青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究_吴雅琼

DOI :10. 13671/j . hjkxxb . 2008. 02. 026第28卷第2期2008年2月

环　境　科　学　学　报　A c t a S c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a e

V o l . 28, N o . 2F e b . , 2008

吴雅琼, 刘国华, 傅伯杰, 等. 2008. 青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究[J ]. 环境科学学报, 28(2) :362-367

WuYQ , L i uGH , F uBJ , e t a l . 2008. S t u d yo nt h ev e r t i c a l d i s t r i b u t i o no f s o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t yi nt h eT i b e t a nP l a t e a u [J ]. A c t aS c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a e , 28(2) :362-367

青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究

吴雅琼, 刘国华

1, ＊

, 傅伯杰, 郭玉华

1. 中国科学院生态环境研究中心, 城市与区域生态国家重点实验室, 北京1000852. 内蒙古巴彦淖尔市环境监测站(环境科学研究所) , 巴彦淖尔015000收稿日期:2006-12-11　　　修回日期:2007-06-11　　　录用日期:2007-12-05

摘要:通过对青藏高原土壤普查数据的整理分析, 定量研究了青藏高原28个典型土壤类型、14个主要生态系统类型0～20c m 、20～50c m 及50～100c m 深度内土壤有机碳密度的垂直分布规律. 结果表明, 青藏高原28个典型土壤类型3个土层的有机碳密度平均值为(6. 16±1. 08) k g ·m-2、(5. 06±0. 85) k g ·m-2、(5. 30±0. 82) k g ·m-2; 在0～100c m 土层内, 暗棕壤、沼泽土的有机碳密度显著高于其它土壤类型, 而高山漠土、灰棕漠土、亚高山漠土的有机碳密度不仅远远低于区域平均水平, 而且显著低于其它土壤类型. 14个典型生态系统土壤的有机碳密度均值为(7. 47±1. 38) k g ·m-2、(6. 07±1. 24) k g ·m-2、(6. 46±1. 16) k g ·m-2; 其中, 以沼泽草甸、针叶林土壤的有机碳密度最高, 而温性荒漠、高寒荒漠、高寒草原及亚高山草原土壤有机碳密度显著低于其它生态系统. 这不仅体现了青藏高原土壤-植被显著的地带性分布, 而且为青藏高原土壤有机碳循环模型, 及有机碳对全球变化的响应研究提供重要的基础数据. 关键词:青藏高原; 有机碳密度; 土壤类型; 生态系统类型

文章编号:0253-2468(2008) 02-362-06　　　中图分类号:X 171　　　文献标识码:A

S t u d yo nt h e v e r t i c a l d i s t r i b u t i o no f s o i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t y i nt h e T i b e t a n P l a t e a u 　

W UY a q i o n g , L I UG u o h u a , F UB o j i e , G U OY u h u a

1.S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f U r b a n a n dR e g i o n a l E c o l o g y , R e s e a r c h C e n t r e f o r E c o -E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1000852.E n v i r o n m e n t a l M o n i t o r i n g S t a t i o n(R e s e a r c hI n s t i t u t e f o r E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s ) , B a y a n n a o e r 015000R e c e i v e d 11D e c e m b e r 2006; 　　　re c e i v e di nr e v i s e df o r m 11J u n e 2007; 　　　ac c e p t e d 5D e c e m b e r 2007

A b s t r a c t :So i l o r g a n i c c a r b o n , p a r t i c u l a r l y h i g ha l t i t u d e s o i l s , m a y h a v e i m p o r t a n t e f f e c t s o nt h e g l o b a l c a r b o n c y c l e a n d g l o b a l w a r m i n g . Aq u a n t i t a t i v e s t u d y o n T i b e t a n P l a t e a us o i l s w a s c a r r i e do u t t o d e t e r m i n e t h e v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n o f s o i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t y i nt h r e e l a y e r s (0～20c m , 20～50c m a n d 50～100c m )o f 28s o i l s a n d 14e c o s y s t e mt y p e s .T h e a v e r a g e s o i l o r g a n i c c a r b o n d e n s i t i e s i nt h e t h r e e l a y e r s w e r e (6. 16±1. 08)k g ·m-2, (5. 06±0. 85)k g ·m-2, a n d(5. 30±0. 82)k g ·m-2.T h e s o i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t y o f d a r k b r o w n e a r t h a n d b o g s o i l w e r e h i g h e s t i n t h e 0～100c md e p t h o f s o i l a m o n g 28s o i l t y p e s , w h i l e t h e c a r b o n d e n s i t y o f a l p i n e d e s e r t s o i l a n d s u b a l p i n ed e s e r t s o i l w e r e s i g n i f i c a n t l y l o w e r t h a nt h e o t h e r s .T h e a v e r a g e s o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t yi nt h et h r e el a y e r sa m o n g 14e c o s y s t e m sw e r e(7. 47±1. 38)k g ·m-2, (6. 07±1. 24)k g ·m-2, a n d(6. 46±1. 16) k g ·m-2.T h e s o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t i e so f b o gm e a d o wa n dc o n i f e r f o r e s t w e r e n o t o n l yh i g h e r t h a nt h ea v e r a g e l e v e l o f t h es t u d ya r e a , b u t a l s o s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a nt h e o t h e r s .H o w e v e r , t h e s o i l o r g a n i c c a r b o n d e n s i t y o f a l p i n e g r a s s l a n d , s u b a l p i n e g r a s s l a n d , t e m p e r a t e d e s e r t a n d a l p i n e d e s e r t w e r e a b o u t 3. 0k g ·m -2, s i g n i f i c a n t l yl o w e r t h a nt h eo t h e r e c o s y s t e m s .T h i s s t u d yn o t o n l yi n d i c a t e dt h a t s o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t y i nt h eT i b e t a n P l a t e a uv a r i e d s i g n i f i c a n t l y a m o n gt h e 28t y p i c a l s o i l t y p e s a n d 14e c o s y s t e m s , b u t a l s o s h o w e da z o n a l d i s t r i b u t i o no f e c o s y s t e ma n dt h e s o i l i nt h e s t u d y a r e a , w h i c hc o u l dp r o v i d ei n f o r m a t i o nf o r m o d e l s o f t h es o i l o r g a n i cc a r b o nc y c l e , a n do nt h e r e s p o n s eo f s o i l o r g a n i cc a r b o ni nt h e T i b e t a nP l a t e a ut o g l o b a l c l i m a t e c h a n g e .

K e y w o r d s :T i b e t a n P l a t e a u ;s o i l o r g a n i c c a r b o n d e n s i t y ;s o i l t y p e s ;e c o s y s t e mt y p e s

1, ＊

基金项目:国家重点基础发展研究规划项目(N o . 2002C B 412503) ; 国家自然科学基金委员会创新群体项目(N o . 40321101)

S u p p o r t e db yt h e S t a t eK e yB a s i cR e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n t P r o g r a m P l a n(N o . 40321101)a n dt h e N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o no f C h i n a (N o . 40321101)

作者简介:吴雅琼(1979—) , 女, 博士研究生, E -m a i l :w y q 121@163. c o m ;＊通讯作者(责任作者) , E -m a i l :g h l i u @rc e e s . a c . c n

B i o g r a p h y :WUYa q i o n g(1979—) , f e m a l e , P h .D .c a n d i d a t e , E -m a i l :wy q 121@163. c o m ; ＊Co r r e s p o n d i n ga u t h o r , E -m a i l :g h l i u @rc e e s . a c . c n

2期吴雅琼等:青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究

363

1　引言(I n t r o d u c t i o n )

土壤是全球最大的陆地碳库, 在100c m 土层内有机碳储量为1462～1548P g (1P g =10g ) (B a t j e s , 1996) , 与此相比, 陆地植被碳库为610P g , 大气为750P g . 储量巨大的土壤碳库不仅是全球C 循环中重要的动态组分, 而且是一个潜在的碳源(S c h i m e l , 1995) . 全球变暖会增加净初级生产和土壤有机质

分解的速率, 但二者对温度敏感性具体如何, 未有定论, 因此, 研究土壤有机碳对全球变暖的响应是全球变化研究的热点之一(A n d e r s o n , 1992; K i r s c h b a u m , 2000; J e n k i n s o n e t a l . , 1991; S c h i m e l e t a l . , 1994) .

被称为“世界屋脊”的青藏高原, 其平均海拔在4000m 以上. 在过去的几十年里, 关于环境变化对全球碳循环潜在影响的研究, 越来越关注高纬度土壤的地位与作用(孙鸿烈等, 1998; G o u l d e n e t a l . , 1998; O e c h e l e t a l . , 2000; S h i e t a l . , 2006) . 长期监测表明, 作为全球平均海拔最高的地区, 青藏高原对中国、亚洲、乃至全球大气的热效应都产生巨大的影响作用(Y e , 1981; Y a n a ie t a l . , 1992; M a e t a l . , 2002; 2005) . 方精云等(1996) 曾在全国尺度上对青藏高原土壤碳库进行过估算, 面积为1. 97×10h m 的青藏高原, 平均深度为72c m 的土层中积累了38. 4×10t 有机碳, 约占中国土壤总碳库的21%(方精云等, 1996; F a n g e t a l . , 1996) ; 而面积为1. 60×10h m 的草地生态系统, 其土壤有机碳储量达到33. 5×10t , 其中, 以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主(王根绪等, 2002) .

由于青藏高原具有独特的气候和植物特征, 在青藏高原发育着多样的土壤类型及生态系统类型, 且对全球变暖的响应各自不同. 因此, 本研究在较小的尺度上考察青藏高原不同土壤类型、生态系统类型中土壤有机碳的分布, 期望为青藏高原土壤有机碳的研究提供基础数据, 并为研究这一特殊区域在未来气候变化中的地位及作用提供资料. 2　数据来源与研究方法(M a t e r i a l s a n d m e t h o d s ) 2. 1　数据来源

本研究中数据来源于1992年完成的青海土壤普查及1997年出版的《青海土壤》(青海省农业资源区划分办公室, 1997) , 1984～1991年开展的西藏9

源普查数据以及1985年出版的《西藏土壤》(中国科学院青藏高原综合科学考察队, 1995) , 共计12个

土纲、28个土类, 14个主要生态系统类型, 土壤剖面数据975组.

2. 2　不同土壤剖面有机质含量计算方法

普查资料中, 不同调查地点土壤的剖面深度是不同的, 而不同深度土层中有机质的含量也是明显不同的. 为了使不同土类有机质的含量具有可比性, 本研究把100c m 深度内土壤有机质含量分为0～20c m 、20～50c m 及50～100c m 3个层次来进行比较研究.

例如, 普查资料中某土壤剖面为0～13c m 、13～20c m , 对应有机质含量为1. 45%、1. 27%,则0～20c m 内土壤有机质含量为1. 45%×13/20+1. 27%×7/20=1. 39%,以此类推, 计算出20～50c m 、50～100c m 深度中有机质含量. 这样, 普查资料中不同剖面的有机质含量就可以统一成为0～20c m 、20～50m 、50～100c m 3个土层的有机质含量. 对于一些不足1m 深度的土壤剖面而言, 则实际深度以下部分有机质含量认为是零, 实际深度大于1m 的, 则按1m 计算(刘国华等, 2003) .

同一种土类有数十个不同地点的剖面资料, 而这些剖面因为空间分布的差异, 其有机质含量差异也较大, 为了消除这种地域性的差异, 采用区域面积加权平均法, 同一类土壤的平均有机质含量, 用下式来计算(王根绪等, 2002; W a n g e t a l . , 2003) :

∑b F

i =1

i i

(1)

∑F

i =1

式中, F 为某类土壤在第i 分区的面积, 对应该分区i

的有机质含量为b 该类土壤在所研究的地区有n 个i 分区; b 为该土类在n 个分区的平均有机质含量, 对应F 的土壤厚度取其平均值. 这样不同土类、植被i 型有机质含量之间更具有了可比性.

2. 3　土壤有机碳密度测算方法

土壤有机碳密度的计算式如下(方精云等, 1996; 王绍强等, 1999) :

P Hb αc =γ

-3

(2)

式中, γ为土壤容重(g ·cm ) ; b 为土壤平均有

机质含量; H 为土壤平均分析厚度(m ) ; α为有机碳换算系数, 采用B l e m m e l n 系数(0. 58) . 在已知土壤容重与有机质含量的情况下, 利用式(2) 就可以计、单位面积内土壤P c

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环　　境　　科　　学　　学　　报

-2

28卷

(k g ·m) (以碳计) . 2. 4　统计分析

利用S P S S 10. 0中T u k e y -t (α=0. 05) 分析方法对不同土壤类型、生态系统类型间土壤有机碳密度进行显著性检验. 3　研究结果(R e s u l t s )

3. 1　不同土壤类型有机碳密度垂直分布

青藏高原山体高大, 随着海拔由低至高广泛分布着高山寒漠土、高山草甸土、高山草原土、暗棕壤等地带性土壤. 总的来说, 青藏高原28个主要的土壤类型, 其0～20c m 、20～50c m 、50～100c m 有机碳密度均值分别为(6. 16±1. 08) k g ·m、(5. 06±

-2-2

0. 85) k g ·m、(5. 30±0. 82) k g ·m.

不同土壤类型由于母质、气候等环境的差异, 其有机碳密度变化显著. 对于青藏高原而言:在0～20c m 土层中土壤有机碳密度的变化区间为(24. 13

-2

～0. 14) k g ·m. 以暗棕壤土壤有机碳密度最高, 为(24. 13±8. 12) k g ·m, 而且该土壤类型有机碳密度的区域变化也最大; 其次为沼泽土, (18. 31±

-2

6. 21) k g ·m, 二者土壤有机碳密度含量均显著高

-2

于其它土壤类型(α=0. 05) ; 灰褐土、黄壤、亚高山草甸土、高山草甸土、棕壤、黑钙土、草甸土、黄棕壤等8个土类的有机碳密度均高于区域平均水平, 而

其它类型土壤有机碳密度均低于平均值; 高山漠土、亚高山漠土、灰棕漠土、灰钙土、风沙土、棕钙土几个土壤类型的有机碳密度含量不仅低于区域平均水平, 而且显著低于其它土壤类型(α=0. 05) .

20～50c m 深度内土壤有机碳密度变化范围也较大, 为(20. 89±7. 45) ～(0. 95±0. 18) k g ·m, 仍以沼泽土有机碳密度最大, 其次暗棕壤为(14. 34±

-2

5. 42) k g ·m, 高山漠土在该土层内的有机碳密度仍然最低. 黑钙土、灰褐土、高山草甸土、亚高山草甸土、棕壤、草甸土、黄壤、褐土8个土壤类型有机碳密度高于区域平均水平; 其它土壤类型有机碳密度低于平均值, 约为1. 0～4. 0k g ·m左右.

在50～100c m 深度内, 有机碳密度较高的土壤类型是沼泽土、暗棕壤、黑钙土; 棕壤、高山草甸土、黄壤、褐土、灰褐土、亚高山草甸土、新积土等7个土壤类型有机碳密度高于区域均值; 其它的18个土壤类型有机碳密度低于平均值; 灰钙土在该层有机碳密度最低.

-2

表1　不同土壤类型100c m 土层内土壤有机碳密度

T a b l e 1　So i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t yo f 28s o i l t y p e s o v e r t h e d e p t ho f 0～100c m

土壤类型

S o i l t y p e s 高山寒漠土高山漠土高山草甸土高山草原土亚高山漠土亚高山草甸土亚高山草原土山地灌丛草原土

褐土灰褐土棕壤黄棕壤暗棕壤红壤

有机碳密度/(kg ·m-2)

S o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t y

0～20c m 3. 31±1. 150. 80±0. 1410. 70±5. 353. 10±0. 981. 39±0. 0911. 05±6. 043. 19±1. 143. 80±1. 016. 04±2. 1012. 77±4. 219. 75±3. 547. 99±2. 4324. 13±8. 121. 85±0. 42

20～50c m 3. 21±1. 240. 95±0. 188. 15±4. 173. 13±1. 093. 71±0. 117. 48±3. 212. 71±1. 063. 71±1. 125. 20±1. 948. 64±3. 247. 28±3. 124. 99±2. 0114. 34±5. 421. 30±0. 45

50～100c m 4. 83±1. 20

/7. 38±2. 022. 31±1. 114. 06±0. 146. 19±2. 242. 33±0. 985. 02±1. 546. 75±1. 896. 33±2. 228. 57±2. 844. 97±1. 9913. 12±5. 412. 49±0. 47

剖面

数量[***********]859202312

土壤类型S o i l t y p e s 黄壤水稻土灌淤土草甸土潮土沼泽土寒原盐土新积土风沙土黑钙土栗钙土灰钙土棕钙土灰棕漠土

有机碳密度/(kg ·m-2)

S o i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t y

0～20c m 11. 50±4. 475. 19±2. 403. 19±1. 318. 02±4. 013. 84±1. 0618. 31±6. 211. 87±1. 143. 93±1. 261. 12±0. 948. 85±2. 035. 24±2. 081. 17±0. 711. 35±0. 290. 89±0. 36

20～50c m 6. 16±1. 814. 73±2. 283. 53±1. 116. 69±3. 413. 52±2. 0120. 89±7. 452. 04±1. 233. 52±1. 351. 33±0. 829. 93±3. 144. 61±1. 941. 20±0. 831. 68±0. 751. 24±0. 62

50～100c m 7. 34±2. 754. 09±1. 814. 79±0. 834. 87±2. 103. 50±1. 8920. 71±6. 892. 12±1. 055. 68±1. 872. 13±1. 0112. 29±4. 713. 70±1. 421. 80±0. 952. 17±1. 032. 77±0. 74

剖面

数量[***********]12565

3. 2　不同生态系统土壤有机碳密度的垂直分布

青藏高原特殊的地理位置造就了青藏高原独特的气候条件及丰富的生态系统类型. 青藏高原14个典型生态系统在0～20c m 、20～50c m 、50～100c m

3个土层中土壤有机碳密度均值分别为(7. 47±1. 38) k g ·m 、(6. 07±1. 24) k g ·m 、(6. 46±1. 16) k g ·m.

生态系统生产力是土壤碳循环的原动力, 植被

-2-2

-2

2期吴雅琼等:青藏高原土壤有机碳密度垂直分布研究

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会影响土壤有机碳输入、输出过程, 土壤有机质组成及其分解能力, 因此, 不同生态系统土壤有机碳密度存在显著差异. 28个生态系统类型中, 沼泽草

甸土壤有机碳密度在0～20c m 土层内含量最高, 其次为针叶林, 二者均显著高于其它生态系统类型(α=0. 05) ; 常绿阔叶林、亚高山草甸、高寒草甸及针阔混交林土壤有机碳密度高于平均值; 其它生态系统土壤有机碳密度低于区域平均水平, 温性荒漠、

高山寒漠、高寒草原、亚高山草原、农田土壤有机碳密度显著低于其它生态系统(α=0. 05) .

在20～50c m 、50～100c m 土层深度内, 仍以沼

泽草甸有机碳密度为最高, 其次为针叶林; 高寒草甸、亚高山草甸、常绿阔叶林、落叶阔叶林及山地灌丛草原土壤有机碳密度较高; 而且, 高寒草原、亚高山草原、温性荒漠及高山寒漠土有机碳密度仍然较低, 显著低于其它生态系统(α=0. 05) .

表2　不同生态系统类型100c m 土层内土壤有机碳密度

T a b l e 2　So i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t yo f 14e c o s y s t e m t y p e s u pt o 100c md e p t h

生态系统

E c o s y s t e m 高寒草原高寒草甸亚高山草原亚高山草甸草甸草原山地灌丛草原沼泽草甸

有机碳密度/(k g ·m-2)

S o i l o r g a n i cc a r b o nd e n s i t y

0～20c m 3. 10±0. 9810. 70±5. 353. 19±1. 1411. 05±6. 046. 72±2. 474. 87±1. 9818. 31±6. 21

20～50c m 3. 13±1. 098. 15±4. 172. 71±1. 067. 48±3. 215. 72±2. 144. 92±2. 0320. 89±7. 45

50～100c m 2. 31±1. 117. 38±2. 022. 33±0. 986. 19±2. 244. 32±2. 006. 52±2. 1520. 71±6. 89

剖面

数量[1**********]330

生态系统E c o s y s t e m 常绿阔叶林落叶阔叶林针阔混交林针叶林高山寒漠温性荒漠农田

有机碳密度/(k g ·m-2)

S o i l o r g a n i c c a r b o nd e n s i t y

0～20c m 10. 50±3. 246. 04±2. 107. 99±2. 4317. 72±5. 743. 00±1. 132. 24±1. 213. 78±1. 43

20～50c m 5. 76±2. 755. 20±1. 944. 99±2. 0111. 19±5. 122. 91±1. 202. 90±1. 343. 39±1. 33

50～100c m 6. 54±2. 966. 75±1. 894. 97±1. 9910. 47±4. 314. 37±2. 315. 32±1. 735. 44±1. 62

剖面

数量[**************]22

4　讨论(D i s c u s s i o n )

4. 1　青藏高原典型土壤类型及生态系统有机碳

分布

气候、植被、人类干扰是影响土壤碳累积的重要因素(L i e t a l , , 2001) , 其中, 又以气候较为重要. 首先温度、降水变化会影响植物生产力及凋落物量, 其次气候变化通过影响微生物活性从而改变地表凋落物和土壤有机质的分解速率(C h e ne t a l . , 2001; 王绍强等, 2002) . 在全国尺度上, 分布于低温、潮湿气候条件下的沼泽土、暗棕壤总是具有显著高的土壤有机碳密度(F a n g e t a l . , 1996; W a n g e t a l . , 2003) , 而分布于干旱气候条件下的土壤类型其有机碳密度相对较低; 同时, 对于不同的生态系统而言, 分布于中国西南部地区的沼泽湿地土壤有机碳密度最高, 而分布于青藏高原东北、西南地区的沼泽土, 在低温、高土壤水分环境下有机质分解慢, 土壤有机碳也较高(G a r t e n e t a l . , 2006; W i t h i n g t o n e t a l . , 2006) ; 相反的, 中国西部地区沙漠土壤有机碳密度最低(W a n g e t a l . , 2003) .

本研究结果表明, 沼泽土、暗棕壤土壤有机碳密度显著高于其它土壤类型(α=0. 05) , 主要原因, 入土壤中的有机质在这种气候环境下, 分解速率慢、有机碳积累高; 与此类似的, 草甸土壤较草原土有机碳密度较高, 这是因为草甸土壤受高水分、低

温的影响, 土壤中有机质分解过程受到限制, 导致大量有机质积累; 同样的, 高山寒漠土比高山漠土、亚高山漠土、灰棕漠土等具有相对较高的土壤有机碳密度, 也与分布区的气候条件有关. 而王根绪等(2002) 对青藏高原典型土壤类型有机碳密度的研究也指出, 青藏高原地区沼泽土有机碳密度是最高的, 草甸土有机碳密度总是高于草原土, 高山漠土、灰棕漠土有机碳密度最低(王根绪等, 2002) .

对于青藏高原而言, 发育于地带性气候下的生态系统, 其生产力对土壤碳积累的影响也是显著的. 研究表明, 针叶林土壤有机碳密度比其它3个森林生态系统类型高, 不仅与其分布区高海拔、低温、高湿度的气候条件有关, 而且也因为该生态系统具有较高的生产力(罗天祥等, 1999; 朴世龙等, 2002) . 青藏高原高寒草甸土壤有机碳密度显著高于高山草原、亚高山草原、山地灌丛草原, 也与植被生产力有关. 一般的, 在高海拔寒冷地带植被的地下生物量显著高于地上生物量, 大量死亡根系及植物残体以有机质的形式进入土壤, 低温、潮湿条件会导致有机质转化为腐殖质, 并大量累积(裴海昆, , 较

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环　　境　　科　　学　　学　　报28卷

高. 研究表明, 青藏高原地区高寒草甸的生产力差异较大:如, 沼泽化草甸地的上生物量为518. 1g ·m, 而以小嵩草、矮嵩草为建群种的高山草甸地的生物量为368～418g ·m左右, 并且群落地下部分生物量为地上生物量的2～5倍(孙鸿烈, 1996) ; 而其它研究结果也表明, 高寒草甸年净初级生产力显著高于高寒草原及灌丛生态系统(周才平等, 2004; 罗天祥等, 1999; 朴世龙等, 2002) . 因此, 生态系统生产力的差异导致了输入土壤中有机质速率的差异, 也影响土壤有机碳积累. 不仅如此, 人类干扰, 如放牧等活动, 也影响草地土壤有机碳积累, 但是, 对于研究区域大多数的生态系统而言, 气候及生态系统群落组成对土壤碳积累的影响是主要因子.

4. 2　青藏高原典型草地生态系统土壤有机碳及其

利用

草地生态系统作为全球陆地生态系统的主体类型, 在全球碳循环研究中占有重要的地位. 在青藏高原, 草地生态系统是分布面积最广、最重要的生态系统类型(G a i e t a l . , 2006) , 而且, 由于其土壤中的碳储量极高, 在全球碳平衡中起着举足轻重的作用(谢高地等, 2003; 王绍强等, 1999) . 不仅如此, 因为寒冻土对气候变暖更加敏感(王根绪等, 2002; F u e t a l . , 2006) , 全球变暖可能导致高山草地释放出更多的C O 因此, 很有必要对草地生态系统的有2. 机碳进行深刻研究. 本研究表明, 对于高寒草原、亚高山草原生态系统而言, 在0～100c m 土层内, 其土壤有机碳密度与温性荒漠、高寒荒漠生态系统土壤有机碳密度差异并不显著; 其主要原因一方面是由于草原生态系统地下生物量随着土壤深度的增加而迅速降低, 另一方面则是人类活动的影响, 尤其是放牧、开垦等人类活动干扰了土壤中有机碳的积累. 其次, 对于高寒草甸、亚高山草甸而言, 虽然其有机碳密度高于区域平均水平, 但这些是青藏高原的主要牧区. 因此, 合理的草地利用措施、放牧强度是保持这些青藏高原草原、草甸生态系统碳库稳定的重要措施. 5　结论(C o n c l u s i o n s )

1) 青藏高原是全球陆地生态系统中极特殊的一个区域, 该区域28个典型土壤类型在0～100c m 深度内以暗棕壤、沼泽土的土壤有机碳密度最高; 、-2

-2

有机碳密度高于区域有机碳密度平均值; 高山漠土、亚高山漠土、灰棕漠土几个土壤类型有机碳密度显著低于其它类型.

2) 对于青藏高原14个典型的生态系统类型, 在0～100c m 土层内沼泽草甸和针叶林始终具有较高的土壤有机碳密度, 而高寒草甸和常绿阔叶林3个土层的有机碳密度均高于该土层区域平均值; 其它生态系统类型土壤有机碳密度一般均低于区域平均水平, 其中高山寒漠、温性荒漠、高寒草原、亚高山草原土壤有机碳密度含量显著低于其它生态系统类型, 这不仅体现了青藏高原土壤-植被类型的地带性分布, 也体现了青藏高原地区草原生态系统类型在碳积累方面的重要意义.

责任作者简介:刘国华(1965—) , 男, 副研究员(博士) , 主要从事区域生态、全球变化与碳循环方面的研究.E -m a i l :g h l i u @rc e e s . a c . c n .

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