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        祁連山康樂林區(qū)4 種植被帶0~40 cm 土層有機(jī)碳變化特征

        2021-07-09 05:21:46魏淑蓮
        農(nóng)業(yè)科技與信息 2021年12期
        關(guān)鍵詞:亞高山康樂森林草原

        魏淑蓮

        (肅南裕固族自治縣自然資源局,甘肅肅南734000)

        康樂林區(qū)位于祁連山中段北麓,森林面積3.10 萬hm2,是祁連山中段重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)[1]。目前由于超載過牧,草地退化,水資源涵養(yǎng)調(diào)蓄能力削弱,森林面積銳減[2,3]。植被帶是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,其有機(jī)碳儲量的變化影響著陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡[4]。因此,研究祁連山康樂林區(qū)不同植被帶有機(jī)碳變化特征對保護(hù)祁連山生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。有關(guān)祁連山植被、土壤和放牧對土壤碳和理化性質(zhì)變化特征報(bào)道的文獻(xiàn)較多[5-15],而祁連山康樂林區(qū)4 種植被帶0~40 cm 土層有機(jī)碳變化特征目前未見文獻(xiàn)報(bào)道,本文以祁連山康樂林區(qū)4 種植被帶為研究對象,旨在探索有機(jī)碳變化特征,為祁連山康樂林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支撐。

        1 研究地點(diǎn)概況與研究方法

        1.1 研究地點(diǎn)概況

        研究地點(diǎn)位于祁連山康樂林區(qū)(東經(jīng)99°42′~100°11′、北緯 38°41′~59°44′),森林面積3.10 萬hm2[16],日照時(shí)數(shù)2 200 h,日輻射總量110.21 kW/m2,年均氣溫3.60℃。代表性植物有青海云杉(Picea crassifolia)、祁連圓柏(sabina przewalskii)、山楊(Populus davidiana)、金露梅(Potentillafruticosa)、銀露梅(Potentilla grabra)、苔草(Carex tristachya)、高山蒿草(Artemisia umbelliformis)、高山繡線菊(Spiraea alpina Pall)。

        1.2 研究方法

        1.2.1 樣品采集方法 2019 年7 月在祁連山康樂林區(qū)選擇山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶陰坡為4 個樣品采集區(qū),在采集區(qū)內(nèi)設(shè)置50 m×50 m 的樣方,每個樣方按照對角線采樣方法,選取5 個樣點(diǎn)(重復(fù)5 次),從地表垂直向下挖掘剖面,每個剖面點(diǎn)按照0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm 和 30~40 cm 間距自下而上逐層采集土樣各4 kg,用4 分法帶回1 kg 混合土樣,風(fēng)干過1 mm 篩測定有機(jī)碳,樣品采集區(qū)基本情況見表1。

        1.2.2 測定項(xiàng)目及方法 有機(jī)碳測定采用重鉻酸鉀氧化——外加熱法;土壤有機(jī)碳儲量(t/hm2)按公式(土壤有機(jī)碳儲量=[有機(jī)碳密度(kg/hm2)×10 000(m2÷1 000)]求得[17];土壤有機(jī)碳密度(kg/m2)按公式有機(jī)碳密度= [土壤有機(jī)碳含量(g/kg)×土壤容重(g/cm3)×采樣深度(cm)×0.01]求得[18]。

        1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2003 和SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,不同土層土壤特性的差異顯著性采用多重比較,LSR 檢驗(yàn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 有機(jī)碳變化特征

        由表2 可知,山地森林草原帶0~40 cm 土層有機(jī)碳含量是亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶的1.42 倍、1.74 倍和4.11 倍。4 種植被帶不同土層有機(jī)碳含量均隨著土壤剖面垂直深度的增加而遞減,但不同植被帶減少的程度不同,山地森林草原帶 10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm 與0~10 cm 土層比較,有機(jī)碳降低17.33%、33.70%和59.87%(P<0.01);亞高山灌叢帶降低 29.28%、50.06%和67.84%(P<0.01);高山荒漠草甸草原帶降低 29.79%、57.19%和 71.84%(P<0.01);山地荒漠草原帶降低17.36%、33.67%和59.85%(P<0.01)。

        2.2 有機(jī)碳密度變化特征

        由表2 可知,山地森林草原帶0~40 cm 土層有機(jī)碳密度均值是亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶的1.33 倍、1.59 倍和3.38 倍,究其原因與有機(jī)碳有關(guān),有機(jī)碳含量越高,有機(jī)碳密度越大。4 種植被帶不同土層有機(jī)碳密度均隨著土壤剖面垂直深度的增加而降低,山地森林草原帶10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm 與 0~10 cm 土層比較,有機(jī)碳密度降低9.79%、17.31%和38.95%(P<0.01);亞高山灌叢帶降低23.41%、35.89%和53.32%(P <0.01);高山荒漠草甸草原帶降低27.31%、45.52%和 59.97%(P<0.01);山地荒漠草原帶降低15.75%、31.16%和 56.51%(P<0.01)。山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶0~10 cm 土層有機(jī)碳密度是30~40 cm土層的 1.64 倍、2.14 倍、2.50 倍和 2.30 倍,說明有機(jī)碳密度在表層具有很強(qiáng)的表聚性,這種變化規(guī)律與植被根系和地表凋落物有關(guān)。

        表1 樣品采集區(qū)基本情況

        表2 4 種植被帶0~40 cm 土層有機(jī)碳變化特征

        2.3 有機(jī)碳儲量變化特征

        由表2 可知,山地森林草原帶0~40 cm 土層有機(jī)碳儲量均值為73.30 t/hm2,與亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶比較,有機(jī)碳儲量增加32.55%、58.66%和237.79%,這種變化規(guī)律與有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度一致[16]。山地森林草原帶 0~10 cm 土層與 10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土層比較,有機(jī)碳儲量增加10.86%、20.94%和63.81%(P<0.01);亞高山灌叢帶0~10 cm 土層與10~20 cm、20~30 cm 和 30~40 cm 土層比較,有機(jī)碳儲量增加30.56%、55.98%和 114.21%(P<0.01);高山荒漠草甸草原帶0~10 cm 土層與10~20 cm、20~30 cm 和30~40 cm 土層比較,有機(jī)碳儲量增加37.57%、83.55%和149.82%(P<0.01);山地荒漠草原帶 0~10 cm 土層與 10 ~20 cm、20 ~30 cm 和30~40 cm 土層比較,有機(jī)碳儲量增加18.70%、45.27%和129.92%(P<0.01)。另外,山地森林草原帶、亞高山灌叢帶、高山荒漠草甸草原帶和山地荒漠草原帶0~10 cm 有機(jī)碳儲量是30~40 cm 土層的1.64 倍、2.14 倍、2.50 倍和 1.30 倍,說明地表土壤有機(jī)碳儲量大于其他土層[19]。

        3 結(jié)論

        山地森林草原帶、亞高山灌叢帶和高山荒漠草甸草原帶0~10 cm 土層有機(jī)碳密度高于我國森林土壤0~10 cm 土層平均碳密度,而山地荒漠草原帶0~10 cm 土層有機(jī)碳密度低于我國森林土壤0~10 cm 土層平均碳密度,應(yīng)加強(qiáng)對祁連山康樂林區(qū)山地荒漠草原帶的保護(hù),嚴(yán)禁超載放牧,恢復(fù)天然植被;4 種植被帶0~10 cm 土層有機(jī)碳含量和密度是30~40 cm 土層的2.91 倍和2.15 倍,說明有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度在表層具有很強(qiáng)的表聚性。

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