全球陸地生態系統 0 ～100 cm 土層土壤有機碳\\(SOC\\)儲量約為 1 462 ～1 548 Gt，分別是大氣碳庫和陸地生物量碳庫的 2 ～3 倍。其中，濕地生態系統 SOC 庫約占 20%以上，是極為重要的碳匯和碳源。高海拔或高緯寒區生態系統是生態響應敏感區，而寒區濕地生態系統 SOC 庫更易受氣候變化和日益增強的人類活動的影響而受關注。我國西部高原山地區發育有大面積的高寒濕地，因地處流域上游或源頭區，高寒濕地 SOC的變化不僅影響自身的生態過程和功能，還影響其與大氣和下游河湖系統等的碳交換。西部高寒濕地SOC 庫及其活性組分的時空分異、動態變化及其與環境因子和人類活動等的關系研究越來越受到重視。
滇西北橫斷山中段納帕海濕地是較獨特的低緯高寒濕地，1984 年被列為省級自然保護區，2004 年被列入 Ｒamsar 名錄。盡管保護受到重視，但在長期持續人類活動驅動下，納帕海濕地水文情勢、植被生態和景觀格局等都發生了顯著變化，濕地退化嚴重。針對納帕海濕地土壤已開展不少研究，初步揭示了濕地區土壤的特征、退化狀態及影響因子，發現微地貌控制下的水分和植被生態耦合分異對濕地區 SOC 以及氮磷等組分等空間分異產生顯著影響。然而，高強度且極為頻繁的干擾，如近萬頭大家畜的過載散養、日益增多的游客騎馬觀光等，對濕地區植被和土壤的影響在空間上是無序的。已有基于濕地區不同退化狀態、植物群落或土地利用類型布設典型樣帶或樣地的采樣研究，難以反映濕地區整體的土壤特征，也不能反映這些無序干擾所產生的影響。
土壤有機碳活性組分又稱活性有機碳\\(LOC –Labile OC\\)，是土壤碳庫中最活躍、周轉最快、易被微生物利用、且對環境變化和土地利用響應敏感的組分。根據相應的測試方法，LOC 被定義為輕組有機碳、顆粒有機碳、易氧化有機碳\\(EOC\\)、溶解有機碳\\(DOC\\)、微生物生物量碳等。盡管不同測試方法得到的 LOC 組分含量差異顯著，但 SOC 與各活性組分以及活性組分之間都呈\\(極\\)顯著正相關，因此，土壤 LOC 組分常被用來估算土壤 SOC 庫的可礦化有機碳量、預測 SOC 庫變化、評估氣候變化和人類活動對 SOC 庫的影響，以及利用 LOC/SOC\\(%\\)評價土壤有機碳庫的活性水平等，表征不同的生態效應。本研究在納帕海濕地區采用網格均勻布點采集表土\\(0 ～ 20 cm\\) 土樣，測試其SOC、EOC、DOC 含量，應用地統計學等方法，揭示SOC、EOC、DOC、EOC / SOC \\( % \\) 、DOC / SOC \\( % \\) 空間變異的整體特征。
1 研究區概況與研究方法
1. 1 研究區概況
納帕海濕地為典型的高原湖沼洪泛濕地。濕地區十分平坦，但微地貌分異仍較顯著，總體上為東南部和南部向北部和西北部、兩側向中間逐漸降低。濕地區景觀類型豐富多樣性;土壤為典型亞高山土屬。納帕海濕地所在流域區為典型的季風氣候區，季風氣候、濕地區的微地貌分異共同決定著濕地區水文生態情勢的空間分異及其顯著的季節性和年際變化，并影響濕地區土壤相關特性的分異。此外，濕地區還存在多方面有序和無序的人為活動，如道路和水利工程建設、放牧、旅游等，也對濕地區的水文生態情勢和土壤產生明顯的影響。
1. 2 土壤采集和分析
本次研究將濕地區劃分成 1 km ×1 km 的網格\\(圖 1\\)?；诟骶W格內景觀特征\\(地貌、植物群落、土壤濕度等\\)的實地調查，根據典型性和代表性，在每個網格內布設 3 ～ 5 個采樣點采集表層\\(0 ～ 20cm\\)土樣，每個樣點土樣為 3 個土樣的混合樣，每個樣點均利用 GPS 記錄采樣點位置信息。如網格內景觀差異顯著，適當增設采樣點。北部主湖區因淹水難以通行而未采樣。本研究共采集濕地區 141 個表土樣品?！緢D1】
土樣自然風干、去雜、磨碎，過 2 mm、1 mm、0. 5mm 和 0. 149 mm 篩，送中科院東北地理與農業生態研究所分析測試中心測試 SOC、EOC、DOC 等含量。SOC 采用重鉻酸鉀測定法 \\( LY / T1237 － 1999 \\) 。
EOC 采用高錳酸鉀\\(333 mmol / l\\) 氧化法。DOC采用水溶萃取和總有機碳分析儀測定，即稱取 10 克風干置于 100 ml 塑料瓶中，加入 50 ml 蒸餾水常溫振蕩 30 min，振蕩后的樣品以 4 000 轉/min 離心 5min，取離心樣品的上清液過 0. 45 um 濾膜，同時做三份空白，利用總有機碳分析儀測定濾液有機氮含量。
1. 3 地統計分析
土壤是時空連續的變異體，具有高度空間異質性，地統計分析與 GIS 結合是研究土壤空間異質性的常用手段。本研究利用 Arcgis 系統的 GeostatisticalAnalyst 模塊的克里金插值功能\\(Kriging\\)來分析。
1． 3． 1 正態分布檢驗
利用偏度和峰度系數、K － S 檢驗的漸進型分布顯著性水平\\(雙尾\\)進行判識。當樣本數據平均值與中值近似相等，偏度系數接近于 0 時、峰度系數絕對值 ＜ 3、K － S 漸進型分布檢驗顯著性水平 ＞0. 05，則基本符合正態分布。若不符合正態分布，則進行數據變換\\(如對數轉換\\)再檢驗。土壤是時空變異體，因土壤自身可能存在的顯著變異、樣地選擇的人為性、采樣時間的不同、實驗測定條件的改變以及系統誤差等，都可導致土壤測試數據存在一定數量的離群值，需剔除離群值開展正態分布檢驗。
本研究中，離群值利用“均值 ± 2 個標準差”進行判識，其中 SOC、EOC、DOC、EOC/SOC 分別剔除 12、12、1、4 個離群值，占總樣本量比例分別為 8. 51% 、8. 51% 、0. 71% 、2. 84% ，不影響總樣本的正態分布檢驗?；?SPSS 頻數分布統計和單變量 K － S 漸進分布的檢驗結果見表 1?！颈?】
1． 3． 2 空間相關性分析
利用各變量半方差函數最優擬合模型計算得到塊金值 C0、基臺值 C0+ C、變程 a 等參數來檢驗。
土壤屬性空間變異多表現為各向異性，在克里金插值前，首先選擇高斯模型、指數模型等模型，并考慮各向異性，對各變量半方差函數進行擬合，獲得相關特征參數及決定系數\\(Ｒ2\\)和殘差\\(ＲSS\\)。Ｒ2越大、ＲSS 越小，相關模型擬合效果越好，進而確定各變量半方差函數最優擬合模型，結果見表 2?！颈?】
半方差函數分析中，C0/\\(C0+ C\\)\\(基底效應系數\\)被用來判識變量空間相關性強弱。從表 2來看，DOC/SOC 的空間相關性強，其他變量為中等空間相關，可進行空間克里格插值。表 2 還給出了各變量基于樣本數據的變程范圍\\(Minor． a ～ Major． a\\)，它表征各變量空間相關性的各向異性的顯著程度，當 Minor． a 和 Major． a 接近，變量空間相關性的各向異性不顯著。表 2 所示，DOC、DOC / SOC 變程范圍小，接近各向同性，其他變量各向異性特征較顯著。盡管 DOC、DOC/SOC 接近于各向同性，但通常土壤屬性的空間相關性表現為各向異性，所以后續克里金插值均考慮各向異性情形。
1． 3. 3 克里金插值
考慮各變量空間相關性的各向異性，DOC/SOC選擇普通克里金插值、其他變量選擇對數正態克里金插值，結果圖 2 所示?？死锝鸩逯到徊鏅z驗結果:
各變量平均標準誤接近于均方根誤差，兩者比值變化于 1. 001 ～1. 116，且均方根標準誤變化于 0. 966～ 1. 112，表明各變量克里金插值結果較理想。
2 結果分析
2. 1 有機碳及活性組分空間變異特征
從表 1 來看，濕地區表土 SOC、EOC、DOC 含量均值分別為 51. 596 g/kg、4. 950 g/kg、155. 360 mg/kg。SOC、EOC 為強變異水平\\( CV ＞ 100% \\) ，DOC 屬中等變異水平\\(CV 介于 10% ～100%\\)，三個變量含量的極值比分別達到 82. 2、60. 5、56. 4。SOC ～EOC、SOC ～ DOC、EOC ～ DOC 的相關系數分別為0. 929、0. 741、0. 760 \\( 通過 0. 001 顯著性檢驗，雙尾\\)?？梢?，濕地區表土有機碳和活性組分之間，以及不同的有機碳活性組分之間，均為極顯著相關。
濕地區表土 EOC/SOC\\(%\\)、DOC/SOC\\(%\\)均值分別為 10. 388%、0. 403%，兩者占土壤有機碳的比例并不高。兩個變量的 CV 均介于 10% ～ 50%，屬中等變異水平。但兩個變量的極值比仍然較大，分別達到 16. 5、26. 2，可見濕地區表土有機碳活性組分的差異還是比較明顯。
各變量變異系數和極值比體現了濕地區顯著的水文生態分異和強的人為活動擾動等對土壤有機碳及活性組分的影響。各變量的基底效應系數 C0/\\(C0+ C\\)\\(%\\)表明，DOC/SOC\\(%\\)具有強空間相關性，其空間變異主要受濕地區結構因素影響;其他 4個變量均為中等空間相關性，其空間變異受到來自結構因素和隨機因素的耦合影響。
2. 2 有機碳及活性組分空間分布格局
從圖 2\\(a\\)、\\(b\\)、\\(c\\)來看，SOC 和 EOC 含量空間分異格局高度相似，均為由西南 － 南部向東北 －北部呈現高、低、高、低的近似西北 － 東南向的條帶狀分布，但 EOC 高值區分布范圍與 SOC 不完全一致。DOC 含量空間分異與 SOC、EOC 整體上有一致性，但也有明顯不同，東南部高，由東南向西北逐漸降低、西北向東北逐漸升高?！緢D2.略】
EOC / SOC\\( % \\) 整體上為近似西南 － 東北向條帶并由東南向西北的高、低、高、低變化，并呈現若干同心圓局地高值分布區\\(圖 2\\(d\\)\\)。EOC/SOC\\(%\\)條帶走向\\(西南 － 東北\\)和 SOC 條帶走向\\(東南 － 西北\\)表明兩個變量具有一定的負相關特征，但 EOC/SOC\\(%\\)與 EOC 的空間分異態勢不一致更明顯。
EOC / SOC\\(%\\) 和 SOC、EOC 的相關系數分別為－ 0. 201\\(通過 0. 05 顯著性檢驗，雙尾\\)、－ 0. 007，也再現了彼此之間空間分異特征的異同。
DOC / SOC\\( % \\) 空間分異格局近似為西北 － 東南向條帶，但由西南向東北表現為低、高、低、高的變化態勢\\(圖 2\\(e\\)\\)，整體上與 SOC 高低分異態勢相反，而與 DOC 空間分異格局不同;DOC/SOC\\(%\\)和SOC、DOC 相關系數分別為 － 0. 499 \\( 通過 0. 001 顯著性檢驗，雙尾\\)、－ 0. 023，表明 DOC/SOC\\(%\\)和SOC 為極顯著負相關，而與 DOC 相關性未通過0. 05 水平顯著性檢驗。
3 討論
在土壤有機碳及活性組分研究中，SOC 測試方法很成熟，不同研究獲得的 SOC 可進行比較。但對于 LOC 組分而言，測試方法不同意味不同的組分類型。而且，到目前為止，即便是針對特定活性組分，如 EOC、DOC、MBC\\(Microbial Biomass C\\)等，還未形成廣泛接受的分析方法。以 DOC 為例，有直接采集土壤水測試、采集濕土或風干土水溶提取上清液測試等方法，尚未有研究分析不同測試方法得到的土壤 DOC 含量的差異。因此，在進行不同研究的活性有機碳組分含量比較時，需要考慮測量方法的相對一致性。
3. 1 活性有機碳組分含量水平
濕地區表土 EOC 含量均值水平為若爾蓋濕地區沼澤土易氧化有機碳含量一半，但濕地區的泥炭土、沼澤土和部分典型沼澤化草甸土\\(15 個點位\\)的表土 EOC 含量變化于 8. 0 ～30. 0 g/kg，與若爾蓋濕地區的沼澤土、泥炭土相當?？紤]納帕海濕地區土壤在整體上為亞高山草甸土，我們選擇了兩個案例研究進行比較。吳建國等對寧夏六盤山林區牧草地 0 ～10 cm、10 ～20 cm 層土壤采樣分析\\(高錳酸鉀氧化比色法\\)，0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm 層土壤EOC 含量均值分別為 1. 156、1. 959 g / kg。蔡曉布等對藏北典型草地區的正常、輕度退化和嚴重退化草地 0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm 層土壤采樣分析其EOC 含量\\( 重鉻酸鉀 － 硫酸氧化法\\)，三類草地土壤上下兩層 EOC 含量均值分別變化于 0. 777 ～ 0. 802g / kg、0. 953 ～ 1. 312 g / kg。相較于海拔更高和緯度偏北的藏北高寒草地、緯度偏北且由半濕潤向半干旱區過渡的六盤山林區牧草地而言，納帕海濕地區的亞高山草甸土表層土壤 EOC 含量均值較高。
納帕海濕地區表土 DOC 含量均值為 155. 360mg / kg，遠低于王忠梅等研究得到的三江平原濕地、張金波等研究得到的三江平原小葉章濕地的表土 DOC 含量\\(均采用新鮮土 － 水溶法\\)，但納帕海濕地區的泥炭土、沼澤土、典型沼澤化濕草甸土表層土壤 DOC 含量變化于 307. 14 ～550. 14 mg/kg，接近三江平原島狀林和小葉章濕地表土 DOC 含量均值。從亞高山草甸土整體來看，納帕海濕地區表土DOC 含量均值明顯高于藏西北典型草地區的三類草地土壤 0 ～10 cm、10 ～20 cm 層的 DOC 均值含量\\(2. 710 ～ 2. 970 mg / kg、3. 520 ～ 4. 520 mg / kg\\)。
3. 2 有機碳活性水平及其指示意義
納帕 海 濕 地 區 表 土 EOC/SOC \\(%\\) 均 值 為10. 388。對比有關研究發現，不同土地類型表土SOC、EOC 含量差異雖然較大，但 EOC / SOC\\( % \\) 均值較接近，如若爾蓋濕地區沼澤和泥炭表土 EOC/SOC\\(%\\)均值為 9. 22%、8. 31%;藏西北典型草地區的三類草地 0 ～ 10 cm、10 ～ 20 cm 土壤 EOC/SOC\\( % \\) 均值分別變化于 10. 82 ～ 11. 13% 、10. 87～ 11. 58%;六盤山 8 類土地類型 0 ～10 cm、10 ～20 cm 層土壤 EOC / SOC\\( % \\) 均值變化于 10. 0% ～12. 5% 、9. 8% ～ 12. 9%。從亞高山草甸土來看，較草地和森林土壤，納帕海濕地區表土 EOC含量較高，EOC/SOC\\(%\\)略低;而相較典型泥炭土和沼澤土則正好相反。
納帕 海 濕 地 區 表 土 DOC/SOC \\(%\\) 均 值 為0. 403%\\(0. 036% ～ 0. 943%\\)，所有點位均低于1% 。對比相關研究案例發現，利用風干土或濕土\\(field moist soil\\)經常溫水溶測試得到的若干類型土壤的表土 DOC/SOC\\(%\\) 均值基本低于1. 5% 。相對 EOC 而言，土壤 DOC 對水分的分異和變化響應更敏感。將 DOC/SOC\\(%\\) 由低而高排序，將 20 個低值和 20 個高值\\(對應的 DOC\\)點位挑選出來;同樣將 DOC 由高而低排序，將 20 個高值和20 個低值\\( 對應的 DOC / SOC\\( % \\)\\) 點位挑選出來。兩者的對應關系如圖 3 所示?！緢D3】
結合野外調查記錄，以 DOC/SOC\\(%\\)排序篩選\\(圖3\\(a\\)\\)為例分析。在 DOC/SOC\\(%\\)值低的20個點位中，盡管有 6 個點位 DOC 含量也較低，但這20 個點分別為沼澤或泥炭地\\(9 個\\) 、濕草甸\\(10\\) 或位于水域邊緣\\(1 個\\)。DOC/SOC\\(%\\)高的 20 個點位中，DOC 含量基本偏低，這些點中有 10 個為中生草甸，或為局地高地，或靠近農田/公路，其余 10 個為濕草甸。圖 3\\(b\\)也顯示出一定的對應關系，特別是 DOC 高值的 7 個點全部為泥炭土、沼澤土或典型的濕草甸土，對應的 DOC/SOC \\(%\\) 明顯較低。
Zhang 等和 Ahn 等研究也指出，濕地土壤表土DOC 含量要較森林、農田、棄耕地以及其他類型土壤表土 DOC 含量高，但 DOC/SOC\\(%\\)明顯要低。
綜合本研究和其他案例研究來看，自然發育土壤表土 LOC 組分含量絕對值和相對值\\(占 SOC 比例\\)應表現為一定程度上的負相關特征;典型濕地土壤和其他類型土壤\\(如森林、草地等\\)的兩者對應關系表明水分條件是最重要的決定因子之一;相較LOC 組分含量絕對值而言，LOC / SOC \\( % \\) ，特別是DOC / SOC\\(%\\)，可能對外界環境\\(特別是水分\\)的分異及其變化的響應更敏感。但外來干擾可能會改變這一對應關系。以本研究 DOC 為例，141 個點位DOC 和 DOC / SOC\\( % \\) 相關系數僅為 － 0. 023，未通過 0. 05 顯著性檢驗，可能與其他因素對土壤的影響有關。
以上分析也意味著:氣候變干或人為的疏水排干會導致濕地向中生草甸的演替，從而帶來濕地區土壤 LOC\\(特別是 DOC\\)組分含量下降，但土壤有機碳活性水平反而增加，會加劇向下游水體的碳輸送。
濕地土壤 DOC 組分含量及其向下游水體的輸送量的變化已經備受關注，因為 DOC 是水域生態系統重要的降解資源，且能吸附污染物、衰減 UV－ B 輻射，促進水生生物生長，進而影響水體水質。
高緯或高寒濕地土壤 DOC 含量一般較高，是向河流和海洋輸送有機碳極為重要的碳庫，氣候變化和人類活動驅動下的濕地土壤 DOC 含量及輸送通量的變化應予以加強。
3. 3 空間變異和分異的影響因素
半方差函數分析中，影響土壤屬性空間變異的因素被分為結構因素和隨機因素。結構因素主要有土壤母質、植被類型、地貌、水文情勢等，自然狀態下發育的土壤受結構因素為主的控制，土壤屬性具有強的空間相關性。隨機因素主要來自人為活動、土壤采樣的隨機性和土樣測試誤差等，削弱土壤屬性的空間相關性。在納帕海濕地區，微地貌分異整體上控制著濕地區水文和植被生態的分異，是決定濕地區表土 SOC 及活性組分空間變異和分異最基本和最重要的因子。家畜過載散養、道路和水利工程建設、騎馬觀光旅游等人為活動必然削弱濕地區土壤屬性的空間相關性。
采樣過程中，部分地段因淹水較深而未采樣，也會帶來一定的影響。由表 2 可知，濕地區表土 SOC、EOC、DOC 均具有中等空間相關性，受到結構因素和隨機因素的耦合影響，但其基底效應系數均接近25%，意味著結構因素的影響仍起著主導作用。
表土有機碳及活性組分高值區主要分布在保存下來的泥炭地、沼澤地、沼澤化草甸、濕草甸和易洪泛的低洼濕地區。但在東南部靠近農田和公路的區域也是高值區，調查發現，該區原本是低洼且在濕季難以通行的沼澤地或濕草甸，后因發展農牧業、朗舉刷河和奶子河裁彎取直\\(排水\\)等，逐漸演變成狼毒群落\\(Com． Euphorbia jolkinii Boiss—Stellera chamae-jasme\\) 集中成片分布的中生草甸。但從局地地貌來看，該區地勢相對較低，在雨季能形成較大面積的滯水或淺積水環境，狼毒群落會顯著增加群落斑塊下表層土壤有機質，大型家畜極少進入狼毒群落區覓食，這些都利于該區有機碳及活性組分的積累，從而形成表土有機碳及活性組分的高值分布區。
濕地區的溝渠堤化、環濕公路建設和近年來日益增多的騎馬觀光\\(路線相對固定\\)等，顯著改變各自沿線的水文 － 生態情勢，必然對土壤有機碳及其活性組分的空間變異和分異產生顯著影響。特別是河渠堤化直接改變了濕地區的洪泛過程和區域，對SOC、EOC 和 DOC 近似東南 － 西北條帶走向分布產生明顯的影響。
濕地區近萬頭大型家畜過載散養，長期踐踏、翻拱和啃食等對濕地區水文、植物群落和土壤產生顯著影響，如在濕地區西北部靠近納帕村一帶，大型家畜長期散養導致該區地表植被稀疏，且形成大面積的破壞裸地，形成表土有機碳及其活性組分的低值區。而且，大型家畜的散養對濕地區土壤的影響在空間上是無序的，這必然增大濕地區土壤有機碳及其活性組分的空間變異和分異，削弱濕地區土壤屬性變異的空間相關性，也會帶來土壤碳素的流失。
4 結 論
1. 納帕海濕地區土壤為典型的亞高山草甸土，濕地區表土 SOC、EOC、DOC、EOC/SOC\\(%\\)、DOC/SOC\\(%\\) 均值分別為 51. 596 g/kg、4. 950 g/kg、155. 360 g / kg、10. 388% 、0. 403% ;各變量的空間變異水平分別為強、強、中、中、中。
2. 納帕海濕地區表土有機碳和兩類活性組分之間為極顯著正相關;EOC/SOC\\(%\\)和 SOC 為顯著負相關，與 EOC 為負相關但不顯著;DOC/SOC\\(%\\)和 SOC 為極顯著負相關，與 DOC 為負相關但不顯著。各變量的空間分異格局的一致性和差異性也驗證了彼此之間的相關顯著性。
3. 納帕海濕地區表土 DOC / SOC\\( % \\) 空間變異具有強的空間相關性，受結構因素為主的控制;其他均為中等空間相關性，受結構因素和隨機因素的耦合影響。SOC、EOC、EOC/SOC\\(%\\)空間相關性的各向異性特征顯著，而 DOC、DOC/SOC\\(%\\)空間相關性的各向異性特征不顯著。
4. 在納帕海濕地區，泥炭和沼澤表土有機碳及活性組分含量均值要明顯高于農田和中生草甸土，但其有機碳活性水平均值低于農田和中生草甸土。作為亞高山草甸土，納帕海濕地區表土有機碳及活性組分含量均值高于毗鄰青藏高原區典型高寒草地表土、低于典型泥炭沼澤土表土，而活性水平正好相反。這意味著不同類型土壤的表土活性組分含量絕對值均值和相對值均值\\(占 SOC 比例\\)為一定程度負相關，水分可能是影響這一特征的重要決定因子。
5. 相較于 EOC、DOC 含量絕對值而言，EOC /SOC\\( % \\) 和 DOC / SOC\\( % \\) 能更好地反映環境以及人為干擾的空間分異對表土有機碳活性組分含量及其活性水平空間分異的影響。
