阿里荒漠区土壤有机碳分布特征及其与土壤物理性质的关系

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00015

摘要/Abstract

摘要：

为完善阿里荒漠区土壤本底数据，提高对高寒荒漠土壤碳汇水平的认识，以青藏高原阿里荒漠区0~100 cm土层为研究对象，通过对分布在全区34个样点的野外调查、样品收集与室内试验，探讨了土壤有机碳含量（soil organic carbon， SOC）与土壤有机碳密度（soil organic carbon density， SOCD）的分布特征及其与植被类型和土壤物理性质的关系。结果表明：（1）0~100 cm深度的SOC和SOCD均值分别为3.74 g?kg^-1和4.91 kg?m^-2，在全国范围内处于较低水平；在垂直方向上，SOC与SOCD从表层逐渐向深层递减，具有明显的表聚现象。（2）全区的SOC与SOCD表现为强变异性，而且因植被类型不同呈显著差异（P≤0.05），水平方向上呈现为由东北向西南从荒漠草原、草原化灌木荒漠、半灌木-矮半灌木荒漠再到无植被区域的递减趋势。（3）区内土壤的容重和砂粒含量随深度增加而逐渐增加，含水量、黏粒含量和粉粒含量逐渐减少，在部分植被盖度低的区域土壤含水量和黏粒含量随土层深度呈现出低—高—低趋势。土壤含水量、粉粒含量和黏粒含量与SOC呈显著正相关（P≤0.05），土壤砂粒含量与SOCD呈显著负相关（P≤0.05）。

关键词: 阿里荒漠区, 土壤有机碳含量, 土壤有机碳密度, 土壤物理性质

Abstract:

In order to improve the soil background data in Ali Desert Area and improve the understanding of the level of soil carbon sink in alpine desert， this article took the 0-100 cm deep soil in Ali Desert Area of Qinghai-Tibet Plateau as the research object. Through field investigation， sample collection， and laboratory experiments of 34 soil samples distributed in the whole region， the vertical and horizontal distribution characteristics of soil organic carbon content （SOC） and soil organic carbon density （SOCD）， as well as the relationship with vegetation types and soil physical properties were discussed. The results showed：（1） The average values of SOC and SOCD in the soil depth of 100 cm were 3.74 g?kg^-1 and 4.91 kg?m^-2， respectively， which were at a low level nationwide. In the vertical direction， SOC and SOCD gradually decreased from the surface layer to the deep layer， with the surface aggregation phenomenon. （2） In the whole region， SOC and SOCD showed strong variability and significant differences among different vegetation types （P≤0.05）. In the horizontal direction， SOC and SOCD showed a decreasing trend from northeast to southwest， from the desert steppe， shrubby steppe desert， semi-shrubby and dwarf semi-shrubby desert to the non-vegetation area. （3） The soil bulk density and sand content gradually increased with the increase of soil depth， while soil water content， clay content， and silt content gradually decreased. In some areas with low vegetation coverage， the soil water content and clay content showed a low-high-low trend with soil depth. Soil water content， silt content， and clay content were significantly positively correlated with SOCD （P≤0.05）， and soil sand content was significantly negatively correlated with SOCD （P≤0.05）.

Key words: Ali Desert Area, soil organic carbon content, soil organic carbon density, soil physical properties

中图分类号:

S153

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图/表 10

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荒漠类型	样点数	采样深度 /cm	典型植被群系	植被盖度 /%
荒漠草原	9	0~100	沙生针茅（Stipa glareosa）、针茅-冷蒿（Stipa capillata-Artemisia frigida）、针茅-亚菊（Stipa capillata-Ajaniaachilleoides）、芨芨草-驼绒藜（Achnatherum splendens-Ceratoideslatens）等	15~25
草原化灌木荒漠	10	0~100	刺叶柄棘豆(Oxtropis aciphylla)、矮禾草;四合木(Tetraena mongolica)、矮禾草;矮锦鸡儿（Caragana pygmaea）、矮禾草;细叶亚菊(Ajania tenuifolia)、矮禾草等	8~15
半灌木-矮半灌木荒漠	8	0~100	驼绒藜（Ceratoideslatens）、灌木亚菊（Ajania fruticulose）、灌木亚菊-锦鸡儿（Ajania fruticulose-Caragana sinica）、驼绒藜-紫菀木（Ceratoideslatens-Asterothamnus alyssoides）等	3~8
无植被区域	7	0~100	少见植被	<3

荒漠类型	样点数	采样深度 /cm	典型植被群系	植被盖度 /%
荒漠草原	9	0~100	沙生针茅（Stipa glareosa）、针茅-冷蒿（Stipa capillata-Artemisia frigida）、针茅-亚菊（Stipa capillata-Ajaniaachilleoides）、芨芨草-驼绒藜（Achnatherum splendens-Ceratoideslatens）等	15~25
草原化灌木荒漠	10	0~100	刺叶柄棘豆(Oxtropis aciphylla)、矮禾草;四合木(Tetraena mongolica)、矮禾草;矮锦鸡儿（Caragana pygmaea）、矮禾草;细叶亚菊(Ajania tenuifolia)、矮禾草等	8~15
半灌木-矮半灌木荒漠	8	0~100	驼绒藜（Ceratoideslatens）、灌木亚菊（Ajania fruticulose）、灌木亚菊-锦鸡儿（Ajania fruticulose-Caragana sinica）、驼绒藜-紫菀木（Ceratoideslatens-Asterothamnus alyssoides）等	3~8
无植被区域	7	0~100	少见植被	<3

指标	土层深度/cm	最小值	最大值	平均数	标准差	变异系数	偏度	峰度
SOC/(g?kg^-1)	0~20	0.26	13.15	5.28	3.27	0.62	0.85	1.01
	20~40	0.36	10.84	3.84	1.99	0.52	0.71	0.40
	40~60	0.19	9.55	3.54	1.92	0.54	0.26	-0.36
	60~80	0.40	7.55	3.23	1.65	0.51	0.23	-0.28
	80~100	0.25	6.51	2.82	1.38	0.49	0.91	-0.07
SOCD/(kg?m^-2)	0~20	0.16	3.90	1.42	0.91	0.64	0.62	0.06
	20~40	0.10	2.56	1.02	0.53	0.52	0.57	-0.03
	40~60	0.00	2.44	0.96	0.53	0.55	0.34	-0.35
	60~80	0.01	1.80	0.84	0.39	0.46	0.16	-0.70
	80~100	0.01	1.68	0.67	0.26	0.39	0.50	0.30

指标	土层深度/cm	最小值	最大值	平均数	标准差	变异系数	偏度	峰度
SOC/(g?kg^-1)	0~20	0.26	13.15	5.28	3.27	0.62	0.85	1.01
	20~40	0.36	10.84	3.84	1.99	0.52	0.71	0.40
	40~60	0.19	9.55	3.54	1.92	0.54	0.26	-0.36
	60~80	0.40	7.55	3.23	1.65	0.51	0.23	-0.28
	80~100	0.25	6.51	2.82	1.38	0.49	0.91	-0.07
SOCD/(kg?m^-2)	0~20	0.16	3.90	1.42	0.91	0.64	0.62	0.06
	20~40	0.10	2.56	1.02	0.53	0.52	0.57	-0.03
	40~60	0.00	2.44	0.96	0.53	0.55	0.34	-0.35
	60~80	0.01	1.80	0.84	0.39	0.46	0.16	-0.70
	80~100	0.01	1.68	0.67	0.26	0.39	0.50	0.30

指标	理论模型	块金值C₀	基台值C+C₀	块基比C₀/(C+C₀)	步长	决定系数R²	残差RSS
SOC	线性模型	0.23	0.26	0.88	12.33	0.10	0.00
SOCD	线性模型	0.24	0.24	1.00	14.51	0.18	0.01