不同沙生植被土壤易氧化有机碳组分及其含量的差异

以9种沙生植被为研究对象,沙裸地为对照,采用野外调查与室内分析相结合的方法,分析不同沙生植被土壤易氧化有机碳(Coc)各组分的变化特征,并在此基础上提出土壤有机碳活性系数和敏感指数,探讨不同沙生植被对改善土壤质量的影响。结果表明:沙裸地种植植被后,Coc各组分和总有机碳(Ctoc)含量显著增加,但Coc各组分占Ctoc的比例无明显变化;与其他沙生植被相比,刺槐林(Robinia pseudoacacia)、花棒(Hedysarum scoparium)、臭柏(Sabina vulgaris)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)对改善土壤质量,提高土壤有机碳活性的作用更加显著。敏感指数表明Coc中第1部分(Cfrac1)和第2部分(Cfrac2)活性较强,其中Cfrac1对土壤质量变化更加敏感,可以作为衡量土壤质量状况的良好指标。相关性分析表明Cfrac1,Cfrac2,Cfrac3,Cfrac4,Coc与Ctoc之间极显著相关(P<0.01),与碱解氮和全氮成显著或极显著正相关(P<0.05或P<0.01),与全磷和速效磷之间的相关关系不显著,Cfrac4和Ctoc与速效钾之间极显著正相关(P<0.01),Cfrac1,Cfrac2,Cfrac4,Coc,Ctoc与pH成显著或极显著负相关(P<0.05或P<0.01)。综上所述,Cfrac1可作为衡量土壤质量状况的良好指标,刺槐、花棒、臭柏和樟子松这4种植物可作为毛乌素沙地改善土壤质量的优先考虑植被。

植被混凝土边坡修复基质易氧化有机碳组分季节动态

易氧化有机碳组分能够敏感指示土壤质量的变化。为探讨植被混凝土边坡修复基质易氧化有机碳组分季节变化特征及其驱动因子,以2个修复年限的植被混凝土边坡修复基质为研究对象,测定4个季节的易氧化有机碳组分(F1:高氧化活性有机碳;F2:中氧化活性有机碳;F3:低氧化活性有机碳;F4:难氧化有机碳),揭示易氧化有机碳组分变化的的驱动因子。结果表明:易氧化有机碳组分及其占总有机碳的百分比具有明显季节动态。F1表现为夏季最低冬季最高;F2最高值出现在夏季而最低值出现在冬季;F3表现为春、秋、冬显著性高于夏季,F4表现为春、夏季显著低于秋、冬季。但是夏季的(F1+F2)/TOC最高,且春季高于秋、冬季,(F3+F4)/TOC变化规律则相反。这说明有机碳在春、夏季活性高,秋、冬季稳定性强。对于4个易氧化有机碳组分,土壤有机碳春、秋、冬季主要以F1为主,而F2在夏季含量最高,因此,F1可作为衡量基质质量状况的良好指标。冗余分析发现:气候因子是驱动易氧化有机碳及其组分变化的主要因素,同时边坡坡度以及基质的理化性质也是重要影响因素,这些因素主要驱动F1和F2组分的季节动态。

猪厩肥和秸秆还田对紫色土有机碳组分及稳定性的影响

【目的】明晰有机肥和秸秆还田调控紫色土有机碳组分的效应,揭示有机肥和秸秆还田增强土壤固碳的机制。【方法】以川中石灰性紫色土为对象,采用田间试验和室内分析研究不同施肥处理对土壤有机碳组分及稳定性的影响,施肥处理包括不施肥(CK)、NPK化肥配施(NPK)、单施猪厩肥(OM)、猪厩肥配施NPK化肥(OMNPK)和秸秆还田配施NPK化肥(CRNPK)。【结果】各施肥处理下土壤4个有机碳组分的含量表现为高氧化活性有机碳组分(F_(1))>稳定有机碳组分(F_(4))、中氧化活性有机碳组分(F_(2))>低氧化有机碳组分(F_(3)),F_(1)组分为氧化有机碳的优势组分,占总有机碳(TOC)含量的60.18%~74.08%。与CK相比,NPK、OMNPK仅分别显著增加F_(3)和F_(1)组分含量,F_(1)、F_(2)、F_(3)和F_(4)组分在OM处理下分别显著提高51.87%、112.50%、440.00%和102.17%,在CRNPK处理下F_(1)~F_(4)组分分别显著提高79.80%、103.13%、300.00%和94.57%。稳定性较高的氧化有机碳组分(F_(3)+F_(4))占TOC比例在不同施肥处理间的增幅大小顺序为OM>NPK、CRNPK>OMNPK;OM的有机碳的活性系数较CK显著降低8.46%,稳定系数比CK显著提高55.75%。土壤有机碳各组分与TOC呈极显著正相关,F_(1)还与氮、磷存在极显著正相关。【结论】秸秆还田配施氮磷钾化肥能在显著提升高活性有机碳含量的同时增加稳定性有机碳的占比,是一种能协调有机碳矿化与固持,增加有机碳固存的优选农田管理措施。高氧化活性有机碳对土壤质量变化最为敏感,更适合作为指示环境条件变化对土壤质量影响的诊断指标。

氮添加对白羊草土壤不同碳组分的影响

大气氮沉降已经成为全球性的环境问题,为更好地了解氮沉降增加对草地土壤质量的影响,2013年7月,以白羊草(Bothrichoa ishaemum)群落为研究对象,通过人工构建白羊草种群小区,在中国科学院水土保持研究所人工干旱大厅进行模拟氮沉降的控制试验。本试验设置了裸地(LD)、对照(N0)和3个氮(尿素)添加处理,依次为2.5g·m^(-2)·year^(-1)(N2.5),5.0g·m^(-2)·year^(-1)(N5.0)和10g·m^(-2)·year^(-1)(N10.0),探讨了氮沉降对白羊草群落土壤总有机碳(TOC)和易氧化有机碳(OC)各组分的影响。结果表明,低浓度(N2.5)氮添加提高了白羊草土壤TOC含量,高浓度(N10.0)氮添加降低了土壤TOC含量;氮添加降低了白羊草土壤C_(active)(活性碳组分)/TOC比例,增加了C_(passive)(惰性碳组分)/TOC比例;在N5.0和N10.0氮添加水平,C_(passive)/TOC趋向于达到50%;土壤活性系数随氮添加浓度的增加而降低。综上所述,随着氮添加浓度增加土壤C_(active)与C_(passive)含量趋于平衡,土壤碳库更加趋于稳定。

山西太岳山不同林龄油松林土壤有机碳稳定性的变化特征

【目的】分析不同林龄油松林土壤有机碳及其组分的变化特征,为揭示维持油松林土壤有机碳稳定性的生物学机理提供理论依据。【方法】以山西太岳山林区40,80和110年生的油松林为研究对象,测定不同林龄油松林土壤有机碳及其组分(高氧化活性有机碳(F1)、中氧化活性有机碳(F2)、低氧化活性有机碳(F3)、稳定有机碳(F4))含量、pH、全氮含量、全磷含量、阳离子交换量、土壤酶活性和土壤粒径分布,分析不同林龄油松林土壤有机碳的稳定性和土壤理化性质的变化特征。【结果】土壤有机碳含量随林龄的增加而增大。难被氧化分解的有机碳组分(F3和F4)占总有机碳的70%以上,且所占比例随林龄的增大而增高;易被氧化分解的有机碳组分(F1和F2)占总有机碳的30%以下,随林龄的增大占比总体降低。40,80和110年生油松林在0~10 cm土层土壤有机碳的稳定系数分别为2.69,5.77和6.60,在10~20 cm土层分别为3.42,5.90和6.36。随着林龄的增加,土壤全氮含量、阳离子交换量、β-1,4-葡萄糖苷酶和纤维二糖水解酶活性呈增大趋势;在0~10 cm土层,土壤黏粒和粉粒含量呈降低趋势,土壤砂粒含量呈增大趋势。地表凋落物现存量与土壤有机碳含量呈显著的正相关关系,与F4呈极显著正相关关系,影响土壤总有机碳的积累与稳定。逐步回归分析结果显示,F1主要受全氮、阳离子交换量、粉粒含量、砂粒含量和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F2主要受pH和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的综合影响;F3主要受粉粒含量、β-1,4-葡萄糖苷酶活性和纤维二糖水解酶活性的综合影响;F4主要受pH、全氮、黏粒含量、粉粒含量和砂粒含量的综合影响;总有机碳主要受pH、全氮、全磷和阳离子交换量的综合影响。【结论】当油松林林龄为40~110年时,随林龄的增加,土壤理化性状和生物学性状均得到改善,林龄越高,土壤有机碳固持能力越强,土壤有机碳库越稳定。

不同修复年限植被混凝土基材有机碳氧化稳定性特征

为了解基材质量的变化,选择修复0、3、6、9、12和15年的基材作为研究对象,分析其微生物量碳(MBC)、总有机碳(TOC)及其氧化有机碳组分(F_1:极易氧化有机碳;F_2:容易氧化有机碳;F_3:较易氧化有机碳;F_4:难氧化有机碳)含量随修复年限的动态变化特征.结果显示:(1)基材TOC含量在修复早期下降显著,随年限增加略有升高,其后呈下降趋势,最后趋于稳定.(2)修复9年的基材氧化有机碳组分F_1、F_2和MBC显著大于12年和15年;并且从修复9年至15年,F_1、F_2和F_3组分占TOC的比例分别从32.14%、38.43%和20.07%下降至24.34%、22.59%和18.71%,F_4组分由9.99%增加至32.36%.(3)相关性分析结果表明TOC与F_1、F_2、F_3和F_4之间没有显著的相关性,而易氧化碳(ROC)与F_1、F_2和F_3之间具有显著的正相关性(P <0.05);MBC与ROC、F_1和F_2都具有显著的正相关性(P <0.05).本研究表明随着修复年限增加,基材有机碳的内部循环会受到阻碍,基材氧化有机碳组分可有效反映基材质量变化.(图4表2参44)