Distribution characteristics of soil organic carbon and its relationship with soil physical properties in Ali Desert Area， Tibetan Plateau

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

Journal of Desert Research ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 284-294.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00015

Distribution characteristics of soil organic carbon and its relationship with soil physical properties in Ali Desert Area， Tibetan Plateau

Yaofang Shi¹^,²(), Xian Xue¹^,²(), Quangang You¹, Fei Peng¹^,², Cuihua Huang¹

^1.Key Laboratory of Desert and Desertification，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

Received:2023-02-14 Revised:2023-03-07 Online:2023-05-20 Published:2023-05-31
Contact: Xian Xue

Abstract

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

CLC Number:

S153

Yaofang Shi, Xian Xue, Quangang You, Fei Peng, Cuihua Huang. Distribution characteristics of soil organic carbon and its relationship with soil physical properties in Ali Desert Area， Tibetan Plateau[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(3): 284-294.

Figures/Tables 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

Distribution characteristics of soil organic carbon and its relationship with soil physical properties in Ali Desert Area， Tibetan Plateau

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荒漠类型	土层/cm	容重/(g?cm^-3)	含水量/%	砂粒/%	粉粒/%	黏粒/%
荒漠草原	0~20	1.34±0.15^b	11.42±1.96^a	19.21±0.21^e	77.21±0.09^a	3.57±0.11^a
	20~40	1.39±0.15^b	7.43±0.36^b	23.53±1.25^d	73.26±1.17^b	3.20±0.09^b
	40~60	1.47±0.10^ab	5.54±0.53^c	29.30±0.28^c	68.01±0.07^c	2.68±0.22^c
	60~80	1.52±0.08^ab	4.01±0.22^d	35.64±3.76^b	62.58±3.48^d	1.76±0.29^d
	80~100	1.63±0.08^a	2.49±0.32^e	64.72±4.56^a	34.42±4.50^e	0.85±0.08^e
草原化灌木荒漠	0~20	1.44±0.13^b	7.50±0.94^a	37.77±6.83^d	59.56±6.30^a	2.65±0.60^a
	20~40	1.52±0.07^ab	6.10±0.08^b	56.72±3.09^c	41.67±2.98^b	1.60±0.11^b
	40~60	1.57±0.04^ab	4.29±0.35^c	63.84±0.05^b	34.86±0.03^c	1.29±0.02^b
	60~80	1.64±0.10^a	3.22±0.24^d	64.80±0.40^b	34.06±0.35^c	1.13±0.05^bc
	80~100	1.68±0.13^a	2.59±0.07^d	81.63±4.71^a	17.68±4.41^d	0.67±0.43^c
半灌木-矮半灌木荒漠	0~20	1.47±0.10^b	1.95±0.20^b	78.52±1.52^c	20.75±1.43^a	0.26±0.20^a
	20~40	1.49±0.08^b	2.60±0.82^ab	83.70±1.96^c	15.81±1.92^b	0.48±0.06^a
	40~60	1.55±0.11^ab	1.55±0.03^c	85.63±0.09^b	14.10±0.04^b	0.25±0.06^a
	60~80	1.58±0.12^ab	3.34±1.50^a	89.18±0.82^b	14.93±0.79^c	0.60±0.32^a
	80~100	1.67±0.05^a	0.62±0.21^d	92.75±1.79^a	10.66±1.66^d	1.18±2.24^a
无植被区域	0~20	1.53±0.09^b	0.79±0.06^c	79.91±0.70^d	19.27±0.46^a	0.06±0.05^c
	20~40	1.51±0.20^b	0.59±0.01^d	86.23±1.35^c	13.36±1.33^b	0.21±0.03^c
	40~60	1.62±0.09^ab	2.01±0.17^b	88.84±0.69^b	10.83±0.68^c	0.32±0.01^b
	60~80	1.67±0.06^ab	1.43±0.21^a	90.16±0.45^b	9.62±0.42^c	0.80±0.24^a
	80~100	1.77±0.08^a	0.41±0.02^d	93.05±1.31^a	6.87±1.28^d	0.39±0.02^b

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