干旱河谷區(qū)土壤有機碳及其質量分配特征

姜廣爭 宮淵波

摘要 [目的]研究干旱河谷區(qū)土地利用變化對土壤有機碳及碳庫質量的影響。[方法]選取岷江上游干旱河谷區(qū)8種典型土地利用類型，即人工純林、退耕荒坡、農用地、經(jīng)濟作物林、灌木林、人工混交林、次生林和天然林地，對其0～100 cm土層土壤有機碳、碳庫質量及其分配特征進行分析。[結果]土壤有機碳及密度均隨土層增加而遞減，但因植被類型的差異和人類干擾活動的影響，遞減程度有所不同?？傮w而言，土壤有機碳及其密度退耕荒地、農用地和經(jīng)濟作物林地均顯著低于其他土地利用類型，而退耕荒地、農用地和經(jīng)濟作物林之間無顯著差異，各土地利用類型土壤有機碳密度均值在1.35～303 kg/m2，平均以經(jīng)濟作物林最低（1.35 kg/m2），以灌木林最高（303 kg/m2） ；從有機碳密度及其變異系數(shù)看，表層土壤變異程度最高，10～40 cm各層間變異程度相對表層較低但變異波動大，40～100 cm土層變異程度又有所上升，表明碳密度差異主要取決于土壤厚度；從碳庫質量看，非保護性碳庫表現(xiàn)出與有機碳及其密度一致遞減規(guī)律，但在0～40 cm土層各土地利用類型非保護碳庫均呈快速下降趨勢，尤其在0～20 cm土層，除農用地呈小幅上升外，其他土地利用類型土壤輕組有機碳在該層均大幅度降低，變化幅度最大的是人工純林（78.45%），最小為經(jīng)濟作物林（7.28%）。在60 cm土層以下，輕組有機碳含量差異很小，灌木林地則在整個剖面中碳庫質量最低。[結論]該研究為我國干旱河谷區(qū)科學調整土地利用方式、增強土壤碳吸存能力提供參考。

關鍵詞 干旱河谷；土地利用；有機碳；輕組有機碳；碳庫質量

中圖分類號 S158 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2018）27-0137-06

Soil Organic Carbon and Quality Distribution Characteristics in Arid River Valley

JIANG Guangzheng1，GONG Yuanbo2

（1.Hainan Environmental Technology and Economic Development Company，Haikou，Hainan 571126；2.Key Laboratory of Forestry Ecological Engineering in Sichuan Province of the Upper ChangJiang River，Wenjiang，Sichuan 625014）

Abstract [Objective] To study effects of land use change on soil organic carbon and carbon pool quality in arid river valley.[Method]By selecting eight typical landuse types in dry valley of the upper Minjiang River，that was，artificial pure forest，abandoned wasteland，farmland，cash crop forest，brushwood，artificial mixed forest，natural secondary forest，natural forest，soil organic carbon，carbon quality and its distribution characteristics in 0-110 cm depth of soil for these landuse types were investigated.[Result]Soil organic carbon and its density decreased with increasing soil，but the degrees of diminishing were various due to the different vegetation types and the impact of human disturbances.Generally，soil organic carbon and its density significantly were lower in abandoned wasteland，farmland and cash crop forest than other landuse types，however，the differences among abandoned wasteland，farmland and cash crop forest were not significant.For the whole landuse types，the carbon density was between 1.35-3.03 kg/m2.The lowest carbon density value occurred in cash crops forest（1.35 kg/m2），and the highest occurred in brushwood（3.03 kg/m2）；From density and variation of soil organic carbon，the highest degree of variation occurred in surface soil.Compared with surface soil，the degree of variation was lower in 10-40 cm depth of soil，however，the fluctuation of variation was large.The degree of variation rised again in 40-100 cm depth of soil，showed that the difference of soil carbon density depended on soil thickness；From carbon quality，the same to soil organic carbon and its density，unprotected soil organic carbon pool also decreased with increasing soil.For the whole landuse types，it decreased rapidly in 0-40 cm depth of soil，especially in 0-20 cm，all the landuse types showed a significant reduction excepted a slight increase in farmland，the largest change was artificial pure forest（78.45%），and the minimum was cash crop forest（7.28%）.Below 60 cm depth of soil，the differences of lightfraction organic matter（LFOM） were very small，but the carbon quality of brushwood was lowest in the whole depths of soil.[Conclusion]The study provides a reference for the scientific adjustment of land use patterns and enhancement of soil carbon storage capacity in arid river valley areas in China.

Key words Arid river valley；Landuse type；SOC；LFOM；Carbon quality

基金項目 “十一五”國家科技支撐計劃重大項目“長江中上游西南山區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)綜合整治技術與模式”（2006BAC01A11）；四川農業(yè)大學211工程創(chuàng)新團隊項目“長江上游植被恢復與重建”。

作者簡介 姜廣爭（1986—），男，河南商丘人，工程師，碩士，從事水土保持工程、生態(tài)恢復和環(huán)境污染治理研究。*通訊作者，教授，博士，從事水土保持和生態(tài)恢復研究。

收稿日期 2018-06-01

土壤碳庫（soil organic carbon，簡稱SOC）作為地球表層系統(tǒng)中最大的碳儲庫，對于溫室效應與全球氣候變化具有重要的控制作用。研究表明，大氣CO2濃度已從工業(yè)革命前的280 mL/m3上升到2008年的385 mL/m3，增加了37.5%[1] ，且目前每年仍以0.5 mL/m3的速度快速增加[2]；而在過去的150年間，化石燃料燃燒和水泥生產(chǎn)等人類活動以CO2形式向大氣釋放了（270±30） Pg C[3]，同時期，土地利用變化向大氣釋放124 Pg C，約占人類總排放量的1/3[4]。 據(jù)IPCC第4次評估報告，20世紀90年代全球LUCC向大氣排放 1.6 Pg/a C， 僅次于化石燃料燃燒釋放的碳（7.2 Pg/a）[5]。Palm等[6]研究發(fā)現(xiàn)，當森林被破壞轉化為牧場后，5年內土壤有機碳含量將減少20%；轉化為農田，5年內土壤有機碳會減少40%，森林利用現(xiàn)狀的改變一般會造成20～50年20%～50%的有機碳損失，這主要源于地表有機質被侵蝕、砍伐和毀林以及土地利用變化[7]對土壤微生物及有機質數(shù)量與質量的影響，改變了林下生物地球化學循環(huán)，間接影響土壤有機質的累積與分解速率，最終造成土壤有機碳含量與質量的改變。

岷江上游干旱河谷主要分布于松潘縣鎮(zhèn)江關以下，經(jīng)茂縣鳳儀鎮(zhèn)至汶川縣綿褫間的岷江干流，以及黑水河谷和雜谷腦河谷等岷江支流，海拔1 200～2 200 m的沿河狹長地段，是橫斷山區(qū)干旱中心之一[8]。由于自然因素的限制和長期受人類干擾及不合理的資源開發(fā)利用，自然植被遭到嚴重破壞，原生森林大量消失， 整個山地生態(tài)系統(tǒng)向荒漠化發(fā)展，形成了以干旱河谷為基帶，不同于我國北方干旱區(qū)和南方南亞熱帶干熱河谷生態(tài)系統(tǒng)的一類較特殊的山地生態(tài)系統(tǒng)，其結構和功能獨特，突出表現(xiàn)為脆弱性[8-9]，致使原有的生態(tài)防護功能、水源涵養(yǎng)功能、生態(tài)緩沖和隔離功能等一系列重要的生態(tài)服務功能降低或喪失，尤其是涵養(yǎng)水源能力降低、河谷水土流失嚴重，成為長江上游泥沙的主要來源之一，對成都平原和長江中下游的發(fā)展構成了威脅。目前對于該區(qū)域的研究集中在土壤養(yǎng)分和水分動態(tài)[10]、土壤微生物及酶活性[11]、植被狀況[12]以及干旱河谷區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復與重建方面[13]，對土壤有機碳的研究僅限于不同森林植被類型[14]，鮮有對干旱河谷區(qū)不同土地利用方式下土壤有機碳的研究。筆者通過對岷江上游干旱河谷區(qū)8種典型土地利用形式的土壤有機碳和輕組有機碳的研究，探討干旱河谷區(qū)土地利用變化對土壤有機碳及碳庫質量的影響，為我國干旱河谷區(qū)科學調整土地利用方式、增強土壤碳吸存能力提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地設在四川省西部理縣甘堡鄉(xiāng)熊耳村熊耳山，地理坐標為103°12′25″～103°13′36″E、31°31′6″～31°32′10″N，地處川西北高原東南緣，邛崍山脈東側，四川盆地西北部。氣候受西北利亞西風氣流、印度洋暖流和太平洋東南季風3個環(huán)流的影響，形成季風氣候，最高氣溫37 ℃左右，最低氣溫-19 ℃左右，年均氣溫6～9 ℃，≥0 ℃積溫3 800～4 500 ℃，無霜期190 d，≥10 ℃活動積溫3 200～3 800 ℃，年干燥度1.6～2.5，年平均日照時數(shù)1 835 h，年降雨量400～600 mm，年蒸發(fā)量739.3～1 656.7 mm。植被類型及土壤垂直帶譜特征明顯，基帶植被以旱生丘狀半灌矮草植被類型為主，由旱生小葉落葉具刺灌木或肉質具刺灌木及耐旱草本 （禾草為主）植物組成，從下往上依次為干旱河谷灌叢、常綠落葉與落葉闊葉混交林、亞高山針葉林、高山灌叢草甸，優(yōu)勢植物主要有白刺花（Sorphoravrcifolia）、虎榛子（Ostryopsis davidiana）、鐵桿蒿（Artemisia gmelinii）、川甘亞菊（A.potanini）、金花小檗（Berberis wilsonae）、沙棘（Hippophae rhamnoides）、山楊（Populus davidiana）、岷江冷杉（Abies faxoneana）、云杉（Picea asperata）等；土壤以旱生灌木草叢植被下發(fā)育的山地燥褐土為主，土層深厚，pH 7.4～8.4，由下往上土壤類型依次為褐土、黃棕壤、暗棕壤、灌叢草甸土、草甸土、亞高山草甸土和高山寒漠土7種類型。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選取與樣品采集。

2011年7月在試驗區(qū)選取不同海拔、坡度、坡向基本一致的8種當?shù)氐湫偷牟煌恋乩妙愋?，分別是人工純林（岷江柏）、農田、退耕荒草地、灌叢、人工混交林、天然次生林和天然林等，每個樣地按3點法挖取土壤剖面（1 m），采取機械分層法，按0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100 cm共7個土層，3點混合取樣，共計樣品56份，同時測定各土層土壤容重。樣品帶回實驗室風干，剔除肉眼可見的根系、石礫，研磨并過0.149 mm篩，干燥儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 分析測試。

總有機碳采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定；土壤有機碳密度采用土壤有機碳密度計算模型：

SOCD= n i=1 （1-θi%）×ρi×Ci×Ti/100

式中，SOCD為土壤剖面有機碳密度（kg/m2）；θi為第i層>2 mm礫石含量（%）；ρi為第i層土壤容重（g/cm3）；Ci為第i層土壤有機碳含量（g/kg）；Ti為第i層土層厚度（cm）；n為參與計算的土壤層次總數(shù)。

輕組碳提取與測定采用密度分組，稱取過2 mm篩的風干土樣10 g置于50 mL離心試管中，加入比重1.8 g/mL的ZnBr2重液30 mL，用手輕輕搖動（避免強烈振蕩），振蕩（250 r/min）1 h，3 500 r/min離心15 min后，將離心管中的懸浮液倒入裝有尼龍濾紙（0.45 μm）的濾斗中抽氣過濾，重復此過程2～3次，直至無可見懸浮物，先用100 mL 0.01 moL/L CaCl2 溶液洗滌，再用至少200 mL去離子水洗滌至濾液澄清，最后將濾紙上的懸浮物洗入已知重量的鋁盒中，靜置24 h，在60 ℃下烘72 h后稱重，計算輕組分占總土樣的比重，輕組分研磨，過0.149 mm篩，輕組碳采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 不同土地利用類型及不同土層有機碳、輕組有機碳采用SPSS 17.0和Excel進行單因素方差分析或相關分析，LSD進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同土地利用類型土壤有機碳含量

不同土地利用類型下土壤由于承接的凋落物、根系及分泌物類型不同，土壤有機碳含量存在差別。由圖1可知，土壤有機碳平均值表現(xiàn)為天然次生林>灌木林>人工混交林>人工純林>天然林>農用地>退耕荒地>經(jīng)濟作物林。方差分析結果表明，人工純林、荒草地、農用地、經(jīng)濟作物林、天然林之間土壤有機碳平均值差異不顯著（P>0.05），而灌木林與荒草地、農用地、經(jīng)濟作物林之間差異顯著，分別是其1.74倍、1.66倍、1.83倍，人工混交林與經(jīng)濟作物林差異顯著，是其1.68倍，天然次生林與荒草地、農用地、經(jīng)濟作物林差異極顯著（P<0.01），分別是其202倍、194倍、2.13倍，而灌木林與天然次生林無顯著差異?？梢?，灌木林、天然次生林等自然退化的植被及人工混交林有機碳含量明顯高于受人類干擾強烈的人工純林、退耕荒草地、農用地、經(jīng)濟作物林。

對于各個土層有機碳含量，0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80和80～100 cm 土層土壤有機碳含量平均值為26.77、19.77、15.68、13.41、9.76、8.26、8.07 g/kg，其中，10 cm以下土層土壤有機碳平均值分別是表層的73.87%、58.57%、50.08%、36.45%、30.86%、30.15%，各土地利用類型的土壤有機碳含量均表現(xiàn)為隨土壤深度增加而減少的趨勢，但由于植被類型的差異和人類干擾活動的影響，土壤有機碳含量隨土壤深度增加而減少的程度有所不同，農用地、經(jīng)濟作物林、灌木林因受農耕活動、放牧等的干擾活動的影響，表層土壤（0～10 cm）有機碳含量則低于下層土壤（10～20 cm），而40～100 cm土層各利用類型間土壤有機碳含量差異不顯著。可見，土地利用類型對土壤有機碳的影響主要集中在0～40 cm土層，而對40～100 cm土層有機碳影響較小。

2.2 不同土地利用類型土壤有機碳密度

由表1可知，土

壤有機碳密度和土壤碳含量均隨土層深度遞增而減少。在

土壤垂直剖面上，除0～10 cm土壤碳密度與20～30、30～40 cm差異顯著外（P<0.05），其他土層土壤碳密度差異均不顯著，且碳密度在>40 cm土層趨于穩(wěn)定，說明在土層深度>40 cm時，各土地利用類型有機碳含量差異不大，土壤碳密度主要取決于土層厚度。而就整個土層而言， 各土地利用類型土壤有機碳密度均值在1.35～ 3.03 kg/m2，平均以經(jīng)濟作物林松林最低（1.35 kg/m2），以灌木林最高（3.03 kg/m2）， 總平均為2.28 kg/m2。與不同土地利用類型土壤總有機碳含量略有不同，各土地利用類型碳密度平均值表現(xiàn)為灌木林>天然次生林>人工混交林>天然林>人工純林>退耕荒地>農用地>經(jīng)濟作物林。其中，退耕荒地、農用地和經(jīng)濟作物林的土壤碳密度較低，且無顯著差異（P>0.05）；而與灌木林、人工混交林、天然次生林差異達極顯著水平（P<0.01），灌木林碳密度顯著高于其他土地利用類型，是碳密度最低的經(jīng)濟作物林的2.24倍。

所有土地利用類型不同土層間、不同土地利用類型間土壤碳密度的變異程度不同，前者變異程度最高的是表層（0～10 cm），為47.82%，最低的是20～30 cm土層，為21.07%，說明土地利用類型對表層土壤碳含量影響較大，尤其是農用地和經(jīng)濟作物林，土壤表層碳密度僅為最大值天然次生林的28.91%、23.63%，而對于20～30 cm土層，變異系數(shù)最小，表明該土層間各土地利用類型土壤碳密度差異較??；后者變異程度最高的是天然次生林，為42.15%，最低是退耕荒地，為15.73%，說明人工混交林、天然次生林、天然林較其他土地利用類型對表層土壤碳含量貢獻較大，從而使其表層土壤與下層土壤碳密度差異較大，導致其變異系數(shù)也隨之增大，另外，也可能與其他土地利用類型海拔相對較低、人類干擾活動頻繁有關?？傮w而言，不同土層，不同土地利用類型碳密度差異產(chǎn)生的原因不同，對于0～10、10～20、20～30和30～40 cm 4個土層而言， 土壤厚度相同，碳密度差異主要取決于土壤有機碳含量的差異，而對于> 40 cm土層，各土地利用類型土壤有機碳含量差異較小，因此碳密度差異主要取決于土壤厚度。

綜上分析，不同土地利用類型土壤有機碳含量和碳密度的差異主要表現(xiàn)在0～40 cm土層，表明自然及人工混交林對表層有機碳含量貢獻大，從而也說明人類干擾是降低岷江上游干旱河谷森林土壤碳貯量及碳密度的主要因素。

2.3 土壤碳庫質量及其分配特征

土壤碳庫由保護性碳庫與非保護性碳庫等異質組分組成，一般認為土壤非保護性有機碳庫可用輕組有機碳組分來衡量，主要由部分分解的植物殘體組成，具有較高碳氮比、周轉快的特性，為非礦物有機質，是土壤生物調節(jié)過程的重要基質，并具有很強的生物學活性，因此土壤碳庫中輕組有機碳的數(shù)量與組成對土地利用變化響應強烈。

不同土地利用類型、不同土層，由于植被類型、生物活動、人為干擾等影響因素的差異，輕組有機碳含量也不同。從圖2、表2可以看出，所有土地利用類型表層土壤輕組有機碳含量均大于下層土壤，且隨土壤深度的增加而遞減；各土地利用類型0～40 cm土層輕組有機碳含量均呈快速下降趨勢，尤其在0～20 cm土層，除農用地因受干擾程度較強而呈小幅上升外，其他土地利用類型土壤輕組有機碳在該層均表現(xiàn)為大幅度降低，變化幅度最大是人工純林，達78.45%，最小為經(jīng)濟作物林，為7.28%，，而在40 cm以下土層，土壤輕組有機碳含量則無顯著差異，其中，在60 cm以下土層輕組有機碳含量差異很?。?對各土地利用類型土壤輕組有機碳進行方差分析，結果顯示，灌木林含量最大，平均值為6.28 g/kg， 與退耕荒地、農用地、經(jīng)濟作物林地、人工混交林差異顯著（P<0.05），其他土地利用類型間差異不顯著；這表明相比于自然恢復的土地利用類型，人為干擾所形成的土地利用方式是導致表層土壤碳庫質量下降的重要原因，同時也表明實施植樹造林，尤其是混交林營林模式和退耕還林還草有助于土壤表層碳庫質量的提高，是生態(tài)脆弱區(qū)進行生態(tài)恢復的重要措施。

從表2可以看出，所有不同土地利用類型土壤輕組有機碳分配比例在各層土壤差異顯著，并均表現(xiàn)出與有機碳及輕組有機碳相同的分布規(guī)律，即隨有機碳或輕組有機碳含量的遞減，其分配比例逐漸降低，尤其在表層土壤，人工純林、農用地、天然次生林、天然林土壤輕組有機碳占同一土層總有機碳分配比例較高，并與其他土地利用類型差異顯著（P<005）。其中，以人工純林土壤輕組有機碳分配比例最高，均值為24.04%，其次是農用地，均值為22.56%，灌木林最低，均值為8.71%，其他土地利用類型土壤有機碳分配則無顯著差異，原因可能有兩方面：①營林活動、自然植被更有利于0～10 cm土層土壤中有機碳和輕組有機碳的積累，而坡耕農用地（坡度21°）管理活動如翻耕則容易導致表層土壤養(yǎng)分的流失，有機碳及其組分含量不同程度降低，從而造成農用地表層土壤輕組有機碳分配比例高；②人類不合理的干擾活動會降低有機碳和輕組有機碳的含量，使土壤釋放出更多的碳，造成非保護性碳庫碳的流失，如受放牧活動影響最嚴重的灌木林地，整個剖面土壤輕組有機碳變化不大，在0.69～2.84 g/kg。

3 討論

（1）人為因素對干旱河谷區(qū)有機碳的影響。

目前，岷江上游干旱河谷區(qū)呈現(xiàn)面積逐漸擴大及邊界分布高程上移的趨勢，這是由特定自然地理因素和人為干擾疊加的結果。其中人類陡坡開墾、過度放牧和不合理的森林采伐等人類活動的過度干擾是該地區(qū)土地利用變化的主要驅動因素。該研究所選取的樣地除天然林外，其他土地利用類型均主要由人類活動（至1998年國家天然林禁伐以前）所導致自然林遭到破壞后重新造林或自然更新形成的。人類活動驅動的土地利用和土地覆蓋變化是森林碳庫和碳循環(huán)最直接的影響因子[15]，在干旱河谷區(qū)，無論是有機碳還是有機碳密度，受人類干擾較強烈的退耕荒地、農用地和經(jīng)濟作物林地（花椒林）顯著低于其他土地利用，其單位面積碳儲量分別為灌木林碳儲量的56.81%、52.5%、43.8%，而退耕荒地有機碳含量低于農用地的原因可能與當?shù)赝烁晗掭^短有關，與王春梅等[16]研究結果一致，即退耕地有機碳含量及密度隨退耕年限呈先降低、然后恢復再增加的規(guī)律。受放牧干擾較強的灌木林碳儲量大于人工混交林、天然次生林、天然林的原因，一方面可能與其關鍵種群在維護生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面起著重要作用有關，如干旱河谷區(qū)灌木林主要由退化形成大量旱生小葉落葉具刺灌木或肉質具刺灌木及耐旱草本 （禾草為主）植物組成的“紅白刺”灌叢，如箭竹和懸鉤子、薔薇、小檗等[17]，阻礙了牲畜的進入，降低了放牧干擾的影響，增加了枯落物的回歸，或者以此形成“沃島效應”有關。研究表明，灌叢能夠有效攔截上風向非保護地產(chǎn)生的土壤細顆粒和其他有機碎屑[18]，且較草本植物有更多的根系凋落物儲存于土壤中，導致其灌層下的土壤條件比其周圍好[19]，更利于土壤微生物和土壤動物活動。

（2）不同土地利用對土壤有機碳質量的影響。

作為表征土壤碳庫質量的輕組有機碳，主要是由易變成分如碳水化合物組成，比全土的有機質具有更高的周轉速率[20]，其含量與土壤呼吸和微生物生物量氮高度相關[21]，而且不受黏粒礦物或別的機制保護，極易受微生物和酶活性影響[20]，是易變有機質的良好指標，

并與凋落物數(shù)量與輕組數(shù)量關系密切。該研究發(fā)現(xiàn)，在0～100 cm土層中，各土地利用類型土壤輕組有機碳含量均隨土層增加而遞減，并在0～40 cm土層表現(xiàn)出快速下降趨勢，這與吳建國等[22]的研究結果基本一致，尤其在0～20 cm土層，除農用地、經(jīng)濟作物林地、灌木林外，其他土地利用輕組有機碳均大幅降低，降幅最高達78.45%，表明動植物殘體和枯枝落葉是土壤中輕組有機碳的重要來源，也表明人為干擾不利于表層土壤輕組有機質的積累或者易導致輕組有機碳的流失。在干旱河谷區(qū)天然次生林內，植物根系較草本植物發(fā)達，土壤動物、微生物的種類和數(shù)量豐富，林內喬木層稀疏，林冠空隙較大，為林下植被生長提供了足夠的光照資源，喬草群落結合緊密，草本層種類豐富，蓋度可達100%，而草本植物的根系生命周期短，年歸還大量的有機質，加上海拔高，氣溫較低，林內生境較為陰濕，微生物和酶活性強，更有利于有機質的積累，而天然林內，岷江冷杉、云杉等優(yōu)勢種群樹體高大，林間空隙較小，林下草本層稀疏，土壤偏酸性，不利于部分微生物和酶活性，因此相對較小。而人工純林、退耕荒地、人工混交林相對于長期受干擾的農用地和經(jīng)濟林地，表層土壤輕組有機碳含量較高，表明營林活動和退耕還林還草有利于表層土壤有機碳質量的提高，且人工混交林土壤有機碳及密度均高于人工純林，這與Dingm等[23]研究44年紅松人工林生態(tài)系統(tǒng)混交林土壤有機碳質量分數(shù)、碳密度和儲碳能力的研究結果一致，即混交林的生態(tài)系統(tǒng)土壤有較高的碳儲能力。但土壤輕組有機碳含量人工純林則高于人工混交林，這可能與人工純林為岷江柏幼林，草本層植被較好有關；農用地表層土壤輕組有機碳含量較10～20 cm低，可能與耕作活動和施用糞肥有關，Conteh等[24]認為輕組有機碳變化主要與土壤團聚體關系密切，而耕作通過減少土壤團聚體的穩(wěn)定性進而改變輕組有機碳含量及分配比；馬成澤等[25]研究表明，施用土糞可促進輕組有機碳向重組有機碳的轉化，使土壤輕組碳虧損。

從輕組有機碳占該層土壤有機碳的分配比例也可以看出，各土地利用類型間土壤輕組有機碳分配比例總均值與各土地利用類型表層輕組有機碳分配比例顯著相關（R2=0.627 4），進一步說明土壤輕組有機碳含量易受植被類型、土地利用變化和枯枝落葉層類型及其分解的影響。

4 結論

土地利用類型對各土層土壤有機碳及其密度均有影響。灌木林、天然次生林等自然退化的植被和人工混交林有機碳含量及碳密度顯著高于受人類干擾強烈的人工純林、退耕荒草地、農用地、經(jīng)濟作物林，并表現(xiàn)出隨土壤深度增加而遞減的分布規(guī)律，但因植被類型的差異和人類干擾活動的影響，遞減程度有所不同；不同土地利用類型土層間、各土地利用類型間的土壤碳密度變異程度不同，變異程度最高的是表層土壤（0～10 cm），為47.82%，最低是20～30 cm土層；對于碳庫質量，各土地利用類型表層土壤輕組有機碳含量均大于下層土壤，并在表層土壤，輕組有機碳的分配比例最高，0～40 cm土層各土地利用類型輕組有機碳均呈快速下降趨勢，尤其在0～20 cm土層，更為明顯，表明0～20 cm土層輕組有機碳所貯存的比重大，從側面反映該地帶的土壤更為脆弱，人為干擾活動更容易造成土壤碳損失。

鑒于岷江上游干旱河谷地區(qū)的生態(tài)脆弱性和敏感性，以及土地利用類型的多樣性對土壤有機碳及碳庫質量的不同影響，一方面在加強對自然退化植被如灌木林、天然次生林等原生植被的科學合理保護外，實施植樹造林，改變單一的人工純林營林模式，大力進行人工混交林的建設和退耕還林還草措施的落實，提高人工林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性與穩(wěn)定性，減少水土流失與侵蝕，保護表層土壤；另一方面拓展當?shù)厣矫竦慕?jīng)濟收入來源，實施有條件的禁牧、禁樵等活動，減少人類對各類生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度，以維持和增加土壤碳貯量，是生態(tài)脆弱區(qū)進行生態(tài)恢復建設的重要措施，對維護全球氣候變化，特別是減緩大氣CO2 濃度上升等方面具有重要意義。

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