摘要：為明確隴中溫性荒漠不同草地型土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）各組分分布狀況，本研究以隴中溫性荒漠為對(duì)象，分析了4種草地型（鹽爪爪型，紅砂型，珍珠豬毛菜型，合頭藜型）SOC、易氧化有機(jī)碳（Readily oxidisable organic carbon，ROC）、可溶性有機(jī)碳（Dissolved organic carbon，DOC）、顆粒有機(jī)碳（Particulate organic carbon，POC）、礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳（Mineral-bound organic carbon，MOC）、惰性有機(jī)碳（Non-labile carbon，NLC）的含量和分配比例及碳庫(kù)活度（Carbon pool activity，CA）的差異性變化。結(jié)果表明：SOC，ROC，POC，MOC，NLC，CA和ROC分配比例鹽爪爪型草地顯著高于其他草地型；在SOC及其組分中，POC可作為評(píng)估隴中溫性荒漠草地型變化對(duì)SOC庫(kù)影響的良好指標(biāo)；SOC組分和CA與有效磷和速效鉀含量呈正相關(guān)關(guān)系。鹽爪爪型草地可作為提高隴中溫性荒漠SOC及組分含量的優(yōu)選類型，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鹽爪爪型草地的保護(hù)，改善土壤質(zhì)量，穩(wěn)定土壤碳庫(kù)。

關(guān)鍵詞：溫性荒漠；草地型；土壤有機(jī)碳組分；碳庫(kù)活度

中圖分類號(hào)：S153""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）05-1489-11

Variation Characteristics of Soil Organic Carbon Fraction and Carbon Pool

Activity in Four Grassland Types in the Temperate Desert of Longzhong

LI Ya-li1，2，3，4， HE Guo-xing1，2，3，4， LIU Xiao-ni1，2，3，4*， ZHANG De-gang1，2，3，4，

XU He-guang1，2，3，4， JI Tong1，2，3，4， JIANG Jia-chang5

（1. College of Pratacultural Science， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 2. Key Laboratory

of Grassland Ecosystem， Ministry of Education（Gansu Agricultural University）， Lanzhou， Gansu Province 730070， China;

3. Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 4. China-US Center

for Grazing Land Ecosystem Sustainability， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 5. Grassland Technique Extension

Station of Gansu Province， Lanzhou， Gansu Province 730000， China）

Abstract：In order to investigate the distribution of soil organic carbon （SOC） fractions in different grassland types in Longzhong temperate desert，we took temperate desert in Longzhong as the research object in this study，and analyzed the differential changes of SOC，readily oxidisable organic carbon （ROC），dissolved organic carbon （DOC），particulate organic carbon （POC），mineral-bound organic carbon （MOC），and non-labile carbon （NLC） contents，distribution ratios，and carbon pool activities（CA） in the four grassland types （Kalidium foliatum type grassland， Reaumuria songarica type，Salsola passerina type，Sympegma regelii type）. The results showed that SOC，ROC，POC，MOC，NLC，CA and ROC distribution ratios were significantly higher in Kalidium foliatum type than in other grassland types." Among SOC and its fractions，POC was a good indicator for assessing the impacts of changes in temperate desert grassland types on the SOC pool in Longzhong. SOC fractions and CA were positively correlated with available phosphorus and available potassium. Therefore，Kalidium foliatum type could be a preferred type for improving SOC and fractions contents of the Longzhong temperate desert. In the future，the protection of Kalidium foliatum type grassland should be strengthened to improve soil quality and stabilise the soil carbon pool.

Key words：Temperate desert;Grassland type;Soil organic carbon fraction;Carbon pool activity

草地土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）作為土壤碳庫(kù)中一個(gè)重要組成部分［1］，占草地生態(tài)系統(tǒng)總量的90%，對(duì)提高草地生產(chǎn)力、改善土壤質(zhì)量極其重要［2］。通常來(lái)說(shuō)，SOC由不同的碳組分構(gòu)成，根據(jù)他們?cè)谕寥乐械姆€(wěn)定性不同，可將其分為活性、緩效和惰性3個(gè)組分［3］，用易氧化有機(jī)碳（Readily oxidisable organic carbon，ROC）、可溶性有機(jī)碳（Dissolved organic carbon，DOC）、顆粒有機(jī)碳（Particulate organic carbon，POC）、礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳（Mineral-bound organic carbon，MOC）和惰性有機(jī)碳（Non-labile carbon，NLC）等指標(biāo)表征［1-4］?；哪鳛殛懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，占據(jù)全球陸地面積的30%以上，碳儲(chǔ)量為全球碳儲(chǔ)量的8%［5］，是大氣CO2的重要碳匯?；哪鷳B(tài)系統(tǒng)在生態(tài)調(diào)節(jié)、碳固存以及穩(wěn)定全球氣候變化中具有十分重要的作用［6］?；哪莸赜捎陂L(zhǎng)期處于水分匱乏狀態(tài)，導(dǎo)致生產(chǎn)力低，SOC貧瘠，生態(tài)環(huán)境脆弱［7］。因此，研究荒漠草地SOC組分對(duì)草地植被管理及土壤質(zhì)量改善具有重要意義。

植被類型作為影響草地SOC分布特征的重要因子之一，通過(guò)影響SOC組分的分布，從而調(diào)控土壤碳循環(huán)［8］。在相似的植物類型、層片結(jié)構(gòu)及生境條件下形成了不同草地型［9］，不同草地型通過(guò)調(diào)控生物量、凋落物、微生物活動(dòng)與大氣之間碳通量，從而顯著影響SOC分布［10］。草地型植物種類組成的差異可能會(huì)引起凋落物輸入和根際資源發(fā)生變化，改變土壤微生物代謝特征［11］，誘發(fā)群落生境和土壤理化性質(zhì)的差異［12］，進(jìn)而調(diào)控不同SOC組分的形成與轉(zhuǎn)化，影響SOC庫(kù)的穩(wěn)定性。已有研究表明，黃土高原不同植被類型中草原區(qū)草本植被能顯著提高ROC和DOC含量［13］。馬輝英等［14］研究發(fā)現(xiàn)新疆天山北麓云杉（Picea asperata）林SOC和DOC顯著高于灌叢地和草地。張文敏等［15］研究表明互花米草（Spartina alterniflora）的入侵提高了灘涂濕地的SOC，ROC和DOC含量，增強(qiáng)了固碳能力。藍(lán)家程等［16］對(duì)喀斯特高原峽谷研究發(fā)現(xiàn)次生林SOC，POC和MOC含量顯著高于花椒（Zanthoxylum bungeanum）林。目前，關(guān)于SOC組分研究主要集中于灌叢地、草地、林地和濕地等，針對(duì)溫性荒漠的研究相對(duì)匱乏，尤其是在SOC含量極低的半干旱區(qū)溫性荒漠草地。研究溫性荒漠SOC組分的變化，揭示其變化機(jī)制，能為溫性荒漠更好地發(fā)揮固碳能力提供理論依據(jù)。

隴中黃土高原溫性荒漠草地屬我國(guó)半干旱地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。由于長(zhǎng)期水資源短缺，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，加之不合理的管理方式［6，17］，導(dǎo)致土地貧瘠、土壤鹽漬化愈發(fā)嚴(yán)重、土壤質(zhì)量急劇下降［7，9］。該研究區(qū)多以耐旱、耐鹽堿的荒漠植物［珍珠豬毛菜（Salsola passerina）、紅砂（Reaumuria songarica）、鹽爪爪（Kalidium foliatum）和合頭藜（Sympegma regelii）］為主，若想改善研究區(qū)土壤質(zhì)量，需對(duì)研究區(qū)土壤養(yǎng)分SOC組分含量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)定。另外，SOC組分在維護(hù)草地生態(tài)安全、提高土壤質(zhì)量和增強(qiáng)土壤固碳能力起到至關(guān)重要的作用。因此，本文以隴中溫性荒漠為研究對(duì)象，探究鹽爪爪型（Kalidium foliatum type）、紅砂型（Reaumuria songarica type）、珍珠豬毛菜型（Salsola passerina type）和合頭藜型（Sympegma regelii type）4種草地型0～30 cm層SOC組分含量、分配比例和碳庫(kù)活度（Carbon pool activity，CA）分布特征，揭示不同草地型SOC組分的變化規(guī)律，探討草地型對(duì)SOC庫(kù)的影響機(jī)制，以期為荒漠草地植被管理及土壤質(zhì)量改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省白銀市（35°33′～37°38′N，103°33′～105°34′E），屬于典型的半干旱地區(qū)，平均海拔1 544 m，年降雨量240 mm，日最大降水量40 mm，年絕對(duì)最低溫度—17.1℃，最高溫度33.2℃，年平均氣溫9℃，年積溫3 100℃。研究區(qū)主要以溫性荒漠草地鹽爪爪型、珍珠豬毛菜型、紅砂型和合頭藜型為主。灌木植物主要有紅砂、珍珠豬毛菜、鹽爪爪、合頭藜、白刺（Nitraria tangutorum）［18］。

1.2 樣品采集與處理

2021年8月在甘肅省白銀市分別選取鹽爪爪型、紅砂型、珍珠豬毛菜型和合頭藜型4種草地（圖1）采集土壤樣品。每種草地型設(shè)置3個(gè)彩樣區(qū)，且立地條件相似，在每個(gè)彩樣區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)采樣點(diǎn)，去除土壤表面凋落物，分別按0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm分層取樣，將同一土層5個(gè)采樣點(diǎn)的土樣合并，混合均勻后裝入自封袋。將土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干，研磨、過(guò)篩后用于SOC及組分和環(huán)境因子的測(cè)定，4種草地基本信息如表1所示。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 樣品測(cè)定 土壤pH值采用PHS-3C酸度計(jì)按照水土比2.5∶1進(jìn)行測(cè)定［19］；土壤有效磷（Available phosphorus，AP）含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定［19］；土壤速效鉀（Available potassium，AK）含量采用火焰光度法測(cè)定［19］；SOC含量采用K2CrO7外加熱法測(cè)定［19］；ROC含量采用333 mmol·L-1 KMnO4氧化-比色法測(cè)定［20］；DOC含量采用水土比5∶1浸提測(cè)定［21］；POC和MOC含量分離采用六偏磷酸鈉分散法［22］，即稱取過(guò)2 mm篩的風(fēng)干土樣25 g于250 mL的塑料瓶中，加入100 mL的5 g·L-1六偏磷酸鈉（（NaPO3）6），手動(dòng)搖勻后在搖床上震蕩18 h。將混濁液過(guò)53 μm篩子，用去離子水反復(fù)沖洗直至水流清澈為止。篩上粗質(zhì)部分為POC含量（gt;53 μm），篩下細(xì)質(zhì)部分為MOC含量（lt;53 μm），用已知質(zhì)量的500 mL燒杯收集上下組分，置于烘箱經(jīng)60℃烘干稱重并記錄，計(jì)算其所占全土的質(zhì)量占比。將燒杯中烘干土壤收集研磨過(guò)0.25 mm篩，用K2CrO7外加熱法測(cè)量其SOC含量［19］。土壤中POC和MOC含量及質(zhì)量占比（%）計(jì)算公式如下：

POC含量=顆粒有機(jī)碳含量×顆粒有機(jī)物占土壤的百分含量

MOC含量=礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量×礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)物占土壤的百分含量

依據(jù)SOC和ROC差值計(jì)算惰性有機(jī)碳（NLC）［23］，即

NLC=SOC-ROC

土壤有機(jī)碳含量敏感性指標(biāo)［24］根據(jù)以下公式得出：

Mi=（Iimax-Iimin）/Iimin

式中，M為有機(jī)碳含量敏感性指標(biāo)，I為有機(jī)碳含量，i在計(jì)算不同草地型有機(jī)碳含量敏感性指標(biāo)時(shí)為不同土壤層，在計(jì)算不同土層有機(jī)碳含量敏感性指標(biāo)時(shí)為不同草地型。

土壤有機(jī)碳組分分配比例計(jì)算如下：

Di=Hi/SOC×100%

式中，D為有機(jī)碳組分分配比例，H為有機(jī)碳組分含量，i為不同有機(jī)碳組分，SOC為有機(jī)碳含量。

1.3.2 碳庫(kù)活度計(jì)算

CA（碳庫(kù)活度）=ROC/NLC［23］

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的原始處理和分布檢測(cè)，利用SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用單因素方差分析（One-way，ANOVA）、雙因素方差分析（Two-way，ANOVA）和LSD最小顯著差異比較法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的差異顯著性（Plt;0.05），用R 4.0.3進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同草地型土壤有機(jī)碳組分含量

2.1.1 不同草地型土壤有機(jī)碳組分分布特征 除紅砂型、合頭藜型草地POC和珍珠豬毛菜型草地MOC外，其余草地型SOC，POC，MOC和NLC含量表現(xiàn)為隨著土層加深，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在10～20 cm達(dá)到最高；而ROC和DOC隨著土層加深，呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)（圖2）。

0～10 cm土層，鹽爪爪型草地SOC，ROC和MOC分別為7.47 g·kg-1、3.25 g·kg-1和4.65 g·kg-1，均顯著高于其他草地型（Plt;0.05）；而DOC，POC和NLC分別以紅砂型、合頭藜型和珍珠豬毛菜型草地土壤含量最高，且均表現(xiàn)為鹽爪爪型草地次之，含量相對(duì)較高。10～20 cm土層，SOC，ROC和POC含量，鹽爪爪型草地顯著高于其他草地（Plt;0.05），MOC和NLC均表現(xiàn)為鹽爪爪型草地最高，不同草地型間無(wú)顯著性差異；而紅砂型草地DOC含量最高，為62.75 mg·kg-1。20～30 cm土層與表層（0～10 cm）土壤SOC，ROC，DOC和NLC呈現(xiàn)相似的規(guī)律，POC和MOC分別以鹽爪爪型（2.90 g·kg-1）和珍珠豬毛菜型（4.25 g·kg-1）草地最高，且顯著高于其他草地型（Plt;0.05）。

2.1.2 不同草地型土壤有機(jī)碳組分含量對(duì)草地型和土層變化的敏感性分析 不同SOC組分中，POC對(duì)土層變化和草地型變化的響應(yīng)最明顯（表2），宜作為土層和草地型變化對(duì)SOC影響的良好指標(biāo)。然而，NLC和SOC對(duì)土層和草地型變化的響應(yīng)較為滯后。

2.2 不同草地型土壤有機(jī)碳組分比例

鹽爪爪型草地中，ROC和POC分配比例較高，DOC，MOC和NLC分配比例較低。隨著土層加深，ROC和DOC分配比例呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，POC，MOC和NLC分配比例分別呈現(xiàn)逐漸降低，逐漸升高和先升高后降低的趨勢(shì)，且在不同土層間差異顯著（Plt;0.05）（表3）。

各草地型ROC，DOC，POC，MOC和NLC的分配比例分別在19.00%～43.56%，0.62%～1.37%，13.08%～63.02%，36.46%～87.01%和56.44%～81.00%之間，且差異顯著（Plt;0.05）。不同土層，ROC，DOC和NLC分配比例分別為鹽爪爪型、紅砂型和珍珠豬毛菜型草地最高。POC分配比例在0～10 cm為合頭藜型最高，為63.02%。而10～20 cm和20～30 cm鹽爪爪型最高，分別為39.95%和43.06%。MOC與POC分配比例呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，0～10 cm土層，合頭藜型草地最低，在10～20 cm和20～30 cm土層，鹽爪爪型草地最低。

2.3 不同草地型土壤POC/MOC和碳庫(kù)活度

不同草地型土壤POC/MOC變化范圍為0.15～1.80（圖3a）。隨土層加深，紅砂型、珍珠豬毛菜型和合頭藜型POC/MOC逐漸降低，而鹽爪爪型草地逐漸升高。

在0～10 cm土層，POC/MOC表現(xiàn)為合頭藜型（1.80）草地最高，珍珠豬毛菜型（0.55）草地最低；10～20 cm土層，鹽爪爪型草地最高，但與其他草地型差異不顯著；20～30 cm土層，鹽爪爪型草地顯著高于其他草地型（Plt;0.05）。

不同草地型土壤CA變化范圍為0.23～0.77。隨著土層加深，鹽爪爪型、紅砂型和合頭藜型CA呈先降后升趨勢(shì)，且表層（0～10 cm）土壤CA最高。鹽爪爪型草地土壤CA顯著高于其他草地（Plt;0.05），在0～10 cm，10～20 cm和20～30 cm，鹽爪爪型CA分別為0.77，0.38和0.45（圖3b）。

2.4 土壤有機(jī)碳組分和碳庫(kù)活度的協(xié)同效應(yīng)分析

土壤有機(jī)碳組分和碳庫(kù)活度受草地型和土層深度的影響（表4）。草地型及土層深度均對(duì)SOC，ROC，DOC，POC，MOC，NLC和CA的影響達(dá)到極顯著水平（Plt;0.01）。草地型和土層深度的交互效應(yīng)對(duì)ROC，DOC，POC和CA達(dá)到了極顯著水平（Plt;0.01），對(duì)MOC和NLC的影響為顯著水平（Plt;0.05）。

2.5 土壤有機(jī)碳組分和碳庫(kù)活度與土壤環(huán)境因子的關(guān)系

相關(guān)性分析結(jié)果表明（圖4），SOC與ROC，POC，MOC和NLC均呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.001），相關(guān)系數(shù)分別為0.75，0.67，0.77，0.89；ROC與SOC各組分均呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）；POC，MOC與NLC呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.49，0.78；CA與SOC，ROC，DOC和POC呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。在SOC組分和CA與土壤環(huán)境間，ROC，DOC，POC和CA與AP和AK呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），除DOC與pH值顯著正相關(guān)外，其余SOC各組分含量和CA均未與pH值表現(xiàn)出明顯的相關(guān)關(guān)系。

3 討論

3.1 溫性荒漠不同草地型土壤有機(jī)碳組分差異性及敏感性分析

SOC主要受地表凋落物歸還量和地下植物根系代謝的影響［25］，而溫性荒漠不同植被類型由于受土壤、地表植被覆蓋和地下植物生長(zhǎng)等因素的響應(yīng)程度不同，SOC含量存在差異［15］。本研究中不同草地型SOC含量平均值大小依次為：鹽爪爪型gt;珍珠豬毛菜型gt;紅砂型gt;合頭藜型，且鹽爪爪型SOC含量顯著高于其它型草地SOC（Plt;0.05），表明優(yōu)勢(shì)植物鹽爪爪具有較強(qiáng)的固碳能力。主要是由于鹽爪爪型草地植物蓋度較高，草本植物種類及數(shù)量也較多，且有土壤結(jié)皮覆蓋，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)凋落物的埋藏和保存，從而導(dǎo)致凋落物歸還量大且分解緩慢，增加其SOC的累積量。另外，鹽爪爪為C4植物［26］，且根系發(fā)達(dá)［27］，相較于其他荒漠植物，其光合速率及再生產(chǎn)能力更強(qiáng)，可通過(guò)增加枝葉和根系等因代謝而產(chǎn)生的植物殘?bào)w量，而這些植物殘?bào)w碳含量大量輸入土壤中［28］，使得鹽爪爪型草地SOC含量最高。這與楊昊天等［29］在騰格里沙漠東南緣荒漠草地發(fā)現(xiàn)鹽爪爪群落SOC含量最高的研究結(jié)果一致。

ROC和DOC是指SOC中相對(duì)活躍的組分，以游離態(tài)存在［30-31］，對(duì)土壤質(zhì)量改善至關(guān)重要［1］。本研究中，鹽爪爪型草地土壤ROC含量顯著高于其他草地型（Plt;0.05），說(shuō)明其活性碳含量最高。而ROC的含量主要取決于SOC的含量，所以其ROC含量高于其他草地型。此外，鹽爪爪型草地優(yōu)勢(shì)植物鹽爪爪根部的根際促生細(xì)菌的存在能夠顯著提高土壤微生物多樣性，改善微生物群落組成［32］，使鹽爪爪型草地養(yǎng)分充沛，微生物活性較高，ROC含量也顯著高于其他草地型。DOC含量主要來(lái)源于新近凋落物［30］，大部分存在于胡敏酸中［30］，研究表明DOC含量紅砂型草地最高，鹽爪爪型草地次之。這主要是因?yàn)榧t砂型草地優(yōu)勢(shì)植物紅砂植株低矮、株型緊湊，更能夠有效積累和保護(hù)灌叢下新近凋落物不受損失［33］，導(dǎo)致DOC含量較高，同時(shí)以鹽爪爪為優(yōu)勢(shì)植物的草地型由于其植物凋落物和根系分泌物以及土壤有機(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)含量均較高［34］，有助于鹽爪爪型草地DOC的累積。

POC在土壤中的流動(dòng)速度迅疾，易受植物凋落物和根系分布的影響［4］，本研究中，鹽爪爪型草地的POC含量顯著高于合頭藜型、珍珠豬毛菜型和紅砂型草地。研究發(fā)現(xiàn)，植物根系通過(guò)改善土壤團(tuán)聚體孔隙結(jié)構(gòu)和維持土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性提高POC含量［35］。本研究鹽爪爪型草地地上生物量高，另外優(yōu)勢(shì)植物鹽爪爪的根冠比含量較高［27］，土壤團(tuán)聚體孔隙結(jié)構(gòu)較大，導(dǎo)致POC含量較高。MOC作為與細(xì)粒礦物質(zhì)結(jié)合的SOC組分，是較難分解的SOC庫(kù)，相對(duì)比較穩(wěn)定［4］。本研究鹽爪爪型草地MOC含量最大，一方面，凋落物分解為微生物活動(dòng)提供大量能量物質(zhì)，微生物代謝分泌物增加，有利于SOC吸附于黏粒，導(dǎo)致MOC積累［36］；另一方面，微生物分泌的胞外多聚糖可以促進(jìn)MOC的形成，使土壤部分活性SOC向穩(wěn)定性碳轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)SOC的穩(wěn)定性［37］。

SOC在10～20 cm的含量最高，且在0～30 cm內(nèi)隨土層加深呈先升高后降低，MOC和NLC也表現(xiàn)出相同規(guī)律，主要由于草地優(yōu)勢(shì)植物鹽爪爪、紅砂、珍珠豬毛菜和合頭藜根系集中分布于10～20 cm［29，38］，導(dǎo)致該層根系分泌物增多，有利于SOC的積累。同時(shí)，鹽爪爪、紅砂、珍珠豬毛菜和合頭藜植株冠幅相對(duì)較大，形成的莖稈、碎葉等木質(zhì)化碎屑在植物根部堆積明顯，易被分解進(jìn)入土壤亞表層（10～20 cm）從而形成一定的肥島效應(yīng)，導(dǎo)致該層SOC含量最高［28］。楊昊天等［29］對(duì)西北荒漠草地SOC在垂直剖面分布特征的研究中也表現(xiàn)出類似的結(jié)論。有研究認(rèn)為ROC和DOC也主要來(lái)自于地表凋落物［30-31］，故其含量應(yīng)與SOC含量在垂直剖面的分布特征上表現(xiàn)出一致規(guī)律，但本研究ROC，DOC與SOC并未表現(xiàn)出相同規(guī)律，而是隨著土層加深逐漸遞減，在0～10 cm層含量達(dá)到最高，這可能與隴中黃土高原區(qū)干旱缺水、荒漠草地植被稀疏和微生物活動(dòng)有關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)POC對(duì)土層和草地型變化最為敏感，其敏感性指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它SOC組分。其主要原因?yàn)檠芯繀^(qū)不同土層、草地型凋落物和植物根系的含量及分布差異較大，導(dǎo)致隴中溫性荒漠POC的含量差異較大。這與李鑒霖等［39］研究發(fā)現(xiàn)POC也可作為植被類型變化對(duì)碳庫(kù)影響的良好指標(biāo)的結(jié)果相一致。

3.2 溫性荒漠不同草地型土壤有機(jī)碳分配比例及POC/MOC、碳庫(kù)活度分布特征

SOC組分與SOC含量的比值為該組分SOC的分配比例，其較SOC含量對(duì)不同草地型有機(jī)碳周轉(zhuǎn)響應(yīng)更敏感［40］，可以反映出植被類型和環(huán)境變化所引起的土壤碳庫(kù)的微小波動(dòng)及土壤質(zhì)量變化［41］。ROC/SOC可反映SOC分解、礦化的難易程度，其值越大，表明SOC活性越高，被分解礦化的潛力越大［42］；DOC/SOC展現(xiàn)了SOC的溶解能力，主要反映SOC的穩(wěn)定性及損失情況，分配比例越高，SOC的活性越大，穩(wěn)定性也越差［43］；POC/SOC可以反映土壤中非穩(wěn)定性SOC的相對(duì)數(shù)量，其值越大，有機(jī)物中不穩(wěn)定部分越高，受到外界環(huán)境影響越易分解［44］；NLC/SOC越高，土壤碳庫(kù)越穩(wěn)定［8］；本研究表明，草地型影響SOC組分分配比例，改變了隴中溫性荒漠土壤質(zhì)量。鹽爪爪型草地具有較高的ROC/SOC，POC/SOC及較低的MOC/SOC，表明鹽爪爪型草地SOC活性強(qiáng)度較高，易礦化分解。這主要是由于優(yōu)勢(shì)植物鹽爪爪側(cè)根的分布范圍較廣［27］，加之根系比植物殘?bào)w對(duì)活性碳的貢獻(xiàn)率更高［45］，導(dǎo)致其SOC活性較高。紅砂型草地DOC/SOC最高，表明該草地型SOC流失最快。隴中溫性荒漠4種草地型NLC/SOC均高于56%（表3），總體上反映出該區(qū)溫性荒漠草地SOC的穩(wěn)定性較高。此外，本研究中4個(gè)草地型的5個(gè)SOC組分占SOC的百分比之和遠(yuǎn)大于100%，這是因?yàn)楸狙芯恐械?個(gè)SOC組分通過(guò)不同的方法獲得，存在一定的交叉，相互間具有一定區(qū)別和聯(lián)系，區(qū)別主要體現(xiàn)在獲取方法上，如ROC是采用高錳酸鉀提取獲得，NLC是通過(guò)SOC和ROC計(jì)算獲得，DOC是采用蒸餾水浸提獲得，而POC和MOC是采用物理方法篩選得到，且不受任何化學(xué)萃取效用的影響。因此，ROC和NLC，POC和MOC分配比例之和約等于100%，且POC中包括一些其它碳組分如ROC，DOC和微生物量碳等。

研究表明，POC/MOC值大，SOC易礦化、活性高；POC/MOC值小，則SOC較穩(wěn)定，有利于SOC儲(chǔ)存［46］。本研究顯示，鹽爪爪型草地土壤POC/MOC較低，表明該草地不僅能夠提高POC和MOC含量，還會(huì)增加SOC的穩(wěn)定性，有利于SOC的儲(chǔ)存。鹽爪爪型草地對(duì)隴中黃土高原溫性荒漠POC和MOC含量的提高具有重要意義，也有利于SOC儲(chǔ)存。研究認(rèn)為CA不僅能夠快速、準(zhǔn)確地反映不同種類草地對(duì)土壤碳庫(kù)的影響，也表征著土壤碳動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定性［47］。其值越大，表明活性SOC數(shù)量越多，碳庫(kù)質(zhì)量也就越高［47］。從4種草地型的CA結(jié)果來(lái)看，不同草地型土壤CA存在顯著差異，鹽爪爪型草地受到擾動(dòng)的概率較小，礦化程度較弱，CA含量較高，導(dǎo)致其碳庫(kù)質(zhì)量較高，與前人在荒漠區(qū)研究結(jié)果一致［48］。

3.3 土壤有機(jī)碳組分和碳庫(kù)活度與土壤環(huán)境因子的關(guān)系

本研究通過(guò)對(duì)草地型和土層深度的協(xié)同效應(yīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，植被類型和土層深度均是SOC組分和碳庫(kù)活度的顯著性影響因子，其中草地型影響最為顯著。相關(guān)性結(jié)果表明，SOC與碳組分（ROC，POC，MOC和NLC）含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。說(shuō)明在隴中溫性荒漠草地中SOC組分含量在很大程度上取決于SOC的含量。ROC，POC，NLC兩兩之間也呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這與黃斌等［49］南嶺山地SOC及組分的研究結(jié)果相同，這表明SOC各組分之間關(guān)系密切，且在特定條件下也能夠相互轉(zhuǎn)化，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。隴中溫性荒漠草地DOC與SOC之間相關(guān)性不明顯，這主要是因?yàn)镈OC本身的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致其受到外部因素（氣候、降水和人類活動(dòng)）影響易流失，這一結(jié)果與陳高起等［50］對(duì)巖溶區(qū)草地和林地研究DOC與SOC相關(guān)性不顯著的結(jié)果一致。但是，不同學(xué)者在不同研究區(qū)域及對(duì)各個(gè)SOC組分的提取分離方法都存在差異，所以目前對(duì)SOC及各個(gè)組分之間的關(guān)系尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論。對(duì)環(huán)境因子和SOC組分、碳庫(kù)活度進(jìn)行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因子中，土壤pH值與SOC組分（SOC，MOC和NLC）均為負(fù)相關(guān)。較大的土壤pH值會(huì)對(duì)微生物活性、植物生長(zhǎng)發(fā)育和土壤養(yǎng)分有效性等產(chǎn)生不利影響［14］。而AP和AK與SOC組分（SOC，ROC，DOC和POC）和碳庫(kù)活度均呈正相關(guān)關(guān)系，由于充足的養(yǎng)分加快了凋落物分解、SOC礦化等生態(tài)過(guò)程，并提高了微生物活性，從而促進(jìn)SOC積累，這與大多學(xué)者的研究結(jié)果相一致［51］。鑒于隴中黃土高原區(qū)生態(tài)環(huán)境和土壤等條件的差異以及較嚴(yán)重的人為干擾，同時(shí)荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的復(fù)雜性，仍需要對(duì)隴中黃土高原區(qū)溫性荒漠不同草地型、植被類型變化對(duì)SOC及組分的影響展開(kāi)深入研究。

4 結(jié)論

不同草地型SOC組分及CA含量存在很大差異，SOC組分含量及ROC，POC分配比例和CA整體表現(xiàn)為鹽爪爪型草地最高；表明以鹽爪爪為優(yōu)勢(shì)植物的草地型能夠顯著提高SOC組分的含量。POC對(duì)隴中溫性荒漠草地的響應(yīng)最明顯，宜作為溫性荒漠草地型變化對(duì)SOC影響的良好指標(biāo)。此外，AP和AK與SOC組分、CA之間相關(guān)性密切，可作為該區(qū)溫性荒漠土壤碳固存的主要監(jiān)測(cè)因子。綜上所述，以鹽爪爪為優(yōu)勢(shì)植物的草地型對(duì)隴中溫性荒漠土壤質(zhì)量改善和土壤碳庫(kù)管理有顯著作用。

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（責(zé)任編輯 閔芝智）

收稿日期：2023-10-24；修回日期：2023-12-05

基金項(xiàng)目：甘肅省草原監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)（GSZYTC-ZCJC-21010）；2021年自列省級(jí)林業(yè)和草原科技項(xiàng)目（2021kj071）；甘肅省新一輪草原補(bǔ)獎(jiǎng)效益評(píng)估及草原生態(tài)評(píng)價(jià)研究（XZ20191225）項(xiàng)目資助

作者簡(jiǎn)介：

李婭麗（1998-），女，漢族，甘肅涇川人，碩士研究生，主要從事草地資源與生態(tài)研究，E-mail：2549655400@qq.com;*通信作者Author for correspondence，E-mail：Liuxn@gsau.edu.cn