祁连山黑河源区土壤储碳蓄水能力及潜力研究

发布时间：2020-06-14 00:38

【摘要】：黑河源区作为祁连山国家公园青海片区的重要组成单元,不仅是西北内陆干旱区的重要水源补给区域和天然绿色屏障,更是一个生态敏感区和脆弱区。随着“绿水青山就是金山银山”这一科学论断的提出,黑河源区生态保护和环境治理问题更加显得尤为迫切。土壤作为生态系统中最重要的组成因子,不仅能够直观反映区域自然因素和人为因素相互作用下对生态环境所产生的影响,而且更是区域环境内最主要的水分储藏所和调节器。因此,明晰该区土壤储碳蓄水能力及潜力不仅对挖掘区域潜在碳汇功能至关重要,同时在维持生态环境安全方面也起到不可忽视的作用,对该区生态环境保护可提供理论参考和借鉴。基于此,选取祁连山国家公园青海片区的重要组成单元黑河源区为研究对象,以野外调查数据和遥感数据为基础,应用多种统计方法对研究区土地利用现状、植被覆盖现状及土壤物理性状系统分析的基础上,对研究区土壤储碳蓄水能力及影响因素进行分析,揭示影响土壤储碳蓄水能力的主导因素。在此基础上,量化了研究区现阶段主要生态系统的土壤储碳蓄水量,并以土壤储碳蓄水量为现估算值不变,土地利用方式变化情景预测下,对2030年研究区土壤储碳蓄水量进行预估,最后对研究区土壤储碳蓄水潜力进行探讨,为该区域生态环境可持续发展乃至祁连山国家公园后期建设提供基础数据和参考。分析结果表明:(1)近15年以来研究区植被盖度整体自西北向东南呈逐渐增加趋势,增加面积占到研究区面积的50.58%;研究区土地利用类型主要以草地、冰川/裸岩、林地为主,占到研究区面积的90%以上,对土地利用综合动态度计算后发现,研究区近15年内土地利用变化强度较小;各生态系统中,除草地土壤质地为砂-粉砂壤级外,其余生态系统土壤质地均为粉砂-砂壤级;各生态类型土壤容重基本随土层深度的增加而增大,土壤总孔隙度随土层深度的增加逐层变小。(2)土壤储碳能力总体上随土层的增加而减弱。(1)草地生态系统中,单位质量和单位面积土壤储碳能力大小顺序一致,均表现为湿地高山草地高寒草甸高寒沼泽;(2)林地生态系统中,青海云杉单位质量和面积上土壤储碳能力均大于祁连圆柏;(3)灌丛生态系统中,单位质量和单位面积土壤储碳能力大小顺序一致,均表现为混合灌丛箭叶锦鸡儿灌丛金露梅灌丛。(4)生态系统间,单位质量和单位面积土壤储碳能力均表现出湿地林地灌丛草地耕地。(5)0~20cm土层中土壤容重、土壤质量含水量、土壤总孔隙度、NDVI、高程及坡向等6个环境因素的变化是影响土壤储碳能力的主导因子,解释率为66%;30~50 cm土层中土壤质量含水量、土壤粉砂含量、坡度、NDVI等4个环境因素的变化是影响土壤储碳能力的主导因子,解释率为62.80%。(3)土壤实际蓄水能力在土层深度范围内差异不大,土壤饱和蓄水能力随土层的增加而减小。(1)草地生态系统中,土壤实际蓄水能力大小顺序为湿地高寒沼泽高寒草甸高山草地;土壤饱和蓄水能力大小顺序为湿地高寒沼泽高山草地高寒草甸;(2)林地生态系统中,青海云杉土壤实际蓄水能力和土壤饱和蓄水能力均强于祁连圆柏;(3)灌丛生态系统间土壤实际蓄水能力和土壤饱和蓄水能力大小顺序相反,其中土壤实际蓄水能力表现为混合灌丛箭叶锦鸡儿灌丛金露梅灌丛。(4)不同生态系统间,土壤实际蓄水能力大小顺序为湿地灌丛草地林地耕地,土壤饱和蓄水能力大小顺序为林地湿地灌丛草地耕地。(5)0~20 cm土层中土壤容重、土壤质量含水量、坡度及坡向是影响土壤蓄水能力的主导因素,解释率为89.1%。30~50 cm土层中土壤容重、土壤质量含水量、平均粒径、高程、土壤砂粒、土壤粉砂、坡向及NDVI是影响土壤饱和蓄水量的主导因素,解释率为69.1%。(4)研究区土壤储碳蓄水能力在空间上分布规律较为一致,基本表现出自西北向东南逐渐增强的分布规律。(1)2015年不同生态系统0~50 cm土层土壤储碳量由大到小顺序分别为草地(1.10?10~8 t)灌丛(2.83?10~7 t)沼泽湿地(6.27?10~6t)林地(4.23?10~6 t)耕地(1.26?10~6 t)裸地(2.18?10~5 t)人工用地(1.57?10~5 t),其中土壤储碳量为现估算值的情景预测下,至2030年草地和裸地土壤有机碳储量将分别减少9.41?10~6 t和6.49?10~2 t,耕地、灌丛、林地、人工用地、沼泽湿地土壤有机碳储量将分别增加2.04?10~4 t、5.64?10~6 t、7.06?10~5 t、3.06?10~4 t、6.22?10~5t。(2)2015年不同生态系统0~50 cm土层土壤蓄水储量由大到小顺序分别为草地(17.27?10~8 t)灌丛(4.63?10~8 t)沼泽湿地(8.70?10~7 t)林地(5.80?10~7 t)耕地(1.60?10~7 t)裸地(3.50?10~6 t)人工用地(2.14?10~6 t),其中土壤蓄水储量为现估算值的情景预测下,至2030年草地和裸地土壤蓄水储量将分别减少1.38?10~8 t和3.12?10~4 t,耕地、灌丛、林地、人工用地、沼泽湿地土壤蓄水储量将分别增加2.14?10~5 t、8.10?10~7 t、8.99?10~6 t、4.57?10~5 t、8.88?10~6 t。(5)研究区土壤储碳储碳蓄水量为现估算值不变的情景预测下,各生态系统中灌丛、林地、湿地土壤储碳蓄水潜力最大,而草地作为研究区面积最大的生态系统,土壤储碳蓄水储量至2030年将明显减少且减少幅度远大于其它生态系统。 【学位授予单位】：青海师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.1

【图文】：

位置,自治县,青海省,肃南裕固族

青海师范大学博士学位论文第二章研究区概况自然地理概况地理位置究区地处黑河上游祁连山区(图 2-1)，位于青海省境内海北藏族自与青海省门源回族自治县接壤，南与刚察县、海晏县相连，西南与北及西北与甘肃省酒泉市、肃南裕固族自治县和民乐县为界，地理5″E~101°02′06″E，37°25′16″E~39°05′18″N，东西长约 280 km，南，涉及黑河源头西岔上游地区、下游地区及八宝河中上游区的祁连乡，，总面积近 1.6 104km2，占海北州土地总面积的 43%，全省张福平等，2017)。

单元,黑河,潜力研究,油葫芦

祁连山黑河源区土壤储碳蓄水能力及潜力研究通山之间形成断陷盆地，山间盆地和宽谷海拔介于 3800 m ~40两侧洪、冲积平原或台地发育；中部横亘山脉凸起，使托勒河西北向和东部，此外因受历史时期河流长期冲刷，在中部区域以油葫芦、柯柯里及黑河峡谷最为典型，呈明显垂直地带景观成了研究区多山地貌(管珍，2011)。由于上述地形地貌研究区部低，而境内黑河也于中部宝瓶河处向北流入黑河大峡谷，总陵、盆地、河谷错纵相连，地形复杂，地貌多样(图 2-2)。

【参考文献】