毛乌素沙地3种人工植被类型对土壤颗粒组成和固碳的影响

王丽梅, 张 谦, 白利华, 马爱生, 张 红,李利敏, 张建国,2, 付广军, 董 强

(1.西北农林科技大学 资源环境学院, 陕西 杨凌 712100; 2.西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西 杨凌 712100; 3.陕西省治沙研究所, 陕西 榆林 719000)

我国北方干旱半干旱区的土地沙漠化问题一直备受关注。沙漠化会导致土壤结构破坏、土壤生物多样性降低、土壤质地粗化等一系列生态环境问题[1]，还会导致土壤碳库衰减。研究表明沙漠化导致的全球碳库损失量为1.9×1010～2.9×1010t[2]。人工植被建设是沙漠化防治的重要措施之一，沙地植被恢复过程中，随着其生物多样性的提高，SOC，SIC含量逐渐增加，促进了土壤团粒结构的形成，减少了粉粒和土壤养分的流失，使退化沙地发育程度增强，土壤结构得到改善[3]，最终形成结构比较复杂且稳定的沙地生态系统[4]，有利于加快退化土壤的碳固定过程和减缓大气CO2浓度增加的速度[5]。

土壤碳库包括SOC库和SIC库，二者均对全球土壤碳存储和缓解CO2浓度升高过程具有重要意义[6-7]。近年来，人们对植被恢复过程中SOC库的变化进行了较为深入的研究[8-10]，但对于SIC库的研究相对较少[11]。研究表明，SIC在干旱半干旱地区的储量远高于SOC[12]，且更新时间更长，对减少大气CO2浓度具有不可忽视的长期效应。此外，土壤颗粒组成中各粒级结合碳的研究亦逐渐受到重视[13-14]。蔡岸冬等[15]的研究表明，砂粒(53～2 000 μm)中的有机碳属于活性有机碳，两者结合并不紧密；而粉黏粒(<53 μm)中的有机碳属于惰性矿物结合有机碳，不易被微生物分解和矿化[16]，是土壤固持有机碳的重要碳组分库。该分组方法在研究农业措施[17-18]、植被类型[19]等对土壤碳库变化的影响上已有较多应用，但是关于退化沙地土壤碳库变化研究的有关报道极少。本研究以毛乌素沙地同一恢复年限的3种植被类型为样地，对0—30 cm土层颗粒组成、SOC和SIC的含量进行系统分析，旨在探讨沙地植被恢复类型对土壤颗粒组成的影响及不同颗粒碳含量的影响，以期为半干旱区沙地的植被恢复建设提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于毛乌素沙地东南缘的人工植被林区(38°19′—22′N,109 °37′—49′E)，海拔1 098～1 158 m。……