第 ２７卷
第 ３期　干
２
０１
０年 ５月　旱
区
研 究　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．３　ＡＲＩ
Ｄ　Ｚ０ＮＥ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　Ｍ　２０１
０　文章编 号 ： １
００１—４６７５（２０１
０）
０３—０３８５—０７
盐 化 灰 漠 土 开 垦 前 后 碳 存 贮 与 碳 释 放 的 分 层 特 征　李晨华 ，
李　彦　，
唐 立松　，
刘　燕　（
１．中国科学院新疆生态与地理研究所 阜康荒漠生态站 ，
新疆 乌鲁木齐
２．中国 科 学 院 研 究 生 院 ，
北京
摘
８３
０
０１
１；
１
ｏ
ｏｏ
４９）
要 ：对盐化灰漠 土开垦前后土壤有机碳贮量 与碳 释放 的分 层特 征进行 对 比研 究。结果 表明 ：
与荒漠土壤相 比．
农 田表层 （
０～２
０
ｅ
ｍ）土壤有机碳含量减少 了２７％ ，
但２
０～２
５
０　ｃ
ｍ土层有 机碳含量 与贮量显著增 加 ，
使得 总有机　碳贮量 （
０～２
５０
ｅ
ｍ）增加 了 ５
７％ 。同时 ，
在 ０—６０
ｅ
ｌ
ｎ土层农 田土壤碳 释放 速率 也显著高于荒漠 ，
而在底层 （
６
０—
２５
０
ｃ
ｍ）两 者则无 明显差异 。农 田土壤有机碳在 表层 以消耗为 主；中层 （
２
０—６０ｅ
ｍ）有 机碳库受 碳存贮与 消耗 作　用的共同控制 ，
但存贮作用更为强烈 ，
该 层 土 壤 有 机 碳 量 有 明显 累 积 ；
底层 （
６
ｏ～２
５
０　ｅ
ｍ）有 机 碳 以存 贮 为 主 ，
较 为　稳定。此外 ，
荒 漠 与 农 田底 层 土 壤 有 机 碳 均 在 ６
５％ 以上 ，
碳 释 放 比重 达 到 ７１
％，
显 示 了盐 化 灰 漠 土 底 层 土 壤 碳 循　环的重要性。开垦使 得盐 化灰漠土土壤 碳库表层 流失 ，
但全剖 面总碳库 明显增加 。
关键词 ：盐化灰漠土 ；土壤 分层 ；有机碳 ；碳 释放 ；微生物活性 ；阜康 ；准噶尔盆地　中 图 分 类 号 ：Ｓ１
５
４．
１
文 献标 识 码 ：Ａ　土地 开垦 与耕作 是最 为显 著和 剧烈 的人类 活动　极不 相称 。灰漠 土是 干旱 区典 型 的 土壤 类 型 之一 ，
之一 ¨　。森林和 草地 被 开垦 为 农 田后 ，
土 壤有 机 碳　在我 国西 北干旱 区尤 其是 新疆 ，
５０多年 来 新绿 洲 农　一
般 会迅 速减 少　，
且 耕作 时间 越长 ，
土壤 有 机碳　田的开垦 大多发 生在 原始 灰漠 土上 。盐化 灰漠 土是　含量 降低 幅 度越 大　。关 于 土 地 利 用 方 式 改 变 对　灰漠 土 中含易 溶 盐 较 多 的亚 类 ，面 积共 ７．
７８×１
０　土壤 有机 碳影 响的研 究多 集 中于表 层 土 ，一 些研 究　ｈｍ　，占 土 类 总 面 积 的 １
６．９６％ ，在 新 疆 分 布 较　涉及 到 １
ｍ 土层　广 ¨引。李晨 华 等 ¨纠研 究 表 明 ：
盐 化 灰 漠 土 在 开 垦　。表 层土受 土地 利用方 式 改变　的影 响最 强烈 ，
并 且 具 有最 高 的碳 浓度　与微 生 物　活性　；
而且 ，深层 土 壤 所 含 有 机 碳 一 般 被 认 为 是　稳定 的 、
惰 性 的腐 殖质 ，
受 土地利 用方 式改 变 的影响　不大　。但 是 ，
尽 管 有 机 碳 在 深 层 土 壤 中 含 量 较　低，
但 其土 壤体 积 非 常 大 ，因此 贮 存 在 １
ｍ 以下 的　后其 表层 （
０～２０　ｅ
ｍ）土壤 有 机 碳 含 量 明显 下 降 。
为 了解 开 垦对盐 化灰 漠土 深层有 机碳贮 量 与碳释 放　的影 响 ，
本研 究选 择 了分 布 于准 噶 尔 盆地 南 缘 的农　田与 毗邻荒 漠 的盐化灰 漠 土 ，
测定 两者 土壤 剖 面 （０　～
有机碳 总量 可能 比上层 土更 高　。
干旱 区生态 系统 是与 全球气 候变 化最 为关 联 的　生态类 型 之 一　』，当荒 漠 开 垦 为农 田 ，它们 之 间 即　２５０
ｅ
ｍ）有 机 碳 、
土 壤 呼 吸 、土 壤 基 础 呼 吸 ，以分　析盐化 灰漠 土碳 贮量 与碳 释 放 的分 层 特 征 、以及 土　地 利用 方式 的改 变对其 碳剖 面分 配过 程 的影 响 。
形成 陆地表 面对 比最 为强 烈 的 两 种 土地 利 用 方 式 。
开垦后 的 地 表 植 被 、
根 系生 物 量¨　、土 壤 性 质 ¨　、
１ 材 料 与方 法　微生物 组成 和活性 ¨　等均 会发 生 剧烈 改 变 ，而这 一　系列 的变化 必然 影响 到土壤 ＣＯ　通 量 的强度 及其 影　响 因子 ，
进 而对土 壤碳库 的收支 、
甚 至对 整个 干旱 区　１．
１ 研 究 区概 况　实 验在 中 国科 学 院新疆 生态 与地 理研 究所阜康　土壤碳 平衡产 生 重 大 影 响 。然 而 ，可 能 因植 被 稀 疏　生 态站 （
４４。１
７　Ｎ ，
８７。
５６
Ｅ，
海 拔 ４６１
ｍ）进行 。该站　且 生物 量低 、
矿化 较 为 强烈 、土壤 有 机 质 低 的原 因 ，
位 于准 噶尔 盆地 南缘 ，
北 距 古 尔 班 通 古 特沙 漠 边缘　相 应于 其他生 态 系统 ，
很 少 有 相关 研 究 涉 及 到 干 旱　８
ｋｍ。平 原 区 （即准噶 尔盆地 ）为 荒漠 气候 （年 降　与半 干旱 区¨　，
这 与 其 广 大 的 陆地 面 积 （约 ３
０％ ）
水 量 ＜２００　ａｉ
ｒ
ｎ，
而蒸 发潜力 高达 ２　０００
ｍｍ），
地表植　收稿 日期 ：２０
０９—０９—２７； 修 订 日期 ：２００９—１２—１１
基金项 目：国家重点基础研究规划 （９７３）项 目 （２００５ＣＢ１
２１１
０７）与中国科学 院“西部之光”人才 培养计划 “西部博士资助项 目”
作者 简 介 ：李 晨 华 （１
９７４一），
女，
江苏宜兴人 ，
博士研究生 ，
主 要 从 事 土 壤 生 态 与 微生 物 生 态 的 研 究 ．Ｅ —ｍａ
ｉ
ｌ：ｌ
ｃｈｎａ
ｔ
ｕｒ
ｅ＠ ｓ
ｏ
ｈｕ．ｅｏ
ｍ　通 讯 作 者 ：李 彦 ．Ｅ—ｍａｉ
ｌ
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ｉ
ｙａ
ｎ＠ ｍｓ．
ｘ
ｊ
ｂ．ａ
ｅ．ｃ
ｎ．
３８６　干
旱
区
被 分异 主要 由当地水 文条件 决定 。地表水 影响不及　研
究　２７卷 １．
２ 土壤 样 品采集　或无灌 溉地 区形成 荒漠 ；
地 表 水影 响 所及 或 人 工灌　选取 位 于平 原 区 、
相 似条 件下 的 ３组 荒漠 与毗　溉 的地 区 ，
即形 成 绿洲 。 近几 十年 开 荒形 成 的 绿洲　邻农 田样地 ，
组 间距 ３
ｋｍ左 右 ，
荒漠 与 相邻 农 田间　也分 布于这一 地带 ，
由于水源 限制 ，
土地开垦 往往分　距 为 ３００～５００　ｍ，
且 坡度 小 于 ２％ 。荒漠 与农 田在　片进行 ，因此形 成绿 洲 与 荒漠 交 叉并 存 。研究 区潜　整个剖 面 （０—２５０　ｏｎ）中土 壤 黏粒 含 量 低 ，
土 壤 质　水位较 高 ，
地表积 盐 严重 ，
地 表 植被 为 耐盐 植 被 ，
建　地均为 粉砂壤 土 ，
荒 漠 在整 个 剖 面中 的粉 粒含 量 为　群种为柽柳 （Ｔａｍａｒ
ｉ
ｘ　ｒ
ａｍｏｓ
ｉ
ｓ
ｓ
ｉ
ｍａ）。 主要 植 物 有 钠　６０％ ～７５％ ，
农 田为 ６３％ 一８４％ （表 １）。为避 免不　猪毛菜 （Ｓａｌ
ｓ
ｏｌ
ａ
ｎｉ
ｔ
ｒ
ａｉ
ａ）、
角果 藜 （Ｃｅ
ｒ
ａｔ
ｏ
ｃ
ａｒ
ｐｕｓ
ａ
ｒ
ｅ
ｎａ—
同开垦 年份所带 来 的影 响 ，
所 选农 田均为开 垦 ｌ６～　ｒ
ｉ
ｕ
ｓ）、
盐穗 木 （Ｈａｌ
ｏｓ
ｔ
ａｃ
ｈ
ｙｓ
ｃ
ａｓ
ｐｉ
ｃ
ａ）、
盐爪 爪 （Ｋａｌ
ｉ
ｄｉ
—
１
７年 的常规 管理棉 田（１
９９０～１
９９１年 开 垦 ）。荒漠　ｕ
，
ｍｆｏ
ｌ
ｉ
ａｔ
ｕｍ）、
角 果碱 蓬 （Ｓｕａ
ｅ
ｄａ
ｃ
ｏｒ
ｎｉ
ｃ
ｕｌ
ａｔ
ａ）等 。群　群落 多呈灌 、
草 两层分布 ，
植被盖 度低 、
分 布不均匀 ，
落 区系组成 贫乏 、
稀疏 、
结构 简单且 生物量低 。该 区　长有 植 被 和 无 植 被 的土 壤 局 地 空 间差 异 较 大¨　。
地带 性土壤 为盐化灰 漠土 （土 壤 总盐含 量 为 ２１～９０
为此 ，
本研究 对荒 漠 中 出现频 率 与优 势 度较 大 的柽　ｋｇ¨　），
地表 常有较 明显 的盐 霜或盐斑 ¨　。土壤　柳灌木 （盖度 为 １
５％ ）、
藜 科草 本 （盖度 为 ３０％ ）及　有机质 缺乏 、
板结 、
有效 肥力低 。
未长植 被 的裸 地 （盖度 为 ５５％ ）均进 行 了土样 采集 。
表 １ 荒 漠 与农 田土 壤 质 地 剖面 变化　Ｔａｂ．１
Ｓｏｉ
ｌ
ｔ
ｅｘｔ
ｕｒｅ
ｏｆ
ｔ
ｗｏ　ｓｏｉ
ｌ
ｔ
ｙｐｅ
ｓ　ｉ
ｎ　ｄｅｓ
ｅｒ
ｔ
ａｎｄ　ｆ
ａｒｍ ｌ
ａｎｄ　蝤　注：
粒 径 按美 国制 国 际 标 准分 级 。
２００７年 ７月 对荒漠 与农 田进 行 土样采 集 ，
取样　植 物地上 部分全 部剪下 ，
并 将根 系完整挖 出 ，
除去黏　深 度为 ０—２５０　ｃ
ｍ。每 组 样 地不 同取 样类 型 （荒漠　附的土壤 后 ，
烘 干（８０℃ ）至恒重 ，
称量样 品烘 干重 ，
灌 木与荒漠 草本冠 幅 下 、
荒 漠裸 地 、
农 田 ）各 设 ３个　计算 地上 、
地下生 物量 （图 １）。
取样 点 ，
３组 样地共 ３６个 取样 点 。用螺 旋取 土 钻采　集 ０～１
Ｏ，１
０—２０，
２０～４０，
４０～６０，
６０～１００，
１
００～
１
５０，
１
５０～２００，
２００～２５０
ｃ
ｍ深度 的土样 。３组样 地　不 同取样 类型 的每 个深 度 各取 ３个重 复 。此 后 ，
在　每个取样 深度 的中间位置 （即 ０，
１
２，
３０，
５０，
８０，
１
２５，
皇　二　１
７５，
２２５
ａｍ 深度 ），
用 土壤 环 刀 采 样器 挖 取 原状 土　删　柱 （１
００　ｃ
ｍ　），
测其容重 ，
每 个 深 度 各 取 ３个 重 复 。
酬　所取 土样经碾 碎打散 ，
去除杂 物 、
细根 ，
过筛 （２　１
Ｔ
ｉ
ｍ）
并混 匀后 ，
部分 土样 风 干后 测定 原 始 土壤 性 质 与养　分 ¨　，余 下部分保 持原 始湿 度存 于 ４℃ 条 件下 ，
在　２　ｄ内进行 微生物 的相关测 定 。
１．
３ 生物 量与样 方调查　图 ｌ 荒 漠 与农 田地 上 、
地 下 生 物 量 比较 （
干重 ）
Ｆｉ
ｇ．１
Ｃｏｍｐａｒ
ｅｄ　ｒ
ｅｓ
ｕｌ
ｔ
ｓ
ｏｆ
ａｂｏｖｅｇｒ
ｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒ
ｇｒ
ｏｕｎｄ　ｂｉ
ｏｍａｓ
ｓｅ
ｓ
ｂｅｔ
ｗｅｅｎ　ｄｅｓ
ｅ￣ａｎｄ　ｆ
ａｒ
ｍｌ
ａｎｄ （ｄｒ
ｙ　ｗｅｉ
ｇｈｔ）
２００７年 ９月 ，
在 每组 荒漠 与农 田样 地 中各 设 置　３个 １
０　ｍ×１
０　ｍ 的 大样 方 ，共 １８个样 方 。在 每 个　因灌 木 根系 庞大 ，
１
ｍ ×１
ｍ 样方 无 法覆 盖 ，
采　大样方 中各 自随 机选择 ４个 １
ｍ×１
ｍ 的小 样方 调　取 单株取 样 、
全 根系 挖掘 法测 量 其 地上 与 地下 生物　查植 被盖 度 ；
同时 用剪刀在 接近地 表处 ，
将 小样方 内　量　，
之后根 据灌木 盖度折算 单位 面积生物量 。
ｍ　５
３８８
干
旱
区
研
究　２７卷 １
ｌ
Ｉ
ｕ＼趟 聪　１ ｌ　２ ２ 致 ０～６０
ｃ
ｍ土壤 压实 （图 ２）。据 此 ，本 文将 整个 土　加　全 氮
∞／（
ｇ・
∞ ｋ
∞
ｇ。）
印 ∞ ∞　０．
０Ｏ　０．
２５　Ｏ．
５０　壤剖 面分成表 层 （０～２
０　ｃｍ）、中层 （２
０～６０　ｃｍ）、
底 层 （６０～２５０　ｃｍ）３个 土层进行 讨论 。
荒漠土壤 全 氮含 量 随土壤 深 度显 著 减少 （Ｐ＜　０．
０５）。农 田表层 （
０～２０
ｃ
ｍ）土壤全 氮含量 与荒漠　无显著差 异 （Ｐ＞０．０５），而 中层 与 底 层 （２０～２５
０　ｃ
ｍ）则有所 累积 ，
其 含量 显著 高于荒 漠 （Ｐ＜０．
０５），
尤 以中层 （２
０～６０
Ｃ
Ｂ）累积最为显 著（图 ３）。
２．
２ 土壤有机碳　１９８７年阜康 站 建 站 时 所 做 的背 景 调 查 与 土地　利 用记 录 ，
保 留了 良好的原始资料　引，
站 区及毗邻地　图 ３ 荒 漠 与农 田 土壤 剖 面 全 氮 分布　区开发历史 与开 发前 的背 景值 清晰 （图 ４）。图 ４显　Ｆｉ
ｇ．３　Ｄｉ
ｓｔｒ
ｉｂｕｔｉ
ｏｎ　ｏｆ　ｔ
ｏｔ
ａｌ
Ｎ　ｃｏｎｔ
ｅｎｔ
ｉ
ｎ　ｓｏｉ
ｌ
示，
与１
９
８７年相 比 ，
２００７年同一荒漠土壤 剖面有机碳　ｉ
ｎ　ｄｅ
ｓｅ
￣ ａｎｄ　ｆ
ａｒ
ｍｌ
ａｎｄ　含量 （图 ４ａ）与 贮 量 （图 ４ｂ）无 显 著 差 异 （Ｐ＞　明显差 异 ，
说 明开垦 后 由于 人 工干 扰 等外 力作 用 导　０．０５），
说明 ２
０年来荒漠 土壤有机碳并无显著变化 。
１５　２０　１０　●　羹１
０
５　忙　Ｏ　０　４　２０　４６　１００　１９８７　深 度／
ｃｍ　２００７　年 份　图４
１
９８
７年 与 ２
０
０７年 未 扰 动荒 漠 土 壤 剖 面 有机 碳 比较　Ｆｉ
ｇ．４　Ｃｏｍｐａｒ
ｅｄ
ｒ
ｅｓ
ｕｌ
ｔ
ｓ
ｏ
ｆ
ｏｒ
ｇ
ａｎｉ
ｃ
ｃａｒ
ｂｏｎ
ｃｏ
ｎｔ
ｅｎｔ
ｉ
ｎ　ｕｎｄｉ
ｓ
ｔ
ｕｒ
ｂｅｄ　ｄｅｓ
ｅｒ
ｔ
ｓ
ｏｉ
ｌ
ｉ
ｎ　１９８７　ａｎｄ　２００７
（ａ）不 同深 度 有 机碳 含量 ；（ｂ）０～６０　ｃｍ土 层 总有 机 碳 贮 量 。（ａ）公 式 为 有 机碳 沿土 壤 剖 面 变化 的趋 势 线 方程 ；箭 头 代 表 了不 同年 份 。
有机碳／
（
ｇ・ｋｇ　）
３　６　量显著 低于荒 漠 （Ｐ＜０．０５，图 ５），由于开 垦 后 土　９　壤容重 增 加 ，该 层 碳 贮 量 与 原 始 荒 漠 无 显 著 差 异　（图 ６
ａ，
Ｐ＞０．０５）；
但 中层 与底 层 有 机碳 含 量 与贮　量 均显著 高 于荒漠 （Ｐ＜０．０５）。因此 ，
农 田土 壤剖　面 （
０～２５０　ｃ
ｍ）总有 机碳 贮 量 较荒 漠增 加 了 ５７％　（两 者分 别 为 １１
２　ｔ
Ｃ／ｈｍ　与 ７１
ｔ
Ｃ／ｈｍ　，图 ６
ｂ）。
农 田中层 （２
０～６０　ｃｎ
１
）土壤 有机 碳含 量有 明显 累积　（图 ５），
该层 有机碳贮 量与荒 漠差异最 大 （图 ６　ａ），
其有机 碳贮量 占剖 面总量 的 ２５％ ，
荒漠 则 为 １９％ ；
荒 漠与农 田底 层 （６０～２５０
ｃ
ｍ）土 壤有 机 碳贮 量在　图 ５ 荒 漠 与农 田土 壤 剖 面有 机 碳 含 量 比较　Ｆｉ
ｇ．５
Ｃｏ
ｍｐａｒ
ｅｄ
ｒ
ｅ
ｓｕｌ
ｔ
ｓ
ｏｆ
ｓ
ｏｉ
ｌ
ｏｒ
ｇ
ａｎｉ
ｃ
ｃａ
ｒ
ｂｏ
ｎ　ｃｏ
ｎｔ
ｅｎｔ
ｉ
ｎ　ｄｅｓ
ｅｒ
ｔ　ａｎｄ　ｆ
ａｒ
ｍｌ
ａｎｄ　整个 剖 面中 占有最 大 比重 ，
分别 占其 总量 的 ６５％和　６７％ 。
２．
３ 土壤碳 释放　荒漠土壤 与毗邻在 同一 荒漠基础 上开垦形 成 的　野外条件 下 ，
农 田土壤呼 吸速率在 ０～６０
ｅ
ｍ 土　农 田土壤 （
２００７年 ）相 比，
剖 面有 机碳含 量 与分 布规　层 的不 同深度 均显著 高于 荒漠 土壤 （Ｐ＜０．０５），
两　律差异显 著 。农 田表层 土壤 （０～２０　ｃｍ）有 机碳 含　者在地 表 ０
ｃｍ处 的呼 吸速率 差异最大 ，
并 且这种差　＾
３期　～
暑 ０　００—
０置Ｊ
『
Ｉ
）
／
签量爨　Ｏ ８　６ ４ ２ Ｏ　李晨华等 ：
盐化灰漠土开垦前后碳存贮与碳释放的分层特征　３８９　＾
ｌ
Ｉ．１
＿
暑．０　异 随 土壤深度 减小 ，
６０
ｃ
ｍ 处 差异 最 小 ，
在某 些 时 段　ｃｍ）均 能检测 到微 生 物 活 性 （图 ８）。土 壤基 础 呼　两 者 呼吸速率 相 近 （图 ７）。
吸 在表层 最 高 ，
并 随 土 壤深 度 降 低 ，
但 变 幅较 小 ，
尤　２　２　４　０　其 是荒 漠 ，
在 ｌ０—１
５０　ｅ
ｍ 土层 其基 础呼 吸并无 明显　下 降 （Ｐ＞０．
０５，
图８
ａ）。农 田表层 与 中层 （０—６０　量
ｃｍ）的 土 壤 基 础 呼 吸 显 著 高 于 荒 漠 （图 ８，Ｐ ＜　二　０．０５），
底 层 （６０～２５０
ｃｍ）与荒 漠 则 无 明 显 差 异　枢　（Ｐ＞０．０５），碳 释 放 速 率 分 别 为 ２．９９　ｇ
ＣＯ，一Ｃ／　（ｍ　・ｈ）与 ２．
５３　ｇ　ＣＯ：一Ｃ／（ｍ　・ｈ）（图 ８
ｂ），
但　（ａ）不 同 土 层 有 机碳 贮 量 ；（ｂ）剖 面 （０～２
５０　ｃｍ）总 有 机碳 贮 量　图 ６ 荒 漠 与 农 田土 壤 剖 面有 机 碳 贮 量 比较　Ｆｉ
ｇ．
６　Ｃｏｍ ｐａｒ
ｅ
ｄ　ｒ
ｅｓ
ｕｌ
ｔ
ｓ
ｏｆ
ｓ
ｏｉ
ｌ
ｏｒ
ｇａｎｉ
ｃ
ｃａｒ
ｂｏｎ　ｓ
ｔ
ｏｒ
ａｇｅ　ｉ
ｎ
ｄｅ
ｓｅｒ
ｔ
ａｎｄ　ｆ
ａｒ
ｍｌ
ａｎｄ　０
ｃｍ　‘
一 荒漠　农 田　６０　ｅｍ　两 者底 层 碳 释 放 速 率 均 占 有 最 大 的 比重 ，分 别 为　６８％ （农 田）和 ７５％ （荒 漠 ）。开 垦对 盐 化 灰漠 土表　层 和 中层 土壤 （０～６０　ｃｍ）微 生 物 活性 有 显著 影 响 ，
对底 层则 无 明显影 响 。
３ 讨 论 与 结 论　一
．
＾
４ ▲
、　＼
土壤 盐分 是微 生 物 活性 的主 要 胁 迫 因子 之 一 ，
．
．
．
．
、 ． ／　：
因此 强烈影 响着 有 机 碳 的转 化 过 程　。 由于 荒 漠　土壤 表层 （０～２０　ｃｍ）的 高盐 分 （图 ２）及 干旱 胁 迫 ，
该 层 土壤有 机碳 对微 生物具 有较 低 的可利用 性 。 当　．　荒漠 转变 为农 田后 ，
土壤环 境 明显不 同 ，
表 层土壤 盐　地 方 时　分 和 ｐＨ值 显 著 下 降 （图 ２），
水 分 条件 良好 （农 田　图 ７ 荒漠 与农 田 ０
ｃ
ｍ和 ６
０
ｃ
ｍ 深 度 土 壤　呼 吸 日变化 （
２
００
７年 ５月 ２
５ 日）
Ｆｉ
ｇ．
７　Ｄａｉ
ｌ
ｙ
ｖａｒ
ｉ
ａｔ
ｉ
ｏ
ｎ　ｏｆ
ｓｏｉ
ｌ
ｒ
ｅ
ｓｐｉ
ｒ
ａｔ
ｉ
ｏｎ　ａ
ｔ
ｄｅ
ｐｔ
ｈｓ
ｏｆ
０　ｏｎ　ａｎｄ　６０　ｅｍ　ｉ
ｎ　ｄｅｓ
ｅｒ
ｔ
ａｎｄ
ｆ
ａｒ
ｍｌ
ａｎｄ　０ｎ
Ｍａｙ
２５，
２００７　表层 土 壤 生 长 季 平 均 湿 度 为 １
２．４２％ ，荒 漠 为　６．
６２％ ），
土壤 有机 碳对 微 生 物 的 可利 用 性增 强 ，微　生物 群落结 构发 生显 著改变 ¨　，土壤 呼 吸与微 生 物　活性 显著增 加 （图 ７—８），
有 机碳 的矿 化作 用 加强 ，
土壤基 础 呼吸反 映 了土壤 微生物 活性 与物 质代　谢 的强度　。荒漠 与农 田土壤 的 整个 剖面 （０～２５０　１Ｏ　２０　４Ｏ　６０　１００　１５０　２００　２５０　表 层 土壤有 机碳 含量 下 降 （图 ５）。Ｎｕｓ
ｓ
ｌ
ｅ
ｉ
ｎ　等 与　Ｖｅｌ
ｄｋａ
ｍｐ　等有相 似发 现 。
０～２０　ｅｍ　２０～６０　Ｃｍ ６０～２５０　ｃｍ 深 度／
ｃｍ　深度 ／
ｅｒ
ａ　（ａ） 以土 壤 质 量 为 基 础 的 土壤 基 础 呼 吸 ；（
ｂ） 以土 壤 体 积 为 基 础 的 土壤 基 础 呼 吸　图 ８ 荒 漠 与 农 田土 壤 基 础 呼 吸 的剖 面变 化　Ｆｉ
ｇ．
８　Ｓｏｉ
ｌ
ｂａｓ
ａｌ
ｒ
ｅｓ
ｐｉ
ｒ
ａ
ｔ
ｉ
ｏｎ　ｉ
ｎ　ｄｅｓ
ｅｒ
ｔ
ａｎｄ　ｆ
ａｒ
ｍｌａ
ｎｄ　然而，
农 田中层 （２０～６０　ｃｍ）土壤 有 机碳 含 量　但 作物 根 系集 中于 ｌ
５—５５　ｃｍ 土层 ，
该 层根 系密 集　与贮量 显著 高于 荒漠 ，
碳 贮 量 在 该 层 与荒 漠 差 异 最　且 分布 均匀 （约 为 ２．１×１
０　株／ｈｍ　棉 花 ），这 可 能　大 （图 ６）。本研 究 中农 田地 下 生物 量 较 小 （图 １），
是 开 垦后 中层有机 碳增 加 的一个 原 因。植物 根 系的　＿
Ⅲ ．０
３ ３９０　干
旱
区
研
究　２
７卷　分布直 接影 响到 土壤 有 机碳 的垂直 分 布 ，
因 为大 量　土深层 土壤碳 循 环 的重 要 性 。由此 ，
相关 研 究 及模　的根分泌 物与死根 ，
通过 微生物 的转化作 用 ，
为 土壤　型将深层 土壤考 虑进 去或 许更为充 分 。
提供 了丰富的碳 源　’
；
土壤有 机质 总输 入 的 ３０％　～
４０％来 自根 分 泌 物及 死 亡 的 根　引。荒 漠 中柽 柳　灌木地下 生物 量 庞 大 ，
但 由于 扎 根很 深 （平 均 深 度　可达 ３．１
９　ｍ¨　）且 分布 不均 ，
加之 高盐 对 微生 物 的　抑 制作 用　，因此 ，
尽 管 荒漠 地 下 生物 量 高 于农 田　参考 文献 （Ｒｅ
ｆ
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ｎｃｅ
ｓ）：
［１］ Ｊ
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ａ　Ｓｉ
ｎｉ
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ａ，
２０
０９，
２９（３）：
１
５０—１
５４．
（图 １），
但 根系 对荒 漠 土壤 剖 面有 机 碳 的增 加并 无　［２］
张履勤，
章 明奎．林地与农地转换过 程 中红壤有机 碳、氮和磷　明显促 进作用 。在农 田中层 土壤有机碳 增长并 积 累　库的演变 ［
Ｊ］．浙江林 学院学报 ，
２
００６，
２３（１）：
７５—７９．（Ｚｈａ
ｎｇ
的同时 ，
该层 土壤 呼吸 与土 壤基 础 呼 吸均 显 著高 于　荒漠 （图 ７—８），可见 ，
农 田 中层 土壤 有 机 碳 的存 贮　Ｌｆ
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２０
０６，
２３（１）：
７５—７９．］
［３］
田洪 艳 ，
郭平，
周 道 玮．草原 开 垦 对 草 原 土 壤及 植 被 的 扰 动生　与消耗 过程均非 常活跃 。
土地 开垦后灌 溉与施 肥等管理 措施对 土壤 中养　分、
尤 其 是 氮 素 的 向 下 淋 溶 会 有 不 同 程 度 的 影　响　。本研究 区土 壤 黏 粒 含量 低 ，
砂 粒 含量 较 高 ，
肥料 中 的易溶 养分及 土壤细颗 粒成分极 易 随着 灌溉　态学作用［Ｊ］．干旱区研究 ，
２００１，
１
８（３）：
６７—７１．［Ｔｉ
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ａｎ，Ｇｕｏ　Ｐｉ
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０１，
１
８（
３）：
６
７—７１
．］
［
４］
吕国 红 ，
周莉 ，
赵 先丽 ，
等 ．芦 苇湿 地 土壤 有 机 碳 和全 氮 含 量 的　垂直分布特征（Ｊ］．应用生态学报 ，
２０
０６，
１
７（３）：
３８
４—３８９．（Ｌｎ
水 向下渗透 ，
氮 素 的淋溶 和累积 则 可 能影 响 到农 田　Ｇｕｏｈｏｎｇ，
Ｚｈｏｕ　Ｌｉ，Ｚｈａｏ　Ｘｉ
ａｎｌｉ，ｅｔ
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来增加 土壤有 机碳 库　，
有 文献 ［２
７］表 明 ：每年　重复施加 ３０　ｋｇ／ｈｍ　氮素，
１
００年后腐 殖质层 中碳贮　量可增加 为现贮 量的 ２倍 。本研究 中农 田有机碳 与　全 氮在整个 土壤剖 面 中具 有 相 同 的变化 趋 势 ：
有机　碳 与全氮含 量在 中层 有 明显 累积 ，中层 和底 层 的含　量 均高于荒 漠 （图 ３，图 ５）；
有 机 碳 和全 氮 含 量具　有 明显相关性 （，：０．８２）；同时 ，
土 壤细 颗粒 的深　层迁移 ，
尤其是 土壤黏粒 成分 （表 １），
其对有 机碳 的　“包裹 ”（ｅ
ｎｃ
ｒ
ｕｓ
ｔ
ｉ
ｎｇ）作 用　副也会 影 响深层 土 壤有 机　碳库 的累积 。因此 ，
研究 区土壤 质地 、开垦后 的施 肥　与灌溉等 管理措施 可能是 农 田中层 （２０～６０　ｃ
ｍ）碳　输 入并 积 累 的另 一 个 原 因 ，也 极 可 能 是 农 田底 层　（６
０～２５０　ａ
ｍ）土壤 有 机 碳 增 加 的一 个 重 要 原 因。
农 田底层土壤 有 机碳 较 荒 漠 仍有 增 加 （图 ５～６），
但土 壤基础 呼吸并无 明显变 化 （图 ８），
说 明农 田底　层 土壤 碳 的存贮 作用 占主导 ，
有机碳 具有稳定 性 。
研究 区盐 化灰漠 土经过 １
６年 的耕 作 ，
土壤 深层　碳贮量 出现增加 并积 累 ，
然而 ，
此种碳分 配过程 是否　Ｊｏ
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２００６，
１
７（３）：
３８
４—３８９．］
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２００６，
５１（１）：
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３７—１
４１．
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２００３，
７０：
９１—９８．
已达到最 大 、
是否 稳 定 ？是否 继 续 下 去？这 有 待 于　［１２］李晨华 ，
李彦，
谢静霞 ，
等．
荒漠 一绿洲土壤微生物群落组成与　长期实验 以做进 一 步 的研 究 。值得 注 意 的是 ，
盐 化　其活性对 比［Ｊ］．生态学报 ，２００７，
２７（
８）：
３
３
９１—３
３
９９．（Ｌｉ
灰 漠土开 垦后表层 土 壤有 机 碳 含量 减少 ，而表 层 以　下 土层碳含 量与 碳贮 量则 明显增 加 。同时 ，
与其 他　生 态系统相 比　，
盐 化 灰漠 土 土壤 底 层 有 机碳 含　量较低 ，
但在整 个剖 面的 比重 则较 高 （
６５％ 以上 ）；
Ｃｈｅｎｈｕａ，Ｌｉ
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８）：
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２００３，
２３：１９９—２０９　在 ０～２５０　ｅｌ
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Ｉ的剖 面 中均有 微 生物 活性 ，
且 底层 土　［１
４］王周琼 ，
李述刚，
程心俊．荒漠绿洲农 田生态系统中养分循环　壤碳释放 占总释放 量 的 ７１％ 左 右 ，
显示 了盐化灰 漠　［Ｍ］．北 京 ：
科 学 出版社 ，
２００２．［Ｗａ
ｎｇ
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３期　李晨 华 等 ：
盐 化 灰 漠 土 开 垦 前 后 碳 存 贮 与 碳 释 放 的分 层 特 征　Ｃｈ
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６５：
３　６２２—３　６２６．
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２
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杨 京 平 ．从 水 环 境 角 度 探 析 农 田氮 素 流 失 及 控 制 对 策　［Ｊ］．应 用 生态 学 报 ，
２００５，１
６（３）：
５７９—５８
２．［Ｊ
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李述 刚 ．阜康荒 漠土 壤生态 站及 其Ⅲ娜 地 区的 土壤　ｃＪ］．干 旱 区 研 究 ，
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赵其 国 ．土 壤 有 机 碳 库 与 土 壤 结 构 稳 定 性 关 系　的研究进展［Ｊ］．土壤学报 ，
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