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针阔混交措施对红壤侵蚀区马尾松林土壤有机碳稳定性的影响

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水土保持学报 2024年第5期38卷 323-331页

作者：姜永孟苏浩浩陆宇明邓薇刘珏伶吕茂奎谢锦升福建师范大学地理科学学院湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

[目的]为了探究针阔混交改造措施对红壤侵蚀区恢复马尾松林土壤碳库稳定性的影响。[方法]以福建长汀不同恢复年限(Y10、Y20、Y41)马尾松林(CF)和相对应的针阔改造林(MF)作为研究对象,通过物理分组方法将土壤有机碳分为颗粒态有机碳(POC... 详细信息

[目的]为了探究针阔混交改造措施对红壤侵蚀区恢复马尾松林土壤碳库稳定性的影响。[方法]以福建长汀不同恢复年限(Y10、Y20、Y41)马尾松林(CF)和相对应的针阔改造林(MF)作为研究对象,通过物理分组方法将土壤有机碳分为颗粒态有机碳(POC)和矿质结合态有机碳(MAOC),分析林分改造过程对不同土壤剖面土壤有机碳组分的影响。[结果](1)相比于马尾松纯林,混交林显著增加MAOC和0-10 cm土层SOC、POC含量,并避免长期恢复马尾松林MAOC的消耗;(2)林分改造显著降低Y20-MF中10-20,40-60 cm土层及Y41-MF中0-20 cm土层POC/SOC,但显著增加Y10-MF中20-60 cm土层及Y41-MF中0-10 cm土层MAOC/SOC;(3)随着年限的增加,混交林中0-10 cm土层MAOC/SOC持续增加,POC/SOC显著降低,而马尾松林则相反;(4)线性拟合发现,POC、MAOC均与SOC呈显著正相关,但混交林土壤SOC增加更多依赖MAOC的增加,而马尾松土壤SOC的增加更多的以非稳定性碳组分(POC)为主;(5)冗余分析表明,DOC、TN、TP、NH_(4)^(+)共同解释碳组分变化的66.2%,表明林分改造后土壤养分有效性的增加是混交林MAOC积累的关键。[结论]亚热带红壤侵蚀区林分改造通过提升土壤养分有效性,增加稳定碳库的积累从而避免长期恢复过程中土壤碳库流失。

关键词：碳稳定性颗粒态有机碳矿质结合态有机碳针阔混交

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季节非对称增温对高寒泥炭湿地土壤碳稳定性的影响

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季节非对称增温对高寒泥炭湿地土壤碳稳定性的影响

作者：邱景琮北京林业大学

学位级别：硕士

全球变暖可能会影响生态系统碳循环和土壤碳储量,从而对生态系统提供正向或负向反馈。全球变暖存在明显的季节差异性,其中冬季增温幅度最大,尤其是对于高纬度和高海拔地区而言,其气候变化可能会对土壤有机碳分解过程产生不成比例的巨大... 详细信息

全球变暖可能会影响生态系统碳循环和土壤碳储量,从而对生态系统提供正向或负向反馈。全球变暖存在明显的季节差异性,其中冬季增温幅度最大,尤其是对于高纬度和高海拔地区而言,其气候变化可能会对土壤有机碳分解过程产生不成比例的巨大影响,因此,开展季节非对称性增温对土壤碳稳定性的特异性影响研究十分必要。本文以若尔盖泥炭湿地土壤为研究对象,野外设置开顶箱模拟季节非对称性增温,利用C和O同位素示踪法、C核磁共振和高通量测序分子生物学手段,研究季节非对称性增温对土壤温室气体排放、不同组分碳稳定性和光合碳地上地下分配的影响,并综合微生物群落结构、微生物碳利用效率和土壤酶活性的分析来阐明增温条件下土壤-植物-微生物的互相作用机制。研究结果如下:模拟增温加速了生态系统碳循环。季节非对称性增温和对照相比,植物光合作用固定碳平均增加72.33‰,且更多植物固定的碳将会传递到植物根系和土壤中;植物地上和地下生物量平均增加了7.47%和7.82%,生态系统呼吸平均增加了55.04%,增加幅度与增温幅度正相关,生态系统碳的输入和输出增加,加速了生态系统碳循环。模拟增温虽显著改变土壤总碳含量,但改变了土壤有机碳的稳定性。土壤溶解性有机碳和微生物量碳含量平均增加了3.86%和6.56%。增温使得土壤大团聚体和游离微团聚体碳含量平均分别减少9.25%和11.72%,未团聚的黏粒和粉粒碳含量增加116.79%,土壤碳向更稳定的组分迁移。另外,土壤活性有机碳组分Ⅰ和Ⅱ含量显著下降,惰性有机碳组分含量显著增加。土壤中不稳定的烷氧基碳含量在增温处理下减少,而烷基碳含量增多,影响程度随温度的提升而加大。长期增温将会影响土壤碳稳定性。模拟增温改变了土壤土壤微生物群落结构和微生物的代谢活性。增温处理后,细菌和真菌的物种丰富度和群落多样性提高,且细菌和真菌的优势菌种相对丰度发生了改变,微生物碳利用效率降低,微生物的周转时间增加。另外,与有机碳分解有关的水解酶（纤维二糖水解酶）和氧化酶（过氧化物酶和多酚氧化酶）活性显著增加。总之,增温实验显示加速了生态系统碳循环,且使土壤有机碳趋于稳定。鉴于高寒泥炭湿地巨大的碳储量和微生物驱动碳循环的复杂性,未来对于土壤碳稳定性以及生态系统变化仍需长期观测。

关键词：高寒湿地季节非对称增温 13C和18O同位素示踪碳稳定性微生物

矿物质对生物炭形成过程中碳保留及碳稳定性的影响

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矿物质对生物炭形成过程中碳保留及碳稳定性的影响

作者：顾博文上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,利用生物质废弃物如农作物残体、畜禽粪便等制备生物炭获得国内外学者的广泛关注。生物质在无氧状态下热解转化为芳香化的富碳物质即生物炭。生物炭具有高度的碳稳定性,被认为是一种能有效缓解温室效应的固碳材料,制备出高产率... 详细信息

近年来,利用生物质废弃物如农作物残体、畜禽粪便等制备生物炭获得国内外学者的广泛关注。生物质在无氧状态下热解转化为芳香化的富碳物质即生物炭。生物炭具有高度的碳稳定性,被认为是一种能有效缓解温室效应的固碳材料,制备出高产率、富碳且高稳定性的生物炭对固碳有重要意义。生物质中含有的少量金属矿物对生物质的热解起着不可忽视的催化作用,且已有研究证明不同种类矿物质添加均对生物质热解炭化过程有显著影响,但少有研究探索生物质内源和外加矿物对生物炭固碳的影响。本文选用4种不同类型生物质,花生壳、大麦草、牛粪和污泥,采用酸洗去矿和外加矿物的方法,在500℃下制备生物炭,考察生物质内源矿物和外加矿物对热解过程、对生物炭中碳保留及碳稳定性的影响。研究结果如下:用以制备生物炭的原始生物质中花生壳和大麦草中均含有KCl,花生壳和大麦草中分别还含有CaCO及NaCl;牛粪中含有较多的CaCO、Ca(COO)和KCl;污泥中除了CaCO、Ca(COO)外,还含有较多SiO。花生壳、大麦草和牛粪中内源矿物质对生物质热分解起催化作用,将碳骨架的主体分解温度从25000℃降低到20050℃,其存在能降低生物质热分解的活化能;而污泥中由于矿物成分复杂,碳含量低,则未呈现此结果。花生壳和大麦草中典型矿物为KCl;牛粪中Ca元素含量较高,以CaCl等形态存在;KCl和CaCl都能对生物质热分解起催化作用,CaCl的分解催化效应比KCl更显著。去矿后的生物质分解温度滞后,但分解速率明显增加。机械混合对生物质没有催化作用,而将生物质与矿物溶液混合才对生物质热解产生催化效应,Ca(PO)的催化作用不明显。矿物质对生物质热分解过程中官能团的形成有影响。花生壳、大麦草和牛粪去矿后制备的生物炭苯环上的C=C键振动变强,而1400cm左右代表CO的C-O振动显著减弱;P-O根由于酸洗去矿基本被消除;去矿花生壳和去矿大麦草中添加KCl后苯环上的C=C强度减小,CO振动小幅提高。去矿牛粪添加CaCl后,羟基振动峰显著增强,苯环上的C=C、CO及C-O-C振动有所偏移且峰强明显增强。生物炭碳保留率和碳稳定性是固碳的两个关键因素。研究表明,内源矿物对碳保留起负面作用,去矿后的生物质在形成生物炭的过程中碳保留有增加的趋势,但由于内源矿物含量较低碳保留率变化趋势不明显。生物质去矿后制备的生物炭无序化指数I/I均有所降低,分别从1.28、1.30和1.48降低至1.27、1.23和1.29;污泥中含碳量较低未呈现此规律。无矿物时制备的生物炭碳骨架碳氧化损失率均大幅下降,表明去矿后生物炭产物中碳化学稳定性有明显增加。在去矿花生壳和去矿大麦草中添加KCl后,生物炭碳保留显著增加,生物炭碳骨架碳损失率减少44.7%(花生壳)、27.4%(大麦草),I/I有所降低,表明KCl提高了生物炭的石墨化程度和生物炭化学稳定性。去矿牛粪中添加CaCl后其碳保留显著增加,其无序化指数大幅增加同时碳氧化损失率大大提高,表明CaCl降低了生物炭的石墨化程度和化学稳定性。添加Ca(PO)对碳保留率影响较小,但其生物炭碳骨架碳损失率减少22.36%(牛粪),无序化指数由1.29降低到1.18,生物炭化学稳定性有所提高,这表明不同形态的Ca盐其对碳保留率和碳化学稳定性的影响有所差异。内源矿物与外加矿物对生物炭固碳的影响有所不同,这可能是矿物形态及含量的差异造成的。本研究表明,生物质内源矿物在热解时催化碳分解,使得生物炭碳结构更无序化,降低产物稳定性,但对过程中碳保留率的影响,取决于矿物含量以及制备条件。外加矿物质与内源矿物的影响有所不同,不同的矿物及其形态会造成生物炭热解过程的不同,影响生物炭的碳保留和碳稳定性。K、Ca盐能提高生物炭碳保留率,含磷矿物质有望调控热解过程,提高碳元素在生物炭中的保留和产物中碳的稳定性,强化生物炭的固碳能力。

关键词：生物炭形成内源矿物质外加矿物质催化效应碳保留碳稳定性

热解气氛和温度协同调控对生物炭的化学组成、碳稳定性和四环素吸附性能的影响研究

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热解气氛和温度协同调控对生物炭的化学组成、碳稳定性和四环素吸...

作者：吴亮福建师范大学

学位级别：硕士

热解温度和热解气氛作为生物炭制备过程中两个重要且易于调控的因素,显著地影响着生物炭的性质和环境应用。以往的研究主要集中在单一热解条件对生物炭的性质和环境应用的影响,鲜少考虑不同热解气氛和温度的综合作用。本研究选取农林废... 详细信息

热解温度和热解气氛作为生物炭制备过程中两个重要且易于调控的因素,显著地影响着生物炭的性质和环境应用。以往的研究主要集中在单一热解条件对生物炭的性质和环境应用的影响,鲜少考虑不同热解气氛和温度的综合作用。本研究选取农林废弃物松木屑和小麦秸秆作为生物质,在不同热解气氛（限空气、CO和N）和热解温度（300～750℃）下热解,制备出一系列不同性质的生物炭。首先,对生物炭进行表征,明确热解气氛和热解温度对生物炭性质的影响;其次,通过计算相关指标,并结合生物炭的性质,阐明热解气氛和热解温度对生物炭碳稳定性的影响,探明生物质热解过程中固碳最佳的热解条件;最后,通过对四环素（TC）的吸附实验,并结合生物炭的性质,阐明热解气氛和热解温度对生物炭吸附TC的影响,明确吸附性能最优的热解条件。主要研究结果如下:（1）对于任一气氛条件（限空气、CO和N）,低热解温度比高热解温度更有利于提高生物炭的产率、极性和含氧官能团含量,但高热解温度能明显提高生物炭的比表面积、微孔体积和芳香性;与限空气热解相比,CO和N热解的生物炭具有更高的产率、C含量和固定C含量,以及较低含量的无机元素;在低热解温度300℃,CO和N热解具有最高的生物炭产率和含氧官能团含量,在高热解温度750℃,CO热解的生物炭具有最高的石墨化程度、比表面积和微孔体积。（2）生物质热解生成生物炭是一条有效的固碳途径,生物质热解的固碳潜能取决于生物炭的碳保留率和生物炭的碳稳定性。提高热解温度会增强生物炭的碳稳定性但会降低生物炭的碳保留率;CO和N热解比限空气热解更有利于提高生物炭的碳保留率,且在较高的热解温度下,这两种气氛制备的生物炭的碳稳定性更高;在300℃,CO和N热解的生物炭具有最高的碳保留率（50.8～62.5%）;在750℃,CO和N热解的生物炭具有最佳的碳稳定性(碳稳定性指数R值:0.54～0.64);生物质热解的固碳潜能主要受生物炭的碳保留率控制,在300℃,CO和N热解条件下,生物质热解的固碳潜能最高（固碳系数CS值:23.6～32.1%）。（3）高热解温度比低热解温度更有利于增强生物炭的TC吸附能力;在同一热解温度下,限空气热解的松木屑生物炭对TC的吸附能力明显比CO和N热解的松木屑生物炭高;与其它热解温度相比,在750℃下,CO热解能够显著提高松木屑生物炭的吸附能力;在750℃下,三种气氛热解的小麦秸秆生物炭的TC吸附能力差异最大,CO热解明显比限空气和N热解更能提高小麦秸秆生物炭的TC吸附能力;松木屑在750℃下限空气热解的生物炭呈现出最强的TC吸附能力,最大吸附容量高达176.33 mg/g,小麦秸秆在750℃下CO热解的生物炭表现出最高的TC吸附能力,最大吸附容量可达51.60 mg/g,主要归因于该热解条件下生物炭的比表面积、微孔体积和芳香性均较高,主要的吸附机制为微孔填充和π-π电子供受体作用。本研究系统地阐明了热解气氛和温度协同调控对生物炭化学组成、碳稳定性和四环素吸附性能的影响,为优化生物炭的性质,提高其环境应用潜力（如:固碳、污染物吸附能力）提供理论参考。

关键词：生物炭热解温度热解气氛碳稳定性吸附四环素

毛竹扩张对亚热带阔叶林土壤碳组分及其稳定性的影响

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毛竹扩张对亚热带阔叶林土壤碳组分及其稳定性的影响

作者：欧阳金灵中南林业科技大学

学位级别：硕士

森林是陆地生态系统最大的碳库,其中土壤碳库是植被碳库的三倍,在缓解全球气候变化,实现碳中和过程具有重要地位。毛竹(Phyllostaychs hetero-cycla)分布范围广泛,在我国竹类资源中占据着重要的地位。依靠发达的地下竹鞭、入侵能力强以... 详细信息

森林是陆地生态系统最大的碳库,其中土壤碳库是植被碳库的三倍,在缓解全球气候变化,实现碳中和过程具有重要地位。毛竹(Phyllostaychs hetero-cycla)分布范围广泛,在我国竹类资源中占据着重要的地位。依靠发达的地下竹鞭、入侵能力强以及成林迅速等特点,对周边森林大面积扩张。当前,毛竹向周围林地的扩张已经成为中国南方比较显著的生态现象。由于竹林与周边林分植物在特性上的不同,必然会对林分土壤碳循环产生影响。为了揭示毛竹扩张常绿阔叶林对土壤碳组分及其稳定性的影响,本研究以湖南省长沙县大山冲森林公园为样地点,在毛竹扩张样带上,按照毛竹占比逐渐增加的顺序选择常绿阔叶林、竹阔混交少毛竹林、竹阔混交多毛竹林、毛竹纯林,以下简称(阔叶林、混少林、混多林、毛竹林),测定各林分类型的不同土壤碳组分。包括有机碳、微生物生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、矿物结合有机碳,以及细根生物量碳储量、凋落物生物量碳储量和土壤矿化培养。探讨毛竹扩张对阔叶林土壤碳储量及其稳定性的影响。取得的主要结果如下:(1)不同林分类型土壤容重含量在1.00-1.33g/m3之间,土壤pH范围为4.55-4.95,土壤SWC在27-37%之间。整体而言,随着毛竹扩张,土壤BD显著增加。pH和SWC有所增加,差异性不显著(P>0.05)。(2)随着毛竹扩张,显著降低了土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)和可溶性碳(DOC)、易氧化性碳(ROC)颗粒有机碳(POC)、矿物结合有机碳(MOC)含量。沿着毛竹的扩张,SOC、ROC含量先减少后增加,和相比扩张前还是降低,差异显著(P碳含量减少。POC和MOC均随着毛竹扩张减少,显著降低24.08%、39.71%,差异显著(P碳储量呈现显著性下降(P碳占比逐渐增加,稳定性指数降低,毛竹林相比阔叶林有机碳转换效率更高、土壤越易流失、非保护性有机碳的相对数量高、土壤稳定性降低。土壤各碳组分与SWC呈显著性正相关(P0.05)。各碳组分之间均呈现显著性正相关(P碳储量减少,混多林分最少。和阔叶林相比下降25.74%。毛竹扩张减少地表凋落物的积累。细根生物量和碳储量逐渐增加,分别是阔叶林的3倍和2.5倍。毛竹发达的地下根系增加了根系生物量。凋落物和细根有机碳含量均呈现减少。土壤有机碳的含量与多种因素有关,凋落物的碳是土壤碳含量的主要影响因素和主要来源之一。(4)随着毛竹扩张有机碳矿化总量与速率发生了显著的变化,且这种变化存在土层深度上的差异,0-15cm土层显著高于其他土层。随着毛竹扩张矿化速率下降,混多林分矿化速率最慢。阔叶林土壤有机碳矿化速率和总量均显著高于毛竹林。累计矿化率随着毛竹扩张逐渐减少。毛竹土壤固碳能力更强。矿化速率和累计矿化量和各碳组分之间均呈显著性正相关(P碳组分之间无明显关系(P>0.05)。毛竹扩张后有机碳矿化总量与速率发生了显著的变化,且这种变化存在土层深度与扩张阶段上的差异,凋落物和根系分泌物产生高含量的有机碳与土壤较高的活性碳含量是引起碳矿化总量与速率高的主要原因。

关键词：毛竹扩张阔叶林土壤有机碳土壤碳矿化碳组分碳稳定性

珠江口红树林湿地土壤碳的分布特征和影响因素研究

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环境科学学报 2023年第1期43卷 297-306页

作者：张子鸣王艺杰王莹邓希郝珖存王凡覃章才中山大学大气科学学院珠海519000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000 中交四航工程研究院有限公司广州510230 中交集团交通基础工程环保与安全重点实验室广州510230

红树林土壤是重要的“蓝碳”库,在缓解气候变化中发挥着重要作用.由于人类活动的影响,珠江口红树林湿地经历了复杂的土地覆盖变化过程,其土壤碳分布特征和影响因素需要深入探究.本研究以珠江口淇澳岛红树林湿地为研究对象,通过实地调查... 详细信息

红树林土壤是重要的“蓝碳”库,在缓解气候变化中发挥着重要作用.由于人类活动的影响,珠江口红树林湿地经历了复杂的土地覆盖变化过程,其土壤碳分布特征和影响因素需要深入探究.本研究以珠江口淇澳岛红树林湿地为研究对象,通过实地调查、采样和测定,分析了该区域5种主要土地覆盖类型(原始秋茄林、无瓣海桑林、无瓣海桑伐迹地、废弃鱼塘和光滩)的土壤有机碳(SOC)储量、SOC稳定性,以及植被碳储量、土壤理化性质对土壤碳分布的影响.结果表明,淇澳岛红树林湿地的SOC储量在不同覆盖类型间存在显著性差异.其中原始秋茄林的SOC储量最高,达185 t·hm^(-2),是新生光滩的1.8倍.秋茄林的SOC更多地储存在浅层土壤(0~50 cm)中.通过同位素分析发现,秋茄林SOC的稳定性高于其他土地覆盖类型,有利于SOC的长期固存.植被碳储量与SOC储量呈显著正相关关系,且在浅层土壤中相关性更显著,植被碳输入对浅层SOC累积的促进作用更大.土壤C∶N、水分和pH值等理化性质也影响了红树林湿地土壤碳库的大小.滨海地区在恢复红树林湿地时,有必要考虑不同土地覆盖类型和土壤特性对提升土壤碳汇的影响.

关键词：土壤有机碳碳储量碳稳定性植被碳储量土壤理化性质

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林龄和土层对柠檬桉林土壤养分和易氧化有机碳的影响

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林业科学研究 2024年第2期37卷 115-123页

作者：何普林徐其贤王忠林张振源刘悦顾晓娟周庆莫其锋中林集团雷州林业局有限公司广东湛江524043 华南农业大学林学与风景园林学院广东广州510642

[目的]人工林土壤的地力维持和有机碳稳定性受到林龄和土层的极大影响。本文旨在探明林龄和土层对柠檬桉人工林土壤养分含量和易氧化有机碳(Readily oxidizable organic carbon,ROC)的影响,为人工林土壤固碳质量的提升提供科学参考。[方... 详细信息

[目的]人工林土壤的地力维持和有机碳稳定性受到林龄和土层的极大影响。本文旨在探明林龄和土层对柠檬桉人工林土壤养分含量和易氧化有机碳(Readily oxidizable organic carbon,ROC)的影响,为人工林土壤固碳质量的提升提供科学参考。[方法]本文测定了广东省湛江市遂溪县2种林龄柠檬桉人工林的土壤理化性质和易氧化有机碳含量及其垂直分布特征,探讨林龄(3年生和20年生)和土层(0~10、10~20、20~40、40~60和60~100 cm)对柠檬桉人工林土壤碳稳定性的影响及其调控因素。[结果]林龄显著影响柠檬桉人工林土壤的物理性质、碳氮磷含量及C∶N、C∶P和N∶P,但土层仅对自然含水量(SWC)、总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和ROC存在显著影响。20年生柠檬桉人工林土壤TOC、TN和TP比3年生分别高138.60%、29.77%和56.99%,说明土壤有机碳和氮磷养分随着林龄的增加而增加。这是由于随着人工林林龄的增加,地表凋落物和根系提高了土壤有机质的输入进而改善了土壤肥力。20年生柠檬桉林土壤ROC含量比3年生高49.52%,而土壤ROC/TOC值比3年生低30.17%,说明随着林龄的增加,土壤TOC积累的量更多而ROC积累的量相对较少,因而土壤碳稳定性增强。相关分析表明,两种林龄柠檬桉人工林土壤TOC和ROC受到土壤TN、TP、C∶N和C∶P的显著影响,而3年生柠檬桉人工林土壤TOC和ROC还受到土壤毛管持水量、总孔隙度和通气孔隙度的影响,说明柠檬桉幼龄林土壤碳储量及稳定性同时受到土壤物理性质和氮磷养分供应的调控,而成熟林则更容易受到土壤养分供应水平的调控。[结论]柠檬桉人工林土壤有机碳稳定性随着林龄的增加而提高,且容易受到土壤氮磷养分供应的影响。因此,在人工林经营实践中,适当延长轮伐期,并注意调控土壤氮磷养分供应,可以有效提高柠檬桉人工林土壤有机碳的稳定性。

关键词：碳稳定性土壤养分易氧化有机碳柠檬桉人工林粤西地区

林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响研究进展

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生态学报 2020年第6期40卷 1839-1850页

作者：胡海清罗斯生罗碧珍魏书精吴泽鹏王振师李小川周宇飞东北林业大学林学院哈尔滨150040 广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院广州510520

林火干扰是森林生态系统特殊而重要的生态因子,可改变生态系统的养分循环与能量传递。研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响,有助于理解森林生态系统中土壤碳固持和碳循环过程,为制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略... 详细信息

林火干扰是森林生态系统特殊而重要的生态因子,可改变生态系统的养分循环与能量传递。研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响,有助于理解森林生态系统中土壤碳固持和碳循环过程,为制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义。从4个方面阐述了林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响及内在机制:分别从大尺度和小尺度两个方面阐述了林火干扰对土壤有机碳的影响及对森林生态系统碳循环与碳平衡的作用机制;探讨了不同林火干扰类型和林火干扰强度下,土壤活性有机碳对林火干扰的响应机制;阐明了林火干扰对土壤惰性有机碳的影响及作用机制;论述了林火干扰主要通过改变土壤有机碳的输入和输出过程进而影响土壤有机碳的稳定性及内在机制。最后提出了提高林火干扰对森林生态系统土壤有机碳影响定量化研究的4种路径选择:(1)全面比较研究不同林火干扰类型对土壤有机碳循环及其碳素再分配过程的功能特征;(2)进一步阐明林火干扰通过改变植被结构进而影响土壤生物群落结构,剖析土壤碳库循环的内在机制;(3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林生态系统土壤碳库周转过程的定量化研究;(4)加强不同林火干扰类型土壤碳库稳定性差异的研究。

关键词：林火干扰土壤有机碳有机碳组分活性有机碳碳稳定性

黄河三角洲滩涂——湿地——旱地土壤团聚体有机质组分变化规律

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土壤学报 2019年第2期56卷 374-385页

作者：刘兴华章海波李远代振飞付传城骆永明中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所) 山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 浙江农林大学环境与资源学院土壤污染与生物修复重点实验室浙江临安311300 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008

土壤团聚体有机质是具有生物、化学活性的土壤有机质组分,在土壤碳库周转过程中起重要作用。以黄河三角洲滨海土壤为研究对象,分析土壤团聚体有机质组分含量及稳定性碳同位素,探讨研究区由潮滩到内陆依次分布的无植被荒地、盐生植被湿... 详细信息

土壤团聚体有机质是具有生物、化学活性的土壤有机质组分,在土壤碳库周转过程中起重要作用。以黄河三角洲滨海土壤为研究对象,分析土壤团聚体有机质组分含量及稳定性碳同位素,探讨研究区由潮滩到内陆依次分布的无植被荒地、盐生植被湿地和旱地土壤团聚体有机质分配特征、碳库稳定性及来源。结果表明:在无植被荒地—湿地—旱地过渡区,土壤有机质含量呈先增加后降低的趋势,且与大团聚体含量呈显著正相关关系。土壤团聚体有机质可以分为大(微)团聚体表面游离颗粒态有机质(f POM)、大(微)团聚体内部结合的颗粒态有机质(iPOM)和矿物结合态有机质(m SOM)。无植被荒地fPOM、iPOM(250～2 000μm)和mSOM的有机碳含量较低;随着盐生植被的生长,湿地土壤中此3种颗粒态有机质的有机碳含量明显增加,最高分别达到410.0 g·kg^(-1)、98.8g·kg^(-1)和18.8 g·kg^(-1);湿地过渡为旱地后,3种颗粒态有机质的含量逐渐趋于稳定。无植被荒地土壤颗粒态有机质(包含fPOM和iPOM)中有机碳的分配比均低于20%,盐生植被湿地中该组分分配比在41.8%～75.2%,而农业开垦后相同组分分配比均低于54%。不同土壤有机质组分的δ13C值呈fPOM稳定碳库,且受海源有机碳影响较大;湿地植被的生长增加了有机质总量,但同时增加了活性碳库的相对比例,对环境条件的改变更为敏感;玉米和小麦耕作降低活性碳库的相对比例,增加了土壤库的稳定性。

关键词：黄河三角洲滨海土壤土壤团聚体颗粒态有机质碳稳定性碳源