西藏阿里高寒荒漠区土壤有机碳含量特征
发布时间：2021-06-07 22:23
调查了西藏阿里高寒荒漠区30个高寒荒漠样地土壤剖面发生层,分层采集土壤样品,测定有机碳、全氮、全磷、全钾含量和粒度。结果表明:（1）阿里高寒荒漠区主要分布在海拔4 000～5 000 m的湖盆、宽谷、沟谷坡麓、冲洪积扇,土层薄、地表粗砾化、沙化严重,有机碳含量低,从亚高山草原土、高山草原土、亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土至高山荒漠土,土壤有机碳含量呈逐渐下降的趋势,高山草原土有机碳含量显著高于亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土和高山荒漠土,从草原到荒漠土壤退化明显。（2）8种植物群丛的土壤有机碳含量表现出按草原-荒漠草原-荒漠-砾漠逐渐降低的指数关系,针茅（Stipa spp.）-固沙草（Orinus thoroldii）草原和紫花针茅（Stipa purpurea）草原的土壤有机碳含量均极显著高于沙生针茅（Stipa caucasica subsp. glareosa）草原、沙蒿（Artemisia wellbyi）灌丛草原、灌木亚菊（Ajania fruticulosa）荒漠、驼绒藜（Ceratoides latens）砾漠和垫状驼绒藜（Ceratoides compacta）砾漠;沙...
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
阿里野外考察调查点
对不同土壤类型0～10、10～20、20～30 cm进行单因子方差测验（图2),5种土壤类型的表层0～10 cm土壤有机碳含量普遍比较低，无显著差异，但10～20cm土层中的有机碳含量差异较大，亚高山草原土有机碳含量极显著高于亚高山荒漠草原土和亚高山荒漠土，显著高于高山荒漠土；高山草原土有机碳含量显著高于亚高山荒漠草原土；亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土和高山荒漠土之间的有机碳含量没有明显差异。20～30 cm土层中，亚高山草原土的土壤有机碳含量极显著高于亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土和高山荒漠土，显著高于高山草原土；亚高山荒漠草原土的有机碳含量显著高于高山荒漠土；亚高山荒漠土和高山荒漠土之间的有机碳含量没有明显差异。从不同深度看，亚高山草原土和高山草原土表层土壤有机碳明显低于10～20 cm土层，10 cm以下土层有机碳按亚高山草原土、高山草原土、亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土、高山荒漠土有明显的下降趋势。比较20世纪70年代中国科学家对西藏高寒荒漠区相似区域土壤样品所做的有机质分析数据[4]，巴嘎土（亚高山草原土）、莎嘎土（高山草原土）、灰冷漠土（亚高山荒漠草原土）、冷漠土（亚高山荒漠土）、寒漠土（高山荒漠土）表层0～10 cm土壤有机碳分别为1.25%、1.04%、0.93%、0.59%、0.70%，基本上和本次调查测定数据的变化趋势相似，也证明了从草原到荒漠土壤的退化趋势。从20世纪70年代至21世纪初，西藏高寒草地受自然和人为因素影响，大多都处于退化状态[20]。最新研究证明[21]，西藏阿里日土县实施退牧还草工程（2008—2016年）后，草地NDVI总体呈现增加趋势，显著增加区域占植被分布区的比例为7.09%，在北部地区更为明显，荒漠植被增加占比达到7.87%，但不同草地类型NDVI的年际变化差异较大，紫花针茅、沙生针茅草原ND‐VI显著减少的区域明显高于其他植被类型，垫状驼绒藜荒漠、青藏薹草草原NDVI显著增加区域的比例明显高于其他植被类型，证明退牧还草在一定程度上促进了荒漠退化草地的恢复，有效遏制了草地退化。从本次调查测定的同类土壤表层有机碳平均含量看，亚高山草原土、高山草原土、亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土、高山荒漠土表层有机碳含量平均值分别为0.69%、1.16%、0.86%、0.92%和0.75%，与20世纪70年代同类土壤比较，亚高山草原区和草原荒漠区土壤退化明显，而高山草原区和荒漠区土壤有所恢复。这与上述研究结果基本一致，亚高山草原土和高山草原土表层土壤有机碳含量明显低于下层土壤，再次证明了在海拔较低、植被发育较好的草原区放牧压力依然较大，草地土壤退化严重并且退化趋势还没有得到根本改变。
植物是土壤有机碳的来源，植被与土壤相关密切，西藏高寒荒漠区在全球生态系统中属于独特的高寒、干旱、大风、多风环境，发育了独特的植被类型，植被低矮、稀疏、生物量低，同时，寒冷干旱的气候也限制了微生物的发育与生存，生物体转换为有机碳的速度小、数量少。西藏阿里高寒荒漠区有小半灌木荒漠和垫型小半灌木荒漠2种植被型、驼绒藜（Ceratoides latens）、灌木亚菊（Ajania fruticulo‐sa）、蒿、垫状驼绒藜（Ceratoides compacta)4种群系，发育有紫花针茅（Stipa purpurea）草原、变色锦鸡儿（Caragana versicolor）灌丛草原、沙生针茅（Sti‐pa caucasica subsp.glareosa）草原、针茅-固沙草草原、藏沙蒿（Artemisia wellbyi）灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠、垫状驼绒藜砾漠8种群丛。不同的群丛发育有不同的土壤，如紫花针茅草原、变色锦鸡儿灌丛草原主要生长在高山草原土，针茅-固沙草草原多位于亚高山草原土，垫状驼绒藜砾漠发育在高山荒漠土，其他几种群丛生长在亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土上。分析不同植被的土壤有机碳有助于从地表植被发育特征直观地反映土壤有机碳含量及相关性。8种植物群丛生长的土壤中土壤有机碳含量表现出按草原-荒漠草原-荒漠-砾漠逐渐降低的指数关系（y=1.6446e-0.129x,R2=0.6217，图3）。8种群丛的土壤有机碳含量，针茅-固沙草草原和紫花针茅草原均极显著高于沙生针茅草原、沙蒿灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠、垫状驼绒藜砾漠；沙生针茅草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠土壤有机碳含量显著高于垫状驼绒藜砾漠；锦鸡儿灌丛草原、沙蒿灌丛草原、垫状驼绒藜砾漠之间的土壤有机碳含量无明显差异；锦鸡儿灌丛草原、沙生针茅草原、沙蒿灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠之间土壤有机碳含量也无明显差异。植被群丛表现出从草原、荒漠化草原、荒漠、砾漠变化的梯度特征。变色锦鸡儿灌丛、紫花针茅草原发育在高寒荒漠区环境较好的高山草原土上，多分布在沟谷坡面和湖盆宽谷，植被盖度较好，一定程度上保护了地表土壤免受侵蚀，同时，也是主要的放牧草场，放牧压力大。变色锦鸡儿灌丛、紫花针茅草原的土壤有机碳含量高于其他草地，但仍处于退化状态。垫状驼绒藜砾漠是高山荒漠土最主要的植被群丛，大多分布于湖盆宽谷区，在高原面强劲的风力吹蚀和高海拔低温环境下，地表粗砾化，物种单一、低矮、稀疏，生物量低于30 g·m-2[17]，微生物活动受低温影响，土壤有机碳转换慢。沙蒿灌丛、灌木亚菊荒漠和驼绒藜砾漠多见于亚高山荒漠土和高山荒漠土，藏沙蒿、驼绒藜、灌木亚菊是主要建群种，群丛内只有少数草本植物为伴生种，盖度稀疏，高度降低，生物量48～67 g·m-2[17]。亚高山荒漠草原土是草原土向荒漠土过渡的类型，既有荒漠区典型的小半灌木驼绒藜、灌木亚菊，也有草原区典型的沙生针茅、紫花针茅、青藏苔草（Carex moorcroftii）、二裂叶委陵菜（Potentilla bifurca var.humilior）、阿勒泰狗娃花（Aster altaicus）、小叶棘豆（Oxytropis microphylla）等，但无论是建群种，还是伴生种，植被都比较稀疏、低矮，土壤缺乏足够的生物有机质来源。发育在亚高山草原土的针茅-固沙草草原，多位于沟谷坡麓，尽管沙化严重，但积沙也为固沙草等耐旱的草本植物提供了较好的生长环境，保护了下层土壤。2.3 土壤有机碳含量与海拔、表层砾石含量、土层厚度的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]气候变化与放牧对西藏典型高寒荒漠草地植被指数变化的相对影响[J]. 赵旺林,罗天祥,张林. 生态学报. 2019(22)
[2]阿里表层土壤元素相关分析[J]. 刘玉梅,张建国,吉云松,王英利,陶菲,马薇. 安徽农业科学. 2015(19)
[3]土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性[J]. 刘苗,刘国华. 生态环境学报. 2014(07)
[4]黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究[J]. 曾永年,冯兆东. 中国沙漠. 2008(02)
[5]中国荒漠化潜在发生范围的修订[J]. 吴波,苏志珠,陈仲新. 中国沙漠. 2007(06)
[6]保护性耕作下土壤碳库管理指数的研究[J]. 李琳,李素娟,张海林,陈阜. 水土保持学报. 2006(03)
[7]西藏土壤磷素和钾素养分状况及其影响因素[J]. 刘世全,高丽丽,蒲玉琳,邓良基,张世熔. 水土保持学报. 2005(01)
[8]西藏高寒草地主要类型生态环境现状及恢复对策[J]. 余成群,郭万军. 西藏科技. 2003(02)
[9]西藏土壤环境背景值的研究[J]. 张晓平. 地理科学. 1994(01)
硕士论文
[1]西藏阿里草原生态承载力研究[D]. 畅慧勤.西北农林科技大学 2012
[2]西藏土壤有机质和氮磷钾状况及其影响因素分析[D]. 高丽丽.四川农业大学 2004
[3]高寒地区荒漠化土壤发生特性及其形成演变研究[D]. 齐雁冰.西北农林科技大学 2003
本文编号：3217423
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
阿里野外考察调查点
对不同土壤类型0～10、10～20、20～30 cm进行单因子方差测验（图2),5种土壤类型的表层0～10 cm土壤有机碳含量普遍比较低，无显著差异，但10～20cm土层中的有机碳含量差异较大，亚高山草原土有机碳含量极显著高于亚高山荒漠草原土和亚高山荒漠土，显著高于高山荒漠土；高山草原土有机碳含量显著高于亚高山荒漠草原土；亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土和高山荒漠土之间的有机碳含量没有明显差异。20～30 cm土层中，亚高山草原土的土壤有机碳含量极显著高于亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土和高山荒漠土，显著高于高山草原土；亚高山荒漠草原土的有机碳含量显著高于高山荒漠土；亚高山荒漠土和高山荒漠土之间的有机碳含量没有明显差异。从不同深度看，亚高山草原土和高山草原土表层土壤有机碳明显低于10～20 cm土层，10 cm以下土层有机碳按亚高山草原土、高山草原土、亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土、高山荒漠土有明显的下降趋势。比较20世纪70年代中国科学家对西藏高寒荒漠区相似区域土壤样品所做的有机质分析数据[4]，巴嘎土（亚高山草原土）、莎嘎土（高山草原土）、灰冷漠土（亚高山荒漠草原土）、冷漠土（亚高山荒漠土）、寒漠土（高山荒漠土）表层0～10 cm土壤有机碳分别为1.25%、1.04%、0.93%、0.59%、0.70%，基本上和本次调查测定数据的变化趋势相似，也证明了从草原到荒漠土壤的退化趋势。从20世纪70年代至21世纪初，西藏高寒草地受自然和人为因素影响，大多都处于退化状态[20]。最新研究证明[21]，西藏阿里日土县实施退牧还草工程（2008—2016年）后，草地NDVI总体呈现增加趋势，显著增加区域占植被分布区的比例为7.09%，在北部地区更为明显，荒漠植被增加占比达到7.87%，但不同草地类型NDVI的年际变化差异较大，紫花针茅、沙生针茅草原ND‐VI显著减少的区域明显高于其他植被类型，垫状驼绒藜荒漠、青藏薹草草原NDVI显著增加区域的比例明显高于其他植被类型，证明退牧还草在一定程度上促进了荒漠退化草地的恢复，有效遏制了草地退化。从本次调查测定的同类土壤表层有机碳平均含量看，亚高山草原土、高山草原土、亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土、高山荒漠土表层有机碳含量平均值分别为0.69%、1.16%、0.86%、0.92%和0.75%，与20世纪70年代同类土壤比较，亚高山草原区和草原荒漠区土壤退化明显，而高山草原区和荒漠区土壤有所恢复。这与上述研究结果基本一致，亚高山草原土和高山草原土表层土壤有机碳含量明显低于下层土壤，再次证明了在海拔较低、植被发育较好的草原区放牧压力依然较大，草地土壤退化严重并且退化趋势还没有得到根本改变。
植物是土壤有机碳的来源，植被与土壤相关密切，西藏高寒荒漠区在全球生态系统中属于独特的高寒、干旱、大风、多风环境，发育了独特的植被类型，植被低矮、稀疏、生物量低，同时，寒冷干旱的气候也限制了微生物的发育与生存，生物体转换为有机碳的速度小、数量少。西藏阿里高寒荒漠区有小半灌木荒漠和垫型小半灌木荒漠2种植被型、驼绒藜（Ceratoides latens）、灌木亚菊（Ajania fruticulo‐sa）、蒿、垫状驼绒藜（Ceratoides compacta)4种群系，发育有紫花针茅（Stipa purpurea）草原、变色锦鸡儿（Caragana versicolor）灌丛草原、沙生针茅（Sti‐pa caucasica subsp.glareosa）草原、针茅-固沙草草原、藏沙蒿（Artemisia wellbyi）灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠、垫状驼绒藜砾漠8种群丛。不同的群丛发育有不同的土壤，如紫花针茅草原、变色锦鸡儿灌丛草原主要生长在高山草原土，针茅-固沙草草原多位于亚高山草原土，垫状驼绒藜砾漠发育在高山荒漠土，其他几种群丛生长在亚高山荒漠草原土、亚高山荒漠土上。分析不同植被的土壤有机碳有助于从地表植被发育特征直观地反映土壤有机碳含量及相关性。8种植物群丛生长的土壤中土壤有机碳含量表现出按草原-荒漠草原-荒漠-砾漠逐渐降低的指数关系（y=1.6446e-0.129x,R2=0.6217，图3）。8种群丛的土壤有机碳含量，针茅-固沙草草原和紫花针茅草原均极显著高于沙生针茅草原、沙蒿灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠、垫状驼绒藜砾漠；沙生针茅草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠土壤有机碳含量显著高于垫状驼绒藜砾漠；锦鸡儿灌丛草原、沙蒿灌丛草原、垫状驼绒藜砾漠之间的土壤有机碳含量无明显差异；锦鸡儿灌丛草原、沙生针茅草原、沙蒿灌丛草原、灌木亚菊荒漠、驼绒藜砾漠之间土壤有机碳含量也无明显差异。植被群丛表现出从草原、荒漠化草原、荒漠、砾漠变化的梯度特征。变色锦鸡儿灌丛、紫花针茅草原发育在高寒荒漠区环境较好的高山草原土上，多分布在沟谷坡面和湖盆宽谷，植被盖度较好，一定程度上保护了地表土壤免受侵蚀，同时，也是主要的放牧草场，放牧压力大。变色锦鸡儿灌丛、紫花针茅草原的土壤有机碳含量高于其他草地，但仍处于退化状态。垫状驼绒藜砾漠是高山荒漠土最主要的植被群丛，大多分布于湖盆宽谷区，在高原面强劲的风力吹蚀和高海拔低温环境下，地表粗砾化，物种单一、低矮、稀疏，生物量低于30 g·m-2[17]，微生物活动受低温影响，土壤有机碳转换慢。沙蒿灌丛、灌木亚菊荒漠和驼绒藜砾漠多见于亚高山荒漠土和高山荒漠土，藏沙蒿、驼绒藜、灌木亚菊是主要建群种，群丛内只有少数草本植物为伴生种，盖度稀疏，高度降低，生物量48～67 g·m-2[17]。亚高山荒漠草原土是草原土向荒漠土过渡的类型，既有荒漠区典型的小半灌木驼绒藜、灌木亚菊，也有草原区典型的沙生针茅、紫花针茅、青藏苔草（Carex moorcroftii）、二裂叶委陵菜（Potentilla bifurca var.humilior）、阿勒泰狗娃花（Aster altaicus）、小叶棘豆（Oxytropis microphylla）等，但无论是建群种，还是伴生种，植被都比较稀疏、低矮，土壤缺乏足够的生物有机质来源。发育在亚高山草原土的针茅-固沙草草原，多位于沟谷坡麓，尽管沙化严重，但积沙也为固沙草等耐旱的草本植物提供了较好的生长环境，保护了下层土壤。2.3 土壤有机碳含量与海拔、表层砾石含量、土层厚度的关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]气候变化与放牧对西藏典型高寒荒漠草地植被指数变化的相对影响[J]. 赵旺林,罗天祥,张林. 生态学报. 2019(22)
[2]阿里表层土壤元素相关分析[J]. 刘玉梅,张建国,吉云松,王英利,陶菲,马薇. 安徽农业科学. 2015(19)
[3]土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性[J]. 刘苗,刘国华. 生态环境学报. 2014(07)
[4]黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究[J]. 曾永年,冯兆东. 中国沙漠. 2008(02)
[5]中国荒漠化潜在发生范围的修订[J]. 吴波,苏志珠,陈仲新. 中国沙漠. 2007(06)
[6]保护性耕作下土壤碳库管理指数的研究[J]. 李琳,李素娟,张海林,陈阜. 水土保持学报. 2006(03)
[7]西藏土壤磷素和钾素养分状况及其影响因素[J]. 刘世全,高丽丽,蒲玉琳,邓良基,张世熔. 水土保持学报. 2005(01)
[8]西藏高寒草地主要类型生态环境现状及恢复对策[J]. 余成群,郭万军. 西藏科技. 2003(02)
[9]西藏土壤环境背景值的研究[J]. 张晓平. 地理科学. 1994(01)
硕士论文
[1]西藏阿里草原生态承载力研究[D]. 畅慧勤.西北农林科技大学 2012
[2]西藏土壤有机质和氮磷钾状况及其影响因素分析[D]. 高丽丽.四川农业大学 2004
[3]高寒地区荒漠化土壤发生特性及其形成演变研究[D]. 齐雁冰.西北农林科技大学 2003
本文编号：3217423
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