全 文 ：第 26 卷第 9 期
2006 年 9 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 9
Sep. ,2006
西藏地区土壤表层和全剖面背景
有机碳库及其空间分布
范 宇 ,刘世全 3 ,张世熔 ,邓良基
(四川农业大学 资源环境学院 ,四川 雅安 625014)
基金项目 :四川省教育厅资助项目 (2005A005)
收稿日期 :2006202221 ;修订日期 :2006207229
作者简介 :范宇 (1982～) ,男 ,四川仁寿人 ,硕士生 ,主要从事为土壤与环境研究.3 通讯作者 Corresponding author. E2mail :fan-yu777 @yahoo. com. cn
致谢 :本文在写作中得到许世和博士的帮助 ,谨致谢意 !
Foundation item :The project was supported by Department of Education of Sichuan Province (No. 2005A005)
Received date :2006202221 ;Accepted date :2006207229
Biography :FAN Yu ,Master candidate ,mainly engaged in soil science and environment .
摘要 :根据西藏 2607 个土壤剖面资料和 1∶200 万土壤图的数字化处理 ,按地区以制图单元土壤亚类为基础估算土壤有机碳密度
( SOCD)和储量 ( SOCR) ,并探讨其空间分布特征。结果表明 : (1) 西藏地区的 SOCD 平均为 7148 kg m - 2 ,并随土壤类型而变化 ,
以山地铁铝土最高 (2912 kg m - 2 ) ,其后依次是山地淋溶土 (1616 kg m - 2 ) 、高山草甸型土壤 (1212 kg m - 2 ) 、山地半淋溶土 (912kg
m
- 2 ) 、高山草原型土壤 (317kg m - 2 )等 ,而以寒冻土 (116kg m - 2 ) 和高山荒漠土 (113kg m - 2 ) 为最低。同时土壤表层 (0～20cm) 的
SOCD 平均为 4127 kg m - 2 ,占全剖面总量的 57 % ,反映西藏地区土壤有机碳库 (SOCP) 对环境变化具有较高的敏感性。(2) 西藏
SOCD 具有独特的水平地带分布 ,即自藏东南向西北逐次降低 ,由此可大体分为高 ( Ⅰ) 、中 ( Ⅱ) 、低 ( Ⅲ) 、极低 ( Ⅳ) 4 个碳密度
带 ,其平均 SOCD 分别为 21、10、4、< 2 kg m - 2 ;各带 SOCD 又有不同的垂直分布 ,总趋势是由复杂到简单 ,但均以最高位置的寒
冻土极低碳密度为终点。(3)西藏 SOCR 总计为 8123 Pg ,占全国 SOCR 总量的 9114 %。各地 SOCR 分布极不平衡 :就各碳密度
带的 SOCR 相对比例 (占西藏全区总量 %)而言 , Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带分别为 25 %、50 %、22 %、3 % ,其中 Ⅰ、Ⅱ带合计的土壤面积仅占
45 % ,而 SOCR 却占 75 % ,因而是西藏 SOCP的主体 ;而反映土壤储碳能力的丰度指数 ( R) 则分别为 2182、1137、0153、0123。就各
地区的 SOCR 而言 ,以那曲地区最大 (2119Pg) ,拉萨地区最小 (0131Pg) ;而 R 值则是林芝 > 山南 > 拉萨 > 昌都 > 日喀则 > 那曲 >
阿里。这些结果将为全球变化研究与区域环境评价提供有力的支撑。
关键词 :西藏 ;土壤有机碳密度 ( SOCD) ;土壤有机碳储量 ( SOCR) ;空间分布
文章编号 :100020933(2006) 0922834213 中图分类号 :Q14 ,S153162 ,S15411 文献标识码 :A
Background organic carbon storage of topsoil and whole profile of soils from Tibet
District and their spatial distribution
FAN Yu , LIU Shi2Quan 3 , ZHANG Shi2Rong , DENG Liang2Ji ( College of Resources and Environment , Sichuan Agricultural University ,
Ya’an 625014 , China) . Acta Ecologica Sinica ,2006 ,26( 9) :2834～2846.
Abstract :As the main part of Qinghai2Tibet Plain , the Tibet district has a vast territory with high altitudes , cold climates and
widely distributed frozen soils. Its soil organic carbon pools (SOCP) are special and important components of Chinese SOCP and
could effectively affect and sensitively respond to the global climate change. Therefore , the baseline values of SOCP and their
spatial distribution in Tibet are critical to a good understanding and accurate prediction of the global climate change. However , a
complete and accurate SOCP database for Tibet is still to be determined. In this study , the baseline values of soil organic carbon
density ( SOCD) and reserve ( SOCR) were determined for the entire Tibetan region and the SOCD geographic distribution maps
were drawn using organic carbon data from 2607 soil profiles and the digitized 1∶2 ,000 ,000 Tibetan soil map , both obtained from
the soil survey in Tibetan Autonomous Region. The spatial distribution of SOCD and SOCR values was determined using the
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digitized SOCD geographic distribution map . In estimation of SOCD and SOCR , the international soil classification system was
adopted. In consideration of the large regional variation in SOCP , soil profile data ( thickness of soil layers , organic matter
content , bulk density , gravel content as well as soil profile geographical location , elevation , vegetation cover and so on) were
collected by soil subgroups , the charting units in soil maps. The corresponding soil profile database was also established. In
recognition of the fact that the degree of weathering is low and gravel content high for all Tibetan soils , the soil organic carbon
content for each soil layer was corrected for its gravel content in SOCD estimation and the SOCD of the whole soil profile was the
summation of the individual soil layers in each profile. The SOCD of each region or each soil type was a weighted average based
on actual soil acres which is also the basis for estimating SOCR . Finally , soil organic carbon richness rate index ( R) was
calculated to evaluate the storage capacity of organic carbon by various soil types and in different regions. The major findings were
summarized as follows : (1) The SOCD of the whole soil profile varied from 0148 kg m - 2 to 50171 kg m - 2 with an average of
7148kg m - 2 , less than the average value for China (81021015 kg m - 2) , and much lower than that of the world (1211kg m - 2) .
Therefore , Tibet is one of region in China with the lowest soil organic carbon density. (2) The SOCD values for different soil types
varied substantially. For examples , the SOCD values follow the order : Ferro2allitic soils(2912 kg m - 2) > Eluvial soils(1616 kg
m
- 2) > Alpine meadow soils(1212 kg m - 2) > Semi2eluvial soils (912 kg m - 2 ) > Alpine steppe soils(317 kg m - 2 ) > Frigid
frozen soils(116 kg m - 2 ) and Alpine desert soils (113 kg m - 2 ) . (3) The SOCD of surface soil layers (0～20cm) varied from
0105 kg m - 2 to 2610 kg m - 2 with an average of 4127 kg m - 2 , accounting for 57 % of the average SOCD for the whole soil
profiles. This percentage is obviously higher than the corresponding average value in China ( < = 48 %) , implying that the
Tibetan soil organic carbon pools have a high instability and might be more sensitive to the global climate change. (4) The SOCD
values of Tibetan soils had a unique horizontal regional distribution pattern ; it decreased gradually from the southeast to the
northwest Tibet . The soils can be divided into four zones according to their SOCD values : high ( Ⅰ) , medium ( Ⅱ) , low ( Ⅲ) ,
and extremely low ( Ⅳ) , corresponding to average SOCD values of 21 kg m- 2 , 10 kg m - 2 , 4 kg m - 2 and < 2 kg m - 2 ,
respectively. Within each carbon density zone , there is also a unique vertical distribution pattern. Firstly , soil organic carbon
density was higher at low altitude and decreased as the altitude increased. Secondly , the end zone of various vertical patterns was
always the extremely low carbon density zone (alpine frost soils) at the highest altitude. (5) Total SOCR for Tibet is 822176 ×107 t
(8123Pg) , about 9114 % of the national value (about 90 Pg) ; Of that , the SOCR of soil surface layers (0220cm) in Tibet is
469108 ×107 t (4169Pg) . The spatial distribution of SOCR values in Tibet is extremely imbalanced , which is not only related to
the large variation of SOCD values in various soil types , but also due to the non2uniform distribution of soil types. Firstly , the four
kinds of soils with the highest SOCR values , namely Felty soils , Frigid Calcic soils , Dark felty soils and Dark2Brown Earths ,
account for 24 % , 22 % , 15 % and 9 % of total SOCR in Tibet , respectively , or altogether for 70 % of total SOCR in Tibet .
Therefore , they are major types of soils as far as SOCP is concerned. Next , the SOCR values for SOCD zones Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ
accounted for 25 % , 50 % , 22 % , and 3 % of the total SOCR for Tibet , respectively. The richness index ( R) which reflects the
capacity of soil to store carbon was 2182 , 1137 , 0153 , 0123 for zone Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, respectively , totally consistent with the
change in the SOCD values. Although the area of the Zone I and Ⅱwas only for 45 % of the total soil acres , the SOCR accounted
for 75 % of that in Tibet . Therefore , Zone I and Ⅱare the major reservoir of the SOCP in Tibet . With respect to SOCR of various
regions , Naqu is the greatest , while Lhasa is the smallest one. In terms of carbon storage capacity , the order is : Linzhi >
Shannan > Lhasa > Qamdo > Zigaze > Naqu > Ali , which is mainly determined by R of predominant soil types in each region.
The results will effectively support the research of global change and the work of regional environmental assessment .
Key words :tibet ; soil organic carbon density ( SOCD) ; soil organic carbon reserve ( SOCR) ; spatial distribution
土壤有机碳库 (soil organic carbon poolsΠSOCP)是地球陆地生态系统中最为重要的碳库之一 ,它既是碳汇又
是碳源 ,无论对土壤质量和生态环境特别是气候变化都有重大的影响[1～4 ] 。青藏高原作为欧亚大陆最高大的
地貌单元 ,是世界上低纬度冻土集中分布区 ,不仅对全球气候变化十分敏感 ,而且在亚洲乃至全球气候变化中
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也扮演着重要角色[5 ] 。近年研究表明 ,青藏高原气温不断升高 ,由于冻土热力敏感性大 ,高原冻土具有很大的
碳、氮等温室气体的排放潜力[6 ] 。因此 ,准确掌握青藏高原土壤背景有机碳库储量及其空间分布状况 ,是预测
其对全球气候变化的响应和反馈作用以及对未来区域环境评价等的重要依据。但迄今有关青藏高原 SOCP
的研究尚少[7 ,8 ] ,其中只有王根绪等单独涉及西藏地区草地土壤[8 ] ,并由于所据资料和运算方法的局限性 ,所
得结果存在相当的不确定性。本文主要根据西藏土壤普查的大量基础资料 ,在运算时考虑土壤石砾量、碳密
度的区域性变异等多种影响因素 ,以估算该地区土壤有机碳密度和储量 ,并探讨其空间分布特征。
1 材料与方法
1. 1 数据来源
研究数据来源于西藏自治区土壤普查汇总资料 ,包括《西藏自治区土种志》[9 ] 、《西藏自治区土壤资源》[10 ]
和西藏各地区 (7 地市)“西藏土地资源调查丛书”[11～17 ]所刊载的 2607 个土壤剖面数据。按地区以制图单元土
壤亚类为单位归纳土壤剖面 ,分别采集土层划分厚度、有机质、容重、石砾量以及剖面地理位置、海拔、植被覆
盖等数据建立土壤剖面数据库。土壤分类命名按《中国土壤分类系统》[18 ] 。
1. 1. 1 土壤有机质 本文土壤有机质数据是用直径 < 2mm (按国际制) 的细土部分测定的。在土壤中石砾
( > 2mm)量较大的情况下 ,细土有机质测定值就不能代表土壤实际的有机质状况。西藏土壤矿物风化程度
低 ,加上土壤侵蚀 (水蚀和风蚀) ,致使土壤石砾量普遍较高 ,对土壤有机碳密度和储量计算影响较大 ,必须予
以矫正。为此 ,设某土层有机质测定值为 OMi′(g kg - 1 ) ,石砾含量为 Gi ( %) ,细土含量为 (1 - Gi ) ,有机质实
际含量 (矫正值)为 OMi (g kg - 1 ) ,则 :
OMi = OM′i ·(1 - Gi ) (1)
1. 1. 2 土壤容重 西藏土壤的容重数据大多缺失或不完整。一般来说 ,耕地土壤由于受耕作活动的影响 ,其
容重季节性变化大 ;而自然土壤的容重较为稳定 ,并主要受有机质含量的影响。西藏以自然土壤占绝对优势 ,
据此 ,本文根据部分有容重数据的土壤剖面 ,计算其与有机质含量的回归关系 ,确定土壤容重与有机质大致对
应的分布区间 ,再以各个区间的平均值 ,作为对无容重数据土层的替代值 ;而对无容重数据的土类 ,则用性质
相近土壤类型的平均值代替之。
1. 2 土壤有机碳密度、储量和丰度指数
以西藏土壤普查 1∶200 万土壤图[19 ]为基础图件 ,经数字化处理后分别按地区确定各土壤亚类、土类的面
积 ,并计算其有机碳密度和储量。
1.2. 1 土壤有机碳密度 ( soil organic carbon densityΠSOCD ) SOCD 的估算采用国际上常用的土壤类型
法[20～24 ] 。鉴于 SOCD 的地域性变异 ,本文按地区计算土壤亚类供试剖面 SOCD 的平均值 ,然后根据亚类面积
计算土类和地区 SOCD 的加权平均值。
(1)实测土层 SOCD 按土壤剖面分层计算 ,设土层 i 的有机碳密度为 SOCDi (kg m - 2 ) ,则 :
SOCDi = 0158 ·OMi BDi HiΠ102 (2)
式中 ,0158 为 Bemmelen 换算系数 ; OMi 为有机质矫正含量 (g kg - 1 ) ; BDi 为土层容重 (g cm - 3 ) ; Hi 为土层厚度
(cm) 。
(2)特定土层 SOCD 设 0～20cm(或其它深度) 土层为特定土层 ,若其厚度 ≤实测土层厚度 ,两者 SOCD
一致 ;若特定土层包括 1 个以上实测土层 ,则按各实测土层所占的厚度份额加权平均计算其有机碳密度。
(3)土壤全剖面 (采样深度) SOCD 即土壤剖面各土层 SOCD 累加之和。
1. 2. 2 土壤有机碳储量 (soil organic carbon reserveΠSOCR) SOCR 按地区各土壤亚类的面积和 SOCD 平均值计
算 :
SOCR = ∑
k
i = 1
SOCDi ×S j (3)
式中 , SOCR 为土类或地区土壤有机碳储量 (107 t) ; SOCDi 为某亚类有机碳密度平均值 (kg m - 2 ) ; S j 为某亚类
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面积 (104 km2 ) 。
1. 2. 3 土壤有机碳丰度指数 (Richness rate indexΠR) [25 ] 为反映各类土壤或区域土壤的储碳能力 ,引入有机
碳丰度指数 :
R = ( SOCRiΠSOCRt )Π( A iΠA t ) (4)
式中 , SOCRi 为某类或地区土壤碳储量 , SOCRt 为西藏全区土壤碳总储量 ,A i 为某类或地区土壤面积 , A t 为西
藏全区土壤总面积。
2 结果分析与讨论
2. 1 西藏土壤有机碳密度及其空间分布
根据土壤普查统计资料[10 ] ,西藏自治区扣除冰川雪被、水体及裸岩等后的土壤总面积为 115 ×104 km2 ,占
土地总面积的 96 %左右 ,其中草地、林地、耕地土壤和难利用土壤分别占 7214 %、917 %、014 %和 1715 %。按西
藏自治区 1∶200 万土壤图数字化处理的土壤总面积为 110 ×104 km2 ,涉及 23 个土类 ,55 个亚类。其中水稻土、
灌淤土、灰化土等土类因面积小而无法在土壤图的数字化过程中统计 ,便分别将其相关资料归入所嵌入的土
类 ;在土壤图中未标出之土壤亚类数据 ,则归入相应土类中性质相近之亚类统计。
2. 1. 1 土壤有机碳密度 (soil organic carbon densityΠSOCD) 西藏 SOCD 的变化极大 ,首先表现在不同土壤类
型和土壤剖面层次性的变化上。
(1)各类土壤 SOCD 的变化 按各类土壤统计结果 (表 1) ,西藏土壤全剖面 (采样深度) 的 SOCD 变化于
0148～50171kg m - 2之间 ,平均 7148 kg m - 2 ,明显低于全世界土壤的平均水平 (1211kg m - 2 ) ,也低于我国土壤平
均水平 (810～1015 kg m - 2 ) [26 ] ,所以西藏属于我国土壤低碳密度地区之一。但不同土壤类型的变化很大 ,以西
藏各类地带性土壤 (占土壤总面积的 9515 %)为例 ,其有机碳密度 (kg m - 2 ) 的变化趋势是 :山地铁铝土 (2912)
> 山地淋溶土 (1616) > 高山草甸型土壤 (1212) > 山地半淋溶土 (912) > 高山草原型土壤 (317) > 寒冻土 (116)
和高山荒漠土 (113) 。这显然与有机碳的提供者 ———植被类型及其生长盛衰情况直接相关 ,而植被又主要决
定于气候水热条件。此外 ,河谷地区的沼泽土和草甸土 ,由于地下水或地表积水对植被的湿润作用 ,其 SOCD
高 ,分别为 5017 kg m - 2和 1512 kg m - 2 ,潮土则因人为耕垦活动致其 SOCD 降至 712 kg m - 2 ;盐土又因盐分对植
被的抑制 ,其 SOCD 更低至 3135 kg m - 2 ;初育土的 SOCD 甚低 (表 1) 。概而言之 ,各类土壤的 SOCD 变化首先
决定于植被及其水热环境条件 ,它们直接影响土壤有机质 (碳)的含量。同时 ,在西藏特殊高寒条件下 ,一般土
壤的矿物风化程度低 ,粗骨性强 ,普遍石砾含量较高 ,从而对实际的 SOCD 产生重大影响。例如 ,在西藏分布
面积最大的寒钙土 (占 4613 %)和草毡土 (占 1615 %) ,其石砾量平均在 45 %左右 (表 1) ,这就意味着其实际的
有机质 (碳)要从测定值按石砾比例大幅降低 ;并且 ,这种石砾量还只是室内测定的数据 ,一般比野外土壤的石
砾量低。因此 ,在西藏 SOCD 的估算时 ,石砾因素绝不能忽视。
(2) SOCD 的剖面分布 供试土壤剖面 0～20cm 表层的 SOCD 变化于 0105～2610kg m - 2 ,平均 4127
kg m - 2 ,占全剖面总量的 57 % ;而此比例 ≥50 %的土壤面积占总面积的 8915 %(表 1) 。据最近统计资料[26 ] ,全
世界表土的 SOCD 约为 510 kg m - 2 ,占全土总量的 41 % ;我国自然土壤表层 SOCD 为 517 kg m - 2 ,耕作土壤仅
为 310 kg m - 2 ;我国土壤有机碳库总 C 储量为 80～90Pg ,表土层的 C 储量为 38～39Pg ,其所占比例不超过
48 %。因此 ,西藏地区绝大部分土壤表层有机碳的比例都明显高于全国的平均水平。由此显示 ,在西藏高寒
生态环境下 ,土壤中有机碳积累呈现出表聚性高的特点。这在图 1 中表现得更为直观清晰 ,图上除冷钙土、冷
棕钙土、褐土、黄壤和草甸土、潮土等几类小面积土壤表层 SOCD 的比例较低外 ,其余寒钙土、草毡土、黑毡土、
灰褐土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤 ,甚至原始性的寒冻土等大面积土壤表层 SOCD 占全剖面总量的比例都超过
50 %。表土层是土壤与地表环境进行物质和能量交换最活跃的部分 ,也是有机碳输入积累和分解排放最频繁
的场所 ,因此 ,与深层土壤相比 ,表土有机碳的消长受人类耕作影响更强烈 ,对环境气候变化的敏感性更高 ,对
地球碳循环、温室气体的固定与排放贡献更大[27～29 ] 。由此可以认为 ,西藏地区土壤有机碳表聚性较高 ,就意
味着其整个 SOCP 具有较高的潜在不稳定性 ,即对环境气候变化的较高敏感性。
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表 1 西藏各类土壤有机碳密度 ( SOCD)及相关因素统计(平均值)
Table 1 Statistics of SOCD and its relevant factors of different soil types in Tibet ( mean value)
土壤类型
Soil type
面积
比例
Percentage
( %)
剖面数
Amount of
profiles
深度
Depth
(cm)
OM(g kg - 1)
全剖面
Whole profile
石砾
Gravel
( %)
矫正 OM (g kg - 1)
Correct OM
0～20cm
全剖面
Whole
profile
容重
Bulk
density
(g cm - 3)
SOCD (kg m - 2)
0～20 cm
全剖面
Whole
profile
0～20cm
SOCD
( %)
寒冻土 Frigid frozen soils 10199 46 36 9120 52154 5163 4137 1170 1111 1155 7116
高山荒漠型 Alpine desert soil 0155 12 45 4160 31163 3179 3115 1157 0169 1129 5315
寒漠土 Frigid desert soils 0131 6 39 5190 26198 4167 4131 1157 0185 1153 5516
冷漠土 Cold desert soils 0124 6 50 3142 37171 0103 2113 1. 57 0148 0197 4915
高山草原型 Alpine steppe soil 49143 858 73 12167 44194 12152 6197 1126 1183 3172 4912
寒钙土 Frigid calcic soils 46132 220 65 13168 4616 12100 7130 1130 1181 3158 5016
冷钙土 Cold calcic soils 2150 369 71 13126 19148 14109 10168 1126 2106 5154 3712
冷棕钙土 Cold brown calcic soil 0161 269 82 15154 23159 19115 11187 1122 2171 6189 3913
高山草甸型 Alpine meadow soil 24140 657 68 49139 47185 57133 25176 1120 7198 12119 6515
草毡土 Felty soils 16153 343 58 49167 44184 55117 27140 1120 7168 11106 6914
黑毡土 Dark felty soils 7187 314 77 59129 54118 61178 27117 1120 8160 14156 5911
半淋溶土 Semi2eluvial soil 1166 313 75 31166 51110 30187 15148 1136 4187 9116 5312
灰褐土 Gray2cinnamon soil 0186 129 71 39104 49176 41118 19161 1130 6121 10150 5911
褐土 Cinnamon soils 0180 184 79 25117 52153 20197 11195 1141 3143 7172 4414
淋溶土 Eluvial soils 5176 141 81 66102 57132 73118 27175 1119 10119 16163 6113
暗棕壤 Dark2brown earths 3165 56 92 71155 61172 77102 27139 1122 1019 17183 6111
棕壤 Brown earths 0184 43 71 5613 34142 75169 36192 1132 11159 20107 5717
黄棕壤 Yellow2brown earths 1127 42 80 56146 59175 60143 22172 1103 7122 10186 6615
铁铝土 Ferro2allitic soils 2169 61 89 64174 2114 94158 51129 1111 12127 29123 4210
黄壤 Yellow earths 1128 35 95 60117 31118 8717 41141 1104 10158 23173 4416
红壤 Red earths 1141 26 83 68188 12152 100182 60126 1118 1318 34123 4013
初育土 Primitive soils 1174 119 57 12113 55135 2175 4187 1142 0145 1129 3419
新积土 Neo2alluvial soils 0122 35 81 9179 83133 3111 1163 1133 0148 1102 4711
风沙土 Aeolian soils 0123 35 88 3193 5158 5102 3171 1151 0188 2186 3018
石质土 Lithosols 0184 33 10 14197 60179 0131 5187 1141 0105 0148 1014
粗骨土 Skeletal soils 0145 16 50 12125 57168 5193 5118 1141 0197 2112 4518
其它 Other soils 2178 400 79 57173 31186 74153 45137 1129 10113 20174 4818
盐土 Solonchaks 0153 44 90 10141 55165 8125 4162 1139 1133 3135 3917
草甸土 Meadow soils 1159 223 80 35129 30191 45142 24138 1134 7106 15116 4616
沼泽土 Bog soils 0162 87 60 158132 13198 209131 136119 1107 25198 50171 5112
潮土 Fluvo2aquic soils 0104 46 86 15165 3214 18100 10158 1137 2186 7123 3916
总计Π平均 TotalΠMean 100100 2607 69 — — — — — 4127 7148 5711
2. 1. 2 SOCD 的地理分布特征 根据西藏自治区土壤图上的 3654 个图斑所属制图单元 (土壤亚类) ,按地区
赋予其土壤全剖面 (采样深度)的有机碳密度平均值 ,绘制 SOCD 分布图 ,其中冰川雪被、水体以及裸岩等无土
图斑均以零值代入成图 ,即为亮黄色图斑 (图 2) 。
西藏 SOCD 具有独特的地理分布格局 ,表现特有的水平地带分布和垂直分布。
(1) SOCD 的水平地带分布 西藏 SOCD 水平分布趋势是由藏东南向西北逐次降低 ,据此可分为高 ( Ⅰ) 、
中 ( Ⅱ) 、低 ( Ⅲ) 、极低 ( Ⅳ) 4 个碳密度带 (图 2) 。这种基于不同土壤类型碳密度变化的分带 ,势必与西藏土壤
的水平地带分布存在基本的一致性 ,其特点是土壤及其碳密度带由东南向西北而不是由南向北或由东向西更
替分布[10 ,30 ] 。这一分布又主要决定于西藏独特的水热条件分布。据西藏年平均气温和降水量分布图[31 ] ,气
温和降水量均自东南向西北逐次降低 ,这既有纬度北移和地势抬升的原因 ,更主要的是众多东西向高大山脉
对印度洋暖湿气流的层层阻扼 ,导致气候类型由湿润型依次过渡为半湿润、半干旱、干旱型 ,相应的植被和土
壤则由山地森林型依次过渡为高山草甸型、草原型、荒漠草原型和荒漠型 ,土壤有机碳积累亦随之由强变
弱[10 ,32 ] 。由此造成这一独特的 SOCD 水平地带分布格局。
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图 1 西藏主要土壤类型有机碳密度的剖面分布
Fig. 1 Profile distributions of soil organic carbon density of major soil types in Tibet
1 :寒冻土 Frigid frozen soils ;2 :寒钙土 Frigid calcic soils ;3 :冷钙土 Cold calcic soils ;4 :冷棕钙土 Cold brown calcic soils ;5 :草毡土 Felty soils ;6 :黑毡
土 Dark felty soils ;7 :暗棕壤 Dark2brown earths ;8 :灰褐土 Gray2cinnamon soils ;9 :棕壤Brown earths ;10 :褐土 Cinnamon soils ; 11 :黄棕壤 Yellow2brown
earths ;12 :黄壤 Yellow earths ;13 :沼泽土 Bog soils ; 14 :草甸土 Meadow soils ; 15 :潮土 Fluvo2aquic soils
( Ⅰ)土壤高碳密度带 位于喜马拉雅山脉南侧和横断山脉以西 ,主要包括墨脱县和上、下察隅以及隆子、
错那县南部 ,向西延伸至亚东等县南缘。此带约占西藏土壤总面积的 9 % , SOCD 多在 20kg m - 2以上 ,平均 21
kg m - 2 (表 2) 。大体对应于西藏山地森林土壤地带的铁铝土亚地带[10 ] ,其土被构成以高碳密度的山地铁铝土
和淋溶土为主 ,加上中碳密度的高山草甸型土壤 (草毡土和黑毡土) ,合计面积达 87 %以上 ,虽然有 12 %左右
碳密度极低的寒冻土和初育土 ,但全带依然维持在高碳密度水平。此带为西藏水热条件最优越地区 ,雨水尤
为丰沛 ,属于喜马拉雅南翼热带、亚热带湿润气候[31 ] ,以此支撑着山地湿润森林和高山草甸植被的旺盛发
展[32 ] ,从而在土壤中积累大量有机碳。目前此带仍保持着大量的原始森林 ,是西藏唯一以林地为主和地面植
被碳库最丰富的地区 ,也是生态环境最佳的山地森林景观带。
( Ⅱ)土壤中碳密度带 范围包括藏东南金沙江、澜沧江、怒江流域和雅鲁藏布江中上游流域 ,即昌都、拉
萨地市全部和日喀则、山南、林芝地区的大部分以及那曲地区东部 ,约占西藏土壤总面积的 36 %。此带 SOCD
较Ⅰ带有大幅降低 ,多在 10～15 kg m - 2的中碳水平 ,平均稍高于 10 kg m - 2 (表 2) 。此带位于喜马拉雅山脉东
段以北 ,唐古拉山东段以南 ,冈底斯山和念青唐古拉山东西横贯 ,东跨横断山脉西部。此种地形造就了复杂多
样的气候类型 ,即以东部温暖至寒冷半湿润气候为主 ,兼有西部温暖半干旱气候 ,并在高山峡谷出现特有的干
旱河谷气候[31 ] 。因此其热量尤其是水分条件远不及 Ⅰ带 ,土壤有机碳积累明显减弱。与之相应的土被构成
以中碳密度的草毡土、黑毡土为主 (面积约占 57 %以上) ,同时又兼有中、低碳密度的半淋溶土即干旱河谷土
壤 (褐土、灰褐土)和高山草原型的冷棕钙土、冷钙土、寒钙土等 ;虽有少量山地淋溶型的棕壤、暗棕壤分布 ,但
其 SOCD 已明显低于 Ⅰ带的同类土壤 (表 2) 。凡此种种 ,均反映此带由山地森林向高山草原过渡的景观特
征。此带也是以河谷农业为主要特色的西藏基本农区 ,其耕地占西藏全区耕地总面积的 85 %以上 ,人为耕垦
活动对 SOCD 有着重要影响[33 ] ,加上地形、植被等因素造成的水土流失 ,致使其成为 SOCD 剧烈波动的生态脆
弱带。
( Ⅲ)土壤低碳密度带 以藏北高原为主体 ,包括那曲、阿里和日喀则地区大部或一部 ,约占西藏土壤总面
积的 41 %。其 SOCD 大多低于 5 kg m - 2 ,平均近于 4 kg m - 2 (表 2) 。此带地貌主要为高山湖盆和丘状高原湖
盆 ,地势高而相对平缓 ,气候以温暖至寒冻半干旱气候为主 ,兼有温暖干旱气候 (阿里南部) [31 ] 。与之相适应 ,
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在土壤水平地带分布上主要属于高山草原土壤地带的寒钙土亚地带[10 ] ,土被构成以寒钙土占绝对优势 (面积
占 77 %) ,其碳密度低于 4 kg m - 2 ;加上寒冻土、冷钙土、冷漠土和初育土等 ,低碳密度土壤面积高达 95 %以上 ;
即使是此带中少量分布的草毡土 (以薄草毡土为主) ,其碳密度亦明显低于 Ⅰ、Ⅱ带 (表 2) 。此带大多为纯牧
区甚至无人区 ,由过度放牧、土壤风蚀和沙化造成的草地退化是导致 SOCD 衰减的主要因素。
表 2 西藏各土壤有机碳密度带及其土被构成
Table 2 SOCD zones and their soil cover constituents in Tibet
土壤类型
Soil type
( Ⅰ)高碳密度带
High SOCD zone
( Ⅱ)中碳密度带
Medium SOCD zone
( Ⅲ)低碳密度带
Low SOCD zone
( Ⅳ)极低碳密度带
Extra2low SOCD zone
SOCD
(kg m - 2)
面积比例
Percentage ( %)
SOCD
(kg m - 2)
面积比例
Percentage ( %)
SOCD
(kg m - 2)
面积比例
Percentage ( %)
SOCD
(kg m - 2)
面积比例
Percentage ( %)
铁铝土 Ferro2allitic soils 27193 32156 — — — — — —
黄壤 Yellow earths 23169 19149 — — — — — —
红壤 Red earths 34125 13107 — — — — — —
淋溶土 Eluvial soils 26167 32165 13150 5146 — — — —
暗棕壤 Dark2brown 38172 15198 12154 3184 — — — —
棕壤 Brown earths 22143 4196 15178 1162 — — — —
黄棕壤 Yellow2brown earths 12101 11170 — — — — —
半淋溶土 Semi2eluvial soils — — 9137 4156 — — —
灰褐土 Gray2cinnamon soils — — 10165 2164 — — — —
褐土 Cinnamon soils — — 7161 1192 — — —
高山草甸型 Alpine meadow2form 13168 22137 12185 57157 7165 4195 — —
草毡土 Felty soils 12154 4133 11182 38190 7165 4195 — —
黑毡土 Dark felty soils 13195 18104 15100 18165 — — — —
高山草原型 Alpine steppe2form — — 6147 9148 3171 78144 1172 71134
寒钙土 Frigid calcic soils — — 4187 3109 3175 77102 1173 70184
冷钙土 Cold calcic soils — — 7150 4134 1182 1143 0180 0150
冷棕钙土 Cold brown calcic soils — — 6172 2105 — — —
高山荒漠型 Alpine desert2form — — — — 2117 0147 1141 1182
寒漠土 Frigid desert soils — — — — — — 1153 1154
冷漠土 Cold desert soils — — — — 2117 0147 0173 0128
寒冻土 Frigid frozen soils 1147 11145 1157 16162 1156 8106 1138 14140
初育土 Primitive soils 1134 0180 1175 2194 1136 3193 0178 9179
其它 Other soils 25140 0117 33158 3137 10196 4115 0180 2165
总计Π平均 TotalΠMean 21108 100100 10126 100100 3194 100100 1174 100100
3 初育土包括石质土、粗骨土、风沙土和新积土 ;其它土壤包括寒原盐土、沼泽土、草甸土、潮土、灌淤土和水稻土 Primitive soils include
Lithosols , Skeletal soils , Aeolian soils , Neo2alluvial soils ; Other soils include Frigid plateau solonchaks , Bog soils , Meadow soils , Fluvo2aquic soils , Irrigation2
silting soils and Paddy soils
( Ⅳ)土壤极低碳密度带 为藏北高原西北部的狭长地带 ,包括那曲地区双湖西北部和阿里地区以日土县
为主的北部 ,约占西藏土壤总面积的 14 %。气候为温暖 (阿里北部)至冻寒 (昆仑山)干旱气候 [30 ] ,植被以高山
荒漠草原和荒漠为主[32 ] ,在土壤水平地带分布上主要属于高山草原土壤地带的荒漠草原土 (淡寒钙土) 亚地
带 (双湖)和高山荒漠土壤地带 (阿里) [10 ] ,土被构成依然以寒钙土占优势 (约占 71 %) ,但主要是其碳密度极低
( < 2kg m - 2 )的淡寒钙土 ,且其余土壤碳密度亦极低 ,因此总体 SOCD 平均不及 2 kg m - 2 (表 2) 。值得注意的
是 ,初育土在各带面积中所占比例 ,按 Ⅰ带 →Ⅱ带 →Ⅲ带依次增加 ,到此带急增至近 10 %的最高点 ,而碳密度
则陡降至最低点 (018 kg m - 2 ) 。因此此带是 SOCD 最低的生态环境脆弱地带。
(2) SOCD 垂直分布 主要特点 :首先是各碳密度带的垂直分布差异大 ,且具水平地带特征。由图 3 可
见 , Ⅰ带的基带土壤是铁铝土 (红壤、黄壤) ,碳密度最高 ,向上至黄棕壤降到低点 ,再上至暗棕壤回升到高点 ,
而后又降低直至寒冻土达到最低点 ,表现“高 →低 →高 →最低”的垂直分布特征。在 Ⅱ带 ,东部以干暖河谷
褐土的低碳密度为起点 ,向上依次为高 (棕壤) →低 (暗棕壤) →高 (黑毡土、草毡土) →极低 (寒冻土) [林芝 ]
或高 (灰褐土) →更高 (黑毡土) →低 (草毡土) →极低 (寒冻土) [八宿 ] ;西部雅鲁藏布江中游 ,以干温河谷冷
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棕钙土的低碳密度为起点 ,向上至冷钙土增加 ,其后寒钙土又有所降低直至寒冻土达到最低点[曲水 ]。Ⅲ、Ⅳ
带由于地势高而地面起伏平缓 ,气候、植被垂直变化较小 ,土壤垂直带谱简单 ,其 SOCD 仅呈现由低向上稍有
增高再降至最低点的简单垂直分布。其次 ,各带 SOCD 的垂直分布均以寒冻土的极低碳密度为终点 ,表现”殊
途同归”的特征 ,同时各带中寒冻土所占面积比例都较大 ,达 8 %～17 %(表 3) ,充分展示西藏高原地势高大而
气候寒冷的基本地理景观特点。
图 3 西藏土壤有机碳密度 ( SOCD)的垂直分布
Fig. 3 Vertical distribution of SOCD in Tibet
1 :寒冻土 Frigid frozen soils ;2 :草毡土 Felty soils ;3 :黑毡土 Dark felty soils ;4 :暗棕壤 Dark2brown earths ;5 :棕壤Brown earths ;6 :黄棕壤 Yellow2brown
earths ;7 :黄壤 Yellow earths ; 8 :红壤 Red earths ;9 :灰褐土 Gray2cinnamon soils ;10 :褐土 Cinnamon soils ;11 :冷棕钙土 Cold brown calcic soils ;12 :冷钙
土 Cold calcic soils ;13 :寒钙土 Frigid calcic soils ;14 :冷漠土 Cold desert soils ;15 :寒漠土 Frigid desert soils
2. 2 西藏土壤有机碳储量及其区域分布特征
2. 2. 1 土壤有机碳储量 (soil organic carbon reserveΠSOCR) 由表 3 可见 ,西藏地区土壤全剖面的有机碳总储量
为 822176 ×107 t (8123Pg) ,占我国 SOCP 总 C储量 (按 90Pg 计[26 ] )的 9114 % ;其中 0～20cm 表层为 469108 ×107 t
(4169Pg) ,占 57 % ,这与前述 SOCD 的剖面分布一致。SOCR 较大的 4 类土壤是草毡土、寒钙土、黑毡土 (均为
高山草地土壤)和暗棕壤 (山地湿润森林土壤) ,分别占西藏土壤有机碳总储量的 24 %、22 %、15 %和 9 % ,合计
占 70 %以上。换言之 ,西藏 SOCP 主要由这 4 类土壤所支撑。其中草毡土、黑毡土和暗棕壤的 SOCD 较高 ,达
11～18 kg m - 2 ,分布面积也较大 ,三者合计占土壤总面积的 28 %以上 ;寒钙土的 SOCD 低 (3158 kg m - 2 ) ,但分
布面积最大 ,占总面积 46 %以上 ,故其有机碳储量仅次于草毡土而居第 2 位。此外 ,河谷沼泽土、草甸土和除
暗棕壤外的其它森林土壤 ,虽然分布面积小 ,但其 SOCD 较大 (介于 10～50 kg m - 2 ,表 1) ,故对西藏 SOCR 亦
有相当的贡献 (占总储量的 23 %) 。相反 ,寒冻土的分布面积虽然较大 (约占总面积的 11 %) ,但因其 SOCD
小 , SOCR 亦小。至于其它土壤 ,则因分布面积小和 SOCD 低的双重制约 ,对西藏 SOCR 的贡献甚小。
2. 2. 2 SOCR 的区域分布特征 鉴于西藏各地不仅土被结构不同 ,而且同类土壤的 SOCD 亦有差异 ,因此在
土壤图的数字化过程中分别对 SOCR 进行分区和分带估算和汇总 ;同时以土壤有机碳丰度指数 ( R) 反映西藏
各地土壤的储碳能力。
(1) SOCR 和储碳能力的地区性变化 西藏按行政区统计 ,各地区的 SOCR (表 3)既与其 SOCD 有关 ,也与
其土壤面积有关。SOCR 以那曲地区最高占 26165 % ,主要因为其面积最大 ;以拉萨市最低 ,仅占 3181 % ,主要
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因为其面积最小 ,虽然拉萨市 SOCD 并不低。相反阿里地区的 SOCD 最低 ,但因其面积大 (仅次于那曲地区) ,
故其 SOCR 反而高于拉萨市 ,占 9145 %。由此可见 ,各地区 SOCR 并不能反映其有机碳库的储碳能力 ,引入有
机碳丰度指数 (R)则可排除面积的干扰 ,反映各地区的储碳能力。就 R 值而言 ,各地区的大小顺序是 :林芝
(2126) > 山南 (1198) > 拉萨 (1159) > 昌都 (1142) > 日喀则 (0196) > 那曲 (0180) > 阿里 (0138) 。各地区的丰度
指数又决定于其优势土壤类型的丰度指数 ,各类地带性土壤 R 值的大小顺序是 :山地铁铝土 (3190) > 山地淋
溶土 (2122) > 高山草甸型土壤 (1163) > 山地半淋溶土 (1123) > 高山草原型土壤 (0150) > 寒冻土 (0121) > 高山
荒漠土 (0117) ,与各类土壤 SOCD (表 1)的变化趋势一致。
表 3 西藏各地区土壤有机碳储量( SOCR)和丰度指数( R)
Table 3 Soil organic carbon reserve( SOCR) and richness rate index( R) in different districts of Tibet
土壤类型
Soil type
面积
Area
( ×104km2)
SOCR (107t)
林芝
Linzhi
山南
Shannan
昌都
Qamdo
拉萨
Lhasa
日喀则
Zigaze
那曲
Naqu
阿里
Ali
全西藏
Tibet
R
寒冻土 Frigid frozen soils 12109 2104 0168 1152 0182 5149 3112 5111 18178 0121
高山荒漠型 Alpine desert 016 — — — — — — 0177 0177 0117
寒漠土 Frigid desert soils 0134 — — — — — — 0152 0152 0119
冷漠土 Cold desert soils 0126 — — — — — — 0125 0125 0113
高山草原型 Alpine steppe 54136 — 4187 0109 1133 37147 98191 59132 201199 0150
寒钙土 Frigid calcic soils 50194 — 0145 0109 0104 24159 98191 58103 182111 0148
冷钙土 Cold calcic soils 2175 — 2122 — — 11175 — 1129 15126 0174
冷棕钙土 Cold brown calcic soil 0167 — 2120 — 1129 1113 — — 4162 0192
高山草甸型 Alpine meadow 26184 46111 32126 82118 2718 58152 75134 4195 327116 1163
草毡土 Felty soils 18118 20114 20168 23188 20159 48101 62187 4195 201112 1148
黑毡土 Dark felty soils 8166 25197 11158 5813 7121 10151 12147 — 126104 1195
半淋溶土 Semi-eluvial soils 1182 1171 1133 13165 — — — — 16169 1123
灰褐土 Gray-cinnamon soil 0194 0121 0168 9103 — — — — 9192 1141
褐土 Cinnamon soils 0188 115 0165 4162 — — — — 6177 1103
淋溶土 Eluvial soils 6133 74137 19169 7183 — 2133 01903 0115 105127 2122
暗棕壤 Dark-brown earths 4102 54161 8126 6181 — 0191 0190 0115 71164 2139
棕壤 Brown earths 0192 10117 5195 1102 — 1136 01003 — 18150 2168
黄棕壤 Yellow-brown earths 1139 9159 5148 — — 0106 — — 15113 1145
铁铝土 Ferro-allitic soils 2196 4312 42171 — — 0156 — — 86147 3190
黄壤 Yellow earths 1141 1513 17165 — — 0156 — — 33151 3118
红壤 Red earths 1155 2719 25106 — — — — — 52196 4157
初育土 Primitive soils 1193 0110 0107 0101 01002 0128 1158 0144 2148 0117
其它土壤 Other soils 3105 0105 0159 2135 1138 12137 3914 6199 63113 2177
合计 Sum SOCR (107t) — 167157 102121 107162 31134 117101 219127 77174 822176 —
比例 Percentage ( %) — 20137 12142 13108 3181 14122 26165 9145 100100 —
面积 Area ( ×104km2) — 9193 6190 10110 2164 16121 36170 27150 109198 —
比例 Percentage ( %) — 9103 6127 9118 2140 14174 33137 25100 100100 —
R — 2126 1198 1142 1159 0196 0180 0138 1100 —
(2) SOCR 和储碳能力的地带性变化 西藏 SOCR 和储碳能力 (R) 按前述各土壤有机碳密度带来归纳 ,可
以更清楚地反映其规律性的空间变化。由表 4 可见 , Ⅰ带的面积虽然最小 ,但因其 SOCD 高 ,故 SOCR 仍较
高 ,占西藏总碳储量的 25 %以上 ,储碳能力最高 , R 值达 2182。Ⅱ带面积有大幅度增加 ,但由于 SOCD 大幅降
低 ,其 SOCR 约占西藏总碳储量的 50 % ,储碳能力急剧减弱 , R 值降至 1137。Ⅲ带面积最大 ,但因 SOCD 低 ,其
SOCR 仅占西藏总碳储量 22 %左右 , R 值更降至 0153。Ⅳ带的 SOCR 和储碳能力均最低。概而言之 , Ⅰ、Ⅱ
带合计的土壤面积占 45 %左右 ,但其 SOCR 占 75 %以上 ,因而成为西藏 SOCP 的主体。同时 , Ⅰ、Ⅱ带也是西
藏草地放牧、森林采伐和耕垦等人为活动干预最强烈的地区。因此 ,保持和恢复这一地区土壤储碳能力 ,对调
节青藏高原乃至全球温室气体排放和生态环境平衡有着特殊重要的意义。
2. 3 讨论
34829 期 范宇 等 :西藏地区土壤表层和全剖面背景有机碳库及其空间分布
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表 4 西藏各土壤有机碳密度带的碳储量( SOCR)和丰度指数( R)
Table 4 SOCR and richness rate index( R) of the four SOCD zones in
Tibet
碳密度带
SOCD zones
面积 Area
(104km2) ( %)
SOCD
(kg m - 2)
SOCR
(107t) ( %)
R
Ⅰ 10101 911 21108 211109 2517 2182
Ⅱ 39170 3611 10126 407144 4915 1137
Ⅲ 45109 4110 3194 177174 2116 0153
Ⅳ 15118 1318 1174 26149 312 0123
总体 Total 109198 100100 7148 822176 10010 — SOCD 数据的可靠性是准确估算 SOCR 的关键 ,然而由于种种条件的局限 ,往往使估算结果出现某些不确定性。现对本文估算结果讨论如下 :2. 3. 1 与文献资料的比较 王根绪等对西藏地区 11类草地土壤 SOCR 的估算结果[8 ] :面积为 99127 ×104km2 ,平均土层深度 55cm , SOCD 为 1514 kg m - 2 ,SOCR 约为 154 ×107 t。本文同类土壤的估算结果 :面积为 96162 ×104 km2 ,平均土层深度 61cm , SOCD 为
614kg m - 2 , SOCR 约为 61 ×107 t。两相比较 ,在土壤面
积和土层深度相差不大的情况下 ,本文 SOCD 和 SOCR 明显低于王文 ,主要原因在于本文所采集土壤有机质
的基础数值较低并进行了石砾因素矫正。以面积最大的 5 类草地土壤为例 (表 5) ,并以表 4 所列土壤普查中
表土层有机质的大样本 (包含农化样)统计数据为准 ,本文各类土壤全剖面平均有机质含量均低于其表土层的
统计数据 ,当属正常情况 ,反之则不正常 ,因此本文有机质数据应当更符合实际情况。至于土层深度和容重数
据 ,本文稍高或两者相近 ,不至构成影响。
表 5 本文与文献[ 8] 关于西藏主要草地土壤 SOCD 及相关数据比较
Table 5 Comparison of SOCD and its relevant data of major grassland soils in Tibet of this paper with those of literature [8 ]
土壤类型
Soil type
深度 (cm)
Mean depth
容重 (g cm - 3)
Bulk density
OM (g kg - 1) 表土 OM (g kg
- 1) 3
OM in topsoil
SOCD
(kg m - 2)
a b a b a b
样本数
Samples( n)
均值
Mean
加权均值
Weighted mean a b
减幅比例
Percentage
( %)
寒冻土 Frigid frozen soils 25 36 1170 1170 1618 4137 81 1516 1516 4114 1155 6216
寒钙土 Frigid calcic soils 60 65 1130 1130 1918 7130 186 2014 1718 8196 3158 6010
冷钙土 Cold calcic soils 70 71 1128 1126 2719 10168 114 2218 1910 14150 5154 6118
草毡土 Felty soils 50 58 1106 1120 9415 27140 374 6112 6115 29105 11106 6119
黑毡土 Dark felty soils 70 77 1112 1120 7617 27117 463 7416 8314 34188 14156 5813
3 资料来源于西藏自治区土地资源数据集 (1992) ;系非耕地土壤表层有机质测定值 ,样本均值指土类所有测定样本的平均值 ;土类加权均
值指其各亚类样本均值的面积加权平均值 It is the data of OM of all non2arable soils from Land resources data set of Tibet Autonomous Region (1992) ;
Mean stands for mean OM content of all observed value of OM content of topsoil samples within a soil group . Weighted mean stands for subgroup area2weighted mean
value of all mean OM contents of topsoil samples of subgroups within a group ;a :本文 this paper , b : [8 ]
2. 3. 2 土壤样本的数量和分布 土壤样本的数量和分布状况直接影响 SOCP 估算结果的可靠性。本文采集
能在数字化土壤图上定位的 2607 个土壤剖面样点 ,平均样点密度为 2317 个Π104 km2 ,在全国属于低水平 ,从而
对 SOCD 估算结果带来某种不确定性 ,然而这种不确定性主要与不同地区和土壤 SOCD 的自然变化幅度有
关。西藏地区土壤垦殖率不及 014 % ,以自然土壤占绝对优势 ,人为耕作造成的 SOCD 的变化仅限于极小范
围 ,而在广大地区由气候、植被等自然环境因素主导的 SOCD 变化又因地而异。总的来说 ,在藏东南地貌、气
候环境复杂地区 , SOCD 变化大 ,其估算需要有较大的样点密度 ,而在西藏中部和西北部为广阔的高原腹地 ,
地面起伏小 ,气候、植被相对单调 , SOCD 变化相对较小 ,因此土壤样点密度对估算结果可靠性的影响稍小。
就各地区样点分布的平均密度 (个Π104 km2 ) 而言 ,以拉萨最大 (8416) ,其后依次是山南 (5319) 、昌都 (4113) 、日
喀则 (4014) 、林芝 (2610) 、那曲 (1218) 和阿里 (717) ,这与各地区 SOCD 的变化幅度基本相符。就土壤类型而
言 ,垦殖率高的褐土、潮土、冷棕钙土的样点密度高 ,分别为 1521、1122、584 个Π104 km2 , SOCD 变异系数 (CV) 分
别为 4612 %、5414 %、4111 %。分布广而面积最大 (部分在无人区) 但 SOCD 低的寒钙土的样点密度低 ,平均
614 个Π104 km2 ,但其 SOCD 的 CV 为 3714 % ;面积大而 SOCD 较高的草毡土、黑毡土的样点密度分别为 2413、
7914 个Π104 km2 ,其 SOCD 的 CV 分别为 5210 %、5116 %。由此可见 ,上述土类虽然样点密度相差很大 ,但 SOCD
的 CV 大多在 50 %左右 ,彼此差别并不大。
4482 生 态 学 报 26 卷
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3 结论
本文根据西藏土壤普查汇总的 2607 个定位剖面资料和数字化处理的 1∶200 万西藏土壤图 ,以制图单元
土壤亚类为基础分地区估算 SOCD 和 SOCR ,并对土壤有机质进行石砾因素矫正 ,据此探讨其空间分布特征。
(1)西藏土壤全剖面 (采样深度)的 SOCD 变化于 0148～50171 kg m - 2 ,平均 7148kg m - 2 ,低于全国土壤的
平均水平 ,属于我国土壤低碳密度地区之一。其中 ,0～20cm 表层 SOCD 平均为 4127kg m - 2 ,占全剖面的
57 % ,高于全国平均水平 ,反映西藏土壤碳库具有较高的潜在不稳定性 ,即对环境气候变化的较大敏感性。
(2)西藏 SOCD 随土壤类型而变化 ,面积占 95 %以上的地带性土壤 ,其 SOCD (kg m - 2 )变化的大小顺序是 :
山地铁铝土 (2912) > 山地淋溶土 (1616) > 高山草甸型土壤 (1212) > 山地半淋溶土 (912) > 高山草原型土壤
(317) > 高山寒冻土 (116)和荒漠土 (113) 。
(3)西藏 SOCD 具有独特的水平地带分布 ,即由藏东南向西北逐次降低 ,由此可以划分为高 ( Ⅰ) 、中 ( Ⅱ) 、
低 ( Ⅲ) 、极低 ( Ⅳ) 4 个碳密度带 ,其平均 SOCD 分别约为 21 kg m - 2 、10 kg m - 2 、4 kg m - 2和 < 2 kg m - 2 。各碳密
度带又有不同垂直分布 ,总的趋势是由复杂到简单 ,但均以最高位置的寒冻土极低碳密度为终点。
(4)西藏 SOCR 总计为 822176 ×107 t (8123Pg) ,约占全国 SOCR 总量 (按 90 Pg 计)的 9 114 % ;其中土壤表层
20cm的 SOCR 为 469108 ×107 t (4169Pg) 。西藏 SOCR 的空间分布极不平衡 ,既与各地土壤的 SOCD 有关 ,也与
土壤分布面积有关。首先 , SOCR 较大的 4 类土壤是草毡土、寒钙土、黑毡土 (均为高山草地土壤) 和暗棕壤
(山地森林土壤) ,其 SOCR 分别占西藏全区总量的 24 %、22 %、15 %和 9 % ,合计占 70 %以上 ,因而是西藏地区
SOCP的主要支撑土壤。其次 ,各土壤有机碳密度带 SOCR 占西藏全区总量的相对比例 , Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带分别
约为 25 %、50 %、22 %、3 % ,而反映土壤储碳能力的丰度指数 ( R) 则分别为 2182、1137、0153、0123 ,与 SOCD 的
变化趋势一致。其中 , Ⅰ、Ⅱ带的土壤面积约占全区总面积的 45 % ,但其 SOCR 却占全区总量的 75 % ,所以是
西藏 SOCP 的主体。再次 ,就各地区的 SOCR 而言 :以那曲地区最大 (2119Pg) ,拉萨地区最小 (0131Pg) ;但各地
区的储碳能力 ( R)则是 :林芝 > 山南 > 拉萨 > 昌都 > 日喀则 > 那曲 > 阿里 ,主要决定于各地区优势土壤类型
的丰度指数。
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