秦艷培，徐少君，田耀武

1.洛陽師范學(xué)院國土與旅游學(xué)院，河南 洛陽 471934；2.河南科技大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，河南 洛陽 471000

陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯及其變化在全球碳循環(huán)和大氣CO2濃度變化中起著重要作用（Heimann et al.，2008），陸地不同的生態(tài)系統(tǒng)碳匯存在較大的差異（傅伯杰等，2005；方精云等，2007a）。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地碳匯的主體，在“大氣-森林植被-土壤-大氣”的循環(huán)系統(tǒng)中，以植被生物量、枯落物和土壤有機(jī)碳的形式維持著陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的碳庫（Dixon et al.，1994；Pan et al.，2011）。與森林相比，灌叢、濕地、農(nóng)作物和草地等生態(tài)系統(tǒng)，雖然受到固碳量和固碳時間的影響，其固碳的效能相對較低，但也是中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的重要組成部分，因此通過擴(kuò)大生態(tài)系統(tǒng)類型固碳能力的研究對于精準(zhǔn)評估陸地碳匯顯得尤為重要（Fang et al.，2018；鐘華平等，2005；羅懷良，2014；楊元合等，2022）。從理論研究生態(tài)系統(tǒng)碳匯目的出發(fā)，現(xiàn)存有機(jī)碳貯量法是研究碳匯最合適方法之一。陸地植被生態(tài)系統(tǒng)碳貯量主要包括植被有機(jī)碳和對應(yīng)的土壤有機(jī)碳，而不考慮木材代替其他原材料帶來的CO2的減排量。就植被和土壤有機(jī)碳貯量的測量和估算而言，樣地實(shí)際測量-生物量模型法、生理生態(tài)模型法及近幾年發(fā)展較快的遙感信息模型法均是比較系統(tǒng)、成熟和高效的方法，眾多研究者使用這些方法或結(jié)合森林清查數(shù)據(jù)和土壤調(diào)查數(shù)據(jù)在不同空間尺度上均取得了大量研究成果（呂超群等，2004；方精云等，2007b；劉領(lǐng)等，2019；何林倩等，2021；張煜星等，2021）。

流域是以自然水系分界的相對獨(dú)立和完整的特征空間，是自然環(huán)境與人類活動交互作用強(qiáng)烈的地區(qū)（劉洋等，2019）。由于受到歷史、自然、人口和城市擴(kuò)張等原因，黃河流域是生態(tài)脆弱和水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一（肖東洋等，2020；劉麗娜等，2021）。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)文明的進(jìn)步，“推動黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”和綜合治理已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略（習(xí)近平，2019）。黃河流域河南段兼有中游水土流失嚴(yán)重和下游生態(tài)流量偏低的雙重壓力，是黃河流域地形地貌特征最為特殊的地區(qū)，其生態(tài)系統(tǒng)在不同區(qū)域和不同高程上差異較明顯，但總體上區(qū)域內(nèi)植被恢復(fù)與生長朝正向利好的方向發(fā)展，成為近年來研究者關(guān)注的熱點(diǎn)區(qū)域（崔凱凱等，2021；劉小燕等，2021；張靜等，2021）。因此，探究黃河流域河南段植被、土壤及其有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度的空間分布規(guī)律，評估該區(qū)域有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度的現(xiàn)狀和潛質(zhì)，對于在“雙碳”背景下科學(xué)理解和實(shí)施黃河流域人與自然生態(tài)和諧、生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

本研究使用河南省第六次森林資源調(diào)查成果和第二次土壤普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，利用文獻(xiàn)中不同類型植被有機(jī)碳密度和土壤類別有機(jī)碳密度數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS技術(shù)建立黃河流域河南段的植被和土壤空間屬性數(shù)據(jù)庫，整理和計算了植被及土壤100 cm深度的有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度，并結(jié)合數(shù)字高程模型，分析黃河流域河南段的植被、土壤及其有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度的空間分異特征，為評估區(qū)域性陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)概況

黃河發(fā)源于青藏高原，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南和山東9個省級行政區(qū)，全長5464 km，是中國第二大河。黃河流域是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的生態(tài)廊道，同時還是重要的農(nóng)業(yè)和能源原材料工業(yè)基地，在中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位。黃河流域面積約7.95×105km2（含內(nèi)流區(qū)面積），內(nèi)蒙古河口鎮(zhèn)以上為黃河上游，河口鎮(zhèn)至河南鄭州桃花峪為黃河中游，桃花峪以下至入?？跒辄S河下游。

黃河流域在河南境內(nèi)西起三門峽靈寶市，東至濮陽市臺前縣，河道長711 km，流經(jīng)三門峽、洛陽、濟(jì)源、焦作、鄭州、新鄉(xiāng)、開封、濮陽8市33縣（市、市轄區(qū)），重要支流有宏農(nóng)澗河、伊洛河、沁河、天然文巖渠和金堤河等，流域面積達(dá)3.67×104km2，占黃河流域總面積的4.6%和河南省總面積的22.0%。黃河流域在河南孟津以下形成了巨大的沖積扇，成為華北平原上的“分水脊”，具有黃河中游、下游雙重屬性，地勢西高東低，依次形成山地-丘陵-平原，屬溫帶氣候區(qū)，年均降雨量500—900 mm，年平均氣溫 12—15 ℃。此外，河南境內(nèi)的黃河流域是人口活動劇烈的區(qū)域，平均人口密度為 482 person·km-2，最大人口密度達(dá)到了1.08×104person·km-2，與東部發(fā)達(dá)地區(qū)人口密度相當(dāng)（徐新良，2017）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

1.2.1 研究區(qū)域

黃河流域基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)內(nèi)容主要為行政區(qū)縣和黃河流域邊界。黃河流域來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心劃分的中國河流三級流域邊界，其邊界是基于流域的自然邊界提取而來，其中黃河流域共包含 29個三級流域。本研究區(qū)域?yàn)辄S河流域河南境的行政區(qū)縣范圍（本文簡稱“黃河流域河南段”），面積4.39×104km2，是通過將組成黃河流域的三級流域自然邊界與河南省行政區(qū)邊界進(jìn)行疊加后獲取的（圖1）。

圖1 研究區(qū)范圍和地勢示意圖Figure 1 Sketch map of study area and its terrain

1.2.2 植被、土壤和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)

研究區(qū)數(shù)據(jù)包括植被分布數(shù)據(jù)、土壤分布數(shù)據(jù)和數(shù)字高程及其他基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等。植被數(shù)據(jù)來源于第六次河南森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)集，土壤數(shù)據(jù)來源于河南第二次土壤普查數(shù)據(jù)庫，數(shù)字高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/），采用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品是2015年正式發(fā)布的ASTER GDEM V2全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)集，空間分辨率為30 m。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

研究區(qū)確定后，在ArcGIS中裁剪出本區(qū)域的植被、土壤和數(shù)字高程數(shù)據(jù)，參考本區(qū)域野外實(shí)測數(shù)據(jù)（田耀武等，2019），通過文獻(xiàn)中相同或相近區(qū)域的植被類型平均有機(jī)碳貯量密度（羅懷良，2014；孫麗娜等，2018；徐麗等，2018；李琳等，2019）和土壤類型在土層 100 cm內(nèi)有機(jī)碳貯量密度（解憲麗等，2004；于建軍等，2008）（表1，表2），結(jié)合本區(qū)域內(nèi)植被和土壤對應(yīng)的面積數(shù)據(jù)，在ArcGIS的空間分析模塊中，分析和探究黃河流域河南段植被、土壤及其有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度的空間分異特征。

表1 研究區(qū)植被的面積、有機(jī)碳密度、有機(jī)碳貯量和占比Table 1 Area, organic carbon storage and density and its proportion of vegetation in the study area

表2 研究區(qū)土壤的面積、有機(jī)碳密度、有機(jī)碳貯量和占比Table 2 Area, organic carbon storage and density and proportion of soil in the study area

2 結(jié)果與分析

2.1 植被和土壤組成及其分布特征

研究區(qū)植被類型包括針葉林、落葉闊葉林、其他雜闊林、灌叢、草叢、草甸、栽培植被和沼澤等。其中，栽培植被面積最大，達(dá)到了3.28×104km2，占研究區(qū)總面積的74.59%，集中分布在中部、東部及西南部伊河和洛河河谷地帶。栽培植被包括糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，糧食作物主要以小麥（Triticum aestivumL.）、玉米（Zea maysL.）、水稻（Oryza sativaL.）、大豆（Glycine max(Linn.) Merr.）等為主，經(jīng)濟(jì)作物以蘋果（Malus pumilaMill.）、梨（Pyrusspp.）和櫻桃（Cerasusspp.）等果樹為主。森林植被以落葉闊葉林為主，面積6.8×103km2，占比為15.57%，優(yōu)勢種由栓皮櫟（Quercus variabilisBl.）、麻櫟（Quercus acutissimaCarruth.）和槲櫟（Quercus alienaBl.）等櫟類組成，主要分布于西南伏牛山、熊耳山和崤山山地，以及中北部中條山和王屋山山地。針葉林主要集中在中北部的中條山及西南部山區(qū)，中北部的針葉林以馬尾松林為主，其他區(qū)域以油松林為主。雜闊林主要為刺槐（Robinia pseudoacaciaL.）和楊樹（PopulusL.）等，散布于東部和東南部，竹林分布于西南部。灌叢以酸棗（Ziziphus jujubaMill.var.spinosa）、黃荊（Vitex negundoL.）等為優(yōu)勢種，主要分布于中西部山地。草叢面積最小，多以白羊草（Bothriochloa ischaemum）草叢為主，草甸以高禾草為主，集中在東部黃河岸邊。沼澤面積較小，植物以蘆葦（Phragmites australis(Cav.) Trin.ex Steud.）為優(yōu)勢種，分布東部湖泊低洼處（圖2，表1）。

圖2 研究區(qū)植被分布圖Figure 2 Vegetation distribution in the study area

研究區(qū)有16個土壤類型，40個亞類型（圖3）。其中，潮土和褐土面積最大，分別為1.55×104km2和1.54×104km2，分別占研究區(qū)總面積的34.53%和34.38%，潮土主要分布在東部廣大區(qū)域，褐土則主要分布在西部。棕壤面積為 0.51×104km2，占比11.55%，主要集中分布在西部和西南部的山區(qū)。西部山區(qū)的土壤還有暗棕壤、寒碳土、黃棕壤和栗褐壤等。新積土分布于黃河及其支流的兩岸，風(fēng)沙土呈點(diǎn)狀分布于東部，兩者分別占比分別為1.53%和1.23%，其他土類占比均小于1%（圖3，表2）。

圖3 研究區(qū)土壤類型分布圖Figure 3 Distribution of soil types in the study area

2.2 植被和土壤有機(jī)碳貯量及有機(jī)碳密度水平分布特征

研究區(qū)植被有機(jī)碳貯量為53.24 Tg，有機(jī)碳密度的范圍在5.7—36.37 Mg·hm-2之間，平均碳密度為 12.12 Mg·hm-2（表 1）。以栓皮櫟為優(yōu)勢種的落葉闊葉林有機(jī)碳貯量最大，有機(jī)碳貯量達(dá)到了24.88 Tg，占研究區(qū)植被有機(jī)碳貯量的46.73%，其有機(jī)碳密度最高。栽培植物的有機(jī)碳密度相對較低，特別糧食作物最低，但栽培植物面積最大，其植被有機(jī)碳儲量達(dá)到23.71 Tg，占植被有機(jī)碳貯量的44.54%，其中經(jīng)濟(jì)作物有機(jī)碳為10.32 Tg，糧食作物有機(jī)碳為13.39 Tg（表1）。

研究區(qū)土壤總有機(jī)碳貯量為294.92 Tg，土壤有碳密度（土層 100 cm）在14.9—151.2 Mg·hm-2之間。其中，土壤有機(jī)碳密度較大的有暗棕壤、寒鈣土、石質(zhì)土、黃棕壤和栗褐土等，而風(fēng)沙土最低。潮土和褐土分布最廣泛，其有機(jī)碳貯量分別為91.54 Tg和108.04 Tg，分別占研究區(qū)土壤有機(jī)碳貯量的31.04%和 36.63%。其次為棕壤，有機(jī)碳貯量為43.16Tg，占土壤有機(jī)碳貯量的 14.63%，新積土也有較高的有機(jī)碳貯量，占比為5.89%（表2）。

研究區(qū)植被和土壤的總有機(jī)碳密度范圍在20.60—187.57 Mg·hm-2之間，以 30—40 Mg·hm-2為組距，將其分為5個級別，分別為低有機(jī)碳密度（＜30 Mg·hm-2）、中低有機(jī)碳密度（30—70 Mg·hm-2）、中有機(jī)碳密度（70—110 Mg·hm-2）、中高有機(jī)碳密度（110—150 Mg·hm-2）和高有機(jī)碳密度（＞150 Mg·hm-2）。結(jié)果顯示，中低和低有機(jī)碳密度區(qū)域主要集中在東部，中有機(jī)碳密度主要集中于西部，中高和高碳有機(jī)密度則分布在西南和中北部（圖4）。

圖4 研究區(qū)有機(jī)碳密度（植被與土層100 cm）分布圖Figure 4 Distribution of organic carbon density (vegetation and soil layer 100 cm) in the study area

2.3 不同高程植被、土壤有機(jī)碳儲量和有機(jī)碳密度的分布規(guī)律

結(jié)合研究區(qū)山區(qū)特點(diǎn)和一般的平原、丘陵和山區(qū)的分類方法，將研究區(qū)域的高程分為5個類別，分別為平原（＜200 m）、丘陵（200—500 m）、低山（500—1000 m）、中山Ⅰ（1000—1500 m）和中山Ⅱ（＞1500 m）。結(jié)果顯示，植被有機(jī)碳貯量在低山最大（15.68 Tg），其次為中山Ⅰ（14.49 Tg），然后為平原（13.97 Tg），丘陵和相對較高的中山Ⅱ有機(jī)碳貯量較低，分別為7.23 Tg和1.87 Tg。土壤有機(jī)碳貯量則是平原最高，達(dá)到了112.82 Tg，其次為低山，土壤有機(jī)碳貯量為76.23 Tg，然后是丘陵和中山Ⅰ，有機(jī)碳貯量分別為55.08 Tg和46.16 Tg，相對高程較高的中山Ⅱ有機(jī)碳貯量最低，為4.62Tg。總有機(jī)碳貯量平原最高，為126.79 Tg，然后為低山、丘陵和高山，中山Ⅱ有機(jī)碳貯量最低，為6.49 Tg（表3）。

表3 研究區(qū)不同高程植被和土壤的有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度Table 3 Organic carbon storage and density of vegetation and soil at different elevations in the study area

研究區(qū)域的植被平均有機(jī)碳密度范圍在7.34—34.35 Mg·hm-2，隨著高程的增加植被有機(jī)碳密度逐漸增大，表現(xiàn)為平原 (7.34 Mg·hm-2)＜丘陵 (8.81 Mg·hm-2)＜低山 (14.97 Mg·hm-2)＜中山Ⅰ (25.53 Mg·hm-2)＜中山Ⅱ (34.35 Mg·hm-2)；土壤有機(jī)碳密度也是隨著高程的增加而增大，不同高程之間差異較小，其值范圍在 59.25—84.73 Mg·hm-2。總有機(jī)碳密度也呈現(xiàn)出隨著高程的增加而增大，變化范圍為66.59—119.08 Mg·hm-2。由此可知，研究區(qū)域的植被有機(jī)碳密度、土壤有機(jī)碳密度和總有機(jī)碳密度在高程上分異明顯，均隨著高程的升高而增大。

3 討論

3.1 植被、土壤分布特征與影響因素

氣候和人類活動是影響植被的分布和變化的決定因素（Fang et al.，2002；聶桐等，2022）。黃河流域河南段屬暖溫帶氣候，也是東部濕潤氣候向西北干旱性氣候過渡區(qū)，植被為暖溫帶植物，集中在西南部和中北部植物分別為伏牛山北部和太行山植被區(qū)系，其組成和起源相似，植被類型相近，由櫟類和楊樹等組成的落葉闊葉林占優(yōu)（劉宗才等，2001）。該區(qū)域還分布著以人工飛播的油松林為優(yōu)勢種的針葉林，受到林地砍伐或棄耕等人類活動影響而形成的灌叢。黃河流域河南段大部以平原和丘陵為主，兩者總面積占比達(dá)到了62.00%，集中在西南部伊河、洛河河谷和中東部廣大區(qū)域，是重要的栽培植被分布區(qū)，也是人為活動最劇烈的地區(qū)。其中東部平原植被以小麥、玉米為主的糧食作物為主，中部和中西部丘陵則以蘋果、櫻桃和梨等經(jīng)濟(jì)作物占優(yōu)。

土壤是綜合自然因素作用的產(chǎn)物，與氣候和植被的關(guān)系極為密切，土壤類型的形成既受成土因素的制約，又受環(huán)境條件的影響，也是植被類型形成的一個重要因素（解憲麗等，2004；石麗麗等，2008）。本研究顯示，研究區(qū)東部土壤類型相對較少，西部土壤類型復(fù)雜（圖3），潮土和褐土處于優(yōu)勢土類，分別分布在東部和西部廣大區(qū)域，兩者占比達(dá)到了68.91%。潮土土壤主要由來自黃河沉積物及其受到水流和耕作影響而形成，土層深厚、地勢平坦。研究區(qū)西部（豫西山地）褐土的形成主要?dú)w因于碳酸鹽弱度淋溶與聚積，與森林植被相互作用，進(jìn)而形成有次生黏化現(xiàn)象的森林褐土類型。西部地形復(fù)雜，土壤類型多樣，植被資源豐富，呈現(xiàn)出一定的協(xié)同相關(guān)性（任圓圓等，2020）。

黃河流域河南段是黃河流域農(nóng)耕文明的核心地帶，特別是黃河、伊河和洛河兩岸為居民聚居區(qū)，人口密集，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)活動決定了這一廣大區(qū)域以栽培植被為主。黃河流域河南段西部是豫西山地的主要組成部分，地貌為丘陵和山地，特別是西南部和中北部為海拔相對較高的伏牛山地和太行山地，相對而言人為活動對植被的干擾程度相對較小，因此地帶性頂級植被——針葉林和落葉闊葉林集中在這一區(qū)域分布。

3.2 有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度分異特征

黃河流域河南段的總面積占河南省面積的27.06%，植被和土壤有機(jī)碳貯量分別為53.24 Tg和294.92 Tg，其分別為河南森林植被有機(jī)碳貯量（107.98 Tg）（劉領(lǐng)等，2019）的49.31%和土壤有機(jī)碳貯量（1.027 Pg）（于建軍等，2008）的23.22%，其中研究區(qū)森林有機(jī)碳貯量為26.85 Tg，占河南森林有機(jī)碳的24.87%。研究區(qū)植被有機(jī)碳密度均值為12.12 Mg·hm-2，高于全國的平均植被有碳密度（1.47 Mg·hm-2）（李克讓等，2003）；土壤有機(jī)碳密度均值為 67.12 Mg·hm-2，低于河南土壤平均有機(jī)碳密度74.6 Mg·hm-2，遠(yuǎn)高于全國土壤有機(jī)碳密度的平均值（9.13 Mg·hm-2）（解憲麗等，2004），也高于黃河下游灌區(qū)的土壤有機(jī)碳密度（15.12 Mg·hm-2）（趙廣帥等，2014）。這些特征表明，黃河流域河南段的植被和土壤有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度低于河南平均水平而高于全國平均水平，具有一定碳匯潛力。

黃河流域河南段地勢特征明顯，在水平上方向上自東到西至西南、表現(xiàn)為從平原、丘陵、低山至中山呈海拔上的梯次變化，而這種特征影響著植被和土壤及其有機(jī)碳密度的空間分異特征。植被類型表現(xiàn)為從東部和中部等大部分地區(qū)的糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物到西部和中北部的灌叢、落葉闊葉林和針葉林的變化特征，相應(yīng)的植被有機(jī)碳密度也呈獻(xiàn)出東低西高、西南最高，與高程變化趨勢相一致的特征；土壤類型從有機(jī)碳密度較低的東部風(fēng)沙土和潮土到西部有機(jī)碳密度較高的褐土、西南部的棕壤等變化，也與高程變化保持一致的特點(diǎn)，進(jìn)而植被和土壤有機(jī)碳密度累加后的總有機(jī)碳密度也表現(xiàn)為東低西高、西南最高的特征。

植被類型被認(rèn)為是影響植被有機(jī)碳貯量的直接因素，通常植被的有機(jī)碳貯量是以生物量的形式存貯，因此，擁有更多生物量的林型有著最大的有機(jī)碳密度，生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定的自然植被有機(jī)碳密度大于同類型的人工植被，同一區(qū)域的地帶性頂級植被擁有最大的有機(jī)碳密度（胡會峰等，2006；金彪等，2017）。本研究區(qū)域的西部和中北部，特別是西南部，分布著以櫟類為優(yōu)勢種的落葉闊葉林，人為干擾相對較輕，所以是植被有碳密度較高的分布區(qū)域。而中部和東部，分布著人工活動最為強(qiáng)烈的栽培植物，因此植被有機(jī)碳密度相對最低。

影響土壤有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度的因素相對較多，成土特征和成土環(huán)境是造成土壤有機(jī)碳貯量密度差異較大原因，其中環(huán)境中的植被覆蓋率、植物殘體腐解和礦化快慢直接影響著土壤有機(jī)質(zhì)的含量，因而對土壤有機(jī)碳影響顯著（Balesdent et al.，2000；辜翔等，2018）。在有機(jī)碳密度較低的區(qū)域，人口密集、土地利用程度高，因此，強(qiáng)烈的人為干擾可能是導(dǎo)致土壤有機(jī)碳密度變化的重要原因（Lu et al.，2018；解憲麗等，2004）。就本研究而言，植被和土壤有機(jī)碳密度較低的區(qū)域集中在黃河兩岸及其支流的河谷區(qū)域，正是黃河文明和旱作農(nóng)業(yè)的核心區(qū)域，植被以有機(jī)碳密度較低的糧食作物為主，對土壤有機(jī)碳密度的貢獻(xiàn)很?。_懷良，2014），土壤以潮土、風(fēng)沙土為主，土壤有碳密度也較低，傳統(tǒng)的人為耕作加速了碳的流失，因而是有機(jī)碳密度最低的區(qū)域。西南和中北區(qū)域的植被以森林植被為主，擁有較高的植被有機(jī)碳密度，土壤多為有機(jī)碳密度相對較高的類型，人為干擾相對較輕，因而是本區(qū)域有機(jī)碳密度較高的區(qū)域。

總體而言，黃河流域河南段的東部是重要的糧食產(chǎn)區(qū)，中部經(jīng)濟(jì)作物分布較廣，西部、特別是西南部森林資源的重要分布區(qū)。盡管農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的植被有碳匯貢獻(xiàn)能力有限，其土壤碳匯能力占主導(dǎo)地位，但通過改進(jìn)耕作方式，加強(qiáng)秸稈還田和土壤管理等途徑，能明顯增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力（張黛靜等，2019；張向前等，2019），因此黃河流域河南段的中、東部有較大的增匯潛力。有研究表明，流域上游山地是植被恢復(fù)最快的區(qū)域，特別是低山區(qū)植被恢復(fù)速度最顯著（楊媛媛等，2022），黃河流域河南段西部山區(qū)，特別是西南部森林植被和灌叢的集中分布，有機(jī)碳密度高，同時這一區(qū)域也是河南省內(nèi)黃河流域和長江流域的重要水源涵養(yǎng)地（肖軍倉等，2017），因此加強(qiáng)本區(qū)域植被撫育和管理，對于提高黃河流域河南段的碳匯和生態(tài)能力均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)論

本研究應(yīng)用河南省森林調(diào)查和土壤普查數(shù)據(jù)，估算和分析黃河流域河南段的植被、土壤及其有機(jī)碳貯量和有機(jī)碳密度空間分布特征，主要結(jié)論如下：

（1）黃河流域河南段植被以栽培植物（糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物）為主，集中分布在中部和東部，其次為常綠闊葉林，主要分布在西南和中北部；土壤以潮土和褐土占優(yōu)，分別分布在東部和西部。

（2）黃河流域河南段植被和土壤有機(jī)碳貯量分別為53.24 Tg和294.92 Tg，分別占河南森林有機(jī)碳和土壤有機(jī)碳的49.31%和23.22%；平均植被和土壤有機(jī)碳密度分別為 12.12 Mg·hm-2和 79.23 Mg·hm-2。

（3）黃河流域河南段植被和土壤有機(jī)碳密度以及總有機(jī)碳密度均表現(xiàn)為東部低西部高，西南部最高，其有機(jī)碳密度值均表現(xiàn)為：平原 (＜200 m)＜丘陵 (200—500 m)＜低山 (500—1000 m)＜中山Ⅰ(1000—1500 m)＜中山Ⅱ (＞1500 m)，即植被和土壤及總有機(jī)碳密度隨著高程增加而逐漸增大。

綜上所述，黃河流域河南段的植被、土壤及其有機(jī)碳密度呈現(xiàn)水平上從東到西和西南、高程上從低海拔至高海拔的分異現(xiàn)象。植被表現(xiàn)為東部主要為糧食作物、草甸和沼澤，中部主要為經(jīng)濟(jì)作物，植被有機(jī)碳密度相對較低；西部至西南部和中北部，主要為灌叢、落葉闊葉林和針葉林，植被有機(jī)碳密度相對較高。土壤表現(xiàn)為東部以潮土為主，土壤類型相對較少，多為有機(jī)碳密度相對較低的土類；西部，特別是西南部，土類多為褐土和棕壤等，土壤類型復(fù)雜，土類的有機(jī)碳密度相對較高。因此保護(hù)好西部，特別是西南部良好的植被資源，改進(jìn)中部和東部栽培作物的耕作和管理方式，是穩(wěn)定和增加本區(qū)域碳匯能力的關(guān)鍵舉措。