河西走廊中部草地土壤有机碳空间分布特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00291

摘要/Abstract

摘要：

草地是陆地生态系统的重要组成部分，在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。研究草地生态系统土壤有机碳分布及影响因素对区域碳汇提升及生态修复具有重要意义。本研究以河西走廊中部荒漠草原、温性草原和草甸草原为对象，通过野外调查、采样和室内分析，研究了表层土壤有机碳含量、土壤有机碳密度的空间分布特征，探讨了表层土壤有机碳分布与土壤容重、土壤含水量、植被盖度、海拔等环境因子的关系。结果表明：（1）土壤有机碳含量及密度均表现为草甸草原>温性草原>荒漠草原，整体空间分布呈东多西少格局，高值区集中于肃南县中部、山丹县南部以及肃南县皇城镇等地。（2）土壤有机碳含量及密度与海拔、土壤含水量、植被盖度呈极显著正相关，与土壤容重、植被高度及砾石含量呈负相关；海拔因子对土壤有机碳含量及密度解释力最高，且海拔与植被因子协同效应显著。（3）植被盖度和海拔是影响河西走廊中部草地土壤有机碳分布的关键环境因子。

关键词: 土壤有机碳, 土壤有机碳密度, 空间分布, 环境因子, 河西走廊中部

Abstract:

Grasslands are an important component of terrestrial ecosystems and play a crucial role in the carbon cycle of terrestrial ecosystems. Studying the distribution of soil organic carbon and its influencing factors in grassland ecosystems is significant for enhancing regional carbon sinks and ecological restoration. This study focuses on the desert steppe， temperate grassland， and meadow steppe in the central Hexi Corridor. Through field surveys， sampling， and laboratory analysis， the spatial distribution characteristics of surface soil organic carbon content and soil organic carbon density were investigated. The relationships between surface soil organic carbon distribution and environmental factors such as soil bulk density， soil moisture content， vegetation coverage， and altitude were explored. The results show that：（1） Soil organic carbon content and density in different grassland types follow the pattern of meadow steppe > temperate grassland > desert steppe， with the overall spatial distribution showing more in the east and less in the west. High-value areas are concentrated in central Sunan County， southern Shandan County， and Huangcheng Town in Sunan County. （2） Soil organic carbon content and density are significantly positively correlated with altitude， soil moisture content， and vegetation coverage， and negatively correlated with soil bulk density， vegetation height， and gravel content. Altitude has the highest explanatory power for soil organic carbon content and density， and there is a significant synergistic effect between altitude and vegetation factors. （3） Herbaceous coverage and altitude are the key variables affecting the distribution of soil organic carbon in grasslands in the central Hexi Corridor.

Key words: soil organic carbon, soil organic carbon density, spatial distribution, environmental factors, middle section of Hexi Corridor

中图分类号:

马剑, 田晓萍, 李宁, 毛军平, 苏付荣, 李小鹏. 河西走廊中部草地土壤有机碳空间分布特征[J]. 中国沙漠, 2026, 46(4): 288-295.

Jian Ma, Xiaoping Tian, Ning Li, Junping Mao, Furong Su, Xiaopeng Li. Distribution characteristics of soil organic carbon in the middle section of Hexi Corridor[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(4): 288-295.

图/表 7

表1 样点基本信息

Table 1 Basic information of sampling points

草地类型	海拔/m	植被类型	平均盖度/%	平均高度/cm
荒漠草原	2 022	珍珠猪毛菜、冷蒿、冰草等	55	15
温性草原	2 566	针茅、金露梅等	66	16
草甸草原	3 016	蒿草等	73	14

图1 样点分布

Fig.1 Distribution map of sample points

表2 河西走廊中部不同草原土壤有机碳含量（g·kg-1 ）及密度（kg·m-2 ）的描述性统计

Table 2 Descriptive statistics of the content and density of soil organic carbon in the surface layer of different grasslands in the middle of the Hexi Corridor

类型	变量	极小值	极大值	均值	标准差	偏度	峰度	变异系数/%
全点位	有机碳含量	0.45	131.64	25.71	22.04	1.56	3.16	85.73
全点位	有机碳密度	0.18	29.00	7.58	5.28	0.84	0.38	69.68
荒漠草原	有机碳含量	0.45	77.02	12.99	16.96	2.52	5.97	130.56
荒漠草原	有机碳密度	0.18	18.97	4.25	4.24	1.62	2.28	99.75
温性草原	有机碳含量	1.58	86.96	24.72	18.30	1.27	1.57	74.03
温性草原	有机碳密度	0.60	21.99	7.56	4.70	0.78	0.08	62.24
草甸草原	有机碳含量	4.84	131.64	39.08	26.13	1.45	2.57	66.86
草甸草原	有机碳密度	1.73	29.00	10.56	5.60	0.65	0.46	53.08

图2 河西走廊中部草原表层土壤有机碳含量及密度空间分布

Fig.2 Spatial distribution of the content and density of soil organic carbon in the surface layer of grasslands in the middle of the Hexi Corridor

图3 土壤有机碳含量、有机碳密度与环境因子的相关性注：*表示P<0.05，**表示P<0.01，***表示P<0.001

Fig.3 The correlation between soil organic carbon content， organic carbon density and environmental factors

图4 土壤有机碳含量和土壤有机碳密度的环境贡献分解注：土壤因子包括容重、砾石含量、含水量；植被因子包括植被盖度、植被高度

Fig.4 The environmental contribution decomposition of soil organic carbon content and soil organic carbon density

图5 土壤有机碳含量和土壤有机碳密度随机森林模型评估结果

Fig.5 Random forest model of soil organic carbon content and soil organic carbon density

参考文献 22

[1]	Post W M， Emanuel W R， Zinke P J，et al.Soil carbon pools and world life zones［J］.Nature，1982，298（5870）：156-159.
[2]	Brevik E C， Cerd A， Mataix-Solera J，et al.The interdisciplinary nature of soil［J］.Soil，2015，1（1）：117-129.
[3]	李慧，赵娅茹，魏佳媛，等.草地生态系统固碳功能研究现状：基于文献计量分析［J］.中国草地学报，2025，47（3）：121-35.
[4]	Piao S L， Ito A， Li S G，et al.The carbon budget of terrestrial ecosystems in East Asia over the last two decades［J］.Biogeosciences，2012，9（9）：3571-3586.
[5]	方精云，杨元合，马文红，等.中国草地生态系统碳库及其变化［J］.中国科学：生命科学，2010，40（7）：566-576.
[6]	那尔克孜·那扎拉提.河西走廊生态系统碳储量的时空演变特征及预测研究［D］.兰州：兰州大学，2023.
[7]	王姣龙，荆诚然，蒋艳，等.江西武功山山地草甸土壤有机碳空间分布研究［J］.中国水土保持，2024，12：53-55.
[8]	陈佐忠，王艳丰，汪诗平，等.中国草地生态系统分类初步研究［J］.草地学报，2002，10（2）：81-86.
[9]	耿元波，董云社，齐玉春.草地生态系统碳循环研究评述［J］.地理科学进展，2004，23（3）：74-81.
[10]	钟华平，樊江文，于贵瑞，等.草地生态系统碳蓄积的研究进展［J］.草业科学，2005，22（1）：4-11.
[11]	丁金梅，王维珍，米文宝，等.宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素［J］.生态学报，2023，43（5）：1913-1922.
[12]	杨昊天，王增如，贾荣亮.腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征［J］.植物生态学报，2018，42（3）：288-296.
[13]	李旭梅，杨钧，李小伟，等.宁夏天然草地土壤有机碳分布格局及驱动因素［J］.草原与草坪，2024，44（4）：1-8.
[14]	季波，何建龙，吴旭东，等.宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征［J］.草业学报，2021，30（1）：24-35.
[15]	马剑，刘贤德，金铭，等.祁连山5种典型灌丛土壤生态化学计量特征［J］.西北植物学报，2021，41（8）：1391-1400.
[16]	刘慧霞，董乙强，崔雨萱，等.新疆阿勒泰地区荒漠草地土壤有机碳特征及其环境影响因素分析［J］.草业学报，2021，30（10）：41-52.
[17]	王玮，邬建国，韩兴国.内蒙古典型草原土壤固碳潜力及其不确定性的估算［J］.应用生态学报，2012，23（1）：29-37.
[18]	丰思捷，赵艳云，李元恒，等.内蒙古典型草原表层土壤有机碳储量差异及影响因素［J］.中国草地学报，2019，41（2）：116-120.
[19]	陈心桐，徐天乐，李雪静，等.中国北方自然生态系统土壤有机碳含量及其影响因素［J］.生态学杂志，2019，38（4）：1133-1140.
[20]	Liu B， Xu X， Xu C，et al.Soil organic carbon regulation from chemistry in top-but microbial community in subsoil in eastern coastal China poplar plantations［J］.Frontiers in Forests and Global Change，2023，6：1154934.
[21]	王莲阁.温度变化对土壤有机碳矿化及其动力学特征的影响［D］.重庆：西南大学，2015.
[22]	Bai Y， Zhou Y， He H.Effects of rehabilitation through afforestation on soil aggregate stability and aggregate-associated carbon after forest fires in subtropical China［J］.Geoderma，2020，376：114548.