明确土壤基础呼吸的季节和年际变化及其影响因素,对了解土壤有机碳的变化机理具有重要的意义。在长武农田生态系统国家野外科学观测研究站,依托其长期(始于1984年)的裸地处理,于2009—2011年,利用Li-8100系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了土壤呼吸、土壤水分和土壤温度,研究田间条件下土壤基础呼吸的年际和季节间变化及其与环境变量之间的关系。裸地土壤呼吸具有显著地季节和年际变异特性。2009年土壤呼吸速率波动于0.62—1.83μmol·m-2·s-1,平均为1.16μmol·m-2·s-1;2010年土壤呼吸的变化范围为0.30—1.46μmol·m-2·s-1,均值为0.92μmol·m-2·s-1;2011年则为0.06—1.68μmol·m-2·s-1和0.88μmol·m-2·s-1。2009到2011的3a期间裸地土壤呼吸的年累积量依次为282、234和230 g C/m2。裸地土壤呼吸与土壤温度呈显著指数关系,而与土壤水分呈显著一元二次方程关系。土壤温度和土壤水分共同控制土壤呼吸的变化。试验期间,土壤呼吸累积量与试验期间降水总量相反,但与年均气温无关。在裸地处理上,因土壤呼吸年流失有机碳达到2.5Mg C/hm2。
青海省地处高寒区,近几十年来针对这一区域农田生态系统中土壤有机碳(SOC)库变化及其影响因素的研究较少。研究利用第二次土壤普查数据(1982年),结合近期(2011年)重复采集的田间土壤样品,以土壤类型为单元,对县域尺度(青海乐都县)农田表层(0~20 cm)SOC库的时空变化特征进行分析。结果表明:1乐都县1982年表层有机碳密度(SOCD)为3.8kg·m-2,2011年降低至2.8 kg·m-2,30 a间降幅达26%,且呈东北部和南部降低、西北地区增加的趋势;2乐都县1982年表层SOC储量1.8×106t,2011年1.4×106t,30 a间降幅达24%;3土壤类型中,草甸土、栗钙土和黑钙土表现为丢碳,速率分别为-137.3、-35.0、-91.0 g C·m-2·a-1,潮土和灰钙土表现为固碳,速率分别为9.7、7.3 g C·m-2·a-1,且30 a来各土类SOCD变化率与1982年SOCD呈负线性相关(y=0.35-0.13x)。
植被重建是治理排土场边坡水土流失最直接也是最有效的生物措施,研究不同植被重建模式下土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量的空间分布规律是筛选适宜排土场边坡生长的植被模式的重要条件。选取内蒙古黑岱沟露天煤矿治理15年的排土场边坡中4种植被重建模式（自然恢复地、草地、灌木林、乔木林）,采集270个土壤剖面（0~100 cm）样品,研究不同重建模式下SOC储量的变化。结果表明：（1）植被重建模式显著影响剖面SOC、TN含量及分布（p〈0.05）,0~10 cm和10~20 cm SOC、TN均呈草地〉灌木〉乔木〉自然恢复地,20 cm以下各土层SOC、TN虽然也表现相似的特征,但差异随土层深度增加越来越小。（2）剖面SOC密度和储量表现为原地貌区〉治理排土场〉新建排土场。经15年植被重建后,排土场边坡表现出巨大的固碳能力,1 m深度的林地和草地碳储量分别增加了5.38、11.85 t hm^-2,但仅原地貌水平的1/2和3/5。（3）林地和草地的固碳速率分别为35.87、79.01 g m^-2a^-1,草地的固碳速率是林地的2.2倍,从土壤固碳及水土流失防治的角度考虑,建议矿区排土场边坡植被重建优先选择草地,其次灌木。
