全 文 ：第２１卷第１期
２０１４年２月
水土保持研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．，２０１４
　
　　收稿日期：２０１３－０６－１９　　　　　　　修回日期：２０１３－０７－１８
　　资助项目：国家自然基金（３１２６０１３０，４１２６１０２０）；国家社科基金（１０ＣＪＹ０１５）；教育部重点项目（２０１２１７８）；中科院“西部之光”（科发人教字
［２０１２］１７９号）；中国博士后面上项目（２０１３Ｍ５４２４００）；青海师范大学科技创新计划项目
　　作者简介：曹生奎（１９７９—），男，青海西宁人，博士，副教授，主要从事全球变化生态学及陆地生态系统碳氮循环方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃａｏｓｈ－
ｅｎｇｋｕｉ＠１６３．ｃｏｍ
草地退化对青海湖流域小蒿草草甸土壤碳密度的影响
曹生奎１，２，３，陈克龙１，２，曹广超１，２，朱锦福１，芦宝良４，王记明１
（１．青海师范大学 生命与地理科学学院，西宁８１０００８；２．青海师范大学 青海省自然地理与环境过程重点实验室，
西宁８１０００８；３．中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所，兰州７３００００；４．中国科学院 青海盐湖研究所，西宁８１０００８）
摘　要：以青海湖流域小嵩草草甸土壤为研究对象，对不同退化程度下小蒿草草甸土壤容重和有机碳含量进行了测
定，并在此基础上确定了土壤有机碳密度。结果表明：随着小嵩草草甸退化程度的加剧，其土壤容重在剖面上表现为
逐渐增大趋势，土壤有机碳含量从表面逐渐减小，特别是０—１０ｃｍ表层有机碳含量减少尤为明显，未退化的表层有机
碳平均含量是严重退化的６．５倍。土壤有机碳密度变化与有机碳含量在４种不同退化植被土壤中表现一致；４种不
同退化程度小嵩草草甸０—１００ｃｍ土壤有机碳密度分别为（１０．７４±３．０３），（１２．４１±４．１５），（８．０４±６．２４）ｋｇＣ／ｍ２ 和
（４．５６±０．７０）ｋｇ／ｍ２，即轻度退化＞未退化＞中度退化＞重度退化，说明随退化程度的加剧，土壤有机碳密度呈现显
著下降趋势，但轻度退化有助于碳积累。
关键词：土壤有机碳密度；小嵩草草甸；草地退化；青海湖流域
中图分类号：Ｓ８１２．２　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５－３４０９（２０１４）０１－００７１－０５
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｇｒａｓｓｌａｎｄ　Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｏｉｌ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｅｎｓｉｔｙ
ｏｆ　ｔｈｅ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　Ｍｅａｄｏｗ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｌａｋｅ　Ｂａｓｉｎ
ＣＡＯ　Ｓｈｅｎｇ－ｋｕｉ　１，２，３，ＣＨＥＮ　Ｋｅ－ｌｏｎｇ１，２，ＣＡＯ　Ｇｕａｎｇ－ｃｈａｏ１，２，ＺＨＵ　Ｊｉｎ－ｆｕ１，ＬＵ　Ｂａｏ－ｌｉａｎｇ４，ＷＡＮＧ　Ｊｉ－ｍｉｎｇ１
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　ａｎｄ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ｎｉｎｇ８１０００８，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｘｉｎｉｎｇ８１０００８，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｏｌｄ　ａｎｄ　Ａｒｉｄ　Ｒｅｇｉｏｎｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓａｌｔ　Ｌａｋｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ′ｎｉｎｇ８１０００８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｏｆ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｑｉｎｈａｉ　Ｌａｋｅ　Ｂａｓｉｎ　ｗａｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｏｂ－
ｊｅｃｔ，ａｎｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅｓ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｓｉｎｃｅ　ｔｈｅ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ
ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗ　ｗａｓ　ｇｒａｄｕａｌｙ　ｄｅｇｒａｄｅｄ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｇｒａｄｕａｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｔｒｅｎｄ，ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ
ｔｈｅ　０—１０ｃｍ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｌａｙｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｎｏ　ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅａｄｏｗ　ｗａｓ
６．５ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒｅ　ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｎｅ．Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｓｉｍｉｌａｒｌｙ　ｂｅｈａｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ
ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｇｒａｄｉｎｇ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗｓ．Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ　ｉｎ
ｔｈｅ　０—１００ｃｍ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｇｒａｄｉｎｇ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｗｅｒｅ
（１０．７４±３．０３），（１２．４１±４．１５），（８．０４±６．２４），（４．５６±０．７０）ｋｇ／ｍ２．Ｔｈａｔ　ｉｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒ　ｏｆ　ｓｌｉｇｈｔ　ｄｅｇｒａｄ－
ｉｎｇ＞ｎｏ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ＞ｍｏｄｅｒａｔｅ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ＞ｓｅｖｅｒｅ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ
ｄｅｎｓｉｔｙ　ｓｈｏｗｅｄ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｒｅｎｄ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗｓ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｂｕｔ
ｓｌｉｇｈｔ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｔｏ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ　ｍｏｒｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｅｎｓｉｔｙ；Ｋｏｂｒｅｓｉａ　ｐｙｇｍａｅａ　ｍｅａｄｏｗ；ｇｒａｓｓｌａｎｄ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｌａｋｅ
Ｂａｓｉｎ
DOI:10.13869/j.cnki.rswc.2014.01.014
　　土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量问题
已成为近年来全球变化与地球科学研究的前沿与热
点［１－２］。国内外已对不同类型生态系统和土地利用方
式下的土壤碳储量进行了研究，取得了丰硕的成
果［３－５］，但大多在宏观尺度上进行，中小尺度的研究较
少。青藏高原被称为地球“第三极”，是全球气候变化
的敏感区和启动区［６－７］，其土壤碳储量巨大，占全球总
碳库的２．４％～２．６％［５，８］。高寒草甸约占青藏高原
总面积的 ３５％，其 １ ｍ 深度土壤碳储量为 ７．４
ＰｇＣ［９］。因此，青藏高原高寒草甸的碳库地位十分重
要。国内众多学者对青藏高原土壤有机碳库进行了
不同的估算和研究［５，８－１１］，但各个计算结果间的差异
仍较大，碳密度估算不精确是其主要原因之一［１，５－６］。
青海湖是我国最大的内陆高原咸水湖，属于全球变化
的敏感地区和生态系统典型脆弱地区，其生态环境特
征及演变在很大程度上反映着青藏高原整体生态变
化趋势。近几十年来，青海湖流域正面临着极其严重
的生态和环境变化危机［１２－１３］。为此，本文选择青海湖
流域的小嵩草草甸作为研究对象，试图通过不同退化
程度下小嵩草草甸土壤碳密度变化特征的研究，为高
寒草甸对气候变化的响应机制研究提供科学依据。
１　实验材料与方法
１．１　研究区概况
青海湖流域位于青海省东北部，地处３６°１５′—
３８°２０′Ｎ，９７°５０′—１０１°２０′Ｅ，东西长１０６ｋｍ，南北宽
６３ｋｍ，周长约３６０ｋｍ，海拔３　１９４～５　１７４ｍ，流域面
积２９６　６４６ｋｍ２。区内是典型的高原大陆性气候，以
干旱、寒冷、多风为其主要特征；多年平均气温－１．４
～１．７℃，降水量２５３～５１５ｍｍ，蒸发量８００～１　０００
ｍｍ［１２］。主要植被类型为高寒草甸、高寒草原、高寒
流石坡稀疏植被和沼泽草甸等，土壤以草甸土、黑钙
土、栗钙土、沼泽土和风沙土等类型为主［１４］。
１．２　数据来源及研究方法
（１）样方调查及样品采集。在青海湖流域选择
了小嵩草草甸生长的典型生境（表１），以群落建群种
仍以小嵩草为主的依据，根据小嵩草群落盖度，将群
落盖度低于５０％的定为严重退化，５０％～７０％的定
为中度退化，７０％～８０％定为轻度退化，８０％以上为
未退化。分别选取重度退化的小嵩草群落２个，中
度、轻度和未退化的小嵩草群落各３个样地。在每个
样地中，设置５ｍ×５ｍ样地，在每个样地内随机设
置１个１ｍ×１ｍ样方作为采样点，在样方内调查主
要优势种植物类型及盖度。土壤样品采集用直径５
ｃｍ的土钻钻取，取样深度为０—１００ｃｍ，每１０ｃｍ为
一层取样，重复３次，并将相同层次土壤样品分别混
合为一个样品；然后挖开剖面用环刀取原状土测定各
层土壤容重。所有土壤样品带回实验室后经自然风
干、除杂，研磨后过８０目筛，移入密封袋封好，用于有
机碳含量的测定。
表１　青海湖流域不同退化小嵩草草甸土壤采样点概况
序号 经度 纬度 海拔／ｍ 盖度／％ 退化程度 优势植物
１　 ３７°１１．６４６′ ９９°１３．４５９′ ３３５３　 ８０ 未退化 小嵩草、豆科、冰草、针茅
２　 ３７°０９．２４８′ ９９°４０．８７６′ ３２３９　 ８５ 未退化 小嵩草、芨芨草、紫菀、蓝白龙胆
３　 ３７°４３．３６３′ ９８°３０．３２５′ ３７３０　 ８０ 未退化 小蒿草、早熟禾、火绒草
４　 ３７°３２．４０７′ ９８°４１．０８８′ ３６３３　 ６５ 轻度退化 小嵩草、早熟禾、针茅、棘豆
５　 ３７°４１．１１４′ ９８°３８．５２５′ ３６９５　 ７０ 轻度退化 小嵩草、早熟禾
６　 ３７°３３．８８２′ １００°２５．９２６′ ３５５２　 ７５ 轻度退化 小嵩草、垂穗披碱草、麻花椒、紫菀
７　 ３７°３３．８２０′ ９９°３１．７０５′ ３９３５　 ５５ 中度退化 小嵩草、紫花针茅
８　 ３７°２２．４３２′ ９９°０２．４２８′ ３４７４　 ６０ 中度退化 小嵩草、穗披碱草、棘豆、冰草
９　 ３７°１４．７３０′ ９９°０６．２２８′ ３３７４　 ６０ 中度退化 小嵩草、穗披碱草、萎软紫菀、针茅、棘豆、早熟禾
１０　 ３７°５０．５４０′ ９８°２６．１６１′ ３７７８　 ４５ 严重退化 小嵩草、早熟禾、冰草、金露梅
１１　 ３７°３８．２４３′ ９８°３８．１７２′ ３６３７　 ４５ 严重退化 小嵩草、早熟禾、狼毒
　　（２）有机碳含量测定。有机碳含量采用重铬酸钾
容量—外加热法测定，用一定浓度的重铬酸钾—硫酸
氧化土壤样品有机碳，剩余重铬酸钾的量用硫酸亚铁
溶液滴定，根据重铬酸钾的消耗量计算有机碳含量。
（３）数据计算与分析。土壤碳密度计算：土壤剖
面某一土层ｉ土壤有机碳密度ＳＯＣｄｉ（ｋｇ／ｍ２）的计算
公式为［１５－１６］：
ＳＯＣｄｉ＝ＣｉＢｉＤｉ（１－δｉ）／１００ （１）
式中：Ｃｉ———第ｉ层土壤有机碳质量分数（ｇ／ｋｇ）；
Ｂｉ———第ｉ层土壤容重（ｇ／ｃｍ３）；Ｄｉ———第ｉ层土层
厚度（ｃｍ）；δｉ———第ｉ层土壤中＞２ｍｍ的砾石体积
百分比；本研究中以１ｍ深为标准。
对于单个剖面的土壤ＳＯＣ密度，以分层厚度作
为权重来计算，可减少ＳＯＣ在不同深度上的差异所
２７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２１卷
造成的估算误差，计算公式为：
ＳＯＣｐ＝
∑
ｎ
ｉ＝１
ＳＯＣｄｉ
∑
ｎ
ｉ＝１
Ｈｉ
（２）
式中：ＳＯＣｐ———土壤剖面的 ＳＯＣ 密度 （ｋｇ／ｍ３）；
ＳＯＣｄｉ———土壤剖面某一土层ｉ的土壤有机碳密度
（ｋｇ／ｍ２）；Ｈｉ———第ｉ层厚度（ｍ）。
用ＳＰＳＳ　１６．０单因素方差分析进行不同深度和
不同退化下土壤容重、土壤有机碳含量和有机碳密度
的差异显著性检验，用ＬＳＤ进行组间多重比较。
２　结果与分析
２．１　土壤容重变化
４种不同退化程度小嵩草草甸土壤容重测定结
果（表２）显示，除轻度退化外，其他３种小嵩草草甸的
土壤容重随土层深度的增加先减小后增大，差异在于
转折深度。随退化程度加剧，土壤容重在剖面上表现
为逐渐增大趋势。４种小嵩草草甸土壤容重平均值
依次为（０．８９±０．１２），（１．０６±０．１４），（０．９６±０．１４）
ｇ／ｃｍ３ 和（１．１４±０．１９）ｇ／ｃｍ３。
表２　青海湖流域不同退化程度小嵩草草甸土壤容重 ｇ／ｃｍ３
退化
程度
土层深度／ｃｍ
０—１０　 １０—２０　 ２０—３０　 ３０—４０　 ４０—５０　 ５０—６０　 ６０—７０　 ７０—８０　 ８０—９０　 ９０—１００
未退化　０．８７±０．０１　０．８２±０．０４　０．７８±０．０４　０．８９±０．０４　０．８９±０．０８　０．８４±０．１７　０．８７±０．０７　０．８７±０．１１　０．９６±０．０９　１．０７±０．１４
轻度退化０．９８±０．１１　０．９５±０．１３　１．０２±０．２１　１．１３±０．０８　１．１５±０．０２　１．１８±０．１８　１．１４±０．０２　１．０４±０．０７　１．００±０．１３　１．０１±０．１８
中度退化０．９１±０．１６　１．０７±０．２０　０．９５±０．１５　０．９７±０．０３　０．８６±０．０７　０．８９±０．１１　０．９６±０．１４　０．９６±０．１７　１．０１±０．２０　１．０３±０．１５
重度退化１．０６±０．１５　１．２２±０．０７　１．０５±０．４７　１．０６±０．３５　１．１２±０．３０　１．１８±０．２１　１．１７±０．１３　１．１４±０．１５　１．１４±０．１５　１．２４±０．１０
２．２　土壤有机碳含量变化
　　青海湖流域４种不同退化程度小嵩草草甸土壤
有机碳含量分布特征如图１所示，结果显示，未退化
小嵩草草甸土壤有机碳含量呈缓慢下降趋势，０—２０
ｃｍ表层土壤有机碳含量最高，８０ｃｍ以下有机碳含量
缓慢减小（图１ａ）。轻度退化下０—４０ｃｍ有机碳含量
较高，且变化不定，表现为增加、波动和下降；５０ｃｍ
以下一致表现为减小（图１ｂ）。中度退化下表现为先
增加后波动减小的趋势（图１ｃ）；严重退化下表现为先
减小后增加，其中２０—３０ｃｍ深度土壤有机碳含量最
低（图１ｄ）。以上结果说明随着小嵩草生态系统的逐
渐退化，土壤有机碳含量逐渐减少，特别是０—１０ｃｍ
表层有机碳含量减少尤为明显，未退化的表层有机碳
平均含量是严重退化的６．５倍。从未退化到严重退
化，４种小嵩草草甸土壤有机碳含量的剖面平均值分
别为（１２．７４±７．８０），（１１．７５±６．０１），（８．８３±７．５１）
ｇ／ｋｇ和（３．９６±１．８２）ｇ／ｋｇ。
图１　青海湖流域不同退化程度小嵩草草甸土壤剖面有机碳含量变化
２．３　土壤碳密度变化
　　小嵩草草甸不同退化程度土壤有机碳密度分布 如图２所示，结果显示，土壤有机碳密度变化与有机
３７第１期 　　　　　　曹生奎等：草地退化对青海湖流域小蒿草草甸土壤碳密度的影响
碳含量在４种不同退化植被土壤中表现一致。０—１０
ｃｍ表层土壤有机碳密度随着植被退化程度的加剧而
减小。未退化小嵩草草甸土壤０—１０ｃｍ平均有机碳
密度为（２．２７±０．１９）ｋｇ／ｍ２，轻度退化为（１．７７±
０．０５）ｋｇ／ｍ２，中度退化为（０．８６±０．５９）ｋｇ／ｍ２，严
重退化仅为（０．４９±０．０３）ｋｇ／ｍ２。４种不同退化草
甸的土壤平均碳密度分别为（１．０７±０．６３），（１．２４±
０．６５），（０．８０±０．６５）ｋｇ／ｍ２ 和 （０．４６±０．２２）
ｋｇ／ｍ２，说明随退化程度的加剧，土壤有机碳密度呈
显著下降趋势，但轻度退化有助于碳积累。
图２　青海湖流域不同退化程度小嵩草草甸土壤碳密度分布特征
３　讨 论
在草地生态系统中，随着生态系统的退化，植物
生物量下降，减少了输入土壤中的有机质，导致有机
碳含量下降。小嵩草草甸退化也表现出同样的规律。
从未退化—轻度退化—中度退化，土壤有机碳含量在
土壤剖面上随土层深度增加而减小，但在严重退化土
壤剖面，以３０ｃｍ为界限，３０ｃｍ以下土壤有机碳含
量随土层深度增加而增加。这种变化趋势恰好证明
了小嵩草草甸土壤有机碳含量主要来源于植被地下
生物量。据野外实际调查，小嵩草草甸植被根系主要
集中分布在０—３０ｃｍ范围内。严重退化下土壤３０
ｃｍ以下有机碳呈增加趋势说明土壤有机碳的排放主
要是从表层开始的，随着植被地上和地下生物量的减
少，土壤逐渐干化，土壤孔隙度增加，氧气含量也增
加，导致土壤微生物活性增强，加速了有机质分解，使
其不断向大气排放碳素。杨力军等［１７］的研究也表
明，高寒草甸退化减少了土壤有机质输入量，加快了
分解速率，使土壤有机质大量流失。刘育红等［１８］、王
长庭等［１９－２０］的研究也表明随高寒草甸退化程度加剧，
表层土壤有机碳含量也在明显减少，且幅度随退化程
度的加剧而加强。
随着小嵩草草甸的退化，土壤结构和物理性质发
生了变化，土壤湿度减小，土壤有机质、全氮等营养物
质含量减少［２０－２１］，土壤容重逐渐增加，这些最终都会
影响土壤有机碳密度的减少。从未退化—轻度退
化—中度退化—严重退化，０—１００ｃｍ土壤有机碳密
度分别为（１０．７４±３．０３），（１２．４１±４．１５），（８．０４±
６．２４）ｋｇ／ｍ２ 和（４．５６±０．７０）ｋｇ／ｍ２，未退化和轻度
退化土壤剖面有机碳密度分别是严重退化的２．３６和
２．７２倍，说明随着青海湖流域小嵩草草甸的退化，其
土壤碳汇功能在逐渐减少，但轻度退化有利于土壤有
机碳的积累和碳汇功能的增强，这主要是因为轻度退
化可能加速了地表凋落物的分解，促进了碳素由地上
向土壤的迁移；王长庭［２０］也证实了高寒草甸轻度退
化利于土壤有机碳的积累。
与其他地区相比较，青海湖流域小嵩草草甸未退
化土壤碳密度与全国土壤平均碳密度（１０．８３ｋｇ／ｍ２）［２２］
接近，但轻度退化的土壤碳密度高于全国平均水平；
与整个青藏高原高寒草原和高寒草甸０—１００ｃｍ土
壤碳密度［分别为（１２．７２±０．９３），（５．１７±０．４９）
ｋｇ／ｍ２］［２３］相比，本研究区轻度退化小嵩草草甸的土
壤碳密度与高寒草原接近，未退化和轻度退化小嵩草
草甸土壤碳密度要明显高于青藏高原高寒草甸平均
值。与青藏高原原生高寒草甸０—４０ｃｍ平均碳密度
（１５．７７ｋｇ／ｍ２）［１６］相比，青海湖流域小嵩草草甸０—
４７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２１卷
４０ｃｍ平均碳密度为６．１４ｋｇ／ｍ２，其值仅为前者的一
半。可见，青海湖流域小嵩草草甸土壤有机碳地位处
于全国平均和高寒草原的位置，高于高寒草甸，在区
域碳储量估算中不容忽视。
４　结 论
（１）随着青海湖流域小嵩草草甸的逐渐退化，土
壤容重在剖面上表现为逐渐增大趋势。土壤有机碳
含量也从表面逐渐减小，特别是０—１０ｃｍ表层有机
碳含量减少尤为明显，未退化草甸的表层土壤有机碳
平均含量是严重退化的６．５倍。
（２）随着小嵩草草甸退化程度的加剧，土壤有机
碳密度在逐渐减小，特别是０—３０ｃｍ土层的碳密度
在显著减少。未退化和轻度退化草甸０—１００ｃｍ土
壤剖面有机碳密度分别是严重退化的２．３６和２．７２
倍，其土壤碳汇功能在逐渐减小，但轻度退化利于土
壤有机碳的积累和碳汇功能增强。
参考文献：
［１］　刘留辉，邢世和，高承芳，等．国内外土壤碳储量研究进
展和存在问题及展望［Ｊ］．土壤通报，２００９，４０（３）：６９７－
７０１．
［２］　Ｐｏｓｔ　Ｗ　Ｍ，Ｒｍａｎｕｅｌ　Ｗ　Ｒ，Ｚｉｎｋｅ　Ｐ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ
ｐｏｏｌｓ　ａｎｄ　ｗｏｒｌｄ　ｌｉｆｅ　ｚｏｎｅｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９８２，２９８：１５６－
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５７第１期 　　　　　　曹生奎等：草地退化对青海湖流域小蒿草草甸土壤碳密度的影响