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联合FOD-sCARS的土壤有机质高光谱机器学习估测模型 被引量:3
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作者 吴梦红 窦森 +5 位作者 林楠 姜然哲 陈思 李佳璇 付佳伟 梅显军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期204-212,共9页
土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建... 土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建立SOM估测模型是现在较为合理有效的方法。为探索解决目前高光谱遥感影像建立SOM含量估测模型存在光谱数据冗余、光谱数据特征提取精度低、小样本模型泛化能力不强的问题,选择位于青海省湟中县的研究区,共采集67个土壤样本。获取资源1号02D(ZY1-02D)高光谱遥感影像并进行预处理得到样点像元光谱数据,采用分数阶微分变换(FOD)方法挖掘与SOM含量具有响应关系的敏感波段,以0.2为一个步长,利用相关性阈值法对比分析不同阶次微分处理数据挖掘能力;运用稳定性竞争性自适应重加权采样算法(sCARS)去除高光谱冗余数据获取建模特征波段,选择随机森林(RF)、极端梯度提升树、极限学习机和岭回归机器学习作为建模算法,以全波段和特征波段光谱数据分别作为模型输入变量构建SOM估测模型进行高光谱反演研究工作;最后根据最优特征变量和建模算法,基于ZY1-02D遥感影像进行了SOM空间分布制图。结果表明:采用FOD变换相比整数阶可以大大提高波段与SOM含量间的相关性,挖掘出更多细微的与SOM含量产生响应关系的光谱波段,其中0.8阶微分变换效果最优,较原始波段相比相关系数最大值提高了0.546;相较于全波段光谱数据,采用sCARS特征提取方法获取特征波段构建模型的估测精度得到较大提升,说明sCARS可以有效提升建模数据的质量,提升模型预测精度。建模算法中RF表现最优,R_(p)^(2)(模型决定系数)达到0.766,RPD达到1.86,较全波段建模结果R_(p)^(2)提升约7.58%;基于FOD-sCARS和RF实现了区域SOM含量估测制图。研究进一步验证利用星载高光谱遥感影像是实现区域SOM估测制图的可靠途径,研究结果可为估测区域SOM含量提供新思路,为利用星载高光谱遥感影像绘制SOM含量空间分布图提供了数据支持。 展开更多
关键词 高光谱遥感影像 分数阶微分变换 稳定性竞争性自适应重加权采样算法 土壤有机质 随机森林
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基于DNDC模型的藏北地区土壤有机碳储量模拟及影响因素分析
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作者 姜亦政 张美玲 湛雅芮 《冰川冻土》 2025年第4期1086-1098,共13页
土壤碳库是地球表层生态系统中最大的碳库之一,因其巨大的储量,在全球碳循环中发挥着关键作用。为了解藏北地区土壤有机碳库的储量、形态、动态过程、调控机制以及影响因素,本研究收集129个采样点的土壤样本,测定其土壤容重、含水率、p... 土壤碳库是地球表层生态系统中最大的碳库之一,因其巨大的储量,在全球碳循环中发挥着关键作用。为了解藏北地区土壤有机碳库的储量、形态、动态过程、调控机制以及影响因素,本研究收集129个采样点的土壤样本,测定其土壤容重、含水率、pH值、土壤有机碳等理化性质,并结合气象数据,采用DNDC模型模拟了藏北地区2014—2023年草地土壤的有机碳储量,之后运用单因素方差分析和相关分析研究其变化规律及其影响因素。结果表明:(1)DNDC模型的模拟值与实测值的拟合曲线R2在0.8以上,本地化后的DNDC模型对藏北高原草地有较强的适用性,但需要对模型输出结果进行简单校正。(2)在时间尺度上,2014—2023年藏北地区0~10 cm土壤的有机碳储量随时间推移呈现波动下降趋势;10~20 cm土壤的有机碳储量较为稳定,在2023年有所上升;20~30 cm土壤的有机碳储量在2014—2022年较为稳定,在2023年有明显下降。在空间尺度上,土壤有机碳储量呈现中间低、四周高的分布格局。巴青县、色尼区和嘉黎县为碳储量集中的区域,而尼玛县等中部地区的碳储量较低。(3)平均降水量、土壤含水量是影响碳储量的主要正相关因素,而土壤容重、pH值、砂石比和海拔则是负相关因素,年平均温度对于藏北地区土壤有机碳储量的影响程度较弱;PLS回归结果表明,海拔、土壤容重、砂石比、土壤含水量对于因变量(土壤有机碳储量)的解释重要性力度较大。本研究对藏北地区的草地管理和生态系统保护具有重要的意义。在今后的碳库管理过程中,应注重环境因素、土地利用和生态恢复措施,尤其是降水及海拔在土壤有机碳动态变化中的重要性,以促进土壤碳储量的稳定或增长。 展开更多
关键词 土壤有机碳储量 DNDC模型 时空分布 藏北地区
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可溶性有机碳与土壤有机碳稳定性关系的研究进展
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作者 高其松 李如欣 +2 位作者 邵靖宜 刘新坤 韩惠芳 《北方农业学报》 2025年第1期57-63,共7页
可溶性有机碳(DOC)是土壤有机碳(SOC)中较为活跃的组分之一,能够影响作物对土壤养分的利用以及土壤中微生物的活动。文章概述了DOC的组成和来源、吸附DOC的影响因素,并运用4种方程模型分析旱地、林地、水田以及不同土层对DOC的吸附量结... 可溶性有机碳(DOC)是土壤有机碳(SOC)中较为活跃的组分之一,能够影响作物对土壤养分的利用以及土壤中微生物的活动。文章概述了DOC的组成和来源、吸附DOC的影响因素,并运用4种方程模型分析旱地、林地、水田以及不同土层对DOC的吸附量结果,通过分析土壤团聚体和土壤黏粒矿物进一步综述了土壤DOC与SOC稳定性关系的相关研究,以期了解土壤固碳潜力,从而为农业绿色高效发展提供参考。 展开更多
关键词 可溶性有机碳 土壤有机碳稳定性 吸附 影响因素
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松嫩平原黑土区土壤有机质含量时空变化及其影响因素 被引量:1
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作者 秦诗涵 孙继光 +2 位作者 常坤 徐英德 汪景宽 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第1期120-129,共10页
明晰农田土壤有机质的时空变化格局对保障农业绿色可持续发展具有重大意义。本研究以松嫩平原黑土区为研究对象,基于第二次全国土壤普查和2015年东北地区耕地力调查与评价数据,运用ArcGIS 10.8和GS+9.0软件进行数据分析,以期探讨第二次... 明晰农田土壤有机质的时空变化格局对保障农业绿色可持续发展具有重大意义。本研究以松嫩平原黑土区为研究对象,基于第二次全国土壤普查和2015年东北地区耕地力调查与评价数据,运用ArcGIS 10.8和GS+9.0软件进行数据分析,以期探讨第二次全国土壤普查以来松嫩平原黑土区耕地土壤有机质时空变化特征及其影响因素。结果表明:2015年松嫩平原黑土区耕地土壤有机质平均含量为31.70 g·kg^(−1),其中Ⅲ级(20~30 g·kg^(−1))水平占比最大;松嫩平原黑土区各市土壤有机质含量较20世纪80年代大多有不同程度下降,其中哈尔滨市和大庆市降幅最大;松嫩平原不同土壤类型的土壤有机质均有不同程度下降,其中沼泽土、暗棕壤和白浆土的土壤有机质含量下降最多,分别下降了12.76、10.58 g·kg^(−1)和6.70 g·kg^(−1)。松嫩平原黑土区耕地土壤有机质含量具有强烈的空间自相关性,最优拟合模型为球形模型,呈现东北高、西南低的空间分布特征;有效积温、海拔、经纬度、年降水量是影响松嫩平原黑土区土壤有机质时空变异的主要因素,共同解释松嫩平原黑土区耕地土壤有机质含量57%变化量。综上,1980s—2015年松嫩平原黑土区耕地有机质含量呈下降趋势且呈现出东北部高、西南部低的空间分布格局,土壤有机质含量受气候、地形和人为因素的共同影响,其中有效积温对有机质含量变化的贡献率最大(28.4%)。 展开更多
关键词 松嫩平原 有机质 时空变化 地理信息系统
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桂北喀斯特植被恢复对球囊霉素相关土壤蛋白的影响 被引量:3
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作者 唐利 李梦霞 +5 位作者 黄慧欣 潘心茹 姜雪芳 杨淑君 潘于 覃云斌 《广西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期9-19,共11页
球囊霉素相关土壤蛋白(glomalin related soil protein,GRSP)是土壤有机质的重要组分,有加强土壤团聚体水稳定性、促进土壤碳储存等作用。为研究广西北部喀斯特植被恢复过程中GRSP的含量变化及其影响因子,本研究选取桂北喀斯特地区3个... 球囊霉素相关土壤蛋白(glomalin related soil protein,GRSP)是土壤有机质的重要组分,有加强土壤团聚体水稳定性、促进土壤碳储存等作用。为研究广西北部喀斯特植被恢复过程中GRSP的含量变化及其影响因子,本研究选取桂北喀斯特地区3个不同植被恢复阶段(灌木林阶段、灌乔过渡阶段和乔木林阶段)的根际土、非根际土和农田(对照)土壤作为研究对象,测定总土壤球囊霉素相关土壤蛋白(total glomalin-related soil protein,T-GESP)和易提取球囊霉素相关土壤蛋白(easily extractable glomalin-related soil protein,EE-GRSP)含量,并分析影响GRSP含量变化的关键环境因子。结果表明:各植被恢复阶段根际土中的T-GRSP和EE-GRSP含量均显著高于农田阶段(P<0.05),且T-GRSP含量在乔木林阶段最高。T-GRSP/SOC(土壤有机碳)的比值为4.45%~18.05%,EE-GRSP/SOC的比值为0.23%~1.35%,农田的T-GRSP/SOC和EE-GRSP/SOC比值均显著高于各植被恢复阶段(P<0.001)。灌乔过渡阶段和乔木林阶段根际土的T-GRSP含量显著高于非根际土(P<0.05)。土壤有机碳和硝态氮含量是引起T-GRSP含量正向变化的关键因素,而土壤全氮、有机碳和微生物生物量氮含量是影响EE-GRSP正向变化的关键因素。因此,桂北喀斯特植被恢复能有效促进GRSP的积累,进而促进SOC的积累与稳定。 展开更多
关键词 喀斯特地区 植被恢复 丛枝菌根真菌 球囊霉素 土壤蛋白 根际土壤
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黑土区不同种类有机物料腐解过程中的溶解性有机质特征 被引量:2
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作者 雷琬莹 滕培基 +2 位作者 盛明 王博 李娜 《应用生态学报》 北大核心 2025年第2期513-525,共13页
溶解性有机质(DOM)是有机物料中最活跃的组分,在有机物料还田腐解转化为土壤有机质、培肥土壤过程中发挥重要作用。本研究以东北黑土区为研究区域,在典型黑土带上由南向北选择辽宁省昌图县、吉林省德惠市、黑龙江省哈尔滨市、海伦市和... 溶解性有机质(DOM)是有机物料中最活跃的组分,在有机物料还田腐解转化为土壤有机质、培肥土壤过程中发挥重要作用。本研究以东北黑土区为研究区域,在典型黑土带上由南向北选择辽宁省昌图县、吉林省德惠市、黑龙江省哈尔滨市、海伦市和黑河市5个地点,布设6种有机物料(鸡粪、猪粪、木耳菌糠、大豆秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆)的田间腐解试验,采用光谱学技术研究有机物料还田腐解后其自身DOM性质的变化及主要影响因素。结果表明:有机物料腐解2年后,溶解性有机碳浓度显著下降,芳香性指数、疏水性组分含量、有色溶解性有机质浓度和腐殖化指数均不同程度增加,且不同种类有机物料间存在差异。DOM的荧光指数值均<1.4,自生源指数值介于0.4~0.7,外源输入特征明显,生物可利用性较低。平行因子分析发现,腐解后有机粪肥和菌糠DOM中类富里酸和类蛋白质组分的相对含量减少,类腐殖质组分的相对含量增大;作物秸秆DOM中类蛋白质组分的相对含量大幅下降。有机物料腐解后DOM性质具有明显的地带性变化规律,DOM的芳香性和腐殖化程度随试验地点积温的升高而增强,从积温最低的黑河到积温最高的昌图,DOM的芳香性和腐殖化指数分别提高了6.9%~42.7%和23.9%~59.0%。有机物料的种类和试验地点以及二者的相互作用均对DOM性质有显著影响,相关性和主成分分析结果表明,有机物料DOM性质与其自身化学结构密切相关,且受有机物料种类影响较大,受试验地点影响较小。综上,有机物料还田腐解2年后,DOM中活性组分向稳定组分转化,芳香性和腐殖化程度提高,自身性质是影响有机物料腐解中DOM性质变化的主要因素。 展开更多
关键词 有机物料 腐解 溶解性有机质 光谱特征 东北黑土区
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松嫩平原西部草地土壤有机质含量预测 被引量:2
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作者 薄延素 李昊明 +3 位作者 王葛霏 温惠清 石振宇 李晓燕 《水土保持研究》 北大核心 2025年第3期63-71,共9页
[目的]监测和预测草地土壤有机质(SOM)的变化,探索气候条件、地形因素及土壤理化性质等因素对土壤有机质含量的影响机制,为特定区域的土壤管理和农业生产提供科学依据。[方法]以松嫩平原西部草地为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)... [目的]监测和预测草地土壤有机质(SOM)的变化,探索气候条件、地形因素及土壤理化性质等因素对土壤有机质含量的影响机制,为特定区域的土壤管理和农业生产提供科学依据。[方法]以松嫩平原西部草地为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)云平台和Sentinel-2A多光谱遥感影像,耦合气象数据和地形数据,评估了随机森林、神经网络和梯度提升树模型的预测性,选择最优模型生成了松嫩平原西部草地土壤有机质分布图,并分析了土壤有机质分布的影响因素。[结果](1)基于Sentinel-2数据的神经网络模型在松嫩平原西部草地土壤有机质含量预测中具有较好的适用性;(2)松嫩平原西部草地土壤有机质含量的空间分布呈现东北高西南低的分布格局,有机质含量0.016~62.058 g/kg,平均值为15.216 g/kg,总体处于中等水平;(3)气温、纬度和土壤盐碱化程度是影响土壤有机质含量的重要因素。[结论]土壤有机质空间分布呈东北高西南低的趋势,表明在年平均气温较低、纬度较高且电导率(EC)适中的地区,土壤有机质含量显著高于其他区域。 展开更多
关键词 土壤有机质 草地 GEE云平台 机器学习 松嫩平原西部
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长期施肥对中国3种典型农田土壤活性有机碳库变化的影响 被引量:116
8
作者 张璐 张文菊 +4 位作者 徐明岗 蔡泽江 彭畅 王伯仁 刘骅 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1646-1655,共10页
【目的】观测分析了中国3种典型农田土壤——黑土、灰漠土和红壤有机碳在时间与空间上对长期不同施肥措施的响应特征,为农田土壤培肥提供理论依据。【方法】通过有机碳分组对比分析了长期施肥后土壤总有机碳与活性有机碳的含量与比例变... 【目的】观测分析了中国3种典型农田土壤——黑土、灰漠土和红壤有机碳在时间与空间上对长期不同施肥措施的响应特征,为农田土壤培肥提供理论依据。【方法】通过有机碳分组对比分析了长期施肥后土壤总有机碳与活性有机碳的含量与比例变化。【结果】16年后,不施肥(CK)灰漠土总有机碳、活性有机碳含量均呈显著下降趋势,下降幅度分别为11.7%和34.9%,且活性有机碳占总有机碳的比例也显著下降了5.4个百分点;长期施用氮肥(N)3种土壤总有机碳含量基本保持不变,但活性有机碳所占比例显著下降,其中黑土下降幅度高达9.5个百分点;化肥配施(NP,NPK)后,黑土和灰漠土活性有机碳占总有机碳的比例仍显著下降,红壤则略呈上升趋势;有机无机配施(NPKM、1.5NPKM),3种土壤的总有机碳、活性有机碳及活性有机碳占总有机碳的比例均显著提高,其中红壤上升幅度最大,NPKM处理提高幅度分别为80.6%、146.2%和7.5个百分点,其次是灰漠土,分别提高了64.4%、138.0%和5.0个百分点;实施秸秆还田(NPKS)后,红壤的总有机碳、活性有机碳及活性有机碳占总有机碳的比例分别增加了21.6%、59.0%和7.5个百分点,黑土和灰漠土则相对较稳定。【结论】活性有机碳占总有机碳比例对施肥措施反应敏感,长期不施肥或只施氮肥多数导致土壤总有机碳含量和活性有机碳所占比例下降,有机无机配施能维持和提高土壤有机碳含量和活性有机碳所占比例,且效果优于秸秆还田,优于化肥(NPK)配施。 展开更多
关键词 长期施肥 有机碳 活性有机碳 黑土 灰漠土 红壤
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祁连山中段青海云杉林土壤有机碳分布特征及影响因素
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作者 冯金元 蒋志成 +2 位作者 蒋志仁 赵维俊 王军梅 《水土保持通报》 北大核心 2025年第3期261-267,277,共8页
[目的]研究土壤因子和林分因子对祁连山青海云杉林土壤有机碳分布的影响,以深入理解祁连山区土壤碳循环机制,并为该地区碳平衡的维持提供科学依据。[方法]于2021年7月沿2700,2900,3100和3300 m海拔梯度设置样地,采集样地内土壤和林分数... [目的]研究土壤因子和林分因子对祁连山青海云杉林土壤有机碳分布的影响,以深入理解祁连山区土壤碳循环机制,并为该地区碳平衡的维持提供科学依据。[方法]于2021年7月沿2700,2900,3100和3300 m海拔梯度设置样地,采集样地内土壤和林分数据,通过非参数检验分析不同土层土壤有机碳在海拔间的差异,使用Pearson相关性和线性拟合分析土壤有机碳与土壤pH值、容重、质量含水率、温度、郁闭度和林分密度之间的关系,采用置换多因素方差分析影响土壤有机碳变异的因素。[结果]①海拔高度2700 m土壤有机碳含量平均最高,为90.12~127.63 g/kg,海拔3100 m土壤有机碳含量平均最低,为62.17~70.50 g/kg。10 cm土层土壤有机碳含量最高,为70.50~127.63 g/kg,40 cm土层土壤有机碳含量最低,为62.17~90.12 g/kg。②所有土层土壤有机碳与pH值和容重呈显著负相关(p<0.05),与温度、郁闭度和林分密度呈显著正相关(p<0.05),与质量含水率呈不显著负相关(p>0.05)。线性拟合关系表现为容重最好,决定系数为0.81(p<0.01),pH值和温度决定系数分别为0.57(p<0.01)和0.32(p<0.01)。③随着土层深度增加,在各因子对土壤有机碳差异的影响中pH值的比例在逐渐增加,容重的影响在逐渐减小,林分密度影响逐渐增加。[结论]各土层土壤有机碳随海拔呈现为先降后升的趋势,表层土壤有机碳变化幅度最大,深度土壤有机碳变化幅度最小。土壤有机碳与土壤及林分因子相关关系表现为:容重>pH值>温度>林分密度>郁闭度>质量含水率。pH值是形成不同海拔高度间土壤有机碳差异的主要影响因子。 展开更多
关键词 土壤有机碳 土壤因子 土层深度 祁连山
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不同施肥处理对土壤水稳定性团聚体及有机碳分布的影响 被引量:164
10
作者 刘恩科 赵秉强 +3 位作者 梅旭荣 HWAT Bing-So 李秀英 李娟 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1035-1041,共7页
以国家褐潮土16 a的长期肥料试验为平台(北京昌平),研究长期不同施肥对耕层土壤水稳定性团聚体及其有机碳的影响。主要研究结果:与耕种农田土壤相比,长期撂荒(CK0)可以提高水稳定性大团聚体的含量及其有机碳含量和储量。而农田耕作后,... 以国家褐潮土16 a的长期肥料试验为平台(北京昌平),研究长期不同施肥对耕层土壤水稳定性团聚体及其有机碳的影响。主要研究结果:与耕种农田土壤相比,长期撂荒(CK0)可以提高水稳定性大团聚体的含量及其有机碳含量和储量。而农田耕作后,破坏了水稳性大团聚体,相应地增加水稳性微团聚体的含量。与长期不施肥种植作物(CK)相比,长期施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾配施有机肥(NPKM)和氮磷钾秸秆还田(NPKS)处理对水稳性团聚体数量分布和平均重量直径(MWD)有显著影响,其中对>2mm和0.25 2mm水稳性大团聚体的促进作用最明显,说明施肥处理增加的新碳主要向0.25 2mm和>2mm团聚体富集。在不同水平水稳性团聚体中,>2mm和0.25 2mm两个级别的水稳性大团聚体有机碳的含量显著高于0.0530.25mm和<0.053mm水稳性微团聚体。化肥与有机肥配施(NPKM)处理可提高水稳性大团聚体含量,改善土壤团聚体的结构。长期小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作并施氮磷钾化肥的处理(NPKF)各级团聚体中有机碳的含量高于长期小麦-玉米轮作并施氮磷钾化肥的处理(NPK)。 展开更多
关键词 长期肥料试验 水稳定性团聚体 有机碳 碳储量
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施用有机肥对黑土团聚体有机碳的影响 被引量:79
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作者 安婷婷 汪景宽 +2 位作者 李双异 于树 朱平 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期369-373,共5页
采用湿筛法对不同处理下的黑土进行分离,得到4种不同大小(>2000、2000~250、250~53、<53μm)的团聚体,利用密度分组法分离出游离的轻组(freeLF)和团聚体内的颗粒有机质(iPOM),以评价有机肥对黑土团聚体有机碳的影响.结果表明:... 采用湿筛法对不同处理下的黑土进行分离,得到4种不同大小(>2000、2000~250、250~53、<53μm)的团聚体,利用密度分组法分离出游离的轻组(freeLF)和团聚体内的颗粒有机质(iPOM),以评价有机肥对黑土团聚体有机碳的影响.结果表明:与对照相比,施用有机肥显著增加了土壤的团聚化作用,可在一定程度上抵消耕作对团聚体的破坏作用,减缓团聚体的周转.团聚体内细颗粒有机碳(fine iPOM-C)含量显著高于粗颗粒有机碳(coarse iPOM-C)含量,说明施用有机肥有利于团聚体内细颗粒有机碳的积累,是施用有机肥条件下黑土团聚体内碳固定的主要形式. 展开更多
关键词 颗粒有机碳 团聚体 有机肥 黑土 固碳机制
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土地利用和管理方式对农牧交错带土壤碳密度的影响 被引量:25
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作者 徐敏云 李培广 +4 位作者 谢帆 黄顶 王芳 晏宗明 王堃 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期320-325,共6页
为研究农牧交错区土地利用和管理方式对土壤碳库的影响,以农牧交错区未扰动自然土壤的天然草地和扰动自然土壤的开垦农田为研究对象,测定了不同土地利用和管理方式下0~50cm土层的土壤体积质量、土壤有机碳含量及土壤有机碳密度。结果表... 为研究农牧交错区土地利用和管理方式对土壤碳库的影响,以农牧交错区未扰动自然土壤的天然草地和扰动自然土壤的开垦农田为研究对象,测定了不同土地利用和管理方式下0~50cm土层的土壤体积质量、土壤有机碳含量及土壤有机碳密度。结果表明,5种土地利用和管理方式下的土壤有机碳密度在8.21~11.30kg/m2之间,土壤有机碳主要分布在土壤表层,随着土层深度增加,土壤有机碳含量和密度减小。未扰动自然土壤的天然草地,0~50cm的土壤有机碳含量及碳密度高于扰动自然土壤的开垦农田及撂荒地,以草地围封刈割利用下的土壤有机碳密度最高,草地自由放牧利用下的土壤有机碳密度最低。扰动自然土壤的农田撂荒10a后与开垦农田相比,0~50cm土层的有机碳含量及碳密度显著提高。土地利用及管理方式的变化改变了土壤体积质量及土壤有机碳含量,进而影响了土壤有机碳密度。围封割草或控制放牧,是适宜农牧交错区增加生态系统土壤碳贮量的利用途径。 展开更多
关键词 土地利用 土壤 农牧交错带 自由放牧 围封刈割 围栏封育 开垦 撂荒
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不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化 被引量:54
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作者 褚慧 宗良纲 +3 位作者 汪张懿 谢少华 杨旎 罗敏 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期931-939,共9页
通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g ... 通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g kg-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(C HA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(C FA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(C HA/C FA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的光学密度值E4/E6、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。 展开更多
关键词 有机农业 土壤有机碳 腐殖质 胡敏酸 富里酸 动态变化
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土壤有机质含量的高光谱特性及其反演 被引量:76
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作者 贺军亮 蒋建军 +3 位作者 周生路 徐军 蔡海良 张春耀 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期638-643,共6页
目的应用高光谱技术阐释土壤有机质光谱规律及对有机质在土壤中的含量进行定量分析,为土壤肥力测定和评价提供指导。方法利用ASD FieldSpec Pro地物光谱仪在自然环境条件下对不同有机质含量的土壤样本进行光谱测量。通过对获取的土壤样... 目的应用高光谱技术阐释土壤有机质光谱规律及对有机质在土壤中的含量进行定量分析,为土壤肥力测定和评价提供指导。方法利用ASD FieldSpec Pro地物光谱仪在自然环境条件下对不同有机质含量的土壤样本进行光谱测量。通过对获取的土壤样品高光谱反射率进行倒数、导数、对数和标准化比值变换,运用统计单相关方法进行分析。结果确定了511 nm波长为诊断土壤有机质含量的敏感波段,采用450~750 nm可见光波段反射率均值对507~516 nm敏感范围反射率均值进行标准化比值处理后获得的有机质诊断指数(OII)对土壤有机质含量的估算精度较高,它们存在着简单的线性相关关系。结论土壤有机质诊断指数(OII)反演模型为土壤肥力的快速测定提供了新的途径。 展开更多
关键词 土壤 有机质含量 高光谱 有机质诊断指数(OII)
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长期施肥下黄壤性水稻土有机碳组分变化特征 被引量:48
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作者 张丽敏 徐明岗 +4 位作者 娄翼来 王小利 秦松 蒋太明 李忠芳 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第19期3817-3825,共9页
【目的】土壤有机碳具有高度异质性,不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同,其生物有效性和肥力功能不同,并反映出不同的稳定机制,所以深入研究土壤有机碳的组分特征,对于更好地了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义... 【目的】土壤有机碳具有高度异质性,不同组分的有机碳由于化学性质和存在方式等不同,其生物有效性和肥力功能不同,并反映出不同的稳定机制,所以深入研究土壤有机碳的组分特征,对于更好地了解土壤有机碳的稳定性和肥力机制具有重要意义。本研究以黄壤性水稻土为对象,旨在研究揭示长期施肥对土壤有机碳组分特征的影响并探讨合理培肥模式。【方法】以中国黄壤性水稻土18年长期施肥定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,采用土壤有机碳物理-化学联合分组方法,重点研究不同施肥条件下土壤有机碳组分含量及分配比例的变化,并通过定量分析组分碳含量与年均碳投入量的关系,探讨土壤有机碳饱和现象。试验处理包括不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、无机肥配施低量有机肥(0.5MNPK)和无机肥配施高量有机肥(MNPK),碳投入梯度为0.87—6.02 t·hm-2·a-1。【结果】与不施肥(CK)相比,单施化肥(NPK)处理显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、化学保护粉粒组有机碳和生物化学保护粉粒组有机碳含量,总有机碳提升10%;有机肥处理(0.5MNPK、M、MNPK)显著增加了土壤游离态粗颗粒有机碳、物理保护有机碳、化学保护粉粒组、黏粒组有机碳和生物化学保护粉粒组、黏粒组有机碳,增加幅度高于化肥处理,总有机碳提升24%—46%,其中以有机无机肥配施(MNPK)的提升幅度最大;与不施肥(CK)及单施化肥(NPK)处理相比,有机肥处理(0.5MNPK、M、MNPK)土壤物理保护有机碳的分配比例显著升高;模型分析发现,长期施肥条件下土壤游离态粗颗粒有机碳浓度与年均碳投入量呈显著的线性关系,而化学保护态有机碳浓度与生物化学保护态有机碳浓度以及土壤总有机碳含量,均与年均碳投入量呈显著的"饱和曲线效应"的对数函数关系。【结论】有机无机肥配施是提升黄壤性水稻土有机碳水平的最佳培肥措施,并以物理保护有机碳的提升幅度最大,强化了有机碳的物理稳定机制;黄壤性水稻土较稳定的有机碳组分(化学保护态、生物化学保护态)以及总有机碳存在饱和现象,在当前条件下出现饱和限制。 展开更多
关键词 土壤有机碳饱和 物理-化学联合分组 有机碳组分 长期施肥 黄壤性水稻土
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生物质炭及其与土壤腐殖质碳的关系 被引量:46
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作者 窦森 周桂玉 +4 位作者 杨翔宇 刘世杰 周鑫 张聪 武华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期796-802,共7页
土壤中生物质炭(Biochar C,BcC)与腐殖质碳(Humus C,HC)之间是否存在发生学联系或转化关系是近年来土壤学和地球化学领域关注的热点和亟待解决的科学问题。BcC是以生物中的活性有机质为原料,在低氧或无氧环境下经高温形成的含碳物质;而... 土壤中生物质炭(Biochar C,BcC)与腐殖质碳(Humus C,HC)之间是否存在发生学联系或转化关系是近年来土壤学和地球化学领域关注的热点和亟待解决的科学问题。BcC是以生物中的活性有机质为原料,在低氧或无氧环境下经高温形成的含碳物质;而腐殖质是死亡的动植物在土壤中经微生物作用而形成的含碳的多聚体化合物。本文回顾了近20年来,特别是近10年来国内外学者对于BcC与HC之间关系的研究进展。已有的研究表明,BcC可经微生物作用而转化为HC,但二者间转化的途径以及二者间物理、化学以及生物学特性比较的研究仍存在不足。本文比较了化学氧化法、分子标志物法、氢热解法、热化学氧化法、紫外光氧化法、核磁共振法在BcC定量分析中的优劣;详细介绍了扫描电镜、元素组成分析、红外光谱、X电光子谱能、热重分析、热解-气质-质谱和核磁共振法在BcC结构表征中的应用。系统论述了对BcC和HC进行结构比较和转化关系探究的可行性。 展开更多
关键词 生物质炭 土壤腐殖质碳 定量分析 结构特征 稳定性 相互转化
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红壤稻田土壤有机质的积累过程特征分析 被引量:98
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作者 李忠佩 张桃林 +2 位作者 陈碧云 尹瑞龄 施亚琴 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期344-352,共9页
通过田间采样分析 ,研究了不同利用年限红壤稻田土壤有机质含量的变化及其过程和机理 ,确定达到平衡状态时红壤稻田土壤的有机碳含量水平。结果表明 ,在水耕条件下 ,土壤有机碳和全氮的积累过程可大致分为快速增长和趋于稳定阶段 ,水耕... 通过田间采样分析 ,研究了不同利用年限红壤稻田土壤有机质含量的变化及其过程和机理 ,确定达到平衡状态时红壤稻田土壤的有机碳含量水平。结果表明 ,在水耕条件下 ,土壤有机碳和全氮的积累过程可大致分为快速增长和趋于稳定阶段 ,水耕利用 30年 ,0~ 2 0cm土壤有机碳含量达到 2 0gkg- 1,全氮含量 1 6gkg- 1,随后 ,即使利用年限长达 80年 ,土壤有机碳和全氮含量变化趋于稳定 ,没有显著提高。 2 0天的培养期内 ,不同利用年限红壤稻田 0~ 1 0cm土层有机碳和有机氮的矿化率分别为 2 2 %~3 3%和 2 8%~ 6 7% ;总体来说 ,有机碳、氮的矿化率随红壤水稻土的熟化过程而升高。随着利用年限的增加 ,微生物生物量碳一直保持增加的趋势 ,而微生物生物量氮在利用 30年后其增加趋势明显趋缓 ;利用30年的红壤稻田 ,0~ 1 0cm土壤微生物生物量C、N为 332 8mgkg- 1和 2 3 85mgkg- 1,比利用 3年分别高1 1 1 %和 4 7%。与利用 3年的红壤稻田相比 ,利用 30年后细菌数量增加了 1 1倍 ( 0~ 1 0cm)和 3 8倍 ( 1 0~2 0cm) ,利用 80年后更显著地增加了 1 9倍 ( 0~ 1 0cm)和 1 2倍 ( 1 0~ 2 0cm) ;真菌的数量也呈上升的趋势 ,但在 30年利用后基本趋于稳定 ;此外 ,细菌的群落从荒草地的 4个种到 30~ 展开更多
关键词 红壤稻田 土壤 有机质 积累过程
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土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响 被引量:125
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作者 吴建国 张小全 +1 位作者 王彦辉 徐德应 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期19-29,共11页
根据宁夏固原地区近 2 5a的历史资料 ,本文将土地利用类型分为 :天然次生林 (山杨、辽东栎、灌木 )、次生林砍伐后形成的牧草地、农田及农田或牧草地形成的人工林 (13a、18a、2 5a华北落叶松 ) ,并应用土壤有机质物理分组方法对这些类... 根据宁夏固原地区近 2 5a的历史资料 ,本文将土地利用类型分为 :天然次生林 (山杨、辽东栎、灌木 )、次生林砍伐后形成的牧草地、农田及农田或牧草地形成的人工林 (13a、18a、2 5a华北落叶松 ) ,并应用土壤有机质物理分组方法对这些类型 0~ 110cm土层土壤物理组分中的有机碳 (轻组有机碳与颗粒有机碳 )含量、分配比例及非保护性有机碳分配比例进行了研究。结果表明 :轻组有机碳分配比例 ,几种天然次生林比人工林、牧草地和农田都显著低 ,而人工林、牧草地与农田之间的差异却不显著 ;轻组有机碳含量 ,农田和牧草地比天然次生林分别低 4 6 %和 14 %以上 ,人工林比农田和牧草地分别高 10 0 %和 2 7%以上 ;颗粒有机碳分配比例 ,天然次生林比人工林和农田低 ,牧草地与天然次生林的差异不显著 ;颗粒有机碳含量方面 ,农田和牧草地比天然次生林分别低 38%和 2 5 %以上 ,而人工林比农田和牧草地分别高 79%和 4 7%以上 ;非保护性库中有机碳分配比例方面 ,天然次生林比人工林、农田低。从以上结果可以看出 ,天然林变成农田使土壤有机碳稳定性降低 ,而变成牧草地则影响较小。在农田中造林 ,对土壤有机碳的稳定性影响较小 ,而在牧草地中造林则使土壤有机碳稳定性降低。土地利用变化主要对 0~ 5 展开更多
关键词 土地利用变化 土壤物理组分 有机碳分配 土壤有机碳
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土壤有机碳稳定机制研究进展 被引量:177
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作者 刘满强 胡锋 陈小云 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期2642-2650,共9页
土壤有机碳的增加不仅有助于农业可持续发展,而且对缓解温室气体增加和全球气候变化等也具有重要意义。土壤有机碳的稳定机制决定着土壤固定和储备有机碳的能力,对有机碳稳定机制的研究,将为政府制定有效的温室气体减排措施提供依据。... 土壤有机碳的增加不仅有助于农业可持续发展,而且对缓解温室气体增加和全球气候变化等也具有重要意义。土壤有机碳的稳定机制决定着土壤固定和储备有机碳的能力,对有机碳稳定机制的研究,将为政府制定有效的温室气体减排措施提供依据。土壤有机碳的稳定机制主要包括:(1)有机碳的难降解性;(2)金属氧化物和粘土矿物与有机碳的相互作用;(3)土壤团聚体的物理保护导致的生物与有机碳空间隔离;(4)土壤生物学机制,主要指土壤生物自身对有机碳稳定性的直接贡献。至今,有机碳稳定性的主导机制尚不清楚,但影响因素与生态系统类型、土壤类型、土层深度、土壤管理措施、土壤生物活性及群落组成等有关。作者建议今后研究有机碳稳定性机制时,应同时考虑上述4种机制的综合作用,并加强探索土壤生物的贡献。 展开更多
关键词 土壤有机碳 难降解性 金属氧化物 粘土矿物 团聚体保护 土壤生物 稳定机制
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长期施肥条件下菜田—蔬菜生态系统变化的研究(Ⅰ)土壤有机质的变化 被引量:32
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作者 葛晓光 张恩平 +2 位作者 张昕 王晓雪 高慧 《园艺学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期34-38,共5页
经过 14 5年的蔬菜长期定位施肥试验 ,土壤有机质含量与品质均发生明显的变化 ,从有机质积累与品质改善的角度 ,通过重施有机肥达到高度培肥的程度 ,需要 10~ 15年 ;有机肥无机氮肥配施的土壤有机质含量高于有机肥单施 ,而长期单施无... 经过 14 5年的蔬菜长期定位施肥试验 ,土壤有机质含量与品质均发生明显的变化 ,从有机质积累与品质改善的角度 ,通过重施有机肥达到高度培肥的程度 ,需要 10~ 15年 ;有机肥无机氮肥配施的土壤有机质含量高于有机肥单施 ,而长期单施无机氮肥的土壤有机质含量反而降低。对照区有机质含量大致平衡在 19 0g·kg-1上下。有机质的积累速度“露地”快于“设施” ,而对照的有机质下降速度则露地慢于设施 ,有机质年矿化率在 7 0 %~ 11 1%的范围 ,露地平均为 8 6 7% ,设施平均为 9 5 4 %。配施磷、钾肥可以在一定程度上增加土壤有机质含量 ,但必须是以连年施用有机肥为基础。随着有机肥特别是有机无机氮肥配施的年限延长 ,土壤易氧化有机质的含量逐渐增加 ,Kos (有机质的氧化稳定系数 )下降 ;提高了土壤松结态腐殖质含量 ,提高胡敏酸的比例 ;提高胡敏酸的E4/E6值 ,降低土壤胡敏酸的分子量及芳构化程度 ;从而促进土壤腐殖化进程 。 展开更多
关键词 长期定位施肥 蔬菜生态系统 菜田土壤 土壤有机质 稳定性 土壤腐殖质 土壤肥力
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