北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤碳组分对模拟增温的响应机制

中国北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤有机碳库对全球气候变暖的响应趋势存在较大不确定性。作为温性盐碱性草地的典型分布区,山西右玉农牧交错带是探索相关研究的理想生境。基于山西农业大学野外观测研究站开顶式气室模拟增温实验平台,通过采集生长旺季土壤样品,探索温性盐碱化草地不同土层有机碳、氮组分对模拟增温的响应与适应机制。结果表明:(1)不同增温处理对土壤有机碳(C)、总氮(N)、颗粒性有机碳(POM-C)和氮(POM-N)、矿物结合态有机碳(MAOM-C)和氮(MAOM-N)、可溶性有机碳(DOC)和氮(DON),以及微生物量碳(MBC)和氮(MBN)等组分无显著影响,但显著降低了MAOM-C/MBC的比值;(2)除土壤可溶性有机碳和微生物量碳外,土壤碳、氮各组分均随土层深度加深而呈现递减趋势,土壤碳、氮各组分之间的比值,除MAOM-N/N和MBC/C外,均随土层深度的增加而呈现显著上升趋势;(3)增温对POM-N/MBN和MAOM-N/MBN的影响与土层深度存在明显的交互效应;(4)不同土层氮组分比值对增温的响应与禾草丰度、杂类草丰度、凋落物量、土壤pH值及土壤含水量等因素有关。其中,凋落物量和土壤pH值主要影响POM-N/MBN和MAOM-N/MBN,禾草丰度与杂类草丰度则调控POM-N/N的变化,土壤pH值和土壤含水量与MAOM-N/N密切相关。综上所述,温性盐碱化草地土壤有机碳、氮组分对短期内气候变暖存在较强的适应性;同时,相较于土壤碳组分,不同土层氮组分比值对增温处理表现出更强的差异性响应。这些结果有助于理解温性盐碱化草地土壤碳库对未来气候变暖的响应与适应格局,为全球气候变暖背景下我国北方脆弱草地生态系统的保育和恢复提供重要的基础性数据。

喀斯特石漠化过程中的土壤物理组分有机碳氮研究

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤物理组分有机碳氮进行了研究。结果表明,石漠化过程中土壤轻组和颗粒组分有机碳和全氮含量都高于矿质组分,轻组和颗粒组分的C/N值都高于全土;轻组、颗粒和矿质组分的有机碳氮含量随石漠化程度的增加而降低,与石漠化过程有一致性,颗粒组分数量和有机碳氮分配比例还与石漠化等级有同步性,而轻组组分数量和有机碳氮分配比例与石漠化等级没有同步性;轻组和颗粒组分中有机碳和氮的富集系数和分配比例不一致,在石漠化过程中轻组和颗粒组分SOC的下降明显快于氮;樵采石漠化的颗粒组分主要是有机质与黏粉粒结合成的有机无机复合体,其中的有机质易被保护;开垦石漠化中的颗粒组分大部分都是有机质与砂粒的结合,其中有机质腐殖化程度低,易被分解。

乌蒙山区环境中退耕还林主要林分土壤有机碳变化对比

为探讨退耕还林不同树种林地土壤有机碳积累特征,选取了贵州省盘县不同退耕还林年限的柳杉林和杉木林地为研究对象,并以耕地为对照,进行了土壤有机碳变化对比研究。结果表明:退耕还林不同树种林地0~60 cm土层平均土壤有机碳、活性组分、颗粒组分含量均随林龄的增大呈先减少后增加的趋势,并且随土层的加深而减少。

镉污染下大气CO_(2)升高和氮添加对森林土壤有机碳的影响

以森林土为生长基质和开顶生长箱(open-top chambers,OTCs)的近自然法,选择亚热带造林树种大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、樟树(Cinnamomum camphora)、枫香(Liquidambar formosana)、海南蒲桃(Syzygium hainanense)的一年生树苗构建实验林,探讨土壤有机碳对重金属镉(Cd)污染下大气二氧化碳(CO_(2))浓度升高和氮(N)添加的响应.实验处理如下:对照(CK)、加Cd(Cd)、加Cd加CO_(2)(Cd+CO_(2))、加Cd加N(Cd+N)、加Cd加CO_(2)加N(Cd+CO_(2)+N);加Cd为10 kg hm^(-2)a^(-1),加CO_(2)浓度为700μmol/mol,加N为100 kg hm^(-2)a^(-1);每个处理3个重复.试验始于2017年4月,2020年8月采集土壤样品并测定土壤总有机碳库及其物理组分库.结果如下:(1)Cd添加抑制了土壤有机碳的积累,但CO_(2)浓度升高和N添加能够缓解这种抑制作用,尤其在表层土壤(0-10 cm)中显著(P<0.05).(2)不同组分土壤总有机碳的回归分析发现,黏粒有机碳与土壤总有机碳之间的关系最为显著(P<0.05),可作为评估重金属污染对土壤碳影响效果的重要指标之一.(3)土壤总有机碳与各组分碳的敏感性分析结果发现,在表层土壤(0-10 cm)中,粉粒有机碳最为敏感,敏感值为1.62,更能表征不同处理对土壤有机碳的影响;在亚表层(10-30 cm)中,砂粒有机碳更为敏感,敏感值为2.03.本研究表明重金属Cd污染不利于土壤有机碳及颗粒组分碳的积累,大气CO_(2)浓度升高和N添加则有利于土壤有机碳及其组分的增加.(图4表3参37)