全 文 ：书不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响
丁越岿，杨稢，宋炳煜，呼格吉勒图，张琳
（内蒙古大学生命科学学院，内蒙古 呼和浩特０１００２１）
摘要：通过对比分析毛乌素沙地９种主要植被类型样地中的土壤有机碳含量和密度及其在土壤剖面上的分布差
异，研究了不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响。结果表明，０～８０ｃｍ深度的土壤有机碳密度与平均土
壤有机碳含量的大小关系均为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群落＞固定沙地油蒿群落＞沙柳群落＞半固定沙地
油蒿群落＞农田＞中间锦鸡儿群落＞流动沙地。随着土层加深，固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、
芨芨草群落、马蔺群落和农田的有机碳含量均显著增加，而半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机
碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳密度在土壤剖面上的垂直分布格局和有机碳含量相似，但二
者变化幅度不同。在流动沙地上进行植被建设有助于土壤固碳，且油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应尽量
减少和避免强烈的人为干扰，以防止浅层土壤碳发生变化，维持土壤碳库稳定。
关键词：毛乌素沙地；植被类型；土壤有机碳
中图分类号：Ｓ１５３．６＋２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０２００１８０８
　 土壤碳库是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤碳储量约为陆地生态系统植被碳储量的２．５～３．０倍，
为大气碳库的２～３倍［１，２］。由于土壤有机碳库的库容巨大，其微小变化就将影响大气ＣＯ２ 的浓度［２］，因而在全
球碳循环过程中起着重要的作用［３］。土壤有机碳会受到自然因子及人为干扰等诸多因素的影响。植被类型不
同，生境条件及其植物自身的生理活动特点也不同，形成了不同的土壤有机质的输入和输出方式，进而影响土壤
有机碳储量的变化。在过去的几个世纪中，土地利用和植被变化改变了陆地面积的１／３～１／２［４］，使得土壤有机
碳发生显著变化［５，６］。目前研究较多的是森林、草地、湿地和农田以及它们之间的转换对土壤有机碳的影响，而
对沙地植被类型与土壤有机碳的关系研究较少。
毛乌素沙地位于鄂尔多斯高原的中南部，是鄂尔多斯高原的主体部分。毛乌素沙地的特殊之处在于它是草
原气候条件下的沙地，处于荒漠草原－草原－森林草原的过渡地带，是以草地放牧业为主的牧、林、农交错地区，
属于典型的生态脆弱区。风大沙多一直影响着当地居民的生产生活，为了改善环境，多年来当地先后实施了一系
列生态恢复与植被建设工程，具体措施有沙地人工造林、飞播造林种草、封沙育林育草、退耕还林还草、四旁植树
和建设完善的绿洲防护体系等［７］。在植被建设和植被变化过程中，土壤有机碳库如何变化，不同的植被类型对土
壤有机碳有何影响，目前相关的研究报道较少。因此，选择毛乌素沙地现有的主要植被类型，研究土壤有机碳含
量、分布特点及差异，旨在全面地阐明在毛乌素沙地这一特殊生境中，植被类型对土壤有机碳的影响，探讨毛乌素
沙地生态恢复和植被建设对增加土壤固碳的效果。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
毛乌素沙地处于北纬３７°２０′～３９°２０′，东经１０７°２０′～１１１°３０′，总面积约４００００ｋｍ２，位于内蒙古的鄂尔多
斯、陕北榆林地区与宁夏东南盐池地区的三角地带。海拔１０００～１６００ｍ，由西北向东南降低。
乌审旗是毛乌素沙地的腹地，位于东经１０８°１７′３６″～１０９°４０′２２″，北纬３７°３８′５４″～３９°２３′５０″，具有毛乌素沙地
典型的地理、气候和植被特征，研究样地位于乌审旗北部的图克乡境内。该地区海拔１３００～１４００ｍ，属温带大
陆性半干旱气候，干旱多风，蒸发强烈，日照充足，无霜期短；年平均气温为７．１℃，７月平均气温２２℃，１月平均气
１８－２５
２０１２年４月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２１卷　第２期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
 收稿日期：２０１０１２３１；改回日期：２０１１０３０４
基金项目：国家牧草产业技术体系项目（ＣＡＲＳ３５）和内蒙古自然科学基金重大项目（２００８０４０４ＺＤ０６）。
作者简介：丁越岿（１９８６），男，内蒙古呼和浩特人，硕士。Ｅｍａｉｌ：００４１４０４３＿ｙｕｅｋｕｉ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｊｙａｎｇ＠ｉｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
温－９．４℃，年平均日照时数２９５６．６ｈ，无霜期平均为１４０～１５０ｄ，年平均降水量为３５５．１ｍｍ，约７０％左右集中
于７－９月，年蒸发量约为年降水量的７倍。土壤为风沙土，地貌有固定、半固定和流动沙丘以及低地。
１．２　研究方法
１．２．１　样地的选取　选取毛乌素沙地的主要植被类型，包括固定沙地油蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪狅狉犱狅狊犻犮犪）群落、半固定沙
地油蒿群落、流动沙地、沙柳（犛犪犾犻狓狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪）群落、中间锦鸡儿（犆犪狉犪犵犪狀犪犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪）群落、旱柳（犛犪犾犻狓
犿犪狋狊狌犱犪狀犪）群落、芨芨草（犃犮犺狀犪狋犺犲狉狌犿狊狆犾犲狀犱犲狀狊）群落、马蔺（犐狉犻狊犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊）群落和农田。在每种群
落中选择具有代表性的地段作为样地。固定沙地油蒿群落、半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落、中间锦鸡
儿群落属于沙丘上发育的植被类型，且彼此相邻；芨芨草群落、马蔺群落和农田属低地植被类型；旱柳群落样地发
育于伏沙较厚的低地上。
１．２．２　样品采集与处理　２００９年８月下旬在各个植被类型样地内，采用土钻法，按“Ｓ”形取土壤样品，取样深度
为０～８０ｃｍ，每１０ｃｍ一层。每层均为５点混合样，各３个重复。同时挖取土壤剖面，用环刀法测定每层土壤容
重，各３个重复。土壤样品自然风干后，剔除植物根系等杂物，过２ｍｍ 筛；采用四分法取适量土壤样品，用
ＲｅｔｓｃｈＲＭ１００球磨仪磨碎，并过０．１５ｍｍ筛。土壤有机碳采用ｌｉｑｕｉＴＯＣ（德国产）测定。
１．３　数据处理
利用软件ＳＰＳＳ１６．０和 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００３进行试验数据的统计分析和绘图。有机碳密度（ｋｇ／ｍ２）的计
算式为：有机碳密度＝有机碳含量×土壤容重×土层厚度，８０ｃｍ土层有机碳密度为各层有机碳密度之和。
２　结果与分析
２．１　不同植被类型对土壤有机碳含量的影响
自然条件下，植被是土壤有机碳的重要来源。植被类型不同，土壤有机碳的输入输出方式不同，有机碳含量
也就不同。各植被类型０～８０ｃｍ平均土壤有机碳含量为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群落＞固定沙地油蒿群
落＞沙柳群落＞半固定沙地油蒿群落＞农田＞中间锦鸡儿群落＞流动沙地。在所有植被类型中，流动沙地的土
壤有机碳含量最低。中间锦鸡儿群落和农田的平均土壤有机碳含量分别比流动沙地的高２７％和４２％。在沙丘
上发育的植被类型中，固定沙地油蒿群落的平均土壤有机碳含量最高，达流动沙地的３．４８倍。半固定沙地油蒿
群落的平均土壤有机碳含量显著高于流动沙地，为后者的２．０５倍，介于固定沙地油蒿群落和流动沙地之间。沙
柳群落的平均土壤有机碳含量与半固定沙地油蒿群落无显著差异，为流动沙地的２．５８倍。马蔺群落和芨芨草群
落均发育在滩地伏沙地上，它们的平均土壤有机碳含量显著高于其他群落类型，分别为流动沙地的１８．０１和７．３０
倍。旱柳群落样地与马蔺群落样地相邻，但伏沙较厚，旱柳群落的平均土壤有机碳含量也较高，为流动沙地的
５．４２倍（表１）。
表１　不同植被类型０～８０犮犿土层的平均土壤有机碳含量
犜犪犫犾犲１　犕犲犪狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犛犗犆犻狀０－８０犮犿狊狅犻犾犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狋狔狆犲狊
植被类型Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ
土壤有机碳含量Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ
平均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ（ｇ／ｋｇ） 标准偏差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ 变异系数 Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（％）
流动沙地Ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄ １．２４ａ ０．１１ ８．７７
油蒿群落（固定）犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｆｉｘｅｄ） ４．３１ｂ ２．２６ ５２．４３
油蒿群落（半固定）犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｓｅｍｉｆｉｘｅｄ） ２．５４ｃ ０．４８ １８．８１
沙柳群落犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ３．２０ｃ ２．６０ ８１．２１
中间锦鸡儿群落犆．犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ １．５８ａ ０．３０ １８．７６
旱柳群落犛．犿犪狋狊狌犱犪狀犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ６．７２ｄ ７．３４ １０９．３０
芨芨草群落犃．狊狆犾犲狀犱犲狀狊狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ９．０５ｅ ５．９１ ６５．２３
马蔺群落犐．犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ２２．３３ｆ ７．９４ ３５．５７
农田Ｆａｒｍｌａｎｄ １．７６ａ ０．３２ １８．３８
　表中相同字母表示不同植被类型的土壤有机碳含量差异不显著（犘＞０．０５）。
　Ｔｈｅｓａｍｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＳＯＣａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ．
９１第２１卷第２期 草业学报２０１２年
　　可见，低地植物群落的土壤有机碳含量较高，在沙
图１　土壤有机碳含量随土层深度的变化
犉犻犵．１　犛狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀
犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犾犪狔犲狉狊
　　　图中不同小写字母表示同一植被覆盖类型不同土层土壤有机碳含量
差异显著，不同大写字母表示不同植被覆盖类型同一土层土壤有机碳
含量差异显著（犘＜０．０５）。Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉ
ｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＳＯＣｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌ
ｌａｙｅｒｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ；Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎ
ｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＳＯＣｉｎｔｈｅ
ｓａｍｅｓｏｉｌｌａｙｅｒａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ．Ａ：固定沙地油蒿群
落犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｎｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ；Ｂ：半固定沙地油蒿群
落犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｎｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ；Ｃ：流动沙地
Ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄ；Ｄ：沙柳群落犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｅ：中
间锦鸡儿群落犆．犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｆ：旱柳群落犛．犿犪狋狊狌犱犪狀犪
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｇ：芨芨草群落犃．狊狆犾犲狀犱犲狀狊狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｈ：马蔺群落
犐．犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｉ：农田Ｆａｒｍｌａｎｄ．下同Ｔｈｅｓａｍｅ
ｂｅｌｏｗ．
丘上建设和发展稳定的油蒿群落和沙柳群落，有助于
土壤固碳。
２．２　不同植被类型对土壤有机碳含量垂直分布的影响
不同植被类型的土壤有机碳垂直分布格局各异
（图１）。随着土层加深，固定沙地油蒿群落、中间锦鸡
儿群落、旱柳群落、芨芨草群落和马蔺群落的有机碳含
量均有显著的积累，且除了中间锦鸡儿群落，其他群落
类型的有机碳含量最大值均出现在６０～８０ｃｍ土层
内。农田的土壤有机碳含量也随土层加深而增加，但
并非有机碳在深层积累，总体上讲，在各个土层内农田
的有机碳含量均较低，由于０～３０ｃｍ土层受人为干扰
较大而使其有机碳含量降得更低。半固定沙地油蒿群
落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深
逐渐减少，且最大值均出现在表层（０～１０ｃｍ），可见地
表凋落物对其有机碳积累的贡献较大。不同植被覆盖
类型形成其各异的土壤微环境，微生物活性及植物根
系分布和活动特点也存在差别，进而影响有机碳的周
转，形成各自独特的有机碳含量垂直分布格局。
不同植被类型相同土层的土壤有机碳含量比较表
明，在０～３０ｃｍ各土层内，半固定沙地油蒿群落与固
定沙地油蒿群落的有机碳含量无显著差异，但二者显
著高于流动沙地的有机碳含量，平均分别为后者的
２．１６和２．４４倍；在６０～８０ｃｍ各个土层内，半固定沙
地油蒿群落与流动沙地的有机碳含量无显著差异，但
二者显著低于固定沙地油蒿群落的有机碳含量，分别
平均比后者低６２．５０％和８０．６１％。在３０～６０ｃｍ土
层内三者变化无规律。总体上体现出半固定沙地油蒿
群落的土壤有机碳含量垂直分布格局为固定沙地油蒿
群落和流动沙地的中间方式。
中间锦鸡儿群落和农田的土壤有机碳含量在各个
土层内均无显著差异，除了在３０～４０ｃｍ土层内二者
显著高于流动沙地的有机碳含量外，在其他各个土层
内二者与流动沙地的有机碳含量均无显著差异，说明
中间锦鸡儿群落和农田的土壤有机碳含量较低。这３
种植被类型的土壤有机碳含量垂直分布格局不同，而
在多个土层内表现为相似，可见这３种植被类型的土
壤有机碳含量随土层加深的变幅较小。
在４０～８０ｃｍ各个土层内，沙柳群落与流动沙地
的有机碳含量均无显著差异，而４０ｃｍ以上土层是沙
柳群落有机碳的集中分布层。在０～４０ｃｍ各个土层
０２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
内，沙柳群落的有机碳含量均显著高于流动沙地的有机碳含量，且在该土层范围内，前者平均为后者的３．６４倍。
旱柳群落的有机碳主要集中于５０～８０ｃｍ土层内。在５０～８０ｃｍ各个土层内，旱柳群落的有机碳含量均显
著高于除芨芨草群落、马蔺群落外其他所有群落的有机碳含量。在该土层范围内，旱柳群落的平均有机碳含量高
达流动沙地的１１．８７倍。在５０ｃｍ以上土层范围内，旱柳群落的有机碳含量较低，但高于流动沙地。
芨芨草群落的土壤有机碳含量很高。在０～８０ｃｍ各个土层内，其有机碳含量均显著高于流动沙地，且平均
为后者的７．３１倍。
在研究的所有植被类型中，马蔺群落的土壤有机碳含量最高，除了在４０～５０ｃｍ土层内与芨芨草群落有机碳
含量无显著差异外，在其他各个土层内，均显著高于其他所有群落的有机碳含量。
综合上述结果，不同植被类型土壤有机碳含量的垂直分布格局及其在同一土层内的分布既表现出差异性，也
表现出某些相似性。这可能是不同植被类型的凋落物量、根系分布及活动特点以及不同植被形成的特定群落微
环境综合作用的结果。
２．３　不同植被类型对土壤有机碳密度的影响
各植被类型的土壤有机碳密度大小由其各自的土壤有机碳含量和土壤容重（表２）共同决定。
各个植被类型８０ｃｍ深度的土壤有机碳密度为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群落＞固定沙地油蒿群落＞
机碳密度分别比流动沙地高４４％和２４％，但三者无显著差异。流动沙地、半固定沙地油蒿群落和固定沙地油蒿
群落的土壤有机碳密度存在显著差异，且固定沙地油蒿群落和半固定沙地油蒿群落的土壤有机碳密度分别为流
动沙地的３．３８倍和２．０３倍。沙柳群落与半固定沙地油蒿群落的土壤有机碳密度无显著差异，且为流动沙地的
２．１９倍。旱柳群落的土壤有机碳密度与其他所有群落均存在显著差异，且为流动沙地的５．２２倍。芨芨草群落的
土壤有机碳密度很高，仅次于马蔺群落，为流动沙地的７．８６倍。马蔺群落的土壤有机碳密度最高，显著高于其他
所有群落，为流动沙地的１７．７４倍。其中农田和芨芨草群落的土壤有机碳密度较土壤有机碳含量变化幅度大，其
他群落的土壤有机碳密度均较其平均土壤有机碳含量的变化幅度小，这是由于农田和芨芨草群落较流动沙地的
平均土壤容重大（表２）。虽然沙柳群落的平均土壤容重也比流动沙地的大，但其随土层加深逐渐增大（表２），而
这种变化趋势大致和有机碳含量的变化趋势相反，二者综合作用使得沙柳群落的土壤有机碳密度较平均土壤有
机碳含量变化幅度小。
表２　不同植被类型不同土层土壤容重
犜犪犫犾犲２　犛狅犻犾犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狋狔狆犲狊 ｋｇ／ｍ３
土层深度Ｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ（ｃｍ） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ Ｉ
０～１０ １．４９ａ １．５３ａ １．５４ａ １．４９ａ １．５４ａ １．５３ａｂ １．５１ａ １．６５ａ １．５３ａ
１０～２０ １．４９ａ １．５４ａ １．５６ａ １．５９ｂ １．５５ａ １．５７ａｂ １．５１ａ １．５７ａｂ １．５５ａ
２０～３０ １．５１ａ １．５５ａ １．５６ａ １．６０ｂ １．５４ａ １．５３ａｂ １．６１ｂ １．５２ｂ １．５６ａ
３０～４０ １．５１ａ １．５５ａ １．５５ａ １．６０ｂ １．５１ａ １．５６ａｂ １．６７ｂｃ １．４９ｂ １．６３ｂ
４０～５０ １．５４ａ １．５６ａ １．６０ａ １．６０ｂ １．５１ａ １．５８ａｂ １．７０ｃｄ １．４９ｂ １．６３ｂ
５０～６０ １．５４ａ １．５６ａ １．６０ａ １．６１ｂ １．５４ａ １．６１ａ １．７０ｃｅ １．５１ｂ １．６４ｂ
６０～７０ １．５３ａ １．５６ａ １．５５ａ １．６１ｂ １．５３ａ １．５８ａｂ １．７７ｄ １．５４ａｂ １．５６ａ
７０～８０ １．５２ａ １．５７ａ １．５４ａ １．６０ｂ １．５３ａ １．４０ｂ １．７４ｄｅ １．５４ａｂ １．５６ａ
平均值 Ｍｅａｎ １．５１ １．５５ １．５６ １．５９ １．５３ １．５４ １．６５ １．５４ １．５８
　表中不同小写字母表示同一植被覆盖类型不同土层土壤容重差异显著（犘＜０．０５）。Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％
ｌｅｖｅｌｆｏｒｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ．Ａ：固定沙地油蒿群落犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ）；
Ｂ：半固定沙地油蒿群落犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ）；Ｃ：流动沙地ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄ；Ｄ：沙柳群落犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉ
ｔｙ；Ｅ：中间锦鸡儿群落犆．犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｆ：旱柳群落犛．犿犪狋狊狌犱犪狀犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｇ：芨芨草群落犃．狊狆犾犲狀犱犲狀狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｈ：马蔺群落
犐．犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；Ｉ：农田ｆａｒｍｌａｎｄ．
１２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
表３　不同植被类型０～８０犮犿深度土壤有机碳密度
犜犪犫犾犲３　犛犗犆犱犲狀狊犻狋狔犻狀０－８０犮犿狊狅犻犾犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狋狔狆犲狊
植被类型Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ
土壤有机碳密度Ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｅｎｓｉｔｙ
平均值 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ（ｋｇ／ｍ２）标准偏差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ 变异系数 Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（％）
流动沙地Ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄ １．５５ａ ０．０２ １．２２
油蒿群落（固定）犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｆｉｘｅｄ） ５．２４ｂ ０．３８ ７．１７
油蒿群落（半固定）犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｓｅｍｉｆｉｘｅｄ） ３．１４ｃｄ ０．２２ ７．０１
沙柳群落犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ３．４０ｃ ０．３０ ７．５５
中间锦鸡儿群落犆．犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ １．９２ａ ０．０４ ２．３０
旱柳群落犛．犿犪狋狊狌犱犪狀犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ８．０９ｅ ０．８５ １０．５６
芨芨草群落犃．狊狆犾犲狀犱犲狀狊狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ １２．１８ｆ ０．５３ ４．３４
马蔺群落犐．犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ２７．４９ｇ １．７９ ６．５２
农田Ｆａｒｍｌａｎｄ ２．２３ａｄ ０．０６ ２．８５
　表中不同字母表示不同植被类型的土壤有机碳密度差异显著（犘＜０．０５）。
　Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒＳＯＣｄｅｎｓｉｔｙａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ．
２．４　不同植被类型对土壤有机碳密度垂直分布的影响
有机碳密度在土壤剖面上的分布格局取决于有机碳含量和土壤容重的垂直分布格局。各植被类型土壤有机
碳密度和土壤有机碳含量的垂直分布格局既表现出相似性，也存在某些差异（图２）。
固定沙地油蒿群落、旱柳群落、马蔺群落和农田的土壤有机碳密度均随土层加深而增大。事实上，对于农田
来讲，各土层有机碳密度均较低，可能由于０～３０ｃｍ土层直接受人为干扰而使其土壤有机碳密度更低，并非有机
碳密度在土层深处增加。半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳密度均随土层加深而减小。随
着土层加深，中间锦鸡儿群落和芨芨草群落的土壤有机碳密度分别呈“降－升－降”和“升－降－升”的变化趋势。
图２　土壤有机碳密度随土层深度的变化
犉犻犵．２　犛狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犱犲狀狊犻狋狔犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犾犪狔犲狉狊
　　图中不同小写字母表示同一植被覆盖类型不同土层土壤有机碳密度
差异显著，不同大写字母表示不同植被覆盖类型同一土层土壤有机碳密
度差异显著（犘＜０．０５）。Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒＳＯＣｄｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｕｎｄｅｒｔｈｅ
ｓａｍｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ；Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ５％ｌｅｖｅｌｆｏｒＳＯＣｄｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｓａｍｅｓｏｉｌｌａｙｅｒａｍｏｎｇｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ．
２２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
　　不同植被类型相同土层的有机碳密度比较显示，固定沙地油蒿群落、半固定沙地油蒿群落和流动沙地的土壤
有机碳密度与土壤有机碳含量相似，呈过渡变化，半固定沙地油蒿群落的土壤有机碳密度体现为其他二者的中间
类型。
中间锦鸡儿群落、农田和流动沙地的土壤有机碳密度在０～８０ｃｍ各个土层内均无显著差异，可见中间锦鸡
儿群落和农田的土壤有机碳密度较低。在０～４０ｃｍ各个土层内，沙柳群落的土壤有机碳密度显著高于流动沙
地。而在４０ｃｍ以下各个土层内，沙柳群落与中间锦鸡儿群落、农田和流动沙地的土壤有机碳密度均无显著差
异。
在０～３０ｃｍ各个土层内，旱柳群落与固定沙地油蒿群落的土壤有机碳密度无显著差异；在５０～８０ｃｍ各个
土层内旱柳群落土壤有机碳密度显著高于除芨芨草群落和马蔺群落外其他所有群落的土壤有机碳密度。
芨芨草群落的土壤有机碳密度随土层加深的变化规律和其他群落未体现出相似性。在０～８０ｃｍ各个土层
内，芨芨草群落的有机碳密度均显著高于流动沙地，平均为后者的７．８７倍。总体上，马蔺群落的土壤有机碳密度
最高，除了在４０～５０ｃｍ土层显著低于芨芨草群落的有机碳密度外，在其他各个土层显著高于其余所有群落的有
机碳密度。
方差分析表明，中间锦鸡儿群落、旱柳群落和马蔺群落的土壤有机碳密度较土壤有机碳含量在土壤剖面上的
变化幅度小（图１，图２），这是土壤有机碳含量和土壤容重的垂直分布格局共同作用的结果。
３　讨论
土壤碳固定是缓解温室效应加剧的有效方法之一，已成为陆地生态系统碳循环研究的热点问题［８］。研究区
内各植被类型０～８０ｃｍ土层的有机碳密度和平均土壤有机碳含量大小关系为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群
落＞固定沙地油蒿群落＞沙柳群落＞半固定沙地油蒿群落＞农田＞中间锦鸡儿群落＞流动沙地。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［９］。流动沙地
由于植被覆盖度很低，由植被输入土壤的有机质极少，因此其土壤有机碳含量／密度最低。样方调查表明，中间锦
鸡儿种植密度较小，且灌丛下草本层也欠发达，地表凋落物易被风移走，导致其土壤有机碳密度和平均土壤有机
碳含量较低。固定沙地油蒿群落已经发展稳定，植被盖度大，土壤环境得到较好的改善，适宜微生物活动，另外调
查发现地表凋落物也较多，且有较多的油蒿枯死，大大增加了土壤有机质的输入量。半固定沙地油蒿群落虽然发
展较稳定，但与固定沙地油蒿群落相比，植被盖度较低，凋落物量较少且易移动，土壤环境较差，因此其土壤有机
碳含量／密度也表现为固定沙地和流动沙地的中间类型。大量的沙柳落叶和落枝是沙柳群落土壤有机质重要来
源，庞大的沙柳根系也可通过根际沉降和根系死亡向土壤输送有机质，但草本层的平均盖度较低，这些因素综合
作用，使得沙柳群落的土壤有机碳密度平均土壤有机碳含量水平与半固定沙地油蒿群落相近。农田的土壤有机
碳含量／密度一般较低，一方面由于收获农作物时地上部分被大量移走，大大减少了植被对土壤的归还量；另一方
面，机械耕作使土壤温度和湿度得到改善，为好氧微生物的活动创造了条件，在一定程度上促进了土壤呼吸作用，
加速了土壤有机质的分解［１０］。但由于研究区内农田发育在低地上，因此其有机碳含量／密度较中间锦鸡儿群落
高。马蔺群落和芨芨草群落均发育在滩地伏沙地上，挖取土壤剖面时发现，芨芨草群落和马蔺群落在６０～８０ｃｍ
土层内会出现富含有机质的泥炭层，极大地提高了其平均土壤有机碳含量和有机碳密度。旱柳群落的土壤有机
碳密度和平均土壤有机碳含量也较高，这与旱柳庞大的根系密切相关，另外由于当地牧民多砍伐旱柳枝条，所以
地表枯枝落叶较多，这大大增加了输入土壤的有机质量。
土壤有机碳的垂直分布格局受凋落物量、淋溶作用、植物根系分布及活动特征和微生物活动等多种因素的影
响。不同植被类型的土壤有机碳在土壤剖面上的垂直分布格局不同，因此认为植被类型可能是影响土壤有机碳
垂直分布格局的主要因素［１１，１２］。而土壤有机碳在土壤剖面上垂直分布格局的差异又会影响到土壤有机碳动态，
比如浅层土壤有机碳受大气与降水的影响强烈，其中土壤表层０～３０ｃｍ可直接受大气变化影响，且对土地利用
变化和森林砍伐极为敏感［１３，１４］。研究结果表明，不同植被类型土壤有机碳垂直分布格局各异，其中某些植被类
型的土壤有机碳随土层加深的变化趋势相似，但变化幅度不同。其中半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落
和中间锦鸡儿群落的０～３０ｃｍ土层的土壤有机碳含量均高于３０～８０ｃｍ土层的土壤有机碳含量。固定沙地油
３２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
蒿群落、旱柳群落、芨芨草群落和马蔺群落的土壤有机碳虽然在深层土壤分布较多，但在０～３０ｃｍ土层的平均有
机碳含量也较高。农田的土壤有机碳虽然在土壤深层分布较多，０～３０ｃｍ土层范围内分布较少，但由于其整体
的有机碳含量较低，推测０～３０ｃｍ土层因受人为干扰强烈而使其有机碳含量更低。因此，对于毛乌素沙地这样
一个典型的生态脆弱区来讲，应当尽量减少人为干扰，保护浅层土壤有机碳库，加强植被建设与保护，增加土壤固
碳。
植被类型对土壤有机碳储量的影响比较复杂，目前大量的研究致力于森林、草地和农田及其相互转化对土壤
有机碳的影响，而沙地植被对土壤有机碳的影响研究相对较少。刘树林等［１５］研究表明，浑善达克沙地流动沙丘
与非沙漠化土地相比，表层０～１０ｃｍ土壤有机碳和全氮含量显著下降。对科尔沁沙地的研究表明，在沙地沙漠
化过程中，１００ｃｍ深度土壤有机碳、氮含量均衰减［１６１８］，相反，随着流动沙丘植被的逐渐恢复，表层（０～５ｃｍ）土
壤有机碳显著增加［１９］。科尔沁退化沙质草地经过封育后，０～１５ｃｍ土层的有机碳含量增加［２０］。蒋德明等［２１］研
究表明，在科尔沁沙地植被恢复过程中，０～３０ｃｍ土层的有机质含量变化为１１年生小叶锦鸡儿（犆．犿犻犮狉狅狆犺狔犾
犾犪）群落＞６年生小叶锦鸡儿群落＞流动沙丘。在毛乌素沙地西南缘的盐池县沙边子及位于腾格里沙漠东南缘的
沙坡头地区的研究也表明，不同地区或同一地区不同区域的沙漠化土地中，随着植被盖度的增加及恢复程度的增
强，土壤有机质有相应的增加［２２］。可见，在流动沙丘上发展植被会增加土壤有机碳，相反，随着沙漠化加剧，土壤
有机碳含量减少。研究区内各个植被类型０～８０ｃｍ深度的土壤有机碳密度与平均土壤有机碳含量的大小关系
均为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群落＞固定沙地油蒿群落＞沙柳群落＞半固定沙地油蒿群落＞农田＞中间
锦鸡儿群落＞流动沙地，即流动沙地的土壤有机碳含量最低，与上述研究结果一致。因此，加强植被建设，缩小流
动沙地面积，减少人为干扰，抑制沙漠化发生将有助于毛乌素沙地土壤固碳和减少土壤碳向大气的排放。其中，
发育在沙丘上的植被类型有固定沙地油蒿群落、沙柳群落、半固定沙地油蒿群落和中间锦鸡儿群落，并且从土壤
固碳的角度讲，在流动沙丘上建植油蒿群落和沙柳群落效果较好。
４　结论
１）毛乌素沙地不同植被类型的土壤有机碳含量／密度不同，且０～８０ｃｍ深度的土壤有机碳密度与平均土壤
有机碳含量的大小关系均为：马蔺群落＞芨芨草群落＞旱柳群落＞固定沙地油蒿群落＞沙柳群落＞半固定沙地
油蒿群落＞农田＞中间锦鸡儿群落＞流动沙地。各植被类型土壤有机碳密度和有机碳含量的变化幅度大小不
同：芨芨草群落和农田的土壤有机碳密度较平均土壤有机碳含量的变化幅度大，其他群落的土壤有机碳密度均较
平均土壤有机碳含量的变化幅度小。
２）随着土层加深，固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、芨芨草群落和马蔺群落的有机碳含量均有
显著的积累。农田的土壤有机碳含量随土层加深而增加，认为０～３０ｃｍ土层受人为干扰强烈而使有机碳含量更
低。半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳
密度和有机碳含量在土壤剖面上的垂直分布格局相似，其中，中间锦鸡儿群落、旱柳群落和马蔺群落的土壤有机
碳密度较其土壤有机碳含量的变化幅度小。
３）在流动沙地上建设植被有助于土壤固碳，几种沙地植被中，油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应当尽
可能加强毛乌素沙地的植被建设，增加土壤的固碳能力；尽量减少和避免强烈的人为干扰，以防止浅层土壤碳损
失，维持土壤碳库稳定。
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犈犳犳犲犮狋狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狋狔狆犲狊狅狀狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犻狀犕狌犝狊犱犲狊犲狉狋
ＤＩＮＧＹｕｅｋｕｉ，ＹＡＮＧＪｉｅ，ＳＯＮＧＢｉｎｇｙｕ，Ｈｕｇｅｊｉｌｅｔｕ，ＺＨＡＮＧＬｉｎ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００２１，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ）ａｎｄｉｔｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ｉｎｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｓｕｎｄｅｒｎｉｎｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｉｎｔｈｅＭｕＵｓｄｅｓｅｒｔ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓ
ｏｎＳＯＣｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙｏｆＳＯＣｉｎｔｈｅ０!８０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｗｅｒｅ：犐
狉犻狊犾犪犮狋犲犪ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ＞犃犮犺狀犪狋犺犲狉狌犿狊狆犾犲狀犱犲狀狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ＞犛犪犾犻狓犿犪狋狊狌犱犪狀犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ＞犃狉
狋犲犿犻狊犻犪狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｎｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ＞犛犪犾犻狓狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ＞犃狉狋犲犿犻狊犻犪狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕ
ｎｉｔｙｏｎｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ＞ｆａｒｍｌａｎｄ＞犆犪狉犪犵犪狀犪犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ＞ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄ．Ｗｉｔｈａｎｉｎ
ｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｄｅｐｔｈ，ｔｈｅＳＯＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
（ｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ），犆．犻狀狋犲狉犿犲犱犻犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，犛．犿犪狋狊狌犱犪狀犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，犃．狊狆犾犲狀犱犲狀狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，犐．犾犪犮狋犲犪
ｖａｒ．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｎｄｆａｒｍｌａｎｄ，ｂｕｔｗａｓｇｒａｄｕａｌｙｒｅｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅ犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｓｅｍｉｆｉｘｅｄ
ｓａｎｄｙｌａｎｄ），ｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｙｌａｎｄａｎｄ犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆＳＯＣｉｎ
ｖｅｎｔｏｒｙａｎｄＳＯＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｅａｃｈｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｗｅｒｅｓｉｍｉｌａｒｂｕｔｄｉｆｆｅｒｅｄｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ．
Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｎｓｈｉｆｔｉｎｇｓａｎｄｗｏｕｌｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｔｏｓｏｉｌｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅ犃．狅狉犱狅狊犻犮犪ａｎｄ
犛．狆狊犪犿犿狅狆犺犻犾犪ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｈａｄｂｅｔｔｅｒｅｆｆｅｃｔｓ．Ｓｔｒｏｎｇｈｕｍａｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｄｕｃｅｄｏｒａｖｏｉｄｅｄｔｏ
ｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｃａｒｂｏｎｉｎｓｈａｌｏｗｓｏｉｌｌａｙｅｒｓａｎｄｔｏｋｅｅｐｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｏｉｌｃａｒｂｏｎｐｏｏｌ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ＭｕＵｓｄｅｓｅｒｔ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ；ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ
５２第２１卷第２期 草业学报２０１２年