黑河上游山地青海云杉林土壤有机碳特征及其影响因素

以黑河上游祁连山中段青海云杉林为研究对象,分析了不同林区云杉林表层(0~20 cm)土壤有机碳的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明：祁连山中段3个林区青海云杉林表层土壤有机碳含量为寺大隆林区[(9.38±0.72)%]>西水林区[(7.81±0.43)%]>大河口林区[(6.06±0.30)%],土壤有机碳含量平均值为(7.41±0.28)%,变异系数为37.9%。土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。经主成分分析表明,海拔和土壤pH值是影响土壤有机碳含量的第一主成分,土壤全氮是第二主成分,云杉林密度是第三主成分,累计解释率为72.47%。     

祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系

为阐明祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林分布带对其土壤碳、氮含量的影响,以分布在祁连山东段和西段的典型青海云杉林为研究对象,通过野外取样和室内分析,论述了青海云杉林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系。结果表明:(1)祁连山东、西段土壤剖面有机碳含量均随土壤深度的增加而减小,但不同土层差异显著性不同,0~40cm含量分别为73.57±17.17g·kg-1和45.85±11.93g·kg-1;东、西段土壤剖面有机碳储量没有明显的变化规律,0~40cm有机碳储量分别为205.51±39.44t·hm-2和134.93±25.80t·hm-2。(2)祁连山东、西段土壤全氮含量随土层深度变化和不同土层差异显著性变化规律同土壤有机碳含量,0~40cm全氮含量分别为4.56±0.88g·kg-1和2.81±0.66g·kg-1;东、西段土壤全氮储量亦同土壤有机碳储量变化规律,0~40cm储量分别为12.77±2.08t·hm-2和8.38±1.56t·hm-2。(3)祁连山东、西段土壤剖面不同土层C/N比差异显著性变化规律相同,其C/N值分别为15.92±1.24和16.10±2.07;C/N比值大小主要取决于有机碳含量;线性分析表明,土壤有机碳与全氮含之间呈极显著的正相关关系,可用乘幂曲线模型Y=aXb较好地描述(p0.01)。上述研究结果可为祁连山水源涵养林建群种青海云杉林的经营和管理提供理论依据和数据支撑。     

伊犁山地不同海拔土壤有机碳的分布

以乌孙山北坡、科古琴山南坡为例,分析伊犁山地南北坡土壤有机碳的分布特征和影响因素。结果表明:①0-50 cm范围内,高寒草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,荒漠草原土壤有机碳含量最低。土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而降低,高寒草甸随土壤深度的增加土壤有机碳下降幅度最大;②伊犁山地土壤腐殖化程度高,氮矿化能力强。大部分海拔的土壤碳氮比随土壤深度的增加而减少。河谷南坡碳氮比降低速率要大于河谷北坡。③土壤有机碳与全氮、全磷以及土壤含水率表现出良好的正相关性;与pH值表现出较好的负相关性,特别是20-50 cm处。植被类型分布和人类活动影响对土壤有机碳垂直变化影响显著。     

黄河三角洲芦苇盐沼土壤碳、氮含量和储量的垂直分布特征

沿自陆向海方向,在黄河三角洲潮汐区芦苇(Phragmites australis)盐沼中,采集0~60 cm深度土壤的样品,研究土壤碳、氮含量与储量的垂直分布特征。结果表明,在垂直方向上,随土壤深度的增加,土壤有机碳、无机碳和全碳含量在减少,铵态氮、硝态氮和全氮含量在减少,土壤有机碳和全氮储量也在减少,土壤有机碳储量低于全国平均值;土壤全氮含量的垂直分布主要受制于土壤有机质的分布;土壤有机碳、全碳和全氮储量主要集中分布在土壤表层。根据土壤碳氮比,相对近陆的采样点1的土壤有机质来源主要为陆源,其他采样地的土壤有机质除来自陆地外,海洋也是其重要的来源。研究区域土壤含水率分别与土壤有机碳含量、全碳含量、全氮含量和全氮储量显著正相关(n=20,p0.01);土壤全碳含量、全氮含量分别与土壤容重显著正相关(n=20,p0.01);土壤全氮含量、全碳储量分别与土壤p H显著负相关(n=20,p0.05);土壤碳、氮含量和储量都与土壤盐含量不相关;土壤碳、氮含量和储量分别与螃蟹洞数量呈显著指数负相关。     

试论贺兰山植物多样性的若干特点

通过实地考察,对贺兰山植物多样性特点进行了系统研究。研究结果表明,贺兰山植物多样性主要表现为植物种类丰富多样、区系地理成分复杂多样、山地植被垂直带类型多样和形态、生理生态适应性多样等一系列鲜明特点：根据中国植被分类标准,山体植被带分为山麓荒漠草原带、旱生乔灌木带、油松山杨林带和高山灌丛带：不同植被带由不同的植被类型组成;植被类型除了受海拔梯度影响外,水分条件也成为影响植被坡向分异的关键因子,从山麓到山顶,阴坡的植被类型依次为荒漠、荒漠草原、典型草原、疏林灌丛、亚高山灌丛、高山灌丛草甸,而阳坡的植被类型依次为灌丛、湿性针叶林、寒温性针叶林、亚高山针叶林和高山灌丛草甸。该研究对于了解中国干旱区草原和荒漠过渡区的山地植被空间分布特征具有重大意义。     

伊犁河谷不同植被带下土壤有机碳分布

结合2008年和2009年野外实地调查与室内分析的资料,运用方差分析等方法对伊犁河谷高山草甸、草甸草原、典型草原、荒漠草原、温性针叶林等9种不同植被条件下的土壤有机碳含量分布及其储量进行了分析估算.研究结果表明:伊犁河谷土壤有机碳含量因植被类型变化而不同.在0～50 cm土层范围,高山草甸、草甸草原土壤有机碳含量较高,其次是温性针叶林和典型草原,含量最低的是隐域植被和荒漠植被土壤.除隐域植被外,各植被类型下土壤有机碳含最基本呈随着土层深度增加而降低的,变化趋势.有机碳密度同样是高山草甸、草甸草原和温性针叶林土壤有机碳密度较高且比较相近,荒漠植被下土壤有机碳密度最低.伊犁河谷草地表层土壤有机碳含量高、密度大,因此应重视对伊犁河谷草地的保护,尤其要保护草地表层土壤以降低浅层土壤有机碳发生变化的可能性,维护土壤碳库的稳定性.     

阿尔泰山南坡土壤有机碳密度的分布特征和储量估算

在陆地生态系统中土壤有机碳库是重要的碳库之一,对于研究全球碳循环和温室效应有重要影响。通过野外实地采样和室内分析,按照0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~100 cm的土壤分层方法,综合分析了阿尔泰山南坡土壤有机碳密度的分布特征,并估算了该地区的有机碳储量。结果表明:(1)在阿尔泰山南坡土壤有机碳密度随海拔梯度的变化具有一定的变化规律,海拔在500~2 400 m之间,土壤有机碳密度呈现逐渐增加的趋势;2 400~3 000 m之间,出现下降趋势;(2)土壤有机碳密度在0~100 cm土壤层内呈递减趋势,且不同土层有机碳密度的变异程度不同;在土壤各个土层深度,9种土壤类型的有机碳密度均有显著差异(p0.05);(3)研究区域0~100 cm有机碳储量为0.477 4 Pg,各土壤类型储量差异显著(p0.05),亚高山草甸土的储量最多,山地灰色针叶林土次之,储量最少的出现在高山寒冻土和棕钙土;其中0~30 cm层土壤有机碳储量为0.225 Pg,占总储量的44.13%。研究结果为估算不同土壤类型土壤有机碳密度,以及分析碳源碳汇提供了数据参考,并对进一步研究此地区碳循环具有一定意义。     

祁连山北坡土壤特性与植被垂直分布的关系

祁连山垂直植被带沿海拔从低到高依次为荒漠草原带、干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带、高山寒漠草甸带,在这些植被带上选择典型的植被类型设置样地,采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO3分子式求法、土壤烘干法、环刀法等方法进行土壤特性相关因子调查分析.结果表明:1.荒漠草原带土壤有机质含量只有1.65％,全氮量和全磷量分别是0.14％和0.089％,含量最少,而干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带土壤有机质含量相差不大,都在10％～12％之间变动.2.青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛、牧坡草地、无林地其下0 ～60 cm的土壤容重依次增大,从0.53 g/cm3增大到1.02 g/cm3.相应地,其下土壤孔隙度依次减小,从72.64％减小到48.11％.3.祁连山北坡不同土壤类型上的优势种数量随海拔升高呈先逐渐增加而后逐渐减少,即呈倒U型分布趋势.了解和掌握土壤特性和植被垂直分布之间的响应关系,可为植被恢复提供科技支撑.     

甘肃河西山地土壤有机碳储量及分布特征

山地土壤具有强异质性和较高的碳密度，研究山地土壤有机碳的储量、空间分布特征和影响因素，对理解未来气候变化情景下该区土壤碳-大气反馈具有重要意义。河西山地地形复杂，水热梯度明显，是研究土壤有机碳空间格局的理想区域。利用河西山地126个土壤剖面数据，分析了0~100 cm土壤有机碳的储量、空间分布特征及其与环境因素的关系。结果表明：河西山地0~100 cm土壤有机碳密度均值15.04±7.24 kg·m^-2，区域土壤有机碳储量1.37±0.66 Pg，其中50%储存在高寒草甸和亚高山灌丛草甸。研究区土壤有机碳密度从高到低依次为亚高山灌丛草甸（41.15±18.47 kg·m^-2）、山地草甸草原（40.26±9.59 kg·m^-2）、山地森林（34.57±14.52 kg·m^-2）、高寒草甸（29.19±14.58 kg·m^-2）、山地草原（19.28±11.33 kg·m^-2）、荒漠草原（9.83±4.14 kg·m^-2）、高寒草原（8.59±2.47 kg·m^-2）、高寒荒漠（5.89±3.18 kg·m^-2）、草原化荒漠（5.16±3.06 kg·m^-2）、温带荒漠（5.00±3.35 kg·m^-2）。土壤有机碳的空间分布与地形和气候因子显著相关。土壤有机碳密度随着海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势，阴坡土壤有机碳密度显著高于阳坡和半阴坡。土壤有机碳密度随年平均降水量增多而增多，随年平均温度的升高呈现出先增加后减少的趋势。     

祁连山高山灌丛生物量及其分配特征

分布于青海云杉林上线的祁连山高山灌丛是祁连山水源涵养林效益最佳林型,研究高山灌丛生物量是生态系统生产力的重要体现,也是群落结构和功能的主要测度之一。以祁连山排露沟流域3 300～3 700 m高山灌丛为研究对象,采用标准地、样方收获法以及壕沟挖掘方法,对不同海拔高度10个固定样地灌丛生物量,器官生物量进行调查,分析了不同海拔梯度灌丛的叶、枝、须根、细根、粗根烘干重数据及其生物量分配特征。结果表明：祁连山高山灌丛总生物量为12 869.39±3 306.16 kg/hm²(平均值±标准差,n=10),其中器官分配以枝生物量所占比例最高,达32.21%,叶、须根、细根、粗根的比例分别为15.70%、14.06%、11.13%和26.90%。不同海拔梯度灌丛生物量器官分配比例差异较大,地上生物量平均为6 097.17kg/hm²,地下生物量平均为6 772.22kg/hm²,不同海拔根茎比在0.56～1.93之间变化,海拔3 500 m处根茎比达最大。祁连山高山灌丛生物量与海拔呈现显著的负相关（R² = 0.898 7,p＜0.01）,随着海拔的升高,灌丛总生物量,地上以及地下生物量均呈现下降的趋势。研究结果可为内陆河流域生态环境的保护及其高山灌丛对全球气候变化的响应研究提供重要理论依据和应用资料。     

祁连山青海云杉林动态监测样地土壤pH和养分的空间异质性

为了探讨青海云杉林对土壤pH和养分的影响,选择祁连山青海云杉林动态监测样地(340 m×300 m)为试验样地采集土样,利用经典统计学和地统计学方法对其空间异质性进行了研究。结果表明:(1)pH、水解氮和全磷为弱变异性,有机碳、全氮、速效磷、全钾和速效钾为中等变异性,它们的大小依次为速效钾 >有机碳 >速效磷 >全氮 >全钾 >水解氮 >全磷 >pH。(2)半方差最优模型拟合分析表明,pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷和速效钾均符合球状模型,有机碳和全钾均符合指数模型;pH、有机碳、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾的变程依次为108.8 m、88.5 m、112.8 m、131.9 m、143.3 m、73.3 m、73.3 m和134.7 m。从空间结构特征看,pH具有中等强度的空间自相关,而养分表现出强烈的空间自相关。(3)pH和养分均呈斑块状分布,有机碳和氮素具有相似的空间分布格局,全磷和速效钾分布变化较为明显,速效磷和全钾分布变化较为平缓。上述研究结果可为祁连山青海云杉林土壤pH和养分的取样设计和空间分布图制作等提供参考,也可为青海云杉林的土壤环境恢复与重建提供科学依据。     

疏勒河源冻土区高寒草甸土壤碳氮含量特征

土壤碳氮是高寒植被响应多年冻土区生态环境变化的重要营养和能源物质,但对其调查仍以生长季的单次采样为主,缺乏对其他季节的研究,这对于准确把握多年冻土区土壤碳氮含量及储量评估存在明显局限性。为此,本研究以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区高寒草甸为对象,对0—50 cm土层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）、全氮（Total Nitrogen, TN）含量及其比值（C/N）的剖面分布和季节变化及其影响因素进行分析。结果表明：（1）SOC、TN剖面分布规律一致,0—10 cm土层均显著高于10—50 cm各层（P<0.05）,0—50 cm深度仅秋季逐渐下降,而春夏冬季0—30 cm递减。（2）SOC、TN含量存在季节变化,SOC表现为夏季>冬季>春季>秋季,TN表现为春秋冬季含量一致,夏季略低。（3）C/N季节变化显著,夏季显著最高,秋季显著最低（P<0.05）。（4）土壤含水量和生物量是影响SOC、TN及C/N剖面分布和季节变化的关键因素。（5）夏季土壤碳氮密度均高于全年平均。可见,仅单一节点（生长季为主）调查以表征全年土壤碳氮储量存在高估趋势。     

基于 FAREAST 模型的青海云杉中-幼龄林生物量 碳沿海拔梯度分布特征

为预测未来青海云杉在不同海拔梯度上的分布范围，基于 FAREAST 模型，对祁连山西部、 中部和东部 3 个站点的青海云衫（Picea crassifolia）中-幼龄林（0～60 a）生物量碳的海拔分布特征进 行模拟。结果表明：（1）在同一站点，青海云杉幼苗幼树生物量碳在中间海拔分布最多，集中在海 拔 2 800～3 100 m 之间，此范围以外，生物量碳随之减少。（2）不同站点比较，青海云杉幼苗幼树平 均生物量碳在祁连山中部最高，达到 27.48 ± 5.51 t·C·hm-2，其次为东部的 24.56 ± 3.50 t·C·hm-2 和 西部的 23.80 ± 2.07 t·C·hm-2。（3）青海云杉幼苗幼树分布的海拔范围约在 2 500～3 400 m 之间，但 不同站点间存在差异。模拟得出，祁连山区青海云杉幼苗幼树生物量碳分布存在最佳海拔区间 2 800～3 100 m，高于或低于该区间时，青海云杉的生长和更新过程将会受到限制。祁连山中部青 海云杉幼苗幼树生物量碳高于东部和西部，表明中部是青海云杉生长和潜在分布的最佳区域，导 致东、西部区域更新较差的原因可能是由于东部受人类活动的影响更加频繁，而西部山区则可能 更易受干旱胁迫的影响。     

中国南北过渡带土壤碳氮空间特征及暖温带与亚热带界限

秦巴山区是中国南北过渡带的主体,过渡带分界划分在学界一直存在争议,确定和改进划分指标对构建中国生态地理格局有重要作用。土壤作为过渡带的核心部分,其关键指标的空间分布及变异机制对识别过渡效应和区域特征有指示作用。本文基于土壤二普资料,采用空间模拟和地统计方法分析土壤有机碳/全氮空间特征及与主要自然地理要素的关系。结果显示,秦巴山区有机碳/全氮含量空间分布趋势一致,存在3个高值区、1个次高值区和1个低值区。高值区分布在秦岭、大巴山高海拔区域和嘉陵江以西山地,含量分别为15.03~71.04 g/kg、1782.61~7710.00 mg/kg;低值区沿秦岭北坡的渭河谷地、南五台山和伏牛山分布,含量分别为0.64~6.50 g/kg、110.00~885.96 mg/kg;次高值区主要在汉江两侧、秦巴山地之间海拔< 1000 m及嘉陵江两侧略高于1000 m的山体,含量介于以上二者之间,自西向东呈南北向宽幅逐渐增大的“喇叭状”趋势。综合考虑地形—植被—气候作用,发现秦岭南坡—大巴山北坡有机碳/全氮次高值区分布范围与1000 m等高线、暖温带落叶阔叶林带（含常绿成分）和亚热带常绿落叶阔叶混交林带上限、1月0 ℃等温线、7月24 ℃等温线较一致,区内1月、7月、季节和全年气温变化较小,各季降雨变幅大,该区是亚热带向暖温带过渡的主体,北界大致沿都江堰—茂县—平武—文县和秦岭南坡1000 m等高线分布,南以都江堰—北川—青川和大巴山北坡1000 m等高线为界。有机碳/全氮空间变化为亚热带—暖温带的划界提供一定依据,进一步识别典型区土壤过程及生态效应,将全面揭示土壤多维过渡特征及其变异机理。     

改造华家岭防护林带的土壤改良效果

为探讨华家岭低效防护林带改造对土壤的改良效果,在华家岭地区选取生长不良的低效杨树纯林和改造后的云杉纯林、云杉×杨树、云杉×油松、云杉×落叶松混交林5种典型林带类型,对其土壤理化性状进行对比研究。结果表明:（1）云杉纯林及其混交林土壤的平均容重、平均毛管孔隙度、总孔隙度、通气度与杨树纯林的差异显著（p<0.05）,经过低效林改造后的云杉纯林及其混交林较杨树纯林的土壤容重有所下降,孔隙度和通气性有所提高\.（2）除速效P外,各林型的土壤速效N、速效K、全N、全P、全K和有机质含量随土层深度的增加而降低;云杉纯林及其混交林的土壤有机质含量、速效N、P、K和全量N、P、K养分均高于杨树纯林,pH值低于杨树纯林\.（3）云杉纯林及其混交林的有机质含量和全N含量与容重和总孔隙度的相关性较杨树纯林的好,云杉纯林及其混交林对土壤理化性能的改良作用优于杨树纯林。     

Soil organic carbon pools in alpine to nival zones along an altitudinal gradient (4400–5300 m) on the Tibetan Plateau

To accurately estimate soil organic carbon (SOC) storage in upper alpine to nival zones on the Tibetan Plateau, we inventoried SOC pools in 0–0.3 m profiles along an altitudinal gradient (4400–5300 m asl). We also studied vegetation properties and decomposition activity along the gradient to provide insight into the mechanisms of SOC storage. The vegetation cover and belowground root biomass showed a gradual increased with altitude, reaching a peak in the upper alpine zone at 4800–4950 m before decreasing in the nival zone at 5200–5300 m.Decomposition activity was invariant along the altitudinal gradient except in the nival zone. SOC pools at lower sites were relatively small (2.6 kg C m⁻² at 4400 m), but increased sharply with altitude, reaching a peak in the upper alpine zone (4950 m; 13.7 kg C m⁻²) before decreasing (1.0 kg C m⁻² at 5300 m) with altitude in the nival zone. SOC pool varied greatly within individual alpine meadows by a factor of five or more, as did bulk density, partly due to the effect of grazing. Inventory data for both carbon density and bulk density along altitudinal gradients in alpine ecosystems are of crucial importance in estimating global tundra SOC storage.     

卧龙自然保护区土地利用变化对土壤性质的影响

森林景观受干扰后的次生演替、人工林种植与农业耕作等在许多方面影响着土壤性质的变化。研究选取了四川卧龙自然保护区作为研究地点 ,阐述湿润高山区的土地利用方式与土壤性质之间的关系。选择了六种典型的土地利用方式加以比较 ,方差分析结果表明 ,不同土地利用之间土壤容重、全氮、有机碳、速效磷、速效钾的含量差异显著。相比之下 ,农田土壤养分含量偏低 ,而灌丛有着较高的有机碳、总氮与有效氮含量。 0～ 4 0cm土壤碳的储量变化幅度不大。综合土壤退化指数表明 ,坡耕地 ,撂荒地与人工林有土壤退化的趋势 ,而灌丛与次生林对土壤的性质有着改善的作用。人工林年龄与土壤有机碳、有机氮的含量正相关。