土壤有机质垂直分布特征及其对短期植被更替的响应

采集我国北京和云南地区约10a植被更替的0~110cm典型土壤剖面样品,分析土壤中有机碳稳定碳同位素比值(δ^(13)C_(org))、有机碳含量、有机碳碳密度、土壤有机质O/C和土壤有机质C/N等指标的垂向分布特征,探究了不同深度土壤对植被更替的响应,以揭示土壤有机质的垂直分布特征和稳定性规律.研究结果表明:土壤中δ^(13)C_(org)在不同地区和深度之间存在差异,北京和云南的深层土壤剖面中的土壤δ^(13)C_(org)随深度的变化规律相反,植被更替影响不同深度土壤的δ^(13)C_(org)改变率,北京地区土壤剖面在发生植被更替后,随着土壤深度增加,δ^(13)C_(org)改变率逐渐减小;土壤中有机碳含量、有机碳碳密度、土壤有机质极性和土壤有机质C/N的垂直分布的特征及其对植被更替的响应存在明显差异;部分典型剖面表现出植被更替可增加深层有机碳含量和土壤有机质极性的特征.表明在我国不同纬度、不同覆盖植被、不同土壤理化性质影响下,土壤有机质特性呈现出与分布深度和短期植被更替密切相关的规律性,或可为揭示植被更替与碳循环间的动态变化模型提供重要依据.

植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响

植被更替对土壤质量造成的作用和影响较为深远,土壤有机质及酶活性则属于能够较好反映这种作用和影响的指标。基于此,本文基于地形、土壤、管理水平基本一致条件,围绕10年果园、20年果园、农田土壤开展了针对性研究,通过对比0~40cm土层深度内的碱性磷酸酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性、有机质变化趋势,研究明确了植被更替及植果年限带来的影响,果树生长因此受到的影响也得以明确。

植被更替及植果年限对土壤有机质和酶活性的影响

土壤有机质及酶活性是反映植被更替对土壤质量作用与影响较为敏感的指标,对分析制约地区苹果产业可持续发展因素具有重要意义。在彬县果区土壤及地形条件与管理水平基本一致的条件下,以农田土壤(对照)与8年(幼龄)、21年(老龄)果园为研究对象,研究其0~40 cm土层深度内的有机质、过氧化氢酶活性、脲酶活性、碱性磷酸酶活性的变化趋势。结果表明,土壤有机质、脲酶和碱性磷酸酶活性随土层深度的增加而减少。在0~40 cm土层范围内,农田演替为果园,降低了土壤有机质含量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,增加了土壤脲酶活性。随着种植年限的增加,有机质含量在0~20 cm土层出现累积趋势,过氧化氢酶活性减少,而碱性磷酸酶和脲酶在剖面上呈现不同程度的递减趋势。因此,在0~40 cm土层植被更替及植果年限对土壤生物质量影响明显,可能会对果树生长产生影响。

EDXRF测定土壤元素含量及其在有机碳垂直分布特征研究中的应用

针对X射线荧光光谱(XRF)法不确定度计算和测定地质样品中硫的准确度、精密度与可靠性不高的难点,研究了提高土壤中硫分析准确度的途径,建立了土壤中S的XRF分析方法,完善了偏振能量色散XRF测定土壤中主、次、痕量元素的方法,利用不确定度评价、证实了所见方法的有效性和可靠性。测定、获得了研究区土壤元素剖面,通过对短期植被更替土壤剖面的土壤有机碳含量(TOC)、有机碳稳定碳同位素((13C)特征及其与元素垂直分布的关系研究,发现土壤中元素含量与有机碳含量和有机碳稳定碳同位素存在显著相关性。

短期乔木林灌木林和草地演替的土壤剖面^(13)C分布特征

以短期的植被更替如何影响土壤剖面的13C富集以及这些富集现象揭示的土壤碳循环机理为目的,采集云南省曲靖地区发生植被演替的山地土壤剖面5组,分别测定了稳定碳同位素比值(δ13C)、总有机碳含量(TOC)和碳密度,并比较了它们之间的差异。研究发现:短期植被改变(约10年)对土壤剖面中0~30 cm层的δ13C值具有显著影响,其中对0~10 cm层土壤影响最大。灌木更替为森林和草地后土壤有机质的δ13C变化分别达2.28‰和5.08‰。30~50 cm层土壤δ13C值对植被改变不敏感,该层可以作为土壤剖面的基准剖面层。大气δ13C值变化不是森林土壤0~50 cm剖面层中13C随深度减小而富集的主要原因。10年间,植被从灌木演替为人工种植的麻栎乔木或从灌木植被退化为草本植被,0~30 cm层土壤剖面的有机碳密度改变量分别为2.30 kg/m2和-1.00 kg/m2。而植被从灌木到人工种植麻栎的碳密度改变率为0.230 kg/m2/a,这对改变山地土壤的碳密度、短期增加碳储量具有重要意义。δ13C在C3植被的短期演替过程中具有很好的辨识力,可以作为土壤碳库更替和碳循环的研究工具。