全 文 ：尕海湿地生态系统土壤有机碳储量和碳密度分布*
马维伟1 摇 王摇 辉1**摇 黄摇 蓉1 摇 李俊臻2 摇 李德钰1
( 1甘肃农业大学林学院, 兰州 730070; 2甘肃则岔自然保护区管理局, 甘肃碌曲 747200)
摘摇 要摇 2011 年 7 月,研究了甘南尕海典型湿地(草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山
草甸)土壤剖面有机碳分布及其储量. 结果表明: 4 种典型湿地土壤容重平均在 0. 22 ~ 1. 29
g·cm-3;草本泥炭地土壤有机碳含量明显高于其他类型,其平均值(286. 80 g·kg-1)约为沼
泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的 2. 91、4. 99 和 7. 13 倍.各类湿地土壤平均有机碳密度为草
本泥炭地>亚高山草甸>沼泽湿地>高山湿地,以 0 ~ 10 cm 剖面的密度最大;各类湿地土壤剖
面的有机碳密度与有机碳含量的变化趋势基本一致,均随土壤深度的增加呈现波动性变化;
草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的土壤有机碳均存在 0 ~ 10 和 20 ~ 40 cm 两
个明显储碳层;其 0 ~ 60 cm深度的土壤有机碳储量分别为 369. 46、278. 83、276. 16 和 292郾 23
t·hm-2 .尕海湿地 4 种类型湿地 0 ~ 60 cm土壤的总有机碳储量约为 9. 50伊106 t.
关键词摇 尕海湿地摇 有机碳储量摇 土壤有机碳密度摇 分布
文章编号摇 1001-9332(2014)03-0738-07摇 中图分类号摇 S153. 6摇 文献标识码摇 A
Distribution of soil organic carbon storage and carbon density in Gahai Wetland ecosystem.
MA Wei鄄wei1, WANG Hui1, HUANG Rong1, LI Jun鄄zhen2, LI De鄄yu1 ( 1College of Forestry,Gan鄄
su Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2 Gahai Zecha Nature Reserve Administration,
Luqu 747200, Gansu, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(3): 738-744.
Abstract: The profile distribution and accumulation characteristics of organic carbon of four typical
marshes (herbaceous peat, marsh wetland, mountain wetland, subalpine meadow) were studied in
Gahai Wetlands of Gannan in July 2011. The results showed that the soil bulk densities of the four
typical marshes ranged from 0. 22 to 1. 29 g·cm-3 . The content of soil organic carbon in the herba鄄
ceous peat was higher than in other types, with its average content of organic carbon (286郾 80
g·kg-1) being about 2. 91, 4. 99, 7. 31 times as much as that of the marsh wetland, mountain
wetland and subalpine meadow, respectively. The average organic carbon densities were in order of
herbaceous peat > subalpine meadow > marsh wetland > mountain wetland, with the highest in the
0-10 cm layer. The change of organic carbon density along the soil profile was basically in accor鄄
dance with the organic carbon content in the four typical marshes, but fluctuated with soil depth.
There were obviously two carbon storage layers (0-10 and 20-40 cm, respectively) in the four ty鄄
pical marshes. The amounts of organic carbon stored in the 0-60 cm layer of the four typical mar鄄
shes were 369. 46, 278. 83, 276. 16, 292. 23 t·hm-2, respectively. The total amount of organic
carbon stored in the 0-60 cm of the four typical marshes was about 9. 50伊106 t.
Key words: Gahai Wetland; organic carbon storage; soil carbon density; distribution.
*国家自然科学基金项目(31260155)和甘肃农业大学盛彤笙科技
创新基金项目(GSAU鄄STS鄄1244)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wangh@ gsau. edu. cn
2013鄄04鄄18 收稿,2013鄄12鄄17 接受.
摇 摇 土壤有机碳库作为陆地生态系统中重要的碳库
之一,在全球碳循环中起着重要作用[1] . 其含量和
组成不仅影响土壤有机质水平和 N、P 等营养元素
的可利用状态,还影响着土壤物理特性,是反映土壤
质量或土壤健康的一个重要指标,直接影响土壤肥
力和生物生长[2-3] .目前,世界各国都在积极开展土
壤有机碳储量的相关研究,并取得了一系列重要成
果[4-7] .
湿地土壤和泥炭是陆地上重要的有机碳储存
库,其单位面积碳储量在陆地生态系统中是最高的.
湿地生态系统不仅储存了大量的有机碳,而且被认
为是大气 CO2的重要碳汇,在稳定全球气候变化中
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 3 月摇 第 25 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2014, 25(3): 738-744
占有重要地位[8-9] . 湿地土壤有机碳也是气候变化
的敏感指示物,可以指示湿地对气候变化的响应.有
研究表明,如果土壤中有机质含量减少 1% ,大气中
的 CO2浓度将增加 5 mg·m-3[10-12] . 土壤有机碳也
是湿地生态系统中极其重要的生态因子,其含量显
著影响湿地生态系统的生产力[13] .随着全球气候变
化的加剧及人类的不合理利用,湿地土壤中的有机
碳分解速率加快,温室效应突显,对全球气候变化将
造成重要的影响. 因此,研究湿地土壤有机碳储量,
不仅有助于科学地评价湿地土壤碳汇功能和土壤质
量,而且有助于正确理解全球碳循环,提高对地下碳
循环机制的认识,对准确预测气候变化及制订应对
策略和措施具有重要的意义.
目前全球对湿地的研究主要集中在湖泊湿
地[14]、河口三角洲湿地[15]、海岸湿地[9,16]和红树林
湿地[17]等地区,而对全球气候变化最敏感的高寒湿
地的研究相对较少,尤其是对高寒湿地有机碳分布
的研究还很不够,不利于深入认识全球变化下高寒
湿地土壤的碳汇功能及其时空格局,以及湿地碳循
环模型的研究与发展.鉴于此,本文以甘南尕海湿地
生态系统为对象,研究其主要湿地类型的土壤有机
碳储量与碳密度的分布特征,以期为高寒湿地有机
碳储量及碳汇研究提供基础数据,为该区高寒湿地
的保护利用与管理提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
尕海湿地位于甘肃省甘南藏族自治州境内(33毅
58忆12义—34毅30忆24义 N, 102毅05忆00义—102毅29忆45义 E),
海拔 3430 ~ 4300 m,是世界上最大的高寒泥炭沼泽
地———若尔盖湿地的重要组成部分. 尕海湿地区域
总面积 56737 hm2,湿地面积 43176 hm2 .其中,草本
泥炭地 10429 hm2,高山湿地 14882 hm2,洪泛地
12281 hm2,永久性淡水草本沼泽、泡沼 2780 hm2,永
久性河流 201 hm2,为典型的高寒湿地[18] .该地区属
于青藏高原气候带、高寒湿润气候区,年均气温 1. 2
益,最高气温以 7 月最高,平均为 10. 5 益; 最低气
温为 1 月,平均为-9. 1 益,年较差 19. 6 益 . 无绝对
无霜期. 年均降水量 781. 8 mm,降雨通常集中在
7—9 月;年均蒸发量 1150. 5 mm. 土壤类型主要包
括暗色草甸土、沼泽土和泥炭土等,植被类型以玛曲
嵩草(Kobresia maquensis)、圆穗蓼(Polygonum mac鄄
rophyllum)、藏嵩草 (Kobresia tibetica)和华扁穗草
(Blysmus sinocompressus)等草本植物为主.湿地内河
流纵横,水资源丰富,水质优良.
1郾 2摇 样品采集及分析方法.
2011 年 7 月,在甘南尕海湿地根据魏文彬等[18]
方法确定湿地类型位置,选取草本泥炭地、高山湿
地、沼泽湿地和亚高山草甸 4 种有代表性的湿地类
型(表 1).依据典型性和代表性原则,在各湿地类型
内分别随机设置面积为 20 m伊20 m 的样地.沿着每
个样地对角线选取 5 个点, 挖掘土壤剖面,用环刀
分别采集 0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 40 和 40 ~ 60 cm土层
的土壤样品,用于土壤含水量和容重的测定.同时在
各层取鲜土若干带回实验室,风干、磨碎、过 0. 15
mm筛后,用于土壤有机碳的测定.各项测定指标分
别重复 3 次.
土壤含水量采用烘干法测定,土壤容重采用环
刀法测定,土壤有机碳含量采用重铬酸钾外加热法
测定[19] .
1郾 3摇 计算方法
土壤剖面有机碳密度和单位面积一定深度范围
内土壤有机碳储量计算公式[20]:
C i = Di 伊 Wc
Tc =移
n
i = 1
(C i 伊 di) 伊 0郾 1
表 1摇 采样点基本概况
Table 1摇 General information of sampling sites
湿地类型
Wetland type
海拔
Altitude
(m)
植被盖度
Vegetation
coverage
(% )
土壤容重
Soil bulk
density
(g·cm-3)
pH 全 N
Total N
(% )
全 P
Total P
(% )
全 K
Total K
(% )
基本概况
Basic conditions
草本泥炭地
Herbaceous peat
3595 90 0. 22 5. 69 14. 43 0. 22 1. 56 草本物种丰富,常年有水流动,
有大量泥炭积累
沼泽湿地
Marsh wetland
3494 40 0. 49 5. 94 10. 65 0. 28 1. 20 草本物种单一,常年有面积< 8
hm2积水,无泥炭积累
高山湿地
Mountain wetland
3610 95 0. 90 7. 72 9. 24 0. 27 1. 13 草本物种丰富,有季节性积水,
无泥炭积累
亚高山草甸
Subalpine meadow
3575 80 1. 29 7. 92 6. 20 0. 22 2. 15 草本物种丰富,已不属于湿地
9373 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 马维伟等: 尕海湿地生态系统土壤有机碳储量和碳密度分布摇 摇 摇 摇 摇
式中:C i为有机碳密度( kg·m-3 );Di为土壤容重
(g·cm-3);Wc为土壤有机碳含量(g·kg-1);Tc为单
位面积一定深度范围内土壤有机碳储量(t·hm-2);
di为第 i层厚度(cm);n为层数,本研究中 n=4.
不同湿地类型土壤有机碳储量(SOCR, t)计算
公式:
SOCR=Tc i伊Si
式中:Tc i为单位面积一定深度范围内某湿地类型土
壤有机碳储量 ( t· hm-2 ); S 为某湿地类型面积
(hm2).本研究深度范围为 60 cm.
1郾 4摇 数据处理
数据经 Excel 2003 软件整理后,采用 SPSS 15. 0
软件进行方差(one鄄way ANOVA)分析,采用 Duncan
新复极差法对不同处理进行多重比较,然后经 t 检
验(琢=0. 05).采用 Excel 2003 软件制图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同类型湿地土壤容重的变化
由表 2 可以看出,不同类型湿地土壤容重平均
值在 0. 22 ~ 1. 29 g·cm-3,为亚高山草甸>高山湿地
>沼泽湿地>草本泥炭地.统计分析结果表明,在 0 ~
10 cm土层,草本泥炭地、沼泽湿地和高山湿地的土
壤容重比亚高山草甸降低了 0. 96、0. 68 和 0郾 62
g·cm-3,且差异显著;在 10 ~ 20 cm 土层,4 类湿地
土壤容重存在显著差异;而在 20 ~ 40 和 40 ~ 60 cm
土层,高山湿地和亚高山草甸的土壤容重差异不显
著,但与草本泥炭地、沼泽湿地存在显著差异.
不同类型湿地土壤容重介于 0. 16 ~ 1郾 34
g·cm-3,且沿剖面的变化趋势有所不同;高山湿地
和亚高山草甸土壤容重由上至下逐渐增加,而草本
表 2摇 不同类型湿地的土壤容重
Table 2摇 Soil bulk density of different wetlands
湿地类型
Wetland types
土壤容重 Soil bulk density (g·cm-3)
0 ~ 10 cm 10 ~ 20 cm 20 ~ 40 cm 40 ~ 60 cm
草本泥炭地
Herbaceous peat
0. 28Ab 0. 24Aab 0. 21Aab 0. 16Aa
沼泽湿地
Marsh wetland
0. 56Bb 0. 43Ba 0. 44Aa 0. 52Bab
高山湿地
Mountain wetland
0. 62Ba 0. 68Ca 1. 12Cb 1. 2Cb
亚高山草甸
Subalpine meadow
1. 24Ca 1. 23Da 1. 34Cb 1. 34Cb
同行不同小写字母表示不同土层间差异显著,同列不同大写字母表
示不同类型湿地之间差异显著(P<0. 05 ) Different small letters in the
same line indicated significant difference among different soil profile
depths at 0. 05 level; different capital letters in the same column indica鄄
ted significant difference among different wetland types at 0. 05 level. 下
同 The same below.
泥炭地和永久性沼泽湿的土壤容重呈波动性变化.
方差分析结果表明,泥炭和沼泽地 10 ~ 20、20 ~ 40、
40 ~ 60 cm土壤容重差异不显著,高山湿地和亚高
山草甸 0 ~ 10 和 10 ~ 20 cm 土壤容重差异不明显,
但与 20 ~ 40 和 40 ~ 60 cm土壤容重存在显著差异.
2郾 2摇 不同类型湿地土壤有机碳含量的变化
由表 3 可以看出,不同湿地类型土壤有机碳含
量相差较大,为草本泥炭地>沼泽湿地>高山湿地>
亚高山草甸.统计分析结果表明,草本泥炭地 0 ~ 60
cm土层平均有机碳含量分别是永久性沼泽地、高山
湿地和亚高山草甸的 2. 91、4. 99 和 7. 13 倍.在 0 ~
10、10 ~ 20 和 20 ~ 40 cm 土层, 4 类湿地土壤有机
碳含量存在显著差异;而在 40 ~ 60 cm土层,高山湿
地和亚高山草甸的土壤有机碳含量差异不显著,但
与草本泥炭地、沼泽湿地存在显著差异.
摇 摇 不同类型湿地土壤各层有机碳含量介于
254郾 51 ~ 26. 17 g·kg-1之间. 除草本泥炭地有机碳
含量最大值出现 20 ~ 40 cm 土层外,其他 3 种类型
均出现在表土层 0 ~ 10 cm处.而其最小值除永久性
沼泽地有机碳含量出现在 10 ~ 20 cm 土层以外,其
他均出现在 40 ~ 60 cm 土层.不同类型湿地土壤有
机碳含量的最大值分别是最小值的 1. 03 ~ 3. 02 倍.
方差分析结果表明,草本泥炭地和高山湿地不同土
层间差异显著,而永久性沼泽地和亚高山草甸 0 ~
10 和 40 ~ 60 cm 土层的土壤有机碳含量存在显著
差异.
2郾 3摇 不同类型湿地土壤剖面有机碳密度分布
由表 4 可以看出,不同类型湿地土壤剖面有机
碳密度差异较大,其平均值为:草本泥炭地>亚高山
草甸>沼泽湿地>高山湿地.不同湿地类型土壤有机
碳密度可划分为 3 个等级:草本泥炭地土壤有机碳
密度较高,在 60 kg ·m-3以上;亚高山草甸土壤有
机碳密度介于50 ~ 55 kg·m-3之间;其他类型湿
表 3摇 不同类型湿地的土壤有机碳含量
Table 3 摇 Soil organic carbon concentrations of different
wetlands
湿地类型
Wetland
type
土壤有机碳含量
Soil organic carbon concentration (g·kg-1)
0 ~ 10 cm 10 ~ 20 cm 20 ~ 40 cm 40 ~ 60 cm
草本泥炭地
Herbaceous peat
254. 51Ab 293. 92Ac 352. 28Aa 246. 47Ad
沼泽湿地
Marsh wetland
143. 77Ba 78. 29Bc 88. 73Bb 83. 24Bc
高山湿地
Mountain wetland
86. 82Ca 65. 76Cb 48. 49Cc 28. 73Cd
亚高山草甸
Subalpine meadow
51. 34Da 45. 08Dab 38. 27Db 26. 17Cd
047 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 4摇 不同类型湿地的土壤有机碳密度
Table 4摇 Soil organic carbon densities of different wetlands
湿地类型
Wetland
type
土壤有机碳密度
Soil organic carbon density (kg·m-3)
0 ~ 10 cm 10 ~ 20 cm 20 ~ 40 cm 40 ~ 60 cm
草本泥炭地
Herbaceous peat
71. 36Aa 70. 26Aa 75. 69Aa 38. 23Ab
沼泽湿地
Marsh wetland
80. 19Aa 33. 96Cb 39. 11Bb 43. 23Ab
高山湿地
Mountain wetland
53. 84Ba 44. 54BCa 54. 46Aa 34. 43Aa
亚高山草甸
Subalpine meadow
63. 66ABa 55. 59ABab 51. 31Ab 35. 18Ac
地土壤有机碳密度<50 kg ·m-3 .在 0 ~ 10 cm土层,
泥炭地和沼泽地之间差异不显著,而与其他两类湿
地存在显著差异;在 10 ~ 20 cm土层,泥炭地和沼泽
地之间存在显著差异;在 20 ~ 40 cm土层,沼泽地与
其他类型均存在显著差异;而在 40 ~ 60 cm土层,各
类型湿地均不存在显著差异.
摇 摇 不同类型湿地土壤各层有机碳密度与有机碳含
量的变化趋势基本一致,随剖面深度增加呈现出波
动性变化.但总体来说,除泥炭地以外,其余类型均
以表层土(0 ~ 10 cm)的有机碳密度最大.由于植物
的根系和枯落物层主要分布在土壤表层,枯落物和
腐殖质层对土壤有机碳积累的影响也会随着土壤深
度的增加而降低,因而表层土壤的有机碳储存能力
较强,碳密度大. 但是泥炭地碳密度最大值出现在
20 ~ 40 cm,可能与泥炭地本身的特殊性质有关. 方
差分析结果表明,各类湿地不同土层土壤剖面的有
机碳密度存在一定差异(表 4).
2郾 4摇 不同类型湿地土壤有机碳储量的变化
由图 1 可以看出,不同类型湿地土壤有机碳储
量明显不同,但都存在 0 ~ 10 和 20 ~ 40 cm 两个明
显的储碳层.在 0 ~ 10 cm土层,草本泥炭地、沼泽湿
地、高山湿地和亚高山草甸的土壤有机碳储量分别
为 71. 36、80. 39、53. 84 和 63. 66 t·hm-2;20 ~ 40 cm
土层有机碳储量分别为 151. 38、78. 22、108. 92 和
102郾 62 t·hm-2; 60 cm 深度有机碳储量分别为
369郾 46、278郾 83、276. 16 和 292. 23 t·hm-2 . 根据有
机碳密度可估算出尕海湿地区域中草本泥炭地、沼
泽湿地、高山湿地和亚高山草甸 0 ~ 60 cm土层的土
壤总有机碳储量,分别为 3. 853 伊106、4. 110 伊106、
7郾 751伊105和 7郾 617伊106 t,湿地总有机碳达到 9. 50伊
106 t.表层土壤中的有机碳储量及其动态变化对于
整个土壤有机碳库的研究具有举足轻重的意义. 在
人类活动和气候变化的影响下,若尕海生态系统 4
类湿地进一步旱化演替为草甸,原来储存于表层土
图 1摇 不同类型湿地土壤有机碳储量
Fig. 1摇 Soil organic carbon storage of different wetlands.
玉: 草本泥炭地 Herbaceous peat; 域: 沼泽湿地 Marsh wetland; 芋:
高山湿地 Mountain wetland; 郁: 亚高山草甸 Subalpine meadow.
壤中的有机碳将以 CO2和 CH4的形式释放出来,使
温室效应加剧,从而影响甘南区域乃至全球气候的
变化.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同类型湿地土壤容重的分布特征
湿地土壤容重的大小能反映出湿地有机质含量
的高低和土壤结构状况[21] . 在尕海湿地生态系统
中,以亚高山湿地土壤平均容重最大 ( 1郾 29
g·cm-3),草本泥炭地土壤平均容重最小 (0郾 22
g·cm-3).这是由于泥炭地植被覆盖率较高,而且泥
炭土是植物死亡后在微生物作用下积累而成的,有
机质和腐殖酸含量高[22],因此其容重较小,土壤结
构比较疏松.本研究中,沼泽湿地土壤容重较小,可
能与沼泽湿地土壤由大量分解或半分解的草根和有
机物质组成,矿物质含量较少有关[23] . 各类型湿地
土壤容重的剖面变化趋势也有所不同,高山湿地和
亚高山草甸土壤容重由上至下逐渐增加,而草本泥
炭地土壤容重呈波动性变化,说明泥炭在一定程度
上干扰了土壤容重的正常分布. 泥炭和沼泽地土壤
容重差异较小,是由于两类湿地常年积水,剖面沉积
物处于水分过饱和状态,分解程度低,导致其容重在
各层间趋于一致. 此外,容重也是湿地土壤持水、蓄
水性能的重要指标之一[21] . 在尕海湿地,土壤有机
质含量越高、容重越小,持水和蓄水性能越强. 这对
于提高尕海湿地调蓄洪水的能力具有重要意义.
3郾 2摇 不同类型湿地土壤有机碳含量的分布特征
土壤碳固定是缓解温室效应的有效方法之一,
已成为陆地生态系统碳循环研究的热点问题[24] .研
究区不同类型湿地土壤有机碳含量相差较大(表
3). 草本泥炭地有机碳含量介于 246. 47 ~ 254郾 51
1473 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 马维伟等: 尕海湿地生态系统土壤有机碳储量和碳密度分布摇 摇 摇 摇 摇
g·kg-1,与三江平原泥炭土有机碳含量(230 ~ 270
g·kg-1)相近[25],但远远高于沼泽地、高山湿地和
亚高山草甸土壤有机碳含量.一般认为,草地群落土
壤有机碳的来源主要是植物凋落物的输入,其大小
取决于凋落物输入量和土壤有机质的分解释放
量[26] .在本研究中,造成尕海草本泥炭地有机碳含
量较大的原因还有泥炭层的存在、水文条件、地形地
貌、发育程度和土壤理化性质等因素.不同类型湿地
沼泽发育于不同的历史时期,同一类型湿地的发育
时期也存在差异[27] .尕海泥炭湿地土壤有机碳含量
较高,是由于泥炭沼泽处于沼泽的稳定发育阶段,并
已形成一定厚度的泥炭堆积层,泥炭沼泽的储碳层
厚度达到 100 cm[21] .尕海泥炭湿地 4 个剖面(0 ~ 60
cm)有机碳含量均在 240 g·kg-1以上,属于储碳层;
亚高山草甸土壤有机碳含量最低,虽然其植被盖度
较高,但没有泥炭层积累,土壤水分处于非饱和状
态,分解程度高,不利于有机碳的积累. 这说明不同
水分条件的湿地表层土壤有机碳的积累不同[28] .
不同类型湿地土壤剖面有机碳含量最大值出现
的土层范围基本一致.除草本泥炭地出现在 20 ~ 40
cm土层外,其他 3 种类型均出现在 0 ~ 10 cm土层.
这是由于草甸植物根系集中分布于 0 ~ 10 cm土层,
而植物根系的分布直接影响到土壤有机碳的垂直分
布[29],因为大量的死根腐解,为土壤提供了丰富的
碳源;另一方面,地表大量的枯枝落叶也是表层土壤
有机碳的重要来源[30],导致 0 ~ 10 cm 土壤有机碳
含量最高.泥炭湿地由于泥炭层的存在,加之土壤水
分处于过饱和状态,分解程度低,故出现了与其他类
型湿地不同的积累现状.一般认为,土壤有机碳含量
随土层深度的增加呈指数下降趋势[31] .但对于湿地
土壤而言,这种关系并不适用.本研究结果表明, 随
着土壤深度的增加,各类型湿地土壤有机碳含量并
不都呈指数形式变化,说明指数描述并不能反映天
然湿地剖面有机碳的垂直变化.这与郭雪莲等[32]对
纳帕海高原湿地的研究结果基本一致. 湿地生态系
统的有机碳含量随剖面深度的变化是湿地有机碳积
累历史时期气候和环境条件的综合反映,与剧烈的
气候和环境变化,以及人类干扰活动等诸多因素密
切相关[27] . 由于尕海各类湿地所处的环境条件不
同,土壤有机碳含量在土壤剖面的分布也不尽相同.
3郾 3摇 不同类型湿地土壤有机碳密度的分布特征
土壤有机碳密度不仅是碳储量估算的一个主要
参数,也是反映不同生态系统有机碳蓄积特征的一
项重要指标[21] .湿地类型对土壤有机碳含量和有机
碳密度的影响程度存在一定的差异,主要与不同类
型湿地土壤容重的差异有关[33-34] . 本研究中,湿地
类型对土壤有机碳密度和土壤有机碳含量的影响趋
势基本一致,但土壤有机碳含量的变化幅度比土壤
有机碳密度的变化幅度大(表 3、4).这主要是因为
高山湿地和亚高山草甸土壤容重的增加幅度比土壤
有机碳含量的变化幅度大(表 2). 一般认为,土壤
有机碳含量降低,土壤容重可能增加[33] . 本研究中
也证明了这一点.以往的研究表明,温度和降水的综
合作用形成陆地土壤碳密度的地理地带性,而地形
地貌和地表覆盖的差异也可造成有机碳密度的差
异[35] .本研究中,不同类型湿地土壤平均有机碳密
度差异明显.但泥炭地和沼泽地在 0 ~ 10 cm土层之
间差异不显著,而与其他两类均存在显著差异.这除
了与其所处的地形地貌、地表覆盖、温度、水文环境
不同有关以外,4 种类型湿地土壤性质的差异也是
其主要原因之一.
3郾 4摇 尕海湿地土壤有机碳储量的估算
单位面积碳储量空间变异性的大小说明了碳储
量估算的不确定性[21] . 本研究表明,不同类型湿地
土壤有机碳储量差异明显,草本泥炭地、沼泽湿地、
高山湿地和亚高山草甸 60 cm深度的有机碳储量分
别为 369. 46、278. 83、276. 16 和 292. 23 t·hm-2 .其
原因主要来源于储碳层厚度和储碳层内碳密度的差
异.这与张文菊等[21]研究结果一致.此外,目前国内
外相关研究中,缺乏从土壤生态系统的角度来估算
土壤有机碳储量和碳密度,可能是影响精确估算湿
地土壤有机碳储量的一个重要原因.首先,现有的土
壤采样和测定方法需要去除表面的土壤有机层(枯
枝落叶层),这在很大程度上低估了土壤有机碳密度.
特别是对于高纬度、高海拔地区的湿地生态系统,土
壤有机层很厚,而矿质土壤层相对较薄,土壤有机层
碳密度和碳储量较高.其次,受研究手段的限制,在陆
地碳循环研究中,土壤仍然是最不充分的部分,关于
有机碳储量的估算误差也较大.不同学者由于采用的
数据来源、样本容量、土壤属性,以及土壤图比例尺、
土壤深度标准和估算方法等的不同[36-37],常常使估
算结果存在明显的差异,进而导致结果的不确定性.
第三,土壤动物群落是土壤生态系统结构和功能的基
本组成部分.但迄今为止,土壤有机碳密度和碳储量
估算中常常忽略了这部分碳的储量和作用.由于本研
究中未关注以上 3方面内容,无法全面评估尕海湿地
土壤有机碳的差异.今后应加强尕海湿地土壤剖面资
料的补充以及估算方法的统一和完善,以减小对土壤
247 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
有机碳库估算中的不确定性.
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作者简介 摇 马维伟,男,1980 年生,博士研究生,讲师. 主要
从事植被生态恢复研究. E鄄mail: maww@ gsau. edu. cn
责任编辑摇 李凤琴
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