王勇輝, 焦 黎

新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院,烏魯木齊 830054

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艾比湖濕地土壤有機(jī)碳及儲(chǔ)量空間分布特征

王勇輝, 焦 黎*

新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院,烏魯木齊 830054

土壤碳儲(chǔ)量的研究是全球碳循環(huán)研究的熱點(diǎn),土壤碳庫的變化對(duì)全球氣候變暖、維護(hù)生態(tài)平衡都有著重要的意義。新疆的艾比湖濕地是干旱區(qū)典型的鹽湖濕地,為探明該濕地有機(jī)碳特性及儲(chǔ)量,選擇艾比湖濕地1m深度的土壤作為研究對(duì)象,測(cè)試有機(jī)碳含量后,對(duì)艾比湖濕地土壤有機(jī)碳特性進(jìn)行分析并分層定量測(cè)算有機(jī)碳儲(chǔ)量,結(jié)果顯示：(1)艾比湖濕地土壤有機(jī)碳整體偏低,隨土層加深,含量依次遞減的規(guī)律比較顯著。濕地7種不同植被覆蓋類型的土壤有機(jī)碳含量垂直空間變異性差異明顯,其中荒漠河岸林、鹽化草甸、小喬木荒漠大多屬于強(qiáng)變異,而其它植被覆蓋的土壤類型多屬于中等變異。(2)艾比湖濕地7種不同植被類型土壤有機(jī)碳含量在相同土層的分布特征為：有機(jī)碳集中分布在淺表層(0—20 cm),從40 cm以下變幅緩慢,分布較為均勻。不同植被類型土壤有機(jī)碳在不同土層的分配比例差異比較明顯,但表層(0—20 cm)大多占到30%以上。(3)艾比湖濕地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量排序依次為小喬木荒漠>鹽化草甸>干涸湖底>灌木荒漠>鹽生灌叢>荒漠河岸林>寒濕性針葉林。濕地有機(jī)碳蓄積總量為7086862.83 kgC。上述研究結(jié)果可為新疆干旱區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、保護(hù)與科學(xué)管理提供科技支撐。

艾比湖濕地；土壤；有機(jī)碳；空間分布；碳儲(chǔ)量

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)是全球碳循環(huán)中的重要環(huán)節(jié), 在全球氣候變化中扮演著重要角色[1]。濕地是碳的儲(chǔ)存庫,碳庫的變化對(duì)全球氣候變暖、維護(hù)濕地生態(tài)平衡有著及其重要的意義。關(guān)于濕地碳蓄積量的研究,國(guó)外學(xué)者做了很多[2-6]。土壤有機(jī)碳含量的估算研究主要集中在土壤上層 1m 以內(nèi)的深度,這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳主要分布在上層 1m 以內(nèi)[7]。1951 年美國(guó)學(xué)者 Rubey 綜合以往研究者發(fā)表的美國(guó) 9 個(gè)土壤剖面有機(jī)碳含量研究成果,推算出全球土壤有機(jī)碳存量約為 710PgC[8]。1976 年 Bohn 利用土壤分布圖及相關(guān)土壤分類的有機(jī)碳含量,估算出全球土壤碳庫為 2949Gt[9]；1982 年 Bohn 又根據(jù)相對(duì)較完整的“聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織”發(fā)布的 187個(gè)剖面土壤碳密度值,重新估算的全球土壤碳庫為 2200Gt[10]。90 年代以來國(guó)際上對(duì)全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的研究結(jié)果集中在 1500PgC—1600PgC之間[11]。在研究方法方面,隨著遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)的發(fā)展,為全球土壤碳庫的研究提供了新的技術(shù)和方法[12]。

國(guó)內(nèi)關(guān)于土壤碳儲(chǔ)量方面的研究起步于20世紀(jì)80年代,主要研究?jī)?nèi)容為土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及其空間分布特征等。王紹強(qiáng)等2000年估算中國(guó)陸地土壤總有機(jī)碳庫儲(chǔ)量約為92.4PgC,其空間分布總體上是東部地區(qū)隨著緯度的增加而增加,西部地區(qū)則隨著緯度的減小而增加[13]。潘根興1999年計(jì)算出中國(guó)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為50PgC,無機(jī)碳庫儲(chǔ)量為60PgC,主要分布在西北和華北地區(qū)[14]。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局于2002年的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果為深入研究我國(guó)陸地土壤碳庫的空間分布特征、影響因素、碳循環(huán)規(guī)律、圈定我國(guó)土壤碳源碳匯區(qū)提供了重要的數(shù)據(jù)保障[15]。近年來,也有一些學(xué)者對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行了土壤碳庫的相關(guān)研究：張?zhí)烨賉16]直接調(diào)用預(yù)先建立好的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)文件,對(duì)吉林西部縣域1996年、2000年、2004年以及2008年4a的土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算,分析其時(shí)空變化。張立[17]在松嫩平原南部地區(qū)范圍內(nèi)開展了土壤0—1.8m深度全碳儲(chǔ)量的研究,結(jié)果為 26.6431億t,單位面積全碳儲(chǔ)量為32125t/km2,測(cè)區(qū)土壤0—1.8m深度有機(jī)碳儲(chǔ)量為 16.7629 億t,單位面積有機(jī)碳儲(chǔ)量為20212t/km2。Tan[18]等對(duì)中國(guó)黃土高原不同土壤類型的無機(jī)碳蓄積量進(jìn)行了研究。除了對(duì)平原區(qū)進(jìn)行了碳儲(chǔ)量的研究以外,關(guān)于濕地碳儲(chǔ)量的研究也有很多,如黃昕琦等對(duì)內(nèi)蒙古烏梁素海濕地土壤有機(jī)碳組成與碳儲(chǔ)量進(jìn)行了定量研究,結(jié)果表明沼澤化將會(huì)大大降低該濕地的碳儲(chǔ)量[19]；馬維偉等對(duì)尕海濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和碳密度分布進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示尕海濕地4種類型濕地土壤的總有機(jī)碳儲(chǔ)量約為9.5×106t[20]。綜上,國(guó)內(nèi)外對(duì)碳儲(chǔ)量進(jìn)行了大量研究,仍存在如下不足,如因土壤的系統(tǒng)分類不統(tǒng)一和采用的不同計(jì)算方法導(dǎo)致土壤碳庫估算結(jié)果差異很大；對(duì)區(qū)域單元小范圍地球的土壤碳儲(chǔ)量研究相對(duì)較少,特別是對(duì)高鹽湖泊濕地的研究少見報(bào)道。

新疆的艾比湖是一個(gè)典型的干旱區(qū)高鹽濕地,關(guān)于該濕地的土壤理化特性研究?jī)?nèi)容比較豐富[21-24]。然而,針對(duì)高鹽湖泊濕地土壤中有機(jī)碳的賦存量、影響因素及未來發(fā)展趨勢(shì),卻少有關(guān)注。為了探尋干旱區(qū)湖泊濕地有機(jī)碳的蓄積量及固碳機(jī)制,本文在艾比湖濕地布設(shè)107個(gè)土壤剖面,對(duì)艾比湖不同土壤類型1m深度的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行分層定量測(cè)算后統(tǒng)計(jì)濕地的總碳庫量,為新疆干旱區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、保護(hù)與科學(xué)管理提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

艾比湖濕地位于新疆精河縣西北、準(zhǔn)噶爾盆地西南( 44°30′—45°09′N,82°36′—83°50′E)，是這一區(qū)域的匯水中心,主要補(bǔ)給河流為博爾塔拉河、精河、阿奇克蘇河。西北面是著名的風(fēng)口—阿拉山口,艾比湖周邊年平均大風(fēng)(17 m/s)日數(shù)多達(dá)164 d,最多185 d,瞬間最大風(fēng)速55 m/s。北側(cè)為天山最北支阿拉套南坡,南側(cè)為北天山西段北坡,是國(guó)內(nèi)最具代表性的溫帶干旱區(qū)濕地荒漠生態(tài)系統(tǒng),是天山北坡地區(qū)綠洲與荒漠化共同演進(jìn)的中心,在調(diào)節(jié)氣候、維持區(qū)域生態(tài)平衡等方面有著十分重要的作用。艾比湖所在區(qū)域干燥少雨多風(fēng),年平均氣溫5 ℃,降水量年內(nèi)分配不均勻,多年平均降水量為105.17 mm,蒸發(fā)量為1315 mm。區(qū)內(nèi)典型地帶性土壤為灰漠土、灰棕漠土和風(fēng)沙土,隱域性土壤為鹽( 鹽漬化) 土、草甸土和沼澤土。

1.2 土壤樣品的采集及處理

根據(jù)艾比湖濕地周邊環(huán)境,按照代表性原則,在艾比湖濕地七種植被類型覆蓋條件下(鹽化草甸、小喬木荒漠、寒濕性針葉林、干涸湖底、鹽生灌叢、荒漠河岸林、灌木荒漠)共設(shè)土壤剖面107個(gè),用不銹鋼螺旋土鉆,采樣深度100 cm,按0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm 5個(gè)深度分層采集土樣,每層約2 kg,帶回實(shí)驗(yàn)室分析。采樣時(shí)間為2011、2012、2013年5月,采樣同時(shí)進(jìn)行GPS定位,并詳細(xì)記錄采樣點(diǎn)的植被類型、土壤類型、土地利用方式、經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程等相關(guān)信息。野外采回的土樣經(jīng)自然風(fēng)干、研磨、過篩,進(jìn)行土壤理化指標(biāo)的測(cè)定。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of the soil sampling sites

1.3 樣品的測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理

(1)有機(jī)碳測(cè)定采用重鉻酸鉀法。(2)利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。(3)土壤有機(jī)碳密度及有機(jī)碳需計(jì)量估算方法：土壤有機(jī)碳密度是指單位面積一定深度的土層中土壤有機(jī)碳的含量,其計(jì)算公式為：

SOCDi=CiρiHi×10-2

(1)

式中,SOCDi為第i層土壤有機(jī)碳密度(kg/m2)；Ci為第i層土壤有機(jī)碳含量(g/kg)；ρi為第i層土壤容重(g/cm3)；Hi為剖面深度(cm)； 10-2為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量(SOCstorage)可以用以下公式求得:

SOCstorage= S × SOCdensity

(2)

式中,S為研究區(qū)面積。

2 結(jié)果與討論

2.1 艾比湖濕地不同植被類型土壤有機(jī)碳統(tǒng)計(jì)特征

表1為7種植被類型不同土層深度有機(jī)碳統(tǒng)計(jì)分析,由表可以看出,荒漠河岸林土壤有機(jī)碳含量分布在3.52—8.42 g/kg之間,0—20 cm土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)為80.39%,屬于中等變異,其他4層變異系數(shù)均超過了100%,屬于強(qiáng)變異性；鹽生灌叢土壤有機(jī)碳含量處于3.65—8.53 g/kg之間,0—20 cm土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)為114.06%,屬于強(qiáng)變異,其他4層變異系數(shù)均介于10%—100%之間,屬于中等變異；鹽化草甸土壤有機(jī)碳含量處于37.24—57.77 g/kg之間,該土壤類型每個(gè)土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)均大于100%,屬于強(qiáng)變異；灌木荒漠土壤有機(jī)碳含量處于2.31—8.11 g/kg之間,0—20 cm土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)為130.20%,屬于強(qiáng)變異,其他4層變異系數(shù)均超介于10%—100%,屬于中等變異性；寒濕性針葉林土壤有機(jī)碳含量處于3.08—11.16 g/kg之間,0—20 cm土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)為123.20%,屬于強(qiáng)變異,其他4層變異系數(shù)均超介于10%—100%,屬于中等變異性；小喬木荒漠土壤有機(jī)碳含量處于11.93—19.44 g/kg之間,0—80 cm的4個(gè)土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)均大于100%,屬于強(qiáng)變異,80—100 cm的土層有機(jī)碳變異系數(shù)為77.60%,屬于中等變異性；干涸湖底土壤有機(jī)碳含量處于3.82—8.75 g/kg之間,0—100 cm的5個(gè)土層有機(jī)碳含量的變異系數(shù)均介于10%—100%,屬于中等變異性。

表1 七種植被類型不同土層深度有機(jī)碳統(tǒng)計(jì)分析表

2.2 艾比湖濕地不同植被類型土壤有機(jī)碳空間分異特征

2.2.1 艾比湖濕地不同植被類型土壤有機(jī)碳垂直分布特征

由于艾比湖濕地植被類型不同,氣候因子和環(huán)境條件造成地上植被生物量積存量有差異,向地下轉(zhuǎn)移的有機(jī)碳量也有區(qū)別,同時(shí)氣候因子也會(huì)對(duì)地下有機(jī)碳的礦化速率產(chǎn)生影響,具體表現(xiàn)為氣溫在降低的條件下,有機(jī)碳礦化速率也會(huì)減小,土壤中有機(jī)碳積累會(huì)增加。由圖2可以看出,艾比湖濕地7種主要類型土壤有機(jī)碳含量垂直分異規(guī)律很明顯,即隨剖面深度的增加,含量依次遞減,但是減少的程度有差異。其中鹽化草甸覆蓋下的土層自上而下,土壤有機(jī)碳含量減少的幅度最大,由57.77 g/kg減少到37.24 g/kg；小喬木荒漠土壤有機(jī)碳含量變化由19.44 g/kg減少到 11.93 g/kg,其變化幅度較大；其它幾種類型土壤有機(jī)碳含量隨土層深度的增加而減少,其變化趨勢(shì)基本一致,變幅不明顯。在濕地表層土(0—20 cm)中,鹽化草甸覆蓋條件下的土壤有機(jī)碳含量最大,是其它類型土壤有機(jī)碳含量的6—7倍,尤其是表層土壤含量差異非常明顯。20—100 cm 土層,七種類型土壤有機(jī)碳含量的差異逐漸變小。通過上述分析知道,土壤有機(jī)碳含量的差異在 0—20 cm 土層表現(xiàn)的最明顯。

圖2 7種植被類型土壤有機(jī)碳與土壤深度的分布變化規(guī)律 Fig.2 Distributed rules of soil organic carbon of seven types of vegetation

2.2.2 艾比湖濕地不同植被類型土壤有機(jī)碳含量比較

由圖3可以看出,在0—20 cm土層,有機(jī)碳含量大小規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>干涸湖底>鹽生灌叢>荒漠河岸林>灌木荒漠；20—40 cm土層,有機(jī)碳含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>干涸湖底>荒漠河岸林>灌木荒漠>鹽生灌叢；40—60 cm土層,有機(jī)碳含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>干涸湖底>灌木荒漠>荒漠河岸林>鹽生灌叢；60—80 cm土層,有機(jī)碳含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>鹽生灌叢>荒漠河岸林>干涸湖底>寒濕性針葉林>灌木荒漠；80—100 cm土層,有機(jī)碳含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>干涸湖底>鹽生灌叢>荒漠河岸林>寒濕性針葉林>灌木荒漠。7種類型土壤有機(jī)碳均隨土層深度的增加而減少。土壤有機(jī)碳分布規(guī)律為淺表層(0—20 cm)集中,40 cm以下分布較為均勻,變化不顯著。

圖3 7種植被類型土壤有機(jī)碳垂直分布特征 Fig.3 Vertical distribution of soil organic carbon of seven types of vegetation

由圖4可以看出,艾比湖濕地七種類型的土壤在不同層次分配比例的差異。干涸湖底和灌木荒漠表現(xiàn)的特征一致,0—60 cm的土層自上而下依次遞減,在60—80 cm,80—100 cm分配比例相同,其中干涸湖底表層(0—20 cm)占到30%、20—40 cm比例為23%、40—60 cm為21%、60—80 cm、80—100 cm均為13%,灌木荒漠表層(0—20 cm)占到34%、20—40 cm比例為26%、40—60 cm為21%、60—80 cm、80—100 cm均為10%；荒漠河岸林和鹽化草甸土表現(xiàn)的特征一致,0—100 cm的土層自上而下依次遞減,其中荒漠河岸林表層(0—20 cm)占到31%、20—40 cm比例為25%、40—60 cm為16%、60—80 cm為14%、80—100 cm為13%,鹽化草甸表層(0—20 cm)占到25%、20—40 cm比例為21%、40—60 cm為20%、60—80 cm為18%、80—100 cm為16%；鹽生灌叢、寒濕性針葉林、小喬木荒漠3種類型的土壤表現(xiàn)規(guī)律各有不同,其中鹽生灌叢表層(0—20 cm)占到33%、20—40 cm比例為23%、40—60 cm為14%、60—80 cm為15%、80—100 cm為14%；寒濕性針葉林表層(0—20 cm)占到36%、20—40 cm比例為24%、40—60 cm為21%、60—80 cm為9%、80—100 cm為10%；小喬木荒漠表層(0—20 cm)占到26%、20—40 cm比例為19%、40—60 cm為19%、60—80 cm為20%、80—100 cm為16%。上述分布規(guī)律表明,腐殖質(zhì)的累積多在土壤淺表層,因此有機(jī)碳積累的也比較多。因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳庫受到初級(jí)生產(chǎn)量的輸入過程與分解過程的制約,土壤有機(jī)碳含量也會(huì)隨土壤剖面深度的增加而降低[25]。艾比湖濕地不同植被類型間土壤有機(jī)碳含量的差異主要表現(xiàn)在 0—20 cm 土壤層,在這一土層植物凋落物會(huì)比較多,使得土壤有機(jī)碳積累量增大。此外,植物的根系也大部分分布在土壤的淺表層,隨著土層剖面加深,植物根系分布量逐漸減少,有機(jī)碳來源自然變少,有機(jī)碳含量遞減,與前人的研究結(jié)果一致[26]。通過上述分析可以看出,土壤有機(jī)碳含量在剖面上的這種分布格局,主要與地上枯落物、植物地上地下物質(zhì)分配、根系深度和根生物量等諸多因素密切相關(guān),因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳的主要來源有兩種,即枯落物和根系分解所產(chǎn)生的有機(jī)碳,所以它們的變化對(duì)于土壤有機(jī)碳輸入的模式、速度、質(zhì)量和數(shù)量都會(huì)產(chǎn)生很大影響。

圖4 7種植被類型不同層次土壤有機(jī)碳分配比例Fig.4 Proportional distribution of soil organic carbon in different layers of seven types of vegetation

2.3 艾比湖濕地土壤有機(jī)碳密度分布特征

圖5 7種植被類型土壤有機(jī)碳密度垂直分布特征 Fig.5 Vertical distribution of soil oganic carbon density of seven types of vegetation

土壤有機(jī)碳密度被定義為單位面積一定深度土層中土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量,因?yàn)榕懦嗣娣e因素的影響而以土體體積為計(jì)算基礎(chǔ),土壤碳密度已經(jīng)成為評(píng)價(jià)和衡量土壤中有機(jī)碳儲(chǔ)量的一個(gè)極其重要的指標(biāo)[27]。由圖5可以看出,在0—20 cm土層,有機(jī)碳密度含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>干涸湖底>荒漠河岸林>鹽生灌叢>灌木荒漠；20—40 cm土層,有機(jī)碳密度含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>荒漠河岸林>干涸湖底>灌木荒漠>鹽生灌叢；40—60 cm土層,有機(jī)碳密度含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>干涸湖底>灌木荒漠>荒漠河岸林>鹽生灌叢；60—80 cm土層,有機(jī)碳密度含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>荒漠河岸林>鹽生灌叢>干涸湖底>寒濕性針葉林>灌木荒漠；80—100 cm土層,有機(jī)碳密度含量規(guī)律為鹽化草甸>小喬木荒漠>寒濕性針葉林>荒漠河岸林>鹽生灌叢>干涸湖底>灌木荒漠。不同土壤類型有機(jī)碳密度的變化表現(xiàn)出隨土壤剖面深度的增加而減少的趨勢(shì)。這種變化趨勢(shì)的形成,主要由有機(jī)碳含量和土壤容重共同決定。此外,可能的原因還有濕地地表的植物種類變化,因地上植被復(fù)雜多樣,因此土壤有機(jī)碳密度也呈現(xiàn)出差異性。

2.4 艾比湖濕地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量估算

表2結(jié)果是艾比湖濕地不同植被類型覆蓋條件下土壤有機(jī)碳不同土層的蓄積量。干涸湖底不同土層蓄積量區(qū)間為43777.74—129991.39 kgC,累計(jì)蓄積量為387752.7 kgC,占濕地總蓄積量為5.47%；荒漠河岸林不同土層蓄積量區(qū)間為13196.55—35437.49 kgC,累計(jì)蓄積量為109787.5 kgC,占濕地總蓄積量為1.55%；鹽生灌叢不同土層蓄積量區(qū)間為39561.67—98656.73 kgC,累計(jì)蓄積量為286648.3 kgC,占濕地總蓄積量為4.04%；鹽化草甸不同土層蓄積量區(qū)間為284030.50—561827.18 kgC,累計(jì)蓄積量為2206621 kgC,占濕地總蓄積量為31.14%；灌木荒漠不同土層蓄積量區(qū)間為34080.88—111209.44 kgC,累計(jì)蓄積量為344856.2 kgC,占濕地總蓄積量為4.87%；寒濕型針葉林不同土層蓄積量區(qū)間為654.40—2771.11 kgC,累計(jì)蓄積量為7679.44 kgC,占濕地總蓄積量為0.11%；小喬木荒漠不同土層蓄積量區(qū)間為618405.40—943376.73 kgC,累計(jì)蓄積量為3743517 kgC,占濕地總蓄積量為52.82%。蓄積量排序依次為小喬木荒漠>鹽化草甸>干涸湖底>灌木荒漠>鹽生灌叢>荒漠河岸林>寒濕性針葉林。7種0不同類型土壤類型的有機(jī)碳蓄積總量為7086862.83 kgC。從結(jié)果中可以看出,不同類型植被覆蓋的土壤碳儲(chǔ)量變化差異很大,原因可能為：植物根系的分布直接影響到土壤有機(jī)碳的垂直分布[28],因?yàn)榇罅康乃栏?為土壤提供了豐富的碳源；另一方面,地表大量的枯枝落葉也是表層土壤有機(jī)碳的重要來源[29],導(dǎo)致不同層次土壤碳儲(chǔ)量差異顯著。

3 結(jié)論

(1)艾比湖濕地7種不同植被覆蓋類型的土壤有機(jī)碳含量垂直分布特征為：隨土壤剖面深度的增加而減少,但是變化幅度不同。在表層(0—20 cm),鹽化草甸覆蓋條件下的土壤有機(jī)碳含量最大,是其它類型土壤有機(jī)碳含量的6—7倍。20—100 cm 土層,7種類型土壤有機(jī)碳含量的差異逐漸變小。七種不同類型土壤有機(jī)碳的垂直空間變異性差異明顯,其中荒漠河岸林、鹽化草甸、小喬木荒漠大多屬于強(qiáng)變異,而其它植被覆蓋的土壤類型多屬于中等變異。

表2 艾比湖濕地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)表

(2)艾比湖濕地7種不同植被類型土壤有機(jī)碳含量在相同土層的分布特征為：每種植被覆蓋條件下的有機(jī)碳均集中分布在淺表層(0—20 cm),從40 cm以下分配比例逐漸減小。不同植被類型土壤有機(jī)碳在不同土層的分配比例差異也很明顯,表層(0—20 cm)多在30%以上,碳密度分布規(guī)律與其基本一致。

(3)艾比湖濕地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量排序依次為小喬木荒漠>鹽化草甸>干涸湖底>灌木荒漠>鹽生灌叢>荒漠河岸林>寒濕性針葉林。7種不同類型土壤類型的有機(jī)碳蓄積總量為7086862.83 kgC。

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The characteristics and storage of soil organic carbon in the Ebinur lake wetland

WANG Yonghui, JIAO Li*

College of geography and tourism, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, China

Wetlands are an integral part of the environment, and have received tremendous scientific attention, especially in the arid zone. This research plays a very important role in our understanding of the sustainable development of an ecosystem. In this study, the Ebinur Lake wetland in Xinjiang was chosen as the study area, a typical arid area in China. Field investigation, analytical chemistry, and geostatistics methods were employed to ascertain the regularity of the differentiation of the organic carbon and related components of the soil. Their formation mechanisms were discussed, and a survey of organic carbon and total nitrogen was conducted. This study not only greatly enriches theoretical research on wetlands in arid areas, but also reveals sequestration mechanisms and the carbon sequestration potential of wetland ecosystems. In addition, it furthers our understanding of the regulator function of wetlands, evaluates the potential environmental impacts of ecosystems, and provides a practical reference for the rational utilization of these ecosystems and the coordination of the relationship between environmental protection and the sustainable development of the regional economy. The main conclusions are as follows: (1) the soil organic carbon content is low, and decreases as soil layer depth increases. The analysis of the nutrient variation coefficient of the soil organic carbon shows that desert riparian forest, salt meadow, and small trees in the desert exhibited strong variability, whereas the others exhibited medium variation; (2) the distribution of the soil organic carbon from seven vegetation types shows that organic carbon was concentrated 0—20 cm below the surface. The distribution is more uniform in the soil layer 40—100 cm deep. The allocation ratio of soil organic carbon in differs among vegetation types; however, the surface layer (0—20 cm) accounted for more than 30%. Finally, (3)the organic carbon accumulation in the Ebinur Lake wetland by landcover type is as follows: Microphanerophytes desert > saline meadow > dry lakebed > desert shrub > halophyte shrub > desert riparian forest > alpine coniferous forest. The total organic carbon accumulation of the soil is 7086862.83 kgC.

Ebinur lake wetland; soil; organic carbon; spatial distribution; carbon storage

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41261055, 41171036)；新疆師范大學(xué)博士啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目(XJNUBS1523)

2015-03-24;

日期:2015-12-29

10.5846/stxb201503240557

*通訊作者Corresponding author.E-mail: jiaolixjsd@sina.com

王勇輝, 焦黎.艾比湖濕地土壤有機(jī)碳及儲(chǔ)量空間分布特征.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(18):5893-5901.

Wang Y H, Jiao L.The characteristics and storage of soil organic carbon in the Ebinur lake wetland.Acta Ecologica Sinica,2016,36(18):5893-5901.