祁連山康樂(lè)林區(qū)4 種植被帶0～40 cm 土層有機(jī)碳變化特征

魏淑蓮

（肅南裕固族自治縣自然資源局，甘肅肅南734000）

康樂(lè)林區(qū)位于祁連山中段北麓，森林面積3.10 萬(wàn)hm2，是祁連山中段重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)[1]。目前由于超載過(guò)牧，草地退化，水資源涵養(yǎng)調(diào)蓄能力削弱，森林面積銳減[2，3]。植被帶是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其有機(jī)碳儲(chǔ)量的變化影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡[4]。因此，研究祁連山康樂(lè)林區(qū)不同植被帶有機(jī)碳變化特征對(duì)保護(hù)祁連山生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。有關(guān)祁連山植被、土壤和放牧對(duì)土壤碳和理化性質(zhì)變化特征報(bào)道的文獻(xiàn)較多[5-15]，而祁連山康樂(lè)林區(qū)4 種植被帶0～40 cm 土層有機(jī)碳變化特征目前未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，本文以祁連山康樂(lè)林區(qū)4 種植被帶為研究對(duì)象，旨在探索有機(jī)碳變化特征，為祁連山康樂(lè)林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支撐。

1 研究地點(diǎn)概況與研究方法

1.1 研究地點(diǎn)概況

研究地點(diǎn)位于祁連山康樂(lè)林區(qū)（東經(jīng)99°42′～100°11′、北緯 38°41′～59°44′），森林面積3.10 萬(wàn)hm2[16]，日照時(shí)數(shù)2 200 h，日輻射總量110.21 kW/m2，年均氣溫3.60℃。代表性植物有青海云杉(Picea crassifolia)、祁連圓柏(sabina przewalskii)、山楊(Populus davidiana)、金露梅(Potentillafruticosa)、銀露梅（Potentilla grabra）、苔草（Carex tristachya）、高山蒿草（Artemisia umbelliformis）、高山繡線(xiàn)菊（Spiraea alpina Pall）。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集方法 2019 年7 月在祁連山康樂(lè)林區(qū)選擇山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶陰坡為4 個(gè)樣品采集區(qū)，在采集區(qū)內(nèi)設(shè)置50 m×50 m 的樣方，每個(gè)樣方按照對(duì)角線(xiàn)采樣方法，選取5 個(gè)樣點(diǎn)（重復(fù)5 次），從地表垂直向下挖掘剖面，每個(gè)剖面點(diǎn)按照0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm 和 30～40 cm 間距自下而上逐層采集土樣各4 kg，用4 分法帶回1 kg 混合土樣，風(fēng)干過(guò)1 mm 篩測(cè)定有機(jī)碳，樣品采集區(qū)基本情況見(jiàn)表1。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法 有機(jī)碳測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化——外加熱法；土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（t/hm2）按公式（土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量＝[有機(jī)碳密度（kg/hm2）×10 000(m2÷1 000)]求得[17]；土壤有機(jī)碳密度（kg/m2）按公式有機(jī)碳密度= [土壤有機(jī)碳含量（g/kg）×土壤容重（g/cm3）×采樣深度（cm）×0.01]求得[18]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2003 和SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，不同土層土壤特性的差異顯著性采用多重比較，LSR 檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)碳變化特征

由表2 可知，山地森林草原帶0～40 cm 土層有機(jī)碳含量是亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶的1.42 倍、1.74 倍和4.11 倍。4 種植被帶不同土層有機(jī)碳含量均隨著土壤剖面垂直深度的增加而遞減，但不同植被帶減少的程度不同，山地森林草原帶 10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm 與0～10 cm 土層比較，有機(jī)碳降低17.33%、33.70%和59.87%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶降低 29.28%、50.06%和67.84%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶降低 29.79%、57.19%和 71.84%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶降低17.36%、33.67%和59.85%（P＜0.01）。

2.2 有機(jī)碳密度變化特征

由表2 可知，山地森林草原帶0～40 cm 土層有機(jī)碳密度均值是亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶的1.33 倍、1.59 倍和3.38 倍，究其原因與有機(jī)碳有關(guān)，有機(jī)碳含量越高，有機(jī)碳密度越大。4 種植被帶不同土層有機(jī)碳密度均隨著土壤剖面垂直深度的增加而降低，山地森林草原帶10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm 與 0～10 cm 土層比較，有機(jī)碳密度降低9.79%、17.31%和38.95%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶降低23.41%、35.89%和53.32%（P ＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶降低27.31%、45.52%和 59.97%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶降低15.75%、31.16%和 56.51%（P＜0.01）。山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶0～10 cm 土層有機(jī)碳密度是30～40 cm土層的 1.64 倍、2.14 倍、2.50 倍和 2.30 倍，說(shuō)明有機(jī)碳密度在表層具有很強(qiáng)的表聚性，這種變化規(guī)律與植被根系和地表凋落物有關(guān)。

表1 樣品采集區(qū)基本情況

表2 4 種植被帶0～40 cm 土層有機(jī)碳變化特征

2.3 有機(jī)碳儲(chǔ)量變化特征

由表2 可知，山地森林草原帶0～40 cm 土層有機(jī)碳儲(chǔ)量均值為73.30 t/hm2，與亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶比較，有機(jī)碳儲(chǔ)量增加32.55%、58.66%和237.79%，這種變化規(guī)律與有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度一致[16]。山地森林草原帶 0～10 cm 土層與 10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm土層比較，有機(jī)碳儲(chǔ)量增加10.86%、20.94%和63.81%（P＜0.01）；亞高山灌叢帶0～10 cm 土層與10～20 cm、20～30 cm 和 30～40 cm 土層比較，有機(jī)碳儲(chǔ)量增加30.56%、55.98%和 114.21%（P＜0.01）；高山荒漠草甸草原帶0～10 cm 土層與10～20 cm、20～30 cm 和30～40 cm 土層比較，有機(jī)碳儲(chǔ)量增加37.57%、83.55%和149.82%（P＜0.01）；山地荒漠草原帶 0～10 cm 土層與 10 ～20 cm、20 ～30 cm 和30～40 cm 土層比較，有機(jī)碳儲(chǔ)量增加18.70%、45.27%和129.92%（P＜0.01）。另外，山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶0～10 cm 有機(jī)碳儲(chǔ)量是30～40 cm 土層的1.64 倍、2.14 倍、2.50 倍和 1.30 倍，說(shuō)明地表土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量大于其他土層[19]。

3 結(jié)論

山地森林草原帶、亞高山灌叢帶和高山荒漠草甸草原帶0～10 cm 土層有機(jī)碳密度高于我國(guó)森林土壤0～10 cm 土層平均碳密度，而山地荒漠草原帶0～10 cm 土層有機(jī)碳密度低于我國(guó)森林土壤0～10 cm 土層平均碳密度，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)祁連山康樂(lè)林區(qū)山地荒漠草原帶的保護(hù)，嚴(yán)禁超載放牧，恢復(fù)天然植被；4 種植被帶0～10 cm 土層有機(jī)碳含量和密度是30～40 cm 土層的2.91 倍和2.15 倍，說(shuō)明有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度在表層具有很強(qiáng)的表聚性。