全 文 ：天然灌木林改造成板栗林对土壤碳库
和氮库的影响*
商素云1,2 摇 李永夫1,2**摇 姜培坤1,2 摇 周国模1,2 摇 刘摇 娟1,2 摇 吴家森1,2 摇 林摇 琳1,2
( 1浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地, 浙江临安 311300; 2 浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与
固碳减排重点实验室, 浙江临安 311300)
摘摇 要 摇 在浙江省安吉县采集了相邻的天然灌木林和板栗林土壤,分析土壤水溶性碳
(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量
氮(MBN),并利用核磁共振方法分析土壤总有机碳的波谱特征,研究天然灌木林改造成板栗
林对土壤碳库和氮库的影响.结果表明: 天然灌木林改造成板栗林后,土壤中的碱解氮、有效
磷和速效钾显著增加,而 WSOC、MBC、ROC、WSON和 MBN显著下降.天然灌木林和板栗林土
壤有机碳以烷基碳和烷氧碳为主.天然灌木林改造成板栗林后,土壤有机碳中的烷氧碳和羰
基碳比例显著下降,而烷基碳和芳香碳比例以及 A / O鄄A值和芳香度均显著增加.天然灌木林
改造成板栗林并长期集约经营后,土壤活性碳库和氮库含量均显著下降,而土壤碳库的稳定
性显著增加.
关键词摇 灌木林摇 板栗林摇 碳库摇 氮库摇 核磁共振
文章编号摇 1001-9332(2012)03-0659-07摇 中图分类号摇 S714摇 文献标识码摇 A
Effects of the conversion from native shrub forest to Chinese chestnut plantation on soil car鄄
bon and nitrogen pools. SHANG Su鄄yun1,2, LI Yong鄄fu1,2, JIANG Pei鄄kun1,2, ZHOU Guo鄄mo1,2,
LIU Juan1,2, WU Jia鄄sen1,2, LIN Lin1,2 ( 1Nurturing Station for State Key Laboratory of Subtropical
Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin爷an 311300, Zhejiang, China; 2Zhejiang Province Key
Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration, Zhejiang A & F Uni鄄
versity, Lin爷an 311300, Zhejiang, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(3): 659-665.
Abstract: To investigate the effects of the conversion from native shrub forest (NF) to Chinese
chestnut plantation (CP) on the soil carbon (C) and nitrogen (N) pools, soil samples were col鄄
lected from the adjacent NF and CP in Anji County of Zhejiang Province, with their water鄄soluble
organic C (WSOC), microbial biomass C (MBC), readily oxidizable C (ROC), water鄄soluble or鄄
ganic N (WSON), and microbial biomass N (MBN) determined. The spectral characteristics of
soil organic C were also determined by using nuclear magnetic resonance (NMR) technique. After
the conversion from NF to CP, the soil alkalyzable N, available phosphorus, and available potassi鄄
um contents increased significantly, while the soil WSOC, MBC, ROC, WSON, and MBN were in
adverse. The soil organic C in both NF and CP was dominated by alkyl C and O鄄alkyl C, but the
proportions of O鄄alkyl C and carbonyl C in soil organic C decreased while the proportions of alkyl C
and aromatic C as well as the alkyl C / O鄄alkyl C ratio and the aromaticity of soil organic C all in鄄
creased significantly after the conversion from NF to CP, indicating that this conversion increased
the stability of soil organic C pool significantly. In conclusion, the conversion from NF to CP and
the intensive management of CP decreased the contents of soil labile C and soil N but increased the
stability of soil C pool significantly.
Key words: shrub forest; Chinese chestnut forest; carbon pool; nitrogen pool; NMR.
*国家自然科学基金项目(31170567)、浙江省科技厅重点项目(2011C12019)、浙江农林大学人才启动基金项目(2351000731)和浙江农林大学
青年教师创新团队项目(2009RC04)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yongfuli@ zafu. edu. cn
2011鄄08鄄16 收稿,2011鄄12鄄28 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 3 月摇 第 23 卷摇 第 3 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, Mar. 2012,23(3): 659-665
摇 摇 土壤是陆地生态系统最大的碳库[1] . 由于土壤
碳的库容巨大,其较小的变幅就会导致大气 CO2浓
度较大的波动,因此在全球碳循环中起着极其重要
的作用.土地利用方式的变化是影响土壤碳过程的
重要因素之一[2-3] .研究表明,土地利用变化显著影
响土壤碳贮量[3-5] . 土壤碳库中包含着各种不同形
态的碳.由于它们在化学组成、降解难易程度以及转
化速率等方面的差异,对人类干扰活动的响应往往
存在较大的差异[6-8] .因此,深入研究土地利用变化
对不同形态碳的影响比单纯研究其对土壤碳贮量的
变化具有更重要的理论意义和实践价值.
土壤水溶性有机碳(WSOC)和水溶性有机氮
(WSON)是指能溶解于水,并能通过 0郾 45 滋m 滤孔
的一系列含碳、氮的有机化合物.尽管它们在土壤碳
库和氮库中占很小一部分,但由于它们极易被土壤
微生物分解,可以在土壤中迅速转化成其他碳氮组
分[9],因此被认为是陆地生态系统中最活跃的碳氮
组分. 近几年来,越来越多的学者利用 WSOC 和
WSON的变化来表征土壤碳库和氮库的变化[7,10] .
由于土壤微生物直接或间接的参与了养分循环、有
机质分解等诸多生态过程,是土壤中物质转化和养
分循环的驱动力,微生物生物量碳(MBC)和微生物
生物量氮(MBN)的变化也被认为是表征土壤活性
碳库和氮库变化的指标之一[7,10] .此外,土壤有机碳
库的质量也受到了学者们的关注[11-12] . 近年来,随
着核磁共振技术被广泛应用于土壤有机碳库质量的
研究中,该方法在研究土壤碳库的化学组成结构方
面具有非常大的优势[13] .
板栗(Castanea mollissima)是我国主要的经济
树种之一,在我国 26 个省区均有分布. 目前我国板
栗种植面积达 125 万 hm2,占世界板栗种植面积的
38% [14] .由于种植板栗可以带来较高的经济收益,
一些地区的营林者将一部分天然灌木林和常绿阔叶
林改造成板栗林地.同时,为了追求高产、高效,板栗
林的栽培集约化程度也越来越高. 其集约经营措施
主要包括:施肥、过度翻耕、去除林下杂草和凋落物
等,导致板栗林土壤水土流失增加[15],土壤微生物
生物量严重下降等. 土壤碳库和氮库是土壤肥力的
重要影响因素.天然灌木林转化成板栗林后,板栗林
栽培以及长期的集约经营措施对土壤碳库和氮库的
影响如何? 本研究采集了相邻的天然灌木林和板栗
林土壤,测定了土壤的不同形态碳含量 (WSOC、
MBC、ROC)和态氮含量(WSON、MBN),并利用核磁
共振技术分析了土壤的有机碳化学结构特征,为深
入研究土地利用变化对陆地生态系统碳过程的影响
机制提供基础资料.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究地点设在浙江省安吉市,地理坐标为 30毅
55忆 N, 119毅54忆 E. 该地区属于北亚热带季风气候,
多年平均气温为 15郾 3 益,年均降水量 1286 mm,无
霜期 230 d.试验栽培区属低山丘岭地貌,土壤为发
育于粉砂岩的红壤. 研究区原为天然灌木林,近年
来,当地居民为了提高经济收益,将一部分天然灌木
林改造成板栗林,并对板栗林采取了施肥、翻耕和去
除林下植被等一系列的集约经营管理措施.目前集
约经营的板栗林下无灌木和杂草,每年施肥 1 次(一
般在 5 月上旬),肥料一般采用复合肥(N 颐 P2O5 颐
K2O=15 颐 15 颐 15),肥料施用量为 450 kg N·hm-2、
150 kg P·hm-2和 200 kg K·hm-2 .每次将肥料撒施
入板栗林地表,随后进行深翻入土,翻耕深度为
30 ~ 35 cm.
1郾 2摇 试验设计及取样
2010 年 6 月,在研究区内选择立地条件基本一
致、相邻的天然灌木林和集约经营板栗林.其中板栗
林是 1990 年从天然灌木林改造而来,集约经营历史
为 20 年.在上述两块林地中,分别选择面积为 20 m
伊20 m的样地 4 个. 按照五点取样法用直径为 4郾 5
cm的取土钻采取各样地 0 ~ 20 cm 的表层土壤. 将
同一样地内 5 个点取到的土壤进行混合,作为该样
地的土壤样品.样品采集后带回实验室,过 2 mm 筛
后分成 2 份土样.一份新鲜土样保存在冰箱(4 益)
中,另一份土样风干处理后保存备测.
1郾 3摇 测定项目及方法
1郾 3郾 1 土壤基本理化性状的测定摇 土壤总氮采用半
微量凯氏定氮法测定,总有机碳(TOC)含量采用重
铬酸钾鄄硫酸外加热法测定;碱解氮采用碱解扩散法
测定; 有 效 磷 采 用 Bray 法, 即 盐 酸 ( 0郾 025
mol·L-1)鄄氟化铵(0郾 03 mol·L-1)溶液浸提,钼锑
抗比色法测定;速效钾采用醋酸铵(1 mol·L-1)浸
提,火焰光度计测定;土壤 pH值采用水土比 2郾 5 颐 1
浸提,然后用 Sartorius 标准型 pH 计(PB鄄10)测定.
具体的测定方法参见文献[16].
1郾 3郾 2 水溶性有机碳、氮的测定 摇 土壤 WSOC 和
WSON的测定主要参考 Jones 和 Willett[17]的方法进
行.称鲜土 20 g(同时测定土壤质量含水量),按照
水土比 2 颐 1 进行浸提,在 25 益下振荡 0郾 5 h(100
066 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 23 卷
rpm),离心 10 min(8000 伊 g),然后通过 0郾 45 滋m滤
膜过滤到塑料瓶中,待测.取 1 份滤液(A)直接用有
机碳分析仪(TOC鄄VCPH,岛津公司)测定 WSOC 和土
壤水溶性总氮(WSN)含量;另取 1 份滤液(B)用离
子色谱法( ICS 1500,美国戴安公司)测定 NH4 + 鄄N
和 NO3 - 鄄N含量,然后滤液 A中的土壤 WSN 含量减
去滤液 B中的 NH4 + 鄄N和 NO3 - 鄄N含量,得到土壤水
溶性有机氮含量(WSON).
1郾 3郾 3 微生物生物量碳、氮的测定 摇 土壤微生物生
物量碳、氮采用氯仿熏蒸直接提取法[18] . 对照土壤
和熏蒸后土壤用 0郾 5 mol·L-1 K2 SO4提取(土液比
为1 颐 5),滤液中 WSCO和 WSN 含量采用有机碳分
析仪(TOC鄄VCPH,岛津公司)测定. 土壤微生物生物
量碳、氮含量以熏蒸和未熏蒸土样 0郾 5 mol·L-1
K2SO4提取液中 C、N 含量之差除以系数得到,即:
BC =EC / 0郾 45,BN =EN / 0郾 45.其中,EC和 EN分别为熏
蒸土样与未熏蒸土样提取液 C、N含量之差;0郾 45 为
浸提系数[18-19] .
1郾 3郾 4 易氧化碳的测定摇 土壤易氧化态碳(ROC)的
测定参考 Graeme等[20]的方法.称取 2 g 风干土,置
于 50 mL塑料离心管里,加入 25 mL 333 mmol·L-1
KMnO4溶液,在 25 益下震荡 1 h(100 rpm),离心 5
min(4000 伊 g),吸取上清液,稀释 250 倍,稀释液在
565 nm波长处进行比色.同时配制标准系列浓度的
KMnO4溶液,在 565 nm 处比色,根据标准曲线求得
KMnO4浓度,进而计算KMnO4消耗量. 根据 KMnO4
消耗量可计算出 ROC含量.
1郾 3郾 5 土壤的氢氟酸(HF)预处理与核磁共振波谱
分析 摇 为了提高固态13 C 核磁共振仪器的分析效
率,土壤样品在进行核磁共振分析前先用 HF 进行
预处理,以除去样品中的 Fe3+和 Mn2+等磁性物质,
提高仪器分析的信噪比. 土壤样品 HF 预处理的方
法参考 Mathers 等[21]的方法并略作改动. 称量 8 g
风干土于 100 mL 离心管中,加 50 mL HF 溶液
(10% V / V),在摇床上震荡 1 h(25 益,100 rpm),
离心 10 min(3000 伊 g),弃去上清液,残余物继续用
HF溶液进行处理. HF溶液处理共 8 次,8 次处理过
程中样品在摇床上振荡的时间为:第 1 ~ 4 次均 1 h,
第 5 ~ 7 次均 12 h,第 8 次为 24 h. 土壤样品经 HF
溶液处理后,用双蒸水洗残余物 4 次,以去除样品中
残留的 HF 溶液. 方法如下:加 50 mL 双蒸水,摇床
上震荡 10 min ( 25 益, 100 rpm),离心 10 min
(3000 伊 g),弃去上清液. 上述过程重复 4 次. 将经
HF溶液处理后的残余物在 40 益烘箱中烘干,磨细
过 60 目筛,保存在卡口袋中待测.
将上述经 HF溶液预处理过的土壤样品用核磁
共振波谱仪测定(AVANCE II 300 MH,布鲁克公
司).测试参数:光谱频率为 75郾 5 MHz、旋转频率为
5000 Hz、接触时间为 2 ms、循环延迟时间为 2郾 5 s.
根据以往土壤有机碳13C NMR的研究结果[13],各类
含碳基团所对应的13C 信号的化学位移如下:烷基
碳(0 ~ 50 ppm)、烷氧碳(50 ~ 110 ppm)、芳香碳
(110 ~ 160 ppm)和羰基碳(160 ~ 220 ppm).对核磁
共振谱峰曲线进行区域积分,可以获得土壤有机碳
中各种含碳组分的百分比.此外,计算了两个表征土
壤有机质稳定性的指标: 1 )A / O鄄A: C0 ~ 50 ppm /
C50 ~ 110 ppm(烷基碳 /烷氧碳) [22];2)芳香度(Aromatic鄄
ity):C110 ~ 165 ppm / C0 ~ 165 ppm[烷基碳 / (烷基碳+烷氧碳
+芳香碳)伊100% [23] .
1郾 4摇 数据处理
所有数据均为 4 次重复的平均值.数据处理均
在 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 13郾 0 软件上完成.采
用单因素方差分析(one鄄way ANOVA )和新复极差
法(SSR)比较不同数据组间的差异,显著性水平设
定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 天然灌木林改造成板栗林后土壤基本理化性
质的变化
由表 1 可以看出,天然灌木林改造成板栗林后
对土壤性质产生显著的影响. 板栗林土壤的有机碳
含量为天然灌木林土壤的 71郾 4% ;速效养分(包括
碱解氮、有效磷和速效钾)也显著低于天然灌木林
土壤,土壤 pH值显著下降.但两种林分土壤的全氮
含量差异不显著.
表 1摇 天然灌木林和板栗林(0 ~ 20 cm)土壤的基本理化性质
Table 1摇 Soil (0-20 cm) properties of native shrub forest and Chinese chestnut forest
森林类型
Forest type
pH
(H2O)
有机碳
Organic carbon
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
碱解氮
Alkalyzable N
(mg·kg-1)
有效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
NF 5郾 01a 18郾 9a 1郾 32a 73郾 9b 4郾 89b 86郾 3b
CF 4郾 76b 13郾 5b 1郾 38a 93郾 2a 9郾 91a 119郾 7a
NF:天然灌木林 Native shrub forest; CF:板栗林 Chinese chestnut forest郾 同列数据后不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters within the
same column meant significantly different at 0郾 05 level. 下同 The same below.
1663 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 商素云等: 天然灌木林改造成板栗林对土壤碳库和氮库的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
2郾 2摇 天然灌木林改造成板栗林后土壤活性碳库和
氮库的变化
天然灌木林改造成板栗林后,土壤 WSOC、MBC
和 ROC 含量分别下降了 42郾 9%、53郾 9%和 33郾 9%;
WSOC / TOC 和 MBC / TOC 分别下降了 20郾 5% 和
33郾 3%,而土壤 ROC / TOC没有显著变化;土壤WSON
和 MBN含量分别下降 35郾 7%和 45郾 5%(表 2).
2郾 3摇 天然灌木林改造成板栗林对土壤有机碳化学
结构特征的影响
由图 1 可以看出,天然灌木林和板栗林土壤有
机碳的 NMR谱图均包含 4 个核磁共振区:烷基碳区
(0 ~ 50 ppm)、烷氧碳区(50 ~ 110 ppm)、 芳香碳区
(110 ~ 160 ppm)和羰基碳区(160 ~ 220 ppm).而且
芳香碳区(110 ~ 160 ppm)的共振信号明显较弱.天
然灌木林和板栗林土壤有机碳中的碳形态以烷基碳
图 1摇 天然灌木林和板栗林土壤有机碳的固态13C核磁共振
波谱谱图
Fig. 1摇 Solid鄄state 13C NMR spectra for soil organic carbon of
native shrub forest and Chinese chestnut forest.
NF:天然灌木林 Native shrub forest; CF:板栗林 Chinese chestnut for鄄
est.
和烷氧碳为主.天然灌木林改造成板栗林后,土壤有
机碳中烷氧碳和羰基碳的比例显著下降,烷基碳和
芳香碳比例显著增加;土壤有机碳的 A / O鄄A 值和芳
香度均显著增加(表 3).
3摇 讨摇 摇 论
土地利用方式的变化显著影响着土壤水溶性碳
的含量[6,24] . Chen 等[6]研究表明,将天然林改造成
松树林后,土壤 WSOC 含量下降了 17郾 7% . 本研究
结果中,将天然阔叶林改造成板栗林并集约经营 20
年后,土壤 WSOC含量显著下降(表 2).土壤 WSOC
的变化与土地利用方式和经营管理措施密切相关.
在板栗林的经营管理过程中,去除林下灌木和杂草
并进行翻耕等集约经营措施会使板栗林土壤的水土
涵养功能较差,更易引起土壤中水溶性有机碳流失.
另外,板栗林集约化经营通常包含施肥措施,板栗树
的生长速度相对较快,对林地土壤的养分吸收也相
对较快,在一定程度上促进了土壤有机质的分解,从
而导致了土壤有机质的耗竭(表 1),最终引起土壤
水溶性有机碳含量的下降. 天然灌木林改造成板栗
林后,土壤 ROC含量也显著下降(表 2),与土壤有
机碳和 WSOC 的变化趋势相同. 由此可以认为,与
天然灌木林相比,集约经营板栗林的土壤碳库存在
一定程度的耗竭状况. 如何对板栗林土壤进行外源
有机碳的摄入将是今后关于板栗林土壤可持续经营
的重要研究内容之一.
土壤水溶性有机氮(WSON)在森林生态系统氮
循环中起着非常重要的作用. 其主要来源于新鲜的
凋落物、土壤腐殖质、根系和微生物的代谢产物和分
泌物、降雨淋溶产物以及外源性氮输入等[25] .不同
表 2摇 天然灌木林改造成板栗林对土壤活性碳库和氮库的影响
Table 2摇 Effect of conversion from native shrub forest to Chinese chestnut forest on the different labile carbon and nitrogen
pools in soil
森林类型
Forest type
WSOC
(mg·kg-1)
MBC
(mg·kg-1)
ROC
(g·kg-1)
WSOC / TOC
(% )
MBC / TOC
(% )
ROC / TOC
(% )
WSON
(mg·kg-1)
MBN
(mg·kg-1)
NF 73郾 5a 395郾 1a 3郾 68a 0郾 4a 1郾 8a 19郾 6a 16郾 5a 78郾 5a
CF 42郾 0b 182郾 3b 2郾 43b 0郾 3b 1郾 2b 18郾 1b 11郾 6b 42郾 8b
表 3摇 天然灌木林改造成板栗林对土壤不同含碳组分百分比的影响
Table 3摇 Effect of conversion from native shrub forest to Chinese chestnut forest on the percentage of different carbon frac鄄
tions in soil
森林类型
Forest type
烷基碳
Alkyl C
(% )
烷氧碳
O鄄alkyl C
(% )
芳香碳
Aromatic C
(% )
羧基碳
Carbonyl C
(% )
A / O鄄A 芳香度
Aromaticity
(% )
NF 28郾 4b 50郾 3a 3郾 1b 18郾 2a 0郾 57b 3郾 8b
CF 38郾 8a 33郾 8b 14郾 4a 13郾 1b 1郾 15a 16郾 6a
266 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 23 卷
森林土壤的 WSON 含量在不同的供试土壤中差异
较大. Smolander 等[26]和王清奎等[27]研究表明,森
林土壤的 WSON均低于 10 mg·kg-1 . Chen 等[28]对
温带森林土壤的研究结果表明,大部分表层土壤的
WSON含量介于 6郾 5 ~ 16郾 3 mg·kg-1之间. 而张彪
等[29]对福建建瓯万林自然保护区内细柄阿丁枫天
然林、米槠天然林和杉木人工林土壤的研究表明,3
种林分的土壤WSON含量均在 50 mg·kg-1以上.郝
敬梅等[30] 报道,红松林土壤 WSON 含量在 70
mg·kg-1以上. 本研究中,天然灌木林和板栗林的
WSON含量分别为 16郾 8 和 12郾 4 mg·kg-1,与 Chen
等[28]的研究结果较为一致.而板栗林土壤 WSON含
量与盛卫星等[31]的研究结果也非常接近.不同森林
土壤 WSON含量的巨大差异可能是森林类型、经营
措施、气候、取样日期以及样品分析方法等因素的差
异所造成的[25] . 本研究中,天然阔叶林改造成板栗
林并经过 20 年集约经营,土壤 WSON 含量显著下
降. WSON下降的原因与WSOC变化机理相似,可能
是不同林分凋落物的差异和不同的经营管理措施引
起的.
微生物生物量碳 ( MBC)和微生物生物量氮
(MBN)是土壤有机碳库和氮库中非常活跃的组分,
近几年来被作为表征研究土壤有机质周转和评价土
壤肥力状况的重要指标之一[32] .目前有关天然林或
次生林改造成人工林对土壤 MBC和 MBN的影响在
国内外已有不少报道[6, 33] .方丽娜等[33]的研究结果
表明,次生林转化为橡胶林后,土壤 MBC显著下降.
本研究也表明,将天然阔叶林改造成板栗林后,土壤
MBC和 MBN含量显著下降(图 1).究其原因:1)两
种林分凋落物的差异. 天然灌木林的凋落物或植株
死亡残体的植株含碳量要高于板栗林凋落物的含碳
量.因此凋落物或植株残体分解后进入到土壤的含
碳化合物会更加丰富,给土壤中微生物的生长提供
了非常好的生长环境;2)土壤 pH的差异.板栗林土
壤的 pH显著低于天然板栗林土壤,而土壤酸化会
对土壤微生物的生长产生一定的抑制作用,从而导
致土壤 MBC和 MBN显著下降[34-35] .
13C CPMAS核磁共振波谱分析法是目前研究土
壤有机碳化学结构特征常用的方法. 该方法除了定
性研究土壤有机碳库中主要存在哪些含碳组分之
外,还可以对土壤中不同碳组分提供半定量的试验
结果[18] .在以往的有关土壤13C CPMAS 核磁共振研
究中,大部分供试土壤有机碳都呈现出 4 个明显的
共振区:烷基碳区(0 ~ 50 ppm)、烷氧碳区(50 ~ 110
ppm)、芳香碳区(110 ~ 160 ppm)和羰基碳区(160 ~
220 ppm) [13] .本研究结果表明,两种林地土壤有机
碳的核磁共振波谱也包含上述 4 个共振区,但芳香
碳区(110 ~ 160 ppm)的共振信号明显较弱.关于不
同碳组分相对比例以往的报道中存在较大差异.如:
Chen等[6]报道,在 4 个不同碳组分中烷氧碳所占的
比例最高;Mathers 和 Xu[36]研究表明,土壤有机碳
中烷基碳所占的比例最高.从本试验结果来看,天然
灌木林土壤的有机碳以烷氧碳为主(占 50郾 3% ),其
次为烷基碳(占 28郾 4% );而板栗林土壤的有机碳以
烷基碳和烷氧碳为主,分别占 38郾 8%和 33郾 8% . 不
同研究中不同形态碳所占的比例不一样,可能与土
壤类型、气候特征、植物种类以及经营方式有关. 从
本研究结果来看,天然灌木林改造成板栗林后,土壤
有机碳中的烷氧碳和羰基碳比例显著下降,而烷基
碳和芳香碳比例显著增加. A / O鄄A 值和芳香度是表
征土壤有机质的两个重要指标.板栗林土壤的 A / O鄄
A值和芳香度均显著高于天然灌木林(图 5),表明
板栗林土壤碳库的稳定性要高于天然灌木林土壤.
结合天然灌木林改造成板栗林后土壤总有机碳
(TOC)、WSOC和 MBC 均显著下降的试验结果,推
测天然灌木林改造成板栗林并经过长期集约经营
后,土壤中的一部分活性有机碳组分转化为难降解
的碳库组分或者转化成 CO2而损失.
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作者简介摇 商素云,女,1985 年生,硕士研究生. 主要从事森
林生态系统碳循环研究,发表论文 2 篇. E鄄mail: shangsuyun
@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
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