基于137Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算

第 43 卷第 3 期
2023 年 6 月
水土保持通报
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基于137Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算
卢海涯1,栗文佳2,于世永1
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江苏师范大学 地理测绘与城乡规划学院,江苏 徐州 221116;
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/km2 。[结论]青藏
模数约为 77~230t
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高原高寒草甸土壤侵蚀水平整体较弱,但因土壤侵蚀流失的有机碳 不 容 忽 视。 在 未 来 气 候 变 化 背 景 下,升
温导致的土壤湿度下降对植被生长的限制,以及人类活动的影响,较大可 能 成 为 诱 使 青 藏 高 原 草 甸 土 壤 退
化和有机碳流失的潜在因素。
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被覆盖度 >90% ,裸地面积比例约占 2% [17]。地表无
凋落物、砾石、覆沙 等,且 无 人 类 活 动 利 用,但 存 在 多
处鼠、兔等啮齿类动物洞穴。
2 材料和方法
2.
1 样品采集
土壤样品于 2020 年 8 月采集。在样地内沿顺坡
作深度缩减、持 水 能 力 下 降 及 粮 食 作 物 减 产 [1-2]。 同
331
侵蚀和碳流失潜力响应。
1 研究区概况
青藏高原位于中国西南部,平均海拔约 4380 m,
,土壤侵
[ ]
面积约 2.
60×106 km2 13 ,是世 界 上 最 大 的 高 原。位
平衡。因此,如何准确估计土壤的侵蚀状况及其导致
中国西 藏 的 全 部 以 及 青 海、新 疆、甘 肃、四 川 和 云 南
时,土壤作为陆地上最活跃、最庞大的碳库
[
3]
蚀过程也将导致土壤内部的有机碳流失,影响全球碳
于 26
°—39
°47
'N,
73
°19
'—104
°47
'E 之 间,包 括 了
的碳流失过程,对评价区域性生态系统服务效能变化
的部分地 区。 海 拔 极 高 使 高 原 内 气 候 与 周 围 迥 异,
体侵蚀水平及其土壤有机碳流失进行了估算。[结果]未受人为扰动的高寒草甸土壤自上而下表现出 3 个
层次(
A,
B 和 C 层)的理化性质特征,其137Cs 分 布 遵 循 显 著 指 数 递 减 模 式。 目 前,高 原 草 甸 土 壤 年 均 侵 蚀
/km2 ,推测其每年直接导致的土壤有机碳损失量平均不低于 4.
60% ,其中高寒草甸约占 2/5。
本文研究样地位 于 青 海 省 玉 树 市 沱 沱 河 南 面 约
5.
5km 的山地地区,海拔 4589m,平均坡度 10
°。年
均温约 -3.
86 ℃ ,年降水量 440 mm。研究区域气候
为典型高原大陆性气候,冷暖和干湿两季分明。植被
类型 属 于 典 型 高 寒 草 甸,土 壤 为 草 甸 土。 以 嵩 草
水土保持
J].
通 报,
2023,
43(
3):
330
337,
348.
DOI:
10.
13961/
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2023.
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推精度难以保证等问题。
Cs作为一种人工核 素,形
成于 20 世纪 50 年代至 70 年代的大气核试验。大气
中 Cs主要随降水沉降,并迅速被土壤表层吸 收,其
后续再分配多取决于土壤的空间流动和垂直迁移,基
137
本不受植物吸附作用或淋溶过程影响
。因此,通过
[
5]
Cs 实 际 含 量 与 背 景 值,
及推动科学有效治理至关重要。
形成了辐射强、日照多,但少积温、日较差大的独特高
当前,已有多种手段方法被开发应用于不同时空
尺度的土壤侵蚀 研 究。 如 针 对 小 尺 度 区 域 的 侵 蚀 小
区测量 [4]或运用 侵 蚀 图 进 行 大 范 围 估 算。 但 上 述 方
法通常存在反映时间尺度短,或当空间尺度不同时外
即可获取 样 区 的 自 Cs 沉 降 以 来 的 侵 蚀 或 堆 积 信
137
息。相较于需 要 建 立 长 期 观 测 的 传 统 方 法,
Cs 示
137
对比分析研 究 区 域 土 壤 的
137
踪技术能在短期采样中追溯土壤的侵蚀过程,因而更
加便捷并被广泛应用 [6-8]。
作为“亚洲水塔”和“世界第三极”地区,青藏高原
6 ℃ ,年 降 水 约 为
[
]
416 mm 15 。高原内气候具有 明 显 的 东 南—西 北 向 梯
度变化,因此 由 南 至 北,高 原 上 依 次 分 布 着 森 林、灌
丛、草地和荒漠等植被生态 [16]。高寒草 原(包 括 草 甸
和干草 原 )为 高 原 上 最 主 要 的 植 被 类 型,面 积 约 占
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土壤温度较低,有 机 质 分 解 缓 慢 [9],在 全 球 碳 循 环 中
发挥着重 要 的 碳 汇 作 用
。 高 寒 草 原 (包 括 草 甸 和
[
10]
干草原)是青藏高原最主要的生态系统,覆盖了约2/3
的面积。其中,高寒草甸土壤在草原类型中有机碳含
量最高,对高原碳汇具有重要贡献。但高原的特殊环
境使高寒 草 甸 土 壤 易 受 风 蚀、水 蚀 和 冻 融 侵 蚀 的 风
土钻钻取 一 根 钻 孔,采 集 深 度 0—50cm。 由 于 样 地
和碳流失状况的估计,也可以为准确评估气候变化背
通常避开裸露位置(图 1)。受实际地 形 和 植 被 限 制,
[
11]
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方向设置 10 m×10 m 样 方。 样 方 内 沿 对 角 和 中 心
位置设置 3 个 1 m×1 m 小样方,各小样方水平间隔
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3 ℃/10a) 。这预计 会 改 变 高 寒 草 甸 土 壤 侵 蚀
环境、加速土壤有 机 碳 (
SOC)分 解,进 而 影 响 高 原 草
5 m 左右。各小样方内 在 随 机 位 置 使 用 直 径 40 mm
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收稿日期:
修回日期:
2022
10
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2023
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资助项目:江苏师范大学科研创新计划项目”青藏高原不同植被类型土壤碳流失研究”(
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