黄土高原沟壑区王东沟小流域土壤有机碳空间分布

(分布于塬坡和沟道 ) , 母质为深厚的中壤质马兰黄土。
塬面地势平坦, 为粮果主要种植区; 塬坡土壤侵蚀严重,
为水土流失的主要治理地段。经过 1980 1990年期间
大规模综合 治理, 土壤 侵蚀模数 已由治理 前的 1860 t km- 2下降至目前的 895 t km- 2以下。
1. 2! 采样与分析方法 样品采集与分析: 根据小流域塬面、塬坡和沟道特
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! 1期
! ! ! 郭Βιβλιοθήκη 利 ! 等: 黄土高原沟壑区王东沟小流域土 壤有机碳空间分布
K ey W ords: sm all watershed; so il organ ic carbon; tab leland; slopeland; gu lly
Abstract: Pattern s of so il organ ic carbon ( SOC ) vary w idely across the land scap e and land u ses lead ing to large un certaint ies in th e SOC budget esp ecially for agricu ltu ral landscapes where water eros ion red istributes so il and SOC across the land scap e. S am p les from 448 s ites ( 0 20cm ) and 33 s ites ( 0 200 cm ) w ere collected during M ay 2004 atW angdonggou w atershed in the gu lly reg ion of th e Loess P lateau to m easu re SOC, and analyzed the effect of land use, land form ( tab leland, slope land, and gu lly) and dep th on SOC. So il sam p ling un its w ere defined on the basis of land form ( tab leland, slope land, and gu lly ) and land use ( arab le, orchard, grassland, and wood land ). There w as s ign ifican t variation in SOC concen tration across the land form s ( P > 99. 9% ). For the top so il of 0 20 cm, SOC concen trat ion was greatest at the gu lly pos ition ( 9. 1 g kg- 1 ), n ex tw as at the tab leland pos ition ( 7. 8 g kg- 1 ) , and least ( 6. 8 g kg- 1 ) at the slope posit ion. For th e soil profiles ( 0 200 cm ), the average of SOC concen tration was greatest at the tab le land pos ition, n ext was at the s lop e pos ition, and least at the gu lly posit ion. L and u se mi pact SOC across the three land form s sign ifican tly. For the tab le land position, SOC conten t in 0 40 cm under grass land was s ign ifican tly h igher than crop land and orchard. For s lope land pos ition, SOC con ten t in 0 140 cm under grassland and wood land was s ign ificant ly h igher than under crop land and orchard. For the gu lly pos ition, SOC conten t across th e dep th und er grass land was not sign ifican tly d ifferen t from w ood land. On the tab leland, SOC in 0 20 cm varied between 6. 49 and 8. 56 g kg- 1, on the slop leland, th e range of SOC concen trat ion s increased ( 5. 79 9. 95 g kg- 1 ), and varied most in the gu lly ( 5. 79 10. 64 g kg- 1 ). Ou r study also ind icates that geomorph ic posit ion and land u se are mi portan t for estmi at ing SOC d en sity and stock w ith in a watershed in the reg ion.
处西北的黄土高原地区, 水土流失严重, 地形破碎, 土壤表层 SOC 空间变异显著。大量研究揭示了陕北黄土 区 0 20cm 土层 SOC 与土地利用的关系 [ 15 24] 。但在黄土高原地区南部的高原沟壑区, 塬面、塬坡、沟道地貌
单元分明, 不同地貌单元上的土壤类型和土地利用又有差异。但地貌单元对小流域 SOC 分布的影响报道较
1220 m, 小流域内从塬面到沟底的最大高差为 280m。大
陆季风气候, 年均气温 9. 1∃ , %10∃ 积温 3029∃ , 多年平
均降水 584 mm。季节性分布不均, 7 9月份降水占总量
的 55% 。小流域内土地利用类型有农田、果园、荒草地、
林地等。主要土壤类型为黑垆土 ( 分布于塬面 ) 和黄绵土
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 40771125) ; 中国科学院 西部之光 资助项目 收稿日期: 2009 01 17; ! ! 修订日期: 2009 10 17 * 通讯作者 C orrespond ing author. E m ai:l slguo@ m s. isw c. ac. cn
1! 材料与方法
1. 1! 小流域概况 王东沟小流域位于陕西省西部长武县 (东经 107∀40# 107∀42#, 北纬 35∀12# 35∀16#) , 为 中国科学院长
武黄土高原农业生态试验站 和 长武农田生态系统国家野外研究站 的所在地。小流域土地面积 8. 3 km2, 塬面、塬坡、沟道约各占土地面积的 1 / 3, 沟壑密度为 2. 78条 / km2, 属典型的黄土高原沟壑类型区。塬面海拔
征, 同时考虑不同地貌单元上土地利用方式的影响, 于 2004年 5月采集表 层 ( 0 20cm ) 土壤 样品 448 个 ( 图
1) , 0 200cm 土壤剖面样品 33 个 ( 表 1) 。其中, 塬面
因地势平坦, 土地利用类型主要为农地和果园, 共计采
集表层样品 85 个, 剖面样品 9个; 塬坡地形起伏多变,
土地利用类型相对复杂 (人工林地、荒草地、果园、人工
苜蓿、农地 ), 共计采集表层样 品 251 个, 剖面 样品 19
个; 沟道, 主要土地利用类型为林地和草地, 共计采集表 ! 图 1! 黄土高原沟壑区 王东沟 小流域 高程图 ( DEM ) 和表层 ( 0 层样品 112 个, 剖面样品 5个。 0 20cm 土 样为直 径 20cm )土壤采样点分布图
少。本研究以高原沟壑区的小流域为对象, 研究了塬面、塬坡、沟道地貌单元对 SOC 含量空间变化的影响, 并
讨论了地貌单元与土地利用的交互作用对小流域 SOC 分布的影响。以期揭示大比例尺小尺度条件下地貌单 元与 SOC 含量变化及其空间分布特征的关系, 为准确估算黄土区大比例尺度 SOC储量提供参考。
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土壤是陆地生态系统中最大而活跃的碳库之一 [ 1] , 约为大气圈和生物圈碳库的 2. 5倍 [ 2] 。摸清土壤碳
库的背景, 认识和掌握不同利用条件下土壤碳库的变化与驱动因子, 对于理解整个生态系统碳库动态与变化
具有重要的科学意义。目前, 大量文献从小比例尺大尺度上报道了土壤有机碳 ( So il organic C, SOC) 空间分布 格局特征及其储量 [ 3 9] 。但由于不能准确地获取局域尺度内 SO C有关信息, 致使同一区域的研究结果常常存 在较大差异 [ 10 14] 。开展小尺度大比例尺 SOC 储量研究, 有助于更好地理解大尺度条件下 SOC 演变机理。地
SOC spatial distribution at sm allW angdonggou watershed in gully region of the Loess P lateau
GUO Sheng l*i , CHE Shengguo, L IANG W e,i YANG Q inke
Institute of S oil and W ater C on servation, N orthw est Un iv ersity of Agricu ltu re and F orestry / Ch in ese A cademy of S ciences, Yang ling, Shaanxi 712100, China
生 态 学 报 2010, 30( 1): 0052 0059