4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应的研究

研究了石灰岩山区的黄栌、连翘、绣线菊和黄荆4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应。结果表明：4种灌木林地根系的分布特征存在极显著差异,黄栌林地根系的生物量和长度均最大,各径级根系中直径〈1 mm的根系生物量最大;连翘林地根系的生物量和长度均较小,各径级根系中直径≥5 mm的根系生物量最大;黄荆林地根系的生物量和长度较高,主要分布在0～20 cm土壤层;绣线菊林地根系生物量最小,主要分布在0～20 cm土壤层。4种灌木林地土壤的抗侵蚀性能明显高于荒坡地,且与0～20 cm层根系生物量和根系长度显著相关,根系固持土壤效应从强到弱依次为：黄栌林〉黄荆林〉绣线菊林〉连翘林。

几种灌藤植被根系分布与固持土壤效果评价

为优化水土保持植被配置,对山东土石山区11种灌藤林地的根系分布和土壤侵蚀模数进行了测定,结果表明:11种灌藤植被中,紫穗槐根系水平和垂直分布的根幅最大,在相同降雨条件下葛藤林防止土壤侵蚀效果最佳。通过综合评价和聚类分析,选择出了6种适宜干旱瘠薄区域、生长良好、水土保持功能较强的灌藤植被:葛藤、紫穗槐、胡枝子、多花蔷薇、黄荆、山楂叶悬钩子。

稻渔系统碳固持与甲烷排放特征

稻渔系统(“渔”是水产动物如鱼、蟹、虾、鳖等的统称)是利用稻田浅水环境在种植水稻的同时放养一定数量水产动物的复合稻作体系。稻渔系统中水稻和水产动物相互作用影响着稻田系统碳氮等元素的运转和循环,对稻田系统碳固持和碳排放是否和如何产生影响也受到关注。基于国内外的研究报道,本文分析了稻渔系统土壤有机碳和甲烷(CH_(4))排放特征和影响因素。在土壤有机碳固持方面,与水稻单作系统相比,稻渔系统土壤(0~20cm)有机碳总体呈增加趋势,主要与水产动物取食与排泄物转化和输入碳有关。在CH_(4)排放方面,不同研究存在差异,一些研究表明稻渔系统(如稻蛙、稻虾、稻鱼等模式)的CH_(4)排放显著低于水稻单作系统,而一些研究则发现稻渔系统(如稻鱼模式) CH_(4)排放显著高于水稻单作系统。稻渔系统CH_(4)排放主要受水产动物类群、水稻品种、稻田环境和种养措施等因素的影响。论文提出未来稻渔系统土壤有机碳固持和CH_(4)排放的研究应聚焦在:1)长期定位监测研究稻渔系统土壤有机碳库的变化、CH_(4)等气体排放,通过长期定位观测,研究稻渔系统有机碳库和CH_(4)排放的动态特征;2)研究不同水产动物对稻田系统土壤碳库和CH_(4)等气体排放的影响机理;3)CH_(4)低排放水稻的育种和品种筛选,比较研究水稻与水产动物群体的配比、饲料和肥料投入比例、稻田水分管理模式、秸秆还田策略等,构建出适用于稻渔系统的固碳减排技术体系。

三峡库区4种库岸边坡的植被根系固土效应研究

选择三峡库区无植被、草丛、灌丛及林木覆盖的4种边坡,测量了土壤表层(0—15cm)的抗冲和抗蚀增强值,并以10cm为单位分层获取了土壤表层(0—50cm)的根长密度、根系生物量、土壤含水量、田间持水量、抗剪强度等指标。结果表明:(1)灌丛边坡的抗冲与抗蚀增强值均最大,显著高于草丛和林木边坡;灌丛边坡的抗剪强度值较大,裸地在10—20cm的土层急骤增大,然后随土层深度逐渐减小,林地在最深层有着最大值。(2)3种有植被覆盖边坡的根系均集中在30cm的表层,根长密度随着土层深度而减小;草丛和灌丛的根生物量在各层间变化不明显,林木根生物量随土层加深而迅速减小;(3)裸地的土壤含水量随着土层深度而急剧增加,林木则呈相反趋势,草丛和灌丛的变化较为平缓;灌丛的田间持水量在各层间基本保持一致,草丛和林木随着土层的加深而降低,裸地的表层田间持水量较大;(4)灌丛边坡的土体最稳定,各指标在土壤各层间较为稳定,林木和草丛边坡也有一定的稳定性,无植被覆盖的边坡稳定性最差。

恢复方式对东北东部森林土壤碳氮磷计量特征的影响

土壤生态化学计量是土壤肥力和植物养分状况的重要指标,探索森林的恢复方式对土壤生态化学计量特征的影响,可为准确评价生态系统物质循环过程对干扰和恢复的响应提供理论依据和数据支撑。该研究比较测定了东北东部山区人工恢复的3种针阔混交林和天然恢复的4种落叶阔叶林的土壤、凋落物和枯落物的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量,以及土壤pH、土壤密度等理化性质。结果显示:人工针阔混交林和天然落叶阔叶林的土壤C、N和P含量均随着土壤深度的增加而降低。各林分类型的O(有机质)层土壤C、N和P含量的波动范围分别为53.78–90.59、5.02–7.83和0.75–0.91g·kg^(-1)。人工针阔混交林O层土壤的C和N含量显著低于天然落叶阔叶林,而人工针阔混交林A(腐殖质)和B(淀积)层土壤的C、N和P含量均高于天然落叶阔叶林。人工针阔混交林O层土壤的C密度显著低于天然阔叶林。土壤C:N、C:P和N:P的波动范围为10.08–12.53、43.97–135.52和4.56–11.64;O层土壤的C:N在两种恢复方式的森林间无显著差异,人工针阔混交林O和A层土壤的C:P和N:P显著低于天然落叶阔叶林。土壤各层次的C和N含量均存在显著的正相关关系(R2范围0.40–0.76)。除C:N以外,恢复方式、土壤发生层及其二者交互作用对土壤C、N、P含量、密度和计量比均存在显著影响。土壤密度和凋落物C含量显著影响土壤C、N和P含量。这些结果表明,通过人工恢复方式增加针叶树种的比重,使表层土壤的C、N含量降低,导致表层土壤的碳固持量减弱;但是对C:N无显著影响,表现出相对稳定的土壤C、N计量特征。

土壤溶解性有机碳在陆地生态系统碳循环中的作用

土壤溶解性有机碳(DOC)是有机碳库的活跃组分,在陆地生态系统碳循环中发挥重要作用.本文从碳循环重要性着手,综述了土壤DOC在土壤碳固持与温室气体排放中的作用;结合我国的现实情况(如土壤酸化、气候变暖等),探讨了土壤DOC的相关影响因素如土壤性质、环境因素、人为活动对土壤DOC的影响及作用机制,对进一步理解土壤DOC在陆地生态系统碳循环与温室气体减排中的作用具有重要意义.

南亚热带森林植被恢复演替中土壤有机碳组分及其稳定性

以鼎湖山森林植被恢复演替过程中的松林(初期)、混交林(中期)和季风林(后期)为研究对象,通过测定其土壤总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(ROC)和不易氧化有机碳(NROC)及凋落物13C-NMR分析,以期阐明森林植被恢复演替过程中土壤有机碳组分变化规律及其原因。结果表明:(1)3个森林土壤ROC含量差异不显著;由松林向季风林演替过程中,ROC占TOC的比例下降。松林新鲜凋落物层的烷氧基碳含量(57.03%)高于季风林(49.10%)和混交林(54.50%)。(2)3个森林土壤NROC含量差异显著,大小顺序为:季风林>混交林>松林。混交林和季风林凋落物半分解层和已分解层的惰性指数明显高于松林。TOC趋势与NROC一致。南亚热带森林由松林向季风林恢复演替过程中,土壤有机碳的稳定性增加,惰性有机碳的持续积累可能是季风林和混交林土壤TOC积累的一个重要过程。

关中平原麦玉轮作体系作物秸秆不同还田模式下土壤有机碳和无机碳库变化特征

为探究不同秸秆还田模式对土壤碳库的影响,以陕西关中平原连续11年麦玉秸秆还田定位试验为基础,选择5种还田模式,即秸秆均不还田(CK)、小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田(WH-MC)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC)、小麦高留茬-玉米秸秆不还田(WH-MN)和小麦秸秆粉碎还田-玉米秸秆不还田(WC-MN),测定不同模式土壤有机碳(SOC)、活性碳组分和无机碳(SIC)在0~40 cm土层的分布。结果表明:与CK相比,WH-MC和WC-MC的SOC储量分别增加28.1%和22.2%,SIC储量分别增加20.4%和17.3%;与试验初始土壤碳储量相比,各还田模式SOC固持量变化为-0.84~6.55 t·hm^(-2),SIC固持量为-0.26~8.61 t·hm^(-2);土壤总固碳效率为7.5%,维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.65 t·hm^(-2)·a^(-1);与CK相比,WH-MC和WC-MC显著提升0~20 cm土层活性碳组分含量。主成分分析表明,不同还田模式下土壤碳库变化主要受秸秆投入量的影响。来源于灌溉水和植物残体的Ca^(2+)、Mg^(2+)与SOC矿化产生的CO2可共沉淀形成CaCO3,可能是本研究SIC增加的主要机制。从提高土壤碳固持角度来看,小麦高留茬-玉米秸秆粉碎还田模式为最佳还田模式。