全 文 ：土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及
碳储量的影响∗
郝翔翔１，２　 韩晓增１∗∗　 李禄军１　 邹文秀１　 陆欣春１　 乔云发１
（ １中国科学院东北地理与农业生态研究所海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站， 哈尔滨 １５００８１； ２中国科学院大学，
北京 １０００４９）
摘　 要　 以典型黑土区 ２９年长期定位试验处理下的土壤为对象，研究了农田、裸地、自然草
地和落叶松林地 ４种土地利用方式下土壤剖面（０～２００ ｃｍ）有机碳及碳储量的分布特征．结果
表明： 不同土地利用方式下表层（０～１０ ｃｍ）土壤有机碳含量差异最大，表现为草地＞农田＞林
地＞裸地．农田 １０～１２０ ｃｍ各土层有机碳含量均低于草地、林地和裸地．与农田相比，自然草地
对土壤有机碳提升作用明显，其 ０ ～ ６０ ｃｍ 各层土壤有机碳含量均显著高于农田；裸地表层
（０～１０ ｃｍ）土壤有机碳含量显著低于农田；落叶松林地 ０～２０ ｃｍ有机碳含量与农田相比无明
显变化，但其 ２０～１４０ ｃｍ土层有机碳含量均高于农田．土壤剖面有机碳含量与 ｐＨ值、容重、粉
粒和粘粒含量呈显著负相关，与全氮和砂粒含量呈显著正相关．农田 ０～２００ ｃｍ剖面有机碳储
量显著低于其他 ３种利用方式，分别比草地、裸地和林地低 １３．６％、１１．４％和 １０．９％．农田黑土
在增加碳储量及改善环境方面具有很大潜力．
关键词　 黑土； 植被类型； 土壤剖面； 土壤有机碳； 碳储量
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）０４－０９６５－０８　 中图分类号　 Ｓ１５３．６　 文献标识码　 Ａ
Ｐｒｏｆｉｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ａ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ ａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｌａｎｄ ｕｓｅ
ｔｙｐｅｓ． ＨＡＯ Ｘｉａｎｇ⁃ｘｉａｎｇ１，２， ＨＡＮ Ｘｉａｏ⁃ｚｅｎｇ１， ＬＩ Ｌｕ⁃ｊｕｎ１， ＺＯＵ Ｗｅｎ⁃ｘｉｕ１， ＬＵ Ｘｉｎ⁃ｃｈｕｎ１， ＱＩＡＯ
Ｙｕｎ⁃ｆａ１ （ １Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｇｒｏ⁃ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｈａｉｌｕｎ， Ｎｏｒｔｈｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａ⁃
ｐｈｙ ａｎｄ Ａｇｒｏｅｃｏｌｏｇｙ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈａｒｂｉｎ １５００８１， Ｃｈｉｎａ； ２Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（４）： ９６５－９７２．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｋｉｎｇ ｓｏｉｌｓ ｉｎ ａ ｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆｉｅｌｄ ｏｖｅｒ ２９ ｙｅａｒｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ
ｔｙｐｅｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ， ｂａｒｅ ｌａｎｄ， ｇｒａｓｓｌａｎｄ ａｎｄ ｌａｒｃｈ ｆｏｒｅｓｔ ｌａｎｄ ａｓ ｔｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉ⁃
ｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ （ＳＯＣ） ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｆｉｌｅ （０－２００ ｃｍ） ｉｎ ｔｙｐｉｃａｌ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ
（Ｍｏｌｌｉｓｏｌ） ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒ⁃
ｅｎｃｅｓ ｉｎ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ０－１０ ｃｍ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｍｏｎｇ ａｌｌ ｓｏｉｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ
ｇｒａｓｓｌａｎｄ＞ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ＞ｌａｒｃｈ ｆｏｒｅｓｔ ｌａｎｄ＞ｂａｒｅ ｌａｎｄ． ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｔ １０－１２０ ｃｍ ｄｅｐｔｈ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｉｎ
ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ ａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ， ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｃｏｕｌｄ
ｉｍｐｒｏｖｅ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ． ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｏｗｎ ｔｏ ａ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ６０ ｃｍ ｉｎ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＳＯＣ ａｔ ０－１０ ｃｍ ｉｎ ｂａｒｅ ｌａｎｄ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ
ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ． Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｔ ０－２０ ｃｍ
ｄｅｐｔｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌａｒｃｈ ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ａｎｄ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ， ｔｈｅ ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｔ ２０－１４０ ｃｍ ｄｅｐｔｈ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒ⁃
ａｌｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｌａｒｃｈ ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ． Ｉｎ ｇｅｎｅｒａｌ， ＳＯＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
ｃａｎｔｌｙ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｐＨ， ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｓｉｌｔ ａｎｄ ｃｌａｙ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ａｎ ｅｖｅｎ ｓｔｒｏｎｇｅｒ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ Ｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｔｈｅ ＳＯＣ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ ａｒａ⁃
ｂｌｅ ｌａｎｄ ａｔ ０－２００ ｃｍ ｄｅｐｔｈ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｅｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ，
ｗｈｉｃｈ ｗａｓ １３．６％， １１．４％ ａｎｄ １０．９％ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｇｒａｓｓｌａｎｄ， ｂａｒｅ ｌａｎｄ ａｎｄ ｌａｒｃｈ ｆｏｒｅｓｔ ｌａｎｄ， ｒｅ⁃
ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ ｏｆ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｓｅｑｕｅｓｔｅｒｉｎｇ Ｃ ｉｎ ｓｏｉｌ
ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ； ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ； ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅ； ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ； ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ．
∗公益性行业（农业）科研专项（２０１３０３１２６，２０１２０３０３０，２０１３０３０１１⁃１）资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｚｈａｎ＠ ｎｅｉｇａｅｈｒｂ．ａｃ．ｃｎ
２０１４⁃０６⁃０４收稿，２０１５⁃０１⁃０７接受．
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 ４月　 第 ２６卷　 第 ４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ａｐｒ． ２０１５， ２６（４）： ９６５－９７２
　 　 土壤有机质（ＳＯＭ）不仅是土壤具有结构性和
生物性的基本物质［１］，而且 ＳＯＭ作为表层陆地生态
系统最大的碳库，在全球碳循环中起着至关重要的
作用，其微小变化将引起大气 ＣＯ２浓度的较大波动，
进而影响全球气候变化．对陆地生态系统碳储量的
估算一般限定在 １００ ｃｍ 土层内，然而有研究指出，
当以 ２００ ｃｍ土体作为计算范围时，全球土壤有机碳
（ＳＯＣ）储量会提高 ６０％［２］ ．
在同一气候和地理条件下，土地利用方式是影
响 ＳＯＣ含量的主要因素［３］ ．国内外很多学者研究了
土地利用方式的改变对 ＳＯＣ 含量的影响，其研究热
点主要集中在自然植被 （森林和草地）转变为农
田［４－５］，或农田恢复为自然植被［６－７］后 ＳＯＣ 的变化
规律．然而，大部分研究中不同利用方式下的土壤相
距较远［８］，其原始属性有所差异，且部分土地利用
方式改变后会对土壤产生较大扰动［９］，如森林转变
为农田后，在清除根系过程中，势必会将下层与表层
土壤进行混合，这就降低了土地利用方式变更前后
土壤性质之间的可比性．在小尺度同一地理位置下，
以原始属性完全一致的土壤作为研究对象的报道相
对较少［１０］，且以往土地利用方式对 ＳＯＣ 含量及储
量影响的研究大部分集中在有机碳含量较高的表
层，或者土壤剖面中的 Ａ 层［３］，对不同利用方式下
０～２００ ｃｍ土壤剖面中 ＳＯＣ 的垂直分布特征以及各
固定层中碳储量的研究鲜有报道．
东北黑土由第四纪黄土状母质发育而成，土体
较厚，受草甸草本植物根系活动的影响，黑土有机质
可垂直分布到土壤剖面的深层．本研究区域黑土 ２００
ｃｍ以下土层的有机质含量仍可达到 ５．０ ｇ·ｋｇ－１左
右，且其地下水埋藏较深，一般情况下地下水和地表
水无交流，多年观测大气降水在 ０ ～ １７０ ｃｍ 土体中
进行运移［１１］，由表层 ＳＯＭ 分解和矿化产生的溶解
态有机质会随水分的运移而进入下层土体［１２］ ．此
外，黑土粘粒含量较高，有机质含量的多少直接决定
其通气性、透水性和热传导性等物理性质．因此，深
入研究不同土地利用方式下 ＳＯＣ 在黑土剖面的分
布特征对提高黑土有机碳储藏能力以及估算区域土
壤固碳潜力具有重要意义．本研究以我国黑土带中
心区域为研究地点，以同一地理位置相毗邻的农田、
草地、林地和裸地土壤为研究对象，分析 ４种利用方
式下 ０～２００ ｃｍ土体内 ＳＯＣ 的含量、分布和储量差
异，探讨土地利用方式的转变对黑土有机碳库的影
响，以期为估算区域土壤固碳潜力和优化土地利用
方式提供理论依据．
１　 研究区域与研究方法
１􀆰 １　 研究区域概况
研究区域位于黑龙江省海伦市中国科学院海伦
国家野外科学观测研究站（４７°２６′ Ｎ，１２６°３８′ Ｅ），
地处我国东北黑土带的中心区域．该区属于温带大
陆性季风气候，年均气温 １．５ ℃，年降水量 ５００～６００
ｍｍ，年有效积温（≥１０ ℃）２４５０～２５００ ℃，年日照时
数 ２６００ ～ ２８００ ｈ，土壤为第四纪黄土状亚粘土发育
而成的中厚黑土．研究区内黑土开垦年限在 １００ 年
以上，开垦之前为自然草原化草甸植被，开垦后的前
６０年不施肥，之后的 ２０年施用农家肥，试验开始前
的最后 ２０年施用化学氮肥．
１􀆰 ２　 试验设计
试验区大小为 ５００ ｍ×１５０ ｍ，土地平坦，土壤基
础肥力相对均匀．１９８５ 年在试验区设立 ４ 种土地利
用方式（图 １），分别为：草地（ｇｒａｓｓｌａｎｄ），自然恢复，
目前已恢复为黑土区典型草原化草甸植被；裸地
（ｂａｒｅ ｌａｎｄ），退耕休闲，且每年在植物生长初期定期
将植物铲除，始终保持无植被覆盖；农田 （ ａｒａｂｌｅ
ｌａｎｄ），不施用任何肥料，种植方式为小麦⁃玉米⁃大豆
轮作（２０１３年种植大豆），一年一熟制，采用传统耕
作方式，作物生长季进行 ４ ～ ６ 次耕作，耕作深度为
２０ ｃｍ，秋季收获后作物地上部全部移除；林地（ ｆｏｒ⁃
ｅｓｔｌａｎｄ），属人工落叶松林，在耕地上直接种植落叶
松，林分密度为 ２１００ 株·ｈｍ－２，株高约 ４．５ ｍ．
１􀆰 ３　 土壤样品采集与分析
２０１３年 ６月，每种利用类型采集 ３ 个土壤剖面
（图 １），做为 ３ 次重复．土壤剖面深 ２００ ｃｍ，分 １１ 层
（０～１０、１０～２０、２０～４０、４０ ～ ６０、６０ ～ ８０、８０ ～ １００、１００ ～
１２０、１２０ ～ １４０、１４０ ～ １６０、１６０ ～ １８０和１８０ ～ ２００ ｃｍ）
图 １　 不同土地利用方式下土壤剖面样品分布
Ｆｉｇ．１　 Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ
ｕｓｅｓ．
６６９ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
采样，其中，草地和林地采集样品时清除表面枯枝落
叶层及其分解和半分解层，起始层为矿质土层．每层
取土样约 １ ｋｇ，并用环刀法测定各土层土壤容重．
各土层土壤全碳、 全氮采用元素分析仪
（ＥＡ３０００，Ｅｕｒｏ Ｖｅｃｔｏｒ，Ｉｔａｌｙ） 测定．因本研究中黑土
不含碳酸盐，所以全碳与有机碳含量一致．土壤 ｐＨ
值采用电位法（水土比 ２．５ ∶ １），机械组成采用吸管
法测定［１３］ ．
１􀆰 ４　 数据处理与土壤有机碳储量计算
文中数据采用 ＳＰＳＳ １５． ０ 和 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｏｆｆｉｃｅ
Ｅｘｃｅｌ ２００７软件进行数据处理和制图，不同处理以
及剖面不同层次之间数据的差异显著性采用 Ｄｕｎ⁃
ｃａｎ法（新复极差法）进行比较，相关性分析用 Ｐｅａｒ⁃
ｓｏｎ相关分析．
土壤有机碳储量采用分层法计算，具体公式为：
ＳＯＣｓ＝∑
ｎ
ｉ ＝ １
Ｃ ｉρｉＴｉ（１－θｉ）×１０
－１
式中： ＳＯＣｓ 为 特 定 深 度 的 土 壤 有 机 碳 储 量
（ｔ·ｈｍ－２）； Ｃ ｉ 为 第 ｉ 层 土 壤 的 有 机 碳 含 量
（ｇ·ｋｇ－１）；ρｉ为第 ｉ层土壤容重（ｇ·ｃｍ
－３）；Ｔｉ为第 ｉ
层土壤厚度（ｃｍ）；θｉ为第 ｉ 层＞２ ｍｍ 砾石含量（体
积％）；ｎ为参与计算的土壤层次总数．黑土中＞２ ｍｍ
砾石含量极少，忽略不计．
２　 结果与分析
２􀆰 １　 不同土地利用方式下土壤有机碳含量的剖面
分布
研究区不同土地利用方式下的土壤 ＳＯＣ 含量
均随剖面深度的增加呈逐渐降低趋势．方差分析表
明，从表层往下到某一特定层次，各层之间的 ＳＯＣ
含量差异显著（表 １），而这一特定层再往下，各层之
间的 ＳＯＣ含量无显著差异，本文将这一特定层称之
为“ＳＯＣ 变异临界层”．农田 ＳＯＣ 变异临界层位于
１００ ｃｍ处，裸地位于 １２０ ｃｍ 处，草地和林地均位于
１４０ ｃｍ处．不同利用方式下 ＳＯＣ 变异临界层存在差
异，说明土地利用方式改变了 ＳＯＣ 在土体中的分
布，与农田相比，草地和林地加大了 ＳＯＣ 在剖面中
的分异．
不同利用方式下 ＳＯＣ 含量以 ０ ～ １０ ｃｍ 土层的
差异最大，草地、农田、林地和裸地相互之间差异显
著，表现为草地＞农田＞林地＞裸地．１０ ～ ６０ ｃｍ 各土
层 ＳＯＣ含量均以草地最高，林地和裸地其次，农田
最低，且草地显著高于农田．与农田相比，无植被生
长的裸地仅表层０ ～ １０ ｃｍＳＯＣ含量显著降低，２０ ～
表 １　 不同土地利用方式下土壤有机碳的剖面分布
Ｔａｂｌｅ １　 Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｔｈｅ
ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ （ｇ·ｋｇ－１）
土壤深度
Ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
农田
Ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ
裸地
Ｂａｒｅ ｌａｎｄ
草地
Ｇｒａｓｓｌａｎｄ
林地
Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ
０～１０ ３２．４３±１．１９ｂＡ ３０．３７±０．２２ｃＡ ３８．８５±０．４７ａＡ ３２．２９±０．２０ｂＡ
１０～２０ ２９．６８±２．０７ｂＢ ３１．１５±０．８６ａｂＡ ３２．５６±０．８３ａＢ ３１．１６±０．７９ａｂＡ
２０～４０ １７．９２±２．５１ｂＣ ２３．７０±２．２９ａＢ ２４．９６±０．８２ａＣ ２２．０７±０．９８ａＢ
４０～６０ １３．０９±１．１７ｂＤ １５．３８±１．１８ａＣ １５．４６±０．５２ａＤ １４．７４±１．０５ａｂＣ
６０～８０ １０．２５±０．７９ｂＥ １１．６４±１．２６ａｂＤ １１．７３±０．５５ａｂＥ １２．１６±０．５３ａＤ
８０～１００ ７．９２±０．７６ｂＦ ８．８３±０．７０ａｂＥ ９．３４±０．０６ａＦ ９．５８±０．８２ａＥ
１００～１２０ ５．５０±０．５８ｂＧ ６．９６±０．２７ａｂＦ ７．４１±０．１０ａＧ ６．９１±１．５１ａｂＦ
１２０～１４０ ４．０６±０．２４ｂＧ ４．３３±０．４３ａｂＧ ４．６５±０．２７ａｂＨ ５．５２±１．３１ａＦ
１４０～１６０ ３．３８±０．０６ｂｃＧ ３．８０±０．３２ａＧ ３．６８±０．０９ａｂＦ ３．３２±０．１６ｃＧ
１６０～１８０ ３．９７±０．４１ａＧ ３．５６±０．１２ａｂＧ ３．４０±０．１２ａｂＦ ２．９５±０．０９ｂＧ
１８０～２００ ３．６０±０．４０ａＧ ３．４１±０．０４ａＧ ３．４９±０．０７ａＦ ３．５１±０．０３ａＧ
同行不同小写字母和同列不同大写字母表示差异显著（Ｐ＜ ０． ０５）
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ａ ｒｏｗ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｌｏｗｅｒｃａｓｅ ａｎｄ ｉｎ ａ ｃｏｌｕｍｎ ｂｙ ｃａｐｉｔａｌ
ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
４０和 ４０～６０ ｃｍ ＳＯＣ 含量甚至显著高于农田，反映
了休闲状态下植被退化会导致表层黑土 ＳＯＣ 含量
降低；草地显著提高了 ０ ～ ６０ 以及 ８０ ～ １２０ ｃｍ 土层
ＳＯＣ含量；林地则对 ２０～１４０ ｃｍ土体 ＳＯＣ含量的增
加有积极作用，其 ２０ ～ ４０、６０ ～ ８０、８０ ～ １００ 和 １２０ ～
１４０ ｃｍ土层 ＳＯＣ含量显著高于农田．
２􀆰 ２　 土壤剖面中有机碳含量与土壤理化性质的相
关性
随着剖面深度的增加，土壤的容重值（１．０２ ～
１􀆰 ６７ ｇ·ｃｍ－３）逐渐增大（图 ２），其中，农田 １０ ～ ２０
ｃｍ土层容重明显高于其他利用方式，这可能与耕作
过程中的机械压实有关．４ 种利用方式下 ２００ ｃｍ 土
体内的土壤 ｐＨ值均呈现为弱酸性（５．９０ ～ ６．８６），且
随深度的增加呈升高趋势，其平均值表现为草地
（６􀆰 ６２）＞农田（６．３５） ＞裸地（６．３１） ＞林地（６．２６）．剖
面中全氮含量的分布规律与有机碳一致，均随深度
的增加呈明显降低趋势．４ 种利用方式下土壤剖面
中砂粒、粉粒和粘粒含量的平均值分别为 ２９．１％、
３３．７％和 ３７．２％，其中，砂粒含量在 ０ ～ １００ ｃｍ 土体
内随深度的增加呈降低趋势，１００ ｃｍ 以下则趋于
一致．
　 　 除 ｐＨ 值外，农田 ＳＯＣ 含量与其他 ５ 种理化指
标均显著相关，裸地、草地和林地则与除粘粒外的理
化指标显著相关（表 ２）．当把 ４ 种利用方式下土壤
剖面的 ＳＯＣ含量与理化性质整合到一起进行相关
分析时，ＳＯＣ含量与以上 ６ 种理化指标均存在极显
著的相关关系（Ｐ＜０．０１），其中，与 ｐＨ值、容重、粉粒
和粘粒含量呈负相关，与全氮和砂粒含量呈正相关．
７６９４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 郝翔翔等： 土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及碳储量的影响　 　 　 　 　 　
图 ２　 不同土地利用方式下土壤剖面各层次理化性质
Ｆｉｇ．２　 Ｓｏｉｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｔ ｅａｃｈ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ．
表 ２　 土壤有机碳含量与土壤理化性质的相关系数
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
土地利用方式
Ｌａｎｄ ｕｓｅ
ｐＨ 容重
Ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ
全氮
Ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ
砂粒
Ｓａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ
粉粒
Ｓｉｌｔ ｃｏｎｔｅｎｔ
粘粒
Ｃｌａｙ ｃｏｎｔｅｎｔ
农田 Ａｒａｂｌｅ ｌａｎｄ －０．３５７ －０．８４７∗∗ ０．９９３∗∗ ０．９８３∗∗ －０．７１０∗ －０．９３７∗∗
裸地 Ｂａｒｅ ｌａｎｄ －０．７８４∗∗ －０．８７３∗∗ ０．９９３∗∗ ０．８７３∗∗ －０．８３８∗∗ －０．３９２
草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ －０．９１１∗∗ －０．９４５∗∗ ０．９９１∗∗ ０．７５１∗∗ －０．６６２∗ －０．３４４
林地 Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ －０．８５０∗∗ －０．９００∗∗ ０．９９０∗∗ ０．９７４∗∗ －０．８７２∗∗ －０．６０２
４种利用方式 Ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ －０．５０６∗∗ －０．８８１∗∗ ０．９９１∗∗ ０．８６１∗∗ －０．７３２∗∗ －０．５４８∗∗
∗ Ｐ＜０．０５； ∗∗ Ｐ＜０．０１．
２􀆰 ３　 不同土地利用方式下土壤有机碳储量的剖面
分布
由图 ３ 可见，农田不利于土壤剖面中有机碳的
积累，其 ０ ～ １２０ ｃｍ 各土层中的有机碳储量普遍低
于其他 ３种利用方式，其中，０～２０ ｃｍ有机碳储量显
著低于草地；２０ ～ ６０ ｃｍ 显著低于草地和裸地，６０ ～
１００ ｃｍ显著低于林地．值得注意的是，与其他利用方
式相比，无植被生长的裸地土壤剖面各层有机碳储
量并未出现显著的降低趋势，其 ２０ ～ ４０ 和 ４０ ～ ６０
ｃｍ土层中的有机碳储量甚至显著高于农田．与农田
相比，休闲处理下的草地和裸地不仅有利于表层
（０～２０ ｃｍ）土壤有机碳储量的稳定，而且对亚表层
（２０～４０ ｃｍ）及其下层（４０～６０ ｃｍ）土体中有机碳储
量的增加有显著作用；林地有利于 ６０ ～ １００ ｃｍ 土壤
有机碳储量的增加．
对土壤剖面各土层的有机碳储量进行加和可得
出特定厚度土层的有机碳储量（表 ３）． ０ ～ １００ 和
１００～２００ ｃｍ土层中的有机碳储量平均分别占整个
２００ ｃｍ土层的 ７７．４％和 ２２．６％．不同利用方式下 ０～
１００ ｃｍ土层有机碳储量规律为草地＞裸地＞林地＞农
田，且农田显著低于其他 ３ 种利用方式；１００ ～ ２００
ｃｍ土层有机碳储量表现为草地＞林地＞裸地＞农田，
但 ４ 种利用方式相互之间无显著差异；农田 ０ ～
２００ ｃｍ土层的有机碳储量显著低于其他 ３ 种利用
方式，分别比草地、裸地和林地低 １３．６％、１１．４％和
１０．９％．
８６９ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
图 ３　 不同土地利用方式下土壤剖面各层次中的有机碳
储量
Ｆｉｇ．３　 Ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ａｔ ｅａｃｈ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅｓ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ
不同字母表示同一土层不同利用方式之间差异显著（Ｐ＜０．０５）Ｄｉｆｆｅｒ⁃
ｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
表 ３　 不同利用方式下土壤不同层次及整个剖面有机碳
储量
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｙｅｒｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ （ ｔ·ｈｍ－２）
土层
Ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ
（ｃｍ）
农田
Ａｒａｂｌｅ
ｌａｎｄ
裸地
Ｂａｒｅ
ｌａｎｄ
草地
Ｇｒａｓｓｌａｎｄ
林地
Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ
０～１００ １９４．７０±１３．６８ｂ ２２５．１０±１１．５８ａ ２２８．２０±３．５３ａ ２１９．５０±１．８８ａ
１００～２００ ５９．５９±２．１０ａ ６１．８５±２．３１ａ ６６．１３±１．４６ａ ６５．８９±７．０２ａ
０～２００ ２５４．３０±１４．７８ｂ ２８６．９０±１０．０７ａ ２９４．３０±４．９０ａ ２８５．４０±８．３８ａ
同行小写字母不同表示同一土层不同利用方式间差异显著 （ Ｐ ＜
０􀆰 ０５） Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｍａｌｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｉｎ ａ ｒｏｗ ｍｅａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ａｔ ０．０５ ｌｅｖｅｌ．
３　 讨　 　 论
３􀆰 １　 土地利用方式对土壤有机碳剖面分布的影响
土地利用方式是影响 ＳＯＣ 含量变化的主要人
为因素之一，由土地利用方式变更而引起的植被类
型发生改变后，表层 ＳＯＭ向下层土体运移的数量和
性质也随之发生改变，进而影响 ＳＯＣ 在剖面中的分
布［１４］ ．有研究证实，土地利用方式对土壤剖面中
ＳＯＣ的影响随深度的增加而降低［１５］ ．在本研究中，
不同利用方式对黑土剖面中有机碳的影响范围已经
达到 １００ ｃｍ以下，说明土地利用方式的改变对黑土
ＳＯＣ具有重要影响．
黑土 ＳＯＣ的损失主要是在开垦之后的 ０～５０年
间，５０～２００年内，有机碳含量以非常缓慢的速度下
降或基本上维持在同一水平而不再下降［１６－１７］ ．本研
究中的黑土开垦年限在 １００ 年以上，按照以往的研
究结论，本文农田处理自试验设立（１９８５ 年）至今，
ＳＯＣ含量应处于缓慢下降或稳定期，前期对该农田
肥力变化的研究表明，１９８５、２００１ 和 ２００４ 年该农田
０ ～ ２０ ｃｍ 的 ＳＯＣ 含量分别为 ３３． ３、３１． ５ 和 ３０􀆰 ７
ｇ·ｋｇ－１ ［１８］，本文 ０ ～ ２０ ｃｍ 农田 ＳＯＣ 含量平均值为
３１．１ ｇ·ｋｇ－１，由此可见，该农田 ０ ～ ２０ ｃｍ ＳＯＣ 含量
自 １９８５年以来较稳定，而本研究中的草地、林地和
裸地均由农田转换而成，因此以农田作为对照进行
对比分析可以较科学地反映土地利用方式对 ＳＯＣ
含量的影响．
农田 ０～１４０ ｃｍ各土层 ＳＯＣ含量均低于草地或
林地相应土层，一方面说明农田不利于土壤剖面中
ＳＯＣ的固定，另一方面说明土地利用方式对剖面中
ＳＯＣ含量的影响可达 １００ ｃｍ 以下．梁爱珍等［１９］研
究发现，自然黑土开垦后，０ ～ ５、５ ～ １０、１０ ～ ２０、２０ ～
３０、３０～４０和 ４０～１００ ｃｍ土层 ＳＯＣ含量分别降低了
４６．６％、２６．８％、２０．１％、１１．２％、１３．７％和 １５．０％，主要
原因是农田凋落物输入减少、作物根系较浅、生物量
较低，难以向土壤中输入足够的有机物质，尤其是深
层土壤中作物的根系更少［２０］；另外，耕作措施会破
坏土壤团聚结构，导致受其物理保护的有机质暴露，
从而提高 ＳＯＭ 分解速度［２１］ ．农田转化为自然植被
的过程是一个 ＳＯＣ的累积过程，其累积速度与气候
条件的相关性很强，在湿润地区 ＳＯＣ 的累积相对较
快［２２］ ．本研究所在的黑土区尽管夏季短促，但其全
年降水量的 ８９％ ～ ９０％集中在 ７—８ 月，雨热同季，
自然条件下，草原化草甸植被丰富，每年都会产生大
量的地上凋落物及根系分泌物，为 ＳＯＣ 提供了丰富
的来源，其 ０～６０ ｃｍ 各土层 ＳＯＣ 含量均高于农田、
林地和裸地，尤其以表层 ０～１０ ｃｍ ＳＯＣ 积累程度最
高，显著高于以上 ３种利用方式．经过相同时间的植
被退化过程（裸地）后，由于土壤长期缺乏有机物的
输入，表层 ＳＯＭ加速分解，其含量显著降低，但值得
注意的是，裸地表层以下 ＳＯＣ 含量与农田相比并未
降低，说明在无水土流失和耕作干扰的前提下，黑土
１０ ｃｍ 以下 ＳＯＣ 含量与农田相比不会降低．张兴义
等［２３］研究认为，目前黑土 ＳＯＣ 含量相对稳定，预计
未来 ＳＯＣ含量下降主要发生在水土流失比较严重
的区域．
一些研究证实，农田造林后表层 ＳＯＣ 含量将显
著提高［２４］，因为造林后会持久性地产生大量地上生
物量，进而改善了调落物的数量和性质，而且耕作措
施的消除能有效防止 ＳＯＭ 的分解．但也有研究指
出，农田造林后土壤 ＳＯＣ 含量无显著变化［２５］，有些
９６９４期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 郝翔翔等： 土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及碳储量的影响　 　 　 　 　 　
研究甚至得出相反结论，造林后 ＳＯＣ 有所降低［２６］ ．
产生以上差异的原因可能与气候和土壤条件、林地
类型、土地利用变化后的时间、及研究方法等因素有
关［２７］ ．Ｌａｇａｎｉｅｒｅ等［７］总结了 ３３ 个不同区域造林对
ＳＯＣ影响的研究结果，发现阔叶类林地对 ＳＯＣ 的积
累程度明显强于针叶类，以松树类植被对农田实施
造林后，土壤剖面中的 ＳＯＣ 含量无明显变化．本研
究表明，黑土由农田转变为落叶松林地后，０ ～ １０ 和
１０～２０ ｃｍ ＳＯＣ含量无明显变化．一方面是由于落叶
松林每年凋落物量有限，而且分解缓慢的枯落物主
要积聚地表［２８］，另一方面是由于落叶松林地土壤
ｐＨ值较低（图 ２），酸度大，不利于黑土区草原化草
甸植被的生长，归还到土壤中的有机物料数量较少．
林地根系较深而且生长繁茂，可通过死亡、脱落、分
泌等代谢活动为深层土壤提供 ＳＯＣ 来源，因此尽管
个别土层差异不显著，但林地 ２０ ～ １４０ ｃｍ 各土层
ＳＯＣ含量普遍高于农田．
３􀆰 ２　 剖面土壤理化性质对土壤有机碳的影响
在同一气候和土壤条件下，土壤有机质的输入
量在很大程度上取决于植被类型、土壤水分状况与
养分有效性及人为扰动等因素，而有机物质的分解
速率则与有机物质的化学性质、土壤水热状况以及
物理化学等因素密切相关．４ 种利用方式下土壤剖
面 ＳＯＣ含量与全氮呈显著正相关，与容重呈显著负
相关［２９］ ．对 ＳＯＣ的稳定和转化机制而言，其影响因
素以及各因素的影响机制和相对重要性会随土壤深
度和土地利用方式的不同而不同［３０］ ．从 ＳＯＣ 含量与
ｐＨ值的相关性来看，裸地、草地和林地的 ＳＯＣ 含量
与 ｐＨ值均呈极显著负相关，但农田 ＳＯＣ含量与 ｐＨ
值之间则无显著关系，可能是由于农田中作物轮作
和耕作措施所产生的干扰所致．由于粉粒对土壤水
分有效性、植被生长的正效应及粘粒对土壤有机质
的保护作用，在水平尺度的研究中，ＳＯＣ含量一般与
粉粒和粘粒含量极显著正相关［３１］ ．但本文从垂直角
度的研究得出了相反结论，这一现象是土壤剖面长
期成土演化的必然结果，由于长期的淋溶淀积作用，
剖面顶部粘粒不断向下运移，导致上层土壤粘粒含
量最低（图 ２），向下逐渐增高，上层砂粒含量则相对
最高，向下逐渐降低，再向下，随着淋溶的减弱，砂粒
和粉粒含量基本稳定，而土壤剖面越向下，有机碳来
源越少，成土时间不断增加导致的有机碳分解损失
量增加，有机碳含量不断降低，最终表现为剖面中有
机碳含量与粉粒及粘粒含量呈显著负相关、与砂粒
含量呈显著正相关［３２］ ．
３􀆰 ３　 不同土地利用方式下土壤有机碳储量变化
以往对 ＳＯＣ储量的估算一般限定在 １００ ｃｍ 土
体内．本文结果表明，当计算范围为 ２００ ｃｍ 时，黑土
有机碳密度比以 １００ ｃｍ 为界限时高出 ２９．２％，其
１００～２００ ｃｍ的有机碳密度值（６３．３７ ｔ·ｈｍ－２）与表
层 ０～２０ ｃｍ（７２．９８ ｔ·ｈｍ－２）接近．因此，黑土 １００ ｃｍ
以下土体中的有机碳储量不容忽视，它有望成为提
高土壤碳汇的重要潜力．
土地利用方式的改变会对土壤碳储量产生重要
影响．Ｇｕｏ等［２７］对全球 ７４篇有关土地利用方式改变
对土壤碳储量影响的研究进行总结，发现农田转变
为草地和林地后，土壤碳储量分别提高了 １９％和
１８％，而且，土地利用方式对 ＳＯＣ 储量的影响在表
层尤为明显［３３］，因为残枝落叶分解后输入土壤的有
机碳都聚集在土壤表层，植被类型差异所导致的根
系生物量差异也在上层土壤表现得较为明显．本研
究中，农田转变为草地后，表层（０～２０ ｃｍ）ＳＯＣ 储量
提高了 ５．３％，且二者之间均达到了显著水平，主要
是由于黑土自然草原化草甸植被生长繁茂，地上和
地下所积累的大量有机物质显著提高了土壤 ＳＯＣ
含量，因而其 ＳＯＣ 储量增加明显． ＳＯＣ 储量的高低
由 ＳＯＣ含量及容重所决定．尽管裸地表层 ＳＯＣ 含量
明显低于其他利用方式，但由于裸地常年缺少植被，
雨水的冲击导致表层土壤紧实度增加，其容重明显
大于其他利用方式，因而裸地表层 ＳＯＣ 储量高于林
地和农田，仅低于 ＳＯＣ含量最高的草地．
从整个 １００ ｃｍ 或 ２００ ｃｍ 土体来看，农田 ＳＯＣ
储量均显著低于其他 ３ 种利用方式．韩晓增等［３４］对
北安市（与本研究所在的海伦市相邻，气候、地形条
件基本一致）黑土的研究表明，自然草原化草甸植
被下，１００ ｃｍ黑土中 ＳＯＣ 储量为 ２３２．０ ｔ·ｈｍ－２，开
垦为农田 ２、８、１５、３０、５０和 １００年后，其值分别下降
了 ７．８％、１２．９％、１４．７％、１７．２％、２６．３％和 ２３􀆰 ７％．本
文中黑土经过近 ３０ 年的自然恢复，１００ ｃｍ 土体
ＳＯＣ储量（２２８．２ ｔ·ｈｍ－２）与农田（１９４􀆰 ７ ｔ·ｈｍ－２）
相比，升高了 １７．２％，与以上开垦 ３０ 年 ＳＯＣ 储量的
下降值持平，这表明，黑土经过一定时间的植被恢
复，其 ＳＯＣ储量会逐步提升到未开垦时的状态．在
容重基本不变的情况下，ＳＯＣ 储量提升的主要原因
是进入到土壤中有机碳的增加和 ＳＯＣ 矿化速率的
降低［３５］，草地和林地 ＳＯＣ 储量高于农田的原因包
括以上二者，而裸地 ＳＯＣ储量高于农田的原因是其
不受耕作措施干扰，ＳＯＣ 矿化速率低于农田．方华军
等［１６］估算，未来 ２０年内黑土固碳潜力为 ３０．９ Ｔｇ Ｃ，
０７９ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
平均每年 １．５５ Ｔｇ Ｃ；本文中黑土在无植被输入、无
耕作措施干扰和水土流失的条件下，３０年间 ＳＯＣ处
理与农田相比提高了 ３２．６ ｔ·ｈｍ－２，平均每年 １􀆰 ０９
ｔ·ｈｍ－２，说明农田黑土具有较高的固碳潜力．
黑土由自然植被转变为农田后 ＳＯＣ 会迅速下
降到一定水平得到了诸多研究的证实．然而，目前黑
土区未开垦的自然土壤已经寥寥无几，我们应更加
关注未来利用方式的改变会对以农田为主要利用方
式的黑土 ＳＯＣ分布及储量产生何种影响．在 ２０１３年
６ 月土壤剖面采集过程中，我们发现林地土壤温度
与其他利用方式存在明显差异，其 １４０ ～ ２００ ｃｍ 土
层处于冻结状态，这势必会对剖面中有机碳的周转
产生影响，但由于缺乏温度数据，未能对土壤有机碳
与温度的相关性进行分析，也未对凋落物和根系生
物量进行调查分析，因此难以全面评价不同土地利
用方式下各影响因子与 ＳＯＣ 库之间的关系．今后可
利用同一地理位置下的黑土，研究不同植被类型对
ＳＯＣ动态的影响机制，包括不同植被类型对土壤性
质及气候因子的影响、不同植被类型凋落物的数量
和性质及其年际变化动态与 ＳＯＣ 的关系、根系分布
与 ＳＯＣ的关系．
４　 结　 　 论
对黑土不同土地利用方式下土壤有机碳的剖面
分布研究结果表明，农田、草地、林地和裸地剖面
ＳＯＣ 含量存在着一定差异．经过上百年的耕作，土壤
有机碳含量降至一定水平后，黑土植被恢复（草地）
能有效提高剖面中 ０ ～ ６０ ｃｍ 土层有机碳含量．在传
统的耕作措施下，农田黑土剖面中 １０ ～ １２０ ｃｍ 各层
土壤有机碳含量均低于草地、林地和裸地，且无论是
１００ ｃｍ还是 ２００ ｃｍ 土体，农田土壤有机碳储量均
显著低于其他 ３ 种利用方式，一方面说明以农田为
主要利用方式的黑土不利于有机碳的固定，另一方
面也反映了农田黑土具有较大的固碳潜力．有大量
调落物归还到土壤中的草地以及退耕休闲的裸地，
其有机碳储量均显著高于耕地，这间接反映了有机
物料的投入和免耕对黑土有机碳提升的积极作用，
因此，应从以上两方面入手，寻求一种能够保护黑土
肥力、实现其固碳潜力的耕作施肥制度，达到粮食生
产与土壤生态系统和环境间的平衡．
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Ａｇｒｏ⁃ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ． Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｅｓｓ， ２０００ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１４］　 Ｌａｍｂｉｎ ＥＦ， Ｔｕｒｎｅｒ ＢＬ， Ｇｅｉｓｔ ＨＪ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ
ｌａｎｄ⁃ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ⁃ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ： Ｍｏｖｉｎｇ ｂｅｙｏｎｄ ｔｈｅ
ｍｙｔｈｓ． Ｇｌｏｂａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｈａｎｇｅ， ２００１， １１： ２６１－
２６９
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ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｃｌｉｍａｔｅ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａ⁃
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［１６］　 Ｆａｎｇ Ｈ⁃Ｊ （方华军）， Ｙａｎｇ Ｘ⁃Ｍ （杨学明）， Ｚｈａｎｇ Ｘ⁃
Ｐ （张晓平）， ｅｔ ａｌ． Ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｃｋ ｏｆ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌｓ
ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
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［１７］　 Ｙａｎｇ Ｘ⁃Ｍ （杨学明）， Ｚｈａｎｇ Ｘ⁃Ｐ （张晓平）， Ｆａｎｇ Ｈ⁃
Ｊ （方华军）， ｅｔ ａｌ． Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ ｔｏｔａｌ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｏｆ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐａｓｔ ｔｗｏ
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［１８］　 Ｚｈａｏ Ｌ⁃Ｊ （赵丽娟）， Ｈａｎ Ｘ⁃Ｚ （韩晓增）， Ｗａｎｇ Ｓ⁃Ｙ
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生态学报） ， ２００６， １７（５）： ８１７－８２１ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［１９］　 Ｌｉａｎｇ Ａ⁃Ｚ （梁爱珍）， Ｚｈａｎｇ Ｘ⁃Ｐ （张晓平）， Ｙａｎｇ Ｘ⁃
Ｍ （杨学明）， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ
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［２０］　 Ｙａｎｇ Ｊ⁃Ｃ （杨景成）， Ｈａｎ Ｘ⁃Ｇ （韩兴国）， Ｈｕａｎｇ Ｊ⁃Ｈ
（黄建辉）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｃａｒｂｏｎ
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［２３］ 　 Ｚｈａｎｇ Ｘ⁃Ｙ （张兴义）， Ｚｈａｎｇ Ｓ⁃Ｌ （张少良）， Ｌｉｕ Ｓ
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［２４］ 　 Ｄｅｌ Ｇａｌｄｏ Ｉ， Ｓｉｘ Ｊ， Ｐｅｒｅｓｓｏｔｔｉ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ
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ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｕｎ⁃
ｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉ⁃
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Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［２９］　 Ｗｕ Ｘ⁃Ｇ （武小钢）， Ｇｕｏ Ｊ⁃Ｐ （郭晋平）， Ｙａｎｇ Ｘ⁃Ｙ
（杨秀云）， ｅｔ ａｌ． Ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｌｅ
ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ Ｌｕｙａ Ｍｏｕｎ⁃
ｔａｉｎ． Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ （生态学报）， ２０１１， ３１
（１１）： ３００９－３０１９ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３０］　 Ｓａｌｏｍｅ Ｃ， Ｎｕｎａｎ Ｎ， Ｐｏｕｔｅａｕ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｃａｒｂｏｎ ｄｙｎａｍ⁃
ｉｃｓ ｉｎ ｔｏｐｓｏｉｌ ａｎｄ ｉｎ ｓｕｂｓｏｉｌ ｍａｙ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒ⁃
ｅｎｔ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ，
２０１０， １６： ４１６－４２６
［３１］　 Ｚｈｏｕ Ｌ （周　 莉）， Ｌｉ Ｂ⁃Ｇ （李保国）， Ｚｈｏｕ Ｇ⁃Ｓ （周
广胜）． Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ
ｃａｒｂｏｎ． Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ （地球科学进展），
２００５， ２０（１）： ９９－１０５ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３２］　 Ｃｈｅｎ Ｑ⁃Ｑ （陈庆强）， Ｓｈｅｎ Ｃ⁃Ｄ （沈承德）， Ｓｕｎ Ｙ⁃Ｍ
（孙彦敏）， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒ⁃
ｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｗｉｔｈ ｄｅｐｔｈ ｄｕｅ ｔｏ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｐｒｏｆｉｌｅｓ
ａｔ ｔｈｅ Ｄｉｎｇｈｕｓｈａｎ Ｂｉｏｓｐｈｅｒｅ Ｒｅｓｅｒｖｅ． Ａｃｔａ Ｐｅｄｏｌｏｇｉｃａ
Ｓｉｎｉｃａ （土壤学报）， ２００５， ４２（１）： １－８ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３３］　 Ｄｏｎ Ａ， Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ Ｊ， Ｆｒｅｉｂａｕｅｒ Ａ． Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｔｒｏｐｉｃａｌ
ｌａｎｄ⁃ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｏｃｋｓ： Ａ ｍｅｔａ⁃
ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｇｌｏｂａｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ， ２０１１， １７： １６５８－１６７０
［３４］　 Ｈａｎ Ｘ⁃Ｚ （韩晓增）， Ｗａｎｇ Ｓ⁃Ｙ （王守宇）， Ｓｏｎｇ Ｃ⁃Ｙ
（宋春雨）， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ ｏｎ
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｂｌａｃｋ ｓｏｉｌ ｒｅｇｉｏｎ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｇｅｏ⁃
ｇｒａｐｈｉｃａ Ｓｉｎｉｃｅ （地理科学）， ２００５， ２５（２）： ２０３－２０８
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［３５］　 Ｊｉａｎｇ Ｙ （姜　 勇）， Ｚｈａｎｇ Ｙ⁃Ｇ （张玉革）， Ｌｉａｎｇ Ｗ⁃Ｊ
（梁文举）， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｆｉｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｓｏｉｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ａｎ ａｑｕｉｃ ｂｒｏｗｎ ｓｏｉｌ ａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｌａｎｄ
ｕｓｅ． Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ （中国农业科学），
２００５， ３８（３）： ５４４－５５０ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 郝翔翔，男，１９８４ 年生，博士研究生．主要从事土
壤有机质研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｈａｏｘｘ＠ ｎｅｉｇａｅｈｒｂ．ａｃ．ｃｎ
责任编辑　 杨　 弘
２７９ 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷