丁宇浩，黃莎琳，王君惠，萬(wàn) 丹

（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院；2.西藏農(nóng)牧學(xué)院高寒水土保持研究中心，西藏 林芝 860000）

土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳對(duì)土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)有重要影響，它們?cè)诒３趾吞岣咄寥婪柿Φ确矫姘l(fā)揮著重要作用。研究表明，1 m土壤的全球碳儲(chǔ)量約為2 500 Gt（1 Gt=10g），其中土壤有機(jī)碳占60%以上（1 550 Gt）。本文以藏東南具有典型山地垂直地帶性的色季拉山為研究區(qū)，以季節(jié)性凍土為研究對(duì)象，研究了該地區(qū)季節(jié)性凍土0～60 cm土層有機(jī)碳儲(chǔ)量的剖面分布特征及其對(duì)坡位的響應(yīng)，以明確青藏高原高寒地區(qū)土壤碳庫(kù)組成，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和響應(yīng)全球氣候變化。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

色季拉山位于西藏自治區(qū)林芝市，屬于念青唐古拉山脈，是尼洋河和帕隆藏布的集水區(qū)，主峰海拔為5 200 m。喜馬拉雅山脈和念青唐古拉山脈由西向東平行伸展，東部與橫斷山脈對(duì)接，東南低處正好面向印度洋開(kāi)了一個(gè)大缺口，順雅魯藏布江而上的印度洋暖流與北方寒流在色季拉山一帶會(huì)合駐留，造就了林芝市熱帶、亞熱帶、溫帶及寒帶氣候并存的多種氣候帶。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

本研究于2020年7月進(jìn)行，樣地測(cè)量單位為10 m×10 m，共有6個(gè)大樣方。土壤樣本是從遠(yuǎn)離高大樹(shù)木和灌木叢的空曠草地上采集的。每塊大樣方隨機(jī)選取3個(gè)1 m×1 m的小樣方作為重復(fù)樣。

選擇色季拉山一個(gè)集水區(qū)的兩個(gè)坡面作為研究區(qū)域，通過(guò)對(duì)邊坡的實(shí)地調(diào)查，根據(jù)不同的邊坡（陰坡、陽(yáng)坡）和坡位（坡上、坡中、坡下）選取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采樣。陽(yáng)坡土壤類型為高寒草甸土壤，土層較薄，坡長(zhǎng)70 m，陰坡土壤類型為亞高山草原，坡長(zhǎng)90 m。采樣深度為0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm。共采集了18個(gè)不同坡位、不同深度的土壤樣品，測(cè)定了土壤和水的有機(jī)碳含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土層深度的土壤有機(jī)碳分布

如表1所示，研究區(qū)0～20 cm、20～40 cm及40～60 cm土層的平均有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為61.79 g/kg、41.19 g/kg及31.22 g/kg，各土層的平均有機(jī)碳儲(chǔ)量為44.73 g/kg，整體較高。隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量呈下降趨勢(shì)，各土層有機(jī)碳儲(chǔ)量差異顯著（概率＜0.05）。下降率達(dá)到75%，表明該地區(qū)的植被和土壤對(duì)碳的生物儲(chǔ)量有顯著影響。

表1 不同深度土層土壤有機(jī)碳的統(tǒng)計(jì)特征

2.2 不同坡位的土壤有機(jī)碳分布

由表2可知，陰坡的坡上、坡中和坡下有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為35.04～56.22 g/kg、21.24～35.88 g/kg和32.58～38.10 g/kg，平均有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為42.84 g/kg、26.62 g/kg和35.66 g/kg（＜0.05）。坡上、坡中和坡下的有機(jī)碳儲(chǔ)量變異系數(shù)分別為22%、25%和6%。坡上和坡中屬于平均變異，坡下屬于弱變異。

表2 陰坡不同坡位土壤有機(jī)碳統(tǒng)計(jì)特征

如圖1所示，陰坡同一坡位上，表層土壤的有機(jī)碳儲(chǔ)量明顯高于深層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。不同土層間差異顯著（＜0.05）；同一深度下，坡下土壤有機(jī)碳含量高于坡上土壤有機(jī)碳含量。土壤深度介于40～60 cm時(shí)，土壤坡位間差異不顯著（＞0.05）。結(jié)果表明，不同坡位對(duì)土壤不同層次有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響不同，對(duì)土壤深層有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響大于對(duì)淺層有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響。

圖1 陰坡不同坡位土壤有機(jī)碳分布

由表3可知，陽(yáng)坡的坡上、坡中和坡下有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為39.68～91.23 g/kg、36.3～90.89 g/kg和22.54～60.2 g/kg，平均有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為63.52 g/kg、63.41 g/kg和57.69 g/kg，坡上＞坡下，差異不顯著（＞0.05）。坡上、坡中和坡下的有機(jī)碳變異系數(shù)分別為33%、33%和41%。高變異的是坡下，平均變異的為坡上和坡中。

表3 陽(yáng)坡不同坡位土壤有機(jī)碳統(tǒng)計(jì)特征

如圖2所示，陽(yáng)坡同一坡位條件下，表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量高于深層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，各土層間差異顯著（＜0.05）；同一土壤深度下，不同坡位的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量不同。土壤深度介于20～40 cm時(shí)，從有機(jī)碳儲(chǔ)量來(lái)看，坡上＞坡下＞坡中；土壤深度介于0～20 cm時(shí)，坡上＞坡中＞坡下；深度40～60 cm有機(jī)碳儲(chǔ)量變化趨勢(shì)與0～20 cm是一致的。上述結(jié)果表明，陽(yáng)坡坡位對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響程度不同，對(duì)淺層有機(jī)碳的影響較深層有機(jī)碳更大。

圖2 陽(yáng)坡不同坡位土壤有機(jī)碳分布

2.3 坡面土壤有機(jī)碳對(duì)坡位的響應(yīng)特征

下面通過(guò)一般線性模型（GLM）進(jìn)行方差成分分析，如表4所示。結(jié)果表明，坡面土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量主要受坡向和土層的影響（＜0.001），解釋率分別是23.17%和55.43%，坡位對(duì)坡面土壤有機(jī)碳的解釋率為53.56%（＜0.05）；坡向×土層解釋了2.24%（＜0.05），坡位×土層僅解釋了0.36%（＞0.05），坡向×坡位解釋了3.86%（＜0.001）；坡向×坡位×土層解釋了2.25%（＞0.05）。

表4 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量與不同因子的一般線性模型（GLM）

3 結(jié)論

本文研究了高寒區(qū)季節(jié)性凍土0～60 cm土層有機(jī)碳儲(chǔ)量對(duì)坡位的響應(yīng)特征。研究表明，研究區(qū)土壤平均有機(jī)碳儲(chǔ)量為44.73 g/kg，總體水平較高。其中，0～20 cm土層有機(jī)碳變化平均，20～40 cm土層和40～60 cm土層有機(jī)碳變化較大。土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量隨土壤深度的增加而減少，但陰坡（74%）的下降幅度顯著高于陽(yáng)坡（54%）；陰坡位置對(duì)土壤深層有機(jī)碳影響顯著，陽(yáng)坡位置對(duì)土壤淺層有機(jī)碳影響顯著。廣義線性模型結(jié)果表明，坡面土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量主要受土層、坡向和坡位的影響，坡位和土壤深度是影響該地區(qū)土壤有機(jī)碳垂直分布的重要因素。