全 文 ：土地利用方式转变对赣中地区土壤
活性有机碳的影响*
杜满义1 摇 范少辉1**摇 刘广路1 摇 漆良华1 摇 郭宝华1 摇 唐晓鹿1 摇 肖复明2
( 1 国际竹藤中心 /国家林业局竹藤科学与技术重点实验室, 北京 100102; 2江西省林业科学院, 南昌 330032)
摘摇 要摇 选取江西省安福县 15 年撂荒地和 3 种林地(毛竹林人工林、木荷次生林、杉木人工
林),研究土地利用方式改变对土壤有机碳库以及活性有机碳的影响.结果表明:不同样地的
土壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳均表现为毛竹人工林>杉木人
工林>木荷次生林>撂荒地;与对照(撂荒地)相比,3 种林地的土壤有机碳含量、碳储量及活性
有机碳含量均随土壤深度增加而递减,表层富集现象明显;不同土壤活性有机碳的分配比例
明显不同,其中,土壤易氧化态碳占总有机碳的比例最大,微生物生物量碳所占比例最小,土
壤总有机碳、微生物生物量碳、热水浸提有机碳和易氧化态碳间的相关性均达到极显著水平.
后三者表征了土壤中活性较高部分碳的含量,对土地利用方式的响应较敏感,可以作为评价
赣中地区土壤质量和肥力的指标之一.
关键词摇 土地利用方式 摇 土壤有机碳 摇 微生物生物量碳 摇 热水浸提有机碳 摇 易氧化态碳
赣中地区
文章编号摇 1001-9332(2013)10-2897-08摇 中图分类号摇 S718. 5摇 文献标识码摇 A
Effects of land use change on soil labile organic carbon in central Jiangxi of China. DU Man鄄
yi1, FAN Shao鄄hui1, LIU Guang鄄lu1, QI Liang鄄hua1, GUO Bao鄄hua1, TANG Xiao鄄lu1, XIAO Fu鄄
ming2 ( 1 International Centre for Bamboo and Rattan, Key Laboratory of Bamboo and Rattan, State
Forestry Administration, Beijing 100102, China; 2Jiangxi Academy of Forestry, Nanchang 330032,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(10): 2897-2904.
Abstract: Selecting the 15鄄year abandoned land (AL) and three forest lands [Phyllostachys edulis
plantation (PE), Schima superba secondary forest (SS), and Cunninghamia Lanceolata plantation
(CL)] in Anfu County of Jiangxi Province as test objects, this paper studied the effects of land use
change on the soil organic carbon ( SOC) pool and soil labile organic carbon ( SLOC) contents.
The soil organic carbon (SOC), microbial biomass carbon (MBC), hot鄄 water extractable carbon
(HWC), and readily oxidizable carbon (ROC) contents in the test lands were all in the order of
PE>CL>SS>AL. As compared with those in AL, the SOC content, soil carbon stock, and soil la鄄
bile organic carbon ( SLOC) contents in the three forest lands all decreased with increasing soil
depth, and had an obvious accumulation in surface soil. The proportions of different kinds of SLOC
to soil total organic carbon differed markedly, among which, ROC had the highest proportion, while
MBC had the smallest one. There existed significant relationships between SOC, MBC, HWC, and
ROC. The MBC, HWC, and ROC contained higher content of active carbon, and were more sensi鄄
tive to the land use change, being able to be used as the indicators for evaluating the soil quality
and fertility in central Jiangxi Province.
Key words: land use pattern; soil organic carbon; microbial biomass carbon; hot鄄 water extract鄄
able carbon; readily oxidizable carbon; central Jiangxi.
*林业公益性行业科研专项(201104008)、国际竹藤中心基本科研业务费专项(1632010005)和江西省财政林业重大专项(2011511101)资助.
**通讯作者. E鄄mail: fansh@ icbr. ac. cn
2012鄄12鄄13 收稿,2013鄄07鄄24 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 10 月摇 第 24 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2013,24(10): 2897-2904
摇 摇 不同土地利用方式将直接影响土壤养分物质的
输入和输出,进而深刻影响土壤的养分贮量[1] . 合
理的土地利用方式有利于土壤碳、氮的固定,不合理
的土地利用方式将会导致土壤碳、氮的损失,使其逆
转成为碳源[2] . 因此,土地利用方式的变化对全球
生物地球化学循环的影响日益受到人们的重视[3] .
土壤有机碳由于背景值较高,对气候变化、土地
管理措施和土地利用方式的反应表现出一定的滞后
性,因此,在短期内很难检测出其发生的微小变
化[4] .研究发现,土壤有机碳中的一些组分对土地
利用方式等因子变化的反应比总有机碳更敏感,这
部分碳被称为活性有机碳.活性有机碳指受植物、微
生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动较
快、易氧化和分解、易矿化,活性比较高的那一部分
土壤碳素[5] .土壤活性有机碳虽然仅占总有机碳含
量的一小部分,却是土壤生态系统中最重要的能量
来源之一,能指示土壤有机质的早期变化[6],且在
经营管理或其他土壤干扰之后产生较大波动[7] . 它
对土壤碳库平衡和土壤化学、生物化学肥力保持有
着重要意义.近年来的研究表明,不同土地利用方式
下,植被的覆被类型及碳储量均会发生较大变
化[8],不同植被类型下有机物的输入和输出不同,
导致土壤理化性质和生物学性状的差异[9-10],影响
了土壤有机碳的组成和矿化过程,最终导致土壤有
机碳含量差异明显[11-12] .然而关于土地利用方式改
变、不同植被恢复类型对土壤活性有机碳的影响研
究仍较少.本文重点探讨赣中地区撂荒地转变成不
同类型林地后土壤有机碳库、活性有机碳含量的变
化,旨在为该地区土地可持续利用及环境变化研究
提供参考资料.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于江西省安福县金顶毛竹林场
(27毅36 忆 N,114毅47 忆 E).该地区属亚热带季风湿润
气候,年均温 17. 7 益,年均降水量 1553 mm,降水主
要集中在春季和初夏.土壤类型属于黄红壤,坡度在
10毅 ~ 35毅,pH 4. 33 ~ 5. 87,森林覆盖率 98. 2% .区域
内植被主要有毛竹(Phyllostachys edulis)、杉木(Cun鄄
ninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)、
黄山松(Pinus taiwanensis)和湿地松(Pinus elliottii)
人工林以及木荷(Schima superba)、樟树(Cinnamo鄄
mum camphora)等次生林. 林下灌木层有芒萁(Di鄄
cranopteris dichotoma )、 铁角蕨 ( Asplenium tricho鄄
manes)、杜茎山 (Maesa japonica )、盐肤木 ( Rhus
chinensis)、檵木(Loropetalum chinense)、土茯苓(Smi鄄
lax glabra)、大血藤(Sargentodoxa cuneata)等. 研究
区域历史上为以木荷和樟树为优势种的亚热带常绿
阔叶林,随后逐渐演变成毛竹人工纯林、木荷次生
林、杉木人工林,以及撂荒地. 其中,毛竹林地每年
8、9 月进行砍伐,并统一在竹蔸中施入少许氮肥以
促进其腐烂;每年打除草剂或劈山一次,林下有少量
灌木和杂草,2008 年南方雪灾后,对样地内弯曲、倒
伏、翻蔸、折梢折断、爆裂的毛竹统一砍伐处理,并进
行了一年的竹腔施肥. 撂荒地为林地皆伐后抛荒至
今,现在植被以灌木为主,同时生有大量草本植物,
全年时常有放牧行为,对植被破坏严重,阻碍了植被
的恢复.
对样地基本状况(立地因子和植被)进行了调
查,主要指标包括:物种数、立竹密度、高度、盖度、频
度、物种丰富度和郁闭度;用便携式 GPS、罗盘仪等
测定各样地的坡度、坡向、坡位、海拔及经纬度等.样
地的基本特征和化学性质如表 1 和表 2 所示.
1郾 2摇 试验设计和采样
2009 年 10 月中旬,在不同林分类型内,分别设
置有代表性的面积为 20 m伊20 m 的毛竹人工纯林、
木荷次生林、杉木人工林及撂荒地样地 12 块,每种
类型 3 次重复,重复之间的海拔、坡向、坡度和环境
因子基本一致,相邻样地之间设置 5 m 左右的缓
冲带.
表 1摇 试验样地基本概况
Table 1摇 Brief description of standard plots
样地
Plot
海拔
Altitude
(m)
坡度
Slope
(毅)
树高
Height
(m)
胸径
DBH
(cm)
树龄
Age
(a)
密度
Density
( tree· hm-2)
盖 度 Coverage (% )
乔木层
Tree
灌木层
Shrub
草本层
Herbaceous
A 226 ~ 265 33 ~ 36 14. 12 11. 0 15 2483 55 50 8
B 385 ~ 435 18 ~ 23 13. 67 10. 7 15 2575 70 80 5
C 217 ~ 303 8 ~ 25 13. 42 10. 6 15 2775 65 50 8
D 115 ~ 163 14 ~ 26 - - - - - 80 40
A:毛竹人工林 Phyllostachys edulis plantation; B:木荷次生林 Schima superba secondary forest; C:杉木人工林 Cunninghamia lanceolata plantation;
D:撂荒地 Abandoned land. 下同 The same below.
8982 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 2摇 样地土壤基本化学性质
Table 2摇 Soil chemical properties of standard plots
样地
Plot
全氮
Total N
(g·kg-1)
水解氮
Hydrolyzable N
(mg·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
有效磷
Available P
(mg·kg-1)
全钾
Total K
(g·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
pH
A 0. 94 110. 9 0. 12 0. 48 17. 8 26. 0 4. 89
B 0. 58 49. 83 0. 10 0. 44 23. 72 36. 17 4. 53
C 0. 79 106. 15 0. 11 0. 51 22. 17 41. 61 4. 63
D 0. 63 78. 91 0. 12 0. 46 20. 71 71. 50 5. 22
摇 摇 土壤样品采集:在每个样地内按照“S冶型选取 5
个样点.采样时先除去地面凋落物,采用土壤剖面法
取 0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 40 和 40 ~ 60 cm 的土壤样
品,共获得样品 48 个. 一部分新鲜土样过 2 mm 筛
后,放置于冰箱中(4 益左右,不超过 4 d)供测定土
壤微生物生物量碳;另一部分土样在室内风干、研磨
粉碎,分别过 0. 149 mm 和 2 mm 筛,然后装入保鲜
袋,用于土壤总有机碳、热水浸提有机碳和易氧化态
碳含量的测定.
土壤样品分析:土壤有机碳 ( soil organic car鄄
bon,SOC)采用重铬酸钾鄄外加热法[13];土壤微生物
生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)采用氯仿
熏蒸鄄K2SO4提取法[14];热水浸提有机碳 (hot鄄 water
extractable carbon,HWC) 采用 Element High TOC域
+N分析仪测定[15];易氧化态碳 ( readily oxidizable
carbon,ROC) 采用 333 mmol·L-1KMnO4氧化法测
定[16] .
1郾 3摇 数据处理
数据统计分析在 SPSS 16. 0 软件下完成,采用
单因素方差(one鄄way ANOVA)分析不同林地间土壤
活性有机碳差异,采用最小显著差数法(LSD)比较
不同参数间的显著性差异,利用 Person 相关系数进
行相关分析,显著性水平设置为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 土地利用方式转变后土壤有机碳含量的变化
由表 3 可以看出,撂荒地转变为林地后,土壤总
有机碳含量(SOC)显著提高.毛竹人工林、木荷次生
林和杉木人工林地的 SOC 含量分别比撂荒地提高
了 76. 1% 、14. 5%和 41. 9% . 不同土层林地中 SOC
含量表现出随土层深度增加而减小的趋势,且 3 种
林地 0 ~ 10 cm土层中的 SOC含量提高 102. 0% ,明
显高于其余 3 层.说明土壤有机碳主要富集在土壤
表层.
2郾 2摇 土地利用方式转变后土壤碳储量的变化
由图1可以看出,毛竹人工林、木荷次生林、杉
表 3摇 不同土地利用类型的土壤有机碳含量
Table 3摇 Soil organic carbon concentration in different land
use patterns (g·kg-1)
样地
Plot
土层 Soil layer (cm)
0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60
加权均值
Weighted
mean
A 22. 37Aa 14. 21Ba 12. 32Ba 8. 76Ba 13. 12a
B 13. 44Abc 9. 63Bbc 7. 83BCb 6. 21Ca 8. 53b
C 20. 06Aab 10. 76Bab 8. 82Bab 7. 47Ba 10. 57ab
D 9. 22Ac 6. 82Ac 7. 65Ab 6. 67Aa 7. 45b
均值 Mean 16. 27 10. 36 9. 16 7. 28 9. 92
同行不同大写字母和同列不同小写字母均表示差异显著(P<0. 05)
The data with capital letters in the same row and lowercase letters in the
same volume indicates significance at 0. 05 level. 下同 The same below.
木人工林、撂荒地的土壤有机碳储量分别为 88. 51、
59. 48、77. 01 和 57. 13 t·hm-2,3 种林地土壤有机
碳储量分别为撂荒地的 1. 55、1. 04 和 1. 35 倍,说明
土地利用类型从撂荒地转变为林地后,土壤有机碳
储量有不同程度的增加,以毛竹人工林最为明显. 4
种土地利用类型土壤 0 ~ 40 cm 层的碳储量分别占
剖面总碳储量的 74. 1% 、76. 5% 、74. 7% 、70. 2% ,
对整个林地碳贮存有着重要贡献.
图 1摇 不同土地利用类型的土壤有机碳储量
Fig. 1摇 Soil organic carbon storage in different land use patterns
(mean依SD).
A:毛竹人工林 Phyllostachys edulis plantation; B:木荷次生林 Schima
superba secondary forest; C:杉木人工林 Cunninghamia lanceolata plan鄄
tation; D:撂荒地 Abandoned land. 不同小写字母表示相同土层不同
土地利用类型间差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant sig鄄
nificant difference among different land ase patterns in the same soil layer
at 0. 05 level.
998210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杜满义等: 土地利用方式转变对赣中地区土壤活性有机碳的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
2郾 3摇 土地利用方式转变后土壤微生物生物量碳的
变化
由表 4 可以看出,土地利用类型改变后,土壤微
生物生物量碳 ( MBC)含量有较大幅度提高,为
69. 4 ~ 97. 7 mg·kg-1 .其中,毛竹人工林 MBC 含量
显著高于撂荒地. 随土层深度增加,4 种类型土壤
MBC含量均表现出减小的趋势. 10 ~ 20、20 ~ 40 和
40 ~ 60 cm的 MBC含量分别比 0 ~ 10 cm 土壤降低
35. 5% 、42. 8%和 40. 7% .土壤 MBC 存在表层富集
现象.
2郾 4摇 土地利用方式转变后土壤热水浸提有机碳的
变化
由表 5 可以看出,撂荒地转变成林地后,土壤热
水浸提有机碳(HWC)含量有一定幅度的提高.毛竹
人工林、木荷次生林和杉木人工林的 HWC 含量分
别为撂荒地的 1. 47、1. 09 和 1. 17 倍,但未达到显著
性差异水平.除毛竹人工林以外,其他 3 种类型土壤
0 ~ 10 cm土层的 HWC含量均显著高于其他 3 个土
次层次,以木荷次生林垂直分布的差异最为显著.总
体来看,HWC主要集中在土壤的表层,随土层的加
深,其含量逐渐降低,0 ~ 10 cm土层 HWC 的平均含
量是 40 ~ 60 cm土层的 2. 42 倍.
2郾 5摇 土地利用方式转变后土壤易氧化态有机碳的
变化
由表 6 可以看出,与撂荒地相比,毛竹人工林、
木荷次生林和杉木人工林土壤易氧化态有机碳
(ROC)含量均有较大提高,分别为撂荒地的 1. 72、
1. 66 和 1. 48 倍,且毛竹人工林和木荷次生林均显
著高于撂荒地.从土壤剖面的垂直分布来看,3 种林
地 0 ~ 10 cm土层 ROC 含量均显著高于撂荒地,而
10 ~ 20 和 40 ~ 60 cm土层 ROC含量无显著差异.土
壤中 ROC 的分布具有地表富集效应,0 ~ 10 cm 土
层 ROC含量是 40 ~ 60 cm 的 2. 38 倍,0 ~ 60 cm 土
层 ROC平均含量与 0 ~ 20 cm平均含量比为 0. 71.
2郾 6摇 土壤不同活性有机碳的相关性
由表7可以看出,SOC、MBC、HWC、ROC之间
表 4摇 不同土地利用类型的土壤微生物生物量碳
Table 4摇 Soil microbial biomass carbon concentration in different land use patterns (mg·kg-1)
样地
Plot
土层 Soil layer (cm)
0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60
加权平均
Weighted mean
(mg·kg-1)
0 ~ 60 cm /
0 ~ 20 cm
A 181. 0Aa 135. 6ABa 86. 6ABa 48. 4Ba 97. 7a 0. 62
B 129. 7Aab 97. 7ABa 64. 6BCab 31. 0Ca 69. 8ab 0. 61
C 189. 2Aa 100. 3Ba 37. 3BCab 26. 2Ca 69. 4ab 0. 48
D 91. 4Ab 47. 6Ba 29. 5BCb 23. 8Ca 40. 9b 0. 59
均值 Mean 147. 8 95. 3 54. 5 32. 3 69. 5 0. 57
表 5摇 不同土地利用类型土壤热水浸提有机碳含量
Table 5摇 Hot water鄄extractable carbon concentration in different land use patterns (mg·kg-1)
样地
Plot
土层 Soil layer (cm)
0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60
加权平均
Weighted mean
(mg·kg-1)
0 ~ 60 cm /
0 ~ 20 cm
A 538. 4Aa 306. 0ABa 242. 8ABa 215. 6Ba 293. 5a 0. 70
B 368. 81Aa 226. 64Ba 199. 55Ca 156. 03Da 217. 77a 0. 73
C 464. 52Aa 248. 35Ba 192. 42Ba 148. 48Ba 232. 45a 0. 65
D 294. 78Aa 183. 98Ba 190. 60Ba 167. 85Ba 199. 28a 0. 83
均值 Mean 416. 6 241. 3 206. 3 172. 0 216. 5 0. 74
表 6摇 不同土地利用类型土壤易氧化态有机碳含量
Table 6摇 Readily oxidizable carbon concentration in different land use patterns (g·kg-1)
样地
Plot
土层 Soil layer (cm)
0 ~ 10 10 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60
加权平均
Weighted mean
(mg·kg-1)
0 ~ 60 cm /
0 ~ 20 cm
A 3. 41Aa 2. 17ABa 2. 29ABa 1. 36Ba 2. 15a 0. 77
B 3. 56Aa 2. 21Ba 1. 74Cab 1. 60Da 2. 08a 0. 72
C 3. 89Aa 2. 38Ba 1. 43Cb 0. 99Ca 1. 85ab 0. 59
D 1. 43Ab 1. 48Aa 1. 06Ab 1. 22Aa 1. 25b 0. 86
均值 Mean 3. 07 2. 06 1. 63 1. 29 1. 83 0. 71
0092 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 7摇 不同土壤活性有机碳的相关系数
Table 7 摇 Correlation coefficients among different soil or鄄
ganic liable carbons
总有机碳
SOC
微生物
生物量碳
MBC
热水浸提
有机碳
HWC
易氧化态碳
ROC
总有机碳 SOC 1
微生物生物量碳 MBC 0. 842** 1
热水浸提有机碳 HWC 0. 881** 0. 871** 1
易氧化态碳 ROC 0. 864** 0. 773** 0. 812** 1
** P<0. 01.
存在密切关系,相关性均达到了极显著水平.这一方
面说明了土壤活性碳在很大程度上依赖有机碳总储
量,土壤总有机碳含量的高低决定了活性有机碳的
丰缺;另一方面,说明各类活性碳之间关系密切,虽
然它们表述与测定方法不同,但都在一定程度上表
征了土壤中活性较高部分的碳含量,对土地利用方
式较为敏感,可以作为评价赣中地区土壤质量和肥
力的指标.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 土地利用方式转变对土壤有机碳含量的影响
土壤有机碳含量及其动态变化主要取决于土壤
中有机质输入与输出的平衡[17] .不同土地利用类型
对土壤 SOC的影响较显著,而撂荒地中只有少量的
植物残体输入,其中有机碳的输入仅依靠地表的径
流沉淀和大气的干湿沉降,而这部分的输入量小于
土壤的自然矿化量,因此撂荒地 SOC 含量明显小于
有大量植物残体输入的林地[18] . 本研究中,3 种林
分类型中土壤有机碳含量和碳储量均表现为毛竹人
工林>杉木人工林>木荷次生林.
研究发现,温度、林分生物量以及林龄是影响森
林凋落物量的主要因素[19-20] .本研究中几种林型处
于同一地区的相同经纬度,温度对凋落物的影响可
以忽略;林分生物量和林龄成为影响森林凋落物产
量的最重要因素. 3 种林分生物量大小为:杉木人工
林(121. 55 t·hm-2) >木荷次生林(59. 71 t·hm-2)
>毛竹人工林(53. 81 t·hm-2) (未发表数据). 在林
龄方面,15 年生的杉木人工林和木荷次生林都处于
中幼林阶段,凋落物量远远小于成熟林阶段的最大
值[20-21],因此土壤表层有机质的输入大幅度减少.
有研究表明[22],不同林龄红锥人工林(10、20、27 年
生)0 ~ 60 cm 土壤的碳含量随着林龄的增大而增
加,说明林木发育所处阶段对土壤有机碳含量有较
大的影响.同时,毛竹人工林每年都存在老竹的择伐
和林地少许施肥的现象,在此过程中有大量的竹枝、
竹叶等植物残体以及外源有机质输入,大大增加了
土壤中有机碳的含量. 本文以土地利用方式改变后
的相同林龄(15 年)林地为研究对象,得到的各林型
土壤有机碳含量和碳储量为:毛竹人工林>杉木人
工林>木荷次生林.该结果与王莹等[23]对肖甸湖区
不同典型土地利用方式 35 年后林地土壤有机碳含
量为毛竹林>香樟林>水杉林的结果相似.
在 3 种林地中,表层土壤 SOC 含量均显著高于
其他土层,而撂荒地有机碳的垂直分布则相对较均
匀.这与石培礼等[24]的研究结果相似. 3 种林地土
壤 SOC含量在表层 0 ~ 10 cm 较高,随着土壤深度
的加深,土壤有机碳含量急剧下降,而撂荒地的有机
碳下降较缓慢.这与不同土地利用类型下人为活动
的干扰显著相关.毛竹人工林、木荷次生林和杉木人
工林土壤翻耕较少,大量的凋落物聚集在浅层土壤,
腐烂后分解形成有机质进入浅层土壤中,而且毛竹
人工林因为经常有浅层施肥措施,变相增加了表层
有机质的输入量;而撂荒地由于放牧,土壤混合相对
较均匀,加之食草动物对灌木和草本地上部分的啃
食,大大降低了地表凋落物的数量,从而降低了有机
质的输入.同时,植物地上部分的丢失导致了根系的
死亡,加速了土壤深层中根系的腐烂分解,增加了较
深土壤层有机质的输入,导致有机碳的垂直分布相
对均匀.但是 4 种林型 0 ~ 40 cm土层土壤碳储量占
剖面总碳储量的比例为 70. 2% ~ 76. 5% ,对整个林
地的碳贮量有显著贡献,这与前人研究所得结论相
似[25] .
3郾 2摇 土地利用方式转变对土壤活性有机碳的影响
MBC是土壤有机碳中最活跃的生物活性组分,
对土壤有机碳的动态过程有着重要作用[26],而且
MBC的大小可以指示微生物新陈代谢活动的强
弱[27] .本研究中不同类型土壤 MBC 含量大小表现
为:毛竹人工林>杉木人工林>木荷次生林>撂荒地,
且 3 种林地类型 MBC含量无显著性差异.有研究表
明,不同林分下凋落物的数量和质量通过影响微生
物的分解底物及其分解难易程度,进而影响土壤微
生物的生长和繁殖[28] .不同土地利用方式和植被覆
盖虽然没有明显改变土壤微生物的数量,但是土壤
微生物群落功能多样性却发生了显著变化[29],例如
针叶林中土壤微生物生物量碳氮比要高于阔叶
树[30] .这体现了土壤微生物群落组成、成长方式和
生存策略的差异[31] .
HWC主要来源于近期光合产物、表层有机物质
的淋溶或分解和土壤有机质的微生物过程. 本研究
109210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杜满义等: 土地利用方式转变对赣中地区土壤活性有机碳的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
中,毛竹人工林、木荷次生林、杉木人工林 HWC 含
量分别为撂荒地的 1. 47、1. 09 和 1. 17 倍.有研究表
明,木荷次生林凋落物量在一年中的波动较大,在 3
月达到最高;杉木人工林凋落物在每年的 4—5 月、7
月和 12 月出现 3 个高峰[19] . 本研究土壤采集时间
为 10 月中旬,处于 7 月高峰之后和 12 月高峰来临
之前,此季节杉木凋落物量较多,淋溶效应明显,增
加了土壤 HWC含量.土壤 HWC的季节变化在不同
年份之间也存在差异,主要是由于降雨、气温等气候
因素在同一季节不同年份之间存在较大差异[32];周
程爱等[33]研究表明,同一土地利用方式下,相同土
层深度 HWC 的季节变化差异并不明显,而且不同
土地利用类型的活性有机碳组分含量的变化趋势
相同.
ROC对土壤有机质的敏感性较其他指标变量
高,可以指示土壤有机质的早期变化. 本研究中,3
种林地类型土壤的 ROC含量较高,以人为干扰最强
烈的毛竹人工林最突出. 研究区 0 ~ 10 cm 土层
ROC含量是 40 ~ 60 cm土层的 2. 38 倍,易氧化态碳
占总有机碳比率越高,说明土壤养分循环越快,但对
土壤有机物质的积累不利. 说明人为干扰使土壤表
层有机碳活性较强而稳定性下降,这与姜培坤[34]的
研究结论相似.
由表 3 ~ 6 可以发现,随着土壤深度的增加,活
性有机碳含量降低,这与姜培坤[34]研究结果一致.
这可能与林分凋落物数量、质量以及植物根系分布
与土壤活性有机碳的相关程度有关[35] .森林的枯枝
落叶层不但为土壤层提供大量有机碳,而且使表层
土壤具有较高的养分浓度和较好的水分条件,从而
为植物细根向表土层聚集提供了良好的条件[36],而
枯落物和根系分泌物经微生物的分解,成为土壤活
性有机碳的重要来源. 此外,随着土层的加深,微生
物活性降低,从而影响了土壤活性有机碳的含量.
SOC、MBC、HWC、ROC 之间的相关性达到极显
著水平.这是因为活性有机碳在很大程度上取决于
总有机碳含量,另一方面, 不同活性有机碳虽然测
定方法不同,但是在一定程度上同时表征了土壤有
机碳中活性较高的那部分[37] .同一土地类型方式下
不同土壤活性有机碳分配比例明显不同,但均以土
壤易氧化态碳占总有机碳的比例最大,微生物生物
量碳所占比例最小. HWC和 MBC变化趋势相同.通
常认为,HWC 与微生物活性密切相关[38] . HWC 可
能是 MBC的一部分,与土壤微生物实际可利用的碳
库也最为接近. 王清奎等[39]认为,土壤水溶性碳水
化合物对微生物的影响程度最高;张剑等[40]认为,
土壤热水浸提碳水化合物对微生物的影响程度最
高. Liang等[41]研究发现,土壤微生物生物量碳与水
溶性有机碳、碳水化合物中的碳呈显著正相关.相关
研究尚有待深入开展.
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作者简介 摇 杜满义,男,1983 年,博士. 主要从事竹林生态、
竹林碳汇及全球气候变化对生态系统影响的研究. E鄄mail:
dumy@ icbr. ac. cn
责任编辑摇 李凤琴
4092 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷