森林经营管理对人工林土壤碳累积的影响

与天然林相比,人工林是处于人为控制下的森林生态系统,人工林的经营管理是影响人工林土壤碳累积的重要因素。文章对几种主要森林经营管理措施(整地、施肥、间伐、林地清理、采伐等)对人工林土壤碳累积的影响进行了综述,以期为增强人工林的土壤固碳潜力,发挥人工林在减缓气候变化方面的作用提供参考。

放牧到禁牧对草地土壤有机碳累积及其主控因子的影响

放牧是草地生态系统最为重要的人为影响因子,禁牧则是修复退化草原最有效的措施之一,不同管理模式势必会影响土壤理化指标和土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)及其累积量(SCS)的时空分布。为了明确从放牧到禁牧草地SCS变化过程及其影响因子,对锡林郭勒盟额里图牧场2019—2021年从放牧到禁牧SOC及土壤容重、水分、pH和生物量等进行分析。结果表明,禁牧区SCS逐年呈递增趋势,尤其是60cm土层SCS从2.54kg/m^(2)增加到4.61kg/m^(2),增加了81.5%。放牧区则呈递减趋势,从5.27kg/m^(2)下降到4.05g/m^(2),降低了23.15%。放牧既破坏了土壤结构又影响了草原植被,使草原生物量和土壤水分减少,土壤容重增加,同时Mantel-test分析和结构方程表明,土壤容重、全氮、温度、水分、地下生物量对SCS不同程度的影响比较明显,本研究可为草地生态研究及管理模式优化提供参考。

水盐变化对滨海湿地土壤有机碳累积与碳排放的影响综述

滨海湿地作为海岸带蓝碳生态系统的重要组分,具有巨大的碳捕获和碳封存潜力,在减缓气候变暖方面具有重要意义.水盐变化通过影响滨海湿地土壤有机碳的累积和排放过程实现对滨海湿地生态系统碳收支的调控.本文综述了水盐变化对滨海湿地土壤有机碳累积和碳排放过程的影响,以及滨海湿地土壤碳排放研究方法等方面的研究进展,分析了水盐驱动下滨海湿地土壤有机碳分解的微生物作用机制.针对当前研究存在的不足,提出今后应重点关注滨海湿地土壤有机碳分解的温度、湿度和盐度敏感性及其水盐-温度的协同作用机制,氮磷输入和多重污染胁迫对滨海湿地土壤有机碳排放的作用机制,以及滨海湿地土壤微生物碳代谢过程与氮磷硫代谢过程的耦合作用及其水盐驱动机制等方面的研究,以期揭示水盐变化对滨海湿地土壤碳循环的作用机制,为气候变化背景下滨海湿地的碳汇功能提升与管理提供科学依据.

微生物关键种影响植物残体还田条件下木质素酚浓度——基于30年长期有机培肥试验

探究不同植物残体还田条件下微生物关键种如何影响木质素酚的浓度(木质素酚与土壤有机碳的比值),旨在为不同有机物料还田培肥土壤提供理论和技术依据。本研究以河西绿洲灌区的灌漠土作为研究对象,开展了30 a以施加绿肥(GM)、小麦秸秆(SW)、氮肥(N)、绿肥配施氮肥(GMN)、小麦秸秆配施氮肥(SWN)以及不施肥(CK) 6种不同施肥处理的培肥试验。结果表明:GM和SW处理的土壤有机碳含量显著高于其他处理;有小麦秸秆参与还田的处理显著提高了总木质素酚浓度以及3种木质素酚类单体的浓度,其中总木质素酚浓度在SW处理中分别比CK、GM、N、GMN和SWN处理高了109%、122%、115%、164%和57%;对比不施肥和施化肥处理,植物残体还田显著提高了微生物关键种F3(盘菌纲,Pezizomycetes)、F26(被孢霉菌纲,Mortierellomycetes)、F173(粪壳菌纲,Sordariomycetes)、B74(阿尔法变形菌纲,Alphaproteobacteria)和B87(放线菌纲,Actinobacteria)的相对丰度。本研究共鉴定出15个关键种,其中关键种B831(属阿尔法变形菌纲)与木质素酚浓度呈显著的正相关关系,并且在SW处理下显著富集。本研究为农业生态系统不同培肥方式下微生物关键种如何影响植物衍生的木质素酚提供了科学参考,为深入了解植物残体还田对土壤有机碳周转的影响提供了理论依据。

农田-防护林体系细根生物量与土壤水碳的耦合关系

农田防护林系统对改善环境、防风治沙、保护农田具有重要意义,其中农-林系统界面处的植被细根空间分布随距林带边缘距离有所差异,将影响农作物对土壤水分吸收和土壤有机碳积累.选取内蒙古河套灌区典型防护林-农田样地,分析样带上距主林带0.3H、0.5H、0.7H和农田中心的防护林与农田作物西葫芦(Cucurbita pepo L.)细根生物量(FRBD)、土壤水分含量(SMC)及土壤有机碳(SOC)的分布特征,评价各样点的土壤水分亏缺(SMD)以及土壤有机碳累积(SOCA).在此基础上探讨防护林细根对农田SMC和SOC的影响.结果显示:(1)林带边缘植被细根主要分布在0-100 cm,其中西葫芦细根密集区在0-20 cm土层,防护林细根密集区在20-60 cm土层,林农细根上下交错分布.(2)林缘附近SMC表现为亏缺状态,SMD主要发生在0-100 cm土层,随着林带距离的增加SMD减轻;在垂直方向上SMD大致呈“高—低—高”的变化趋势,防护林与农作物水分竞争区域主要在20-60 cm土层.(3)林缘附近SOC处于碳汇状态,随着与林带距离的增加SOCA逐渐减小;100-200 cm土层SOCA是0-100 cm土层2-7倍,在100-200 cm土层SOC具有较大的固碳潜力.(4)各样点在0-200 cm土层FRBD、SOCD和SMC三者均存在极显著相关关系(P<0.01),三者相互影响主要发生在0-100 cm土层.(5)整个土层土壤碳水耦合协调度均为不协调发展,在0-100 cm土层其基本处于失调衰退类.本研究表明防护林与农作物细根交错分布形成了农林复合系统水资源有效利用的格局,但土壤碳水耦合度的不协调发展,可能会影响农作物的生长和农田防护林体系可持续发展的生态环境.

渭北生草果园土壤有机碳矿化及其与土壤酶活性的关系

通过短期（31 d）室内培养法测定苹果园清耕、苹果∕白三叶间作、苹果∕小冠花间作这3种管理模式下土壤有机碳矿化动态和4种土壤酶活性,探讨了渭北果园不同生草条件下土壤有机碳矿化规律及其与土壤酶活性的关系.结果表明,在培养过程中,3种管理模式下土壤有机碳日矿化率均表现出先升高后降低,后期保持低且比较稳定的趋势.培养31 d后,与对照处理土壤有机碳矿化累积量为367 mg·kg^-1相比较,白三叶处理最大为590 mg·kg^-1、小冠花处理为541 mg·kg^-1,并且3个处理在垂直方向上有机碳累积矿化量均随土层深度增加而减小.由一级动力学方程拟合发现,生草果园土壤有机碳矿化碳潜力（Cp）和矿化速率常数（k）值分别为0.252-2.74 g·kg^-1和0.019-0.051 d^-1,果园生草处理Cp值与对照处理Cp值差异显著,并且土壤蔗糖酶和纤维素酶与土壤有机碳矿化有较高的相关性.

若尔盖湿地高寒草甸退化过程中土壤有机碳含量变化及成因分析

土壤碳输入与输出之间的收支差决定土壤有机碳(SOC)含量。若尔盖湿地高寒草甸退化过程中,土壤碳输入和输出哪个过程对SOC含量的影响占主导作用还不明确。该研究用空间序列代替时间序列的方法研究了若尔盖湿地高寒草甸不同退化阶段(高寒草甸(AM)、轻度退化高寒草甸(SD)和重度退化高寒草甸(HD))SOC含量变化及原因。首先,通过测定高寒草甸退化阶段上主要的土壤理化性状、微生物生物量、植物生物量和功能群组成的变化,分析了退化阶段上土壤碳输入量的变化及原因;其次,结合室内土壤碳矿化培养实验结果和研究区的月平均气温以及土壤呼吸温度敏感性(Q10)估算了该区域土壤碳输出,并分析了其变化原因;最后,分析了造成SOC含量变化的主要原因和过程。结果表明:在退化梯度上,土壤含水量(SWC)、SOC和全氮(TN)含量、微生物生物量碳氮含量降低;植物群落组成逐渐从莎草科、禾本科占优势过渡到杂类草占优势,且植物生物量降低;SOC矿化量降低;有机碳潜在积累量降低(与AM阶段相比,SD和HD阶段有机碳潜在输入量、输出量和积累量分别降低了16%、18%、15%和59%、63%、41%)。SWC降低引起土壤容重、SOC含量、TN含量、全磷含量、C:N的改变,进而导致植物功能群分布模式和土壤微生物的变化,最终引起SOC输入和输出量的降低。SWC降低导致的植物碳潜在输入量的降低是若尔盖湿地高寒草甸退化过程中SOC含量下降的主要原因。