祁连山中段大野口流域不同植被土壤有机碳和理化性质变化特征研究

2023-05-30樊选

防护林科技 2023年3期

摘要為了加大对祁连山生态系统保护力度，在祁连山中段大野口流域进行了4种植被土壤有机碳和理化性质变化特性的研究。结果表明：4种植被土壤剖面0～40cm土层有机碳含量、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC均值排序为亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被，容重和pH均值排序为山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亚高山草甸植被。亚高山草甸植被比其他植被更有利于提高土壤有机碳含量、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC，与山地森林草原植被、山地草原植被和山地荒漠植被比较，0～40cm土层有机碳均值分别提高了1.16、5.50和7.43倍，总孔隙度均值分别增大了2.86%、7.46%和8.27%；水稳性团聚体均值分别增加了8.32%、15.38%和24.41%；CEC均值分别增加了4.58%、19.71%和44.72%。山地荒漠植被比其他植被更有利于提高土壤容重和pH，与山地草原植被、山地森林草原植被和亚高山草甸植被比较，0～40cm土层容重均值分别增大了0.76%、5.60%和9.09%，pH均值分别增大了1.39%、1.91%和2.56%。祁连山中段大野口流域的亚高山草甸植被比其他植被更有利于降低土壤容重和pH值。

关键词祁连山；大野口；植被；有机碳；理化性质；变化特征

中图分类号：S714.2文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.002

StudyonVariationCharacteristicsofSoilOrganicCarbonandPhysicalandChemicalPropertiesofDifferentVegetationinDayekouWatershedintheMiddlePartofQilianMountains

FanXuan

（DongdashanNatureConservationStation，ManagementCenterofGansuQilianMountainNationalNatureReserve，Zhangye734000，China）

AbstractInordertostrengthentheprotectionofecosystemintheQilianMountains，theorganiccarbonandphysicalandchemicalpropertiesoffourplantedcoverswerestudiedinDayekouWatershedinthemiddlepartofQilianMountains.Theresultsshowedasfollows：theorganiccarboncontent，totalporosity，waterstabilityaggregatesandthemeanvaluesofCECinthe0-40cmsoillayerofthefourplantedcoverswererankedintheorderofsubalpinemeadowvegetation>mountainforeststeppevegetation>mountainsteppevegetation>mountaindesertvegetation;theorderofbulkdensityandpHvalueswasmountaindesertvegetation>mountainsteppevegetation>mountainforeststeppevegetation>subalpinemeadowvegetation.Subalpinemeadowvegetationwasmorebeneficialtotheincreaseofsoilorganiccarboncontent，totalporosity，waterstableaggregatesandCECthanothervegetation.Comparedwithmountainforeststeppevegetation，mountainsteppevegetationandmountaindesertvegetation，themeanvalueoforganiccarbonin0-40cmsoillayerwasincreasedby1.16，5.50and7.43times，respectively，themeanvalueoftotalporosityincreasedby2.86%，7.46%and8.27%，respectively，themeanvaluesofwaterstableaggregatesincreasedby8.32%，15.38%and24.41%，respectively，andthemeanvalueofCECincreasedby4.58%，19.71%and44.72%，respectively.Comparedwithmountainsteppevegetation，mountainforeststeppevegetationandsubalpinemeadowvegetation，mountaindesertvegetationwasmoreconducivetoimprovingsoilbulkdensityandpHthanothervegetation.Inthe0-40cmsoillayer，themeanvalueofbulkdensityincreasedby0.76%，5.60%and9.09%，respectively，andthemeanvalueofpHincreasedby1.39%，1.91%and2.56%，respectively.SubalpinemeadowvegetationinDayekouWatershedinthemiddlepartofQilianMountainswasmorebeneficialthanothervegetationtothereductionofsoilbulkdensityandpHvalue.

KeywordsQilianMountains;DayekouWatershed;vegetation;organiccarbon;physicalandchemicalproperties;variationcharacteristics

祁连山中段大野口流域位于甘肃省国家级自然保护区[1]，近年来由于人类活动和超载放牧的影响，其生态环境发生了变化[2]。有关祁连山不同森林、草原和草地对土壤有机碳和理化性质变化特征的研究报道较多[3-10]。而祁连山中段大野口流域不同植被土壤有机碳和理化性质变化特征研究尚未见报道。为了加大对祁连山中段大野口流域生态环境保护力度，开展了该流域4种植被土壤有机碳和理化性质变化特征研究。

1研究区概况

研究区位于祁连山中段大野口流域（100°16′—100°31′E，38°16′—38°33′N），东起马鬃梁，西至西沟梁，南与排露沟为邻，北与正南沟接壤，海拔1800～3400m，年日照时数2000～2200h，降水量150～400mm，蒸发量950～1000mm，≥10℃的积温1500～1600℃，无霜期120～125d。研究区基本情况见表1。

2研究方法

2.1样品采集及测定方法

2022年7月30日在祁连山中段大野口流域，在山地荒漠植被、山地草原植被、山地森林草原植被和亚高山草甸植被区分别设置100m×100m的4个样品采集区，每个采集区按对角线布置5个样点，从地表垂直向下挖掘40cm深的土壤剖面，按照0～＜10cm、10～＜20cm、20～＜30cm和30～＜40cm间距自下而上逐层采集土样各3kg，用4分法带回1kg混合土样供室内化验分析。土壤有机质、容重、总孔隙度、团聚体、CEC（阳离子交换量）和pH测定参考文献[11]。

2.2数据处理方法

采用Excel2003和SPSS统计软件进行数据统计分析，差异显著性采用多重相比，LSD检验。

3结果与分析

3.1不同植被土壤剖面有机碳含量变化特征

由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层有机碳含量均值由大到小的变化顺序依次为：亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亚高山草甸植被0～40cm土层有机碳均值与其他3种植被比较，差异极显著（P＜0.01）。亚高山草甸植被、山地森林草原植被、山地草原植被和山地荒漠植被有机碳含量与剖面土层垂直深度之间呈线性负相关关系，R2分别为-0.8671、-0.8642、-0.8991和-0.8932。随着剖面土层垂直深度的加深，不同植被有机碳含量在递减。4种类型植被0～＜10cm土层有机碳含量与10～＜20cm比较，变化均不显著（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm比较，变化均极显著（P＜0.01）。

3.2不同植被土壤剖面物理性质变化特征

3.2.1容重变化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层容重均值由大到小的变化顺序依次为：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亚高山草甸植被。山地荒漠植被0～40cm土层容重均值为1.32g.cm-3，与山地草原植被比较，差异不显著（P＞0.05），与山地森林草原植被比较，差异显著（P＜0.05），与亚高山草甸植被比较，差异极显著（P＜0.01）。山地荒漠植被、山地草原植被、山地森林草原植被和亚高山草甸植被容重与剖面土层垂直深度之间呈线性正相关关系，R2分别为0.9542、0.9654、0.9846和0.9831。随着剖面土层垂直深度的加深不同植被容重在递增，山地荒漠植被0～＜10cm土层容重为1.29g.cm-3，与10～＜20cm和20～＜30cm比较，差异不显著（P＞0.05），与30～＜40cm比较，差异显著（P＜0.05）；地草原植被0～＜10cm土层容重为1.26g.cm-3，与10～＜20cm和20～＜30cm比较，差异不显著（P＞0.05），与30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；山地森林草原植被0～＜10cm土层容重为1.22g.cm-3，与其他各层比较，差异不显著（P＞0.05）；亚高山草甸植被0～＜10cm土层容重为1.19g.cm-3，与其他各层比较，差异不显著（P＞0.05）。

3.2.2总孔隙度变化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层总孔隙度均值由大到小的变化顺序依次为：亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亚高山草甸植被0～40cm土层总孔隙度均值为54.34%，与山地森林草原植被比较，差异不显著（P＞0.05），与山地草原植被和山地荒漠植被比较，差异显著（P＜0.05）。4种类型植被总孔隙度与剖面土层垂直深度之间呈线性负相关关系，R2分别为-0.9785、-0.9851、-0.8993和-0.9543。随着剖面土层垂直深度的加深，不同植被总孔隙度在递减。亚高山草甸植被0～＜10cm土层总孔隙度为55.09%，与其他各层比较，差异不显著（P＞0.05）；山地森林草原植被0～＜10cm土层总孔隙度为53.96%，与其他各层比较，差异不显著（P＞0.05）；山地草原植被0～＜10cm土层总孔隙度为52.45%，与10～＜20cm和20～＜30cm比较，差异不显著（P＞0.05），与30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；山地荒漠植被0～＜10cm土层总孔隙度为51.32%，与10～＜20cm和20～＜30cm比较，差异不显著（P＞0.05），与30～＜40cm比较，差异显著（P＜0.05）。

3.2.3水稳性团聚体变化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层水稳性团聚体均值由大到小的变化顺序依次为：亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亚高山草甸植被0～40cm土层水稳性团聚体均值为29.41%，与山地森林草原植被比较，差异显著（P＜0.05），与山地草原植被和山地荒漠植被比较，差异极显著（P＜0.01）。4种类型植被水稳性团聚体与剖面土层垂直深度之间呈线性负相关关系，R2分别为-0.9367、-0.9942、-0.9381和-0.9727。随着剖面土层垂直深度的加深，不同植被水稳性团聚体在递减，亚高山草甸植被0～＜10cm土层水稳性团聚体为30.99%，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm比较，差异显著（P＜0.05），与30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；山地森林草原植被0～＜10cm土层水稳性团聚体为29.46%，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；山地草原植被0～＜10cm土层水稳性团聚体为26.72%，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm比较，差异显著（P＜0.05），與30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；山地荒漠植被0～＜10cm土层水稳性团聚体为25.25%，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm比较，差异显著（P＜0.05），与30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）。

3.3不同植被土壤剖面化学性质变化特征

3.3.1CEC变化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层CEC均值由大到小的变化顺序依次为：亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被。亚高山草甸植被0～40cm土层CEC均值为22.59%，与山地森林草原植被比较，差异不显著（P＞0.05），与山地草原植被和山地荒漠植被比较，差异极显著（P＜0.01）。4种类型植被CEC与剖面土层垂直深度之间呈线性负相关关系，R2分别为-0.8927、-0.9323、-0.9096和-0.9346。随着剖面土层垂直深度的加深，不同植被CEC在递减。山地森林草原植被0～＜10cm土层CEC为22.96%，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm比较，差异显著（P＜0.05），与30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）；其他3种类型植被0～＜10cm土层CEC，与10～＜20cm比较，差异不显著（P＞0.05），与20～＜30cm和30～＜40cm比较，差异极显著（P＜0.01）。

3.3.2pH变化特征由表2可知，不同植被土壤剖面0～40cm土层pH均值由大到小的变化顺序依次为：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亚高山草甸植被。山地荒漠植被0～40cm土层pH均值为8.01，与其他3种类型植被比较，差异不显著（P＞0.05）。4种类型植被pH与剖面土层垂直深度之间呈线性正相关关系，R2分别为0.8909、0.9862、0.9436和0.7578。随着剖面土层垂直深度的加深不同植被pH在递增，4种类型植被各土层pH之间差异均不显著（P＞0.05）。

4结论

不同植被土壤剖面0～40cm土层有机碳、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC均值由大到小的变化顺序依次为：亚高山草甸植被＞山地森林草原植被＞山地草原植被＞山地荒漠植被，容重和pH均值由大到小的变化顺序依次为：山地荒漠植被＞山地草原植被＞山地森林草原植被＞亚高山草甸植被。随着剖面土层垂直深度的加深，不同植被有机碳、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC在递减，容重和pH在递增。不同植被有机碳、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC与剖面土层垂直深度之间呈线性负相关关系，容重和pH与剖面土层垂直深度之间呈线性正相关关系。亚高山草甸植被比其他植被更有利于提高土壤有机碳、总孔隙度、水稳性团聚体和CEC，山地荒漠植被比其他植被更有利于提高土壤容重和pH。应加强对山地荒漠植被和山地草原植被的生态环境保护力度，进一步提高生态环境质量。

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