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天然林土壤有机碳及矿化特征研究

环境科学 2014年第3期35卷 1105-1110页

作者：杨添戴伟安晓娟庞欢邹建美张瑞北京林业大学林学院北京100083 内蒙古乌海市农业产业化指导服务中心乌海016012

通过野外调查和室内分析培养，研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征．结果表明，林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势；双指数... 详细信息

通过野外调查和室内分析培养，研究了马尾松林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、红松林和油松林这6种天然林林下土壤有机碳含量及有机碳矿化特征．结果表明，林下土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的趋势；双指数方程可以很好拟合出天然林土壤有机碳的矿化过程，准确反映出各天然林土壤的矿化反应特征．天然林各层土壤矿化反应趋势相同，但强度各异．其中，红松林0-10cm土壤反应强度最为强烈，其下各层土壤的矿化反应强度也显著高于其他天然林的同层土壤；对落叶阔叶林和针阔混交林土壤矿化特征比较发现，凋落物种类差异对土壤活性有机碳含量产生较强烈影响，因此呈现出不同的矿化反应特征．

关键词：天然林土壤有机碳矿化碳双指数方程活性碳

森林生态系统土壤可溶性有机质(碳)影响因素研究进展

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应用与环境生物学报 2009年第3期15卷 390-398页

作者：庞学勇包维楷吴宁中国科学院成都生物研究所生态恢复重点实验室成都610041 中国科学院研究生院北京100049

土壤活性有机质在土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用.森林土壤活性有机碳(SAOC)库是极易变动的,其组分动态与周转速率主要受森林植被类型、演替过程以及由此造成的凋落物输入类型、数量、质量和季节与... 详细信息

土壤活性有机质在土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用.森林土壤活性有机碳(SAOC)库是极易变动的,其组分动态与周转速率主要受森林植被类型、演替过程以及由此造成的凋落物输入类型、数量、质量和季节与温湿度、pH等变化的控制.尽管在过去几十年中,关于土壤可溶性有机碳(DOC)已开展了大量的研究,但关于其形成、转移与转化速率,以及对环境变化的反应等结论仍然零散,甚至相互矛盾,因此,研究土壤DOC动态及持续管理,必需从探讨其影响因子出发,找出其关键限制因子进行调控.在将来的研究中,主要应集中在:(i)各种可溶性有机质(DOM)源和汇的大小与DOC定量变化关系,如何进行调控?(ii)在高度人为化管理的森林生态系统中,土壤DOC如何改变?(iii)DOC动态及周转速率的现代研究方法探索等.

关键词：土壤活性有机质土壤活性有机碳可溶性有机碳微生物生物量碳矿化碳

长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库及碳库管理指数的影响

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土壤通报 2005年第2期36卷 177-180页

作者：邵月红潘剑君孙波南京农业大学资源与环境学院江苏南京210095 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

主要分析了长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库(微生物量碳,易氧化碳,矿化碳)及碳库管理指数(CPMI)的影响.结果表明:长期施用有机肥对土壤有效碳库和碳素有效率有很大影响,绿肥,稻草秸秆肥和厩肥处理的土壤有机碳,微生物量碳、易氧化碳... 详细信息

主要分析了长期施用有机肥对瘠薄红壤有效碳库(微生物量碳,易氧化碳,矿化碳)及碳库管理指数(CPMI)的影响.结果表明:长期施用有机肥对土壤有效碳库和碳素有效率有很大影响,绿肥,稻草秸秆肥和厩肥处理的土壤有机碳,微生物量碳、易氧化碳、矿化碳的数量、碳素有效率明显高于对照处理的土壤。施肥对全碳、矿化碳的影响为:厩肥>绿肥>秸秆稻草肥>本田还田>对照,对微生物量碳的影响为:绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,对活性碳(CA)、CPMI,碳素有效率A、B、C的影响为:绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照。在提高CA、CPMI方面,绿肥和稻草秸秆肥优于厩肥。相关分析表明:土壤有效碳库和碳素有效率与土壤化学性质相关或极相关,CPMI与土壤养分因子相关或极相关,反映了农业生产措施对土壤碳库的影响,可以运用CPMI来评估土壤碳库的变化。

关键词：有机碳微生物量碳易氧化碳矿化碳碳素有效率碳库管理指数

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不同稻草还田方式下土壤碳库管理指数的研究

中国农学通报 2011年第30期27卷 77-81页

作者：曾研华吴建富潘晓华石庆华吴自明邓伟明杨小华吴玉成江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室南昌330045 江西余江县农业局江西余江335200 江西进贤县温圳镇农技站江西进贤331721

为了明确稻草还田方式对双季稻田土壤肥力的影响,对不同稻草还田方式对土壤总有机碳(C_(TOC))、活性有机碳(C_A)、矿化碳(C_M)的影响进行分析,并计算各处理碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)。结果表明... 详细信息

为了明确稻草还田方式对双季稻田土壤肥力的影响,对不同稻草还田方式对土壤总有机碳(C_(TOC))、活性有机碳(C_A)、矿化碳(C_M)的影响进行分析,并计算各处理碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)。结果表明,与不施肥对照相比,早晚稻两季稻草还田提高了土壤总有机碳、活性有机碳和矿化碳含量及其碳素有效率。等养分条件下,稻草还田处理的土壤总有机碳、活性有机碳及其碳素有效率均高于稻草烧灰还田和稻草不还田处理,且活性有机碳含量差异显著。土壤碳库管理指数处理间差异达显著或极显著,其大小趋势为稻草全量还田>稻草烧灰还田>稻草不还田。

关键词：双季稻田稻草还田总有机碳活性有机碳矿化碳碳库管理指数

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长期施肥对红壤不同形态碳的影响

中国生态农业学报 2006年第1期14卷 125-127页

作者：邵月红潘剑君孙波南京农业大学资源与环境学院南京210095 中国科学院南京土壤研究所南京210008

长期定位施肥对红壤不同形态有效碳的影响试验研究结果表明,与对照相比,长期施肥后红壤不同形态有效碳均有不同程度提高,且全C、矿化碳的变化为厩肥>绿肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,易氧化碳、C库管理指数(CPMI)、C素有效率的变化为绿肥... 详细信息

长期定位施肥对红壤不同形态有效碳的影响试验研究结果表明,与对照相比,长期施肥后红壤不同形态有效碳均有不同程度提高,且全C、矿化碳的变化为厩肥>绿肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,易氧化碳、C库管理指数(CPMI)、C素有效率的变化为绿肥>稻草秸秆肥>厩肥>本田还田>对照,微生物生物量C变化为绿肥>厩肥>稻草秸秆肥>本田还田>对照,绿肥和稻草秸秆肥可有效改善土壤肥力及理化性状。C库管理指数与土壤养分因子量相关或极相关关系,反映了农业生产措施对土壤C库的影响,可运用其评估土壤C库的变化。

关键词：有机碳微生物生物量C 矿化碳 C素有效率 C库管理指数

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多重干湿交替对农田土壤碳循环的影响研究

多重干湿交替对农田土壤碳循环的影响研究

作者：王君东华大学

学位级别：硕士

全球变暖是气候变化的主要标志,由此引起的温度与湿度的变化亦必将对土壤有机碳产生重要的影响。农田土壤有机碳变化已被认同是陆地生态系统对于二氧化碳源汇效应的重要依据。加之近年来不断出现的极端气候也警示我们有必要探究和预知... 详细信息

全球变暖是气候变化的主要标志,由此引起的温度与湿度的变化亦必将对土壤有机碳产生重要的影响。农田土壤有机碳变化已被认同是陆地生态系统对于二氧化碳源汇效应的重要依据。加之近年来不断出现的极端气候也警示我们有必要探究和预知这些过程中可能产生的变化,其中一个很重要的方面就是激烈的水循环(蒸发和降水)。这些改变将会影响干湿交替的强度和频率,从而影响农田土壤中微生物群落及它们参与的所有生理生化过程。为了探究多重干湿交替格局及土壤团聚体粒径对土壤碳循环的影响机理,本文通过室内孵育试验,其中试验一以三种不同团聚体粒径的表层土(0-20cm)为受试土壤,从呼吸速率,溶解性有机碳的释放及微生物生物量变化等方面重点研究了多重干湿交替循环及土壤团聚体粒径对Birch效应的影响。结果表明：复水促进了土壤呼吸作用,增加了土壤微生物生物量,但对微生物量和呼吸产生的激增效应并没有持续很长时间。复水后3h呼吸速率达到峰值,并且随着干湿周期频率的增加而降低,其中大土粒经历四个干湿周期降低。不同土壤团聚体粒径对Birch效应的影响强度不同,但二者并不是简单的线性关系。土壤团聚体能够保护部分有机质不被微生物分解矿化,多重干湿交替干扰了这种保护作用,提高了有机碳的生物相容性。Birch效应中被矿化的有机碳更多是来自于新的有机质的暴露,部分来自干旱期微生物细胞内积累的溶质。值得注意的是随着干湿循环数的增加,被暴露的新的有机质在被矿化分解前可能还存在其它中间过程。试验二模拟自然的干湿交替循环,同时设置恒定含水量的对照试验,重点研究了缓慢干旱和快速复水的处理方式对土壤有机碳变化趋势的影响机理。结果表明与恒定含水量的对照组相比,多重干湿交替处理能够显著提高土壤的矿化作用,土壤中的微生物在复水后的24小时内迅速增加,四个干湿周期使得总的微生物生物量碳平均增加了45%左右。土壤中部分溶解性有机碳在复水后被微生物利用,降低幅度为10%-20%。但是在没有外源碳供给的情况下,四个干湿交替使得土壤总有机碳较原始水平降低了21%。综上所述,土壤经历干旱后复水,土壤呼吸作用及微生物生物量在数小时内显著增加。土壤团聚体对有机碳的分解矿化起到一定的保护作用,对于调动土壤有机碳有重要的影响。但多重干湿交替循环会破坏土壤团聚体的结构,被暴露的有机质进一步被微生物分解矿化,从而增加惰性有机碳的生物可利用性。溶解性有机碳在复水后有所增加,这可能来自微生物细胞复水后释放出的渗透调节物质,这些含碳化合物随后被幸存的微生物快速分解,释放出大量的C02。经过多重干湿循环,驱动土壤呼吸作用释放CO2的动力更多是来源于物理和化学过程,而不是严格意义上的生理过程。

关键词：多重干湿交替循环农田土壤有机碳 Birch效应矿化碳溶解性有机碳微生物生物量碳微生物生物量土壤酶土壤团聚体

丝栗栲为主要建群种的常绿阔叶林土壤有机碳及组分特征研究

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丝栗栲为主要建群种的常绿阔叶林土壤有机碳及组分特征研究

作者：杨添北京林业大学

学位级别：硕士

随着全球碳汇研究的深入发展,天然林下土壤有机碳在固碳中发挥越来越重要的作用。因此本研究选取中国江西大岗山具有代表性特点的天然林丝栗栲林下的土壤为研究对象,分析了生长季不同阶段下土壤矿化碳的动态变化过程,同时选择双指数方... 详细信息

随着全球碳汇研究的深入发展,天然林下土壤有机碳在固碳中发挥越来越重要的作用。因此本研究选取中国江西大岗山具有代表性特点的天然林丝栗栲林下的土壤为研究对象,分析了生长季不同阶段下土壤矿化碳的动态变化过程,同时选择双指数方程和指数方程进行拟合,并择优选双指数方程作为分析手段。利用双指数方程拟合获得土壤活性碳、缓效性碳、惰性碳含量数据,并进一步通过相关分析和方差分析等分析方法,研究比较了土壤有机碳及其组分的变化特征。结果表明：丝栗栲生长季不同阶段土壤有机碳含量都表现出随土壤深度增加而逐渐降低的变化趋势,0-10cm表层土壤有机碳富集现象明显,其中,12月份及4月份土壤表层富集强度相对较弱,而6月份土壤富集作用最强;矿化碳释放量的增速：6月份表层土壤增速最快,10月份表层土壤次之。从矿化碳含量变化方面来说,土壤的各个土层的最大值都是在6月份的土壤中,从矿化碳增加的趋势来看,表层土壤0-10cm土层一般是从培养初期至培养结束持续增加,而底层土壤40-100cm土层随时间增加而增速逐渐缓慢,达到最终的平衡状态。对于处于生长季同一阶段的土壤,有机碳的矿化量随着土壤深度的增加而逐渐减小,且不同土层之间的差异也不同。双指数方程在相关系数R2的平均值优于指数方程,但是优势不明显,因此利用双指数方程拟合获得的土壤有机碳库可以用来反映土壤碳库组分的真实特征。丝栗栲生长季不同阶段相同层次土壤中Co和Cs含量都没有明显差异;生长季不同阶段土壤有机碳都是以Cr为主要存在形式,而Co/SOC和Cs/SOC仅为31.96%和1.51%左右;处于生长季不同阶段不同层次土壤的Co/SOC、Cs/SOC和Cr/SOC表现出相同的垂直变化规律,这种变化可能是由于较强的淋溶作用所导致的。

关键词：丝栗栲土壤有机碳矿化碳活性碳缓效性碳惰性碳

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新疆天山云杉林土壤有机碳及组分特征研究

新疆天山云杉林土壤有机碳及组分特征研究

作者：庞欢北京林业大学

学位级别：硕士

全球气候变化形势日益严峻,作为陆地生态系统碳库之首的森林土壤碳库,在调节碳源与碳汇间的收支平衡、减缓诸如二氧化碳等大气中的温室气体含量上升等方面扮演着不可替代的角色。而土壤有机碳是土壤碳最重要的部分,其含量及矿化特征已... 详细信息

全球气候变化形势日益严峻,作为陆地生态系统碳库之首的森林土壤碳库,在调节碳源与碳汇间的收支平衡、减缓诸如二氧化碳等大气中的温室气体含量上升等方面扮演着不可替代的角色。而土壤有机碳是土壤碳最重要的部分,其含量及矿化特征已成为碳循环领域中的研究热点。因此本研究选择天山乌鲁木齐水西沟境内的森林生态系统定位研究站作为研究区,并分别选取5个海拔梯度(1800-2000m、2000-2200m、 2200-2400m、2400-2600m、2600-2800m)下的土壤作为研究对象,对土壤有机碳含量、微生物碳含量及其变化特征进行了分析,同时对土壤有机碳矿化过程做了研究,并利用单指数、双指数方程对有机碳矿化过程进行了拟合,最后选出最优拟合模型—双指数方程作为拟合分析手段。进而通过数学模型—双指数方程拟合得出土壤活性有机碳、缓效性有机碳的含量,并算出惰性有机碳的含量,进一步利用单因素分析等方法探讨了有机碳及其组分在空间上的变化特性。研究结果显示：5个海拔梯度的云杉林下土壤有机碳含量皆表现出相同的变化趋势：即随土层的加深其含量逐渐降低,表层富集现象极为明显。土层间有机碳含量的变化幅度要明显高于海拔间的变化幅度,即由土层深度变化引起的土壤有机碳含量变化要高于由海拔梯度变化所产生的含量变化。不同海拔同层土壤有机碳含量与云杉林郁闭度、树高、胸径一样均表现出先减少后增加再减少的变化规律;不同海拔梯度天山云杉林下土壤微生物碳含量变化趋势与土壤有机碳含量变化趋势基本一致,即其含量随土壤深度的增加而呈下降的趋势,0-40cm土层微生物碳含量占整个剖面的比例高达61.34%-79.30%,表层富集现象同样明显。不同海拔40cm以上两个土层同层间微生物碳含量表现出先减少后增加再减少的变化规律,而5个海拔的40cm以下相同土层间微生物碳含量均无显著性差异;云杉林各层土壤有机碳矿化均表现出初期强度较大,但随着反应进行,矿化速率逐渐变缓,反应强度减弱。表层土壤有机碳矿化剧烈程度随海拔梯度的增加呈现出先降低再增加最终降低的变化特性;双指数方程对土壤有机碳的矿化拟合效果要优于单指数方程;云杉林土壤剖面中Co(活性有机碳)、Cs(缓效性有机碳)和Cr(惰性有机碳)三者含量表现出随着土壤深度的加深而逐渐降低的垂直变化特征,云杉林土壤惰性有机碳含量变化特点与相应土壤剖面的有机碳含量、微生物碳含量的变化趋势基本一致;云杉林不同海拔土壤活性有机碳、缓效性有机碳、惰性有机碳所占总有机碳的比例大小关系为：Cr/SOC＞Co/SOC＞Cs/SOC,土壤惰性对有机碳起到主要影响作用,而活性有机碳、缓效性有机碳含量对土壤有机碳含量的影响很小。

关键词：天然云杉林土壤有机碳活性有机碳土壤微生物碳缓效性有机碳矿化碳惰性有机碳

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黑龙江省黑土不同形态有机碳变化特征研究

黑龙江省黑土不同形态有机碳变化特征研究

作者：刘颖东北农业大学

学位级别：硕士

通过施肥增加土壤有机质(碳)含量能有效地改善土壤的理化性质,相关的报道很多,但对于黑土有机碳组分之间及有机碳组分与土壤理化性质之间关系的直接研究并不多见。本研究拟选定土壤总有机碳(TOC)以及普遍认为可以较好反映土壤变化特点... 详细信息

通过施肥增加土壤有机质(碳)含量能有效地改善土壤的理化性质,相关的报道很多,但对于黑土有机碳组分之间及有机碳组分与土壤理化性质之间关系的直接研究并不多见。本研究拟选定土壤总有机碳(TOC)以及普遍认为可以较好反映土壤变化特点的三种活性碳组分微生物碳(SMBC)、水溶性碳(WSOC)、可矿化碳作为测定指标,针对黑龙江省四个黑土区域嫩江、海伦、绥化、双城不同形态土壤有机碳以及不同形态有机碳与土壤物理、化学性质之间的相关性进行了研究,旨在使人们能够更清楚的了解黑土不同形态有机碳变化特征及其生态学意义,探求土壤全碳敏感指示因子,对评价土壤有机碳和土壤肥力状况有重要意义。结果表明,嫩江的含水量、田间持水量最高,双城的最低,比较后可知嫩江>海伦>绥化>双城,整体从南到北供水保水能力呈增强趋势。双城的容重最高,嫩江的最低,比较后可知嫩江海伦>绥化>双城,嫩江、海伦、绥化分别比双城增高了68.24%、32.25%、25.73%,根据微生物量碳含量进行差异性比较可知嫩江和其他三个黑土区差异显著,海伦、绥化、双城之间差异不显著。从分段分析中也可以看到,嫩江在最大含量>400.00 mg/kg含量中所占比例最大,而双城最小,而在最小含量100.00-200.00 mg/kg含量中双城占的比例最高,整体从南到北呈现升高趋势。水溶性碳分析可知,从双城到绥化到海伦呈增强趋势。土壤矿化碳培养过程中各地区矿化碳的动态变化有明显不同,海伦、绥化地区表现出相近的变化趋势,前期日均矿化量较低,在中期出现了日均矿化量的峰值。双城地区日均矿化量前期变化平稳,中期和后期变化趋势与海伦、绥化地区相近。嫩江地区前期日均矿化量较高,在3-9天之间出现了日均矿化量的峰值,之后表现为迅速下降趋势,随着培养时间的延长,日均矿化量在33-36天时再一次出现了高峰,然后呈递减趋势。累积矿化碳量分析可知,平均值含量比较嫩江>海伦>绥化>双城,整体从南到北呈现升高趋势。黑土有机碳含量、不同形态有机碳含量和全氮含量与纬度均呈显著性正相关,说明水热条件决定了不仅有机碳和全氮的空间分布,同时也决定了不同形态有机碳的空间分布。土壤不同形态有机碳与土壤总碳相关性极显著,土壤微生物量碳、水溶性碳、累积矿化碳之间两两呈极显著线性正相关。土壤总碳及不同形态有机碳和容重之间均呈极显著线性负相关,和含水量、田间持水量均呈极显著线性正相关,土壤总碳及不同形态有机碳和CEC之间均呈显著线性正相关,说明土壤总碳及不同形态有机碳和土壤的理化性质密切相关。

关键词：黑土不同形态有机碳有机碳微生物量碳水溶性碳矿化碳