全 文 ：第 18 卷
第 5 期

Vol. 18
No. 5
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2010 年
9 月

Sep.

2010
黄土高原云雾山草地土壤有机碳、全氮分布特征
李金芬1 , 程积民2 , 刘
伟2, 古晓林3
( 1. 西北农林科技大学生命科技学院, 陕西 杨凌
712100; 2. 中国科学院水利部水土保持研究所, 陕西 杨凌
712100;
3. 宁夏固原云雾山草原自然保护区管理处, 宁夏 固原
756000)
摘要: 2007 年 11月 28 日- 12 月 1日对云雾山 4 类天然草地, 以及不同生长年限的人工紫花苜蓿( Medicago stati

v a L . )草地、沙棘( H ip pophae rhamnoides Linn. )灌木、农田进行土壤有机碳、全氮分布分析, 以期为该地区的草地
生态系统的合理利用和减排温室气体提供科学依据。结果表明: 土壤有机碳、全氮含量的排序为:天然草地﹥人工
草地﹥灌木﹥农田。对 0~ 40 cm 土壤每 10 cm 土层土壤有机碳、全氮含量测定发现: 除 9 年生人工苜蓿草地在 20
~ 30 cm 土层的有机碳含量相对 10~ 20 cm 无降低外,其他均表现为随土层深度的增加而依次降低。有机碳、全氮
含量天然草地 10~ 20, 20~ 30, 30~ 40 cm, 以及 5年、7 年、9 年人工草地土层之间差异水平基本达到显著水平。天
然草地和人工草地土壤有机质含量与其全氮含量呈极显著线性相关( P< 0. 01)。人工草地土壤有机碳, 全氮含量
随种植年限增长而增加,全氮含量增加程度大于有机碳。因此, 云雾山天然草地有机碳、全氮含量最高, 人工草地
随着生长年限的延长也是碳氮积累的过程,农田含量最低, 天然草地在碳氮储存方面发挥着更积极的作用。土壤
有机碳、全氮在土壤表层( 0~ 10 cm)含量最高, 在云雾山地区通过退耕还草, 加强植被恢复管理, 有利草地生态系
统的健康发展。
关键词:云雾山; 草地;土地利用方式; 土壤有机碳;全氮; 分布特征
中图分类号: S812. 2



文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2010) 05
0661
08
Distribution of Soil Organic Carbon and Total Nitrogen of
Grassland in Yunwu Mountain of Loess Plateau
LI Jin
fen1 , CHENG Ji
min2 , L IU Wei2 , GU Xiao
lin3
( 1. College of lif e Science and T ech nology, Northw est A & F Un iversity, Yangl ing, S haanxi Province 712100;
2. Inst itute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences and Minist ry of Water Resource, Yangling, Shaanxi Province 712100;
3. Grassland Man agemen t Bureau, Yunw u Mountain Natural Protect ing Area, Guyuan, Ningxia 756000, China)
Abstract: Dist ribut ion of organic carbon( C) and to tal nit rog en ( N) in different natural gr assland, ar tif icial
Medicago stativa L. g rassland w ith different grow th years, H ippophae rhamnoides Linn. shrubland and
farm land in Yunwu Mountain of the Loess Plateau w ere studied. Results show that the ranking of or ganic
carbon and to tal nit rogen contents in four studied samples are: natural g rassland> artif icial g rassland>
shrubland> farm land. As soil depth increased, except in the 10~ 20 cm of nine
year art ificial alfalfa g rass

land, the contents of so il org anic carbon and to tal nit rogen gener ally decreased in every 10 cm of 0~ 40 cm
soil depth. T he soil o rganic car bon and to tal nit rog en contents show signif icant differences among 10~
20 cm, 20~ 30 cm and 30~ 40 cm soil depth in all natural grassland types, and every 10 cm of 0~ 40 cm soil
depth among 5, 7, and 9 g row th years fo r art ificial alfalfa gr assland. T here is a significant linear correla

t ion ( P< 0. 01) betw een so il org anic car bon and total nit ro gen in natural gr assland and art ificial g rassland.
In artificial grassland, the contents of organic carbon and total nitrogen increased w ith the grow th years increased,
and the increment of total nit rogen is higher than that of soil organic carbon. Therefore, natural grassland plays a
more essential role for the accumulation of the soil org anic carbon and total nitrogen contents.
Key words: Yunwu M ountain; Grassland; Land use w ay; Soil organic carbon; T otal nit rog en; Dist ribut ion
character ist ics
收稿日期: 2008
12
22;修回日期: 2010
09
10
基金项目:中国科学院重要方向项目( KZCX2
YW
441) ;国家重点基础研究发展计划 973 项目( 2007CB106803) ;国家自然科学基金重点
项目( 40730631) ;国家科技支撑课题( 2006BAD09B08)资助
作者简介:李金芬 ( 1977
) , 女,新疆人, 硕士研究生,主要从事草地生态学研究, E
mail: nx _l jf@ 126. com ; * 通讯作者 Author for corre

spond ence, E
mail : gyz cjm@ ms . isw c. ac. cn
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报 第 18卷


草地生态系统和其他生态系统一样, 不仅为人
类提供了许多产品, 而且提供了多种生态服务,主要
包括:提供净初级生产物质、碳蓄积与碳汇、调节气
候、涵养水源、水土保持、防风固沙、改良土壤及生物
多样性等。草地碳、氮代谢为植物生长发育提供物
质基础 [ 1] ,与草地植被恢复息息相关,同时对大气组
成、气候变化有很强的影响。草地作为仅次于森林
生态系统的第二大生态系统, 是陆地生态系统中的
一个重要类型 [ 2]。相对于其他陆地生态系统, 巨大
的地下有机碳储量是草地生态系统的一个显著特
点。因此,研究土壤有机碳、氮对正确认识草地生态
系统碳、氮的循环具有重要意义。黄从德等 [ 3] 对四
川森林的研究表明土壤有机碳含量随土层厚度的增
加而降低。郭彦军等 [ 4]对河北省张家口市北部坝上
高原塞北管理区退耕还草地的研究表明退耕种草可
提高土壤的有机碳含量, 增加表层土壤的全氮含量。
紫色丘陵区不同土地利用方式下土壤有机质含量差
异较大,其中以林地土壤有机质含量最高, 水田次
之,再次是撂荒地, 旱地最低, 而全氮含量从大到小
的排序为林地、水田、旱地、撂荒地 [ 5]。前人对丘陵
区、湿地、高寒草甸、喀斯特地区 [ 5~ 8]土壤有机碳、全
氮进行了较为系统的研究, 但鲜有对云雾山保护区
土壤有机碳、全氮的研究。
云雾山自然保护区位于宁夏固原市东北部, 始
建于 1982年, 是我国西北地区保护最完整的, 黄土
高原保护最早的典型草原生态系统自然保护区 [ 9]。
从根本上说,设立云雾山自然保护区所要达到的首
要目的是植被恢复。随着保护区地上生物量的增
加,地下根系生物量和土壤的碳、氮贮量也会随之增
加,最终恢复保护区的生态功能,使之不仅在黄土高
原生态环境的改善、维护区域生态环境上发挥积极
影响,而且在调节全球碳平衡、减排温室气体上起到
重要作用。本研究以宁夏云雾山封禁天然草地、周
边人工草地土壤为主要研究对象,分析不同土地利
用方式下植被变化过程中土壤有机碳与全氮含量及
分布特征,旨在为该地区草地生态系统的合理恢复
利用提供科学依据, 并对引起全球变化、减排温室气
体的土地利用和人为活动提供指导。
1
材料与方法
1. 1
试验区自然概况
试验区设于宁夏固原市东北部云雾山草原自然
保护区( E106
24
~ 106
28, N36
13
~ 36
19
) , 海拔
1800~ 2100 m ,坡度 15~ 40
, 总面积 10000 hm2 , 属
黄土长梁缓坡丘陵区, 土壤为黄土母质上发育的淡
黑垆土和黄绵土, 土层分布均匀, 地下水位深,土壤
水补充能力差。属中温带半干旱气候区, 年均气温
5
,
0
积温 2370~ 2882
,年日照 2500 h, 干燥
度 1. 5~ 2. 1,无霜期 112~ 140 d, 年均降水量400~
450 mm, 7~ 9月份降雨量占全年降雨量的 65% ~
75%,蒸发量 1330~ 1640 mm。保护区已发现种子
植物 51科 131属 186种,主要以旱生和中旱生草本
植物为主。群落类型以本氏针茅( St ip a bungeana
T rin. )、大针茅( St ip a g randis P. Smirn. )、百里香
( Thymus mongol icus Ronn. )、铁杆蒿 ( A rtemisia
sacror um Ledeb. ) 和冷蒿 ( Ar temisia f r igida ) 为
主,伴生种以猪毛蒿( Ar temisia scoparia )、厚穗冰
草 ( A neur olep idium dasy stachy s )、星毛委陵菜
( Potenti l la acaul i s)等为主。
1. 2
试验材料与方法
1. 2. 1
试验材料与设计
土样均采自宁夏固原云
雾山及周边地区,采样类型与样地概况见表 1。采
样时综合考虑地形, 山地分为不同坡向、坡位取样,
分别在阳坡、阴坡的坡底、坡中和坡上位置,采用随
机法选择 3个样点,重复 5次,用直径 10 cm 的土钻
取样,取样深度为 0~ 40 cm, 分为 4层, 每层的取样
厚度为 10 cm,对相同土层的 5次重复土样进行混
合,混合均匀后,取适量土样用塑料袋密封带回实验
室备用。
1. 2. 2
取样时间
2007年 11月 28日至 12月 1日
1. 2. 3
土样处理
将取回的土样置于室内风干,去
除细根及杂质, 研磨后用 1. 00 mm 和 0. 25 mm 土
壤筛进行过筛处理。
1. 2. 4
土壤有机碳( SOC)、全氮( T N)的测定
采
用重铬酸钾- 外加热法测定土壤有机碳含量,采用
半微量开氏法测定全氮含量。
1. 3
数据分析
用 Excel作图, 并用 Duncan新复极差法进行方
差分析。
2
结果与分析
2. 1
土壤有机碳、全氮含量变化
对云雾山农田,沙棘地,封育 27年大针茅、百里
香、本氏针茅,铁杆蒿及不同生长年限的紫花苜蓿草
地土壤有机碳含量进行分析。由图 1可知,在不同
植被类型区土壤有机碳、全氮含量的排序为:天然草
662
第 5期 李金芬等:黄土高原云雾山草地土壤有机碳、全氮分布特征
表 1
样地概况
T able 1
The sample plot situat ion
编号
No.
植被类型
Vegetat ion types
生物量 Biomass
kg
hm - 2
所在地区
Livin g region
天然草地
Natural grassland
1 铁杆蒿草地 A rtemisia sacr orum Led eb. grassland 6750 云雾山 Yunw u Mountain
2 百里香草地 T hymus mong ol ic us Ronn. gras sland 9300 云雾山 Yunw u Mountain
3 本氏针茅草地 S tip a bung eana T rin. grassland 11250 云雾山 Yunw u Mountain
4 大针茅草地 S tip a gr andi s P. Smirn . gras sland 8100 云雾山 Yunw u Mountain
5 沙打旺草地 A str agalus ad su rg ens grassland 8250 云雾山 Yunw u Mountain
6 退化草地 Degen erated gras sland 1800 云雾山 Yunw u Mountain
人工草地
Art ificial grassland
7 9a 紫花苜蓿 M edicag o stat iv a L. 7500 头营镇 T ou ying Tow n
8 7a 紫花苜蓿 M edicag o stat iv a L. 9300 头营镇 T ou ying Tow n
9 5a 紫花苜蓿 M edicag o stat iv a L. 18000 城关镇 Chengguan Tow n
10 3a 紫花苜蓿 M edicag o stat iv a L. 4650 城关镇 Chengguan Tow n
11 5a 退耕紫花苜蓿 Returning farm lan d to M. sat iv a 12750 黄峁山 H uan gmao Mountain
灌木 Shrub 12 沙棘 H ip pop hae rh amnoide s 12000 黄峁山 H uan gmao Mountain
农田 Farmland 13 燕麦地 A v ena sati v a L. farmland 10950 云雾山 Yunw u Mountain
图 1
不同植被类型土壤 0~ 40 cm土层有机碳、全氮含量
F ig . 1
SOC and TN contents in 0~ 40 cm so il lay er of differ ent t ypes o f vegetat ion
地> 人工草地> 灌木> 农田的趋势。天然草地有机
碳水平是人工草地的 2. 92倍,是灌木的 3. 08倍, 是
农田的 3. 97倍;天然草地全氮水平是人工草地的 3
倍,是灌木的 3. 41倍,是农田的 3. 87倍。天然草地
生产力水平高, 盖度大, 有利于土壤全氮的积累, 所
以天然草地有机碳、全氮水平相对较高。人工草地
在补播、松土、浅耕翻和施肥等人工措施下有利于增
加生产力,改善土壤物理性状,增加土壤养分。沙棘
灌木地虽人为活动较少, 但天然植被稀疏,地面裸露
严重,土壤养分含量低。农田土壤有机碳、全氮含
量水平最低, 虽然化肥与有机肥料的投入及其植
物固定增加了土壤有机质含量, 但是地上部分的
生长与生物量的形成及收割减少了碳的归还, 再
加上长期的土壤翻耕和植物吸收矿质氮加大了对
有机质矿化利用, 从而导致土壤有机质、全氮含量
的降低 [ 10]。
2. 2
土壤有机碳、全氮垂直分布特征
10~ 20, 10~ 20, 20~ 30和 30~ 40 cm 4个土层
有机碳平均含量分别为 14. 1, 12. 89, 11. 21 和9. 20
g
kg- 1 , 全氮平均含量为 1. 48, 1. 36, 1. 22和 1. 02
g
kg- 1。由图 2、图 3可知,在选择的 13种植被类
型中,除 9年生长的人工苜蓿草地在 20~ 30 cm 土层
的有机碳含量相对 10~ 20 cm 无降低外, 随土壤深
度的增加,土壤有机碳、全氮含量均表现出逐渐降低
的趋势。植物根系的分布直接影响到土壤有机碳的
垂直分布,因为大量的死根通过老化、腐烂、分解,为
土壤提供了丰富的碳来源[ 11] ,而草地植被根系主要
集中在 0~ 40 cm 的表层土壤中,并且随着深度增加
而减少[ 12] 。此外,在地表形成的枯枝落叶层也是表
层土壤有机碳、全氮的重要来源 [ 13] , 地下 90%生物
量集中于 0~ 10 cm 的表土层[ 14] , 因此, 上层土壤有
机碳、全氮含量相对较高。各植被类型土壤有机
碳、全氮含量随着土壤深度增加而减少的程度不同,
663
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地
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分析 13种植被类型不同土层有机碳、全氮含量差异
显著性(表 2,表 3)。天然草地 0~ 10 cm 土层和 10
~ 20 cm 有机碳、全氮含量差异基本不显著,而 10~
20, 20~ 30, 30~ 40 cm 土层间有机碳、全氮含量差
异水平基本达到显著水平。3年人工草地随着土层
加深,土壤有机碳、全氮量虽逐渐减少, 但差异不显
著。随着生长年限的延长, 5年、7年、9年生人工草
地各土层之间有机碳、全氮含量差异性基本达到显
著水平。农田因为翻耕使土层间有机碳、全氮含量
差异不显著。可见,天然草地、人工草地和农田有机
碳、全氮分布格局不同。
表 2
土壤不同层次有机碳含量变化
Table 2
SOC contents in different soil layers, g
kg- 1
样地号
No.
土壤深度 S oil depth
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm 30~ 40 cm
天然草地 Natu ral grassland 1 26. 94
2. 61a 26. 51
3. 37a 23. 65
4. 37b 20. 58
3. 40c
2 26. 58
4. 52a 25. 15
4. 76a 22. 84
2. 76b 18. 62
2. 56c
3 25. 09
2. 38a 24. 18
2. 83a 22. 6
2. 81b 18. 53
3. 83c
4 23. 17
4. 65a 21. 35
4. 18b 18. 43
2. 98c 15. 4
3. 69d
5 14. 18
2. 74a 13. 4
2. 25a 11. 19
1. 65b 8. 49
1. 89c
6 14. 30
5. 05a 10. 91
4. 36ab
7. 60
3. 37bc 6. 27
3. 46c
人工草地 Art ifi cial grass lan d 7 8. 54
0. 19a
7. 6
0. 08b 7. 84
0. 24b 6. 78
0. 03c
8 8. 72
0. 06a 7. 59
0. 13b 6. 54
0. 19c 4. 61
0. 04d
9 9. 04
0. 12a 7. 60
0. 01b 5. 80
0. 1c 3. 28
0. 01d
10 4. 64
0. 01a 4. 34
0. 27ab 4. 13
0. 06bc 3. 73
0. 01c
11 8. 65
2. 54a 6. 60
0. 91ab 6. 02
0. 59ab 5. 23
0. 44b
灌木 Sh rub 12 9. 08
0. 07a 6. 87
0. 28b 4. 45
0. 09c 3. 77
0. 11d
农田 Farm land 13 4. 94
0. 47a
5. 41
0. 02ab 4. 62
0. 05b 4. 29
0. 08b


注:同行不同字母表示差异显著( P< 0. 05) ,下同
Note : Dif ferent let ters in the same l ine mean signi ficant diff erences at 0. 05 level, the s ame as below
664
第 5期 李金芬等:黄土高原云雾山草地土壤有机碳、全氮分布特征
表 3
土壤不同层次全氮含量变化
Table 3
TN cont ent in different soil layer, g
kg - 1
样地号
No.
土壤深度 S oil depth
0~ 10 cm 10~ 20 cm 20~ 30 cm 30~ 40 cm
天然草地 Natu ral grassland 1 2. 84
0. 30a 2. 85
0. 35a 2. 68
0. 44b 2. 33
0. 37c
2 2. 74
0. 42a 2. 66
0. 39a 2. 48
0. 29b 2. 09
0. 29c
3 2. 65
0. 26a 2. 55
0. 26ab 2. 44
0. 29b 2. 08
0. 39c
4 2. 42
0. 43a 2. 29
0. 39b 2. 06
0. 34c 1. 79
0. 38d
5 1. 56
0. 29a 1. 46
0. 22a 1. 29
0. 21b 1. 00
0. 21c
6 1. 37
0. 40a 1. 14
0. 41ab 0. 83
0. 34bc 0. 68
0. 35c
人工草地 Art ifi cial grass lan d 7 0. 96
0. 21a 0. 88
0. 007b 0. 88
0. 01b 0. 72
0. 007c
8 0. 96
0. 02a 0. 82
0. 01b 0. 69
0. 00c 0. 50
0. 007d
9 0. 95
0. 03a 0. 73
0. 007b 0. 57
0. 014c 0. 35
0. 007d
10 0. 47
0. 007a 0. 45
0. 014a 0. 4
0. 00b 0. 35
0. 00c
11 0. 89
0. 30a 0. 68
0. 10ab 0. 64
0. 11ab 0. 53
0. 05b
灌木 Sh rub 12 0. 88
0. 02a 0. 62
0. 04b 0. 48
0. 04c 0. 37
0. 02d
农田 Farm land 13 0. 56
0. 014a 0. 58
0. 02a 0. 47
0. 007b 0. 48
0. 007b


在同一土层, 13种植被类型土壤有机碳、全氮
含量不同(图 4,图 5) ,随着土层的加深,不同植被类
型草地土壤有机碳、全氮含量变化也不同,所以在不
同土层,各植被类型土壤有机碳、全氮含量大小排序
不同,但仍然表现为天然草地﹥人工草地﹥灌木﹥
农田。
2. 3
土壤有机碳、全氮含量关系
对云雾山地区天然草地、人工草地土壤有机碳
和全氮含量相关分析(图 4,图 5)发现, 二者之间均
呈现极显著正相关关系( P< 0. 01) ,天然草地土壤
的相关系数为 0. 996, 人工草地为 0. 987, 表明土壤
有机碳、全氮关系密切,变化趋势相同。天然草地有
机碳与全氮的相关系数大于人工草地,由此认为,天
然草地有机碳和全氮之间有更好的耦合关系。
665
草
地
学
报 第 18卷
2. 4
不同生长年限对草地土壤有机碳、全氮的影响
分别对生长 3 年、5年、7年和 9年的人工紫花
苜蓿草地 0~ 40 cm 土壤的有机碳、全氮含量进行测
定,结果表明:土壤有机碳、全氮含量随着紫花苜蓿
生长年限的延长而增加。5年生苜蓿生长达到高峰
期,这时土壤有机碳、全氮含量增加最明显; 7 年、9
年生苜蓿地土壤有机碳和全氮含量增加变慢。人工
苜蓿生长初期固氮能力低, 其生长发育需要消耗大
量的土壤养分。随着苜蓿生长年限的延长和生长发
育的进行,苜蓿根部形成大量的根瘤菌,固氮功能增
强,能将空气中的氮素固定到土壤中; 同时, 根系产
生一些有机分泌物和部分腐烂根系,可增加土壤中
的有机养分[ 15] 。人工草地随着生长年限的延长有
机碳、全氮含量逐渐增加, 土壤 C/ N 比随着生长年
限的延长减小, 7年、9年生与 3年、5年生土壤碳氮
比差异达显著水平( P< 0. 05) , 说明全氮含量增加
程度大于有机碳,尤其是 7年、9年生人工草地。
3
讨论
土地利用变化显著影响着陆地生态系统的结构
和功能[ 16] ,造成系统碳氮贮量的变化。土地利用类
型和覆盖变化既可改变进入土壤中的肥料和土壤有
机物的输入,又可通过改变小气候和土壤条件来影
响土壤有机碳的分解速率和氮素的矿化, 从而改变
土壤有机碳、全氮储量。王清奎等 [ 17]的研究发现土
地利用方式对土壤有机质影响差异显著, 其中阔叶
林含量最高,杉木人工林次之,竹林和农田最低。在
同一深度不同土地利用下有机碳含量比较一般为:
林地> 果园> 草地。吕唤春等 [ 18] 研究表明草地和
林地氮流失小于农用地。科尔沁沙地草地与耕地( 0
~ 10 cm) 土壤全氮含量的差异不显著,土地利用方
式对表层土壤全氮含量影响不大[ 19] 。朱霞等[ 20] 的
研究表明自然土壤植被被破坏或转为农田,土壤全
氮含量持续下降。田昆等 [ 21] 对剑湖湿地保护区土
壤特性的研究表明,湿地转为耕地后,与沼泽母土相
666
第 5期 李金芬等:黄土高原云雾山草地土壤有机碳、全氮分布特征
比有机质和全氮含量下降了 50% , 损失分别高达
43. 03%和 60. 71%。于贵瑞等[ 22] 的研究表明长白
山自然保护区植被有明显的碳汇功能, 若不包括因
收获移出生态系统的碳量, 则植被大约每年净吸收
碳量 1. 058
106 t, 这说明保护区的建立使碳以燃烧
等其他形式的损失减少,而碳汇功能增强。九寨沟
自然保护区由于较早地得到保护, 原始林、桦槭次生
林土壤物理性质均优于四川西部其他同类型植
被[ 23]。本研究表明: 云雾山地区 0~ 40 cm 土壤有
机碳、全氮含量排序为天然草地> 人工草地> 灌木
林地> 农田,表明保护区天然草地在碳氮储存方面
发挥着更积极的作用。云雾山自然保护区天然草地
经过 27年人为封禁, 采用自然修复的途径, 排除了
放牧及人为干扰后, 不仅牧草生产力可得到恢复, 草
地群落盖度提高,地上总生物量和各类生物量均会
增加,而且土壤养分也有很大提高, 从而使退化草
地生态系统逐渐得到恢复[ 24]。因此, 针对草地实行
适当的人为封育、补种措施,协调各种管理措施, 加
强保护力度,使保护区维持在良性循环的状态,不仅
能提高土地生产力,也能相应的加强土壤的碳汇功
能,减少 CO2 , N 2O等温室效应气体的排放, 缓解温
室气体对全球变化的影响。对退化严重的草地、部
分农田和荒地仅仅依靠自然恢复相当缓慢, 需要建
立人工草地,与天然草地结合,才能取得更好的经济
效益和生态效益。
云雾山草地土壤有机碳、氮以表层含量最高, 这
与方运霆、吕国红等[ 25, 26] 的研究结果相同。但因土
地利用方式和植被覆盖不同, 放牧、灌水、翻耕等人
为活动的影响, 云雾山天然草地、人工草地、灌木和
农田各土层土壤有机碳、全氮分布格局有所不同。
土壤有机碳、全氮的主要来源是植物残体,植物残体
首先进入土壤表层, 是土壤有机碳、全氮表层富集的
主要原因,这表明云雾山草地土壤作为碳、氮汇的脆
弱性。表层土壤最易受外界因素的干扰, 而 CO2 释
放速率主要受地表 5 cm 地温制约[ 27] , 随着全球变
暖,表层土壤有机碳分解释放的 CO 2 将会增加。因
此,保护云雾山草地生态系统,加强草地土壤地表覆
被的保护,对减少土壤碳排放、降低全球大气 CO 2
浓度升高的速度以及可持续开发云雾山自然保护区
的生态服务功能都具有重要意义。
天然草地、人工草地土壤有机碳和全氮含量均
呈现极显著正相关关系( P< 0. 01) , 这与李东、刘畅
等[ 5, 28]的研究结果相符。云雾山地区人工草地与天
然草地相比,土壤有机碳、全氮含量之间具有更好的
耦合关系,可能是由于人工草地受人为活动的干扰
较大,对土壤有机碳、全氮的影响不均一所造成的。
土壤有机碳、全氮之间相互影响, 但因为其中参与作
用的因素较多,如果通过控制土壤有机碳和全氮的含
量来促进云雾山地区土壤碳氮养分均衡和减少温室
气体的排放,还要对碳氮之间的作用机理有进一步的
研究,综合考虑环境与人为活动等多方面因素。
人工草地建植作为草地恢复的一项重要措施,
有助于改善土壤理化性质, 提高土壤养分含量, 同时
保持水土,调节气候,对畜牧业的发展和草地生态系
统的恢复都起了重要作用。张永亮等[ 29] 的研究表
明随着牧草生长年限延长,土壤有机质含量呈递增
趋势,草地类型对土壤有机质积累有明显影响。曾
希柏等[ 30] 对当前三江平原耕地种植方式下土壤全
氮含量研究却认为随着种植年限的延长, 土壤耕层
变薄氮素含量下降的趋势较为明显, 这与本文对人
工草地土壤的研究结果相反。万素梅等[ 31] 的研究
表明苜蓿生长超过一定年限,土壤氮素有一定恢复。
人工草地由于建植期的不同,地上植被生产力和生
物量的不同,加上施肥、杂草入侵等外界环境因素的
影响,土壤特征必然存在一定差异。云雾山人工苜
蓿地种植年限延长, 有机碳、全氮的含量逐步增加,
全氮含量增加程度大于有机碳。7年、9年生人工草
地土壤有机碳全氮含量相对 5 年生增加变慢,说明
应对人工苜蓿地进行适当的施肥管理, 控制放牧强
度,使地上部分适量归还, 保证土壤养分的收支平
衡,促进草地群落的健康演替,最大限度的发挥人工
草地的价值。
4
结论
4. 1
对 13种植被类型土壤有机碳、全氮含量及垂
直分布做了研究, 结果表明土壤有机碳、全氮含量排
序为:天然草地> 人工草地> 灌木> 农田,随着土层
深度的增加,土壤有机碳和全氮含量都呈现出降低
的趋势。在同一土层, 13种植被类型土壤有机碳、
全氮含量不同,随着土层的加深,不同植被类型草地
土壤有机碳、全氮含量变化也不同,但仍然表现为天
然草地﹥人工草地﹥灌木﹥农田。
4. 2
天然草地、人工草地土壤有机碳和全氮含量均
呈现极显著正相关关系( P< 0. 01) , 天然草地土壤
的相关系数为 0. 996, 人工草地为 0. 987, 天然草地
有机碳和全氮之间有更好的耦合关系。
4. 3
云雾山人工苜蓿地土壤有机碳、全氮随种植年
667
草
地
学
报 第 18卷
限的延长,变化幅度虽有不同,但增减趋势相同, 随
年限延长各组分含量有所提高,土壤 C/ N 比随着生
长年限的延长减小,说明全氮含量增加程度大于有
机碳。
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李美娟)
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