不同利用方式對小針茅荒漠草原土壤有機碳儲量及其結構的影響

邱 璇，趙建寧，李文亞，張乃芹，朱 巖，楊殿林*

（1.農業部環境保護科研監測所，天津 300191；2.沈陽農業大學園藝學院，沈陽 110866；3.德州學院生態與園林建筑學院，山東 德州 253023）

不同利用方式對小針茅荒漠草原土壤有機碳儲量及其結構的影響

邱 璇1，2，趙建寧1，李文亞1，2，張乃芹3，朱 巖1，楊殿林1，2*

（1.農業部環境保護科研監測所，天津 300191；2.沈陽農業大學園藝學院，沈陽 110866；3.德州學院生態與園林建筑學院，山東 德州 253023）

在圍封、3個放牧梯度[0.50羊單位·hm-2（G0.50）、0.94羊單位·hm-2（G0.94）、1.25羊單位·hm-2（G1.25）]和開墾5種處理條件下，對內蒙古小針茅荒漠草原土壤容重、土壤有機碳含量、有機碳密度和有機碳儲量的影響開展野外監測試驗，并利用核磁共振波譜法測定0～20 cm土層土壤有機碳結構。結果表明：同一土層，不同利用方式下，放牧區和開墾區與圍封區相比，土壤有機碳含量、有機碳密度有降低的趨勢，土壤容重有增加的趨勢。隨著放牧強度的增加，土壤有機碳含量、有機碳密度表現為逐漸降低的趨勢。同一處理，隨著土層的加深，小針茅荒漠草原土壤容重先降低后增加，而土壤有機碳含量和有機碳密度先增加后降低，在30～40 cm土層達到最大值。放牧和開墾與圍封相比，土壤有機碳儲量下降。其中，G1.25和開墾區的土壤有機碳儲量顯著（P＜0.05）低于圍封區。隨著放牧強度的增加，土壤有機碳儲量逐漸降低。不同利用方式和放牧強度下小針茅荒漠草原土壤有機碳化學組分沒有發生變化，各組分的相對比例出現差異。其中，烷氧碳（34.86%～37.85%）、烷基碳（26.05%～33.87%）、芳香碳（10.60%～17.69%）和羰基碳（14.57%～16.90%）是土壤有機碳結構的主要組成成分。放牧區和開墾區與圍封區相比，烷基碳和羰基碳的相對比例減小，烷氧碳和芳香碳的相對比例增加，隨著放牧強度的增加，烷基碳的相對比例逐漸降低，烷氧碳相對比例逐漸增加。圍封草原土壤腐殖化指數最大（表現為圍封區＞開墾區＞G0.50＞G0.94＞G1.25），而芳香性最小（表現為G1.25＞G0.94＞開墾區＞G0.50＞圍封區），說明圍封區土壤有機碳更趨穩定，在土壤固碳方面有一定的意義。

有機碳結構；13C-核磁共振；利用方式；小針茅荒漠草原

土壤有機碳庫是陸地生態系統最大的碳庫，約為大氣碳庫的2倍，陸地植被碳庫的2～4倍，土壤貢獻于大氣CO2的年通量是燃燒化石燃料的10倍[1]，土壤有機碳（Soil organic carbon，SOC）的微小變化將會極大緩和或加速大氣CO2濃度的提高，進而改變全球碳循環[2]。土壤有機碳也是土壤質量的核心，很大程度上影響著土壤結構的形成和穩定，起著緩解和調節與土壤退化有關的一系列過程，是土壤質量評價和土地可持續利用的重要指標[3-4]。

人類活動對草原生態系統的影響日益嚴重，不同利用方式是導致草原土壤有機碳變化的主要途徑[5]。開墾和放牧是人類對草原的主要利用方式，而圍封是當前我國退化草地恢復其質量和生態功能所采用的最廣泛、且易操作的措施之一。但因草地類型、管理方式以及研究方法的不同，目前不同利用方式對土壤有機碳的研究結果還不盡一致。李春莉等[6]和阿穆拉等[7]對荒漠草原土壤有機碳的研究表明，與圍封區相比，放牧降低了土壤有機碳含量。而劉楠等[8]研究發現，內蒙古錫林河流域羊草典型草原有機碳含量放牧區高于圍封未放牧地。耿元波等[4]研究發現，貝加爾針茅草原開墾后，1 m土層內的土壤有機碳含量明顯下降。圍封可使草地生態系統碳儲量顯著增加[9]，但是碳蓄積效率會隨著時間的進程逐漸下降，最終達到一個相對平衡狀態[10]。

長期以來，人們在土壤有機碳數量方面做了大量的工作，充分認識土壤有機碳的轉化循環必須從土壤有機碳結構研究入手，對土壤有機碳進行結構表征對于研究土壤有機碳的變化至關重要[11]。核磁共振技術（NMR）作為一種非破壞性的分析方法，在研究土壤有機碳庫的化學結構上優勢明顯[12]。李國棟等[13]在土壤有機質轉化的研究中，采用13C NMR技術，分析有機碳庫的組成特征及其穩定性。郭素春等[14]也利用固態13C NMR技術分析了土壤和團聚體中有機質的分子結構特征。但是，對小針茅荒漠草原土壤有機碳化學結構的研究還未見報道。

小針茅荒漠草原是內蒙古草原的重要組成部分，占內蒙古溫性荒漠草地面積的73.28%。與其他類型的草原相比，荒漠草原的自然環境更加惡劣，生態系統更加脆弱，對人為干擾也更為敏感。由于不合理的人為利用，草原退化嚴重。因此，本研究借助核磁共振技術判別土壤有機碳化學結構特點，分析土壤有機碳積累與有機碳化學結構特征之間的關系，對于科學地利用和保護草原資源具有重要的理論和實際意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于內蒙古蘇尼特右旗賽汗塔拉鎮，中國農業科學院草原研究所荒漠草原試驗站。地理坐標為42°46′N、112°40′E，海拔1079 m。屬于中溫帶干旱性大陸性氣候，年平均氣溫3.9℃，無霜期135 d，多年平均降雨量181.2 mm，蒸發量2800 mm。土壤類型為棕鈣土，基本理化性質如表1。主要植物有：小針茅（Stipa klemenzii）、無芒隱子草（Cleistogenes songorica）、多根蔥（Alliumpolyrhizum）、阿氏旋花（Convolvulus ammannii）、蕓香草（Haplophyllum dauricum）等。試驗布設于2010年7月，設置5個處理，分別為圍封區、3個放牧梯度區[0.50羊單位·hm-2（G0.50）、0.94羊單位·hm-2（G0.94）、1.25羊單位·hm-2（G1.25）]和開墾區，每個小區面積16 hm2，3次重復。小區間用網圍欄分隔，圍封區無牲畜和人為干擾。開墾區種植玉米（Zea mays），依當地常規管理。

表1 土壤基本理化性質Table 1 Physical and chemical properties of soil studied（0～20 cm）

1.2 試驗樣品采集

土壤樣品采集時間為2014年8月。在每個小區沿對角線方向挖兩個1 m深的土壤剖面，采樣深度與國際上通行的土壤碳貯量計算深度一致。用環刀法，由下至上，每10 cm一層（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60、60～70、70～80、80～90、90～100 cm），每層取3個容重樣品，測定土壤容重。

在各個處理小區內按照“S”型取樣法選取20個樣點，每10 cm一層，取樣深度為1 m，用土鉆分層采集土壤樣品。土樣自然風干，研磨過篩后用于土壤有機碳含量、有機碳密度的測定分析。在各個處理小區內按照“S”型取樣法選取20個點，去除表面植被，取0～20 cm土層土壤混勻過篩，土壤樣品于室內自然風干后研磨過篩，用于土壤有機碳結構的測定分析。

1.3 測定方法

土壤容重采用環刀法[15]。土壤有機碳含量的測定采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法[15]。

土壤樣品在進行核磁共振分析前，先用10%的氫氟酸（HF）進行預處理，除去土壤中的Fe3+和Mn2+以提高信號與背景噪音的比例強度。主要參考Mathers等[16]的方法并略有改動：稱5 g土壤樣品于100 mL離心管中，加50 mL HF（體積分數10%）溶液，振蕩1 h（25℃，100 r·min-1），離心15 min（3000 r·min-1），棄上清液，殘余物繼續用HF溶液處理，共重復處理8次，振蕩時間依次是：第1～4次1 h，第5～7次12 h，最后1次24 h。處理后的殘余物用蒸餾水洗至中性，方法如下：加50 mL蒸餾水，振蕩10 min，離心機上3000 r·min-1離心10 min，去掉上清液，整個過程重復5～6次。殘余物在烘箱中40℃烘干，磨細過60目篩后置于塑封袋中待測。樣品在Bruker AV 400 MHz型固體核磁共振儀上測定，采用交叉極化魔角自旋（CP MAS）技術，光譜頻率為100.63 MHz，魔角自旋頻率為6 kHz，接觸時間為2 ms，脈沖延遲時間為0.5 s，采樣時間為0.01 s。各類型碳相對含量用該區間化學位移積分面積的百分數表示，由機器自動給出。

土壤有機碳密度（Soilorganiccarbondensity，SOCD）指單位面積一定深度土體中土壤有機碳質量，單位為kgC·m-2[17]。

某一土層i的有機碳密度計算公式為：

式中：Ci為第i層土壤有機碳的平均含量，g·kg-1；θi為第i層土壤容重，g·cm-3；Di為土壤厚度，cm；δi為第i層中直徑大于2 mm的石礫所占的百分比，%。

如果某一土體的剖面由k層組成，那么該剖面土壤有機碳密度SOCt（土壤有機碳儲量）計算公式為：

評價有機碳結構特征的兩個指標[18]：

腐殖化指數=烷基碳/烷氧碳

芳香性=芳香碳/（烷基碳+烷氧碳+芳香碳）

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0對試驗數據進行處理及相關性統計分析，不同處理間的差異顯著性采用One-Way ANOVA檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同利用方式下土壤容重變化

不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤容重如圖1所示。同一處理，隨著土層的加深，土壤容重先降低后升高，且在30～40 cm土層土壤容重最小。同一土層，不同利用方式下，放牧區和開墾區與圍封區相比，土壤容重有增加的趨勢，隨著放牧強度的增加，土壤容重逐漸增加，各處理間差異不顯著。

2.2 不同利用方式下土壤有機碳含量變化

不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳含量如圖2所示。同一處理，隨土層的加深，土壤有機碳含量呈現先增加后降低的趨勢，在30～40 cm土層出現最大值。除0～10 cm土層，同一土層不同處理間，放牧區和開墾區與圍封區相比，土壤有機碳含量有降低的趨勢，且在60～70 cm和70～80 cm土層差異顯著（P＜0.05），而這主要是土壤空間差異引起的。0～10 cm土層，土壤有機碳含量開墾區＞圍封區＞放牧區。隨著放牧強度的增加有機碳含量逐漸降低。

2.3 不同利用方式下草原土壤有機碳密度變化

不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳密度如圖3所示。土壤有機碳密度隨土層深度變化的趨勢與土壤有機碳含量變化趨勢一致。同一處理，隨土層深度的增加，土壤有機碳密度呈現先增加后降低的趨勢，在30～40 cm土層出現最大值。同一土層，不同處理間，放牧區和開墾區與圍封區相比，土壤有機碳密度有降低的趨勢。隨著放牧強度的增加，土壤有機碳密度逐漸減小。除10～20 cm土層，同一土層，不同處理間，G1.25處理的土壤有機碳密度最低。

圖1 不同利用方式下小針茅荒漠草原0～100 cm土層土壤容重Figure 1 Soil bulk density in each soil layer of 0～100 cm under different land use types in Stipa klemenaii steppe

圖2 不同利用方式下小針茅荒漠草原0～100 cm土壤有機碳含量Figure 2 Soil organic carbon content in each soil layer of 0～100 cm in Stipa klemenzii desert steppe under different land use types

圖3 不同利用方式下小針茅荒漠草原0～100 cm剖面土壤有機碳密度Figure 3 Soil organic carbon density in each soil layer of 0～100 cm in Stipa klemenzii desert steppe under different land use types

2.4 不同利用方式草原土壤有機碳儲量變化

不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳儲量如圖4所示。具體表現為圍封＞G0.50＞G0.94＞開墾＞G1.25。圍封區的土壤有機碳儲量為9.30 kg·m-2，顯著高于G1.25和開墾區（P＜0.05），分別是G0.50、G0.94、G1.25和開墾區的1.11、1.19、1.35、1.23倍。G1.25處理的土壤有機碳儲量最低，為6.88 kg·m-2，與圍封區相比，顯著（P＜0.05）下降了25.99%。開墾區的土壤有機碳儲量與圍封區相比顯著（P＜0.05）下降了18.88%。隨著放牧強度的增加，土壤有機碳儲量逐漸降低，說明開墾和過度放牧不利于土壤有機碳的積累。

2.5 不同利用方式下草原土壤有機碳組分結構特征

土壤有機碳固態NMR碳譜根據化學位移主要可劃分為4個共振區域（圖5）：烷基碳區（Alkyl C，δ= 0～45 ppm），主要來源于脂類、木栓質、蠟狀質等；烷氧碳區（O-alkly C，δ=45～110 ppm），主要來自纖維素、半纖維素等碳水化合物，也有蛋白質和木質素側鏈；芳香碳區（Aromatic C，δ=110～160 ppm），主要來自木質素、角質、單寧素和不飽和烯烴等；羰基碳區（Carboxyl C，δ=160～200 ppm），來自于氨基酸、脂肪酸、酰胺、酯的吸收[16]。其中烷氧碳（δ=45～110 ppm）可進一步分為甲氧基/含氮烷基碳（Methoxyl+N-Alkyl-C，δ=45～60 ppm）、含氧烷基碳（O-Alkyl-C，δ=60～93 ppm）和乙縮醛碳（di-O-Alkyl-C，δ=93～110 ppm）；而芳香碳（δ=110～160 ppm）可進一步細分為芳基碳（Aryl-C，δ=110～142 ppm）和酚基碳（Phenolic-C，δ=142～160 ppm）[14，19]。圖譜顯示，烷基碳和烷氧碳是所有土壤樣品的主要組成成分。不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳的化學組成沒有顯著差異。

圖4 不同利用方式小針茅荒漠草原土壤0～100 cm有機碳儲量Figure 4 Soil organic carbon storage in 0～100 cm soil layer under different land use types

圖5 不同利用方式下土壤有機碳13C-NMR圖譜Figure 513C-NMR spectrogram of soil organic carbon under different land use types

表2 不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳各組分相對含量Table 2 Proportions of the components of soil organic matter under different land use types

不同利用方式下小針茅荒漠草原土壤有機碳各組分相對含量如表2所示。土壤有機碳形態烷氧碳（34.86%～37.85%）比例最高，其次為烷基碳（26.05%～33.87%），再次為芳香碳（10.60%～17.69%）和羰基碳（14.57%～16.90%）。放牧區和開墾區與圍封區相比，烷基碳和羰基碳的相對比例減小，烷氧碳和芳香碳的相對比例增加。隨著放牧強度的增加，烷基碳的相對比例逐漸降低。烷氧碳中比例最大的含氧烷基碳與芳香碳中比例最大的芳基碳的變化趨勢相同，具體表現為放牧區和開墾區高于圍封區。隨著放牧強度的增強，含氧烷基碳和芳基碳的相對比例逐漸增加。腐殖化指數（烷基碳/烷氧碳）表現為圍封區＞開墾區＞G0.50＞G0.94＞G1.25。芳香性表現為G1.25＞G0.94＞開墾區＞G0.50＞圍封區。

從圖6可以看出，土壤有機碳含量與烷基碳和羰基碳呈正相關關系，與烷氧碳呈負相關關系（差異不顯著），與芳香碳呈顯著（P＜0.05）負相關關系。烷基碳和烷氧碳在土壤有機碳中的比例最大，由此推斷，烷基碳可能是土壤有機碳增加的主要貢獻者。

圖6 土壤有機碳含量與有機碳各化學結構之間的相關性Figure 6 The relationship between SOC and SOC chemical composition

3 討論

3.1 不同利用方式對土壤有機碳儲量的影響

草原不同的利用方式影響土壤有機碳的輸入和輸出，進而決定土壤有機碳儲量的變化[20]。放牧是草原利用的最主要形式之一，不合理的放牧是草原植被及土壤退化的主要原因。本研究結果顯示，與圍封區相比，放牧使小針茅荒漠草原土壤有機碳含量、有機碳密度和有機碳儲量均有降低的趨勢，且隨著放牧強度的增加而逐漸降低。白高娃等[21]對短花針茅荒漠草原的研究以及范月君等[22]對三江源區高寒草甸的研究結果也表明放牧使土壤有機碳儲量下降，與本研究結果相吻合。原因是放牧活動中家畜的踐踏、采食活動不僅影響草地植被的固碳能力，減弱植被對土壤碳的輸入過程，而且促進了土壤的呼吸作用[23]，加速了碳素從土壤向大氣中釋放。草地開墾對草地土壤有機碳含量影響強烈[24]，草地開墾破壞了原有的植被和土壤結構，一定程度上促進了土壤的呼吸作用[4]；另一方面，收獲作物時大量地上部分被移走，極大減少了碳由凋落物向土壤的輸入[25]。研究指出[26]，草地開墾后會使土壤碳素總量損失30%～50%。本研究結果顯示，草地開墾后各土層土壤有機碳含量、有機碳密度以及土壤有機碳儲量都有不同程度的減少。開墾區與圍封區相比，土壤有機碳儲量顯著（P＜0.05）下降了18.88%。耿元波等[4]也研究發現，開墾不利于土壤有機碳的積累，與本研究結果相吻合。而圍封有利于小針茅荒漠草原土壤有機碳的積累。李景剛等[27]對內蒙古大針茅草原的研究，以及孫宗玖等[28]對新疆蒿類荒漠草地土壤養分的研究，都得到了相似的結果。圍封是一種可以通過自然力的作用使退化草地的植被與土壤得到恢復的有效措施[22]，但是碳蓄積效率不是無限增長的，研究表明[9-10]圍封期過長，不但不利于草地植物的正常生長和發育，反而使枯草抑制植物再生和幼苗的形成，不利于草地的繁殖更新。有機碳蓄積效率會隨著時間的進程逐漸下降，最終會達到一個相對平衡狀態。因此，草地圍封一段時間后應進行適當利用，可使草地生態系統的能量流動和物質循環保持良性狀態，進而保持草地生態系統平衡[29]。

土壤有機碳垂直分布特征呈現一定的規律性，阿壩牧區草地[30]以及貝加爾針茅草原[31]土壤有機碳含量表現出從表層到底層同梯度依次遞減的趨勢。薩如拉[32]在典型草原土壤有機碳儲量的研究中也指出，土壤有機碳含量隨土層的加深而逐漸降低。而本研究結果表明，不同利用方式下，小針茅荒漠草原土壤有機碳含量、有機碳密度隨著土層的加深，均表現為先增加后降低的趨勢，在30～40 cm土層達到最大值。這一結論與很多研究結果不同。其原因是小針茅荒漠草原與其他草原類型相比，生態環境更加惡劣，風蝕嚴重，表層土壤極易受到侵蝕[33]，且小針茅荒漠草原降水少，加上地表覆蓋度小，水分易蒸發散失[34]，為了維持地上部植物的生長，地下根系向下補償性增生，相應脫落于土壤較深處的有機物質也增加，根系分解所產生的有機質相對集中在30～40 cm土層，由此形成了小針茅荒漠草原特殊的土壤有機碳分布特征。

3.2 不同利用方式對土壤有機碳組分的影響

土壤有機碳71%～79%是以碳水化合物、脂類、氨基化合物、酚類的結構形式存在的[35]。杭子清等[36]研究表明，互花米草鹽沼土壤中有機碳以芳香碳和烷氧碳為主，而Mathers等[37]指出土壤有機碳中烷基碳所占比例最大。郭素春等[14]研究表明，潮土土壤有機質以烷氧碳為主。本研究結果顯示，小針茅荒漠草原土壤有機碳以烷氧碳和烷基碳為主，芳香碳、羰基碳的相對比例最小。以上不同研究中各種不同形態的有機碳所占比例差別較大，與土壤類型、植物種類以及水文氣候等因素有關[36]。Ussirs等[38]認為，烷基碳來自于木栓質、角質、蠟質等植物生物聚合物和微生物代謝產物，難以降解，較為穩定，而烷氧碳則相對易分解。因此，常用腐殖化指數（烷基碳/烷氧碳）作為土壤有機碳分解程度的評價指標，反映土壤有機碳庫穩定性[18，39]。腐殖化指數增加，有助于提高土壤有機碳的穩定性。本研究結果顯示，圍封區的腐殖化指數要高于放牧區和開墾區。原因可能是圍封區凋落物的歸還以及草原植被自身的固碳作用，大量有機碳進入土壤，提高了土壤微生物對烷氧碳的利用程度，而烷基碳相對富集，導致腐殖化指數增加，提高了土壤有機碳的穩定性。芳香碳也是難分解有機碳之一，能在土壤中選擇性保留[40]，脂肪族碳的結構卻相對簡單，可以用芳香性[芳香碳/（烷基碳+烷氧碳+芳香碳）]表示土壤有機碳分子結構的復雜程度，比值越高反映物質中脂肪族側鏈越少、芳香結構越多、縮合程度越高、分子結構越復雜[35]。本研究中芳香性表現為G1.25＞G0.94＞開墾區＞G0.50＞圍封區，說明圍封區的分子結構相對簡單化。由此推斷放牧和開墾會使有機碳相對趨于復雜化，圍封區有機碳更趨穩定。

4 結論

（1）放牧區和開墾區與圍封區相比，土壤有機碳含量、有機碳密度有降低的趨勢，土壤容重有增加的趨勢，但各處理間差異不顯著。隨著放牧強度的增加，土壤有機碳含量、有機碳密度均表現為逐漸降低的趨勢，土壤容重有增加的趨勢。

（2）不同利用方式對小針茅荒漠草原土壤有機碳儲量影響顯著，G1.25和開墾區的土壤有機碳儲量顯著（P＜0.05）低于圍封區，隨著放牧強度的增加，土壤有機碳儲量也逐漸降低。說明開墾和過度放牧不利于土壤有機碳的積累。

（3）不同利用方式和放牧強度對小針茅荒漠草原土壤有機碳化學組分的影響主要在數量上，而有機碳化學組分沒有發生變化，其中烷氧碳（34.86%～37.85%）和烷基碳（26.05%～33.87%）是土壤有機碳的主要組分。放牧和開墾與圍封相比，土壤腐殖化指數減小，隨著放牧強度的增加，土壤腐殖化指數逐漸降低。這說明開墾和過度放牧使土壤有機碳穩定性降低，而圍封休牧使土壤有機碳更趨穩定，在土壤固碳方面有一定的意義。

致謝：感謝中國農業科學院草原研究所那日蘇研究員和王海博士在試驗過程中提供的便利條件和給予的幫助。

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Effects of different land use types on storage and structure of soil organic carbon in Stipa klemenaii steppe in Inner Mongolia

QIU Xuan1,2,ZHAO Jian-ning1,LI Wen-ya1,2,ZHANG Nai-qin3,ZHU Yan1,YANG Dian-lin1,2*
（1.Agro-Environmental Protection Institute,Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China;2.College of Horticulture,Shenyang Agriculture University,Shenyang 110866,China;3.College of Ecology and Garden Architecture,Dezhou University,Dezhou 253023,China）

The composition and structure of soil organic carbon（SOC）are complex and includes many functional components.In order to study the influence of different land use types on SOC storage and structural characteristics in Stipa klemenaii desert steppe of Inner Mongolia,field sampling,laboratory analysis and13C Nuclear Magnetic Resonance（13C NMR）were employed to analyze the soil bulk density,SOC content,density and storage in soil depth of 0～100 cm,and the structure of SOC in soil depth of 0～20 cm.5 different treatments were set up, including three grazing treatments[0.50 sheep·hm-2（G0.50）,0.94 sheep·hm-2（G0.94）,1.25 sheep·hm-2（G1.25）],one enclosure and one reclamation treatments.The enclosed area was fenced excluding livestock and human disturbance while the reclamation area planted maize（Zea mays）as local general agricultural management.The results showed that：compared with the enclosed area,in the same soil layer,SOC content and density showed a decrease trend;soil bulk density showed an increase trend.With the increase of grazing intensity,SOC content and density reduces gradually.In the same treatment,the soil bulk density of S.klemenaii desert grassland firstly reduced then increased as the soil layer deepen,while the content of SOC and SOC density increased then decreased,and reached the maximum in 30～40 cm.Compared with the enclosed area,the SOC declines in the grazing and reclamation areas.In which,the SOC of the G1.25 and reclamation treatments were significantly（P＜0.05）lower than the enclosed area,besides,the SOC reduce gradually with the increase of grazing intensity. The influence of different land use types on S.klemenaii desert grassland SOC structure was mainly embodied on chemicals composition, meanwhile the chemicals of SOC component has not changed.Of which,silane oxygen carbon（34.86%～37.85%）,alkyl carbon（26.05%～33.87%）,aromatic carbon（10.60%～17.69%）and carbonyl carbon（14.57%～16.90%）are the main compositions of SOC structure.Compared with grazing and reclamation,the soil humification index of the enclosure grassland was the biggest,which performed as enclosed area＞reclamation area＞G0.50＞G0.94＞G1.25;however the aromatic degree of enclosure grassland was the smallest,characterized by G1.25＞G0.94＞reclamation area＞G0.50＞enclosed area.Which demonstrated that the SOC in enclosed area was more stable,and had certain significance in terms of soil carbon sequestration.

structure of soil organic carbon;13C-NMR;land use type;Stipa klemenaii desert steppe

S153.6

A

1672-2043（2016）11-2137-09

10.11654/jaes.2016-0348

2016-03-17

國家自然科學基金項目（31170435）；“十二五”國家科技計劃項目（2012BAD13B07）

邱璇（1990—），女，山東青島人，在讀碩士。E-mail：qiuxuan2010@126.com

*通信作者：楊殿林E-mail：yangdianlin@cass.cn

邱璇，趙建寧，李文亞，等.不同利用方式對小針茅荒漠草原土壤有機碳儲量及其結構的影響[J].農業環境科學學報,2016,35（11）：2137-2145.

QIU Xuan,ZHAO Jian-ning,LI Wen-ya,et al.Effects of different land use types on storage and structure of soil organic carbon in Stipa klemenaii steppe in Inner Mongolia[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35（11）：2137-2145.