內(nèi)蒙古典型草原土壤有機碳與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

李蘭花+楊勇+薩仁格日勒

摘 要：該文以內(nèi)蒙古典型草原為研究對象，通過野外調(diào)查取樣與實驗室測定等方法，分析了表層土壤有機碳與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。結(jié)果表明：土壤有機碳與土壤全氮和土壤含水量呈顯著線性正相關(guān)（P<0.01），而與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01）；土壤全氮與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01），與土壤含水量呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（P<0.01）。說明草地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的各養(yǎng)分是相互聯(lián)系、相互作用的有機整體。

關(guān)鍵詞：典型草原；土壤有機碳；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號 Q149；S812 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）19-68-03

Soil Organic Contents in Relation to Soil Physic-chemical Properties in Typical Steppe of Inner Mongolia

Li Lanhua et al.

（Inner Mongolia Institute of Grassland Survey and Planning，Huhhot 010051，China）

Abstract：Typical steppe of Inner Mongolia was chosen as the research site for grassland condition monitoring.The integrating method of outdoor sampling and indoor determination was used to analyze the correlation between soil organic carbon（C）and soil physic-chemical properties.The results showed that the soil organic C was significantly positively correlated to the soil total nitrogen and soil moisture content（P<0.01），while soil density was significantly negatively correlation with soil organic C（P<0.01）.Soil total nitrogen was significantly positively correlated to the soil moisture content（P<0.01），and was significantly negatively correlation with soil density（P<0.01）.The results also indicated that the nutrients in grassland ecosystem were organic whole of interrelationship and interaction.

Key words：Typical steppe；Soil organic contents；Soil physic-chemical properties

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其貯存的有機碳占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的2/3，約為植物碳庫的3倍、大氣碳庫的2倍[1]。土壤有機碳作為土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤中較為活躍的部分，其含量和動態(tài)對于土壤生產(chǎn)力、土地可持續(xù)利用、環(huán)境保護(hù)以及全球碳循環(huán)等方面有著十分重要的作用和意義[2-3]。長期研究表明，土壤有機碳含量不僅受植被類型和土地利用方式的影響，還與土壤pH值、容重、含水量及養(yǎng)分含量等土壤理化性質(zhì)有關(guān)[4-5]。本文通過野外調(diào)查取樣與實驗室測定等方法，以內(nèi)蒙古典型草原土壤為研究對象，對試驗地土壤有機碳與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性進(jìn)行了研究，將有助于人們科學(xué)理解土壤有機碳的變化趨勢，也為碳循環(huán)過程提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 試驗區(qū)位于新巴爾虎右旗境內(nèi)，地理位置為E115°31′～117°43′，N47°36′～49°50′。該區(qū)域?qū)僦袦貛Т箨懶园敫珊禋夂颍嗄昶骄邓繛?20～280mm，由北向南遞減，年均溫0.30℃，無霜期128d。冬季干燥寒冷，平均氣溫為-22.5℃，平均降水量為7.5mm，僅占全年降水量的2%。夏季溫和濕潤，平均氣溫為19.77℃，平均降水量為186.0mm，占全年降水量的75%。試驗樣地屬于溫性典型草原，主要植物為大針茅（Stipa grandis）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）。土壤類型為栗鈣土和暗栗鈣土[6]。

1.2 野外取樣 在新巴爾虎右旗境內(nèi)共選擇5個地形開闊、植被類型具有代表性的觀測樣地作為試驗地，這些樣地也代表了該地區(qū)的主要草地利用方式。2011年8月中旬，每個試驗點分別設(shè)置3個半徑為30m的樣圈，以圓心為始點布設(shè)夾角為120°的3條樣線，在每條樣線上距圓心15m處設(shè)置1個取樣點，面積均為1m2（1m×1m）。用土鉆（直徑4cm）按3點取樣法分0～10cm、10～20cm、20～30cm共3層取樣，混合后分別裝入封口袋帶回實驗室，用于土壤理化性狀測定。本次試驗共采集土壤樣品135個。

1.3 土壤特性測定 土壤容重測定采用環(huán)刀法，分0～10cm、10～20cm、20～30cm共3層進(jìn)行測定；土壤全氮的測定采用凱氏定氮法；土壤有機碳的測定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法；土壤含水量測定采用采用105℃下烘干法。

1.4 數(shù)據(jù)分析 為了解內(nèi)蒙古典型草原地區(qū)土壤有機碳與土壤基本理化性質(zhì)之間的相互關(guān)系，將所有試驗點不同土層數(shù)據(jù)匯總，利用線性回歸分析的方法，分析土壤有機碳與土壤理化指標(biāo)（包括土壤全氮、土壤容重和土壤含水量）之間的相互關(guān)系，相關(guān)性的顯著性檢驗使用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。當(dāng)達(dá)到顯著性時（P<0.01），認(rèn)為二者可能存在直接或者間接的相互影響，否則不存在影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機碳與容重和含水量的關(guān)系 回歸分析表明，土壤有機碳與土壤容重和含水量分別呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01，R2=0.309 9，F(xiàn)=59.728）和顯著線性正相關(guān)關(guān)系（P<0.01，R2=0.307 3，F(xiàn)=59.007 4），斜率分別為-17.920 2和0.660 2（圖1）。祖元剛[7]在中國東北地區(qū)（包括內(nèi)蒙古東部地區(qū)）及徐薇薇[8]在中國干旱區(qū)的研究結(jié)果也表明，土壤有機碳與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。崔楠[4]在研究胡楊、梭梭群落土壤理化性質(zhì)及其相互關(guān)系時也發(fā)現(xiàn)，土壤有機碳與土壤容重和土壤含水量分別呈顯著（P<0.01）負(fù)相關(guān)關(guān)系和顯著（P<0.01）正相關(guān)關(guān)系。

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圖1 土壤有機碳與土壤容重和土壤含水量之間的關(guān)系

2.2 土壤有機碳與全氮的關(guān)系 土壤肥力會隨土壤有機碳含量的增加而提高[9]。本研究也發(fā)現(xiàn)，土壤有機碳與土壤全氮呈顯著線性正相關(guān)正相關(guān)（P<0.01，R2=0.731 9，F(xiàn)=363.120 6），即隨著土壤全氮含量的提高，土壤有機碳含量呈現(xiàn)線性增加，斜率為9.37g/g（圖2）。

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圖2 土壤有機碳與土壤全氮之間的關(guān)系

2.3 土壤全氮與容重和含水量的關(guān)系 氮是大氣圈中含量最豐富的元素，是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，對于大多數(shù)草地生態(tài)系統(tǒng)來說，氮素都是限制草地生產(chǎn)力的重要因素之一[10]。分析土壤全氮與土壤容重和土壤含水量之間的相互關(guān)系，可為今后草地氮素研究提供理論參考。回歸分析結(jié)果表明（圖3），土壤全氮與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01，R2=0.247 0，F(xiàn)=43.634 3），斜率為-1.4592；與土壤含水量呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系（P<0.01，R2=0.235 3，F(xiàn)=40.913 2），斜率為0.052 7。

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圖3 土壤有機碳與土壤容重和土壤含水量之間的關(guān)系

3 結(jié)論

土壤有機碳與土壤全氮和含水量呈顯著線性正相關(guān)，而與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤全氮與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤含水量呈顯著線性正相關(guān)關(guān)系。說明草地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的各養(yǎng)分是相互聯(lián)系、相互作用的有機整體[11]，而人類利用方式是否會導(dǎo)致土壤理化性狀間的相互關(guān)系發(fā)生改變，還需進(jìn)一步研究說明。

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（責(zé)編：張宏民）