黄土高原天然草地生态系统土壤有机碳蓄积研究

Abstract

随着全球气候变化和陆地生态系统碳循环研究的发展，碳蓄积正成为草地生态 系统研究的热点。草地作为地球上分布最广的植被类型之一，对全球气候变化具有 一定的影响和响应。草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在陆地生态 系统碳循环过程中起着重要作用。而目前大多数草原生态系统有机碳的研究多基于 普查资料、遥感数据或模型估算，真正意义上的野外调查数据很是缺乏。 本研究以黄土高原4 种主要草地类型（森林草原、典型草原、高寒草甸草原、 荒漠草原）为研究对象，分析了不同草地类型土壤有机碳（SOC）和有机碳密度 （SOCD）的分布特征及其影响因素，初步估算了黄土高原中部天然草地土壤有机 碳蓄积量。结果表明： （1）黄土高原天然草地土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低，其中0～20 cm 土壤有机碳含量与20～40、40～60、60～80、80～100 cm 有机碳含量差异显著； 且不同的草地类型，这种减少的幅度不同，高寒草甸草原的土壤有机碳含量减少幅 度最大，荒漠草原减幅最小。而土壤有机碳密度因草地类型不同，表现出不同的剖 面垂直变异性，其中典型草原和高寒草原土壤有机碳密度随土层深度的增加而减 小，森林草原土壤有机碳则呈现先减小后增加的趋势，荒漠草原有机碳密度空间变 异性最小，各土层间差异不显著。对于整个土层而言，不同草地类型间的土壤有机 碳密度变异程度也不同，典型草原变异系数最大，高寒草甸草原最小。 （2）4 种草地类型土壤有机碳含量分布规律：0～40 cm 土层：高寒草甸草原 ＞典型草原＞森林草原＞荒漠草原，40～100 cm 土层：高寒草甸草原＞森林草原＞ 典型草原＞荒漠草原；黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳 都集中分布在0～40 cm 土层，分别占0～100 cm 的71%、50%、46%，而荒漠草原 各层土壤有机碳含量分布较均匀。 （3）在研究区域内，土壤有机碳含量和密度与海拔呈显著正相关；0～40 cm 土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关，而0～60 cm 土壤有机碳密度与土壤 含水量显著正相关；有机碳含量和全氮有极显著的正相关性；有机碳含量和密度都与年均温呈极显著负相关。 （4）黄土高原中部有机碳密度分布很不均匀，由东向西呈现先增加后减少再增 加的变化趋势。4 种类型草原中，1 m 深土壤有机碳密度由大到小依次为高寒草甸草 原＞典型草原＞森林草原＞荒漠草原，其值分别为18.30 kg&middot;m-2、4.99 kg&middot;m-2、4.69 kg&middot;m-2 和1.50 kg&middot;m-2。黄土高原中部天然草地总面积2.02&times;107 hm2，经克里格插值得 出0～1 m 深度土壤碳蓄积量为1.06 Pg C(1 Pg=1&times;1015g)。 关键词：黄土高原；草地；有机碳；分布特征；影响因素；碳蓄积</p