改良剂对复垦土壤水稳性团聚体及POC和MOC的影响

为探究改良剂对煤矿复垦土壤有机碳的影响,以山西省襄垣县煤矿复垦区复恳7年的土壤为研究对象,采用田间微区的方法研究了泥炭和腐殖酸对复垦土壤及各粒级水稳性团聚体颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)的影响。结果表明:施用泥炭和腐殖酸均能增加复垦土壤水稳性大团聚体(>0.25 mm)含量,但6个月后,水稳性大团聚体会减少,而水稳性微团聚体(<0.25 mm)会增加,>2 mm和<0.25 mm粒级的团聚体变化较大,2种改良剂相比,腐殖酸各处理土壤大团聚体及微团聚体的变化比泥炭大。泥炭和腐殖酸均能增加复垦土壤总POC、MOC含量及各粒级水稳性团聚体中的POC、MOC含量,施用比例相同时,施用腐殖酸的土壤POC、MOC增量更大,施用泥炭6个月和1年后土壤POC含量变化分别为2.14~8.89,1.53~5.00 g/kg,施用腐殖酸6个月和1年后土壤POC含量变化分别为8.07~20.12,5.63~19.36 g/kg,施用泥炭6个月和1年后土壤MOC含量变化分别为4.84~10.51,5.41~8.08 g/kg,施用腐殖酸6个月和1年后土壤MOC含量变化分别为9.10~35.34,5.91~30.00 g/kg。但6个月后,泥炭和腐殖酸各处理土壤POC和MOC含量会减少。施用泥炭和腐殖酸会降低土壤有机碳的稳定性,不利于有机碳的储存。

中亚热带退化林地土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化

采用土壤颗粒分级方法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致的4种林地:檵木—南烛—满山红灌草丛(LVR)、檵木—杉木—白栎灌木林(LCQ)、马尾松—石栎—檵木针阔混交林(PLL)和石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)为对象,研究土壤有机碳(SOC)及不同粒径土壤颗粒有机碳含量随着林地退化的变化特征,剖析林地退化对中亚热带森林SOC库的影响机制。结果表明:随着林地退化,>2μm砂粉粒百分含量增高,而<2μm黏粒百分含量下降,土壤质地粗砂化;林地SOC含量呈负指数函数下降,LAG林地SOC库以粉粒、黏粒有机碳为分配主体,PLL、LCQ、LVR林地以粉粒、砂粒有机碳为分配主体;随着林地退化,同一土层同一粒径有机碳含量呈下降趋势,砂粒有机碳含量的分配比例明显增加,黏粒有机碳含量的分配比例明显下降,同一土层颗粒有机碳(POC)/矿物结合有机碳(MOC)值增加,SOC固持和保护作用减弱,SOC稳定性下降。群落物种组成、生物量和土壤颗粒组成随着林地退化的变化是导致林地SOC含量和稳定性下降的主要因素。

施用秸秆及接种蚯蚓对土壤颗粒有机碳及矿物结合有机碳的影响

在连续四年稻麦轮作的小区试验中,通过测定作物收获后表层土壤(0～5cm、5～10cm、10～20cm)中有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量的变化,研究施用秸秆(表施或混施)和接种蚯蚓(Metaphireguillelmi)对SOC、POC及MOC的影响。结果表明:无论是否接种蚯蚓,经连续四年施用秸秆后,土壤0～5cm、5～10cm、10～20cm及0～20cm各土层的SOC和POC含量、0～5cm土层中MOC含量、10～20cm土层w(POC)/w(MOC)值均显著增加;混施秸秆相比表施秸秆更有利于各土层SOC与5～10cm土层POC含量提高。在施用秸秆条件下,接种蚯蚓使0～20cm耕作层土壤中POC和MOC含量有增加趋势;在秸秆施用且接种蚯蚓时,0～20cm耕作层的w(POC)/w(MOC)值均显著升高(与对照相比),表明秸秆施用且接种蚯蚓有助于土壤有机碳活性的提高。田间施用秸秆及接种蚯蚓对于促进农田土壤有机碳库增加及加快土壤有机碳循环与转化均有重要的意义。

不同生态带下盐城滩涂湿地土壤颗粒和矿物结合有机碳特征

通过对比不同生态带下盐城滩涂湿地表层土壤中颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)含量与分布,探讨不同生态带下滩涂植被对土壤环境特别是土壤有机质组分分布及其累积的影响。结果表明:不同生态带的滩涂湿地表层土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量分布规律为:芦苇地>互花米草滩>盐蒿滩>光滩,反映了盐城滩涂湿地土壤由海向陆土壤质地由砂到粉砂,最后为粘土的变化规律;互花米草滩对土壤有机质有着比光滩和盐蒿滩更高的富集能力,芦苇地的颗粒有机碳(POCf+POCo)含量为4.17 g/kg,互花米草滩的POC含量为2.14 g/kg,远高于盐蒿滩(1.92 g/kg)和光滩(0.31 g/kg)。互花米草的引种从有机碳物理分级组分上改变了TOC的分配,有利于提高土壤中游离态颗粒有机物、闭蓄态颗粒有机物的含量以及占土壤有机碳的比例。该研究能够为沿海滩涂湿地碳存储和固碳潜力以及评价和保护湿地生态系统提供一定的科学依据。

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中>2,2~0.25,0.25~0.053,<0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以>2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,>2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r>2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P<0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以>2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P<0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P<0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。

不同撂荒年限的热带农田土壤有机碳组分累积特征——以海南定安县撂荒农田为例

为了解热带地区不同农田土壤有机碳组分累积特征及影响因素,选取海南定安县农田和不同年限撂荒地撂荒地A(撂荒年限<3年)、撂荒地B(3年<撂荒年限<8年)、撂荒地C(8年<撂荒年限<10年)0～30cm土层土壤有机体碳含量进行研究。结果表明,均随着撂荒年限的增加,土壤总有机碳含量和土壤矿物结合态有机碳含量呈不断降低的趋势,并且随着土层深度的增加土壤总有机碳的表聚现象逐渐减弱。相关分析表明,土壤有机碳含量和矿物结合态有机碳含量均有显著的相关性(P<0.01)。而土壤颗粒有机碳的含量在0～30 cm土层土壤中含量表现为:农田>撂荒地A(撂荒年限<3年)>撂荒地B(3年<撂荒年限<8年)>撂荒地C(8年<撂荒年限<10年),在同一种土地利用方式下,从不同的土层剖面上来看,农田的土壤颗粒有机碳表层(0～10 cm)>中层(10～20 cm)>下层(20～30 cm)。相关分析表明,土壤颗粒含量和矿物结合态有机碳含量呈极显著的线性相关的关系(P<0.01)。总结得出,随着撂荒地年限的增加(10年内)土壤总有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒有机碳的含量均逐渐减少。可见,农田具有较高的固碳潜力。

大气CO_(2)浓度和温度升高对玉米农田黑土碳库及细菌群落的影响

为研究气候变化对东北农田黑土碳库和相关微生物组特征的影响,本文以东北春玉米连作的黑土为研究对象,利用原位开顶式气候室(OTC)模拟长期大气CO_(2)浓度和温度升高,利用土壤物理分级技术将土壤有机碳(SOC)分组为颗粒(POC)和矿质结合有机碳(MOC),并通过16S rRNA高通量测序分析土壤细菌微生物群落结构,探讨气候变化影响黑土碳库稳定性的微生物作用机制。结果表明,与CK相比,连续12年大气CO_(2)浓度和温度升高没有改变SOC总量,但影响其周转率。温度升高显著增加了细颗粒有机碳(fPOC)的含量,CO_(2)和温度同时升高降低了MOC含量。CO_(2)浓度升高并未影响fPOC和MOC含量。温度或CO_(2)浓度升高显著改变了细菌群落结构,温度升高增加苔藓杆菌属(Bryobacter)的相对丰度,CO_(2)浓度升高增加了革兰氏阴性菌硝化螺旋菌属(Nitrospirae)的丰度。长期大气CO_(2)浓度和温度同时升高增加硝化螺旋菌属(Nitrospirae)的丰度,该菌属丰度的增加可能会进一步影响SOC稳定性。