黄土丘陵区不同小流域土壤有机碳库含量、稳定性特征及其影响因素
发布时间：2021-10-12 13:25
土壤有机碳（SOC）作为土壤重要的组成成分之一,在保持土壤肥力和维持土壤健康方面扮演着极为重要的角色。黄土丘陵区在植被不断恢复的过程中,土壤有机碳库储量也随之发生了变化。不同小流域因其植被恢复的侧重点不同,恢复的效应可能也不同,是否会对土壤有机碳库的稳定性造成不同影响还需进一步研究。因此本研究选取黄土丘陵区4个不同小流域（坊塌流域、纸坊沟流域、董庄沟流域及杨家沟流域）为研究对象,将土壤有机碳库按照周转时间划分为:土壤活性碳库、土壤缓效性碳库及土壤惰性碳库,通过野外采样、室内培养及实验测定,采用结构方程模型进行综合解释,探究不同小流域内土壤各有机碳库的含量变化特征、周转时间、分解速率及其影响因素,辨析不同小流域土壤有机碳库含量、稳定性变化特征及其主要的影响因素,以期为黄土丘陵区植被恢复过程中土壤固碳效应的评估提供一些实践指导和数据支撑。其主要结论如下:（1）不同小流域之间,自然恢复下的董庄沟流域土壤有机碳的稳定性较其他三种小流域更强。农业种植为主型下的坊塌流域,0-20cm土层活性有机碳库、缓效性有机碳库及惰性碳库所占比例高于20-40cm土层,且所占比例的顺序为:惰性碳库>缓效性...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
土壤活性碳库、缓效性碳库及惰性碳库与土壤基本理化性质、团聚体性质关系的冗余分析
第九章土壤有机碳库含量、稳定性及其影响因素的耦合分析95的因果关系可视化。本研究中使用结构方程模型将植物各器官碳、地上、地下生物量、土壤基本理化性质、土壤微生物量及微生物多样性指数与土壤有机碳库含量和周转时间进行拟合分析，使得土壤各有机碳库的稳定性及其影响因素更为直观。图9-3的结构方程模型各项拟合指数x2/df<2、P>0.05、CFI>0.900，说明此方程可以用来反映土壤基本理化性质、团聚体组分及细菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响。由图9-3可知，土壤理化性质、团聚体组分及微生物丰度指数主要是通过直接或间接地作用于土壤有机碳的周转时间，从而对土壤有机碳库的稳定性产生影响。其中TN含量和pH值作用于细菌的ACE指数，而对活性有机碳库的周转时间产生影响；SOC含量和pH值通过影响Chao指数从而影响缓效性碳库的周转时间；pH值通过影响0.5-1mm团聚体所占比例，进而对惰性碳周转时间产生影响；SOC含量通过对1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而使缓效性碳库和惰性碳库的周转时间发生变化，且对缓效性碳库的周转时间产生消极的影响（-0.70），而对惰性碳库则是积极的作用（0.40）。图9-3土壤性质、团聚体组分及细菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响Figure9-3Effectsofsoilproperties,fractionsofsoilaggregatesandbacterialdiversityindexonthestabilityofsoilorganiccarbonpools由图9-4可知，土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数及土壤各有机碳库的周转时间所拟合的结构方程模型其x2/df<2、P>0.05、CFI>0.900，因此，也可以用来反应土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数对土壤有机碳稳定性的影响过程。SOC含量可对真菌的Simpson指数和1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而影响活性有机碳的周转时间；pH值可对真菌的A
黄土丘陵区不同小流域下土壤有机碳库含量、稳定性特征及其影响因素96所占比例产生影响，进而对缓效性碳库的周转时间产生影响；SOC含量可对1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而影响缓效性有机碳库的周转时间产生影响；pH值和SOC含量可通过对0.5-1mm、1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而对惰性碳库的周转时间产生影响；TN含量通过对Simpson指数产生影响而对土壤活性碳库的周转时间产生影响。图9-4土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响Figure9-4Effectsofsoilproperties,fractionsofsoilaggregatesandfungaldiversityindexonthestabilityofsoilorganiccarbonpools9.2讨论本研究中，不同小流域下，土壤理化性质对土壤有机碳库的影响主要表现在SOC和TN含量对有机碳库含量的影响方面，而对土壤各有机碳库周转时间的影响并不显著，这可能是因为SOC和TN含量可直接对土壤有机碳库的含量产生影响，而土壤理化性质对于有机碳库的周转时间则是通过其他因子而产生的间接影响，因此仅通过简单的相关性分析难以判断出其中的作用过程。如pH值在表9-1的相关性分析中显示与各有碳库的周转时间不存在显著的相关关系，而在图9-1和9-2中，可以发现pH可通过影响不同粒径团聚体所占比例和微生物的丰度指数，从而对有机碳库的周转时间产生影响。本研究中，农业种植为主型、植被恢复为主型及自然恢复下，地下生物量对活性有机碳库和缓效性碳库含量和周转时间的影响较大，而人工恢复下，地上生物量则对土壤活性碳库和缓效性碳库含量和周转时间的影响较大。这可能是因为人工恢复下，人为的管理措施对植被
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地土壤细菌群落结构对于降水变化的响应[J]. 李娜,王宝荣,安韶山,焦峰,黄倩. 环境科学. 2020(09)
[2]黄土丘陵区人工柠条恢复为主小流域土壤有机碳空间变异性及其影响因素[J]. 栗文玉,刘小芳,赵勇钢,高冉,杜雨佳,张星星. 水土保持研究. 2020(02)
[3]刈割留茬高度对大针茅草原群落生物量的影响[J]. 张峰,陈大岭,赵萌莉,郑佳华,杨阳,乔荠瑢,贾丽欣,赵天启. 中国草地学报. 2019(05)
[4]不同植被配置模式下矿区土壤有机碳与酶活性动态[J]. 关炳昌,刘家豪,朱宇恩,李华. 山西农业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]华北石质山区不同植被恢复类型土壤碳、氮特征[J]. 杜满义,封焕英,张连金,裴顺祥,辛学兵,孔庆云,孙丽芳,孙长忠. 生态学杂志. 2018(06)
[6]凤阳山不同植被恢复方式对土壤有机碳及其组分的影响[J]. 张勇,胡海波,王增,高海力,黄玉洁,刘胜龙. 东北林业大学学报. 2018(06)
[7]黄土高原南北样带土壤有机碳空间变异及其影响因素[J]. 任广琦,贾小旭,贾玉华,郭成久. 干旱区研究. 2018(03)
[8]黄土高原植被自然恢复和人工造林对土壤碳氮储量的影响[J]. 刘玉林,朱广宇,邓蕾,陈磊,上官周平. 应用生态学报. 2018(07)
[9]生态恢复对红壤侵蚀地土壤有机碳组成及稳定性的影响[J]. 江淼华,吕茂奎,林伟盛,谢锦升,杨玉盛. 生态学报. 2018(13)
[10]黄土丘陵区小流域生态恢复对土壤有机碳和全氮的影响[J]. 张祎,任宗萍,李鹏,时鹏,蒋凯鑫,马田田,肖列,赵宾华. 水土保持学报. 2018(01)
本文编号：3432665
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
土壤活性碳库、缓效性碳库及惰性碳库与土壤基本理化性质、团聚体性质关系的冗余分析
第九章土壤有机碳库含量、稳定性及其影响因素的耦合分析95的因果关系可视化。本研究中使用结构方程模型将植物各器官碳、地上、地下生物量、土壤基本理化性质、土壤微生物量及微生物多样性指数与土壤有机碳库含量和周转时间进行拟合分析，使得土壤各有机碳库的稳定性及其影响因素更为直观。图9-3的结构方程模型各项拟合指数x2/df<2、P>0.05、CFI>0.900，说明此方程可以用来反映土壤基本理化性质、团聚体组分及细菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响。由图9-3可知，土壤理化性质、团聚体组分及微生物丰度指数主要是通过直接或间接地作用于土壤有机碳的周转时间，从而对土壤有机碳库的稳定性产生影响。其中TN含量和pH值作用于细菌的ACE指数，而对活性有机碳库的周转时间产生影响；SOC含量和pH值通过影响Chao指数从而影响缓效性碳库的周转时间；pH值通过影响0.5-1mm团聚体所占比例，进而对惰性碳周转时间产生影响；SOC含量通过对1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而使缓效性碳库和惰性碳库的周转时间发生变化，且对缓效性碳库的周转时间产生消极的影响（-0.70），而对惰性碳库则是积极的作用（0.40）。图9-3土壤性质、团聚体组分及细菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响Figure9-3Effectsofsoilproperties,fractionsofsoilaggregatesandbacterialdiversityindexonthestabilityofsoilorganiccarbonpools由图9-4可知，土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数及土壤各有机碳库的周转时间所拟合的结构方程模型其x2/df<2、P>0.05、CFI>0.900，因此，也可以用来反应土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数对土壤有机碳稳定性的影响过程。SOC含量可对真菌的Simpson指数和1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而影响活性有机碳的周转时间；pH值可对真菌的A
黄土丘陵区不同小流域下土壤有机碳库含量、稳定性特征及其影响因素96所占比例产生影响，进而对缓效性碳库的周转时间产生影响；SOC含量可对1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而影响缓效性有机碳库的周转时间产生影响；pH值和SOC含量可通过对0.5-1mm、1-2mm团聚体所占比例产生影响，从而对惰性碳库的周转时间产生影响；TN含量通过对Simpson指数产生影响而对土壤活性碳库的周转时间产生影响。图9-4土壤性质、团聚体组分及真菌多样性指数对土壤有机碳库稳定性的影响Figure9-4Effectsofsoilproperties,fractionsofsoilaggregatesandfungaldiversityindexonthestabilityofsoilorganiccarbonpools9.2讨论本研究中，不同小流域下，土壤理化性质对土壤有机碳库的影响主要表现在SOC和TN含量对有机碳库含量的影响方面，而对土壤各有机碳库周转时间的影响并不显著，这可能是因为SOC和TN含量可直接对土壤有机碳库的含量产生影响，而土壤理化性质对于有机碳库的周转时间则是通过其他因子而产生的间接影响，因此仅通过简单的相关性分析难以判断出其中的作用过程。如pH值在表9-1的相关性分析中显示与各有碳库的周转时间不存在显著的相关关系，而在图9-1和9-2中，可以发现pH可通过影响不同粒径团聚体所占比例和微生物的丰度指数，从而对有机碳库的周转时间产生影响。本研究中，农业种植为主型、植被恢复为主型及自然恢复下，地下生物量对活性有机碳库和缓效性碳库含量和周转时间的影响较大，而人工恢复下，地上生物量则对土壤活性碳库和缓效性碳库含量和周转时间的影响较大。这可能是因为人工恢复下，人为的管理措施对植被
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原草地土壤细菌群落结构对于降水变化的响应[J]. 李娜,王宝荣,安韶山,焦峰,黄倩. 环境科学. 2020(09)
[2]黄土丘陵区人工柠条恢复为主小流域土壤有机碳空间变异性及其影响因素[J]. 栗文玉,刘小芳,赵勇钢,高冉,杜雨佳,张星星. 水土保持研究. 2020(02)
[3]刈割留茬高度对大针茅草原群落生物量的影响[J]. 张峰,陈大岭,赵萌莉,郑佳华,杨阳,乔荠瑢,贾丽欣,赵天启. 中国草地学报. 2019(05)
[4]不同植被配置模式下矿区土壤有机碳与酶活性动态[J]. 关炳昌,刘家豪,朱宇恩,李华. 山西农业大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]华北石质山区不同植被恢复类型土壤碳、氮特征[J]. 杜满义,封焕英,张连金,裴顺祥,辛学兵,孔庆云,孙丽芳,孙长忠. 生态学杂志. 2018(06)
[6]凤阳山不同植被恢复方式对土壤有机碳及其组分的影响[J]. 张勇,胡海波,王增,高海力,黄玉洁,刘胜龙. 东北林业大学学报. 2018(06)
[7]黄土高原南北样带土壤有机碳空间变异及其影响因素[J]. 任广琦,贾小旭,贾玉华,郭成久. 干旱区研究. 2018(03)
[8]黄土高原植被自然恢复和人工造林对土壤碳氮储量的影响[J]. 刘玉林,朱广宇,邓蕾,陈磊,上官周平. 应用生态学报. 2018(07)
[9]生态恢复对红壤侵蚀地土壤有机碳组成及稳定性的影响[J]. 江淼华,吕茂奎,林伟盛,谢锦升,杨玉盛. 生态学报. 2018(13)
[10]黄土丘陵区小流域生态恢复对土壤有机碳和全氮的影响[J]. 张祎,任宗萍,李鹏,时鹏,蒋凯鑫,马田田,肖列,赵宾华. 水土保持学报. 2018(01)
本文编号：3432665
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