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土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,土壤有机碳是其中最活跃的组成部分,其较小的变幅便可导致大气CO2浓度产生较大的波动。草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色。川西北高寒草地位于青藏高原东缘,是长江、黄河水源的重要补给区,其生态战略地位十分重要。近几十年来,受人口压力和经济利益的驱动,川西北部分高寒草地严重退化。近年来,垦殖导致草地土壤有机碳的变化研究受到国内外的广泛关注。然而,目前关于草地垦殖对土壤有机碳影响的研究报道多集中于温带草原,而高寒草地的相关报道相对缺乏,且这些研究局限于对垦殖对土壤有机碳总量的研究,而缺乏对土壤有机碳及其组分的研究。因此,本研究选择高寒草地垦殖年限为3,10,16,27,40年的蔬菜地作为研究对象,以未开垦的天然草地(0年)作为对照,采用空间代替时间的方法,通过野外调查与室内分析相结合的方式,对不同垦殖年限下高寒草地土壤有机碳及其组分进行分析比较,研究结果表明:(1)随着川西北天然草地垦殖年限的增加,0-20、20-40和40-60 cm土层土壤容重、pH和砂粒含量显著上升,而土壤含水量、粘粒含量、粉粒含量显著下降,其中,0-20 cm土层变化最明显,随着土层深度的增加,变化趋于减弱。垦殖40年后,0-20 cm土层土壤容重、pH和砂粒含量分别较未垦殖天然草地上升了55%、21.7%和21.9%(P<0.05),土壤含水量、粘粒含量、粉粒含量分别下降了51.5%、41.8%、22.2%(P<0.05)。(2)垦殖导致川西北天然草地土壤有机碳(SOC)含量和储量显著下降,其中,0-20 cm土层下降最显著。垦殖40年后,0-20 cm土层SOC含量和储量分别较未垦殖天然草地下降了74.1%和60%(P<0.05),20-40 cm和40-60 cm土层的下降幅度及速率不及0-20 cm土层。垦殖过程中,垦殖前期SOC的下降最快,垦殖前3年,0-20cm土层SOC含量和储量年下降率分别达12.3%和8.1%,随着垦殖年限的增加,SOC年下降率逐步降低。在20-40 cm和40-60 cm土层有机碳含量和储量年下降率在垦殖310年最高,随着垦殖年限的增加呈现逐步降低的趋势。(3)随着垦殖年限的延长,土壤胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)和胡敏素碳(HMC)含量均呈显著下降趋势,垦殖40年后,0-20 cm土层土壤HAC、FAC和HMC含量分别较未垦殖天然草地下降了80.9%、71.0%和72.7%(P<0.05),随着土层深度的增加,HAC、FAC和HMC含量及其下降率逐步降低。HAC、FAC和HMC含量的下降也呈现出垦殖前期快,垦殖后期趋于减缓的趋势。土壤胡富比(HAC/FAC)和PQ值(HAC/总腐殖酸碳)、HA和FA的光学密度比值(E4/E6)和色调系数(△logK)均随着垦殖年限的增加呈逐渐下降趋势,表明垦殖导致土壤腐殖化程度逐渐下降,腐殖质分子趋于老化。(4)垦殖导致高寒草地土壤微生物量碳(MBC)、颗粒态有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(EOC)含量均显著下降,垦殖40年后,0-20 cm土层土壤MBC、POC、DOC和EOC分别下降了80.3%、81.9%、60.1%和78.4%(P<0.05)。垦殖过程中,MBC、POC、DOC和EOC也呈现出垦殖前期下降快,损失大,而垦殖后期年下降率逐步减低的趋势。随着垦殖年限的增加,土壤MBC/SOC、POC/SOC、EOC/SOC均在0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土层呈现出显著下降趋势,表明垦殖导致土壤有机碳周转速率降低,土壤稳定性有机碳的比例提高。土壤DOC/SOC在0-20 cm呈现出上升趋势,表明随着垦殖年限延长,土壤有机碳随水流失风险加剧。(5)川西北天然草地经人为垦殖后,土壤蔗糖酶和淀粉酶活性随着垦殖年限的延长呈显著下降趋势,垦殖40年后,0-20 cm土层土壤蔗糖酶和淀粉酶活性分别较未垦殖天然草地下降了57%和50.4%(P<0.05),在垦殖中期316年间下降最快,年下降率分别达3.2%和3.9%。土壤过氧化物酶和多酚氧化酶活性呈现出逐渐上升趋势,垦殖40年后,0-20 cm土层分别较未垦殖天然草地提高了275.6%和40%(P<0.05),不同垦殖时段无明显变化规律。(6)相关分析结果表明,SOC和土壤HAC、FAC、HMC、MBC、EOC、DOC、POC含量均与土壤含水量、粘粒含量、粉粒含量、土壤蔗糖酶和淀粉酶活性呈极显著正相关关系(P<0.01),且均与土壤容重、pH、砂粒含量呈极显著负相关关系(P<0.01)。土壤过氧化物酶和多酚氧化酶活性与土壤HAC含量呈显著负相关关系(P<0.05),与其他指标无显著相关关系。