川西北高寒地区土壤有机碳含量垂直分布特征及其与土壤特性的关系

摘要

红原县位于四川省西北部,地处青藏高原东南边缘,平均海拔3600 米以上,年均气温1.4℃,属于高寒地区。在高寒地区,其土壤因气温低,是很重要的碳库,并且该碳库对全球气候变暖十分敏感。由于其特殊的气候条件,影响有机碳含量的因素有可能不同于其他地区,并且关于川西北高寒地区土壤有机碳垂直分布特征及其与土壤特性相关关系的研究鲜见报道。因此,本文选择青藏高原东部边缘川西北红原县的三种典型土壤(亚高山草甸土、泥炭草甸土和冲积土)为研究对象,研究其土壤剖面不同层次有机碳和全氮、全磷含量以及C/N 、C/P 的变化,探讨了有机碳含量和他们之间的相关关系。试验结果如下:(1)随着土壤深度的增加,冲积土和亚高山草甸土的有机碳含量降低,这可能主要是与植物地上部的枯枝落叶量以及根系的垂直分布有关,因为大量的死根腐解归还,为土壤提供了丰富的碳源;此外,植物的地上部的枯枝落叶也是表土层有机碳的重要来源.泥炭草甸土的有机碳含量在20-40cm 土壤深度最小,随后随土壤深度增加有机碳含量增加,这和土壤含水量的变化一致,说明土壤有机碳的这种变化可能是因为含水量的不同导致的微生物的变化造成的。在土壤不同深度都是泥炭草甸土的有机碳含量最大,其次是冲积土,最小的是亚高山草甸土.这可能与植物地上部和地下部的生物量有关,以及与土壤含水量有关。生物量越大,形成的有机质越多,而泥炭草甸土的含水量过高,会抑制有机质的分解,有利于有机质的累积。(2)泥炭草甸土全氮含量随土壤深度变化较大,在20-40cm 含量最低,在60-80cm 深度含量最高,而冲积土和亚高山草甸土全氮含量都土壤深度增加而降低,说明在这两种土壤氮主要累积在上层。在各个土壤深度,都是泥炭草甸土最高,亚高山草甸土最低。三种土壤类型的全氮含量的变化与有机质基本一致,这说明土壤全氮主要以有机氮的形式存在有机质中;三种土壤类型全氮含量的这种变化,可能主要是因为植物根系分布不同造成的。(3)亚高山草甸土、冲积土和泥炭草甸土全磷含量都随土壤深度增加而降低。在三种土壤中都是表层土壤全磷含量最高,这可能是因为植物根系能吸收下层土壤磷素,对土壤全磷有表聚作用。(4)本研究三种土壤的C/N 比都小于25 :1 ,说明在川西北高寒地区土壤有机氮容易矿化,直接导致土壤无机氮含量的增加。本研究的结果表明土壤表层(0-20cm)亚高山草甸土、泥炭草甸土和冲积土碱解氮含量分别为313mg/kg 、652 mg/kg 和412 mg/kg .(5)三种土壤有机碳含量都与全氮含量显著相关,其相关系数亚高山草甸土、泥炭草甸土和冲积土分别为0.999 、0.965和0.992 ;而冲积土的有机质含量还与全磷含量和C/P 显著相关,相关系数分别为0.902 和0.982。