《宁夏典型森林生态系统土壤有机碳循环过程及稳定性维持机制研究》以宁夏贺兰山、罗山和六盘山为研究区域，以不同海拔梯度下森林土壤为研究对象，运用野外调查与室内分析检测相结合的方法，研究贺兰山、罗山和六盘山森林土壤有机碳含量的海拔格局，估算贺兰山、罗山和六盘山森林土壤有机碳储量，探究气候、植被和土壤对不同气候区森林土壤有机碳含量的影响，以及探究影响不同气候区土壤有机碳含量变化的关键因子，揭示森林土壤有机碳含量空间差异的机制，可为积极应对全球气候变化及科学管理森林碳库提供数据参考。

**篇宁夏山地森林土壤有机碳时空分布
　　第1章贺兰山土壤有机碳分布格局
　　1.1贺兰山不同海拔土壤理化特征分析1.1.1研究区概况
　　宁夏贺兰山***自然保护区位于宁夏银川平原和阿拉善高原之间，位于38°19N～39°22別，105°49'E～106°41'E，气候类型属于温带大陆性气候，年平均气温-0.8°C，年平均降水量420mm，年平均蒸发量2000mm，无霜期60～70d，平均海拔2000～3000m。贺兰山植被类型和土壤类型具有明显的垂直分布规律。随海拔的升高，植被类型依次为荒漠草原、山地疏林草原、针阔混交林、温性针叶林、寒性针叶林和高山草甸；土壤类型依次为风沙土、灰漠土、棕钙土、灰褐土、亚高山草甸土。主要树种有青海云杉（Picea crassifolia）、油松（Pinus tabuliformis）、杜松Uuniperus rigida）、旱输（灰输，Ulmus glaucescens）、山杨（Populus davidiana）等。
　　1.1.2样地设置
　　2018年8月下旬，在贺兰山海拔1700～2600m选取地形相近的区域进行样地布设。海拔每升高200m设置1个海拔梯度，共设置5个海拔梯度。每个海拔梯度内设置3～5个20mx20m的样方，使用全球定位系统（GPS）和罗盘仪测量并记录每个样方的经纬度、海拔、坡度和坡向。每个样方沿“S”形设置5个采样点，用5cm直径土钻分别在0～20cm和20～40cm土层中米集土壤样品，将同一土层的土壤样品混合装袋，带回实验室进行指标测定。同时，使用100cm3环刀分层采集土壤，用于测定土壤容重。
　　采集的样品自然风干后过2mm筛，用于土壤理化指标的测定，测定方法参照张光亮等（2018）和鲍士旦（2000）。土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化法测定；土壤pH采用电位法测定（水土质量比为2.5：1）；土壤电导率使用电导率仪测定；土壤粒度使用马尔文激光粒度仪（Master2000）测定。
　　1.1.3数据处理
　　数据使用Excel和SPSS24.0软件进行处理、统计和分析。采用单因素方差分
　　析来比较贺兰山不同海拔之间和不同土层之间土壤有机碳含量的差异；采用*小显著性差异法进行多重比较，差异显著性水平为a=0.05。采用双因素方差分析探究海拔、土层深度及两者的相互作用对土壤理化性质的影响。用Ongm2018对贺兰山不同海拔梯度下土壤有机碳的含量进行多项式拟合。图表数据为平均值±标准误。
　　1.1.4贺兰山同一土层不同海拔梯度土壤理化性质分析
　　同一土层不同海拔梯度土壤理化性质分析如图1-1所示。在整个土壤剖面，土壤pH、土壤有机碳含量、土壤黏粒含量和土壤粉粒含量在海拔梯度间存在差异；而土壤砂粒含量在不同海拔梯度间差异未达到显著水平。贺兰山不同海拔梯度土壤有机碳含量均值为12.09～53.35g/kg，*大值出现在海拔2100～2300m的20～40cm土层；*小值出现在海拔1900～2100m的0～20cm土层。从同一土层不同海拔梯度来看，海拔2100～2300m和2300～2500m处土壤有机碳含量显著高于其他海拔梯度（P<0.05）。
　　图1-1贺兰山不同海拔梯度土壤理化性质分析
　　不含相同小写字母表示同一土层不同海拔梯度间差异显著（P<0.05）
　　贺兰山不同海拔梯度土壤pH均值为7.58～8.46，*大值出现在海拔1700～1900m的0～20cm土层，*小值出现在海拔2100～2300m的20～40cm土层。贺兰山不同海拔土壤主要颗粒为粉粒和砂粒，两者含量之和在96%以上，土壤黏粒含量很少。从不同海拔梯度来看，土壤黏粒含量在海拔1700～1900m处相对较多，在海拔2100～2300m和2300～2500m处相对较少。土壤粉粒含量在海拔1900～2100m处相对较多，在海拔1700～1900m处相对较少。土壤砂粒含量在海拔1700～1900m、2100～2300m和2300～2500m处相对较多，在海拔1900～2100m处相对较少。
　　1.1.5贺兰山同一海拔梯度不同土层土壤理化性质分析
　　由表1-1可以看出，同一海拔梯度不同土层的土壤理化性质存在差异。同一海拔梯度土壤有机碳含量随土层加深的变化不显著，20～40cm土层的土壤有机碳含量高于0～20cm土层。同一海拔梯度土壤pH随土层加深变化不显著。土壤黏粒含量在1700～1900m和1900～2100m海拔梯度随土层变化不显著，2100～2300m和2300～2500m海拔梯度处20～40cm土层土壤黏粒含量显著低于0～20cm土层。同一海拔梯度土壤粉粒含量和土壤砂粒含量随土层加深均无显著变化。
　　1.1.6贺兰山海拔和土层深度对土壤理化性质的影响
　　由表1-2可以看出，海拔对土壤pH、土壤有机碳含量和土壤黏粒含量的影响极显著（ft<0.01），海拔对土壤粉粒含量和土壤砂粒含量的影响未达到显著水平（ft>0.05）。土层深度对土壤理化指标的影响未达到显著水平（ft>0.05）。此外，海拔和土层深度的交互作用对土壤理化指标的影响也未达到显著水平（ft>0.05）。
　　1.2贺兰山不同海拔土壤有机碳含量和密度1.2.1数据来源
　　气候因子包含年平均气温、年平均降水量和海拔3个指标，其中年平均气温和年平均降水量数据来自全球气候数据集WorldClim，为全球高分辨率1kmx1km的栅格气候数据。该数据集的插值精度远高于其他的气候数据集，因为该数据集在气候的插值计算中还考虑了海拔的影响（李巧燕和王襄平，2013），所以该数据集适用于对海拔梯度差异的研究。

目录
**篇 宁夏山地森林土壤有机碳时空分布
第1章 贺兰山土壤有机碳分布格局 3
1.1 贺兰山不同海拔土壤理化特征分析 3
1.2 贺兰山不同海拔土壤有机碳含量和密度 6
第2章 罗山土壤有机碳分布格局 11
2.1 罗山不同海拔土壤理化特征分析 11
2.2 罗山不同海拔土壤有机碳含量和密度 15
2.3 讨论 18
第3章 六盘山土壤有机碳分布格局 21
3.1 六盘山不同海拔土壤理化特征分析 21
3.2 六盘山不同海拔土壤有机碳含量和密度 25
3.3 讨论 28
第4章 三山土壤有机碳空间分布、含量及其影响因素分析 32
4.1 森林土壤有机碳空间分布特征 33
4.2 森林土壤有机碳含量及其影响因素 35
4.3 讨论 39
第二篇 宁夏山地森林生态系统碳循环关键过程
第5章 典型植物群落光合生理变化特征 45
5.1 环境因子日变化特征 46
5.2 植物叶片光合生理参数日变化特征 48
5.3 不同生活型植物净光合速率与主要环境因子的通径分析 54
5.4 讨论 56
第6章 典型植物群落固碳释氧能力对比 59
6.1 植物叶片性状和日均净光合速率分析 60
6.2 植物固碳释氧能力分析 62
6.3 植物固碳释氧能力及其影响因素 67
6.4 讨论 69
第7章 不同凋落物处理对典型林分土壤呼吸速率的影响及影响因素分析 71
7.1 不同凋落物处理对青海云杉林土壤呼吸速率的影响 71
7.2 不同凋落物处理对油松林土壤呼吸速率的影响 78
7.3 不同凋落物处理对松杨混交林土壤呼吸速率的影响 81
7.4 土壤呼吸速率的影响因素分析 87
第8章 典型林分叶片、凋落物和土壤碳周转特征 93
8.1 叶片稳定碳同位素特征及其影响因素 94
8.2 凋落物δ13C特征及其影响因素 101
8.3 土壤δ13C特征及其影响因素 104
8.4 叶片δ13C、凋落物δ13C和土壤δ13C分馏程度 124
第三篇 宁夏山地森林土壤有机碳含量维持机制
第9章 宁夏山地森林土壤有机碳含量维持的物理驱动机制 131
9.1 不同海拔土壤团聚体分布特征 132
9.2 不同海拔土壤团聚体稳定性的变化 134
9.3 不同海拔土壤团聚体有机碳含量的变化特征 135
9.4 讨论 138
第10章 宁夏山地森林土壤有机碳含量维持的化学驱动机制 140
10.1 不同海拔土壤有机碳化学结构特征 140
10.2 不同海拔土壤有机碳稳定机制 147
第11章 宁夏山地森林土壤有机碳含量维持的微生物驱动机制 154
11.1 土壤微生物群落结构特征 154
11.2 土壤酶活性及其化学计量特征 162
主要参考文献 171