土壤碳(C),特别是土壤有机碳(SOC),对于提高作物产量和减少温室气体排放具有重要影响,深入理解SOC空间分布特征对于未来区域生态环境和农业的可持续发展也具有重要作用。黄河下游引黄灌区是我国重要的粮、棉生产基地,具有50年以上的引黄灌溉历史,长期引黄灌溉对区域土壤C储量和分布的改变毋庸置疑。以往关于土壤C的估算多集中于较大尺度,受采样数据量和大区域环境因素复杂变异影响,结果经常出现较大差异,并且对于大型水利灌溉对土壤C分布的长期影响研究较少,尤其对于我国黄河下游引黄灌区土壤C分布的研究稀缺。本文通过收集黄河下游鲁、豫灌区相关统计资料,灌区土壤、水文资料等,分7层(0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm)采集0～1 m剖面土壤样品,利用GIS空间差值、空间统计方法,分析不同土层、土地利用、土壤类型碳储量和碳密度(CD)空间分布特征,为研究区长期引黄灌溉条件下生态农业的发展提供依据。结果表明研究区(面积54153 km2)1 m土层总碳(TC)储量为1045.13 Tg,SOC储量达815.76 Tg,其0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm,60～80 cm和80～100 cm分别占23.44%,20.06%,18.95%,18.83%,18.72%。估算1 m土层耕地和荒地SOC储量分别约为610 Tg和18.99 Tg,而草地和林地仅为25.97 Tg和16.41 Tg;不同土壤成土类型之间,半水成土所占的比例最大(约77.82%),初育土最小(约5.49%)。1 m土层平均总碳密度(TCD)为(19.37±1.48)kg·m-2,而平均有机碳密度(SCD)为(15.12±1.14)kg·m-2,其变化范围从荒地的(14.98±0.91)kg·m-2到林地的(16±1.15)kg·m-2,同一或不同土地利用类型各层储量变化略有不同,主要是受人类活动、植被凋落物输入以及地下水环境等影响。不同的土壤类型间SCD则介于盐碱土(14.76±0.81)kg·m-2与半淋溶土(15.22±1.01)kg·m-2之间,黄河泥沙沉积和地表、地下水循环决定研究区成土环境和成土过程,不同土壤类型C储量值受其影响较大。研究区平均SCD高于全国(9.60 kg·m-2)和全球(10.6 kg·m-2)平均水平,但相比其他地区,SCD垂直变异低。
