楊玉海，陳亞寧，李衛(wèi)紅，汪 洋（.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 8300；.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 83005）

塔里木河干流土地利用/覆被變化對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

楊玉海1*，陳亞寧1，李衛(wèi)紅1，汪 洋2（1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)與野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)塔里木河干流 2000～2010年土地利用/覆被變化及其土壤有機(jī)碳含量分布、儲(chǔ)量等進(jìn)行了分析.結(jié)果表明：2000～2010年，塔里木河干流區(qū)土地利用/覆被面積和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了變化.其中，耕地、居工用地和灌叢地呈增加趨勢(shì)，且耕地與灌叢地增幅最為明顯，林地、草地、水體和裸地呈減少態(tài)勢(shì)且林地減少幅度最大.在林地、草地、灌叢地和裸地中，除了灌叢地之外，與2000年相比2010年林地、草地和裸地土壤中儲(chǔ)存的有機(jī)碳量減少，且2010年儲(chǔ)存在四種類型土地中的有機(jī)碳總量少于2000年的.10年來土地利用/覆被類型的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致塔里木河干流地區(qū)0～100cm土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量發(fā)生改變，其中土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量下降了的轉(zhuǎn)換類型有林-灌、林-草、林-裸、草-灌、草-裸和灌-裸，相反的轉(zhuǎn)換則使土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加.

土地利用/覆被；土壤有機(jī)碳；遙感；干旱區(qū)

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，它與大氣和陸地生物群落共同組成了系統(tǒng)中碳與植物營養(yǎng)元素的主要貯存庫和交換庫.據(jù)估計(jì)，全球1m深土壤中約含有1550Gt有機(jī)碳和950Gt無機(jī)碳［1］，土壤中表層0.2m有機(jī)碳庫可達(dá)615Gt C，3m深土壤碳庫達(dá)2344Gt C，他們遠(yuǎn)高于生物和大氣中碳的總和［2］.但是，不同研究者對(duì)全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的估算結(jié)果也不盡相同， 0～100cm土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在1220～2000Pg［3-5］.土壤碳庫的變化需要從長期尺度上考慮，但土壤有機(jī)碳比較容易且會(huì)有明顯變化，其微小的變化必然會(huì)影響大氣CO2濃度并進(jìn)而影響氣候變化［6］.土地利用/覆被變化是造成全球變化和碳循環(huán)不平衡的重要原因之一，土壤碳庫在土地利用/覆被變化的影響下，既可能變成大氣中 CO2的“源”，也可能變成“匯”

［7］.區(qū)域及全球土地利用格局的變化及環(huán)境效應(yīng)，已引起科學(xué)界與政府部門的共同關(guān)注，研究并揭示區(qū)域的土地利用格局轉(zhuǎn)變及其引起的碳平衡效應(yīng)，有助于揭示人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響、促進(jìn)區(qū)域土地資源的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展.

國內(nèi)外有關(guān)土地利用/覆被轉(zhuǎn)換如天然林、農(nóng)田、人工林、灌木林等之間的相互轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳影響的研究已廣泛展開，但多數(shù)是在熱帶、亞熱帶、美洲或歐洲的一些地區(qū)，多關(guān)注0～30cm以上的表層土壤，且因土地利用/覆被類型、土壤特性、微生物等眾多與碳循環(huán)相關(guān)的要素在不同地區(qū)之間存在差異，導(dǎo)致研究結(jié)果不盡相同［8-10］.若森林轉(zhuǎn)化為牧場(chǎng)，5年內(nèi)土壤有機(jī)碳含量將減少20%，若森林轉(zhuǎn)化為農(nóng)田，5年內(nèi)土壤有機(jī)碳會(huì)減少 40%，森林利用現(xiàn)狀的改變一般會(huì)造成 20～50年內(nèi)多至 20%～50%的有機(jī)碳損失［11］.塔里木河地處中國西北干旱區(qū)，是中國最大也是世界著名的內(nèi)陸河.近幾十年以來，在人類活動(dòng)強(qiáng)烈作用和區(qū)域氣候變化雙重驅(qū)動(dòng)下，塔里木河干流區(qū)土地利用/覆被發(fā)生了十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變化和相互轉(zhuǎn)換［12］，對(duì)區(qū)域氣候、水文和生物多樣性等都產(chǎn)生了重要影響［13］.但是，關(guān)于塔里木河干流土地利用/覆被變化的研究，多是關(guān)注不同時(shí)間段內(nèi)干流區(qū)各土地利用/覆被類型的面積所發(fā)生的直接且可見的變化（幅度、速度、年變化率等）［14-15］，有關(guān)土地利用/覆被變化及其轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳庫影響的研究則比較少.為此，本研究以塔里木河干流區(qū)2000～2010年土地利用/覆被變化為依據(jù)，探討土地利用/覆被變化及轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響，以期定量刻畫極端干旱荒漠區(qū)土地利用/覆被變化對(duì)土壤有機(jī)碳的作用，為全面揭示全球變化和碳循環(huán)不平衡提供基礎(chǔ)，也為干旱區(qū)土地資源可持續(xù)利用和受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

塔里木河干流位于塔里木盆地北緣，起始于葉爾羌河、阿克蘇河及和田河的交匯處―肖夾克，歸宿于臺(tái)特瑪湖，流經(jīng)塔克拉瑪干大沙漠北緣，長達(dá) 1321km，自身不產(chǎn)流，為典型干旱區(qū)純耗散型內(nèi)陸河.干流區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，具有明顯的大陸性氣候特征，年降水一般在50mm以下，蒸發(fā)量達(dá) 2300～3000mm；光照豐富，年日照時(shí)數(shù)為2800～3100h；無霜期≥185～210d，年平均溫度 10～ 11℃，10℃積溫達(dá) 4000～4350℃，屬暖溫帶稀疏灌木、半灌木荒漠地帶主要建群種有胡楊（Populus euphratica）、 鈴 鐺 刺 （Halimodendron halodendron）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum）、鹽穗木（Halostachys caspica）、花花柴（Karelinia caspica）、白刺（Nitraria tangutorum）、尖葉鹽爪爪（Kalidium cuspidatum）、疏葉駱駝刺（Alhagi spaesifolia）、蘆葦（Phragmites communis）、羅布麻（Apocynum venetum）、花花柴（Karelinia caspica）和檉柳屬（Tamarix spp）植物等.

1.2 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理方式

1.2.1 土壤屬性數(shù)據(jù)的獲取 以塔里木河流域2000年8月和2010年9月遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)（選擇8、9月的影像是因?yàn)樵摃r(shí)段植被覆蓋程度最高，在遙感影像上易區(qū)分于荒漠區(qū)，這樣有助于目視解譯工作的實(shí)施.），利用遙感與地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》國家標(biāo)準(zhǔn)，采用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分類體系，對(duì)塔里木河干流主要地類（水體、林地、草地、耕地、居工用地和裸地）進(jìn)行解譯，并按照二級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)在一級(jí)分類體系的基礎(chǔ)上劃分：水體、針葉林、闊葉林、混交林、灌叢、多樹草原、稀樹草原、草地、濕地、耕地、居工用地、雪冰和裸地（包括低蓋度植被）共13類土地利用類型，分析2000年和2010年塔里木河干流的土地利用/覆被的變化. 根據(jù)土地利用分類，選擇主要地類中的林地、灌叢地、草地和裸地，進(jìn)行塔里木河干流的土地利用/覆被變化對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量影響的研究.其中， 為了降低人為管理活動(dòng)如施肥等對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量估算準(zhǔn)確性的影響，選擇塔里木河干流中下游天然胡楊林群落為林地代表、灌叢地以單一檉柳群落地為代表、草地以蘆葦群落地為代表、裸地以無植被土地為代表， 在2010年分別對(duì)各代表樣地進(jìn)行了土樣采集.每種樣地分別挖3～5個(gè)土壤剖面，每個(gè)剖面按0～5， 5～15， 15～30， 30～50， 50～80，80～100cm層次分層取樣.在每個(gè)土壤剖面， 每層土樣均由5個(gè)樣點(diǎn)土樣混合而成，剔除植物根系及石礫等雜物，在室內(nèi)風(fēng)干后過篩，用于測(cè)定土壤有機(jī)碳含量等指標(biāo)；同時(shí)用鋁盒在每個(gè)土層采樣，現(xiàn)場(chǎng)稱濕重后用烘干法測(cè)土壤含水量；用環(huán)刀分層取樣用于測(cè)定土壤容重.混合土樣過 60目篩，重鉻酸鉀外加熱法測(cè)有機(jī)碳含量.

圖1 研究區(qū)位置示意Fig.1 Location of the study area in the Tarim River basin

1.2.2 計(jì)算方法 基于典型剖面土壤特性數(shù)據(jù)，估算塔里木河干流區(qū)不同土地利用/覆被類型的土壤有機(jī)碳密度和儲(chǔ)量.其中，土壤有機(jī)碳密度（DSOC）是指單位面積一定深度的土層中土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量，通常是以1m深為標(biāo)準(zhǔn).但由于土壤發(fā)育的情況有所差異，并非所有土壤的厚度均能達(dá)到1m或1m以上，所以在實(shí)際調(diào)查、計(jì)算中應(yīng)以實(shí)際土壤厚度為準(zhǔn).事實(shí)上，不同土壤剖面的厚度不同，而且不同土層有機(jī)碳含量、土壤質(zhì)地、容重等均不同，在數(shù)據(jù)允許的情況下，應(yīng)該予以分別計(jì)算.如果某一土壤剖面由k層組成，那么每一層的土壤有機(jī)碳密度DSOC（kg/m2），計(jì)算公式為

式中：C為土壤有機(jī)碳含量，g/kg；h為土層厚度，cm；d為土壤容重，g/cm3.

區(qū)域土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（Ssoc）是指區(qū)域范圍內(nèi)某一土層中所包含的土壤有機(jī)碳的總量，可由土層中各層土壤有機(jī)碳密度與其面積的乘積之和求得.區(qū)域土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量SSOC（kg）計(jì)算公式為

式中：Si為某一（i）土地利用類型面積，m2；Hj為某一（j）土層深度，cm；DSOC為i土地利用類型土壤在j土層深度的土壤有機(jī)碳密度，kg/m2.

土地利用變化強(qiáng)度指數(shù)是指某一區(qū)域或者空間單元i內(nèi)，單位面積土地利用類型j在研究時(shí)段（a， b）發(fā)生的變化［16］，表示公式如下：

式中：Li為土地利用類型 j在某一區(qū)域或者空間單元 i內(nèi)的土地利用變化強(qiáng)度指數(shù)，km2/（100km2/a）； Kj，a和Kj，b表示在研究時(shí)段a至b中土地利用類型j在i內(nèi)的面積，hm2；LAi為區(qū)域i的土地面積，hm2；T表示研究時(shí)段，a.

本研究中土壤有機(jī)碳密度估算以2010年的土壤有機(jī)碳含量和土壤容重為依據(jù).統(tǒng)計(jì)分析及繪圖由Spss11.0、Excel軟件完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用/覆被變化

由圖2可知，與2000相比，2010年塔里木河干流區(qū)土地利用/覆被的面積和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了變化.耕地、居工用地和灌叢地呈增加趨勢(shì)，其中耕地與灌叢增幅最為明顯，居工用地增幅較小，僅為8%；林地、草地、水體和裸地呈減少態(tài)勢(shì)，其中林地減少幅度最大，為 47.65%，草地與水體的減少幅度分別為34.68%和3.70%.10年來，耕地增幅極為明顯，以每年 85.97km2的速度增加，面積增加了 80%；林地面積減少速度最快，10年來減少100.09km2.在結(jié)構(gòu)方面，從圖3（a）可知，10年來不同土地利用/覆被類型間存在相互轉(zhuǎn)換且轉(zhuǎn)換面積不對(duì)等.其中，從林地轉(zhuǎn)換為灌叢地（林-灌）的面積大于灌叢地轉(zhuǎn)換為林地的（灌-林），林地和草地之間相互轉(zhuǎn)換面積相近（林-草和草-林），林地轉(zhuǎn)換為裸地（林-裸）的面積小于裸地轉(zhuǎn)換為林地的（裸-林）；灌叢地轉(zhuǎn)換為草地（灌-草）的面積小于草地轉(zhuǎn)換為灌叢地的（草-灌），裸地轉(zhuǎn)換為灌叢地（裸-灌）的面積明顯大于灌叢地轉(zhuǎn)換為裸地的（灌-裸）；草地轉(zhuǎn)換為裸地（草-裸）的面積明顯小于裸地轉(zhuǎn)換為草地的（裸-草）.從圖3（c）可知，土地利用/覆被類型間轉(zhuǎn)換整體呈現(xiàn)為一種土地利用類型向多種土地利用覆被類型轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，如裸地大幅轉(zhuǎn)換為灌叢地、草地和林地.從圖 3（b）可知，從土地利用變化強(qiáng)度來看，10年來裸地和灌叢地面積變化速度最劇烈，居工用地變化速度最弱.

圖2 塔里木河干流不同時(shí)期土地利用/覆被Fig.2 Maps showing land use/cover in the main stream of the Tarim River

圖3 不同土地利用/覆被類型面積變化及相互轉(zhuǎn)換Fig.3 Land use/cover area changes and their transformations

2.2 區(qū)域土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量

圖4 不同土地利用/覆被土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量Fig.4 Soil organic carbon storage in different land use/covers

因耕地土壤有機(jī)碳受施肥、作物種類等影響較大，本研究僅對(duì)林地、灌叢地、草地和裸地 4種土地利用/覆被類型的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化進(jìn)行了研究.因缺乏4種樣地在同一剖面的2000年時(shí)的土壤有機(jī)碳含量等數(shù)據(jù)，本研究以各代表性樣地 2010年的土壤有機(jī)碳含量和容重為依據(jù)，基于2000年和2010年塔里木河干流4種土地利用/覆被的面積，分別估算了干流區(qū)4種類型土地在2000年和2010年時(shí)0～100cm土層的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量.結(jié)果表明，在 2010年除了灌叢地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加外，其他3種土地利用/覆被類型土地的有機(jī)碳儲(chǔ)量減少.在不計(jì)土壤有機(jī)碳含量和容重的時(shí)間變化性情況下，本研究中林地或其他土地利用/覆被類型的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在2000年和2010年之間的差異，主要是由土地面積改變所致.總體而言，2010年塔里木河干流四種土地利用/覆被類型土地的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量略少于2000年的（圖4）.

2.3 土地利用/覆被轉(zhuǎn)換與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量

圖5 不同土地利用/覆被轉(zhuǎn)換的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化Fig. 5 Change of soil organic carbon in different land use/covers

因土壤容重、土壤有機(jī)碳密度及土地利用/覆被類型間相互轉(zhuǎn)換面積的差異，使土地利用/覆被類型的轉(zhuǎn)換對(duì)區(qū)域土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量產(chǎn)生了影響.從圖5可知，在塔里木河干流，2000～2010年土地利用/覆被的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致 0～100cm土層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量發(fā)生改變，其中土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量下降了的土地利用/覆被轉(zhuǎn)換方式分別是林-灌、林-草、林-裸、草-灌、草-裸，灌-裸，這些轉(zhuǎn)換均代表著生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替，土地利用/覆被轉(zhuǎn)換反轉(zhuǎn)則會(huì)使土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加，增加的順序依次是裸-灌＞裸-林＞草-林＞裸-草＞灌-林≈灌-草，這些轉(zhuǎn)換均代表著生態(tài)系統(tǒng)的正向演替.雖然林-草和草-林相互轉(zhuǎn)換的面積相近，但草-林轉(zhuǎn)換增加的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量明顯低于林-草轉(zhuǎn)換減少的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量；灌-林轉(zhuǎn)換的面積明顯小于灌-草轉(zhuǎn)換的面積，但灌-林轉(zhuǎn)換在0～100cm土層增加的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量卻與灌-草轉(zhuǎn)換的相近，表明灌叢地轉(zhuǎn)為林地的轉(zhuǎn)換更能增加土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量.

3 討論

3.1 土地利用/覆被轉(zhuǎn)換與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化

本研究在探討土地利用/覆被轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響時(shí)，僅考慮了2000年和2010年的土地利用/覆被的面積變化，也忽略了同種土地利用/覆被類型內(nèi)自身的狀態(tài)差異性（如林地中的有林地與疏林地之間的差異）及演替過程的漸進(jìn)性（如裸地可能是重度沙漠化或輕度沙漠化土地，林地可能處于退化狀態(tài)等），這可能影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的估算結(jié)果.研究表明從潛在沙漠化到嚴(yán)重沙漠化階段，內(nèi)蒙古科爾沁沙地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量下降 90.1%，沙漠化程度每加重一級(jí)，即從潛在退化到輕度，輕度退化到中度，中度退化到重度，重度退化到嚴(yán)重，科爾沁沙地土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量分別下降 52.2%、49.5%、46.2%和 24.0%［17］.在1959～1996年，塔里木河下游地區(qū)沙漠化面積擴(kuò)大、荒漠化程度不斷加強(qiáng)（主要表現(xiàn)在極重度荒漠化和重度荒漠化的面積及其所占比率增加較大）［18］.另外，本研究中各土地利用/覆被類型土壤在 2000年時(shí)的有機(jī)碳儲(chǔ)量是依據(jù)該類型土地2010年時(shí)的土壤有機(jī)碳含量和容重計(jì)算獲得，這可能高估或低估了2000年各類型土地區(qū)域土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，因?yàn)榧词乖谕恋乩?覆被類型保持不變的情況下，土壤有機(jī)碳含量會(huì)因植被生長狀況而不同而隨著時(shí)間發(fā)生變化，土壤容重也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化.因此， 未來若要更準(zhǔn)確定量評(píng)估塔里木河干流土地利用/覆被類型轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳庫的影響，尚需進(jìn)行多年連續(xù)定位監(jiān)測(cè)各代表性樣地的土壤有機(jī)碳和容重變化.

本研究中沒有探討耕地與4種土地利用/覆被類型之間的相互轉(zhuǎn)換對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響，一方面是因?yàn)楦赝寥烙袡C(jī)碳受開墾年限、作物種類、施肥等影響較大.如在內(nèi)蒙古典型溫帶草原，農(nóng)墾28年的貝加爾針茅草原土壤有機(jī)碳含量相對(duì)于未開墾的草原減少 l4.8%，自由放牧的大針茅草原土壤有機(jī)碳含量減少了 2.22%，圍欄輪牧 11年的羊草草原土壤有機(jī)碳增加了47.4%，農(nóng)墾對(duì)草原土壤有機(jī)碳含量的影響顯著大于放牧［19］；另一方面是因?yàn)楦嘏c其他土地利用/覆被類型之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響不盡相同，與區(qū)域、轉(zhuǎn)換類型和周期等有關(guān).北亞熱帶次生林轉(zhuǎn)變成耕地后0～100cm土壤有機(jī)碳含量下降了 28.2%［9］，暖溫帶半濕潤區(qū)天然次生林轉(zhuǎn)變成農(nóng)田，0～110cm土層土壤有機(jī)碳含量減少了 54%，天然灌木林轉(zhuǎn)變成撂荒地和農(nóng)田后有機(jī)碳含量平均減少了22%和19%［20］.天然次生林轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田后0～100cm土層土壤有機(jī)碳密度平均降低35%，其中農(nóng)田表層0～50cm土層土壤有機(jī)碳密度比天然次生林的低20～79%［9］，黃土丘陵區(qū)退耕還林后，恢復(fù)10年的刺槐林土壤有機(jī)碳累積不明顯，恢復(fù)28年的刺槐林0～100cm土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量有明顯增加［21］.農(nóng)田轉(zhuǎn)為林地，對(duì)土壤有機(jī)碳存在著正、負(fù)或無影響［22-24］.此外，研究方法的差異也可能使得不同地區(qū)土地利用/覆被變化對(duì)土壤有機(jī)碳影響的研究結(jié)果存在差異.

3.2 土地利用/覆被轉(zhuǎn)換與土壤碳庫功能

土壤碳庫在受到土地利用/覆被變化的影響后，既可能變成大氣中CO2的“源”，也可能變成“匯”.據(jù)估計(jì)，世界土壤每年向大氣釋放的碳為 40～50PgC，如果全球范圍內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)下降1%， 2%和3%將導(dǎo)致大氣 CO2濃度增加5mg/kg， 12.5mg/kg和20mg/kg，在過去的150 年由于土壤有機(jī)碳下降貢獻(xiàn)了大氣CO2濃度升高80mg/kg的6%～8%［25］.在土地利用/覆蓋類型相互轉(zhuǎn)換的過程中，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的增加或降低意味著有機(jī)碳在土壤中的固定或釋放，使得土壤碳庫分別表現(xiàn)為大氣CO2的“源”或“匯”.在塔里木河干流，生態(tài)的逆向演替（林-草、林-裸、草-裸、灌-裸、草-灌、林-灌）引起土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量損失，土壤碳庫功能表現(xiàn)為大氣CO2的“源”，生態(tài)的正向演替（裸-草、裸-林、裸-灌、灌-草、灌-林、草-林）會(huì)使得土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加，土壤碳庫功能表現(xiàn)為大氣CO2的“匯”.有機(jī)碳的含量與土壤的生產(chǎn)力高度相關(guān)，其動(dòng)態(tài)和循環(huán)影響溫室效應(yīng)和環(huán)境質(zhì)量.若區(qū)域有機(jī)碳儲(chǔ)量銳減，不但造成土壤內(nèi)在的質(zhì)量下降，土地生產(chǎn)力下降甚至喪失，而且增加了向大氣的碳排放，加大溫室效應(yīng).在極端干旱的塔里木河干流區(qū)，自然和人類活動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)下的土地利用/覆被的變化，對(duì)塔里木河干流地區(qū)的碳平衡和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了顯著影響.因此，從保持土壤碳庫功能穩(wěn)定性的角度出發(fā)，應(yīng)重視對(duì)塔里木河流域土地利用/覆被類型穩(wěn)定性的保持以適應(yīng)和減緩全球氣候變化.

4 結(jié)論

4.1 2001～2010年，塔里木河干流不同土地利用/覆被類型的面積和組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化.其中，耕地、居工用地和灌叢地呈增加趨勢(shì)，且耕地與灌叢增幅最為明顯；林地、草地、水體和裸地呈減少態(tài)勢(shì)，其中林地減少幅度最大.

4.2 與2000年相比，2010年除了灌叢地之外，干流區(qū)林地、草地和裸地的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量減少，且2010年儲(chǔ)存在4種類型土地中的土壤有機(jī)碳量少于2000年的.10年來林地、灌叢地、草地和裸地間相互轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致塔里木河干流區(qū)四種土地中0～100cm土層的有機(jī)碳儲(chǔ)量改變，其中儲(chǔ)量下降的轉(zhuǎn)換分別是林-灌、林-草、林-裸、草-灌、草-裸和灌-裸，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量增加的轉(zhuǎn)換是裸-灌、裸-林、草-林、裸-草、灌-林和灌-草.

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Effects of land use/cover change on soil organic carbon storage in the main stream of Tarim River.

YANG Yu-hai1*，CHEN Ya-ning1， LI Wei-hong1， WANG Yang2（1.Key Laboratory of Oasis Ecology and Desert Environment， Xinjiang Institute of Ecology and Geography CAS， Urumqi 830011， China；2.College of Pratacultural and Environmental Sciences，Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2784～2790

Combining remote sensing images with field survey data， land use/cover changes and soil organic content distribution were analyzed in the main stream of the Tarim River from 2000 to 2010. The results showed that the area and structure of land use/cover changed during the time period. Specifically， arable， urban and shrub lands increased， with significant increase in arable land and shrub land. Woodland， grassland， water area and bare land decreased. Except for shrub land， the amount of soil organic storage in woodland， grassland and bare land reduced in 2010 compared with that in 2000. Overall， the total organic carbon storage in woodland， grassland， shrub and bare land 2010 was less than that in 2000.

land use/cover；soil organic carbon；remote sensing；arid area

X171，X53，S153.6

A

1000-6923（2016）09-2784-07

2016-01-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41371503）；新疆維吾爾自治區(qū)青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程項(xiàng)目（2013721050，2013731025）；中國科學(xué)院“率先行動(dòng)”計(jì)劃課題（TSS-2015-014-T-W-2-3）

* 責(zé)任作者， 副研究員， yangyh@ms.xjb.ac.cn

楊玉海（1972-），女，甘肅民勤人，副研究員，博士，主要從事土壤生態(tài)方面研究.發(fā)表論文20多篇.