免费文献传递   相关文献

Effects of understory removal on soil labile organic carbon pool in a Cinnamomum camphora plantation.

林下植被抚育对樟树人工林土壤活性有机碳库的影响


以我国亚热带东部地区48年生樟树人工林为对象,并以未抚育林分为对照,分析了不同林下植被处理对两种林分0~60 cm土层土壤活性有机碳含量及其比率的影响.结果表明: 与对照相比,抚育林分土壤总有机碳和易氧化碳含量均下降,且在0~10和10~20 cm土层之间的差异达到显著水平;而水溶性有机碳(0~10 和10~20 cm土层除外)和轻组有机质含量升高,但差异不显著.抚育林分土壤水溶性有机碳占总有机碳的比率高于对照,而易氧化碳占总有机碳的比率则相反.两种林分土壤中水溶性有机碳、易氧化碳、轻组有机质与总有机碳含量均呈显著或极显著相关,其中,抚育林分的易氧化碳和轻组有机质与总有机碳的相关系数大于对照,而水溶性有机碳与总有机碳则相反.两种林分中,易氧化碳、轻组有机质、总有机碳与土壤养分的相关性均达到显著或极显著水平,而抚育林分土壤水溶性有机碳与水解氮、速效磷、交换性钙和交换性镁的相关性不显著.

Taking a 48-year-old Cinnamomum camphora plantation in the eastern area of our subtropics as test object, this paper studied the labile organic carbon contents and their ratios to the total organic carbon (TOC) in 0-60 cm soil layer under effects of understory removal (UR). As compared with no understory removal (CK), the soil TOC and easilyoxidized carbon (EOC) contents under UR decreased, with a decrement of 4.8%-34.1% and 27.1%-36.2%, respectively, and the TOC and EOC contents had a significant difference in 0-10 cm and 0-20 cm layers, respectively. The watersoluble organic carbon (WSOC) (except in 0-10 cm and 10-20 cm layers) and light fraction organic matter (LFOM) under UR increaesd, but the difference was not significant. The ratio of soil WSOC to soil TOC in UR stand was higher than that in CK stand, while the ratio of soil EOC to soil TOC showed an opposite trend. In the two stands, soil WSOC, EOC, and LFOM had significant or extremely significant correlations with soil TOC, and the correlation coefficients of soil EOC and LFOM with soil TOC were higher in UR stand than in CK, but the correlation coefficient between soil WSOC and TOC was in opposite. The soil EOC, LFOM, and TOC in the two stands were significantly or extremely significantly correlated with soil nutrients, but the soil WSOC in UR stand had no significant correlations with soil hydrolyzable N, available P, exchangeable Ca, and exchangeable Mg.


全 文 :林下植被抚育对樟树人工林土壤活性
有机碳库的影响*
吴亚丛摇 李正才**摇 程彩芳摇 刘荣杰摇 王摇 斌摇 格日乐图
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 浙江富阳 311400)
摘摇 要摇 以我国亚热带东部地区 48 年生樟树人工林为对象,并以未抚育林分为对照,分析了
不同林下植被处理对两种林分 0 ~ 60 cm 土层土壤活性有机碳含量及其比率的影响.结果表
明: 与对照相比,抚育林分土壤总有机碳和易氧化碳含量均下降,且在 0 ~ 10 和 10 ~ 20 cm土
层之间的差异达到显著水平;而水溶性有机碳(0 ~ 10 和 10 ~ 20 cm 土层除外)和轻组有机质
含量升高,但差异不显著.抚育林分土壤水溶性有机碳占总有机碳的比率高于对照,而易氧化
碳占总有机碳的比率则相反.两种林分土壤中水溶性有机碳、易氧化碳、轻组有机质与总有机
碳含量均呈显著或极显著相关,其中,抚育林分的易氧化碳和轻组有机质与总有机碳的相关
系数大于对照,而水溶性有机碳与总有机碳则相反.两种林分中,易氧化碳、轻组有机质、总有
机碳与土壤养分的相关性均达到显著或极显著水平,而抚育林分土壤水溶性有机碳与水解
氮、速效磷、交换性钙和交换性镁的相关性不显著.
关键词摇 樟树人工林摇 林下植被抚育摇 活性有机碳摇 轻组有机质
文章编号摇 1001-9332(2013)12-3341-06摇 中图分类号摇 S714摇 文献标识码摇 A
Effects of understory removal on soil labile organic carbon pool in a Cinnamomum camphora
plantation. WU Ya鄄cong, LI Zheng鄄cai, CHENG Cai鄄fang, LIU Rong鄄jie, WANG Bin, GERI Le鄄
tu ( Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang 311400, Zhejiang, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(12): 3341-3346.
Abstract: Taking a 48鄄year鄄old Cinnamomum camphora plantation in the eastern area of our sub鄄
tropics as test object, this paper studied the labile organic carbon contents and their ratios to the
total organic carbon (TOC) in 0-60 cm soil layer under effects of understory removal (UR). As
compared with no understory removal (CK), the soil TOC and easily鄄oxidized carbon (EOC) con鄄
tents under UR decreased, with a decrement of 4. 8% -34. 1% and 27. 1% -36. 2% , respectively,
and the TOC and EOC contents had a significant difference in 0 -10 cm and 0 -20 cm layers,
respectively. The water鄄soluble organic carbon (WSOC) (except in 0-10 cm and 10-20 cm la鄄
yers) and light fraction organic matter (LFOM) under UR increaesd, but the difference was not
significant. The ratio of soil WSOC to soil TOC in UR stand was higher than that in CK stand, while
the ratio of soil EOC to soil TOC showed an opposite trend. In the two stands, soil WSOC, EOC,
and LFOM had significant or extremely significant correlations with soil TOC, and the correlation
coefficients of soil EOC and LFOM with soil TOC were higher in UR stand than in CK, but the cor鄄
relation coefficient between soil WSOC and TOC was in opposite. The soil EOC, LFOM, and TOC
in the two stands were significantly or extremely significantly correlated with soil nutrients, but the
soil WSOC in UR stand had no significant correlations with soil hydrolyzable N, available P, ex鄄
changeable Ca, and exchangeable Mg.
Key words: Cinnamomum camphora plantation; understory removal; soil labile organic carbon;
light fraction organic matter.
*中国林业科学研究院亚热带林业研究所基本科研业务费重点项目(RISF6152)、浙江省重点科技创新团队项目(2010R50030)和浙江省自然
科学基金项目(LY12C03012)资助.
**通讯作者. E鄄mail: lizccaf@ 126. com
2013鄄01鄄30 收稿,2013鄄09鄄11 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 12 月摇 第 24 卷摇 第 12 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, Dec. 2013,24(12): 3341-3346
摇 摇 森林生态系统是地球上重要的陆地生态系统之
一,森林土壤碳库约占全球土壤碳库的 39% [1] . 森
林土壤碳库的微小变化,都可能引起大气 CO2浓度
的显著变化[2] . 根据其功能、周转时间以及化学属
性的不同,土壤有机碳库可分为活性库、慢性库和惰
性库 3 种类型[3] .土壤碳库的动态变化主要体现在
土壤活性碳库中[4-5] . 土壤活性有机碳具有移动较
快、稳定性较差、易氧化和易分解的特点,其形态和
空间位置对植物和土壤微生物的活性较高[6],土壤
活性有机碳能够直接参与土壤生物化学转化过程,
为土壤微生物的活动提供能源,同时也是土壤养分
的驱动力[7] .虽然土壤活性有机碳占土壤总有机碳
的比例相对较小,但能反映出土壤管理措施和环境
变化引起的土壤的微小变化. 土壤活性有机碳的研
究是森林土壤碳库动态及其调控机理研究的重要方
面,对于土壤养分流的调控、土壤肥力的维持和碳循
环动态平衡机制的完善具有十分重要的意义.
目前,有关土地利用变化对土壤活性有机碳库
的影响研究较多,并取得了一定的成果[8-10],但土地
利用方式转变后,林地的管理措施(影响植被的结
构与组成)对土壤活性有机碳库的影响研究相对较
少,尤其是林下植被抚育对土壤活性有机碳库的影
响的研究报道还很欠缺. 本文以我国亚热带东部地
区樟树人工林为对象,研究不同林下植被抚育措施
对樟树人工林土壤活性有机碳含量及其剖面分布,
以及土壤活性有机碳库的影响,旨在为深入研究人
工林土壤有机碳在区域和全球碳循环中的作用,科
学地经营管理人工林提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究样地设在浙江省富阳市中国林业科学研究
院亚热带林业研究所实验林场(30毅03忆 N, 119毅57忆
E).该地区属典型的北亚热带季风气候,年均气温
16. 2 益,年均降水量 1464 mm,无霜期 237 d;地形
多为丘陵和缓坡,土壤类型为发育于石英、长石砂岩
上的微酸性红壤.该地区历史上为广阔的森林地带,
亚热带常绿–落叶阔叶林演替为顶级群落. 由于频
繁的农业活动以及对木材、薪炭需求量的增加,原始
森林被大量砍伐,逐渐转化为次生林、人工林和农业
用地等.
试验样地处于山地丘陵地带,样地中的樟树
(Cinnamomum camphora)人工林是通过皆伐残次次
生林改造而来,人工造林时间为 1964 年冬,初植密
度为 4 m 伊 4 m.因护林防火的需要,造林后 4 ~ 5 年
曾对靠近居民区的部分林分进行了一次林下植被抚
育管理,就地伐去的林下灌木及草本植物存留于林
分地表,目前已成为樟树纯林;而未进行林下植被抚
育的林分目前已形成了以樟树、青冈(Cyclobalanop鄄
sis glauca)、檵木(Loropetalum chinensis)等为主的复
层混交林林分结构. 本研究中将前一林分设为林下
植被抚育处理( understory removal,简称 UR)样地,
并以未进行林下植被抚育林分样地为对照(CK).两
种林分除了受到雪灾和风灾等自然因素干扰以外,
均没有受到其他人为因素的干扰. 样地基本概况见
表 1.
1郾 2摇 样地调查及采样
2012 年春季,在抚育林分和对照林分样地内分
别设立 5 个 20 m 伊 20 m 调查样方,各样方的立地
条件相似,坡向为阳坡、坡度 15毅左右,成土母质为
石英、长石砂岩发育的微酸性红壤. 2012 年 7 月,在
两种林分的每个样方内,按“S冶形布设 5 个点,除去
地表凋落物后,挖掘土壤剖面,按 0 ~ 10 cm、10 ~ 20
cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 50 cm和 50 ~ 60 cm
分层采集土壤样品,并将每个样方 5 个样点同一层
次的土壤样品进行混合.土样带回实验室后,立即去
除石砾和根系,过 2 mm筛后分成 2 份,一份装入自
封袋后在 4 益下鲜样保存,用于水溶性有机碳的测
定;另一份自然风干,用于土壤总有机碳、易氧化碳、
轻组有机质和土壤养分的测定.
1郾 3摇 分析方法
土壤总有机碳采用重铬酸钾外加热法测定[11],
水溶性有机碳参照 Liang等[12]的方法测定, 易氧化
碳采用333 mmol·L-1KMnO4氧化法[13]测定,轻组
表 1摇 样地基本概况
Table 1摇 General situation of experimental plots (mean依SD)
样地
Plots
平均树高
Mean tree
height (m)
平均胸径
Mean DBH
(cm)
立木密度
Stem density
(plant·hm-2)
林龄
Stand age
(a)
郁闭度
Canopy
density
坡向
Slope
aspect
林下植被
Understory
vegetation
UR 13. 5依1. 07 18. 96依1. 98 917依88 48 0. 9 阳坡 无灌木,少量草本
CK 10. 0依0. 59 10. 58依2. 62 1658依300 48 0. 9 阳坡 灌草丛生
UR: 抚育林分 Understory removal; CK:未抚育林分(对照) Understory present (control) . 下同 The same below.
2433 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 不同林分 0 ~ 60 cm土壤活性碳含量的比较
Table 2摇 Comparison of 0-60 cm soil labile organic carbon contents in the stands (mean依SD)
土层
Soil layer
(cm)
土壤总有机碳
TOC (g·kg1)
UR CK
水溶性有机碳
WSOC (mg·kg1)
UR CK
易氧化碳
EOC (g·kg1)
UR CK
轻组有机质
LFOM (g·kg1)
UR CK
0 ~10 26. 08依3. 79a 36. 24依3. 71b 68. 99依7. 48 72. 49依5. 61 6. 11依0. 32a 9. 55依1. 95b 26. 83依2. 77 26. 45依7. 84
10 ~ 20 16. 56依3. 01a 25. 14依3. 79b 63. 83依5. 53 67. 63依9. 17 2. 54依0. 09 3. 98依1. 70 15. 54依4. 26 12. 52依3. 58
20 ~ 30 13. 42依1. 40 18. 84依3. 93 61. 43依6. 31 55. 36依14. 83 2. 34依0. 40 3. 21依1. 02 15. 21依4. 64 9. 74依2. 80
30 ~ 40 12. 38依1. 36 15. 84依4. 96 63. 48依2. 27 51. 23依12. 08 2. 16依0. 24 3. 00依0. 79 12. 54依4. 29 7. 36依3. 23
40 ~ 50 11. 32依2. 02 13. 49依4. 27 56. 06依5. 55 51. 12依12. 07 1. 41依0. 53 1. 95依0. 60 11. 01依3. 94 7. 71依3. 76
50 ~ 60 11. 52依2. 26 12. 10依4. 20 60. 28依6. 25 55. 06依11. 87 1. 34依0. 02 1. 86依0. 50 8. 02依0. 90 7. 24依1. 03
TOC: Total organic carbon; WSOC: Water soluble organic carbon; EOC: Easily oxidized carbon; LFOM: Light fraction organic matter. 同行中不同小
写字母表示差异显著(P< 0. 05) Values within the same line with different lowercase letters meant significant difference at 0. 05 level.下同 The same
below.
有机质采用 1. 7 g·mL-1的碘化钠重液进行分
离[14],土壤养分采用常规方法[15]测定.
1郾 4摇 数据处理
文中数据应用 Excel 和 SPSS 16. 0 软件进行统
计分析及制图.用独立样本 t 检验的方法分析不同
林分土壤活性有机碳的差异显著性,用双因素 Pear鄄
son系数分析其相关性,采用双尾检验. 显著性水平
设定为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 林下植被抚育对樟树人工林土壤活性有机碳
含量的影响
由表 2 可以看出,在 0 ~ 60 cm 土壤各层中,与
对照(未抚育林分)相比,抚育林分土壤总有机碳含
量降低了 4. 8% ~34. 1% ,其中 0 ~ 10 cm和 10 ~ 20
cm 层土壤总有机碳含量分别降低 28. 0% 和
34郾 1% ,差异达到显著水平;抚育林分 0 ~ 10 cm 和
10 ~ 20 cm 土层的水溶性有机碳含量分别降低
4郾 8%和 5. 6% ,而其余土层增加了 9. 5% ~ 23. 9% ,
但各土层间的差异均未达到显著水平;抚育林分
0 ~ 60 cm各土层中易氧化碳含量降低了 27郾 1% ~
36郾 2% ,其中 0 ~ 10 cm 土层易氧化碳含量降低
36郾 0% ,差异达到显著水平. 两种林分中,表层(0 ~
10 cm)土壤的轻组有机质含量均最高,且抚育林分
轻组有机质含量均高于对照,但差异均未达到显著
水平.
2郾 2摇 不同林分土壤活性有机碳占总有机碳的比率
由表 3 可以看出,随着土壤深度的增加,抚育和
对照林分中的土壤水溶性有机碳占总有机碳的比率
逐渐上升,在 0. 3% ~0. 5%和 0. 2% ~0. 5%之间波
动,其中,0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm 土层水溶性有机碳
占总有机碳的比率达到显著差异,20 ~ 30 cm、30 ~
40 cm土层达到极显著差异.与对照相比,抚育林分
水溶性有机碳占总有机碳的比率较高;而易氧化碳
占总有机碳的比率均较低(20 ~ 30 cm 土层除外),
介于 11. 6% ~23. 4%之间,但各层间差异不显著.
2郾 3摇 土壤活性有机碳与总有机碳的相关性
由图 1 可以看出,两种林分中,0 ~ 60 cm 层土
壤各活性碳组分与土壤总有机碳的相关性达到显著
或极显著水平.与对照相比,抚育林分中易氧化碳和
轻组有机质与土壤总有机碳的相关系数较高,而水
溶性有机碳与土壤总有机碳的相关系数则较低. 这
说明活性碳含量与土壤总有机碳的丰缺密切相关.
同时,受不同林下植被处理方式的影响,不同类型的
土壤活性碳含量也存在一定的差异.
2郾 4摇 土壤有机碳与土壤养分的关系
由表 4 可以看出,抚育林分土壤活性碳与土壤
养分的相关性普遍低于对照.对照林分中,土壤总有
机碳、易氧化碳、水溶性有机碳和轻组有机质与土壤
养分之间的相关性均达到极显著水平;抚育林分中,
水溶性有机碳与水解氮、速效磷、交换性钙和交换性
镁的相关性不显著,其他活性碳组分均与土壤养分
表现出显著或极显著相关. 这表明土壤养分的供应
在很大程度上取决于土壤有机碳的含量.
表 3摇 不同林分 0 ~ 60 cm土壤活性有机碳占总有机碳的比

Table 3摇 Ratios of 0-60 cm soil labile organic carbons to
total organic carbon in the stands (%)
土层
Soil layer
(cm)
WSOC / TOC
UR CK
EOC / TOC
UR CK
0 ~ 10 0. 26a 0. 20b 23. 43 26. 35
10 ~ 20 0. 39a 0. 27b 15. 34 15. 83
20 ~ 30 0. 46A 0. 29B 17. 44 17. 04
30 ~ 40 0. 51A 0. 32B 17. 45 18. 94
40 ~ 50 0. 50 0. 38 12. 46 14. 46
50 ~ 60 0. 52 0. 46 11. 63 15. 37
同行中不同大写字母表示差异极显著(P< 0. 01) Different uppercase
letters in the same row meant significant difference at 0. 01 level.
343312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴亚丛等: 林下植被抚育对樟树人工林土壤活性有机碳库的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同林分土壤活性有机碳与总有机碳的相关关系
Fig. 1摇 Relationships between soil labile organic carbons and total organic carbon in the stands.
表 4摇 土壤有机碳与土壤养分的相关系数
Table 4摇 Correlation coefficients between soil organic car鄄
bons and soil nutrients
样地
Plots
土壤养分
Soil nutrient
总有机碳
TOC
易氧化碳
EOC
水溶性
有机碳
WSOC
轻组
有机质
LFOM
UR 全氮 Total N 0. 937** 0. 919** 0. 487** 0. 873**
水解氮 Hydrolysis N 0. 638** 0. 686** 0. 288 0. 660**
速效磷 Available P 0. 550** 0. 523** 0. 164 0. 590**
速效钾 Available K 0. 854** 0. 871** 0. 419* 0. 881**
交换性钙
Exchangeable Ca
0. 863** 0. 807** 0. 322 0. 692**
交换性镁
Exchangeable Mg
0. 787** 0. 807** 0. 315 0. 692**
CK 全氮 Total N 0. 966** 0. 916** 0. 632** 0. 810**
水解氮 Hydrolysis N 0. 905** 0. 953** 0. 566** 0. 903**
速效磷 Available P 0. 858** 0. 940** 0. 560** 0. 926**
速效钾 Available K 0. 842** 0. 938** 0. 507** 0. 908**
交换性钙
Exchangeable Ca
0. 744** 0. 892** 0. 469** 0. 884**
交换性镁
Exchangeable Mg
0. 841** 0. 904** 0. 536** 0. 868**
*P< 0. 05; ** P< 0. 01.
3摇 讨摇 摇 论
土壤有机质的短暂波动主要发生在活性较高且
易分解的部分[16],因此,研究不同林下植被抚育措
施下土壤活性有机碳的动态变化有助于更好地了解
土壤有机碳的变化机理. 本文以北亚热带东部地区
48 年生樟树人工林为对象,分析林下植被抚育对土
壤活性有机碳库的影响.
研究表明,抚育林分土壤总有机碳含量低于对
照,且 0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm 土层差异显著,这与
Yildiz等[17]和 Johnson[18]的研究结果一致. 土壤有
机碳含量主要取决于凋落物的分解速率以及植被的
归还量[10],对照林分由于保留了灌木和草本,且灌
木林细根数量多、周转快,根系分泌物也较多.此外,
对照林分较高的立木密度和形成的复层林分结构也
有利于增加土壤有机碳的输入,因此对照林分土壤
有机碳的输入量要高于抚育林分. 同时,植被凋落
物、根系分泌物和细根周转产生的碎屑也是土壤有
机碳的重要来源.此外,植被的物种组成及管理措施
等都会影响土壤有机碳的质量、数量和周转[19] .
Kume等[20]认为,森林土壤表层细根生物量在有林
下植被覆盖时比无覆盖时多,其本身的生物量和根
系分泌物及其对土壤稳定性的作用均有利于土壤有
机碳的积累.此外,清除林下植被会不同程度地降低
凋落物的分解速率[21],减少有机碳的输入量. 孙万
吉[22]在研究落叶松林下植被时发现,保留林下植被
可以加速枯枝落叶的分解,有利于土壤腐殖质的积
累.因此,林下植被的清除在一定程度上降低了土壤
总有机碳的含量.
土壤水溶性有机碳含量受多种因素的制约:一
方面取决于土壤总有机碳的含量[23],另一方面,水
溶性有机碳含量与心土层粘粒(粘粒的吸附作用)
含量具有较高的相关性[24] . 本研究中,抚育林分表
层(0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm)土壤水溶性有机碳含量
低于对照,但差异不显著.这是由于抚育林分地表无
4433 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
灌木和草本层覆盖,有机质矿化作用加强,且在雨量
充沛地区,在地表径流作用下,水溶性有机碳的流失
量增加[25] .而其余各层表现为抚育林分高于对照,
但差异不显著.这是由于一方面水溶性有机碳会随
着渗透水分迁移,另一方面,可能是因为林下植被的
清除降低了微生物群落的数量及比例[26],以及土壤
微生物对水溶性有机碳的消耗,从而使抚育林分水
溶性有机碳的积累量高于对照. Kalbitz 等[27]认为,
水溶性有机碳含量受地被物、地表径流以及土壤养
分质量、pH 值、粘土矿物的影响,同时也受土壤微生
物及真菌活动等影响.因此,水溶性有机碳的含量及
其变化是多种因素共同作用的结果.
本研究中,抚育林分土壤易氧化碳含量低于对
照,且在 0 ~ 10 cm土层差异显著,一方面,易氧化碳
含量在很大程度上取决于土壤总有机碳含量[28],林
下植被的清除减少了由灌木、草本输入土壤的有机
碳量;另一方面,抚育林分凋落物量(2. 90 t·a-1·
hm-2)低于对照(3. 87 t·a-1·hm-2),有利于对照林
分土壤有机碳的积累. 唐国勇等[29]研究发现,易氧
化碳含量的差异可能与植被凋落量和管理措施有
关,凋落物的分解可以补充易氧化碳的消耗[30] . 轻
组有机质含量与有机碳储存及其短期动态有关[31] .
在 0 ~ 60 cm各层土壤中,抚育林分轻组有机质含量
高于对照,可能是因为林下植被的清除降低了凋落
物的分解速率[32],使处于不同分解阶段的动植物残
体和微生物结构体的积累增多.
不同处理对土壤总有机碳和活性碳各组分含量
的影响程度不同,表现在土壤活性碳占总有机碳的
比率上.水溶性有机碳占总有机碳的比率反映了土
壤有机碳的流失水平,与其矿化量有着较好的正相
关性[33] .研究表明,抚育林分水溶性有机碳占总有
机碳的比率高于对照,且 0 ~ 40 cm各层土壤间的差
异达到显著或极显著水平,这与林下植被清除后改
变了土壤 pH 值[34],进而影响了微生物的活动有
关.与对照相比,抚育林分的土壤有机碳易流失,说
明林下植被抚育加重了土壤有机碳的流失量. 在土
壤有机碳自身分解特征方面,易氧化碳占总有机碳
的比率可以指示有机碳活性强度,比值越大说明土
壤有机碳活度越强,被分解矿化的潜力越大[8, 13]、
养分循环越快[35] . 本研究中,抚育林分易氧化碳占
总有机碳的比率低于对照,但各土层间的差异不显
著.与对照相比,抚育林分的土壤有机碳活度相对较
低,其自身被分解矿化的潜力较小.
两种林分中土壤总有机碳、易氧化碳和轻组有
机质与土壤养分的相关性均达到极显著水平. 抚育
林分土壤总有机碳和各活性碳组分与水解氮、速效
磷和交换性镁的相关性均低于对照. 这是因为清除
林下灌木和草本减少了有机质的输入量,同时,地表
由于无灌鄄草覆盖,抗侵蚀能力较差,从而加速了土
壤表层养分的流失[36] .抚育林分中土壤总有机碳和
各活性碳组分与速效磷的相关性均最小,可能与速
效磷含量在土壤中的变化较为复杂有关. 这与马少
杰等[25]的研究结果相一致. 两种林分中,水溶性有
机碳与土壤养分的相关性最低,其中,抚育林分水溶
性有机碳与全氮和速效钾达到显著或极显著相关,
而与其他土壤养分无显著相关. 这与水溶性有机碳
受多种因素共同作用有关.
土壤碳库的变化与碳的存在形式及其生物有效
性密切相关[9] .林下植被抚育措施影响了输入土壤
的动植物残体的数量和性质,也影响了土壤温、湿度
等理化性质.林下植被抚育没有改变土壤总有机碳
和各活性有机碳的垂直分布,各组分(水溶性有机
碳除外)均随土层深度的增加而降低,但林下植被
抚育对土壤表层(0 ~ 20 cm)有机碳含量的影响较
大.这主要与植物根系分布、凋落物数量和质量及其
与土壤活性碳的相关程度有关[37] .从本研究结果来
看,林下植被清除降低了土壤总有机碳含量和水溶
性有机碳占总有机碳的比率,同时也降低了活性有
机碳与土壤养分的相关性.
参考文献
[1]摇 IPCC. Land Use, Land Use Change and Forestry: A
Special Report of Inter鄄Governmental Panel on Climate
Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2000
[2]摇 Sundquist ET. The global carbon dioxide budget. Sci鄄
ence, 1993, 259: 934-941
[3]摇 Smith P, Smith JU, Powlson DS, et al. A comparison of
the performance of nine soil organic matter models using
datasets from seven long鄄term experiments. Geoderma,
1997, 81: 153-225
[4]摇 Whitbread AM, Lefroy RDB, Blair GJ. A survey of the
impact of cropping on soil physical and chemical proper鄄
ties in northwestern New South Wales. Australian Jour鄄
nal of Soil Research, 1998, 36: 669-681
[5]摇 Bu XL, Ding JM, Wang LM, et al. Biodegradation and
chemical characteristics of hot鄄water extractable organic
matter from soils under four different vegetation types in
the Wuyi Mountains, southeastern China. European
Journal of Soil Biology, 2011, 47: 102-107
[6]摇 Shen H (沈摇 宏), Cao Z鄄H (曹志洪), Hu Z鄄Y (胡
正义 ). Characteristics and ecological effects of the
active organic carbon in soil. Chinese Journal of Ecology
(生态学杂志), 1999, 18(3): 32-38 (in Chinese)
[7]摇 Coleman DC, Reid CPP, Cole CV. Biological strategies
of nutrient cycling in soil systems. Advances in Ecologi鄄
cal Research, 1983, 13: 1-44
543312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴亚丛等: 林下植被抚育对樟树人工林土壤活性有机碳库的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
[8] 摇 Wu J鄄G (吴建国), Zhang X鄄Q (张小全), Xu D鄄Y
(徐德应). Changes in soil labile organic carbon under
different land use in the Liupan Mountain forest zone.
Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报), 2004, 28
(5): 657-664 (in Chinese)
[9] 摇 Zhou C鄄A (周程爱), Zhang Y鄄G (张于光), Xiao Y
(肖摇 烨), et al. The effect of land use changes on soil
active organic carbon pool in Miyaluo forest zone of the
western Sichuan. Acta Ecologica Sinica (生态学报),
2009, 29(8): 4542-4547 (in Chinese)
[10]摇 Liu R鄄J (刘荣杰), Wu Y鄄C (吴亚丛), Zhang Y (张
英), et al. Comparison of soil labile organic carbon in
Chinese fir plantations and natural secondary forests in
north subtropical areas of China. Chinese Journal of
Plant Ecology (植物生态学报), 2012, 36(5): 431-
437 (in Chinese)
[11]摇 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences
(中国科学院土壤研究所). Soil Physico鄄Chemical
Analysis. Shanghai: Shanghai Science and Technology
Press, 1978 (in Chinese)
[12]摇 Liang BC, Mackenzie AF, Schnitzer M, et al. Manage鄄
ment鄄induced change in labile soil organic matter under
continuous corn in eastern Canadian soils. Biology and
Fertility of Soils, 1997, 26: 88-94
[13]摇 Xu M鄄G (徐明岗), Yu R (于摇 荣), Sun X鄄F (孙小
凤), et al. Effects of long鄄term fertilization on labile or鄄
ganic matter and carbon management index ( CMI) of
the typical soils of China. Plant Nutrition and Fertilizer
Science (植物营养与肥料学报), 2006, 12(4): 459-
465 (in Chinese)
[14]摇 Janzen HH, Campbell CA, Brandt SA, et al. Light鄄
fraction organic matter in soils from long鄄term crop rota鄄
tions. Soil Science Society of America Journal, 1992,
56: 1799-1806
[15]摇 Lu R鄄K (鲁如坤). Analytical Methods for Soil Agro鄄
chemistry. Beijing: Chinese Agricultural Science and
Technology Press, 2000 (in Chinese)
[16]摇 Zhao MX, Zhou JB, Kalbitz K. Carbon mineralization
and properties of water鄄extractable organic carbon in
soils of the south Loess Plateau in China. European
Journal of Soil Biology, 2008, 44: 158-165
[17]摇 Yildiz O, Cromack Jr K, Radosevich SR, et al. Com鄄
parison of 5th鄄 and 14th鄄year Douglas鄄fir and understory
vegetation responses to selective vegetation removal.
Forest Ecology and Management, 2011, 262: 586-597
[18]摇 Johnson DW. Soil properties beneath ceanothus and pine
stands in the eastern Sierra Nevada. Soil Science Society
of America Journal, 1995, 59: 918-924
[19]摇 Zhang J (张摇 剑), Wang S鄄L (汪思龙), Wang Q鄄K
(王清奎), et al. Content and seasonal change in soil
labile organic carbon under different forest covers. Chi鄄
nese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学报),
2009, 17(1): 41-47 (in Chinese)
[20]摇 Kume A, Satomura T, Tsuboi N, et al. Effects of un鄄
derstory vegetation on the ecophysiological characteristics
of an overstory pine, Pinus densiflora. Forest Ecology
and Management, 2003, 176: 195-203
[21]摇 Liu ZF, Wu JP, Zhou LX, et al. Effect of understory
fern (Dicranopteris dichotoma) removal on substrate uti鄄
lization patterns of culturable soil bacterial communities
in subtropical Eucalyptus plantations. Pedobiologia,
2012, 55: 7-13
[22]摇 Sun W鄄J (孙万吉). Test of understory vegetation unre鄄
moval in Larix olgensis forest. Journal of Liaoning
Forestry Science & Technology (辽宁林业科技), 2000
(2): 13, 28 (in Chinese)
[23]摇 Burford JR, Bremner JM. Relationships between the
denitrification capacities of soils and total water鄄soluble
and readily decomposable soil organic matter. Soil Biolo鄄
gy and Biochemistry, 1975, 7: 389-394
[24]摇 Kuiters AT, Mulder W. Water鄄soluble organic matter in
forest soils. Plant and Soil, 1993, 152: 225-235
[25]摇 Ma S鄄J (马少杰), Li Z鄄C (李正才), Wang B (王摇
斌), et al. Changes in soil active organic carbon under
different management types of bamboo stands. Acta Eco鄄
logica Sinica (生态学报), 2012, 32(8): 2603-2611
(in Chinese)
[26]摇 Wu JP, Liu ZF, Wang XL, et al. Effects of understory
removal and tree girdling on soil microbial community
composition and litter decomposition in two Eucalyptus
plantations in South China. Functional Ecology, 2011,
25: 921-931
[27]摇 Kalbitz K, Solinger S, Park JH, et al. Controls on the
dynamics of dissolved organic matter in soils: A review.
Soil Science, 2000, 165: 277-304
[28]摇 Andersom TH, Domsch KH. Ratios of microbial bio鄄
mass carbon to total organic carbon in arable soils. Soil
Biology and Biochemistry, 1989, 21: 471-479
[29]摇 Tang G鄄Y (唐国勇), Huang Y鄄D (黄道友), Tong C鄄
L (童成立), et al. Characteristics of soil organic car鄄
bon and microbial biomass carbon in hilly red soil re鄄
gion. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2006, 17(3): 429-433 (in Chinese)
[30]摇 Laik R, Kumar K, Das DK, et al. Labile soil organic
matter pools in a calciorthent after 18 years of afforesta鄄
tion by different plantations. Applied Soil Ecology,
2009, 42: 71-78
[31]摇 Post WM, Kwon KC. Soil carbon sequestration and
land鄄use change: Processes and potential. Global
Change Biology, 2000, 6: 317-327
[32]摇 Li Y鄄L (李媛良), Wang S鄄L (汪思龙), Yan S鄄Y (颜
绍馗 ). Short鄄term effects of understory vegetation
removal on nutrient cycling in litter layer of Chinese fir
plantation. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生
态学报), 2011, 22(10): 2560-2566 (in Chinese)
[33]摇 Li Z鄄P (李忠佩), Zhang T鄄L (张桃林), Chen B鄄Y
(陈碧云). Dynamics of content of soluble organic car鄄
bon and its relation to mineralization of soil organic car鄄
bon. Acta Pedologica Sinica (土壤学报), 2004, 41
(4): 544-551 (in Chinese)
[34]摇 Xiong YM, Xia HP, Li ZA, et al. Impacts of litter and
understory removal on soil properties in a subtropical
Acacia mangium plantation in China. Plant and Soil,
2008, 304: 179-188
[35]摇 Zhu Z鄄J (朱志建), Jiang P鄄K (姜培坤), Xu Q鄄F (徐
秋芳). Study on the active organic carbon in soil under
different types of vegetation. Forest Research (林业科学
研究), 2006, 19(4): 523-526 (in Chinese)
[36]摇 Qin H鄄L (秦红灵), Gao W鄄S (高旺盛), Ma Y鄄C (马
月存), et al. Effects of no鄄tillage on soil properties af鄄
fecting wind erosion during fallow in ecotone of north
China. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2007, 27
(9): 3778-3784 (in Chinese)
[37] 摇 Jobb佗gy EG, Jackson RB. The vertical distribution of
soil organic carbon and its relation to climate and vegeta鄄
tion. Ecological Applications, 2000, 10: 423-436
作者简介摇 吴亚丛,女,1988年生,硕士研究生.主要从事森林
生态学、土壤有机碳的研究. E鄄mail: wuyacong0805@163. com
责任编辑摇 李凤琴
6433 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