青藏高原典型高寒退化湿地与草甸土壤有机碳现状研究

摘要 青藏高原湿地巨大的土壤碳库对区域碳安全具有重要意义，但不同气候区退化的典型高寒湿地土壤有机碳损失现状研究相对缺乏。研究选择青藏高原不同气候区的典型高寒湿地和草甸，分析退化后0～10 cm土壤层和>10～20 cm土壤层有机碳损失现状，探讨土壤碳库恢复潜力与对策。研究结果表明：半湿润区的长沙贡玛区域至半干旱区的青海湖流域表层土壤（0～20 cm）有机碳含量随着降水量与海拔降低而减小（P<0.05），长沙贡玛湿地至青海湖湿地土壤层（0～10 cm）有机碳含量分别由372.07 g/kg降低至64.41 g/kg，差异显著（P<0.05）；严重的退化导致半湿润区和半干旱区湿地与草甸土壤中有机碳大量损失，长沙贡玛区域和若尔盖区域的退化湿地和草甸表层土壤（0～20 cm）有机碳损失率约90%，而青海湖流域的退化湿地和草甸表层土壤（0～20 cm）有机碳损失率超过50%。尽管高寒湿地和草甸进行生态恢复以重新构建土壤碳库的潜力较大，但现有研究并不能完全满足高寒湿地和草甸生态恢复的需求，未来建议从材料、生物等因子综合构建恢复措施，并且加强生态系统恢复与生态系统服务间的平衡关系研究。

关键词 青藏高原；湿地；草甸；退化；土壤有机碳；恢复潜力；气候区

中图分类号 X176  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2025）03-0070-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.014

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research of Soil Organic Carbon State in Typical Alpine Cold Degraded Wetland and Meadow of the Qinghai Tibetan Plateau

TANG Shi fang， GOU Xiao lin， BU Chun lan et al

（Sichuan Province Natural Resources Science Academy， Chengdu， Sichuan 610015）

Abstract The Qinghai Tibet Plateau’s vast soil carbon pool of wetlands has great function for holding regional carbon balance and security. However， research on soil organic carbon loss in degraded alpine wetlands across different climate zones is limited. This study investigates the current status of soil organic carbon loss in the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers of degraded wetlands and meadows in different climate regions of the Qinghai Tibet Plateau. Additionally， it explores potential restoration strategies for the soil carbon pool. The results show that： the soil organic carbon content of surface layer （0-20 cm） decreased significantly with declining precipitation and elevation from the sub humid Changshagongma area to the semi arid Qinghai Lake Basin （P<0.05）. Specifically， wetland soil organic carbon content in the 0-10 cm layer decreased significantly from 372.07 to 64.41 g/kg （P<0.05）. Extreme degradation has resulted in significant loss of organic carbon， with surface soil （0-20 cm） loss rate of about 90% in the Changshagongma and the Ruoergai areas and over 50% in the Qinghai Lake Basin. Despite the great potential for ecosystem restoration to rebuild the soil carbon pool in alpine cold wetlands and meadows， current research is insufficient to meet restoration demands. Further restoration efforts should incorporate comprehensive measures involving materials and biological factors， while paying more attentions on the balance between ecosystem restoration and ecosystem service functions.

Key words Qinghai Tibet Plateau;Wetland;Meadow;Degradation;Soil organic carbon;Recover potential;Climate areas

基金项目 四川省科技计划重点研发项目（2022YFN0064）；四川省自然资源科学研究院基本科研业务费项目（2023JDKY0001）。

作者简介 唐仕芳（1999—），女，四川绵阳人，研究实习员，从事生态系统修复、生物多样性保护研究。

*通信作者，副研究员，从事生态系统修复、生物多样性保护研究。

收稿日期 2024-09-11

湿地作为全球重要的生态系统之一，占全球陆地面积6%，却存储了全球陆地生态系统碳存储总量的12%～24%。湿地碳储量变化对全球碳平衡与气候变化具有重要影响^［1-2］。然而在全球气候变化、人类干扰活动、地质灾害等因素影响下，全球湿地都面临着退化的威胁^［3-4］，特别是湿地面积减少，大量土地干涸，进一步导致土壤中存储的有机碳大量释放，一方面碳的释放导致土壤性质转变，土壤功能丧失^［5-6］，另一方面大量碳释放能够反馈全球气候变化，导致更多极端气候事件的发生^［7］。湿地恢复是有效保护土壤碳库的潜在措施^［8］，因此急需开展湿地生态保护和湿地土壤碳库恢复的相关研究。

中国是全球湿地类型分布较多的国家之一，湿地面积达2.34×106 km2^［9］，其中青藏高原分布的高寒湿地占全国湿地面积的30%～40%^［10］，土壤碳储量巨大。但是，青藏高原作为气候敏感区域，受到全球气候变化等因素影响，高寒湿地退化趋势明显，土壤碳大量释放。现阶段针对高寒湿地的研究主要集中在高寒湿地退化现状^［11-12］，高寒湿地土壤碳库释放过程等方面^［13-15］，缺乏不同海拔和降水条件下高寒典型湿地及其关联的草甸退化后土壤碳库损失现状研究。因此，笔者基于前期研究，分析青藏高原半湿润和半干旱不同气候区典型湿地和草甸退化后表层土壤碳库损失率，从生态恢复角度探讨土壤碳库恢复潜力，针对现阶段生态恢复研究提出相关建议，为高寒湿地生态恢复与土壤碳库保护提供基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

根据地域分布，选取黄河上游的长沙贡玛湿地（CSGM）和若尔盖湿地（REGA），以及青海湖流域（QHHA）作为典型湿地和草甸分布区域。3个区域由长沙贡玛至青海湖流域海拔依次降低，降水量由长沙贡玛与若尔盖的半湿润地区到青海湖流域的半干旱区逐渐减少。这3个区域均属于青藏高原典型的寒冷湿地、草甸分布区。根据分布区域的海拔和降水条件差异，各区域地理环境和地表植被情况不一，长沙贡玛和若尔盖区域湿地主要以薹草属（Carex）和嵩草属（Kobresia）植物为主，而青海湖流域湿地主要以禾本科（Poaceae）植物为主，所有选择草甸区域主要以禾本科植物为主（表1）。

1.2 样地设置与样品采集

在2015年5月、2017年5月和

2023年5月分别对青海湖流域、若尔盖地区、长沙贡玛地区退化湿地和草甸进行调查和样品采集分析工作。基于退化湿地和退化草地分类标准，分别选取未退化湿地和极度退化湿地（未退化湿地长年积水深度不超过20 cm），未退化草甸和重度退化草甸区域进行研究。在选择的区域内，根据实地分布情况，划分3块100 m×100 m的试验样地，每块试验样地相距超过50 m，在每块试验样地中，沿对角线均匀划分5个1 m×1 m的小样方，去除土壤表面沉积物与其他杂物，在小样方中心利用内径为7 cm的土钻采集0～10 cm和>10～20 cm的土壤层，将5个小样方采集的土壤分层混合为1个重复，装入无菌自封袋中，3个样地3个重复。将采集的样品低温下带回实验室，进行土壤基础性质和有机碳分析。

1.3 室内分析

将采集的土壤样品进行破碎（湿地土壤水分含量过高时在低温下风干表面水分至可破碎状态），过1 mm筛，去除植物根系和杂物，将过筛的土壤样品分为2份，1份自然状态下风干后用于基础性质、有机碳、溶解性有机碳测定，1份新鲜土壤样品用于微生物生物量碳测定。

采用pH计测定土壤pH（浸提液的土与水质量体积比为1∶2.5）；土壤有机碳利用浓硫酸与重铬酸钾加热法进行测定；溶解性有机碳利用纯水浸提过滤，定容后利用浓硫酸与重铬酸钾加热法进行测定；微生物生物量碳氯仿熏蒸后，土壤有机碳含量差值法进行测定；土壤全氮利用半微量凯氏定氮法进行测定，土壤全磷利用钼锑抗比色法进行测定^［16］。

1.4 数据处理

所有数据均采用均值±标准差（ME±SD）进行表述。土壤有机碳（有机碳、溶解性有机碳、微生物生物量碳）损失率为退化土壤对比未退化土壤有机碳（有机碳、溶解性有机碳、微生物生物量碳）减少的百分比。利用单因素方差分析（one-way ANOVA）对比未退化湿地和草甸与极度退化湿地和重度退化草甸土壤理化性质间的差异，利用单因素方差分析不同土层、退化后土壤有机碳、溶解性有机碳、微生物生物量碳含量之间的差异，利用单因素方差分析退化后不同区域间土壤有机碳、溶解性有机碳、微生物生物量碳的损失率差异，利用最小显著差异法（LSD）方法确定显著水平，显著水平α=0.05，所有数据均采用IBM SPSS Statistics 26.0进行分析，采用Origin 2022作图。