒漠SOC及组分含量的优选类型,今后应加强对盐爪爪型草地的保护,改善土壤质量,稳定土壤碳库。

关键词：温性荒漠草地型土壤有机碳组分碳库活度

旱地冬小麦夏闲期种植不同豆科绿肥对还田养分和土壤有机碳、氮组分的影响

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生态学杂志 2022年第12期41卷 2335-2343页

作者：黄璐李廷亮李顺吕卓呈王嘉豪山西农业大学资源环境学院山西太谷030801 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心山西太谷030801 黄土高原特色作物优质高效生产省部共建协同创新中心山西太谷030801

探究适合晋南旱塬冬小麦填闲种植的绿肥作物,为冬小麦绿色生产提供理论依据。采用大田试验,研究了旱塬冬小麦夏闲期种植翻压草木樨、柽麻、大豆、黑豆、绿豆、乌豇豆等6种绿肥作物的养分归还效应,以及对麦田土壤微生物量碳(MBC)、微生... 详细信息

探究适合晋南旱塬冬小麦填闲种植的绿肥作物,为冬小麦绿色生产提供理论依据。采用大田试验,研究了旱塬冬小麦夏闲期种植翻压草木樨、柽麻、大豆、黑豆、绿豆、乌豇豆等6种绿肥作物的养分归还效应,以及对麦田土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、颗粒态有机碳(POC)、颗粒态有机氮(PON)和轻重组有机碳(LFOC、HFOC)、轻重组有机氮(LFON、HFON)组分的影响。结果表明:6种绿肥作物的总养分归还量(N+P_(2)O_(5)+K_(2)O)以绿豆、黑豆、乌豇豆最高,为104.77~121.82 kg·hm^(-2)。与传统农户模式相比,种植翻压不同绿肥作物均可显著提高土壤微生物量碳,提高幅度为27%~57%,但对土壤微生物量氮影响不显著。不同处理间土壤可溶性有机碳、颗粒态有机碳、重组有机碳、轻组有机氮和重组有机氮含量差异不显著,但与传统农户模式相比,种植翻压黑豆、绿豆显著提高了土壤可溶性有机氮含量,提高幅度为27%~55%,种植翻压大豆显著提高了土壤颗粒态有机氮和轻组有机碳含量,提高幅度分别为31%和162%。研究表明,黄土旱塬冬小麦夏闲期种植翻压大豆、绿豆、黑豆具有相对较高的养分归还效应,且对土壤活性有机碳、氮库的影响尤为显著。

关键词：冬小麦绿肥土壤有机碳组分土壤有机氮组分

迭部林区云冷杉林火烧迹地土壤有机碳及酶活性变化特征

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草地学报 2022年第4期30卷 943-949页

作者：陆刚黄海霞周晓雷曹雪萍赵安甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为了探究火烧对土壤有机碳的影响机制,本研究以迭部林区15年云冷杉林火烧迹地与未火烧林地为研究对象,通过野外调查采样和室内测定,研究了土壤有机碳组分含量、土壤酶活性的变化特征。结果表明:土壤总有机碳、重组有机碳、颗粒有机碳含... 详细信息

为了探究火烧对土壤有机碳的影响机制,本研究以迭部林区15年云冷杉林火烧迹地与未火烧林地为研究对象,通过野外调查采样和室内测定,研究了土壤有机碳组分含量、土壤酶活性的变化特征。结果表明:土壤总有机碳、重组有机碳、颗粒有机碳含量与土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性均随土层加深而降低;火烧降低了土壤总有机碳、重组有机碳和颗粒有机碳含量;火烧使土壤磷酸酶、过氧化物酶活性升高,脲酶活性降低;土壤轻组有机碳、重组有机碳、颗粒有机碳含量与土壤总有机碳含量表现为极显著正相关关系;土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性促进了土壤有机碳的积累;多酚氧化酶与过氧化物酶活性抑制了土壤有机碳的积累。

关键词：火烧迹地云冷杉林土壤有机碳组分土壤酶活性

计划烧除对云南松林土壤碳组分及碳库管理指数的影响

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西北林学院学报 2023年第4期38卷 197-206页

作者：付钇珊黎建强陈奇伯杨波杨馥羽邢学霞付迪西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

探讨计划烧除对土壤碳组分和土壤碳库的影响,为火干扰下森林生态系统可持续管理提供理论参考。以云南滇中地区多年周期性计划烧除云南松林为研究对象,以未实施计划烧除云南松林为对照,通过对比分析土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC... 详细信息

探讨计划烧除对土壤碳组分和土壤碳库的影响,为火干扰下森林生态系统可持续管理提供理论参考。以云南滇中地区多年周期性计划烧除云南松林为研究对象,以未实施计划烧除云南松林为对照,通过对比分析土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)含量在计划烧除后不同恢复时间(2021年1-12月)的动态特征,明确土壤有机碳及其组分与土壤理化性质的关系;并在此基础上通过计算碳库管理指数(CPMI),分析土壤碳库变化特征。结果表明,1)云南松林土壤有机碳及其组分含量随着土层深度增加而降低,计划烧除对表层(0~10 cm)土壤有机碳及其组分含量影响显著(P土壤有机碳及其组分平均含量在计划烧除后短期内(3月)均有所增加并高于对照,在6-12月计划烧除林地土壤有机碳及其组分平均含量均低于对照;在一个计划烧除周期内,土壤SOC、MBC、DOC、EOC、POC平均含量比对照分别低4.83%、12.95%、8.14%、11.69%和8.59%。3)在一个计划烧除周期内,计划烧除林地土壤CPMI平均值显著(P土壤粘粒、全氮、容重、pH是影响云南松林土壤有机碳及其组分含量的主要环境因子,全氮对计划烧除林地土壤有机碳及其组分含量变化解释度最高。计划烧除对土壤有机碳及其组分产生了重要影响,改变了土壤有机碳库和活性碳库,降低了土壤碳库质量以及稳定性。

关键词：计划烧除土壤有机碳土壤有机碳组分碳库管理指数

人工草地建植对三江源区土壤有机碳组分及酶活性的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1359-1369页

作者：杨才艳杨航宋建超陈彦珠鱼小军甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室甘肃兰州730070

为揭示中国青藏高原三江源区建植人工草地对土壤活性有机碳组分含量和酶活性的影响,本研究以三江源区黑土滩为对照,选择利用黑土滩建植10年的燕麦(Avena sativa)、12年的垂穗披碱草(Elymus nutans)和13年的青海草地早熟禾(Poa pratensis... 详细信息

为揭示中国青藏高原三江源区建植人工草地对土壤活性有机碳组分含量和酶活性的影响,本研究以三江源区黑土滩为对照,选择利用黑土滩建植10年的燕麦(Avena sativa)、12年的垂穗披碱草(Elymus nutans)和13年的青海草地早熟禾(Poa pratensis‘Qinghai’)三种草地为对象,系统分析各人工草地对土壤表层(0~20 cm)有机碳组分含量、酶活性的影响以及它们之间的相关关系。结果表明,相比于对照,建植人工草地均能增加土壤有机碳和颗粒有机碳的含量;3类草地中,燕麦草地中的土壤碳库管理指数最高,且蔗糖酶和纤维素酶活性显著高于对照;碱性磷酸酶活性在垂穗披碱草草地中最高;冗余分析结果显示,碱性磷酸酶和过氧化物酶是影响土壤有机碳组分及碳库管理指数的重要驱动因素。综上,为降低三江源区退化草地对土壤有机碳储量的负面影响,种植燕麦(10年)或可成为提高土壤固碳能力的有效措施之一。

关键词：三江源区人工草地土壤有机碳组分酶活性碳库管理指数

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