湿地土壤溶解性有机碳研究进展
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文章编号:1005-2690(2019)08-0134-01中图分类号:S153.62文献标志码:A土壤有机碳储量的影响因素研究杨慧敏(吉林师范大学旅游与地理科学学院,吉林四平136000)摘要:通过对土壤有机碳储量及影响因素进行研究,以期找到维持和提高土壤有机碳库的有效措施,为我国土壤资源的可持续开发利用提供参考,最终达到土壤固碳和农业增产的目的。
关键词:土壤;有机碳;储量;影响因素1土壤有机碳储量土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)作为土壤有机质的一种化学量度,在提高土壤肥力、改善土壤结构、促进植物生长等方面发挥着重要作用。
SOC在全球碳总量(2344Pg)中占有巨大比重。
据估算,土壤有机碳库储量为1550Pg,大于植被和大气碳的总和[1]。
其中,农田生态系统的碳储量占陆地土壤碳储量的8%~10%(120~150Pg)[2],但是全球农业土壤的固碳潜力仅为20Pg。
以往研究有机碳时,注重其对农业生产的作用,而如今的研究更注重其对于生态环境的意义[3]。
2影响因素2.1自然因素2.1.1环境因素土壤有机碳是指土壤有机质(SOM)中的碳含量,是陆地生态系统碳氮循环的重要组成部分。
有机碳释放和降解的速率主要取决于SOC本身的分子结构、化学性质和地表枯落物与死亡根系的数量与质量,其中土壤有机碳分子结构又是影响有机碳质量和功能的重要内在因素。
研究发现,一些结构比较稳定的有机碳(如木质素)在土壤中分解转化的速率竟然比其他有机碳短[4-6],而一些性质比较活跃的有机碳(如糖类)却可以稳定在土壤中长达10年之久[7]。
这也许是因为不同种类细菌代谢方式不同,所以分解的机制也有一定区别[8]。
SOC虽然是由微小的化学分子组成的,但是其持久性却不是由分子性质所决定的,而是取决于生态系统的属性,如生物群的空间异质性、环境条件等。
所以,分子结构的抗性并非完全地控制有机碳在土壤中的长期持久性[9]。
《应用与环境生物学报》Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/ki.1006-687x.2020.11047滨海不同生境湿地土壤有机碳官能团特征及其影响因子李召阳刘晟刘嘉元李德生刘福德**天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384摘要近年来,围填海等滨海湿地的开发和利用活动较为频繁,造成滨海湿地土壤有机碳储量和分布格局不断发生变化,这对正确评估滨海湿地应对人为干扰的能力及制定合理的可持续发展对策是一种挑战。
以天津、东营和昌邑滨海地区的潮上带和潮间带湿地为研究对象,采用傅里叶红外光谱法研究不同生境滨海湿地土壤有机碳官能团的组成与数量特征,并结合理化性质的变化揭示土壤有机碳官能团的影响因子。
结果显示,东营、天津和昌邑湿地土壤有机碳官能团类型大致相同,其中糖类、脂肪类、氨基酸和酚类占比较大,芳香烃、苯类和酮类占比较小。
虽然不同地点滨海湿地的土壤有机碳官能团结构大致相同,但东营与天津湿地土壤各吸收峰强度显著大于昌邑湿地(P < 0.05)。
主成分分析结果表明前2轴累计解释了79.6%的土壤有机碳官能团的变化,表明上述官能团能够反映滨海湿地土壤有机碳的分布特征。
研究同时发现东营和昌邑滨海潮间带与潮上带湿地的土壤样品区分度较高,潮上带湿地土壤中属于疏水基团的烯烃类、酮类、苯系物和芳香化合物的吸收峰强度与相对峰面积显著大于潮间带,但天津采样点距离河口较近,淡咸水的交替作用使潮间带与潮上带区分并不明显。
蒙特卡洛检验结果表明土壤总磷(P = 0.002)、有机碳(P = 0.002)、总碳(P = 0.002)、总氮(P = 0.004)、pH(P = 0.006)和盐度(P= 0.03)对土壤有机碳官能团的数量分布均有显著影响,但土壤总磷含量的解释量最高,达到了39.7%。
综上,滨海湿地土壤有机碳官能团结构不随地点和生境发生变化,但其数量特征受植被生长和土壤理化性质影响显著,各理化性质中土壤总磷含量是影响滨海湿地土壤有机碳官能团数量分布最大的驱动因子,该发现对于氮磷输入比例日益增加的河口海岸湿地及近海水域富营养化的修复与治理尤为重要。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald83DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.29.083土壤溶解性有机碳组分连续分级测定方法①臧榕 赵海超*黄智鸿 赵海香 乔赵崇(河北北方学院 河北张家口 075000)摘 要:有机碳是土壤中的重要组分,有机碳组分是影响土壤有机碳活性及生态效应的主要内因。
为更好的揭示有机碳组分对生态环境演变的响应规律,系统的分级土壤有机碳是研究的重点。
该研究为获得土壤有机碳多级浸提方法,在前人研究的基础上选择四种浸提剂,确定浸提时间,并对冀北坝上土壤进行测定。
结果表明,浸提方法为:(1)水溶性有机碳,按照土水质量比1:2加入去离子水,振荡浸提12h,获得低分子量活性有机碳,占总有机碳的1.13%~3.35%;(2)热水解有机碳,残渣加入去离子水,在100℃下水浴2h,获得土壤团聚体表面吸附的有机碳等,占总有机碳2.75%~7.14%;(3)酸解有机碳,残渣加入1mol ·L -1的盐酸,浸提2h,获得富里酸等大分子有机碳,占总有机碳2.11%~7.15%;(4)碱解有机碳,残渣加入0.2mol ·L -1的NaOH,浸提6h,获得胡敏酸等稳定态腐殖质,占总有机碳8.17%~51.07%。
浸提方法能较好反映不同溶解性有机碳组分对土地利用方式的响应。
关键词:土壤 有机碳 溶解性有机碳 连续分级方法中图分类号:S153.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)10(b)-0083-05A bstract: Organic carbon is an important component in soil, and organic carbon components were the main internal factor affecting soil organic carbon activity and ecological effects. The research of the systematic classif ication of soil organic carbon can be to reveal the response laws of organic carbon components to the evolution of ecological environment. This study had obtained a multi-stage extraction method of soil organic carbon, selected four kinds of extractants based on previous studies to determine the extraction time and determined the soil organic carbon in the Weibei Dam. The results showed that the four extraction methods were followed. (1) To extract water-soluble organic carbon. The deionized water was added to soil according to the mass ratio of soil to water 1:2, and oscillated for 12 h to obtain low molecular weight active organic carbon. It accounted for 1.13%-3.35% of total organic carbon. (2) To obtain thermal hydrolysis of organic carbon. The residue was added to deionized water and heated for 2 h by water bath at 100 °C, and obtained the organic carbon adsorbed on the surface of the soil aggregate. The thermal hydrolysis of organic carbon accounted for 2.75% to 7.14% of the total organic carbon. (3) Fulvic acid and other macromolecular organic carbon (2.11-7.15%) were obtained by acidolysis of organic carbon and adding 1 mol L-1 hydrochloric acid to the residue for 2 h. (4) To obtain alkaliolytic organic carbon. The residue was added with 0.2molL-1 NaOH, and extracted for 6h to obtain stable humus such as humic acid, which accounted for 8.17~51.07% of total organic carbon. The extraction method could better ref lected the response of different dissolved organic carbon components to land use method.Key Words: Soil; Organic carbon; Dissolved organic carbon; Continuous grading method①基金项目:河北北方学院国家级大学生创新创业项目(项目编号:2017003); 河北北方学院卓越农林项目;河北北方学 院博士基金(项目编号:12995543);河北省科技攻关项目(项目编号:13226402D );河北省科技支撑重点项目 (项目编号:13226402D );张家口科技支撑项目(项目编号:1611050C )。
湿地生态系统球囊霉素相关土壤蛋白土壤酶及土壤碳氮研究进展刘艺; 赵光影; 刘超; 冯晓雯; 李宇茜【期刊名称】《《安徽农业科学》》【年(卷),期】2019(047)024【总页数】3页(P4-6)【关键词】球囊霉素相关土壤蛋白; 土壤酶; 土壤碳氮【作者】刘艺; 赵光影; 刘超; 冯晓雯; 李宇茜【作者单位】黑龙江省普通高等学校地理环境遥感监测重点实验室哈尔滨师范大学黑龙江哈尔滨150025【正文语种】中文【中图分类】S154球囊霉素相关土壤蛋白,是由丛枝菌根真菌分泌到土壤中的蛋白质,它是目前发现的唯一能够分泌到土壤中的蛋白质,因此受到广泛的关注[1]。
丛枝菌根真菌是一种常见的真菌,由维管束植物根分泌而成,属于球囊菌门[2]。
丛枝菌根真菌和植物相互依存共同生长,植物吸收营养,主要是有机磷,而真菌吸收己糖,以三酰甘油的形式分布在丛枝菌根真菌的菌丝中[3]。
植物固定的碳5%~85%输送到根系传输到菌根真菌。
丛枝菌根真菌对土壤碳蓄积和全球碳平衡具有重要作用被证明具有改善土壤结构固定土壤中重金属,保护有机碳等重要生态结构。
丛枝菌根真菌是碳和氮的重要储存库,它是植物、真菌、土壤三者之间循环转化的媒介,土壤中碳、氮动态变化能够使丛枝菌根真菌有很大的改变[4]。
球囊霉素相关土壤蛋白能够使土壤中有机碳、氮维持稳定,并且可以调节土壤的物理性质[5]。
土壤酶在生态系统中主要参与物质循环和能量转化过程[6]。
土壤酶和球囊霉素相关土壤蛋白都和土壤碳、氮密切相关[7]。
由于丛枝菌根真菌能够与超过80%的陆地植物同时存在并且可以相互转化,因此,球囊霉素对于自然界也广泛的影响。
1 湿地土壤碳氮的研究湿地生态系统中,土壤微生物不仅能够加速能量流动,还可以促进物质循环,所以它可以使系统稳定。
土壤微生物在废物处理、生态修复、气体调节和生物多样性保护等生态过程中也发挥了重要作用[8]。
泥炭地的形成原因是死亡后的植物体所产生微生物与土壤动物相互作用[9]。
土壤可溶性有机碳中文名:可溶性有机碳;土壤溶解有机碳定义:指在一定的时空条件下,受植物和微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、易分解、易矿化,其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素。
其不是一种单纯的化合物,而是土壤有机碳的组成部分之一。
来源:土壤中 DOC 的来源一般可以分为两种:一种是土壤自身含有的;另一种是外部进入土壤的,例如枯枝落叶、植物残体经淋溶而带入土壤的 DOC,或者通过施用有机肥(城市污泥、家畜粪尿、人粪尿、秸秆堆肥、有机废弃物)等农事的活动进入土壤的 DOC。
生物废弃物,如家禽和动物的粪尿以及污水污泥等增加了 DOC 的总量,它既可以充当DOC 的来源,也可以增强土壤有机质的溶解。
在天然水中,DOC 的浓度范围一般是 0~50 mg/L。
在湿地土壤溶液中,一般为 25~50 mg/L,与森林土壤剖面淋滤水中的 DOC 含量相近。
在土壤溶液中,DOC 的浓度范围通常在 0~81 mg/L之间。
河水和地下水中DOC浓度一般很低,约2~10 mg/L。
组成:(1)亲水的酸性有机质(HPIA)。
包括低分子量的及高羟基/碳比(COOH∶C)的腐殖质和非腐殖质,例如羧酸等。
(2)水的中性有机质(HPIN)。
包括单糖、醇和非腐殖质结合的多糖等。
(3)亲水的碱性有机质(HPIB)。
包括蛋白质等。
(4)疏水的酸性有机质(HPOA)。
这一组分大致与土壤中的富里酸和胡敏酸相似。
(5)疏水的中性有机质(HPON)。
主要包括碳水化合物、长链脂肪酸、烷基醇和带有少量功能团的腐殖质等。
(6)疏水的碱性有机质(HPOB)。
主要有芳香族胺类等。
河南农业科学,2023,52(11):10⁃20Journal of Henan Agricultural Sciencesdoi:10.15933/ki.1004-3268.2023.11.002有机碳对土壤团聚体形成的影响研究进展周家昊1,2,褚军杰2,3,孙万春2,邹平2,俞巧钢2,马军伟2,杨军1,4(1.长江大学农学院,湖北荆州434025;2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,浙江杭州310021;3.浙江农林大学环境与资源学院,浙江杭州311300;4.长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心,湖北荆州434025)摘要:土壤有机碳(SOC )作为参与生物地球化学循环的重要物质,在土壤团聚体形成与稳定中起重要作用。
回顾了土壤团聚体的定义、特征和形成理论,分析了SOC 在团聚体中的周转过程,综述了SOC 数量、SOC 结构、微生物残体碳及SOC 损失在土壤团聚体形成中的作用及影响,从土壤碳汇与团聚体的协同关系角度对健康土壤的培育提出建议,并对土壤团聚体领域未来研究方向作出展望,以期为土壤资源可持续发展提供参考。
关键词:土壤团聚体;有机碳;碳汇;胶结作用;微生物残体碳中图分类号:S156文献标志码:A文章编号:1004-3268(2023)11-0010-11Research Progress on the Effect of Organic Carbon on the Formationof Soil AggregatesZHOU Jiahao 1,2,CHU Junjie 2,3,SUN Wanchun 2,ZOU Ping 2,YU Qiaogang 2,MA Junwei 2,YANG Jun 1,4(1.College of Agriculture ,Yangtze University ,Jingzhou 434025,China ;2.Institute of Environmental Resources and Soil and Fertilizer ,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences ,Hangzhou 310021,China ;3.School of Environment and Resources ,Zhejiang A &F University ,Hangzhou 311300,China ;4.Engineering Research Center of Ecology andAgricultural Use of Wetland ,Ministry of Education ,Yangtze University ,Jingzhou 434025,China )Abstract :Soil organic carbon (SOC ),as an important substance involved in biogeochemical cycles ,plays an important role in the formation and stability of soil aggregates.The definition ,characteristics and formation theory of soil aggregates were reviewed ,the turnover process of SOC in aggregates was analyzed ,and the role and influence of SOC quantity ,SOC structure ,microbial residue carbon and SOC loss in the formation of soil aggregates were reviewed.Suggestions on the cultivation of healthy soil were put forward from the perspective of the synergistic relationship between soil carbon sink and aggregates ,and the future research direction of soil aggregates was prospected in order to provide reference for the sustainable development of soil resources.Key words :Soil aggregate ;Organic carbon ;Carbon sink ;Cementation ;Microbial residual carbon 收稿日期:2023-06-06基金项目:浙江省重点研发计划项目(2021C02035,2022C02045)作者简介:周家昊(1997-),男,湖北宜昌人,在读硕士研究生,研究方向:植物营养学。
冻融作用对土壤有机碳库及微生物的影响研究摘要:冻融是一种物理地质活动和现象,主要表现为温度低于0℃或高于0℃过程中所表现的冻结和融化现象,该现象在中、高纬度、高海拔的冻土区中广泛存在。
由于在冻融的过程中会对土壤结构以及土壤理化指标产生直接的影响,因此在冻融作用的影响土壤有机碳库及微生物也会发生较为明显的变化。
研究冻融作用对土壤有机碳库及微生物的影响对于改良土壤,促进农业生产具有重要的意义。
因此本文从冻融作用对土壤理化性质的影响出发,探析冻融对土壤有机碳库以及微生物的影响。
关键词:冻融作用;土壤;微生物;碳库1.冻融作用对土壤理化性质的影响1.1对物理性质的影响土壤在冻融作用下的物理特性发生了明显的改变。
聚合体是土壤结构的基本单位,是由土粒胶结物构成的颗粒,其特征是多级孔性与孔隙兼备。
直径在0.25 mm以下称为微聚集体,0.25~20 mm称为团簇。
土壤团块是影响土壤水分、酥松度以及温度的主要因素,也是影响土壤理化性质的主要因素。
土壤的冻融循环可以使土壤结构发生变化,使聚合体的稳定性受到影响,释放出的养分被微生物所利用,而破坏的程度与土壤类型、有机质含量、含水量、初始团聚体的大小、冻结温度和冻融循环的次数等因素有关。
目前普遍认为,由于冻融的影响,土壤的结构发生了变化,导致了土壤的孔隙度增大、容重下降,尤其是在表土中这一现象更为明显。
土壤容重受冻融效应的影响与土壤初始容重、土壤含水量、土壤深度等因素有关。
在0~20 cm的土壤中,高水分条件下,表层5 cm的容重减小幅度大,而下部的体积变小;水分含量较低时,其效果则相反;当水分含量相同时,小容重增加,大容重减小。
所以,从整体上看,冻融作用使得体积较轻的松软土体密度较大,体积较大的土体趋于松散。
另外,研究还发现,在同样的情况下,冻融土壤的的入渗能力比未经冻融的土壤要低得多,有减渗作用,并且渗透速率减小。
在冻融过程中,土壤的入渗能力先由大变小,然后由小变大,从而使导水率下降。
土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题———兼开展中国水稻土有机碳固定研究的建议潘根兴,李恋卿,张旭辉(南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏南京210095)摘要:缓解碳汇饱和的碳固定及其机制是寻找陆地生态系统碳管理可持续战略的主要科学问题。
土壤有机碳是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。
近年来,国际学术界在探讨温带森林、湿地和极地生态系统与土壤碳汇效应的同时,越来越重视农业土壤有机碳库的变化及其对陆地生态系统和大气C O 2的源汇效应,以及其在人类利用和管理与生态环境演变中的动态变化。
西方国家已将固碳农业作为环境管理的导向。
对土壤中有机碳固定作用的研究已应用颗粒分组13C NMR 或CP M AS ΟNMR 技术,揭示土壤有机碳的微团聚体分布、腐殖质的转化和分子结构变化及其与土壤矿物质结合机制的微观水平。
土壤有机碳在生态环境变化和全球变化下的稳定性是认识土壤碳库对于全球变化的长期效应的基本问题,成为土壤碳研究的热点。
目前主要从土壤升温和空气C O 2加倍两方面进行研究,但短期的实验结果用于讨论长期效应时仍存在不定性。
中国大面积的水稻土自1980年以来显示出的有机碳库增加现象说明农业生产对大气C O 2可能产生汇效应。
但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。
因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作用与土壤微团聚体中矿物质、有机质和生物质的相互结合关系的层面上进行多学科研究。
关键词:土壤有机碳;碳固定;全球变化中图分类号:S15316 文献标识码:A 文章编号:10002030(2002)03010010Perspectives on issues of soil carbon pools and global change—With suggestions for studying organic carbonsequestration in paddy soils of ChinaPAN G en 2xing ,LI Lian 2qing ,ZH ANG Xu 2hui(Institute of Res ources ,Ecosystem and Environment of Agriculture ,Nanjing Agric Univ ,Nanjing 210095,China )Abstract :Carbon sequestration is one of the research targets for mitigating the carbon sink saturation trend and seeking feasible carbon management strategies of terrestrial ecosystem.S oil organic carbon (S OC )has been shown as one of the largest and m ost m obile carbon pools of the earth surface ecosystem.F or the last decade ,increasing attention has been given to the S OC pool change in relation to the sink or s ource effect of air C O 2and to the dynamics under global change scenarios.Carbon sequestration agriculture has been recognized as the key approaches to sustainable agriculture in western countries.The research of S OC sequestration has been increasingly directed to S OC partitioning and binding behavior in s oil aggregates (s oil particle fractions )by constitutional characterization with m odern S OC structure analysis technologies such as 13C NMR.The lability of S OC has become one of the research foci in understanding the long 2term effects of S OC pool under climatic change and environmental stresses.H owever ,uncertainty of S OC turnover is still in debt when interpreting the re 2sults from short 2term laboratory incubation by using both s oil warming and air C O 2doubling treatments.Despite of arguments on the general S OC loss ,an increasing trend of S OC in paddy s oils has been evidenced by many pilot experiments and statewide s oil survey data since 1980πs in China.Nevertheless ,less is understood on S OC distribution ,binding mechanisms in paddy s oils of China and their changes in response to agricultural practices ,s oil fertility ev olution and environmental stresses.Interaction of physical ,chemical and biological fea 2tures in paddy s oils ,ass ociation of S OC with mineral and bioorganic materials in aggregates deserves urgent research needs.K ey w ords :s oil organic carbon ;carbon sequestration ;global change 收稿日期:20020312 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40171052);国家自然科学基金重点项目资助 作者简介:潘根兴(1958),教授,博导,从事土壤环境学、土壤碳循环与全球变化研究。