祁連山中段大野口流域不同植被土壤有機(jī)碳和理化性質(zhì)變化特征研究

摘要為了加大對(duì)祁連山生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度，在祁連山中段大野口流域進(jìn)行了4種植被土壤有機(jī)碳和理化性質(zhì)變化特性的研究。結(jié)果表明：4種植被土壤剖面0～40cm土層有機(jī)碳含量、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC均值排序?yàn)閬喐呱讲莸橹脖唬旧降厣植菰脖唬旧降夭菰脖唬旧降鼗哪脖?，容重和pH均值排序?yàn)樯降鼗哪脖唬旧降夭菰脖唬旧降厣植菰脖唬緛喐呱讲莸橹脖弧喐呱讲莸橹脖槐绕渌脖桓欣谔岣咄寥烙袡C(jī)碳含量、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC，與山地森林草原植被、山地草原植被和山地荒漠植被比較，0～40cm土層有機(jī)碳均值分別提高了1.16、5.50和7.43倍，總孔隙度均值分別增大了2.86%、7.46%和8.27%；水穩(wěn)性團(tuán)聚體均值分別增加了8.32%、15.38%和24.41%；CEC均值分別增加了4.58%、19.71%和44.72%。山地荒漠植被比其他植被更有利于提高土壤容重和pH，與山地草原植被、山地森林草原植被和亞高山草甸植被比較，0～40cm土層容重均值分別增大了0.76%、5.60%和9.09%，pH均值分別增大了1.39%、1.91%和2.56%。祁連山中段大野口流域的亞高山草甸植被比其他植被更有利于降低土壤容重和pH值。

關(guān)鍵詞祁連山；大野口；植被；有機(jī)碳；理化性質(zhì)；變化特征

中圖分類(lèi)號(hào)：S714.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.002

StudyonVariationCharacteristicsofSoilOrganicCarbonandPhysicalandChemicalPropertiesofDifferentVegetationinDayekouWatershedintheMiddlePartofQilianMountains

FanXuan

（DongdashanNatureConservationStation，ManagementCenterofGansuQilianMountainNationalNatureReserve，Zhangye734000，China）

AbstractInordertostrengthentheprotectionofecosystemintheQilianMountains，theorganiccarbonandphysicalandchemicalpropertiesoffourplantedcoverswerestudiedinDayekouWatershedinthemiddlepartofQilianMountains.Theresultsshowedasfollows：theorganiccarboncontent，totalporosity，waterstabilityaggregatesandthemeanvaluesofCECinthe0-40cmsoillayerofthefourplantedcoverswererankedintheorderofsubalpinemeadowvegetation>mountainforeststeppevegetation>mountainsteppevegetation>mountaindesertvegetation;theorderofbulkdensityandpHvalueswasmountaindesertvegetation>mountainsteppevegetation>mountainforeststeppevegetation>subalpinemeadowvegetation.Subalpinemeadowvegetationwasmorebeneficialtotheincreaseofsoilorganiccarboncontent，totalporosity，waterstableaggregatesandCECthanothervegetation.Comparedwithmountainforeststeppevegetation，mountainsteppevegetationandmountaindesertvegetation，themeanvalueoforganiccarbonin0-40cmsoillayerwasincreasedby1.16，5.50and7.43times，respectively，themeanvalueoftotalporosityincreasedby2.86%，7.46%and8.27%，respectively，themeanvaluesofwaterstableaggregatesincreasedby8.32%，15.38%and24.41%，respectively，andthemeanvalueofCECincreasedby4.58%，19.71%and44.72%，respectively.Comparedwithmountainsteppevegetation，mountainforeststeppevegetationandsubalpinemeadowvegetation，mountaindesertvegetationwasmoreconducivetoimprovingsoilbulkdensityandpHthanothervegetation.Inthe0-40cmsoillayer，themeanvalueofbulkdensityincreasedby0.76%，5.60%and9.09%，respectively，andthemeanvalueofpHincreasedby1.39%，1.91%and2.56%，respectively.SubalpinemeadowvegetationinDayekouWatershedinthemiddlepartofQilianMountainswasmorebeneficialthanothervegetationtothereductionofsoilbulkdensityandpHvalue.

KeywordsQilianMountains;DayekouWatershed;vegetation;organiccarbon;physicalandchemicalproperties;variationcharacteristics

祁連山中段大野口流域位于甘肅省國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)[1]，近年來(lái)由于人類(lèi)活動(dòng)和超載放牧的影響，其生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化[2]。有關(guān)祁連山不同森林、草原和草地對(duì)土壤有機(jī)碳和理化性質(zhì)變化特征的研究報(bào)道較多[3-10]。而祁連山中段大野口流域不同植被土壤有機(jī)碳和理化性質(zhì)變化特征研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為了加大對(duì)祁連山中段大野口流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，開(kāi)展了該流域4種植被土壤有機(jī)碳和理化性質(zhì)變化特征研究。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于祁連山中段大野口流域（100°16′—100°31′E，38°16′—38°33′N(xiāo)），東起馬鬃梁，西至西溝梁，南與排露溝為鄰，北與正南溝接壤，海拔1800～3400m，年日照時(shí)數(shù)2000～2200h，降水量150～400mm，蒸發(fā)量950～1000mm，≥10℃的積溫1500～1600℃，無(wú)霜期120～125d。研究區(qū)基本情況見(jiàn)表1。

2研究方法

2.1樣品采集及測(cè)定方法

2022年7月30日在祁連山中段大野口流域，在山地荒漠植被、山地草原植被、山地森林草原植被和亞高山草甸植被區(qū)分別設(shè)置100m×100m的4個(gè)樣品采集區(qū)，每個(gè)采集區(qū)按對(duì)角線(xiàn)布置5個(gè)樣點(diǎn)，從地表垂直向下挖掘40cm深的土壤剖面，按照0～＜10cm、10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm間距自下而上逐層采集土樣各3kg，用4分法帶回1kg混合土樣供室內(nèi)化驗(yàn)分析。土壤有機(jī)質(zhì)、容重、總孔隙度、團(tuán)聚體、CEC（陽(yáng)離子交換量）和pH測(cè)定參考文獻(xiàn)[11]。

2.2數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel2003和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，差異顯著性采用多重相比，LSD檢驗(yàn)。

3結(jié)果與分析

3.1不同植被土壤剖面有機(jī)碳含量變化特征

由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層有機(jī)碳含量均值由大到小的變化順序依次為：亞高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亞高山草甸植被0～40cm土層有機(jī)碳均值與其他3種植被比較，差異極顯著（P＜0.01）。亞高山草甸植被、山地森林草原植被、山地草原植被和山地荒漠植被有機(jī)碳含量與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，R2分別為-0.8671、-0.8642、-0.8991和-0.8932。隨著剖面土層垂直深度的加深，不同植被有機(jī)碳含量在遞減。4種類(lèi)型植被0～＜10cm土層有機(jī)碳含量與10～＜20cm比較，變化均不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm比較，變化均極顯著（P＜0.01）。

3.2不同植被土壤剖面物理性質(zhì)變化特征

3.2.1容重變化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層容重均值由大到小的變化順序依次為：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亞高山草甸植被。山地荒漠植被0～40cm土層容重均值為1.32g.cm-3，與山地草原植被比較，差異不顯著（P＞0.05），與山地森林草原植被比較，差異顯著（P＜0.05），與亞高山草甸植被比較，差異極顯著（P＜0.01）。山地荒漠植被、山地草原植被、山地森林草原植被和亞高山草甸植被容重與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系，R2分別為0.9542、0.9654、0.9846和0.9831。隨著剖面土層垂直深度的加深不同植被容重在遞增，山地荒漠植被0～＜10cm土層容重為1.29g.cm-3，與10～＜20cm和20～＜30cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與30～＜40cm比較，差異顯著（P＜0.05）；地草原植被0～＜10cm土層容重為1.26g.cm-3，與10～＜20cm和20～＜30cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；山地森林草原植被0～＜10cm土層容重為1.22g.cm-3，與其他各層比較，差異不顯著（P＞0.05）；亞高山草甸植被0～＜10cm土層容重為1.19g.cm-3，與其他各層比較，差異不顯著（P＞0.05）。

3.2.2總孔隙度變化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層總孔隙度均值由大到小的變化順序依次為：亞高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亞高山草甸植被0～40cm土層總孔隙度均值為54.34%，與山地森林草原植被比較，差異不顯著（P＞0.05），與山地草原植被和山地荒漠植被比較，差異顯著（P＜0.05）。4種類(lèi)型植被總孔隙度與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，R2分別為-0.9785、-0.9851、-0.8993和-0.9543。隨著剖面土層垂直深度的加深，不同植被總孔隙度在遞減。亞高山草甸植被0～＜10cm土層總孔隙度為55.09%，與其他各層比較，差異不顯著（P＞0.05）；山地森林草原植被0～＜10cm土層總孔隙度為53.96%，與其他各層比較，差異不顯著（P＞0.05）；山地草原植被0～＜10cm土層總孔隙度為52.45%，與10～＜20cm和20～＜30cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；山地荒漠植被0～＜10cm土層總孔隙度為51.32%，與10～＜20cm和20～＜30cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與30～＜40cm比較，差異顯著（P＜0.05）。

3.2.3水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體均值由大到小的變化順序依次為：亞高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亞高山草甸植被0～40cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體均值為29.41%，與山地森林草原植被比較，差異顯著（P＜0.05），與山地草原植被和山地荒漠植被比較，差異極顯著（P＜0.01）。4種類(lèi)型植被水穩(wěn)性團(tuán)聚體與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，R2分別為-0.9367、-0.9942、-0.9381和-0.9727。隨著剖面土層垂直深度的加深，不同植被水穩(wěn)性團(tuán)聚體在遞減，亞高山草甸植被0～＜10cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體為30.99%，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm比較，差異顯著（P＜0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；山地森林草原植被0～＜10cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體為29.46%，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；山地草原植被0～＜10cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體為26.72%，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm比較，差異顯著（P＜0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；山地荒漠植被0～＜10cm土層水穩(wěn)性團(tuán)聚體為25.25%，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm比較，差異顯著（P＜0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）。

3.3不同植被土壤剖面化學(xué)性質(zhì)變化特征

3.3.1CEC變化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層CEC均值由大到小的變化順序依次為：亞高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亞高山草甸植被0～40cm土層CEC均值為22.59%，與山地森林草原植被比較，差異不顯著（P＞0.05），與山地草原植被和山地荒漠植被比較，差異極顯著（P＜0.01）。4種類(lèi)型植被CEC與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，R2分別為-0.8927、-0.9323、-0.9096和-0.9346。隨著剖面土層垂直深度的加深，不同植被CEC在遞減。山地森林草原植被0～＜10cm土層CEC為22.96%，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm比較，差異顯著（P＜0.05），與30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）；其他3種類(lèi)型植被0～＜10cm土層CEC，與10～＜20cm比較，差異不顯著（P＞0.05），與20～＜30cm和30～＜40cm比較，差異極顯著（P＜0.01）。

3.3.2pH變化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土層pH均值由大到小的變化順序依次為：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亞高山草甸植被。山地荒漠植被0～40cm土層pH均值為8.01，與其他3種類(lèi)型植被比較，差異不顯著（P＞0.05）。4種類(lèi)型植被pH與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系，R2分別為0.8909、0.9862、0.9436和0.7578。隨著剖面土層垂直深度的加深不同植被pH在遞增，4種類(lèi)型植被各土層pH之間差異均不顯著（P＞0.05）。

4結(jié)論

不同植被土壤剖面0～40cm土層有機(jī)碳、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC均值由大到小的變化順序依次為：亞高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被，容重和pH均值由大到小的變化順序依次為：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亞高山草甸植被。隨著剖面土層垂直深度的加深，不同植被有機(jī)碳、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC在遞減，容重和pH在遞增。不同植被有機(jī)碳、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，容重和pH與剖面土層垂直深度之間呈線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系。亞高山草甸植被比其他植被更有利于提高土壤有機(jī)碳、總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和CEC，山地荒漠植被比其他植被更有利于提高土壤容重和pH。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)山地荒漠植被和山地草原植被的生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

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收稿日期：2023-01-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目“黑河流域生態(tài)水分樣帶調(diào)查”（91025002/D010106）

作者簡(jiǎn)介：樊選（1981-），男，甘肅民樂(lè)人，工程師，主要從事林業(yè)工程技術(shù)研究，Email：283918644@qq.com