青海湟水河流域表层土壤有机碳储量和密度浅析
青海湖沉积物有机碳及其同位素的气候环境信息
１３ 碳酸盐 含量
碳酸盐 含量 用盐 酸滴 定法 测 定 。称取 预 先研 磨 的粉状样 品 ０ １ ． ～０ ２ｇ置 于带 盖锥 形瓶 中 ， 定量 加入 少量 双 氧 水 以除 去其 中的 黄铁 矿 ． 然后 定量 加
示 了其 反映 的近 代 气候与 环境 信息
１ 样品采集与实验分析
素进 行 古 气候 环 境 的 重建 得 到 了 广 泛 的 应用
。
然而 由于 影 响 因素较 多 ， 同研 究 者 的研 究结 果 往 不
往 有较大 的 出入 。 已经有研 究者 注意 到这一 问题 ， 并 对其 原 因进 行 了有效 的探讨 。
青海湘位于青藏高原东北隅， 我国的第一大 是 咸 水湖 。 区为高寒 半干旱 气候 ， 湘 由于青海 湘是处 于
ｍ ｉ ｅｚ ａ ｇ ａｌ ｌ ｎ ￣ｎｇ ａ ． ｃ ｃ ｈ ｉ ｓａ ．ｎ ｌ
２ 实 验 结 果 及分 析
２１ 年代序 列பைடு நூலகம்的确立 ． 根 据 ｃ ｓ垂 直 剖 面 的 峰 值 绝 对 年 代 结 点 和
Ｐ ｂ测 定 的 沉 积 速 率 ， 立 了 该 孔 的 年 代 序 列 确
烧 １ ｎ 用液 氨 和酒 精 一 氨 玲 阱 分 离 纯 化 Ｃ ５ｍｉ ， 液 Ｏ
气体， 然后 在 ＭＡＴ一５ ２ １上 测 定 Ｃ 的 Ｃ 值 ， Ｏ 结
果 以 Ｐ Ｂ标准 表示 。 Ｄ
千年 来高 分辨 率的湖 心研 究相 对较 为薄弱 。本文通
过 对该 湖 心样 品 的有 机 碳 及其 同位 素 进行 分 析 ， 揭
沉积岩心 ， 岩心进 行 ｌ ｍ 间隔 采样 。整 个岩心 岩 对 ｃ
性 变化 不明显 ， 为灰黑色 至黑 色粉砂 质粘土 。
青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素
第４０卷第１８期２０２０年９月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４０，Ｎｏ．１８Ｓｅｐ．，２０２０基金项目：第二次青藏高原综合科学考察研究（２０１９ＱＺＫＫ０３０６）；国家自然科学基金项目（４１７３０８５４）收稿日期：２０１９⁃１０⁃１７；㊀㊀网络出版日期：２０２０⁃０７⁃１２∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｙｌｉ＠ｂｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９１０１７２１７６潘蕊蕊，李小雁，胡广荣，石芳忠，魏俊奇，丁梦凯，王雷．青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素．生态学报，２０２０，４０（１８）：６３７４⁃６３８４．ＰａｎＲＲ，ＬｉＸＹ，ＨｕＧＲ，ＳｈｉＦＺ，ＷｅｉＪＱ，ＤｉｎｇＭＫ，ＷａｎｇＬ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｈｉｌｌｓｌｏｐｅｉｎｓｅａｓｏｎａｌｆｒｏｚｅｎａｒｅａｏｆＱｉｎｇｈａｉＬａｋｅＢａｓｉｎ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２０，４０（１８）：６３７４⁃６３８４．青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素潘蕊蕊１，２，李小雁１，２，∗，胡广荣１，石芳忠１，魏俊奇１，丁梦凯１，王㊀雷３１北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室，北京㊀１００８７５２北京师范大学地理科学学部自然资源学院，北京㊀１００８７５３青海省三角城种羊场，海北㊀８１２３００摘要：以高寒半干旱区青海湖流域季节性冻土为研究对象，通过调查采样和室内分析，研究了坡向和坡位对不同深度土壤有机碳含量分布的影响㊂结果表明：阴㊁阳坡有机碳含量均随土壤深度增加而下降，但阳坡下降的幅度（６４％）明显高于阴坡（４４％）㊂阴坡土壤有机碳平均含量为８１．９９ｇ／ｋｇ，大于阳坡（６１．８４ｇ／ｋｇ）；不同坡位，土壤有机碳分布特征因坡向而异，其中阴坡土壤有机碳平均含量表现为坡下（８９．６０ｇ／ｋｇ）＞坡中（８６．５２ｇ／ｋｇ）＞坡上（６９．８７ｇ／ｋｇ），而阳坡土壤有机碳平均含量表现为坡上（６５．７１ｇ／ｋｇ）＞坡下（６１．４２ｇ／ｋｇ）＞坡中（５８．３９ｇ／ｋｇ）㊂此外，坡位对不同深度土壤有机碳的影响程度在不同坡向也存在差异㊂阴坡坡位因子对深层土壤有机碳影响显著，而阳坡坡位因子对浅层土壤有机碳影响显著㊂一般线性模型结果表明，坡面土壤有机碳含量主要受土层和坡向的影响，可解释７４．５２％的变异性㊂关键词：青海湖流域；季节性冻土区；土壤有机碳；坡向；坡位ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｎｈｉｌｌｓｌｏｐｅｉｎｓｅａｓｏｎａｌｆｒｏｚｅｎａｒｅａｏｆＱｉｎｇｈａｉＬａｋｅＢａｓｉｎＰＡＮＲｕｉｒｕｉ１，２，ＬＩＸｉａｏｙａｎ１，２，∗，ＨＵＧｕａｎｇｒｏｎｇ１，ＳＨＩＦａｎｇｚｈｏｎｇ１，ＷＥＩＪｕｎｑｉ１，ＤＩＮＧＭｅｎｇｋａｉ１，ＷＡＮＧＬｅｉ３１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥａｒｔｈＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅＥｃｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＦａｃｕｌｔｙｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，Ｃｈｉｎａ３ＳａｎｊｉａｏｃｈｅｎｇＳｈｅｅｐＢｒｅｅｄｉｎｇＦａｒｍｏｆＱｉｎｇｈａｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｉｂｅｉ８１２３００，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｅａｓｏｎａｌｌｙｆｒｏｚｅｎｇｒｏｕｎｄｉｎＱｉｎｇｈａｉＬａｋｅＢａｓｉｎｉｎａｌｐｉｎｅａｎｄｓｅｍｉ－ａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ）ｃｏｎｔｅｎｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｆｉｅｌｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｓａｍｐｌｅｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｌａｂａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｏｆｂｏｔｈｓｈａｄｙａｎｄｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｄｅｐｔｈｓ，ｂｕｔｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ（６４％）ｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ（４４％）．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅｗａｓ８１．９９ｇ／ｋｇ，ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ（６１．８４ｇ／ｋｇ）；ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｖａｒｉｅｄｗｉｔｈｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓ．Ｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｓｈｏｗｅｄａｔｒｅｎｄｏｆｌｏｗｅｒｓｌｏｐｅ（８９．６０ｇ／ｋｇ）＞ｍｉｄｄｌｅｓｌｏｐｅ（８６．５２ｇ／ｋｇ）＞ｕｐｐｅｒｓｌｏｐｅ（６９．８７ｇ／ｋｇ）；ｗｈｉｌｅｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｔｅｎｄｅｄｔｏｂｅｕｐｐｅｒｓｌｏｐｅ（６５．７１ｇ／ｋｇ）＞ｌｏｗｅｒｓｌｏｐｅ（６１．４２ｇ／ｋｇ）＞ｍｉｄｄｌｅｓｌｏｐｅ（５８．３９ｇ／ｋｇ）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓａｌｓｏｖａｒｉｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓ．ＴｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅｆａｃｔｏｒｈａｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔａｔｄｅｅｐｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅｆａｃｔｏｒｈａｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔａｔｓｈａｌｌｏｗｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｇｅｎｅｒａｌｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｌｏｐｅｓｗａｓｍａｉｎｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｓｏｉｌｄｅｐｔｈｓａｎｄｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｅｘｐｌａｉｎ７４．５２％ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＱｉｎｇｈａｉＬａｋｅＢａｓｉｎ；ｓｅａｓｏｎａｌｌｙｆｒｏｚｅｎａｒｅａ；ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ；ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔ；ｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ土壤是地球表层系统最大的碳库，是陆地碳循环的关键组成部分［１⁃２］㊂有机碳作为土壤碳库中对全球气候变化敏感的主要因子，其较小的变化将会引起大气ＣＯ２浓度的大幅改变［３⁃４］㊂土壤有机碳含量变化受多因素综合影响，包括气候㊁植被㊁地形和土地利用方式等［５⁃８］㊂坡面是最基本的地貌单元［９］，坡向和坡位通过控制水分和光照因子在坡面上的分布，改变局地水热条件，从而形成不同的植被及土壤类型，影响土壤有机碳的输入与矿化［１１⁃１２］㊂目前关于坡面土壤有机碳的分布特征已有较多的研究，但主要集中在低山丘陵区［１３⁃１５］㊁黄土高原区［８，１６］㊁喀斯特地区［１７⁃１８］㊁东北黑土区［１９］和部分祁连山草原草甸带［２０⁃２２］等㊂综合已有研究发现不同气候区坡面土壤有机碳在不同坡向和坡位的分布具有很大异质性㊂大部分研究认为在同一坡位不同坡向上，有机碳分布特征一般表现为阴坡＞半阴坡＞半阳坡＞阳坡［１６，２１］，但也有研究发现川西山地小流域由于热量的限制，其阳坡有机碳含量稍高于阴坡［２３］；另外，在同一坡向不同坡位上，有机碳分布特征一般表现为下坡位＞中坡位＞上坡位［１２⁃１３］，但也有研究发现台湾南部低地上坡位由于生物量高㊁凋落物分解率低等原因，其有机碳含量大于下坡位［２４］㊂魏孝荣和邵明安［２５］通过对黄土高原丘陵沟壑区不同坡位土壤有机碳含量的研究表明，坡位对有机碳分布的影响还与土壤侵蚀和水土流失相联系，土壤有机碳易随坡面物质和坡地径流发生坡面再分布㊂这与陆银梅［２６］㊁花可可等［２７］在南方丘陵区坡地有机碳分布的研究结果一致㊂目前对青藏高原高海拔地区坡面有机碳分布的研究仍然相对较少，例如王根绪等［２８］研究了青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义，发现青藏高原有机碳储量占我国有机碳储量的２３．４４％；马素辉等［２９］研究了祁连山黑河上游多年冻土区不同植被类型土壤有机碳密度的分布特征；李娜等［３０］在青藏高原腹地的风火山地区模拟了增温对高寒草甸土壤有机碳含量变化的影响；牟翠翠等［３１］比较了多年冻土区不同海拔活动层内的碳储量㊂以上研究揭示了青藏高寒地区有机碳储量㊁不同土地利用／植被覆盖下土壤有机碳分布㊁碳库变化趋势等特点，且集中在多年冻土区㊂高寒地区阴㊁阳坡由于水热条件的差异，分布有不同的植被和土壤类型［１０，３２］；同时在季节性冻土融化期，阴㊁阳坡存在不同的产流模式［３３］㊂Ｈｕ等［３３］发现青海湖流域阴坡以壤中流为主，占总径流量的９４．５％；阳坡以地表径流为主，占总径流量的９７．９％㊂此外，季节性冻融作用还会引起土壤的上下蠕动㊁植被根系的破坏和土壤碳的释放［３４］㊂在这多种因素影响下，季节性冻土区土壤有机碳的空间分布特征较为复杂，不同坡向㊁坡位的不同深度土壤有机碳如何分布？其控制因子都还不明确，亟需深入研究㊂因此，本研究选取青海湖流域季节性冻土区阴㊁阳坡土壤为研究对象，利用实地观测和取样分析数据，分析坡面不同坡向㊁坡位土壤有机碳的分布特征及其影响因素，旨在为高寒季节性冻土区土壤碳水过程及土壤碳库研究提供科学依据㊂１㊀材料与方法１．１㊀研究区概况青海湖流域位青藏高原东北部（图１），地处３６ʎ１５ᶄ ３８ʎ２０ᶄＮ，９７ʎ５０ᶄ １０１ʎ２０ᶄＥ，东西长１０６ｋｍ，南北宽６３ｋｍ，周长约３６０ｋｍ，海拔３１９４ ５１７４ｍ，流域面积为２９６６１ｋｍ２㊂流域属于高寒半干旱气候，常年较低的年平均温度限制了土壤有机质的分解，造成了土壤碳的大量累积［３５］㊂流域内广泛分布着多年冻土（１２７４８ｋｍ２）和季节性冻土（１２６５１ｋｍ２），是世界上低纬度高海拔冻土集中分布区［３６⁃３７］㊂随着全球气候变暖，多年冻土发生退化［３８］，逐渐向季节性冻土转化㊂研究区位于青海湖第二大入湖河流 沙柳河流域的支流上游，处于河谷东侧，海拔高度介于３５６５ ３７１６ｍ，海拔落差１５１ｍ，地理坐标为３７ʎ２５ᶄＮ，１００ʎ１５ᶄＥ，属于季节性冻土区；据刚察县气象观测资料显示，该流域多年平均气温为－０．５ħ，极端高温为２５ħ，极端低温为－３１ħ，多年平均降水５７３６㊀１８期㊀㊀㊀潘蕊蕊㊀等：青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素㊀量为３７０．３ｍｍ，主要集中在６ ９月份，年蒸发量为６０７．４ｍｍ［３９］㊂根据地形特点，将本研究区划分为阴坡㊁阳坡和沟底３种地形单元；流域内植被覆盖情况良好，植被类型具有明显的山地特征㊂其中阴坡植被类型为高寒灌丛，优势种为毛枝山居柳灌丛和金露梅灌丛；阳坡植被类型为高寒草甸，优势种为高山嵩草和矮嵩草㊂图１㊀研究区位置图Ｆｉｇ．１㊀ＬｏｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａＳ１：阴坡上Ｕｐｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｓ２：阴坡中Ｍｉｄｄｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｓ３：阴坡下Ｌｏｗｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｎ１：阳坡上Ｕｐｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ；Ｎ２：阳坡中Ｍｉｄｄｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ；Ｎ３：阳坡下Ｌｏｗｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ１．２㊀研究方法１．２．１㊀样品采集本研究选择一个集水区的两个坡面作为研究区，通过坡面实地调查，按照不同坡向（阴坡㊁阳坡）和坡位（坡上㊁坡中㊁坡下）选择六个点进行采样，分别是Ｓ１㊁Ｓ２㊁Ｓ３㊁Ｎ１㊁Ｎ２㊁Ｎ３（图１）㊂阳坡土壤类型为高山草甸土，土层较薄，０ １０ｃｍ为草毡层（Ａｓ），１０ ２５ｃｍ为腐殖质层（Ｏ），２５ ５０ｃｍ为淋溶淀积层（ＡＢ），５０ｃｍ以下为岩石层；阴坡土壤类型为亚高山草甸土，土层厚度大约为７０ｃｍ，０ １３ｃｍ为草毡层（Ａｓ），１３ ４０ｃｍ为腐殖质层（Ｏ），４０ ７０ｃｍ为淋溶淀积层（ＡＢ），７０ｃｍ以下出现岩石㊂阴㊁阳坡统一采样深度为０ １０㊁１０ ２０㊁２０ ３０㊁３０ ５０ｃｍ，分别于２０１８年７㊁８㊁９㊁１０月份用土钻各采集一次，共获取９６个土壤样品，以测土壤有机碳和含水量㊂另外，在每个样点附近各选择３个１ｍˑ１ｍ的样方，齐地剪取样方内所有植物以计算地上生物量㊂样点基本信息如表１所示，其中年均温㊁饱和导水率和坡地径流引自Ｈｕ等的坡面水文观测数据［３３］㊂表１㊀采样点基本信息Ｔａｂｌｅ１㊀Ｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔｓ编号Ｎｕｍｂｅｒ样点Ｓａｍｐｌｅ海拔Ａｌｔｉｔｕｄｅ／ｍ地上生物量Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ／（ｇ／ｍ２）年均温Ｍｅａｎａｎｎｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／ħ含水量Ｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ／％饱和导水率Ｓａｔｕｒａｔｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ／（ｍｍ／ｍｉｎ）坡长Ｓｌｏｐｅｌｅｎｇｔｈ／ｍ坡度Ｓｌｏｐｅｄｅｇｒｅｅ／（ʎ）地表径流量Ｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗ／ｍｍ壤中流量Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗ／ｍｍ总径流量Ｔｏｔａｌｆｌｏｗ／ｍｍＮ１阳坡上３６８６１２８．７７４．２５４．８５０．６９７０３５０．４７０．１０．５７Ｎ２阳坡中３６５０１２０．６４２．０３０．６１Ｎ３阳坡下３６１９２０７．２９６．６３９．５０．７５Ｓ１阴坡上３６８６２１０．８１２．５５７．２５０．４２６０３００．２４５．０６５．３Ｓ２阴坡中３６５０４４９．２５ ６８．３１０．５４Ｓ３阴坡下３６１９５１１．４４２．７７３．９９０．２１㊀㊀Ｓ１：阴坡上Ｕｐｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｓ２：阴坡中Ｍｉｄｄｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｓ３：阴坡下Ｌｏｗｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ；Ｎ１：阳坡上Ｕｐｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ；Ｎ２：阳坡中Ｍｉｄｄｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ；Ｎ３：阳坡下Ｌｏｗｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ６７３６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀１．２．２㊀样品处理与分析土壤样品带回实验室后立即利用烘干法（１０５ħ）测定土壤含水量，然后将测定土壤有机碳的土壤置于通风室内自然风干㊂经自然风干后的土壤挑去枯枝落叶㊁根系和砾石，研磨过０．１４９ｍｍ筛，装袋备用㊂取３５ｍｇ样品放入银舟内，加２５％磷酸，待反应完全后，置于８０ħ烘箱４小时㊂将去除无机碳后的样品，利用总有机碳分析仪（ｖａｒｉｏＴＯＣｓｅｌｅｃｔ）上机测定土壤有机碳含量，并采用国家标准土壤样品作质量控制㊂用刈割法获取地上生物量，将植物放入烘箱内，先１０５ħ杀青３０ｍｉｎ，然后把烘箱的温度降到６５ħ，烘干至恒重，称重㊂１．２．３㊀数据处理与统计分析利用Ｅｘｃｅｌ软件进行数据预处理后，用ＳＰＳＳ２４．０对７㊁８㊁９㊁１０四个月的有机碳数据进行方差分析，结果表明差异不显著，因此将四个月数据一起统计分析㊂首先按照不同深度㊁不同坡向坡位对土壤有机碳进行描述性统计，统计特征包括极值㊁均值㊁标准差㊁变异系数㊁Ｋ⁃Ｓ检验结果等㊂然后采用单因素方差分析（ｏｎｅ⁃ｗａｙＡＮＯＶＡ）和最小显著差异法（ＬＳＤ）比较不同坡向和坡位下的土壤有机碳各层间的差异㊂最后用一般线性模型（ＧＬＭ）的方差成分分析计算了各因子及其交互作用对土壤有机碳含量变异性的贡献［１６］㊂所有图采用Ｏｒｉｇｉｎ８．５软件绘制㊂２㊀结果与分析２．１㊀不同深度土层的土壤有机碳分布将阴坡㊁阳坡所有样点土壤有机碳数据按照不同深度进行统计，得到研究区不同土层土壤有机碳分布特征（表２）㊂由表２可知，研究区０ １０㊁１０ ２０㊁２０ ３０㊁３０ ５０ｃｍ土层平均有机碳含量分别为１０２．４１㊁７７．７８㊁６１．０２㊁４６．４７ｇ／ｋｇ，所有土层平均有机碳含量为７１．９２ｇ／ｋｇ，总体水平较高㊂随土壤深度增加，土壤有机碳含量呈下降趋势，且各土层差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂下降幅度达到５５％，这表明该区域植被和地形对有机碳影响显著的深度至少达到５０ｃｍ㊂变异系数ＣＶ的大小决定着随机变量的变异程度，即决定土壤有机碳空间差异性的大小㊂一般认为ＣＶɤ１５％时为弱变异性，１６％ɤＣＶɤ３５％时为中等变异性，ＣＶȡ３６％时为强变异性［４０］㊂由表２可以看出，该区域０ １０㊁１０ ２０㊁２０ ３０ｃｍ土壤有机碳为中等变异，３０ ５０ｃｍ土壤有机碳为高度变异㊂表２㊀不同土层土壤有机碳统计特征Ｔａｂｌｅ２㊀Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒｓ土层Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ／ｃｍ样本数Ｓａｍｐｌｅｓ极小值Ｍｉｎｉｍｕｍ极大值Ｍａｘｉｍｕｍ均值Ｍｅａｎ标准差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ变异系数ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎＫ⁃Ｓ检验Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ⁃Ｓｍｉｒｎｏｖｔｅｓｔ分布类型Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｙｐｅ０ １０２４８６．００１５７．２１１０２．４１ａ１５．８５０．１６０．１９７正态分布１０ ２０２４４８．８６１３４．７７７７．７８ｂ１９．５６０．２５０．８４１正态分布２０ ３０２４３８．４８１０１．１５６１．０２ｃ１５．８００．２５０．９０４正态分布３０ ５０２４２３．４４８３．１１４６．４７ｄ１７．４００．３８０．５８６正态分布㊀㊀ｎ＝９６；不同小写字母表示不同土层土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）２．２㊀不同坡向土壤有机碳分布通过对不同坡向土壤有机碳进行统计分析可知（表３），阴坡土壤有机碳含量在４３．５５ １５７．２１ｇ／ｋｇ之间，平均有机碳含量为８１．９９ｇ／ｋｇ，有机碳含量变异系数为２９％，属于中等变异㊂阳坡土壤有机碳含量在２３．４４ １２９．０９ｇ／ｋｇ之间，平均有机碳含量为６１．８４ｇ／ｋｇ，有机碳含量变异系数为４３％，属于高度变异㊂由不同坡向土壤有机碳分布图（图２）可看出，随土壤深度增加，阴坡和阳坡土壤有机碳均呈下降趋势，且各土层差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂但阴坡和阳坡降低幅度不同，阴坡降低幅度为４４％，阳坡降低幅度达到６４％㊂同一土层深度，不同坡向土壤有机碳含量均表现为阴坡大于阳坡㊂７７３６㊀１８期㊀㊀㊀潘蕊蕊㊀等：青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素㊀表３㊀不同坡向土壤有机碳统计特征Ｔａｂｌｅ３㊀Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓ坡向Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔ样本数Ｓａｍｐｌｅｓ极小值Ｍｉｎｉｍｕｍ极大值Ｍａｘｉｍｕｍ均值Ｍｅａｎ标准差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ变异系数ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎＫ⁃Ｓ检验Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ⁃Ｓｍｉｒｎｏｖｔｅｓｔ分布类型Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｙｐｅ阴坡Ｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ４８４３．５５１５７．２１８１．９９２３．７１０．２９０．９７３正态分布阳坡Ｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ４８２３．４４１２９．０９６１．８４２６．３５０．４３０．２９７正态分布㊀㊀ｎ＝９６图２㊀不同坡向土壤有机碳分布特征㊀Ｆｉｇ．２㊀Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔｓ图中不同大写字母表示同一坡向不同深度土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５），不同小写字母表示同一深度不同坡向土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）２．３㊀不同坡位土壤有机碳分布阴坡不同坡位土壤有机碳统计特征如表４所示，坡上㊁坡中㊁坡下有机碳含量分别在４３．５５ １０８．３５㊁４６．１６ １５７．２１㊁６２．９４ １１９．７３ｇ／ｋｇ，平均有机碳含量分别为６９．８７㊁８６．５２㊁８９．６０ｇ／ｋｇ，即坡下＞坡中＞坡上（Ｐ＜０．０５）；有机碳含量变异系数分别为３０％㊁３３％㊁１９％，均属于中等变异㊂由阴坡不同坡位土壤有机碳分布（图３）可看出，同一坡位，不同深度土壤有机碳含量均表现为浅层大于深层，且各土层间差异性显著（Ｐ＜０．０５）；同一深度，不同坡位土壤有机碳含量均表现为坡下和坡中大于坡上，但在各深度不同坡位的差异性不同㊂其中，０ １０ｃｍ和１０ ２０ｃｍ土层各坡位差异性不显著（Ｐ＞０．０５），２０ ３０ｃｍ和３０ ５０ｃｍ土层坡上与坡中㊁坡下差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂上述结果表明，阴坡坡位对不同土层土壤有机碳含量影响程度不同，对深层土壤有机碳的影响要大于浅层㊂表４㊀阴坡不同坡位土壤有机碳统计特征Ｔａｂｌｅ４㊀Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ坡位Ｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ样本数Ｓａｍｐｌｅｓ极小值Ｍｉｎｉｍｕｍ极大值Ｍａｘｉｍｕｍ均值Ｍｅａｎ标准差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ变异系数ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎＫ⁃Ｓ检验Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ⁃Ｓｍｉｒｎｏｖｔｅｓｔ分布类型Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｙｐｅ坡上Ｕｐｐｅｒｓｌｏｐｅ１６４３．５５１０８．３５６９．８７ｂ２０．６２０．３００．９０６正态分布坡中Ｍｉｄｄｌｅｓｌｏｐｅ１６４６．１６１５７．２１８６．５２ａ２８．２７０．３３０．６２６正态分布坡下Ｌｏｗｅｒｓｌｏｐｅ１６６２．９４１１９．７３８９．６０ａ１７．２２０．１９０．９８４正态分布㊀㊀ｎ＝４８；不同小写字母表示不同坡位土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）阳坡不同坡位土壤有机碳统计特征如表５所示，坡上㊁坡中㊁坡下有机碳含量分别在２７．８６ ９８．９２㊁２４．５９ ９６．７７㊁２３．４４ １２９．０９ｇ／ｋｇ㊂平均有机碳含量分别为６５．７１㊁５８．３９㊁６１．４２ｇ／ｋｇ，即坡上＞坡下＞坡中，差异不显著（Ｐ＞０．０５）；有机碳含量变异系数分别为３３％㊁４１％㊁５４％，其中坡上属于中等变异，坡中和坡下属于高度变异㊂由阳坡不同坡位土壤有机碳分布（图４）可看出，同一坡位，不同深度土壤有机碳含量均表现为浅层大于深层，且各土层间差异性显著（Ｐ＜０．０５）；同一深度，不同坡位土壤有机碳含量差异性不同㊂其中，１０ ２０㊁８７３６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀２０ ３０㊁３０ ５０ｃｍ土层的有机碳含量均表现为坡上＞坡中＞坡下，而０ １０ｃｍ土层的有机碳含量为坡上＜坡中＜坡下，与阳坡各坡位平均有机碳分布特征不符，这可能是因为阳坡表层土壤有机碳在坡面易发生搬运与再分布㊂上述结果表明，阳坡坡位对不同土层土壤有机碳含量影响程度不同，对浅层土壤有机碳的影响要大于深层㊂表５㊀阳坡不同坡位土壤有机碳统计特征Ｔａｂｌｅ５㊀Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ坡位Ｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ样本数Ｓａｍｐｌｅｓ极小值Ｍｉｎｉｍｕｍ极大值Ｍａｘｉｍｕｍ均值Ｍｅａｎ标准差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ变异系数ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎＫ⁃Ｓ检验Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ⁃Ｓｍｉｒｎｏｖｔｅｓｔ分布类型Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｙｐｅ坡上Ｕｐｐｅｒｓｌｏｐｅ１６２７．８６９８．９２６５．７１ａ２１．７４０．３３０．９３８正态分布坡中Ｍｉｄｄｌｅｓｌｏｐｅ１６２４．５９９６．７７５８．３９ａ２４．２００．４１０．４４６正态分布坡下Ｌｏｗｅｒｓｌｏｐｅ１６２３．４４１２９．０９６１．４２ａ３３．０００．５４０．３１２正态分布㊀㊀ｎ＝４８；不同小写字母表示不同坡位土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）图３㊀阴坡不同坡位土壤有机碳分布特征㊀Ｆｉｇ．３㊀Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｓｈａｄｙｓｌｏｐｅ不同大写字母表示同一坡位不同深度土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５），不同小写字母表示同一深度不同坡位土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）图４㊀阳坡不同坡位土壤有机碳分布㊀Ｆｉｇ．４㊀Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｓｕｎｎｙｓｌｏｐｅ不同大写字母表示同一坡位不同深度土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５），不同小写字母表示同一深度不同坡位土壤有机碳含量差异显著（Ｐ＜０．０５）２．４㊀坡面土壤有机碳分布的影响因素用一般线性模型的方差成分分析计算了各因子及其交互作用对土壤有机碳变异性的贡献（表６）㊂结果表明，坡面土壤有机碳含量主要受土层和坡向的影响（Ｐ＜０．００１），解释率分别是６０．３５％和１４．１７％；坡位对坡面土壤有机碳的解释率为１．４１％（Ｐ＜０．０５），坡向ˑ坡位解释了４．４６％（Ｐ＜０．００１），坡向ˑ土层解释了２．２１％（Ｐ＜０．０５），坡位ˑ土层仅解释了０．４６％（Ｐ＞０．０５），最后坡向ˑ坡位ˑ土层解释了２．２８％（Ｐ＞０．０５）㊂３㊀讨论３．１㊀坡向与土壤有机碳分布本文研究结果表明，阴坡平均有机碳含量（８１．９９ｇ／ｋｇ）显著高于阳坡（６１．８４ｇ／ｋｇ），不同深度土壤有机碳含量也均表现为阴坡大于阳坡且差异性显著（Ｐ＜０．０５）㊂这与朱猛等［２１］在祁连山森林草原带坡面土壤有机碳分布的研究结果较为一致，他的研究表明土壤有机碳浓度为北坡＞西坡＞西南坡＞南坡㊂这是因为不同坡向９７３６㊀１８期㊀㊀㊀潘蕊蕊㊀等：青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素㊀０８３６㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀所驱动的水热条件和植被差异是影响坡面土壤有机碳积累的主要因素［１０，４１］㊂据实际观测结果表明，本研究区阴㊁阳坡年均温的差异达２．８ħ，阴坡０ ５０ｃｍ土壤平均含水量是阳坡的１．４６倍㊂这种水热差异导致阴阳坡发育不同的植被类型，其中阳坡植被类型为高寒草甸，阴坡植被类型为高寒灌丛㊂据实地调查，在生长季旺期，阴坡地上生物量（３９０．５ｇ／ｍ２）远大于阳坡（１５２．２２ｇ／ｍ２），其有机质的输入量也大于阳坡，因此植被类型在很大程度上影响了土壤有机碳的富集程度［４２］㊂于顺龙［４３］的研究也表明，坡向通过影响生物量的大小来影响有机质的输入量㊂虽然本研究未对地下生物量进行测定，但大量野外调查结果显示高寒灌丛的地下生物量大于高寒草甸㊂如陶贞等［４４］发现青藏高原东北隅祁连山东段的高寒灌丛的地下生物量为２７９４７ｋｇ／ｈｍ２，高寒草甸地下生物量为２５７４５ｋｇ／ｈｍ２㊂此外，不同坡向水热条件的差异还会影响土壤有机碳的矿化［４５］㊂马文瑛［４６］等在祁连山天老池小流域不同地形条件土壤有机碳的研究中发现，阴坡和半阴坡的土壤有机碳矿化速率小于阳坡㊂这主要是因为阴坡湿冷的水热状况降低了微生物活性和土壤呼吸速率［４７］，减缓了土壤有机碳的矿化，长期作用下导致了阴阳坡有机碳积累的差异㊂表６㊀不同因子与土壤有机碳含量的一般线性模型（ＧＬＭ）结果Ｔａｂｌｅ６㊀Ｇｅｎｅｒａｌｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌ（ＧＬＭ）ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｃｔｏｒｓａｎｄｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔ成分ＰｒｏｂａｂｉｌｉｔｙＱｕａｄｒａｔｉｃｓｕｍｄｆ方差Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ平方和Ｖａｒｉａｎｃｅ解释率／％坡向Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔ９７４６．９５８１６９．５２９∗∗∗１４．１７坡位Ｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ９６７．７８７２３．４５２∗１．４１土层Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ４１５２５．７７４３９８．７４０∗∗∗６０．３５坡向ˑ土层Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔˑｓｏｉｌｄｅｐｔｈ１５１８．０７３３３．６１０∗２．２１坡位ˑ土层Ｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎˑｓｏｉｌｄｅｐｔｈ３１８．０８６６０．３７８０．４６坡向ˑ坡位Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔˑｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎ３０７１．０５１２１０．９５３∗∗∗４．４６坡向ˑ坡位ˑ土层Ｓｌｏｐｅａｓｐｅｃｔˑｓｌｏｐｅｐｏｓｉｔｉｏｎˑｓｏｉｌｄｅｐｔｈ１５６５．９２５６１．８６２２．２８㊀㊀∗∗∗为Ｐ＜０．００１；∗∗为Ｐ＜０．０１；∗为Ｐ＜０．０５阴坡和阳坡剖面土壤有机碳含量存在显著的表层聚集性，均表现为随着土层深度的增加，土壤有机碳含量逐渐降低，且差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂这是因为，表层土壤有机碳主要来自于植物残体和根系的直接输入，随着土壤深度增加，地表植物残体输入和根系分布均减少［４８］㊂但阴坡和阳坡土壤有机碳随土层下降的幅度不同，阳坡降低幅度（６４％）大于阴坡（４４％）㊂这与杨帆［３２］等在祁连山中段高寒山区阴㊁阳坡地形序列下有机碳垂直分布的研究结果较一致，他的研究结果显示阳坡下降的速率（６６％ ９１％）明显高于阴坡（３１％ ７７％）㊂这可能与阴阳坡的植被类型及土壤发生层厚度有关［４９］㊂本研究区阳坡的高寒草甸下发育的土壤类型为高山草甸土，土层薄，一般为３０ ５０ｃｍ㊂最上层为草毡层（０ １０ｃｍ），腐殖质层厚１０ ２０ｃｍ，向下迅速过渡到母质层；除草毡层外，剖面砾石含量较高，地下根生物量主要分布在０ ２０ｃｍ［５０⁃５１］㊂因此整个剖面有机碳含量高度变异，变异系数ＣＶ高达４３％㊂阴坡的高寒灌丛下发育的土壤为亚高山草甸土，土壤剖面构型与草甸土相同，但具有大量发达的地下根系，腐殖质层较厚，深度可达到３０ ４０ｃｍ，打钻至５０ｃｍ未见砾石层，地下根生物量主要分布在０ ５０ｃｍ土层㊂何俊龄［５２］对青藏高原金露梅灌丛土壤养分的研究中指出植物根系分布较深将导致土壤养分随土壤深度呈较均匀变化㊂因此阴坡有机碳分布比较均匀，随土层下降的幅度小于阳坡㊂３．２㊀坡位与土壤有机碳分布土壤有机碳的坡位分布因坡向而异㊂阴坡不同坡位土壤有机碳平均含量差异显著（Ｐ＜０．０５），表现为坡下（８９．６０ｇ／ｋｇ）＞坡中（８６．５２ｇ／ｋｇ）＞坡上（６９．８７ｇ／ｋｇ），这与汝海丽等［８］在黄土丘陵区坡面㊁樊红柱等［１３］在紫色土丘陵区坡面的研究结果均一致㊂这一方面是因为阴坡坡上比坡下接受的光照多，蒸发量大，土壤含水量较低，从而有利于有机质的分解，所以土壤有机碳含量小于坡下［５３］；另一方面可能是由于土壤有机碳在坡面发生搬运迁移到坡下所造成的［２６］㊂陆银梅［２６］和花可可等［２７］对南方红壤和紫色土坡面有机碳的研究中发现，坡地径流（地表径流和壤中流）对坡面土壤有机碳的冲刷与运移，可使坡下成为坡上的一个碳汇㊂本研究区虽处于高寒半干旱区，但生长季期间６ ９月份降水量约占全年总降水量的９０％，这一段时期正好是季节性冻土的融化期㊂李元寿等［５４］在青藏高原典型高寒草甸区土壤有机碳氮异质性的研究中发现，在高寒地区冻土活动层的融化期，土壤有机碳和全氮很容易被淋溶流失㊂这是因为季节性冻融作用能够破坏土壤结构［５５］，暴露出有机碳库中各种形态的碳［５６⁃５７］；再加上冻结期冻土的保水性［５８⁃５９］，在季节性冻土融化时，土壤含水量急剧增加，坡地径流发育［６０］，从而造成土壤有机碳随水分的迁移而流失㊂由Ｈｕ等［３３］对该研究区坡地径流的实际观测结果可知，２０１８年７ １０月份阴坡的总径流量（５．３０ｍｍ）是阳坡（０．５７ｍｍ）的９．３０倍，因此阴坡土壤有机碳更易受坡地径流的影响在坡下发生积累汇聚㊂这可能也是导致阳坡坡位土壤有机碳分布特征和阴坡不同的原因［２６］，研究结果表明，阳坡不同坡位土壤有机碳平均含量表现为坡上（６５．７１ｇ／ｋｇ）＞坡下（６１．４２ｇ／ｋｇ）＞坡中（５８．３９ｇ／ｋｇ），差异不显著（Ｐ＞０．０５）㊂这与朱猛等［２１］在祁连山森林草原带的研究结果较为一致，其研究发现在北坡（阳坡），坡肩及坡脚有机碳浓度无显著差异，坡肩某些深度有机碳浓度稍高于坡脚㊂这可能是因为阳坡不同坡位接受的太阳辐射接近［２１］，水分是其植物生长及有机碳分解的限制因子㊂由实测数据可知，本研究区阳坡土壤含水量为坡下（３９．５０％）＜坡中（４２．０３％）＜坡上（５４．８５％），因此阳坡坡上土壤有机碳含量积累量高于坡下和坡中（Ｐ＜０．０５）㊂此外本研究发现，坡位对不同深度土壤有机碳的影响也因坡向而异㊂对于阳坡，虽然不同坡位土壤有机碳平均含量表现为坡上＞坡下＞坡中（Ｐ＞０．０５），但表层（０ １０ｃｍ）土壤有机碳表现为坡上＜坡下＜坡中（Ｐ＜０．０５）；对于阴坡，浅层（０ １０㊁１０ ２０ｃｍ）土壤有机碳各坡位间差异性不显著（Ｐ＞０．０５），而深层（２０ ３０㊁３０５０ｃｍ）土壤有机碳各坡位间差异显著（Ｐ＜０．０５）㊂上述结果表明，阳坡坡位对浅层土壤有机碳的影响大于深层，而阴坡坡位对深层土壤有机碳的影响大于浅层㊂这可能与阴坡和阳坡不同的径流形式（地表径流和壤中流）对土壤有机碳的冲刷有关［２７，６１］㊂李太魁等［６１］对川西丘陵区紫色土坡面有机碳的研究中发现，紫色土由于土质疏松㊁孔隙度大㊁入渗能力强等特点，壤中流比较发育，从而导致坡面土壤有机碳随壤中流大量淋失㊂Ｈｕ等［３３］对该研究区坡地径流的实际观测结果可知，阴坡壤中流量占总径流量的９４．５％，阳坡地表径流量占总径流量的９７．９％㊂因此，阴坡的深层土壤有机碳易在壤中流的影响下从坡上迁移到坡下，阳坡的表层土壤有机碳易在地表径流的影响下从坡上迁移到坡下㊂这种坡地径流的差异与阴阳坡的植被类型和土壤结构有关［６１⁃６３］㊂阴坡植被以高寒灌丛为主，植被覆盖度高，冠层截留降雨能力较强，可以有效地减缓地表径流［６４］；再加上草皮层较薄且松软，土壤饱和导水率高，土层深厚，有利于雨水向土壤更深层次入渗［６５］，所以阴坡坡地径流以壤中流为主㊂而阳坡植被以高寒草甸为主，根系密集，形成的草毡层结构比较坚硬，饱和导水率较低，不利于水分向土壤深层下渗［３３］，因此阳坡坡地径流以地表径流为主㊂此外，坡面的坡度不同，形成的坡地径流也存在差别［６６⁃６７］㊂研究发现，土壤的入渗率随着坡度的增大而减小，从而增大地表产流量［６６］㊂何淑勤等［６７］通过对长江上游紫色土丘陵区坡面径流特征的研究发现，不同坡度，壤中流径流量表现为１０ʎ＞１５ʎ＞２０ʎ，地表径流径流量表现为２０ʎ＞１５ʎ＞１０ʎ㊂据实地测量，本研究阴坡坡度（３０ʎ）小于阳坡（３５ʎ），所以阴坡的土壤入渗率大于阳坡，这在一定程度上也决定了阴坡以壤中流为主㊁阳坡以地表径流为主的产流模式㊂从而导致阴坡的深层土壤有机碳和阳坡的浅层土壤有机碳分别随着壤中流和地表径流在坡面上发生迁移淋失㊂３．３㊀不确定性分析本研究基于不同坡面土壤有机碳测量数据进行比较分析，发现坡向对坡面土壤有机碳的解释率为１４．１７％（Ｐ＜０．０５），而坡位对坡面土壤有机碳的解释率仅为１．４１％（Ｐ＜０．０５），这可能与坡面海拔落差较小导致的各坡位距离较短有关㊂有研究结果表明［２５，６８⁃６９］，海拔落差越大，坡面越长，各个坡位的水热条件差异就越显著，从而增大土壤有机碳的空间异质性㊂李龙等［６８］在赤峰市小流域地形因子对土壤有机碳的影响中发现，在较大海拔落差下，高程是影响土壤有机碳分布的第一因子，其次是坡度和坡向㊂本研究区阴坡和阳坡立地条１８３６㊀１８期㊀㊀㊀潘蕊蕊㊀等：青海湖流域季节性冻土区坡面土壤有机碳分布特征及其影响因素㊀。
青藏高原（藏北地区）湖泊表面沉积物代用指标结果分析
第一章绪论湖泊沉积物总有机碳（TOC）、碳氮比（C/N）及有机碳同位素（δ13C）组成研究现状总有机碳（Total Organic Carbon）的研究现状在全球气候与环境变化的研究中，由于湖泊表层湖泊表层沉积物中的有机地球化学指标总有机碳（T O C）、碳氮比（C/N）和有机碳同位素（δ13C）可以很好地反映湖泊水体环境及湖泊流域的初始生产力状况和直被类型，也反映了有机质跟随湖泊表层沉积物沉积后的保存状况，保存着湖泊及流域生物生态环境和过去的气候、以往环境变化的丰富信息。
所以被广泛应用大范围区域及全球性气候与环境变化的响应中。
湖泊表层沉积物中有机碳是过去的生物埋藏于湖泊表层沉积物内经过生物分解作用和化学分解作用或者是成岩作用后遗留下来的产物，它含量的多少既可以反映湖泊表层沉积物中有机质输入的多与少及湖泊的初始生产力的高与低，又可以反映有机物存贮能力的强与弱（Meyers，1997）。
湖泊表层沉积物中有机碳主要来源于湖泊中自生的水生直物和湖盆周围流域经过侵蚀作用后带来的陆源性直物碎屑。
温度的变化和降水的多少是影响直物生长的好坏的主要因素，在干旱、半干旱地区的流域中，直物生长的好坏主要受到降水量多少的控制；对湖泊中水生直物生长的好坏，湖泊最初生产力的高低则主要受湖水营养物质的好与坏和温度的高低控制（陈敬安等，2002），例如在特别寒冷的环境下，会使延升低温期的时间、将适合直物比较适合发芽的时间的大大减少、使其温度的缩减、而湖泊在冬天中湖面水冻长度的过度加长会引起湖泊内部水生直物光合作用的速率大大降低、光合作用的产量也大大降低，同时其有机质生产力的产量也大大的降低（刘子亭等，2006）。
湖泊表层沉积物总有机质的容量的多少和高低可以反映温都的高低变化。
世界各地的大量学者利用湖泊表层沉积物中有机碳含量的高低变动对很多大小各异，类型不同的湖泊中进行了多种渠道的研究，并取得了一定的成果。
如柴达木盆地查尔汗湖区（黄期等，1990）、青藏高原地区若尔盖盆地（张平忠等，1995）和浑善达克沙地（武建伟等，2004）湖泊表层沉积物中有机碳（Total Organic Carbon）含量的高低变化很好地与气候环境的变化相对应，有机碳（Total Organic Carbon）含量的低的时候与寒冷气候相对应，高的情况下对应于暖期。
近30年湟水流域土壤养分时空变异及影响因素
分类号密级公开UDC 学号20151013038青海师范大学硕士学位论文近30年湟水流域土壤养分时空变异及影响因素研究生姓名代子俊导师姓名（职称）赵霞，副教授申请学位名称理学硕士学科专业名称自然地理学研究方向名称资源环境与生态评估论文提交日期2018年4月论文答辩日期2018年6月学位授予单位青海师范大学学位授予日期2018年7月答辩委员会主席司建华评阅人葛劲松，曹生奎青海师范大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青海师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名： 日期：青海师范大学学位论文使用授权声明青海师范大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。
除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。
论文的公布（包括刊登）授权由青海师范大学研究生部办理。
研究生签名： 导师签名： 日期：近30年湟水流域土壤养分时空变异及影响因素摘要湟水流域是青海省主要的农业生产基地，是典型的农业流域，其土壤受人为和自然双重影响。
土壤养分是评价土壤质量的重要指标，对土壤养分循环和农业可持续发展都有重要意义。
本研究选取与农业生产密切相关的有机质、全氮、全磷、全钾作为评价指标，以20世纪80年代中期开展的第二次全国土壤普查（以下简称80年代）湟水流域的数据和2015年基于《中国土系志（中西部卷）》项目，在流域采样的实测数据为基础，采用经典统计和地统计学法，分析了湟水流域表层（0~15cm）土壤养分的时空变异特征及影响因素，研究得到的结论如下：（1）根据80年代湟水流域样点数据的平均含量，按全国第二次土壤普查的养分含量分级标准划分，有机质、全氮、全钾含量属于中等水平，全磷属丰富水平；从变异系数角度看：4种土壤养分都属于中等变异水平，变异强度由强到弱依次为有机质>全氮>全磷>全钾；从空间结构特征看：有机质、全氮和全磷属于强的空间自相关性，全钾属中等空间自相关性；从空间分布格局看：有机质整体呈四周山地高，中间谷地低的趋势，以中等水平为主，占流域面积的62.03%；全氮与有机质大体一致呈“凹”型分布，整体属中上等水平；全磷呈东南部及西部边缘高，中部及东北部低的趋势，丰富和中等水平各占流域面积的50%左右；全钾整体呈西北向东南逐渐升高的趋势，以中等水平为主，占流域面积的78.43%。
青海省湟源县胡丹流域林地碳储量及碳增汇潜力估测
摘 要 ： 用 文 献调 研 和 实验 观 测 的 方 法对 青 海 省 东部 农 业 区 湟 源 县 胡 丹 流 域 林 业 生 态 工 程 项 目实 施 后 林 地 的碳 增 汇 潜 利
力进 行 了初 步估 测 。结 果表 明 ： 丹 流域 植 被 一土壤 碳 库 总 储 量 约 为 １ ４ ×１ ｊｔＣ。其 中植 被 、 胡 ． ２ ０ 土壤 碳 库储 量 分别 为 林 再造 林碳 汇 项 目是 《 都 议 下 京
定 书 》 架 下 发 达 国 家 和 发 展 中 国 家 之 间 在 林 业 领 框
约 占陆地生 态系统 总面积 的 ３ ， 其生 物量 和净 １ 但 生产力 约 占整个陆地 生态 系统 的 ８ 和 ７ ， ６ Ｏ 土壤 碳蓄积 约 占世 界 陆 地 土 壤 总 碳 库 的 ７ Ｌ 。与其 ３ ２ ｊ
ａ ｄ ｃ ｒ ｏ ｅ ｕ ｓ ｒ ｔｏ ｏ ｅ ｔ ｌ ｏ ｄ ｎ ｃ ｔ ｍｅ ｔ ａ ｇ ｕ ｎ ｃ ｕ ｔ ｎ ａ ｂ ｎ ｓ ｑ ｅ ｔａ ｉ ｎ ｐ ｔ ｎ ｉ ｓ ｆＨｕ ａ ａ ｈ ｎ ｓｉ Ｈｕ ｎ ｙ ａ ｏ ｎ ｙ，Ｑｉ ｇ ａ ｐ ｏ ｉ ｃ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｎ ｎ ｈ ｉ ｒｖｎ ｅ ｅｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｓ ｔ ｔ ｌ ａ ｂ ｎ ｐ ｏ ｉｅ ｗａ ． ２ １ ５ ｔＣ ｉ ｄ ｎ ｃ ｔ ｈ ｎ ，ｗｉｈ ｔ ｅ ｖ ｇ ｔ ｔｏ ｎ ｏｌｃ ｒ ｏ ｏ ｌ ｗｅ ｅ ０ １ ｏ ａ ｃ ｒ ｏ ｏ １ ｚ ｓ １ ４ × ０ ｎ Ｈｕ ａ ａ ｃ ｍｅ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅａ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｉ ａ ｂ ｎ ｐ ｏ ｓ ｒ ． ４× １ ５ ａ ｄ ０ ｎ
ａｏ ｇ ，ｗｉ ｎ ａ ｎ ａ ａ ｓ ｒ ｉ ｇ ｒ ｔ ｆ５ ７ ５ ０７ ａ ｅ ｐ ｃｌ ｅｙ ｔ ａ ｎ ｕ ｌ ｂ ｏ ｂ ｎ ａ ｅｏ ２ ． ３ ｔＣ ／ ，ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ． ｈ
湟水河河床沉积物常量元素地球化学特征
湟水河河床沉积物常量元素地球化学特征唐兴玥【摘要】文章选择湟水河流域湟源至乐都段为研究点,采集并分析了湟水河及支流北川河、南川河河道不同地点25个河床泥沙样品的常量元素地球化学特征。
结果表明,湟水河河床沉积物相对富Si4＋、Al3＋和Ca2＋,而贫K＋、Na＋和Mg2＋,这可能与河道周围沉积的河湖相碎屑岩和黄土的化学风化有关。
通过对河道不同地点泥沙样品的化学风化趋势图分析,发现不同地点泥沙样品具有不同的Al2O3、CaO和Na2O含量,而具有相似的K2O含量,说明不同地点的化学风化强度不同。
对比发现湟水河流域上游湟源段的化学风化强度达到最大值,至西宁段达到最小值,到平安和乐都段稍有增加。
同时也发现湟水河支流北川河具有较强的化学风化过程。
【期刊名称】《青海环境》【年(卷),期】2012(022)001【总页数】4页(P30-32,35)【关键词】湟水河;河床沉积物;常量元素【作者】唐兴玥【作者单位】青海师范大学附中,青海西宁810008【正文语种】中文【中图分类】X522自然环境及气候变化的研究一直是地学工作者关注的重点。
目前人类通过多种手段来认识和揭示地球环境变化过程:其中通过气象观测台站监测近地面气象数据，分析近期的气候变化和通过地质岩芯或者沉积物物理化学指标分析，来揭示过去区域气候演化过程是比较常用的方法。
本文通过湟水河河流沉积物的分析，研究流域化学风化过程，为区域古气候研究提供参考。
已有学者对黄河、长江以及青藏高原东部的河流沉积物进行了矿物学、元素地球化学研究，并探讨了这些河流化学风化过程及它们之间的物源联系［1－2］。
本文选择湟水河作为研究点，沿河道采集了25个河床沉积物样品，并分析了这些沉积物的元素地球化学特征，旨在揭示湟水河河床沉积物常量元素的分布特征以及区域化学风化过程。
1.1 研究区概况。
湟水河发源于青海省海晏县达坂山南麓，是黄河上游最大的一级支流，流经海晏、湟源、湟中、西宁、大通、平安、乐都、民和，至甘肃省永靖县注入黄河，在青海境内干流长335.4 km［3］。
湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性水平调查
㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期：２０１７－１０－１６湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性水平调查巢世刚，薛浩天，巢世军，拜得珍，王成宁，张㊀倩（青海省环境科学研究设计院，青海㊀西宁㊀８１０００７）㊀㊀㊀㊀摘㊀要：采用低本底多道ＮａＩ（Ｔｌ）γ能谱仪对湟水河西宁段河流沉积物中天然放射性核素比活度进行测定，并按照相关标准进行评价㊂结果表明，湟水河西宁段河流表层沉积物中４０Ｋ㊁２２６Ｒａ和２３２Ｔｈ的含量均小于西宁市土壤中相应放射性核素的含量，沉积物被用作建筑材料时其放射性核素比活度㊁内外照射指数㊁居民年外照射以及居民接受有效剂量均不存在超标现象㊂关键词：沉积物；放射性；照射指数；辐射风险中图分类号：Ｒ１４４．１㊀㊀文献标识码：Ａ文章编号：１００７－２４５４（２０１８）０１－０１５－０３１㊀前言天然放射性辐射环境是人类生存环境的重要组成部分［１］㊂环境中的天然放射性核素辐射主要来自两个方面，一类是宇生放射性核素㊁辐射，主要包括氚㊁１４Ｎ㊁１４Ｃ等；另一类是陆生放射性核素辐射，引起国内外学者广泛重视的有２３８Ｕ㊁２２６Ｒａ㊁２３２Ｔｈ㊁４０Ｋ等㊂环境中的放射性核素广泛存在于岩石㊁土壤㊁水体㊁沉积物及各类建筑材料中［２］㊂其除了能直接对人体产生外照射，还能通过呼吸道㊁消化道㊁皮肤或粘膜三种途径进入人体并在体内积蓄，产生内照射，超过一定剂量的照射会损伤人体器官，引起病变，影响人的身体健康［３］㊂河流沉积物大部分来自于岩石㊁土壤的风化与侵蚀㊂因此岩石㊁土壤中的放射性核素会影响到河流沉积物的天然放射性水平，研究表明［２ ５］，各地河流沉积物天然放射性水平呈现较大差异㊂２㊀概述湟水河泥沙和沉积物在流域上下游建筑行业（尤其农村房屋建筑）使用量较大，因此，研究湟水河西宁段河流沉积物天然放射性对于确定沉积物的放射性水平，揭示流域土壤㊁岩石的放射性水平及其沉积物用于建筑行业安全与否具有重要意义㊂湟水河是黄河上游最大的一级支流，位于青海省东部，发源于青海省海晏县达坂山南麓，干流在青海境内先后经海晏㊁湟源㊁湟中㊁西宁㊁互助㊁平安㊁乐都㊁民和７县１市，至甘肃省永靖县注入黄河㊂为了解湟水河西宁段表层沉积物的天然放射性水平，对湟水河西宁段（湟水桥至小峡桥）河流表层沉积物进行了样品采集，根据国家‘建筑材料放射性核素限量（ＧＢ６５６６ ２０１０）“相关标准［６］及欧盟委员会提出的放射卫生相关原则对样品中天然放射性核素４０Ｋ㊁２２６Ｒａ和２３２Ｔｈ的比活度进行了分析研究，对沉积物用于建筑材料的安全性进行了风险评估㊂３㊀样品采集与测量仪器方法３．１㊀样品采集与制备湟水河沉积物样品（主要为砂子和细粉砂）自湟水河西宁段湟水桥至小峡桥依次采集（如图１）㊂采样方法为：每个采样点沿线范围内每隔３ ５ｍ采集１份样品，每个采样点采取３份的表层（０２０ｃｍ）沉积物样品充分混合后作为一个样品，采样量１．５ ２．０ｋｇ㊂所有样品运回实验室后先冷冻储５１湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性水平调查㊀巢世刚，薛浩天，巢世军，拜得珍，王成宁，张㊀倩藏，然后用真空冷冻干燥机（型号：ＦＤ－１－５０）进行冷冻干燥，过２０目尼龙网筛备用㊂样品在恒温烘箱中烘干（１０５ʃ５ħ）至恒重，准确称量（精确至０．０１ｇ）后样品放入标准样品盒中封存４ ５周，待镭与氡及其短寿命子体达到平衡后测量㊂图１㊀湟水河西宁段河流表层沉积物采样点位示意图３．２㊀测量仪器与方法样品中天然放射性核素４０Ｋ㊁２２６Ｒａ和２３２Ｔｈ的放射性比活度测量采用中核（北京）核仪器厂（ＢＨ１９３６型）低本底多道γ能谱仪测定［７］㊂γ能谱仪为ＮａＩ（Ｔｌ）探头，能量分辨率优于８％（１３７Ｃｓ，６６２ｋｅＶ），当样品中４０Ｋ㊁２２６Ｒａ和２３２Ｔｈ放射性比活度之和大于１８．５Ｂｑ／ｋｇ时，其测量结果的不确定度小于２０％㊂每个样品的测量时间为３００ｍｉｎ，测量２ ４次，结果取其平均值㊂４㊀测量与数据分析４．１㊀沉积物放射性核素含量图２㊀湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性核素比活度变化折线图㊀㊀湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性核素４０Ｋ㊁２２６Ｒａ和２３２Ｔｈ比活度水平如表１所示：湟水河西宁段河流表层沉积物中４０Ｋ比活度含量范围在３８３．３６ ７６０．７６Ｂｑ／ｋｇ之间，平均值为５３４．０４Ｂｑ／ｋｇ；２２６Ｒａ比活度含量范围在１６．２５ ７０．７４Ｂｑ／ｋｇ之间，平均值为３３．７９Ｂｑ／ｋｇ；２３２Ｔｈ比活度含量范围在１１．９９ ９３．４８Ｂｑ／ｋｇ之间，平均值为４２．９２Ｂｑ／ｋｇ㊂测量结果显示，样品中放射性核素比活度平均值与郭立本［８］等所研究的青海省土壤中天然放射性核素含量吻合较好（２３２Ｔｈ㊁２２６Ｒａ和４０Ｋ分别为４５．３㊁３８．３和５４８．９Ｂｑ／ｋｇ）㊂各采样点比活度变化情况如图２所示：㊀表１湟水河西宁段河流沉积物中天然放射性核素比活度（Ｂｑ／ｋｇ）统计变量４０Ｋ２２６Ｒａ２３２Ｔｈ总比活度最小值３８３．３６１６．２５１１．９９４８４．６３最大值７６０．７６７０．７４９３．４８８７４．２２平均值５３４．０４３３．９７４２．９２６１０．９８标准偏差６８．５５９．７９１７．５８６６．７８变异系数（％）１２．８４２８．８１４０．９６１０．９３㊀㊀各天然放射性核素辐射贡献率如图３所示：图３㊀湟水河西宁段河流沉积物天然放射性核素辐射贡献率由图可知，在所研究的３种天然核素中，４０Ｋ的辐射贡献率最高（８６．９％），２２６Ｒａ的辐射贡献率最低（５．５％）㊂４．２㊀沉积物用作建筑材料的辐射风险分析湟水河河道砂石以及沉积物在上下游地区都被用作建筑材料使用，为判断湟水河西宁段河流沉积物被用于房屋建筑给居民可能带来的辐射危害，依据国家‘建筑材料放射性核素限量（ＧＢ６５６６ ２０１０）“标准［６］及欧盟委员会给出的居民年有效计量率［９］进行评价㊂其中，内照射指数ＩＲａ和外照射指数Ｉγ的计算公式为：ＩＲａ＝ＣＲａ／２００（１）Ｉγ＝ＣＲａ／３７０＋ＣＴｈ／２５９＋ＣＫ／４８１０（２）式中ＣＲａ㊁ＣＴｈ和ＣＫ分别为２２６Ｒａ㊁２３２Ｔｈ和４０Ｋ的比活度，单位为Ｂｑ／ｋｇ㊂湟水河西宁段表层沉积物的内外照射指数的计算结果显示，湟水河西宁段河流沉积物作为建筑材料的内外照射指数均小于１（ＩＲａ：０．０８ ０．３５；６１青海环境㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２８卷第１期（总第１０７期）㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年３月Ｉγ：０．０５ ０．３６），其天然放射性水平符合国家标准ＧＢ６５６６ ２０１０中对建筑材料天然放射性核素水平的限量要求，因而河流沉积物被用作建筑材料使用不受限制㊂欧盟委员会推荐的建筑材料天然放射性所致的居民外照射（Ｄ）的具体计算公式为：Ｄ（ｎＧｙ／ｈ）＝０．９２ＣＲａ＋１．１ＣＴｈ＋０．０８ＣＫ（３）联合国原子辐射效应科学委员会（ＵＮＳＣＥＡＲ，２０００）［３］给出居民年室内暴露时间为８７６０ｈ，外照射剂量与居民接受有效剂量的转换因子为０．７Ｓｖ／Ｇｙ，居民室内居留因子为０．８，居民接受有效剂量Ｅ为：Ｅ（ｍＳｖ／ｙ）＝Ｄ（ｎＧｙ／ｈ）ˑ８７６０（ｈ／ｙ）ˑ０．８ˑ０．７（Ｓｖ／Ｇｙ）ˑ１０－６（４）依据公式（３）和（４），湟水河西宁段河流表层沉积物被用作建筑材料用于房屋所致居民年有效剂量计算结果表明，湟水河西宁段河流沉积物用作建筑材料所致居民年有效剂量为０．３２ ０．９８ｍＳｖ／ｙ㊂其中报社桥处样点所致居民年有效剂量（０．９８ｍＳｖ／ｙ）接近欧洲委员会提出的建筑材料所致居民年有效剂量的控制上限（１ｍＳｖ／ｙ）［９］和‘电离辐射防护与辐射源安全基本标准（ＧＢ１８８７１ ２００２）“公众个人剂量限值（１ｍＳｖ／ｙ）㊂各采样点样品内外照射指数㊁居民接受有效剂量变化如图４所示：图４㊀湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性核素辐射风险变化图５ 结论（１）湟水河西宁段河流表层沉积物中天然放射性核素４０Ｋ比活度平均值为５３４．０４Ｂｑ／ｋｇ；２２６Ｒａ比活度平均值为３３．７９Ｂｑ／ｋｇ；２３２Ｔｈ比活度平均值为４２．９２Ｂｑ／ｋｇ㊂其比活度水平与该区域土壤中相应核素的本底值相吻合㊂（２）所调查的湟水河西宁段河流表层沉积物的内㊁外照射指数均小于１，其作为建筑材料使用不受限制㊂沉积物作为建筑材料用于房屋所致居民年有效剂量为０．３１－０．９９ｍＳｖ／ｙ，但报社桥处所采样品所致居民年有效剂量接近欧洲委员会提出的建筑材料所致居民年有效剂量的控制上限和‘电离辐射防护与辐射源安全基本标准（ＧＢ１８８７１－２００２）“公众个人剂量限值（１ｍＳｖ／ｙ），应控制使用㊂参考文献：［１］代杰瑞，董志成，喻超，等．青岛市地表天然放射性水平及其主控因素特征［Ｊ］．世界核地质学，２０１２．２９（３）：１７３－１８２．［２］张雷．湘江长沙段河泥放射性水平［Ｊ］．中国辐射卫生，２００６．１５（１）：１２６．［３］王峰凌，卢新卫，任淑花．渭河陕西段河流沉积物天然放射性研究［Ｊ］．核电子学与探测技术，２００８．２８（２）：４２２－４２４＋４２９．［４］Ｎ．Ｋｒｉｓｈｎａｍｏｏｒｔｈｙ，Ｓ．Ｍｕｌｌａｉｎａｔｈａｎ，Ｒ．Ｍｅｈｒａ，．Ｃｈａｐａｒｒｏｅｔａｌ．ＲａｄｉａｔｉｏｎｉｍｐａｃｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌｌｙｏｃｃｕｒｒｉｎｇｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｍｉｎｅｒａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆＢｈａｒａｔｈａｐｕｚｈａｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，ＳｏｕｔｈＩｎｄｉａ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ａｐｒｉｌ２０１４，７１（８）：３５９３－３６０４．［５］ＢｉｋｉｔＩ，ＳｌｉｖｋａＪ，ＶｅｓｋｏｖｉｃＭ，ｅｔａｌ．ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＤａｎｕｂｅｓｅｄｉｍｅｎｔｒａｄｉｏａｃｔｉｖｉｔｙｉｎＳｅｒｂｉａａｎｄＭｏｎｔｅｎｅｇｒｏｕｓｉｎｇｇａｍｍａｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ［Ｊ］．Ｒａｄｉａｔ．Ｍｅａｓ．２００６，４１：４７７－４８１．［６］国家质量监督检验检疫总局㊁国家标准化委员会ＧＢ６５６６ ２０１０，建筑材料放射性核素限量［Ｓ］．［７］ＳｈｉｇａｎｇＣｈａｏ，ＸｉｎｗｅｉＬｕ，ＭｅｎｇｍｅｎｇＺｈａｎｇａｎｄＬｏｎｇＰａｎｇ．ＮａｔｕｒａｌｒａｄｉｏａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎＸｉｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．ＲａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＮｕｃｌｅａｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１４．３００（２）８７９－８８５．［８］郭立本，王心明，胡晓林，等．青海省土壤中天然放射性核素含量调查研究［Ｊ］．辐射防护，１９９４．１４（３）：２２６－２２９．［９］ＥＣ（ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）．Ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒａｄｉｏａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｒ］．ＲａｄｉａｔｉｏｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＲｅｐｏｒｔ１１２，Ｇｅｎｅｖａ，１９９９．７１湟水河西宁段河流表层沉积物天然放射性水平调查㊀巢世刚，薛浩天，巢世军，拜得珍，王成宁，张㊀倩。
青海湖小泊湖湿地土壤有机碳、氮研究
青海湖小泊湖湿地土壤有机碳、氮研究
湿地是介于陆地和水域之间，土壤在水中浸泡的特定环境下，生长有众多湿地特征水生植物的过渡地带，具有生态、人文多种环境功能。
湿地碳、氮行为对湿地生态和全球气候变化具有重要意义，受到了大量研究关注。
本文以高寒气候下的青海湖小泊湖湿地为研究对象，对该区域五种代表性植被（华扁穗、芨芨草、马蔺、马蔺和芨芨草的混合群落及苔草群落）类型下得土壤进行分层采样调查，分析土壤有机碳、氮在不同植被土壤的差异与剖面变化，揭示高寒环境湿地土壤有机碳、氮的分布规律。
本研究可为国内外学者对青海湖湿地有机碳、氮储量和全球碳氮循环的研究提供基础性的调查数据，主要结论如下：小泊湖湿地土壤有机碳含量为4.56g/kg-136.67g/kg。
有机碳在不同植被群落间受水分影响差异较大，苔草植被土壤有机碳含量最高。
有机碳在各植被土壤内的变异较大，最高的变异系数值为65.46％。
有机碳在各植被土壤剖面的垂直差异不显著，最大值出现在20-40cm深度土层。
小泊湖湿地的N含量含量为0.03g/kg-0.86g/kg。
土壤氮含量在各植被土壤差异不显著，但由于湿地对N素的持留作用，氮在苔草植被土壤的含量仍有增高。
氮在各植被土壤剖面层次间差异不显著，但总体呈上部含量高于底部的趋势，最大值出现在0-20cm层。
小泊湖湿地土壤不同土层的C/N差异显著，其中以底层土壤的C/N比值最大。
小泊湖湿地不同植被类型下的土壤C/N的规律为，苔草群落和华扁穗群落小于芨芨草群落、马蔺群落和芨芨草与马蔺的混合群落。
小泊湖湿地土壤S含量和土壤有机碳氮含量没有显著相关性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数 据 ，根 据 土 壤 类 型 、土 地 利 用类 型 和成 土 母 质 计算 表层 土壤 有 机 碳 储 量 和 密度 ，探 讨 了 土 壤 有 机 碳 储 量 和 密 度分 布 规 律 。从 土 壤 类 型 看 ，高 山草 甸 土 中 有 机 碳 密 度最 高 ，灌 淤 土有 机 碳 密 度 最 低 。从 土 地 利 用 类 型看 ，人 工 草 地 土 壤 有 机 碳 密 度最 高 ，荒 草 地 土 壤 最低 ；从 成 土 母 质 看 ．以残 坡 积 物 为 母 源 的土 壤 有 机碳 密度 最 高 ， 以 冲洪 积 物 和 黄 土 为母 源 的 土 壤 有 机 碳 密度 基 本 相 同 。分析 结 果 对 于 利 用 土
壤碳 库 的分布 和分配情 况 ，对 进一 步研究 土壤 固碳
潜力 具有 重大指 导意义 。
笔者 以青 海多 目标 区域 地球化 学调查 数据 为基
础 ，运用 奚小环 等提 出的 土壤碳库计 算方 法 （ 小 奚
的土 柱 。采样 密度 为 １ 个点 ／ ｉ。 ｍ 合成 一 ｋ ，４ｋ 组 ｎ 个分 析样 。
１ ２ 样 品分 析测试 ．
环 等 ，２ ０ ） ０ ８ ，计 算 青 海湟 水 河 流域 表 层 土壤 碳 储
量 和密度 ，并分 别根据 土壤 利用方 式 、土壤类 型等
类 别归类 计算碳 储量及 密度 ，进行 对 比分 析 ，摸清
收 稿 日期 ： ０ １０ — １ ２ １ — ７１ ；修 回 日期 ： ０ １１ —５ ２ １ －０ ２
青 海 湟 水 河 流 域 表 层 土 壤 有机 碳储 量和 密 度浅 析
张亚 峰 ，姬 丙 艳 ，马 强 ，姚振 ， 田兴 元
（ 青海省 第五地 质矿产勘 查 院 ，青 海 西宁 ８０２ ） １ ０ ８
摘
要 ：土壤 碳 库 是 地 球 系 统 中重 要 的碳 储 存 系 统 利 用 青海 多 目标 区域 地 球化 学 调 查 获得 的 有 机 碳
调 查 局 制 定 的 《 目 标 地 球 化 学 调 查 规 范 多 （ ２ ０ｏ ｏ 》 １： ５ ｏ ） 中样 品 分 析 和 测试 的相 关 要 求 ，进
单 位土 壤 碳 量 （ Ｓ Ａ ｏ，＿． Ｕ Ｃ ｃ 。 ） ＝ Ｔ Ｃ×Ｄ 。 。 Ｏ
× ４× １ × 』 ０ Ｄ
式 中 ：Ｕ Ｃ ｏ。 ｏ —— Ｏ ０ ２ ｍ 深 度 单 Ｓ ＡＴｃ 一 ． 。 ｚ ～ ．
气候 变化 显 得 极 为 敏 感 （ 炳 元 ，１ ８ ；张 镱 锂 李 ９７
样 品采集 和分 析 测试
１ １ 样 品 采 集 ．
等 ，２ ０ ） ０ ２ ，其被 称 为 全球 变 化 研究 的 “ 敏感 区” 。 因此 ，利用 先进 的理论方 法对 高原 的土壤 环境碳储
量进 行估 算和评 价研究 ，了解 和掌握 各功 能 区的土
化 学 方 面 的项 目和研 究 工 作 。Ｅ ｍａ ：ｙ１８ ． ４ ９ １ ３ ｃｒ － ｉ ｆ６ ８ ０２ ＠ ６．ｏ ｌ ｎ
第 １ 期
张亚 峰 等 ：青 海 湟 水 河 流 域 表 层 土 壤 有 机 碳 储 量 和 密 度 浅 析
检测 中心 安徽 地质 实验研究 所 分析 ，按照 中 国地 质
所有样 品均送 到 国土 资源部合 肥矿产 资源监 督
基 金 项 目 ： 中国 地 质 调查 局 地 质 调 查 项 目 “ 海 省多 目标 区域 地 球 化 学 调 查 （ 宁 市 ） 项 目 （ ｚ Ｒ ０７ １５ 青 西 ” Ｇ Ｔ ２ＯＯ１）
作 者 简 介 ：张 亚 峰 （ ９ ６） １８ 一，女 ， 山西 交 城人 ，２ ０ 毕 业 于 成 都 理 工 大 学 地球 化 学 专 业 ，助 理 工 程 师 ，主 要 从 事 地 球 ０８年
采集 样 品按照 中国地质 调查局地 质调查 技术标 准 《 目标 区域地球 化学 评 价 规 范 （ ２ ０ ０ ） 多 １： ５ ０ ０ 》 和 “ 于我 国低山丘 陵与黄 土高原地 区多 目标 区域 关 地球化 学调查 采样技 术有关 部 门要求 的通 知”要 求
进 行 ，按照 网格化 方 式 均匀 采 集 地 表下 ０ ０ｃ ～２ ｍ
碳库 渐成 碳 源 ，而 生 态 系 统 的碳 汇 功 能 正 在 减 弱
青 海湟水河 流域 区表 层 土 壤 中碳储 量 的分 布特 征 ， 以便 进一 步指导 研究 土 壤碳 库 储 量 变化 影 响 因素 ，
指 导合理 利用 土壤资 源 。
（ 忠宝 等 ，２ １ ） 宋 ０ １ 。加之 青藏 高原 因其 高 海拔 、低 温 的地理气 候特 征 ，使得 生长 的植被 和土壤 对全球
地 进 行 固 碳 ，具 有 重 要 的指 导 意 义 。 关 键 词 ： 水 河 流 域 ；表 层 土壤 ；有 机 碳 储 量 ；有机 碳 密 度 湟 中 图分 类 号 ：Ｐ ６ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ
土壤碳 库是 地 球 系统 中一 个 重 要 的碳 储 存 系 统 ，土壤碳 库变化 对于全 球温室 效应 、全球碳 循环 有着 重大 的影响 。人类 活动 的不 断影 响 ，致 使土壤
位 土壤 有机碳 量 （） ｔ；
行各 指标 的规 范化分 析测试 。
卜
表 层土 壤有机碳 实测 含量值 （ ） Ａ ｏ ；
２ 碳 储量 计 算
２ １ 碳储 量计 算 ．
Ｄ—— 采样 深度 ，为 ０ ２ｍ； ． ４ —— 单位 土壤 面积 （ ｍ。 ； ｋ ） １‘ ０—— 单 位土壤 面积换 算 系数 ； ｐ —— 土壤容重 （／ ） ｔｍ 。
第 ４ ５卷 第 １期
２ 年 （ １ ） ０ １ ２ 总 １ ８期
西 北 地 质
Ｎ ＯＲＴＨＷ ＥＳ ＴＥＲＮ ＧＥｏ ＬｏＧＹ
ＶＯ１． ＮＯ．１ ４５
２ （ ｔ ８１ ０１ ２ １ ）１０ ９—４ ０ ９６ ４ （０ ２０ —２ ８０