彭云煦，何 謙，王 松

(西南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境保護工程學(xué)院，四川成都 610041)

土壤團聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本組成單元，土壤團聚體的組成及性質(zhì)決定著土壤肥力的高低〔1〕、土壤的環(huán)境質(zhì)量和土壤的固碳潛力。近年來，土壤團聚體與土壤有機碳之間相關(guān)關(guān)系的研究日益受到重視。研究表明，表層土壤有機碳的90%都儲存在土壤團聚體內(nèi)〔2〕。因為團聚體的物理保護機制可以促使微團聚體形成粒級團聚體，更好的固定土壤有機碳，促進土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定〔3〕。目前，國內(nèi)外對土壤團聚體的研究主要集中在團聚結(jié)構(gòu)較好的黑土〔4〕和黃土〔5〕上，對團聚結(jié)構(gòu)較差的沙化土壤研究較少，尤其是針對高寒地區(qū)的沙化草地土壤更是鮮有報道。

川西北高寒草地是我國長江上游水域的重要生態(tài)屏障，具有保持水土和涵養(yǎng)水源等方面的調(diào)控作用〔6〕，對維護高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境具有重要意義。近年來，在全球氣候變化和人類活動的綜合影響下，川西北高寒草地的沙化現(xiàn)象日益嚴重，草地植被覆蓋率不斷下降，直接導(dǎo)致地表土壤結(jié)構(gòu)遭受嚴重破壞，土壤有機質(zhì)含量不斷下降。為深入了解川西北高寒草地沙化過程中土壤團聚體有機碳的變化特征，本文比較了四種不同沙化程度的高寒草地土壤團聚體有機碳含量的差異，為揭示高寒草地土壤退化機制提供科學(xué)依據(jù)。

1 實驗內(nèi)容

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于青藏高原東緣的若爾蓋高寒沙化草地，地理位置102°15'E～103°48'E，32°20'N～34°08'N，海拔3240m，氣候特征為高原寒帶濕潤季風氣候，具有冬長無夏和干雨季分明的特點，年均溫1℃，年均降水量約600～800mm。區(qū)域土壤母質(zhì)主要為河流和湖泊沖積物，土層較厚。土壤發(fā)育母質(zhì)多為細砂沉積物，故該地區(qū)的沙源較為豐富，土壤質(zhì)地多為砂質(zhì)壤土或壤質(zhì)沙土，這為該地區(qū)土壤沙化提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)〔7〕。研究區(qū)土壤類型為山地草原土，主要植被類型為沼澤植被和草甸植被〔8〕。

1.2 樣品采集

供試土壤于2018年8月采自四川省若爾蓋縣，通過實地調(diào)查，在地形地貌、成土母質(zhì)等自然環(huán)境條件基本相同的區(qū)域內(nèi)選取了未沙化、輕度、中度和重度沙化草地共4種不同沙化程度的高寒草地作為研究樣地。于每種樣地內(nèi)選擇1個10m×10m的樣方，每個樣方內(nèi)隨機選取3個采樣點，采集0-20cm表層土樣，采用四分法混成1個混合樣裝入采樣盒中以免擠壓破壞團聚體，共采集4份混合樣帶至實驗室供試土樣。

1.3 分析方法

土壤團聚體的測定方法采用干篩法和濕篩法〔9〕，分離出≤0.25，0.25-0.5，0.5-2mm共三個粒級團聚體，稱重并計算各級土壤團聚體所占百分比。土壤團聚體有機碳含量采用外加熱重鉻酸鉀容量法測定〔10〕。各粒級團聚體百分含量為各粒級團聚體質(zhì)量與土壤樣品總質(zhì)量的百分比值。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤團聚體特征

不同沙化程度的高寒草地土壤團聚體組成分析結(jié)果見表1。由表1可見，在未沙化、輕度沙化、中度沙化和重度沙化四種不同沙化程度的草地中，土壤團聚體組成存在明顯差異。四種沙化草地類型均以0.25-0.5mm粒級的團聚體最多，≤0.25mm粒級的團聚體次之，0.5-2mm粒級團聚體最少。在未沙化、輕度、中度和重度沙化高寒草地中，0.25-0.5mm粒級的土壤團聚體含量均在60%以上?！?.25mm粒級團聚體的含量分別為36.59%，38.46%，37.39%，6.52%，表明在未沙化、輕度和中度沙化草地中，土壤微團聚體含量差別不大，但當草地沙化程度達到重度時，≤0.25mm微團聚體含量下降較為顯著。

另外，在未沙化、輕度、中度和重度沙化草地中，0.5-2mm粒級團聚體含量分別為0.17%，0.24%，0.25%和0.33%，說明0.5-2mm粒級的團聚體會隨著沙化程度的增加而增加。由上述結(jié)果可見，川西北高寒地區(qū)的土壤團聚體組成的改變主要發(fā)生在草地由中度沙化向重度沙化轉(zhuǎn)變階段。

表1 不同沙化程度高寒草地土壤團聚體組成的變化特征

2.2 土壤團聚體有機碳含量變化特征

土壤團聚體有機碳的分析結(jié)果見圖1。由圖1可知，在不同沙化程度的草地中，土壤中各粒級團聚體有機碳含量存在很大差異。在未沙化草地中，0.5-2mm土壤團聚體中有機碳含量最高，其值為12%?！?.25mm土壤團聚體次之，其含量為9.9%，0.25-0.5mm團聚體最少，其有機碳含量僅為4%。在未沙化、輕度和中度沙化草地中，≤0.25mm和0.5-2mm粒級土壤團聚體有機碳含量差別不大，但在重度沙化草地中，上述兩種土壤團聚體有機碳含量顯著低于其它三類草地。

由圖1可見，0.5-2mm粒級團聚體在四種沙化草地中差別較為明顯。未沙化、輕度、中度和重度沙化草地中，0.5-2mm粒級土壤團聚體有機碳含量分別為12%，6.1%，5.8%，3.9%。該結(jié)果表明，土壤沙化程度加重會導(dǎo)致土壤中0.5-2mm土壤團聚體有機碳含量下降?？傮w上看，在輕度、中度和重度沙化草地中，各粒級土壤團聚體有機碳含量具有相同的特征。這三類草地都以≤0.25mm粒級土壤團聚體有機碳含量最高，其次為0.5-2mm團聚體，0.25-0.5mm團聚體有機碳含量最低。

值得注意的是，金紅喜〔11〕等對高寒草地的研究結(jié)果表明，土壤有機碳含量總體上隨著草地沙化程度而下降，但其顯著下降主要發(fā)生在從未退化草地到輕度及中度退化階段。而從中度退化到重度退化階段土壤有機碳含量下降并不明顯。曹麗花〔12〕等對退化高寒草甸的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著草地退化程度加劇，土壤有機碳含量呈下降趨勢。這與本研究結(jié)果基本一致。但不同的是，本研究中土壤團聚體有機碳含量的顯著下降發(fā)生在草地從中度沙化向重度沙化轉(zhuǎn)變階段。

圖1 不同沙化程度高寒草地土壤團聚體有機碳特征

3.研究結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在川西北高寒草地中，隨著草地沙化程度加劇，土壤中團聚體組成存在明顯變化，尤其當草地從中度沙化向重度沙化轉(zhuǎn)變階段，≤0.25mm團聚體的增加和0.5-2mm團聚體的下降都較為顯著。同時，隨著草地沙化程度的增加，土壤各粒級團聚體有機碳含量總體呈下降趨勢，并且土壤團聚體有機碳含量的顯著下降主要發(fā)生在草地從中度沙化向重度沙化轉(zhuǎn)變階段。