隴中溫性荒漠4種草地型土壤有機碳組分及碳庫活度變化特征

摘要：為明確隴中溫性荒漠不同草地型土壤有機碳（Soil organic carbon，SOC）各組分分布狀況，本研究以隴中溫性荒漠為對象，分析了4種草地型（鹽爪爪型，紅砂型，珍珠豬毛菜型，合頭藜型）SOC、易氧化有機碳（Readily oxidisable organic carbon，ROC）、可溶性有機碳（Dissolved organic carbon，DOC）、顆粒有機碳（Particulate organic carbon，POC）、礦物結合態有機碳（Mineral-bound organic carbon，MOC）、惰性有機碳（Non-labile carbon，NLC）的含量和分配比例及碳庫活度（Carbon pool activity，CA）的差異性變化。結果表明：SOC，ROC，POC，MOC，NLC，CA和ROC分配比例鹽爪爪型草地顯著高于其他草地型；在SOC及其組分中，POC可作為評估隴中溫性荒漠草地型變化對SOC庫影響的良好指標；SOC組分和CA與有效磷和速效鉀含量呈正相關關系。鹽爪爪型草地可作為提高隴中溫性荒漠SOC及組分含量的優選類型，今后應加強對鹽爪爪型草地的保護，改善土壤質量，穩定土壤碳庫。

關鍵詞：溫性荒漠；草地型；土壤有機碳組分；碳庫活度

中圖分類號：S153""" 文獻標識碼：A"""" 文章編號：1007-0435（2024）05-1489-11

Variation Characteristics of Soil Organic Carbon Fraction and Carbon Pool

Activity in Four Grassland Types in the Temperate Desert of Longzhong

LI Ya-li1，2，3，4， HE Guo-xing1，2，3，4， LIU Xiao-ni1，2，3，4*， ZHANG De-gang1，2，3，4，

XU He-guang1，2，3，4， JI Tong1，2，3，4， JIANG Jia-chang5

（1. College of Pratacultural Science， Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 2. Key Laboratory

of Grassland Ecosystem， Ministry of Education（Gansu Agricultural University）， Lanzhou， Gansu Province 730070， China;

3. Pratacultural Engineering Laboratory of Gansu Province， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 4. China-US Center

for Grazing Land Ecosystem Sustainability， Lanzhou， Gansu Province 730070， China; 5. Grassland Technique Extension

Station of Gansu Province， Lanzhou， Gansu Province 730000， China）

Abstract：In order to investigate the distribution of soil organic carbon （SOC） fractions in different grassland types in Longzhong temperate desert，we took temperate desert in Longzhong as the research object in this study，and analyzed the differential changes of SOC，readily oxidisable organic carbon （ROC），dissolved organic carbon （DOC），particulate organic carbon （POC），mineral-bound organic carbon （MOC），and non-labile carbon （NLC） contents，distribution ratios，and carbon pool activities（CA） in the four grassland types （Kalidium foliatum type grassland， Reaumuria songarica type，Salsola passerina type，Sympegma regelii type）. The results showed that SOC，ROC，POC，MOC，NLC，CA and ROC distribution ratios were significantly higher in Kalidium foliatum type than in other grassland types." Among SOC and its fractions，POC was a good indicator for assessing the impacts of changes in temperate desert grassland types on the SOC pool in Longzhong. SOC fractions and CA were positively correlated with available phosphorus and available potassium. Therefore，Kalidium foliatum type could be a preferred type for improving SOC and fractions contents of the Longzhong temperate desert. In the future，the protection of Kalidium foliatum type grassland should be strengthened to improve soil quality and stabilise the soil carbon pool.

Key words：Temperate desert;Grassland type;Soil organic carbon fraction;Carbon pool activity

草地土壤有機碳（Soil organic carbon，SOC）作為土壤碳庫中一個重要組成部分［1］，占草地生態系統總量的90%，對提高草地生產力、改善土壤質量極其重要［2］。通常來說，SOC由不同的碳組分構成，根據他們在土壤中的穩定性不同，可將其分為活性、緩效和惰性3個組分［3］，用易氧化有機碳（Readily oxidisable organic carbon，ROC）、可溶性有機碳（Dissolved organic carbon，DOC）、顆粒有機碳（Particulate organic carbon，POC）、礦物結合態有機碳（Mineral-bound organic carbon，MOC）和惰性有機碳（Non-labile carbon，NLC）等指標表征［1-4］。荒漠作為陸地生態系統的重要組成部分，占據全球陸地面積的30%以上，碳儲量為全球碳儲量的8%［5］，是大氣CO2的重要碳匯。荒漠生態系統在生態調節、碳固存以及穩定全球氣候變化中具有十分重要的作用［6］。荒漠草地由于長期處于水分匱乏狀態，導致生產力低，SOC貧瘠，生態環境脆弱［7］。因此，研究荒漠草地SOC組分對草地植被管理及土壤質量改善具有重要意義。

植被類型作為影響草地SOC分布特征的重要因子之一，通過影響SOC組分的分布，從而調控土壤碳循環［8］。在相似的植物類型、層片結構及生境條件下形成了不同草地型［9］，不同草地型通過調控生物量、凋落物、微生物活動與大氣之間碳通量，從而顯著影響SOC分布［10］。草地型植物種類組成的差異可能會引起凋落物輸入和根際資源發生變化，改變土壤微生物代謝特征［11］，誘發群落生境和土壤理化性質的差異［12］，進而調控不同SOC組分的形成與轉化，影響SOC庫的穩定性。已有研究表明，黃土高原不同植被類型中草原區草本植被能顯著提高ROC和DOC含量［13］。馬輝英等［14］研究發現新疆天山北麓云杉（Picea asperata）林SOC和DOC顯著高于灌叢地和草地。張文敏等［15］研究表明互花米草（Spartina alterniflora）的入侵提高了灘涂濕地的SOC，ROC和DOC含量，增強了固碳能力。藍家程等［16］對喀斯特高原峽谷研究發現次生林SOC，POC和MOC含量顯著高于花椒（Zanthoxylum bungeanum）林。目前，關于SOC組分研究主要集中于灌叢地、草地、林地和濕地等，針對溫性荒漠的研究相對匱乏，尤其是在SOC含量極低的半干旱區溫性荒漠草地。研究溫性荒漠SOC組分的變化，揭示其變化機制，能為溫性荒漠更好地發揮固碳能力提供理論依據。

隴中黃土高原溫性荒漠草地屬我國半干旱地區，生態系統脆弱。由于長期水資源短缺，土壤養分流失嚴重，加之不合理的管理方式［6，17］，導致土地貧瘠、土壤鹽漬化愈發嚴重、土壤質量急劇下降［7，9］。該研究區多以耐旱、耐鹽堿的荒漠植物［珍珠豬毛菜（Salsola passerina）、紅砂（Reaumuria songarica）、鹽爪爪（Kalidium foliatum）和合頭藜（Sympegma regelii）］為主，若想改善研究區土壤質量，需對研究區土壤養分SOC組分含量進行精準測定。另外，SOC組分在維護草地生態安全、提高土壤質量和增強土壤固碳能力起到至關重要的作用。因此，本文以隴中溫性荒漠為研究對象，探究鹽爪爪型（Kalidium foliatum type）、紅砂型（Reaumuria songarica type）、珍珠豬毛菜型（Salsola passerina type）和合頭藜型（Sympegma regelii type）4種草地型0～30 cm層SOC組分含量、分配比例和碳庫活度（Carbon pool activity，CA）分布特征，揭示不同草地型SOC組分的變化規律，探討草地型對SOC庫的影響機制，以期為荒漠草地植被管理及土壤質量改善提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于甘肅省白銀市（35°33′～37°38′N，103°33′～105°34′E），屬于典型的半干旱地區，平均海拔1 544 m，年降雨量240 mm，日最大降水量40 mm，年絕對最低溫度—17.1℃，最高溫度33.2℃，年平均氣溫9℃，年積溫3 100℃。研究區主要以溫性荒漠草地鹽爪爪型、珍珠豬毛菜型、紅砂型和合頭藜型為主。灌木植物主要有紅砂、珍珠豬毛菜、鹽爪爪、合頭藜、白刺（Nitraria tangutorum）［18］。

1.2 樣品采集與處理

2021年8月在甘肅省白銀市分別選取鹽爪爪型、紅砂型、珍珠豬毛菜型和合頭藜型4種草地（圖1）采集土壤樣品。每種草地型設置3個彩樣區，且立地條件相似，在每個彩樣區內隨機選取5個采樣點，去除土壤表面凋落物，分別按0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm分層取樣，將同一土層5個采樣點的土樣合并，混合均勻后裝入自封袋。將土壤樣品置于陰涼處自然風干，研磨、過篩后用于SOC及組分和環境因子的測定，4種草地基本信息如表1所示。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 樣品測定 土壤pH值采用PHS-3C酸度計按照水土比2.5∶1進行測定［19］；土壤有效磷（Available phosphorus，AP）含量采用鉬銻抗比色法測定［19］；土壤速效鉀（Available potassium，AK）含量采用火焰光度法測定［19］；SOC含量采用K2CrO7外加熱法測定［19］；ROC含量采用333 mmol·L-1 KMnO4氧化-比色法測定［20］；DOC含量采用水土比5∶1浸提測定［21］；POC和MOC含量分離采用六偏磷酸鈉分散法［22］，即稱取過2 mm篩的風干土樣25 g于250 mL的塑料瓶中，加入100 mL的5 g·L-1六偏磷酸鈉（（NaPO3）6），手動搖勻后在搖床上震蕩18 h。將混濁液過53 μm篩子，用去離子水反復沖洗直至水流清澈為止。篩上粗質部分為POC含量（gt;53 μm），篩下細質部分為MOC含量（lt;53 μm），用已知質量的500 mL燒杯收集上下組分，置于烘箱經60℃烘干稱重并記錄，計算其所占全土的質量占比。將燒杯中烘干土壤收集研磨過0.25 mm篩，用K2CrO7外加熱法測量其SOC含量［19］。土壤中POC和MOC含量及質量占比（%）計算公式如下：

POC含量=顆粒有機碳含量×顆粒有機物占土壤的百分含量

MOC含量=礦物結合態有機碳含量×礦物結合態有機物占土壤的百分含量

依據SOC和ROC差值計算惰性有機碳（NLC）［23］，即

NLC=SOC-ROC

土壤有機碳含量敏感性指標［24］根據以下公式得出：

Mi=（Iimax-Iimin）/Iimin

式中，M為有機碳含量敏感性指標，I為有機碳含量，i在計算不同草地型有機碳含量敏感性指標時為不同土壤層，在計算不同土層有機碳含量敏感性指標時為不同草地型。

土壤有機碳組分分配比例計算如下：

Di=Hi/SOC×100%

式中，D為有機碳組分分配比例，H為有機碳組分含量，i為不同有機碳組分，SOC為有機碳含量。

1.3.2 碳庫活度計算

CA（碳庫活度）=ROC/NLC［23］

1.4 數據處理

使用Excel 2010軟件進行數據的原始處理和分布檢測，利用SPSS 26.0進行數據分析，采用單因素方差分析（One-way，ANOVA）、雙因素方差分析（Two-way，ANOVA）和LSD最小顯著差異比較法檢驗數據之間的差異顯著性（Plt;0.05），用R 4.0.3進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同草地型土壤有機碳組分含量

2.1.1 不同草地型土壤有機碳組分分布特征 除紅砂型、合頭藜型草地POC和珍珠豬毛菜型草地MOC外，其余草地型SOC，POC，MOC和NLC含量表現為隨著土層加深，呈現先升高后降低的趨勢，在10～20 cm達到最高；而ROC和DOC隨著土層加深，呈現逐漸降低的趨勢（圖2）。

0～10 cm土層，鹽爪爪型草地SOC，ROC和MOC分別為7.47 g·kg-1、3.25 g·kg-1和4.65 g·kg-1，均顯著高于其他草地型（Plt;0.05）；而DOC，POC和NLC分別以紅砂型、合頭藜型和珍珠豬毛菜型草地土壤含量最高，且均表現為鹽爪爪型草地次之，含量相對較高。10～20 cm土層，SOC，ROC和POC含量，鹽爪爪型草地顯著高于其他草地（Plt;0.05），MOC和NLC均表現為鹽爪爪型草地最高，不同草地型間無顯著性差異；而紅砂型草地DOC含量最高，為62.75 mg·kg-1。20～30 cm土層與表層（0～10 cm）土壤SOC，ROC，DOC和NLC呈現相似的規律，POC和MOC分別以鹽爪爪型（2.90 g·kg-1）和珍珠豬毛菜型（4.25 g·kg-1）草地最高，且顯著高于其他草地型（Plt;0.05）。

2.1.2 不同草地型土壤有機碳組分含量對草地型和土層變化的敏感性分析 不同SOC組分中，POC對土層變化和草地型變化的響應最明顯（表2），宜作為土層和草地型變化對SOC影響的良好指標。然而，NLC和SOC對土層和草地型變化的響應較為滯后。

2.2 不同草地型土壤有機碳組分比例

鹽爪爪型草地中，ROC和POC分配比例較高，DOC，MOC和NLC分配比例較低。隨著土層加深，ROC和DOC分配比例呈現先降低后升高的趨勢，POC，MOC和NLC分配比例分別呈現逐漸降低，逐漸升高和先升高后降低的趨勢，且在不同土層間差異顯著（Plt;0.05）（表3）。

各草地型ROC，DOC，POC，MOC和NLC的分配比例分別在19.00%～43.56%，0.62%～1.37%，13.08%～63.02%，36.46%～87.01%和56.44%～81.00%之間，且差異顯著（Plt;0.05）。不同土層，ROC，DOC和NLC分配比例分別為鹽爪爪型、紅砂型和珍珠豬毛菜型草地最高。POC分配比例在0～10 cm為合頭藜型最高，為63.02%。而10～20 cm和20～30 cm鹽爪爪型最高，分別為39.95%和43.06%。MOC與POC分配比例呈現相反趨勢，0～10 cm土層，合頭藜型草地最低，在10～20 cm和20～30 cm土層，鹽爪爪型草地最低。

2.3 不同草地型土壤POC/MOC和碳庫活度

不同草地型土壤POC/MOC變化范圍為0.15～1.80（圖3a）。隨土層加深，紅砂型、珍珠豬毛菜型和合頭藜型POC/MOC逐漸降低，而鹽爪爪型草地逐漸升高。

在0～10 cm土層，POC/MOC表現為合頭藜型（1.80）草地最高，珍珠豬毛菜型（0.55）草地最低；10～20 cm土層，鹽爪爪型草地最高，但與其他草地型差異不顯著；20～30 cm土層，鹽爪爪型草地顯著高于其他草地型（Plt;0.05）。

不同草地型土壤CA變化范圍為0.23～0.77。隨著土層加深，鹽爪爪型、紅砂型和合頭藜型CA呈先降后升趨勢，且表層（0～10 cm）土壤CA最高。鹽爪爪型草地土壤CA顯著高于其他草地（Plt;0.05），在0～10 cm，10～20 cm和20～30 cm，鹽爪爪型CA分別為0.77，0.38和0.45（圖3b）。

2.4 土壤有機碳組分和碳庫活度的協同效應分析

土壤有機碳組分和碳庫活度受草地型和土層深度的影響（表4）。草地型及土層深度均對SOC，ROC，DOC，POC，MOC，NLC和CA的影響達到極顯著水平（Plt;0.01）。草地型和土層深度的交互效應對ROC，DOC，POC和CA達到了極顯著水平（Plt;0.01），對MOC和NLC的影響為顯著水平（Plt;0.05）。

2.5 土壤有機碳組分和碳庫活度與土壤環境因子的關系

相關性分析結果表明（圖4），SOC與ROC，POC，MOC和NLC均呈顯著正相關關系（Plt;0.001），相關系數分別為0.75，0.67，0.77，0.89；ROC與SOC各組分均呈顯著正相關關系（Plt;0.05）；POC，MOC與NLC呈極顯著正相關關系（Plt;0.01），相關系數分別為0.49，0.78；CA與SOC，ROC，DOC和POC呈顯著正相關關系（Plt;0.05）。在SOC組分和CA與土壤環境間，ROC，DOC，POC和CA與AP和AK呈顯著正相關關系（Plt;0.05），除DOC與pH值顯著正相關外，其余SOC各組分含量和CA均未與pH值表現出明顯的相關關系。

3 討論

3.1 溫性荒漠不同草地型土壤有機碳組分差異性及敏感性分析

SOC主要受地表凋落物歸還量和地下植物根系代謝的影響［25］，而溫性荒漠不同植被類型由于受土壤、地表植被覆蓋和地下植物生長等因素的響應程度不同，SOC含量存在差異［15］。本研究中不同草地型SOC含量平均值大小依次為：鹽爪爪型gt;珍珠豬毛菜型gt;紅砂型gt;合頭藜型，且鹽爪爪型SOC含量顯著高于其它型草地SOC（Plt;0.05），表明優勢植物鹽爪爪具有較強的固碳能力。主要是由于鹽爪爪型草地植物蓋度較高，草本植物種類及數量也較多，且有土壤結皮覆蓋，有利于營養物質凋落物的埋藏和保存，從而導致凋落物歸還量大且分解緩慢，增加其SOC的累積量。另外，鹽爪爪為C4植物［26］，且根系發達［27］，相較于其他荒漠植物，其光合速率及再生產能力更強，可通過增加枝葉和根系等因代謝而產生的植物殘體量，而這些植物殘體碳含量大量輸入土壤中［28］，使得鹽爪爪型草地SOC含量最高。這與楊昊天等［29］在騰格里沙漠東南緣荒漠草地發現鹽爪爪群落SOC含量最高的研究結果一致。

ROC和DOC是指SOC中相對活躍的組分，以游離態存在［30-31］，對土壤質量改善至關重要［1］。本研究中，鹽爪爪型草地土壤ROC含量顯著高于其他草地型（Plt;0.05），說明其活性碳含量最高。而ROC的含量主要取決于SOC的含量，所以其ROC含量高于其他草地型。此外，鹽爪爪型草地優勢植物鹽爪爪根部的根際促生細菌的存在能夠顯著提高土壤微生物多樣性，改善微生物群落組成［32］，使鹽爪爪型草地養分充沛，微生物活性較高，ROC含量也顯著高于其他草地型。DOC含量主要來源于新近凋落物［30］，大部分存在于胡敏酸中［30］，研究表明DOC含量紅砂型草地最高，鹽爪爪型草地次之。這主要是因為紅砂型草地優勢植物紅砂植株低矮、株型緊湊，更能夠有效積累和保護灌叢下新近凋落物不受損失［33］，導致DOC含量較高，同時以鹽爪爪為優勢植物的草地型由于其植物凋落物和根系分泌物以及土壤有機質中的腐殖質含量均較高［34］，有助于鹽爪爪型草地DOC的累積。

POC在土壤中的流動速度迅疾，易受植物凋落物和根系分布的影響［4］，本研究中，鹽爪爪型草地的POC含量顯著高于合頭藜型、珍珠豬毛菜型和紅砂型草地。研究發現，植物根系通過改善土壤團聚體孔隙結構和維持土壤團聚體穩定性提高POC含量［35］。本研究鹽爪爪型草地地上生物量高，另外優勢植物鹽爪爪的根冠比含量較高［27］，土壤團聚體孔隙結構較大，導致POC含量較高。MOC作為與細粒礦物質結合的SOC組分，是較難分解的SOC庫，相對比較穩定［4］。本研究鹽爪爪型草地MOC含量最大，一方面，凋落物分解為微生物活動提供大量能量物質，微生物代謝分泌物增加，有利于SOC吸附于黏粒，導致MOC積累［36］；另一方面，微生物分泌的胞外多聚糖可以促進MOC的形成，使土壤部分活性SOC向穩定性碳轉變，增強SOC的穩定性［37］。

SOC在10～20 cm的含量最高，且在0～30 cm內隨土層加深呈先升高后降低，MOC和NLC也表現出相同規律，主要由于草地優勢植物鹽爪爪、紅砂、珍珠豬毛菜和合頭藜根系集中分布于10～20 cm［29，38］，導致該層根系分泌物增多，有利于SOC的積累。同時，鹽爪爪、紅砂、珍珠豬毛菜和合頭藜植株冠幅相對較大，形成的莖稈、碎葉等木質化碎屑在植物根部堆積明顯，易被分解進入土壤亞表層（10～20 cm）從而形成一定的肥島效應，導致該層SOC含量最高［28］。楊昊天等［29］對西北荒漠草地SOC在垂直剖面分布特征的研究中也表現出類似的結論。有研究認為ROC和DOC也主要來自于地表凋落物［30-31］，故其含量應與SOC含量在垂直剖面的分布特征上表現出一致規律，但本研究ROC，DOC與SOC并未表現出相同規律，而是隨著土層加深逐漸遞減，在0～10 cm層含量達到最高，這可能與隴中黃土高原區干旱缺水、荒漠草地植被稀疏和微生物活動有關。

本研究發現POC對土層和草地型變化最為敏感，其敏感性指標遠遠高于其它SOC組分。其主要原因為研究區不同土層、草地型凋落物和植物根系的含量及分布差異較大，導致隴中溫性荒漠POC的含量差異較大。這與李鑒霖等［39］研究發現POC也可作為植被類型變化對碳庫影響的良好指標的結果相一致。

3.2 溫性荒漠不同草地型土壤有機碳分配比例及POC/MOC、碳庫活度分布特征

SOC組分與SOC含量的比值為該組分SOC的分配比例，其較SOC含量對不同草地型有機碳周轉響應更敏感［40］，可以反映出植被類型和環境變化所引起的土壤碳庫的微小波動及土壤質量變化［41］。ROC/SOC可反映SOC分解、礦化的難易程度，其值越大，表明SOC活性越高，被分解礦化的潛力越大［42］；DOC/SOC展現了SOC的溶解能力，主要反映SOC的穩定性及損失情況，分配比例越高，SOC的活性越大，穩定性也越差［43］；POC/SOC可以反映土壤中非穩定性SOC的相對數量，其值越大，有機物中不穩定部分越高，受到外界環境影響越易分解［44］；NLC/SOC越高，土壤碳庫越穩定［8］；本研究表明，草地型影響SOC組分分配比例，改變了隴中溫性荒漠土壤質量。鹽爪爪型草地具有較高的ROC/SOC，POC/SOC及較低的MOC/SOC，表明鹽爪爪型草地SOC活性強度較高，易礦化分解。這主要是由于優勢植物鹽爪爪側根的分布范圍較廣［27］，加之根系比植物殘體對活性碳的貢獻率更高［45］，導致其SOC活性較高。紅砂型草地DOC/SOC最高，表明該草地型SOC流失最快。隴中溫性荒漠4種草地型NLC/SOC均高于56%（表3），總體上反映出該區溫性荒漠草地SOC的穩定性較高。此外，本研究中4個草地型的5個SOC組分占SOC的百分比之和遠大于100%，這是因為本研究中的5個SOC組分通過不同的方法獲得，存在一定的交叉，相互間具有一定區別和聯系，區別主要體現在獲取方法上，如ROC是采用高錳酸鉀提取獲得，NLC是通過SOC和ROC計算獲得，DOC是采用蒸餾水浸提獲得，而POC和MOC是采用物理方法篩選得到，且不受任何化學萃取效用的影響。因此，ROC和NLC，POC和MOC分配比例之和約等于100%，且POC中包括一些其它碳組分如ROC，DOC和微生物量碳等。

研究表明，POC/MOC值大，SOC易礦化、活性高；POC/MOC值小，則SOC較穩定，有利于SOC儲存［46］。本研究顯示，鹽爪爪型草地土壤POC/MOC較低，表明該草地不僅能夠提高POC和MOC含量，還會增加SOC的穩定性，有利于SOC的儲存。鹽爪爪型草地對隴中黃土高原溫性荒漠POC和MOC含量的提高具有重要意義，也有利于SOC儲存。研究認為CA不僅能夠快速、準確地反映不同種類草地對土壤碳庫的影響，也表征著土壤碳動態及穩定性［47］。其值越大，表明活性SOC數量越多，碳庫質量也就越高［47］。從4種草地型的CA結果來看，不同草地型土壤CA存在顯著差異，鹽爪爪型草地受到擾動的概率較小，礦化程度較弱，CA含量較高，導致其碳庫質量較高，與前人在荒漠區研究結果一致［48］。

3.3 土壤有機碳組分和碳庫活度與土壤環境因子的關系

本研究通過對草地型和土層深度的協同效應分析研究發現，植被類型和土層深度均是SOC組分和碳庫活度的顯著性影響因子，其中草地型影響最為顯著。相關性結果表明，SOC與碳組分（ROC，POC，MOC和NLC）含量呈顯著的正相關關系（Plt;0.05）。說明在隴中溫性荒漠草地中SOC組分含量在很大程度上取決于SOC的含量。ROC，POC，NLC兩兩之間也呈顯著正相關關系，這與黃斌等［49］南嶺山地SOC及組分的研究結果相同，這表明SOC各組分之間關系密切，且在特定條件下也能夠相互轉化，達到動態平衡。隴中溫性荒漠草地DOC與SOC之間相關性不明顯，這主要是因為DOC本身的不穩定性，導致其受到外部因素（氣候、降水和人類活動）影響易流失，這一結果與陳高起等［50］對巖溶區草地和林地研究DOC與SOC相關性不顯著的結果一致。但是，不同學者在不同研究區域及對各個SOC組分的提取分離方法都存在差異，所以目前對SOC及各個組分之間的關系尚未形成統一的結論。對環境因子和SOC組分、碳庫活度進行相關性分析后發現，環境因子中，土壤pH值與SOC組分（SOC，MOC和NLC）均為負相關。較大的土壤pH值會對微生物活性、植物生長發育和土壤養分有效性等產生不利影響［14］。而AP和AK與SOC組分（SOC，ROC，DOC和POC）和碳庫活度均呈正相關關系，由于充足的養分加快了凋落物分解、SOC礦化等生態過程，并提高了微生物活性，從而促進SOC積累，這與大多學者的研究結果相一致［51］。鑒于隴中黃土高原區生態環境和土壤等條件的差異以及較嚴重的人為干擾，同時荒漠草地生態系統碳循環驅動機制的復雜性，仍需要對隴中黃土高原區溫性荒漠不同草地型、植被類型變化對SOC及組分的影響展開深入研究。

4 結論

不同草地型SOC組分及CA含量存在很大差異，SOC組分含量及ROC，POC分配比例和CA整體表現為鹽爪爪型草地最高；表明以鹽爪爪為優勢植物的草地型能夠顯著提高SOC組分的含量。POC對隴中溫性荒漠草地的響應最明顯，宜作為溫性荒漠草地型變化對SOC影響的良好指標。此外，AP和AK與SOC組分、CA之間相關性密切，可作為該區溫性荒漠土壤碳固存的主要監測因子。綜上所述，以鹽爪爪為優勢植物的草地型對隴中溫性荒漠土壤質量改善和土壤碳庫管理有顯著作用。

參考文獻

［1］ 高小龍，王幼奇，白一茹，等. 閱海城市濕地典型植被群落土壤活性有機碳組分分布特征［J］. 草地學報，2022，30（6）：1441-1449

［2］ 劉鴻飛，薛萐，王國梁，等. 氮添加對白羊草土壤不同碳組分的影響［J］. 草地學報，2016，24（5）：939-946

［3］ PARTON W J，SCHIMEL D S，COLE C V，et al. Analysis offactors controlling soil organic matter levels in Great Plains grasslands［J］. Soil Science Society of America Journal，1987，51：1173-1179

［4］ 江淼華，呂茂奎，林偉盛，等. 生態恢復對紅壤侵蝕地土壤有機碳組成及穩定性的影響［J］. 生態學報，2018，38（13）：4861-4868

［5］ JANZEN H. Carbon cycling in earth systems—A soil science perspective［J］. Agriculture， Ecosystems amp; Environment，2004，104：399-417

［6］ 張義凡，陳林，張蚌蚌，等. 荒漠草原表層土壤有機碳粒徑組分及碳庫管理指數特征［J］. 水土保持學報，2023，37（5）：283-290

［7］ ARSALAN A，MOHAMMAD S A，SHAH R，et al. Changes in soil organic carbon fractions across a loess toposequence［J］. Journal of Soil Science and Plant Nutrition，2020，20：1193-1202

［8］ 宋瑞朋，楊起帆，鄭智恒，等. 3種林下植被類型對杉木人工林土壤有機碳及其組分特征的影響［J］. 生態環境學報，2022，31（12）：2283-2291

［9］ 中華人民共和國農業部畜牧獸區司，全國畜牧獸醫總站. 中國草地資源［M］. 北京：中國科學技術出版社，1996：233-247

［10］DENG L，LIU G B，SHANGGUAN Z P. Land-use conversion and changing soil carbon stocks in China’s ‘Grain-for-Green’ Program：a synthesis［J］. Global Change Biology，2014，20（11）：3544-3556

［11］LI C，ZHAO L，SUN P，et al. Deep Soil C，N，and P stocks and stoichiometry in response to land use patterns in the Loess Hilly Region of China［J］. Plos one，2016，11（7）：e0159075

［12］WANG T，XU Q，GAO D Q，et al. Effects of thinning and understory removal on the soil water-holding capacity in Pinus massoniana plantations［J］. Scientific Reports，2021，11：1-13

［13］董揚紅，曾全超，婭蕓，等. 黃土高原不同植被類型土壤活性有機碳組分分布特征［J］. 草地學報，2015，23（2）：277-284

［14］馬輝英，李昕竹，馬鑫鈺，等. 新疆天山北麓中段不同植被類型下土壤有機碳組分特征及其影響因素［J］. 生態環境學報，2022，31（6）：1124-1131

［15］張文敏，吳明，王蒙，等. 杭州灣濕地不同植被類型下土壤有機碳及其組分分布特征［J］. 土壤學報，2014，51（6）：1351-1360

［16］藍家程，王俊賢，王莎莎，等. 喀斯特石漠化治理措施對土壤顆粒有機碳與團聚體有機碳的影響［J］. 中國巖溶，2022，41（5）：773-783

［17］李婭麗，柳小妮，張德罡，等. 隴中溫性草原不同草地型植被特征和土壤理化性質研究［J］. 草地學報，2023，31（11）：3405-3414

［18］劉旻霞. 青藏高原與黃土高原交錯帶天然草地群落特征及退化過程研究——以甘肅省白銀市為例［J］. 中國草地學報，2006（2）：13-16，43

［19］鮑士旦. 土壤農化分析［M］. 第三版. 北京：中國農業出版社，2000：25-38

［20］BLAIR G J，LEFROY R D B，LISLE L. Soil carbon fractions based on their degree of oxidation，and the development of a carbon management index for agricultural systems［J］. Australian Journal of Agricultural Research，1995，46（7）：1459-1466

［21］JONES D L，WILLETT V B. Experimental evaluation of methods to quantify dissolved organic nitrogen （DON） and dissolved organic carbon （DOC） in soil［J］. Soil Biology and Biochemistry，2006，38（5）：991-999

［22］CAMBARDELLA C A，ELLIOTT E T. Particulate soil organic-matter changes across a grassland cultivation sequence［J］. Soil Science Society of America Journal，1992，56（3）：777-783

［23］簡俊楠，劉偉超，朱玉帆，等.短期氮添加對黃土高原人工刺瑰林土壤有機碳組分的影響［J］.環境科學，2023，44（5）：2767-2774

［24］BREMER E，JANZEN H H，JOHNSTON A M. Sensitivity of total，light fraction and mineralizable organic matter to management practices in a Lethbridge soil［J］. Canadian Journal of Soil Science，1994，74（2）：131-138

［25］安申群，貢璐，李楊梅，等. 塔里木盆地北緣綠洲4種土地利用方式土壤有機碳組分分布特征及其與土壤環境因子的關系［J］. 環境科學，2018，39（7）：3382-3390

［26］翟增康，趙珉，魏永勝，等. 中國C4植物名錄［J］. 陜西林業科技，2020，48（5）：71-89，93

［27］高瑞如，趙瑞華，杜新民，等. 2種鹽生植物根系的適鹽特性［J］. 林業科學，2010，46（7）：176-182

［28］李明源，王繼蓮，周茜，等. 南疆四種鹽生植物根際土壤真菌群落結構特征［J］. 生態學報，2021，41（21）：8484-8495

［29］楊昊天，王增如，賈榮亮. 騰格里沙漠東南緣荒漠草地不同群落類型土壤有機碳分布及儲量特征［J］. 植物生態學報，2018，42（3）：288-296

［30］王春陽，周建斌，夏志敏，等. 黃土高原區不同植物凋落物可溶性有機碳含量及其降解［J］. 應用生態學報，2010，21（12）：3001-3006

［31］袁喆，羅承德，李賢偉，等. 間伐強度對川西亞高山人工云杉林土壤易氧化碳及碳庫管理指數的影響［J］. 水土保持學報，2010，24（6）：127-131

［32］張志東，顧美英，唐琦勇，等. 鹽爪爪根際耐鹽促生菌的篩選及穴栽驗證［J］. 中國農業科技導報，2021，23（3）：186-192

［33］何玉惠，劉新平，謝忠奎. 紅砂灌叢對土壤鹽分和養分的富集作用［J］. 干旱區資源與環境，2015，29（3）：115-119

［34］袁繼紅，任瓊，周莉蔭，等. 鄱陽湖濕地不同環境條件土壤有機碳組分特征及其影響因素［J］. 生態學雜志，2023，42（6）：1323-1329

［35］楊君瓏，李小偉. 寧夏不同草地類型土壤有機碳組分特征［J］. 生態環境學報，2017，26（1）：55-61

［36］武均，蔡立群，張仁陟，等. 耕作措施對旱作農田土壤顆粒態有機碳的影響［J］. 中國生態農業學報，2018，26（5）：728-736

［37］李明，趙建寧，秦潔，等. 氮素添加對貝加爾針茅草原土壤團聚體微生物群落的影響［J］. 生態學報，2021，41（3）：1127-1137

［38］單立山，蘇銘，張正中，等. 不同生境下荒漠植物紅砂-珍珠豬毛菜混生根系的垂直分布規律［J］. 植物生態學報，2018，42（4）：475-486

［39］李鑒霖，江長勝，郝慶菊. 縉云山不同土地利用方式土壤有機碳組分特征［J］. 生態學報，2015，35（11）：3733-3742

［40］柳敏，宇萬太，姜子紹，等. 土壤活性有機碳［J］. 生態學雜志，2006（11）：1412-1417

［41］張宇辰，彭道黎. 間伐對塞罕壩華北落葉松人工林土壤活性有機碳的影響［J］. 應用與環境生物學報，2020，26（4）：961-968

［42］ZHANG H，WU P B，FAN M M，et al. Dynamics and driving factors of the organic carbon fractions in agricultural land reclaimed from coastal wetlands in eastern China［J］. Ecological Indicators，2018，89：639-647

［43］季波，何建龍，吳旭東，等. 寧夏典型天然草地土壤有機碳及其活性組分變化特征［J］. 草業學報，2021，30（1）：24-35

［44］楊益，牛得草，文海燕，等. 賀蘭山不同海拔土壤顆粒有機碳、氮特征［J］. 草業學報，2012，21（3）：54-60

［45］閻欣，安慧. 土壤非保護性有機碳對荒漠草原沙漠化的響應［J］. 生態學報，2018，38（8）：2846-2854

［46］劉新梅，樊文華，張昊，等. 改良劑對復墾土壤水穩性團聚體及POC和MOC的影響［J］. 水土保持學報，2021，35（2）：225-234

［47］LEIFELD J，KOGEL-KNABNER I. Soil organic matter fractions as early indicators for carbon stock changes under different land-use［J］. Geoderma，2005，124：143-155

［48］LEI Z Y，YU D W，ZHANG Y S，et al. Changes in soil organic carbon and its influencing factors in the growth of Pinus sylvestris var. mongolica plantation in Horqin Sandy Land，Northeast China［J］. Scientific Reports，2019，9：1-12

［49］黃斌，王泉泉，李定強，等. 南嶺山地土壤有機碳及組分海拔梯度變化特征［J］. 土壤通報，2022，53（2）：374-383

［50］陳高起，傅瓦利，沈艷，等. 巖溶區不同土地利用方式對土壤有機碳及其組分的影響［J］. 水土保持學報，2015，29（3）：123-129

［51］WANG C G，LI H X，SUN X X，et al. Responses of soil microbial biomass and enzyme activities to natural restoration of reclaimed temperate marshes after abandonment ［J］. Frontiers in Environmental Science，2021，9：1-12

（責任編輯 閔芝智）

收稿日期：2023-10-24；修回日期：2023-12-05

基金項目：甘肅省草原監測評價（GSZYTC-ZCJC-21010）；2021年自列省級林業和草原科技項目（2021kj071）；甘肅省新一輪草原補獎效益評估及草原生態評價研究（XZ20191225）項目資助

作者簡介：

李婭麗（1998-），女，漢族，甘肅涇川人，碩士研究生，主要從事草地資源與生態研究，E-mail：2549655400@qq.com;*通信作者Author for correspondence，E-mail：Liuxn@gsau.edu.cn