川西高山树线交错带海拔梯度上土壤有机碳稳定性特征     

王小沁  陈玉雯  孙辉  李菊  刘杨 《西北林学院学报》2020,35(1):1-7

高山树线交错带是高海拔地带对环境变化最为敏感的生态系统之一,土壤有机碳库及其稳定性在生态系统变化中具有显著指示作用。通过物理-化学方法对土壤不同活性有机碳进行连续分级分离,研究土壤有机碳不同组分在海拔环境梯度下分布特征及稳定性。结果表明,高山树线交错带土壤有机碳主要集中在物理分级组分（≥0.02 mm）,且粒径越大有机碳含量越高,即主要以颗粒态有机碳形式存在,占比均高于98%;在<0.02 mm有机-无机复合体中有机碳采用化学分级分离,这部分有机碳占比低于土壤总有机碳2%,且主要以腐殖质（胡敏素）形式存在（占土壤总有机碳0.6%~0.8%）,腐殖质占有机碳比例远低于一般土壤;随着海拔升高,土壤有机碳总量上升,颗粒态有机碳（物理分级组分）比例升高,胡敏素类腐殖质比例下降。因此,川西高海拔树线交错带的高寒土壤有机碳,主要以不稳定有机碳（POC）形式存在,随着温度上升（海拔降低）将导致土壤矿质化和腐殖化加剧,有机碳总量下降,土壤不稳定性组分（物理分级组分）降低,土壤稳定性（腐殖化比例）上升。  相似文献   

土壤有机碳作用及转化机制研究进展   总被引：9，自引：0，他引：9  

张维理  KOLBEH  张认连 《中国农业科学》2020,53(2):317-331

对土壤有机碳作用的综述研究显示：直至20世纪末,对于土壤有机碳的研究主要集中于阐明具不同化学结构有机物质在土壤中的功能,如胡敏酸、富里酸、黄腐酸的化学结构特征及在土壤肥力中的作用。中欧近年的研究则更关注按照有机碳在土壤中的转化特征进行分组,尝试建立这一分组与土壤有机碳功能的关联。按照转化特征,土壤有机碳可分为稳定性有机碳和营养性有机碳两大类型。前者主要指封存于土壤黏粒中的有机碳,很难被土壤微生物分解和矿化。后者主要指通过作物收获后地表及根系残留物、还田秸秆、有机肥施肥进入土壤的有机碳,是土壤有机碳中易于转化的、活跃的组分,也是形成土壤腐殖质和团聚体的主要前体物质。对土壤肥力具有重要意义。多点长期定位试验研究结果显示：土壤有机碳含量实际上表达了土壤中有机碳输入与分解两个过程的动态平衡。当输入量小于矿化量,将导致土壤有机碳含量和土壤肥力下降。当每年输入的有机碳量大于矿化量,土壤有机碳含量会持续上升;直至每年输入量与矿化量相等,土壤有机碳含量不再增加,此时,土壤有机碳含量达到平衡点。在一般农业生产条件下,达到平衡点的时间周期为20—30年。在营养性有机碳投入量过高情况下,这一动态平衡系统也会导致入多出多,达到新的平衡点后,每年会有高量土壤有机物质的矿化,从而引起农田土壤中矿质养分,特别是矿质氮的流失,进入水体及大气环境中。为实现土壤培肥和环境保护双重目标,农田土壤营养性有机碳的投入量应以有机碳的矿化流失不致产生环境风险为宜。新的研究还证实：营养性有机碳进入农田后,在土壤生物作用下分解为一系列短链化合物,再通过生物构建作用与土壤矿物颗粒形成土壤团聚体,并以此对多项土壤肥力性状发挥积极作用。受土壤中腐殖化、有机碳分解等不同过程影响,土壤团聚体持续发生着聚合和崩解,只有持续而丰富的营养性有机碳输入,才能维持土壤中总有机-无机团聚体的稳定度。多点长期定位试验结果揭示：土壤有机碳含量主要取决于气候条件、土壤质地与土地利用类型。在人为因素中,土地利用方式的变化对土壤有机碳含量的影响最大,而施肥、秸秆还田、耕作等农作措施对土壤有机碳含量的影响比较小。耕地土壤上,作物类型不同,其典型的耕作和收获方式不同,收获后存留地表和土壤中的根系残留物数量和质量不同,有机质生成能力不同。在种植有机质消耗性作物时,需要注意在轮作制度中引入有机质增加型作物或施用有机肥料,以保持土壤肥力。  相似文献   

土壤有机碳时空变化研究进展与展望     

张秀  赵永存  谢恩泽  彭雨璇  陆访仪 《农业环境科学学报》2020,39(4):673-679

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。  相似文献   

串联式混合动力汽车模糊控制策略的研究     

段建民  吴艳苹  刘旭东 《拖拉机与农用运输车》2009,36(1)

针对串联式混合动力汽车特点,提出了恒SOC模糊逻辑控制策略。一方面,模糊逻辑控制器根据路况功率需求和蓄电池SOC,分配发动机给定功率,实现恒SOC控制;另一方面,将发动机的工作点控制在发动机最小燃油消耗的高效率区间内,使发动机具有较好的燃油经济性。实例仿真结果表明,恒SOC模糊逻辑控制具有较好的鲁棒性,能在不同的循环工况下实现恒SOC控制,且具有较好的燃油经济性。  相似文献   

氮肥减量配施生物炭对稻田有机碳矿化及酶活性影响     

郭琴波  王小利  段建军  皮义均  林仕芳 《水土保持学报》2021,35(5):369-374,383

氮肥减量配施生物炭对于提升土地生产力、提高土壤碳汇能力以及缓解气候变暖具有重要意义。依托大田试验,设置5个氮肥用量梯度(T0～T4):100%化肥氮,90%化肥氮,80%化肥氮,70%化肥氮,60%化肥氮,采用等氮原则,氮肥减少量用等氮量生物炭替代,以不施肥为对照(CK),结合室内矿化培养,揭示稻田有机碳矿化及酶活性对氮肥减量配施生物炭的响应。结果表明:与T0处理相比,T3处理(70%化肥氮+7.5 t/hm~2生物炭氮)土壤全氮,碱解氮及速效磷依次显著提高了6.67%,8.36%及30.94%(P0.05),T4处理的速效钾含量最高,显著提高了23.78%(P0.05)。氮肥减量配施生物炭可有效提升土壤有机碳(SOC)含量,且随配施生物炭比例的增大而增大;与矿化前相比,各处理矿化后SOC,微生物量碳(MBC)及微生物熵(qMB)依次下降1.39～1.75 g/kg, 24.62～67.57 mg/kg及0.13%～0.32%(P0.05)。SOC矿化速率在培养的第1天达到峰值,第1阶段(第1～6天)迅速下降,第2阶段(第6～30天)缓慢下降,第3阶段(第30～45天)矿化速趋于平稳,矿化速率与培养时间呈对数函数关系(P0.01)。培养结束时SOC累积矿化量和累积矿化率的变化范围分别为1.39～1.75 g/kg和6.02%～8.43%,均以T3处理最低。与CK和T0处理相比,T3处理的过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性最高,T1处理的酸性磷酸酶活性最高。水稻产量以T3处理(7.37 t/hm~2)最高,比T0处理增产39.58%(P0.05)。综上,氮肥减量30%配施生物炭可明显提高土壤肥力,减少SOC矿化,增加土壤固碳,提高土壤酶活性及水稻产量。  相似文献   

Effects of part and whole straw returning on soil carbon sequestration in C3–C4 rotation cropland     

Zhen Liu  Tianping Gao  Wentao Liu  Kai Sun  Yanni Xin  Hongjian Liu  Shengzhao Wang  Geng Li  Huifang Han  Zengjia Li    Tangyuan Ning 《植物养料与土壤学杂志》2019,182(3):429-440

Long‐term no‐tillage management and crop residue amendments to soil were identified as an effective measure to increase soil organic carbon (SOC). The SOC content, SOC stock (SOCs), soil carbon sequestration rate (CSR), and carbon pool management index (CPMI) were measured. A stable isotopic approach was used to evaluate the contributions of wheat and maize residues to SOC at a long‐term experimental site. We hypothesized that under no‐tillage conditions, straw retention quantity would affect soil carbon sequestration differently in surface and deep soil, and the contribution of C3 and C4 crops to soil carbon sequestration would be different. This study involved four maize straw returning treatments, which included no maize straw returning (NT‐0), 0.5 m (from the soil surface) maize straw returning (NT‐0.5), 1 m maize straw returning (NT‐1), and whole maize straw returning (NT‐W). The results showed that in the 0–20 cm soil layer, the SOC content, SOCs, CSR and CPMI of the NT‐W were highest after 14 years of no‐tillage management, and there were obvious differences among the four treatments. However, the SOC, SOCs, and CSR of the NT‐0.5 and NT‐W were the highest and lowest in 20–100 cm, respectively. The value of δ¹³C showed an obviously vertical variability that ranged from –22.01‰ (NT‐1) in the 0–20 cm layer to –18.27‰ (NT‐0.5) in the 60–80 cm layer, with enriched δ¹³C in the 60–80 cm (NT‐0.5 and NT‐1) and 80–100 cm (NT‐0 and NT‐W) layers. The contributions of the wheat and maize‐derived SOC of the NT‐0.5, NT‐1 and NT‐W increased by 11.4, 29.5 and 56.3% and by 10.7, 15.1 and 40.1%, relative to those in the NT‐0 treatment in the 0–20 cm soil layer, respectively. In conclusion, there was no apparent difference in total SOC sequestration between the NT‐0.5, NT‐1, and NT‐W treatments in the 0–100 cm soil layer. The contribution of wheat‐derived SOC was higher than that of maize‐derived SOC.  相似文献   

侵蚀红壤区植被恢复对表层与深层土壤有机碳矿化的影响   总被引：4，自引：1，他引：4  

张浩  吕茂奎  江军  蒲晓婷  王恩熙  邱曦  谢锦升 《水土保持学报》2016,(1)

试验研究了典型红壤侵蚀区不同植被恢复年限(0,11,31a)的表层(0—10cm)和深层(60—80cm)土壤有机碳矿化特征。结果表明:深层土壤有机碳84d累积矿化量或潜在矿化量显著低于表层土壤,植被恢复则显著增加了表层和深层土壤累积矿化量或潜在矿化量(P0.05),相关分析显示土壤有机碳累积矿化量或潜在矿化量与WSOC、MBC和SOC显著(P0.05)或极显著(P0.01)相关,表明碳矿化底物数量是决定土壤碳累积矿化量或潜在矿化量的主导因子;对照表层土壤的矿化速率常数(k)高于深层土壤的,植被恢复降低了表层土壤的k值(P0.05),对深层土壤的k值却没有显著影响;而深层土壤矿化率显著高于表层土壤,且植被恢复后均显著降低(P0.05),相关分析显示土壤有机碳矿化率与微生物代谢熵呈极显著的正相关(P0.01),表明微生物碳利用效率是影响土壤碳矿化率的重要因素,而深层土壤微生物碳利用效率显著低于表层土壤,但植被恢复可以改善侵蚀红壤的环境条件,提高土壤微生物的碳利用效率,从而增强土壤固碳能力。  相似文献   

Short‐term degradation of semiarid grasslands—results from a controlled‐grazing experiment in Northern China     

Martin Wiesmeier  Olivia Kreyling  Markus Steffens  Philipp Schoenbach  Hongwei Wan  Martin Gierus  Friedhelm Taube  Angelika Kölbl  Ingrid Kögel‐Knabner 《植物养料与土壤学杂志》2012,175(3):434-442

The assessment of grassland degradation due to overgrazing is a global challenge in semiarid environments. In particular, investigations of beginning steppe degradation after a change or intensification of the land use are needed in order to detect and adjust detrimental land‐use management rapidly and thus prevent severe damages in these sensitive ecosystems. A controlled‐grazing experiment was established in Inner Mongolia (China) in 2005 that included ungrazed (UG) and heavily grazed plots with grazing intensities of 4.5 (HG4.5) and 7.5 (HG7.5) sheep per hectare. Several soil and vegetation parameters were investigated at all sites before the start of the experiment. Topsoil samples were analyzed for soil organic C (SOC), total N (N_tot), total S (S_tot), and bulk density (BD). As vegetation parameters, aboveground net primary productivity (ANPP), tiller density (TD), and leaf‐area index (LAI) were determined. After 3 y of the grazing experiment, BD increased and SOC, N_tot, S_tot, ANPP, and LAI significantly decreased with increasing grazing intensity. These sensitive parameters can be regarded as early‐warning indicators for degradation of semiarid grasslands. Vegetation parameters were, however, more sensitive not only to grazing but also to temporal variation of precipitation between 2006 and 2008. Contrary, soil parameters were primarily affected by grazing and resistant against climatic variations. The assessment of starting conditions in the study area and the application of defined grazing intensities is essential for the investigation of short‐term degradation in semiarid environments.  相似文献   

耕作对旱区坡耕地土壤碳素转化及冬小麦产量的影响   总被引：5，自引：0，他引：5  

张洁  姚宇卿  吕军杰  王育红  金轲  王聪慧  胡博文  李俊红  丁志强 《土壤通报》2007,38(5):882-886

利用长期定位试验(1999开始保护性耕作,2004年采样测定),在豫西旱区坡耕地上进行了不同耕作对土壤有机碳、微生物态碳及水分利用效率的影响研究。结果表明:深松覆盖和免耕覆盖处理的耕层有机碳增加较明显,以深松覆盖有机碳含量最高为6.79gkg-1,比传统耕作高13.82%,其次是免耕,较传统高11.58%,而少耕却较传统降低了1.38%,随着土层的加深,土壤有机碳含量降低,0～60cm有机碳平均值,深松和免耕较传统分别增加了14.08%、5.41%,少耕较传统减少1.12%。土壤微生物碳对耕作敏感,其含量免耕>深松>传统>少耕,分别为206.87mgkg-1、138.43mgkg-1、115.42mgkg-1和112.57mgkg-1,较传统增加79.3%、19.9%和-2.5%。土壤有机碳和土壤微生物态碳都有坡下富集现象。少耕、免耕、深松和传统的SMBC/SOC的值分别为1.91%、3.11%、2.04%和1.93%,免耕和深松对培肥地力、改善环境有好的应用前景;同时免耕覆盖与深松覆盖可提高产量,增产分别达10.22%与9.26%;可提高水分利用效率。  相似文献   

大尺度散体组构分维和SOC判据研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

高召宁  姚令侃  苏凤环  齐颖  杨庆华 《水土保持通报》2007,27(1):86-91

介绍了15组散粒体自组织临界性与粒径的非均匀性有关的真实沙堆模型,分析了实验表现出来的3种动力学行为:即准周期分布、正态分布和负幂律分布;进而研究了非均匀系数不能描述系统组构的自相似性和作为自组织临界性的判据。应用分形理论研究了沙堆组构的分形特征。研究结果表明,非均匀系数为1.53~5.0时,沙堆组构具有良好的分形特征,分维数在非均匀系数<2.85时增长较快,>2.85时增长较慢,但分维数不超过3.0。分析了沙堆组构的分形特征与自组织临界性的内在联系,指出呈现出自组织临界性的系统具有稳健的分形结构,并讨论了自组织临界性的判据。最后探讨了SOC理论在山地灾害预测预报和防治工程设计中的应用。  相似文献