凤阳山不同植被恢复方式对土壤有机碳及其组分的影响

以凤阳山自然保护区典型常绿阔叶林与杉木林、柳杉林与针阔混交林为研究对象,研究同一采样点不同植被恢复方式下土壤总有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳的变化特征。结果表明:总体上,常绿阔叶林土壤总有机碳质量分数高于杉木林,柳杉林高于针阔混交林;常绿阔叶林0<h≤60 cm层单位面积土壤总有机碳储量比杉木林高出10.76%,柳杉林比针阔混交林高出4.05%。常绿阔叶林0<h≤20 cm、20 cm<h≤40 cm层土壤易氧化有机碳质量分数分别为1 518.47和786.63 mg/kg,显著高于杉木林同层的1 302.94和655.74 mg/kg(p<0.05);柳杉林0<h≤20 cm、20 cm<h≤40 cm层易氧化有机碳质量分数分别为1 342.36和540.35 mg/kg,显著低于针阔混交林同层的1 618.92和586.63 mg/kg(p<0.05)。常绿阔叶林0<h≤20 cm、20 cm<h≤40 cm层土壤稳定态有机碳质量分数分别为2.23和1.60 g/kg,显著高于杉木林同层的1.52和1.10 g/kg(p<0.05);柳杉林0<h≤20 cm、40 cm<h≤60cm层稳定态有机碳质量分数分别为2.36和1.31 g/kg,显著高于针阔混交林同层的1.84和1.02 g/kg(p<0.05)。随着土层加深,土壤总有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳质量分数整体呈逐渐降低趋势。

红壤侵蚀裸地植被恢复及土壤有机碳对团聚体稳定性的影响

植被恢复后土壤有机质提高 ,可能提高土壤团聚体稳定性 ,从而增强土壤抗蚀性 ,防止土壤退化。研究目的 :(1 )模拟自然条件下土壤团聚体破碎机制 ,研究不同恢复植被下团聚体稳定性的变化 ;(2 )确定不同恢复植被下土壤有机碳的积累与团聚体稳定性的关系 ,以期理解侵蚀裸地植被恢复过程及土壤有机碳对土壤结构性质的贡献。供试土壤采为侵蚀裸地、恢复 1 4 a的胡枝子和樟树林地、30～ 40 a树龄的稀疏马尾松林地以及菜园地等 5种土地利用方式。研究结果表明快速湿润是团聚体破碎的主要机制 ,其团聚体稳定性 (NMWD)次序为 :快速湿润 <湿润震荡 <慢速湿润。不同恢复植被对团聚体稳定性影响也表现不同 ,在快速湿润中 ,马尾松 >菜园地 >胡枝子 >樟树、裸地。湿润震荡处理后 ,其稳定性顺序是 :菜园地、马尾松 >裸地 >樟树 >胡枝子。而在慢速湿润中不同植被影响不明显。小团聚体的稳定性显著高于大团聚体的稳定性。快速湿润和湿润震荡下土壤团聚体稳定性与有机碳含量呈显著正相关 (r=0 .82 **,r=0 .66*) ,但慢速湿润下其相关性很低 (r=0 .2 2 )。结果还表明与活性 Al2 O3 相比 ,活性 Fe2 O3 对团聚体稳定性作用更显著。土壤团聚体湿润破碎后 ,有机碳含量和 C/N比随着破碎团聚体粒级的增大而提高。研究结果说明植被?

不同植被恢复模式对土壤有机碳分子结构及其稳定性的影响

为揭示不同植被恢复模式对土壤有机碳分子结构及其稳定性的影响机理,分别在浙江凤阳山国家级自然保护区的石梁岙和凤阳湖设置样地,采用13C核磁共振技术分析常绿阔叶林与杉木林、柳杉林与针阔混交林全土和不同粒级（0～0.5、〉0.5～2.0、〉2.0～5.0、〉5.0 mm）土壤团聚体中有机碳的质量分数及其分子结构特征.结果表明：①常绿阔叶林0～20 cm层全土w（有机碳）（12.84 g/kg）显著高于杉木林（9.98 g/kg）,柳杉林（13.93 g/kg）显著高于针阔混交林（11.54 g/kg）（P〈0.05）.不同植被恢复模式下,土壤团聚体w（有机碳）总体上均随着粒径的增大呈降低趋势.②与杉木林相比,常绿阔叶林全土有机碳中w（烷氧碳）较高,w（烷基碳）、w（芳香碳）、w（烷基碳）/w（烷氧碳）、w（疏水碳）/w（亲水碳）则较低,显示常绿阔叶林全土有机碳稳定性较差;与针阔混交林相比,柳杉林全土有机碳中w（烷基碳）、w（烷基碳）/w（烷氧碳）、w（疏水碳）/w（亲水碳）较高,w（烷氧碳）则较低,显示柳杉林全土有机碳稳定性较好.与0～20 cm层相比,不同植被恢复模式下〉20～40 cm层全土w（烷氧碳）均明显降低,w（烷基碳）、w（烷基碳）/w（烷氧碳）、w（疏水碳）/w（亲水碳）均明显升高,有机碳稳定性变好.③随着粒径的增大,不同植被恢复模式下土壤团聚体的w（烷基碳）、w（烷基碳）/w（烷氧碳）、w（疏水碳）/w（亲水碳）均呈降低趋势,w（烷氧碳）均呈升高趋势,说明团聚体结合的有机碳稳定性逐渐变差.研究显示,不同植被恢复模式下的不同树种组成是影响土壤有机碳质量分数及其分子结构、稳定性差异的主要因素.

植被恢复对干旱区生态光伏电站土壤团聚体组成及有机碳的影响

为给干旱区生态光伏电站植被恢复,土壤结构稳定性以及有机碳固持提供理论依据,选取光伏电站生态示范区内3种典型的人工植被樟子松、黄芪和苜蓿为研究对象,以未进行植被恢复工作的土地为对照,探究了不同植被恢复措施下0-40 cm土壤各粒径团聚体分布特征、稳定性水平和有机碳变化特征。结果表明:相比于对照,樟子松、黄芪和苜蓿地的水稳定性大团聚体(>0.25 mm)含量增加,微团聚体(<0.25 mm)含量降低,尤其是樟子松样地大团聚体含量最高。3种植被的水稳性团聚体MWD(平均重量直径)和GMD(几何平均直径)均显著高于对照,而D值明显低于对照,在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标均以樟子松样地最佳,表明樟子松样地土壤结构改善效果明显,团聚体稳定性较高。土地的利用方式转变后,樟子松、黄芪和苜蓿地的有机碳含量和有机碳贡献率均增加,其中以樟子松样地最为突出,并且3种植被的有机碳含量增量主要源于0.25~0.053 mm粒级团聚体的贡献。樟子松样地较黄芪和苜蓿地土壤团聚体稳定性更高,更有利于提高有机碳累积量。

侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳稳定性的研究进展

探究土壤有机碳(SOC)的组成、来源和稳定性机制是深入认识陆地碳汇功能和应对气候变化的关键。“增加土壤碳汇”与“稳定现存土壤碳汇”都是提升陆地生态系统碳固持能力的重要方面,地位同等重要。与“增汇”研究成果丰硕相比,“稳汇”研究相对薄弱。侵蚀区进行植被恢复可以显著促进SOC积累,但由于侵蚀区存在碳素坡面侵蚀损失,其碳素积累效率低于其他生态系统类型区这一重要环节,导致目前有关侵蚀区及其水土保持植被恢复过程中SOC动态变化、稳定性及固持长期有效性等问题尚不清楚,微生物介导的SOC稳定机制尚未充分揭示。通过简要概括侵蚀区植被恢复过程中土壤碳素的积累效益和影响因素,综述植被恢复对土壤SOC及其活性组分稳定性的影响;在简要介绍土壤微生物在调控土壤碳素稳定性重要作用的基础上,梳理了基于微生物“碳泵”理论的土壤有机碳稳定性研究进展,特别是指出了随着植被恢复进程,侵蚀区土壤微生物介导的SOC动态变化,总结现有研究的不足。指出今后需要从研究对象(重点是西南石漠化区和南方红壤丘陵区)、研究内容(土壤微生物介导的SOC稳定状态和机制)、研究手段(借用微生物碳泵的理念,野外典型样地调查与室内培养手段相结合)和研究土层(20 cm以下深层次土壤)4个方面加强研究,以期对相关领域起到一定程度的推动作用。

黄土丘陵区不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应

植被恢复是提高土壤有机碳累积和储存的重要措施。以黄土丘陵区两个典型侵蚀环境下的小流域即黄土区坊塌流域和砒砂岩区满红沟流域退耕坡面为研究对象,分析了土壤有机碳含量(SOCC)、有机碳密度(SOCD)在同一侵蚀环境不同群落下的变化以及在同一群落不同侵蚀环境间的差异,旨在探明不同侵蚀环境下土壤有机碳对植被恢复的响应。结果表明:1)同一侵蚀环境下,与坡耕地相比,自然恢复方式下退耕地植被恢复初期SOCC、SOCD均显著降低,之后随植被恢复均显著升高(P<0.05);人工恢复方式下退耕地20—25年柠条锦鸡儿群落和13—14年刺槐群落SOCC、SOCD均显著升高(P<0.05),说明同一侵蚀环境内,退耕地在两种恢复方式下均能显著提高土壤有机碳累积和储存。2)同一侵蚀环境下,与相近恢复年限的自然恢复群落相比,刺槐群落SOCC、SOCD均显著高于长芒草+铁杆蒿群落(P<0.05),砒砂岩区柠条锦鸡儿群落SOCC、SOCD均显著低于铁杆蒿群落(P<0.05),黄土区柠条锦鸡儿群落SOCC显著低于而SOCD显著高于铁杆蒿群落(P<0.05),说明相同恢复时间内,相对于自然恢复方式,人工刺槐造林在两种侵蚀环境下均能累积与储存较多的土壤有机碳,而柠条锦鸡儿造林在两种侵蚀环境下累积土壤有机碳的效果均不佳,在黄土区储存土壤有机碳效果好于砒砂岩区。3)同一群落下,黄土区人工和自然恢复群落SOCC均高于砒砂岩区;黄土区人工恢复群落SOCD均显著高于而自然恢复群落SOCD均低于砒砂岩区(P<0.05),说明黄土区人工恢复累积和储存土壤有机碳及自然恢复累积土壤有机碳的效果较好,而砒砂岩区自然恢复储存土壤有机碳的效果较好。

不同植被覆盖方式对土壤活性有机碳及腐殖质的影响

【目的】探讨不同植被覆盖方式对土壤有机碳和腐殖质组分的影响,为湖南衡阳不同植被恢复措施的生态效益评价提供依据。【方法】以研究区不同植被覆盖模式(自然恢复草地、人工恢复草地、灌丛草本混交地、灌丛地和乔木灌丛混交地)土壤作为研究对象,分析表层(0~10 cm)与亚表层(10~20 cm)土壤理化性质、土壤活性有机碳组分和土壤腐殖质组分的特征。【结果】①自然恢复草地土壤pH显著高于其他植被覆盖方式,自然恢复草地和灌丛地土壤体积质量显著高于其他植被覆盖方式,土壤有机碳、碱解氮和速效磷含量则以人工恢复草地和灌丛草本混交地显著高于其他植被覆盖方式,速效钾含量在不同植被覆盖方式间差异不显著。②人工恢复草地与灌丛草本混交地的土壤微生物生物量碳、胡敏酸、富里酸、胡敏素含量及胡敏酸/土壤有机碳、胡敏酸/富里酸显著高于其他植被覆盖方式(P<0.05)。③人工恢复草地与灌丛草本混交地的土壤易氧化有机碳、土壤微生物熵与土壤有机碳活度显著低于其他植被覆盖方式(P<0.05)。④除速效钾外,土壤微生物生物量碳、土壤易氧化有机碳、土壤微生物熵和土壤有机碳活度均与土壤腐殖质组分以及土壤理化性质存在密切的相关性。【结论】人工恢复草地与灌丛草本混交地的土壤有机碳稳定性较强,土壤腐殖化度和腐殖质聚合度更高,更有利于土壤碳的积累与土壤肥力的提高。

不同植被恢复措施对侵蚀地土壤有机碳库及其稳定性的影响

植被恢复对水土流失区土壤有机碳固定具有重要的作用。本研究通过室内培养法,以未治理地为对照,选取了2种植被恢复措施的土壤,且分为表层和深层土壤为研究对象。结果表明:植被恢复显著提高了土壤有机碳的含量,表层0cm-10cm土壤分别提高了566%和325%;马尾松林和板栗园表层土壤有机碳矿化量分别是未治理地的3.6倍和1.3倍;而深层土壤分别是未治理地的2.1倍和1.1倍;植被恢复后,土壤有机碳稳定性显著提高,对深层土壤有机碳稳定性影响高于表层土壤。因此,植被恢复对于侵蚀退化地土壤有机碳的长期固定具有重要的作用,治理过程中应尽量减少人为干扰。

典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应

西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004—2014年研究区未发生极端内涝灾害,2014—2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后,4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca2+与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比,2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca2+均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。

采煤塌陷地不同复垦方式下土壤有机碳的恢复速率研究

以济宁采煤矿区中充填复垦区、挖深垫浅区和区域调平区的土壤为研究对象,研究不同复垦方式下土壤有机碳(SOC)的恢复速率。运用元素分析仪和同位素质谱仪测定土样SOC含量、常量元素(全碳(TC)、全氮(TN)、全氢(TH)、全硫(TS))和稳定性碳同位素(δ13C)。结果表明,(1)在0~60 cm土层间,3种复垦土壤的SOC均值均小于各自对照耕地,在不同土层深度(0~20、20~40、40~60 cm)间,复垦土壤的SOC含量均显著(P<0.05)小于相应对照(挖深垫浅区在40~60 cm和区域调平区在0~20 cm除外)。(2)充填复垦区的SOC、TC和TN含量与对照相比均偏低,TS含量和C/N比显著偏高,挖深垫浅区和区域调平区的TC、TN、TH、TS含量和C/N比与对照基本保持一致。(3)通过lg SOC与δ13C的周转模型得出3种复垦土地的SOC恢复速率差异明显(P<0.05),不同复垦方式会对不同深度土层间的δ13C造成不同程度的扰动,对覆土层土壤层次的扰动程度越小,有机碳的恢复速率就越快。因此,相对于充填复垦方式,非充填复垦方式对土壤的扰动更小,SOC的含量更高,恢复速率更快。

植被恢复模式对土壤团聚体和有机碳储量的影响

为探究喀斯特石漠化区不同的植被恢复模式对土壤团聚体稳定性和土壤有机碳储量产生的影响,以高原山地喀斯特石漠化区3种典型植被恢复模式(草地、林草地和林灌草地)下的土壤为研究对象,分别用干筛法和湿筛法研究不同年份、不同处理方法下不同土层的土壤团聚体稳定性和土壤有机碳储量的分布特征。结果表明:在林灌草地的两个土层土壤中平均重量直径(D_(mw))和几何平均直径(D_(gm))均高于草地和林草地;与2018年的结果相比,2019年各样地的土壤有机碳储量均升高,其中,与草地和林草地相比,林灌草地模式下的土壤有机碳储量显著升高(P<0.05),林灌草地土壤有机碳储量在0~10和10~20 cm土层分别比草地升高了52.52%和37.08%;与湿筛法的结果相比,干筛法能够更好地避免水溶性碳的损失,是表征喀斯特高原山地土壤团聚体稳定性的优选方法。混合种植的植被恢复模式能够提高土壤团聚体的稳定性,促进土壤有机碳的固存,有效维持喀斯特地区生态恢复的土壤质量,具有提高土壤养分储量的巨大潜力。

三峡库区马尾松林土壤铁、铝对有机碳的影响

为了解不同形态铁、铝矿物对土壤有机碳稳定的影响,以三峡库区典型土壤质地类型的马尾松林为研究对象,采用选择性溶解提取法测定晶质矿物(DH)、短程有序矿物(HH)和有机金属络合物(PP)中的铁、铝矿物及其结合有机碳的含量,并通过相关性分析和多元回归模型探讨了不同形态铁、铝矿物及其结合有机碳与土壤有机碳的相互关系.结果表明:不同形态铁、铝矿物含量分布为DH>PP>HH,且随土壤黏粒组分增加有明显的上升趋势.DH、PP和HH提取碳含量分别为(6.11±0.35)mg/g,(6.25±0.46)mg/g和(1.14±0.06)mg/g,分别占土壤有机碳的(32.06%±1.95%),(32.61%±2.33%)和(5.95%±0.33%).提取碳与金属物质的量比值(C:Fe+Al)表现为PP>DH≈HH,表明铁、铝矿物随结晶度的增加,与有机碳的结合方式从共沉淀和络合向吸附作用转变.提取碳含量与对应提取金属(Fe+Al)含量呈显著正相关(P<0.05),且提取铁、铝矿物是土壤有机碳变异性的第一解释变量(74.65%).总体而言,铁、铝矿物与有机碳的相互作用驱动了三峡库区马尾松林土壤有机碳的稳定累积,其中晶质铁、铝矿物和有机金属络合物起主导作用.

黄土高原植被恢复中土壤有机碳稳定机制研究进展

黄土高原土层深厚,蕴藏着大量的有机碳,近年来黄土高原开展的一系列生态恢复工程改变了土壤有机碳的稳定性。土壤有机碳稳定性决定了土壤固定和储存有机碳的能力,然而,目前尚未系统综述黄土高原植被恢复过程中土壤有机碳稳定性变化特征及其相关机制。鉴于此,本文概括了黄土高原植被恢复过程中土壤有机碳稳定性的变化规律,梳理了土壤有机碳的稳定机制,主要包括矿物保护作用、物理保护作用和生物机制,并对黄土高原植被恢复过程中土壤有机碳稳定性研究未来的发展方向和研究重点进行了展望,以期为黄土高原植被恢复过程中土壤固碳、稳碳理论与技术提供科学支撑,为“双碳”目标的实现提供科学参考。

岩溶山区植被破坏前后土壤团聚体稳定性研究

用C-D试剂浸提和浸泡振荡处理两种方法分析了岩溶地区不同土地利用方式和植被类型土壤的水稳性团聚体变化情况。利用方式和植被类型对土壤团聚体的形成有较大影响,不仅影响到土壤表层团聚体的组成和质量,而且对表层以下不同深度的土壤团聚体特征均有较大影响。土壤中游离氧化铁铝对提高土壤团聚体稳定性影响也表现显著,但浸泡振荡处理后水稳性团聚体含量的下降大于C-D试剂浸提处理。