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《中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)》 2011年
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黄土高原天然草地生态系统土壤有机碳蓄积研究

刘伟  
【摘要】:随着全球气候变化和陆地生态系统碳循环研究的发展,碳蓄积正成为草地生态系统研究的热点。草地作为地球上分布最广的植被类型之一,对全球气候变化具有一定的影响和响应。草地生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在陆地生态系统碳循环过程中起着重要作用。而目前大多数草原生态系统有机碳的研究多基于普查资料、遥感数据或模型估算,真正意义上的野外调查数据很是缺乏。 本研究以黄土高原4种主要草地类型(森林草原、典型草原、高寒草甸草原、荒漠草原)为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳(SOC)和有机碳密度(SOCD)的分布特征及其影响因素,初步估算了黄土高原中部天然草地土壤有机碳蓄积量。结果表明: (1)黄土高原天然草地土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,其中0~20 cm土壤有机碳含量与20~40、40~60、60~80、80~100 cm有机碳含量差异显著;且不同的草地类型,这种减少的幅度不同,高寒草甸草原的土壤有机碳含量减少幅度最大,荒漠草原减幅最小。而土壤有机碳密度因草地类型不同,表现出不同的剖面垂直变异性,其中典型草原和高寒草原土壤有机碳密度随土层深度的增加而减小,森林草原土壤有机碳则呈现先减小后增加的趋势,荒漠草原有机碳密度空间变异性最小,各土层间差异不显著。对于整个土层而言,不同草地类型间的土壤有机碳密度变异程度也不同,典型草原变异系数最大,高寒草甸草原最小。 (2)4种草地类型土壤有机碳含量分布规律:0~40 cm土层:高寒草甸草原典型草原森林草原荒漠草原,40~100 cm土层:高寒草甸草原森林草原典型草原荒漠草原;黄土高原上高寒草甸草原、森林草原、典型草原土壤有机碳都集中分布在0~40 cm土层,分别占0~100 cm的71%、50%、46%,而荒漠草原各层土壤有机碳含量分布较均匀。 (3)在研究区域内,土壤有机碳含量和密度与海拔呈显著正相关;0~40 cm土壤有机碳含量与土壤含水量呈显著正相关,而0~60 cm土壤有机碳密度与土壤含水量显著正相关;有机碳含量和全氮有极显著的正相关性;有机碳含量和密度都与年均温呈极显著负相关。 (4)黄土高原中部有机碳密度分布很不均匀,由东向西呈现先增加后减少再增加的变化趋势。4种类型草原中,1 m深土壤有机碳密度由大到小依次为高寒草甸草原典型草原森林草原荒漠草原,其值分别为18.30 kg·m~(-2)、4.99 kg·m~(-2)、4.69 kg·m~(-2)和1.50 kg·m~(-2)。黄土高原中部天然草地总面积2.02×107 hm2,经克里格插值得出0~1 m深度土壤碳蓄积量为1.06 Pg C(1 Pg=1×1015g)。
【学位授予单位】:

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