全 文 ：喀斯特峰丛洼地原生林土壤团聚体
有机碳的剖面分布*
卢凌霄1,2,3摇 宋同清1,2摇 彭晚霞1,2摇 曾馥平1,2摇 王克林1,2**摇 徐云蕾1,2摇 俞摇 孜4摇 刘摇 艳4
( 1中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室, 长沙 410125; 2中国科学院环江喀斯特生态系统观测
研究站, 广西环江 547100; 3中国科学院研究生院, 北京 100049; 4广西水土保持监测总站, 南宁 530023)
摘摇 要摇 以喀斯特峰丛洼地的伊桐、侧柏和菜豆树 3 个原生林植物群落为对象,分析了土壤
团聚体的组成、有机碳及其剖面分布.结果表明: 3 个植物群落的土壤分布均以>2 mm大粒径
团聚体为主,约占土壤团聚体总量的 76% . 土壤总有机碳含量介于 12. 73 ~ 68. 66 g·kg-1之
间,群落类型显著影响土壤有机碳含量及其分布. <1 mm 小粒径团聚体中的有机碳含量比
>2 mm团聚体稍高,但大部分土壤有机碳储存在大粒径团聚体中,>2 mm 团聚体对土壤有机
碳的贡献率约 70% . 2 ~ 5 和 5 ~ 8 mm团聚体含量与土壤有机碳含量呈显著正相关.提高土壤
中 2 ~ 8 mm团聚体的含量能有效增强喀斯特地区土壤固碳能力.伊桐群落 2 ~ 8 mm 土壤团
聚体的含量及其全土有机碳含量分别达 46%和 37. 62 g·kg-1,伊桐更适合作为喀斯特地区
生态恢复树种.
关键词摇 土壤团聚体摇 土壤有机碳摇 原生林摇 喀斯特峰丛洼地
文章编号摇 1001-9332(2012)05-1167-08摇 中图分类号摇 S151. 9,S152. 4摇 文献标识码摇 A
Profile distribution of soil aggregates organic carbon in primary forests in Karst cluster鄄peak
depression region. LU Ling鄄xiao1,2,3, SONG Tong鄄qing1,2, PENG Wan鄄xia1,2, ZENG Fu鄄ping1,2,
WANG Ke鄄lin1,2, XU Yun鄄lei1,2, YU Zi4, LIU Yan4 (1 Institute of Subtropical Agriculture, Chinese
Academy of Sciences, Changsha 410125, China; 2Huanjiang Observation and Research Station for
Karst Ecosystems, Chinese Academy of Sciences, Huanjiang 547200, Guangxi, China; 3Graduate Uni鄄
versity of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4Guangxi Monitoring Station of Soil
and Water Conservation, Nanning 530023, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(5): 1167-1174.
Abstract: Soil profiles were collected from three primary forests ( Itoa orientalis, Platycladus orien鄄
talis, and Radermachera sinica) in Karst cluster鄄peak depression region to study the composition of
soil aggregates, their organic carbon contents, and the profile distribution of the organic carbon. In
the three forests, >2 mm soil aggregates were dominant, occupying about 76% of the total. The
content of soil total organic carbon ranged from 12. 73 to 68. 66 g·kg-1, with a significant differ鄄
ence among the forests. The organic carbon content in <1 mm soil aggregates was slightly higher
than that in >2 mm soil aggregates, but most of soil organic carbon was stored in the soil aggregates
with greater particle sizes. About 70% of soil organic carbon came from >2 mm soil aggregates.
There was a significant positive relationship between the contents of 2-5 and 5-8 mm soil aggre鄄
gates and the content of soil organic carbon. To increase the contents of 2 -8 mm soil aggregates
could effectively improve the soil carbon sequestration in Karst region. In Itoa orientalis forest, 2-8
mm soil aggregates accounted for 46% of the total, and the content of soil total organic carbon
reached to 37. 62 g·kg-1, which implied that Itoa orientalis could be the suitable tree species for
the ecological restoration in Karst region.
Key words: soil aggregate; soil organic carbon; primary forest; Karst cluster鄄peak depression.
*中国科学院“西部行动计划冶项目(KZCX2鄄XB3鄄10)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA05070404,XDA05050205)、“十二五冶 国家科技
支撑计划项目(2011BAC09B02)、国家自然科学基金项目(31070425,31000224,30970508)和中国科学院“西部之光冶人才培养计划项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: kelin@ isa. ac. cn
2011鄄10鄄09 收稿,2012鄄03鄄05 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 5 月摇 第 23 卷摇 第 5 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, May 2012,23(5): 1167-1174
摇 摇 土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳库,
其土壤有机碳的含量约为大气碳库的 3 倍、陆地生
物碳含量的 2郾 5 倍[1] . 土壤有机碳库的微小变化都
将对全球的碳平衡产生重大影响[2] . 土壤团聚体是
土壤结构最基本的单元,对土壤的许多物理化学性
质有着重大的影响[3-5] . 不同粒径团聚体在土壤养
分的保持和供应中的作用不同[6] . 土壤有机碳在团
聚体中的分布形式决定了土壤储存和保留有机碳的
能力[7] .前人针对土壤团聚体中有机碳的分布及其
变化特征已做了很多研究. 一些学者认为,粒径
<0郾 25 mm 团聚体中的有机碳含量最高[8-9],粒径
1 ~ 2和 0郾 053 ~ 0郾 25 mm团聚体对土壤有机碳的保
护作用最大[10],得出有机碳含量随着团聚体粒径的
减小而增多的结论[11] .这些研究都表明了小粒径团
聚体在土壤固碳方面的重要作用.那么,在喀斯特地
区是否存在相同的变化规律? 目前,关于喀斯特地
区土壤养分的研究已有一些报道[12-14],但是对喀斯
特峰丛洼地不同植物群落下土壤团聚体中有机碳的
分布研究还很少.本文研究了喀斯特峰丛洼地的伊
桐( Itoa orientalis)、侧柏(Platycladus orientalis)和菜
豆树(Radermachera sinica)群落下土壤团聚体中有
机碳的分布,探索喀斯特地区土壤的固碳规律,旨在
为估算喀斯特地区的固碳潜力,以及生态恢复与重
建优化设计提供科学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区选在地处云贵高原南部边缘斜坡地带的
广西壮族自治区环江毛南族自治县 ( 24毅 44忆—
25毅33忆 N, 107毅51忆—108毅43忆 E)典型的喀斯特峰丛
洼地,最高峰为 1028郾 0 m. 该地区属于中亚热带湿
润气候,雨热同季,年均气温在 16郾 5 ~ 19郾 9 益, 1 月
平均气温 10郾 1 益,7 月平均气温 28 益,历年最低气
温-5郾 2 益,无霜期 290 d,年平均日照时数 1451 h,
年均降雨量 1389 mm,降雨多集中在 4—9 月,占全
年降雨量的 70% . 年均蒸发量 1571 mm,相对湿度
70% .喀斯特峰丛洼地原生林为亚热带常绿落叶阔
叶混交林,主要植被类型有:伊桐、侧柏、菜豆树、日
本女贞(Ligustrum japonicum)、羊蹄甲(Bauhinia pur鄄
purea)和伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)等;土壤为
石灰岩母质发育形成的棕色或黑色石灰土,样地均
设置在海拔 400 m 左右的西坡下部,坡度为 0 ~
10毅,植被覆盖度在 90%以上,土壤基本理化性质见
表 1.
1郾 2摇 研究方法
研究样地选择在人为干扰影响较小的原生林.
1郾 2郾 1 土样采集与处理 摇 在全面调查的基础上,根
据典型性和代表性的原则,于 2010 年 11—12 月选
择坡向、坡度、坡位和海拔高度基本一致的伊桐、侧
柏和菜豆树群落,每个群落设置 3 个 20 m 伊 20 m
的重复样地,分别以样地土壤平均深度为标准挖取
土壤剖面.剖面按每 10 cm为 1 层取样,每层用刀削
出硬质保鲜盒形状,套上保鲜盒,整块取出,共采集
土样 51 个,将采集的土样运回实验室,运输时要避
免震动和翻倒.在室内适当风干后沿自然裂隙掰成
约 1 cm的小土块,并剔除粗根和小石块,于室温下
风干备用.
1郾 2郾 2 分析方法 摇 采用干筛法[15]分离出 < 0郾 25、
0郾 25 ~ 0郾 5、0郾 5 ~ 1、1 ~ 2、2 ~ 5、5 ~ 8 和>8 mm 共 7
级土壤团聚体;土壤 pH采用电极电位法测定,有机
碳(SOC)采用重铬酸钾氧化鄄外加热法测定,全氮
(TN)采用半微量开氏法测定,全磷(TP)采用 NaOH
熔融鄄钼锑抗显色鄄紫外分光光度法测定,全钾(TK)
采用 NaOH熔融鄄原子吸收法测定,碱解氮(AN)采
用扩散吸收法测定,速效磷(AP)采用 NaHCO3提取鄄
钼锑抗显色鄄紫外分光光度法测定,速效钾(AK)采
用 NH4Ac 浸提鄄原子吸收法测定[16] .各粒径土壤团
聚体对土壤碳的贡献率(% )计算方法为:
团聚体对土壤有机碳的贡献率 = (该级团聚体
中有机碳含量伊该级团聚体的含量) /土壤总有机碳
表 1摇 样地土壤基本理化性质
Table 1摇 Soil physicochemical properties of plots (mean依SD, n=3)
样地
类型
Plot
type
含水量
Water
content
(% )
容重
Bulk
density
(g·cm-3)
pH 有机碳
Soil organic
carbon
(g·kg-1)
全氮
Total
nitrogen
(g·kg-1)
全磷
Total
phosphorus
(g·kg-1)
全钾
Total
potassium
(g·kg-1)
碱解氮
Available
nitrogen
(mg·kg-1)
速效磷
Available
phosphorus
(mg·kg-1)
速效钾
Available
potassium
(mg·kg-1)
玉 42郾 28依6郾 92a 1郾 06依0郾 15b 7郾 56依0郾 05a 42郾 74依17郾 22a 4郾 65依1郾 51a 1郾 00依0郾 62a 4郾 96依0郾 64b 351郾 10依115郾 01a 7郾 74依2郾 24b 102郾 90依18郾 19b
域 17郾 00依5郾 84c 1郾 27依0郾 18a 7郾 72依0郾 08a 38郾 07依7郾 58a 5郾 89依0郾 74a 0郾 26依0郾 05b 3郾 77依0郾 60c 247郾 62依56郾 09ab 2郾 77依0郾 60c 84郾 84依12郾 46b
芋 28郾 95依0郾 58b 1郾 37依0郾 02a 7郾 45依1郾 23a 19郾 45依2郾 47b 2郾 27依0郾 26b 0郾 22依0郾 22b 8郾 73依0郾 66a 140郾 38依40郾 11b 15郾 52依1郾 86a 128郾 29依15郾 07a
玉:伊桐 Itoa orientalis; 域:侧柏 Platycladus orientalis; 芋:菜豆树 Radermachera sinica. 同列不同小写字母表示差异显著(P<0郾 05) Different small
letters in the same column indicated significant difference at 0郾 05 level郾 下同 The same below郾
8611 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
含量伊100%
某级团聚体含量 =该级团聚体的重量 /各粒级
土壤团聚体重之和伊100%
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 16郾 0 软件对数据进行
统计分析.采用单因素方差分析(one鄄way ANOVA)
和最小显著差异法(LSD)比较各数据组间的差异,
用 Pearson相关系数评价不同因子间的相关关系,显
著性水平设定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同植物群落土壤团聚体的剖面分布特征
由图 1 可以看出,研究区内伊桐、侧柏和菜豆树
群落的土壤团聚体均以>2 mm 的大粒径团聚体为
主,平均含量分别达 70郾 6% 、 69郾 7% 和 88郾 2% ;
0郾 5 ~ 1、0郾 25 ~ 0郾 5 和<0郾 25 mm 粒径团聚体含量均
较少,仅占 7% ~19% .其中,伊桐群落<0郾 25 mm粒
径团聚体含量最少,而侧柏和菜豆树群落则是
0郾 25 ~ 0郾 5 mm的团聚体含量最少;伊桐和侧柏群落
中以 2 ~ 5 mm 团聚体含量最高, 而菜豆树群落中
>8 mm团聚体含量最高.
伊桐群落同一土层除 0郾 25 ~ 0郾 5 与<0郾 25 mm
粒径的团聚体差异不显著外,其他粒径团聚体之间
差异显著;不同土层间, >2 mm 的 3 个粒径土壤团
聚体的分布差异较大,而<2 mm 的 4 个粒径的分布
差异不显著.
侧柏群落在 20 ~ 50 cm 3 个土层中,5 ~ 8 和>8
mm粒径团聚体含量最高,且与其他粒径差异显著;
在 0 ~ 20 cm 土层,>8 mm 团聚体含量最少,且与其
他粒径团聚体差异显著,表层 0郾 5 ~ 1 mm 粒径团聚
体含量显著高于其他土层,10 ~ 20 cm 土层<0郾 25
mm粒径的团聚体含量显著高于其他土层 . 这可能
图 1摇 不同植物群落下土壤团聚体的分布
Fig. 1摇 Distribution of soil aggregates with different sizes under different plant communities (mean依SD, n=3)郾
玉:伊桐 Itoa orientalis; 域:侧柏 Platycladus orientalis; 芋:菜豆树 Radermachera sinica郾 下同 The same below. 不同大写字母表示不同粒径团聚体
在同一土层间差异显著,不同小写字母表示同一粒径团聚体在不同土层间差异显著(P<0郾 05) Different capital letters meant significant difference
among different size aggregates in the same soil layer, and different small letters in the same size aggregates meant significant difference in different soil
layers at 0郾 05 level, respectively郾
96115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 卢凌霄等: 喀斯特峰丛洼地原生林土壤团聚体有机碳的剖面分布摇 摇 摇 摇 摇 摇
是因为上层土壤受人为干扰导致大团聚体被破坏.
菜豆树群落各层土壤中,均以>8 mm 团聚体含
量最高,且与其他粒径团聚体差异显著,<2 mm 的
小粒径团聚体之间差异不显著;随着团聚体粒径的
减小,相同粒径的团聚体在不同土层中的分布差异
变小.
2郾 2摇 不同植物群落下土壤总有机碳含量的剖面分
布
由图 2 可以看出,3 个群落的剖面平均有机碳
含量为: 伊桐 ( 37郾 62 g · kg-1 ) > 侧柏 ( 33郾 54
g·kg-1)>菜豆树(17郾 37 g·kg-1),同一土层有机碳
含量差异显著,不同林分土壤各层有机碳含量介于
12郾 73 ~ 68郾 66 g·kg-1之间. 其中,伊桐群落土壤有
机碳含量随着土层深度的加深逐层递减,各层土壤
有机碳含量差异显著;侧柏群落土壤 20 ~ 30 cm 土
层有机碳含量最低,随着土层深度加深呈先降低后
升高趋势,各层土壤有机碳含量差异显著;菜豆树群
落中,各土层有机碳含量差异较小,0 ~ 10 和 50 ~ 60
cm土壤有机碳含量显著高于其他土层.
2郾 3摇 不同粒径土壤团聚体中有机碳含量分布
由图 3 可以看出,随着粒径的减小,3 个群落各
土层有机碳含量均略有增加. 除 0郾 25 ~ 0郾 5 和
0郾 5 ~ 1 mm粒径外,其他粒径土壤团聚体剖面平均
有机碳含量都表现为伊桐>侧柏>菜豆树.同一群落
下,<0郾 25、0郾 25 ~ 0郾 5 和 0郾 5 ~ 1 mm 粒径土壤团聚
体中有机碳含量稍高于粒径>1 mm 土壤团聚体,土
壤各粒径团聚体有机碳含量差异不显著;同土层不
同植物群落不同粒径土壤团聚体有机碳含量均差异
显著.
随土层深度的变化,各粒径土壤团聚体中有机
碳含量变化规律与土壤总有机碳含量变化规律相
似.随土层深度的加深,伊桐群落各粒径土壤团聚体
中有机碳含量均显著减小;侧柏群落各粒径团聚体
中有机碳含量表现出先减少再增加,然后再减少的
趋势,并且随着粒径的减小,其趋势越加明显;而菜
豆树群落各粒径团聚体有机碳含量的变化较小.
2郾 4摇 不同粒径土壤团聚体含量与土壤有机碳含量
的相关性
相关分析表明,土壤有机碳含量与>8 mm 团聚
体含量呈显著负相关,与 2 ~ 5 和5 ~ 8 mm含量呈显
著正相关,与 0郾 25 ~ 0郾 5、0郾 5 ~ 1 和 1 ~ 2 mm团聚体
含量呈显著正相关,但与<0郾 25 mm 团聚体含量的
相关性不显著(表 2).由此可知,团聚体粒径分布与
土壤有机碳含量关系密切,特别是提高 2 ~ 5 和 5 ~
8 mm团聚体含量将有利于土壤有机碳含量的升高.
2郾 5摇 不同粒径土壤团聚体对土壤有机碳的贡献率
由表 3 可以看出, 虽然>2 mm团聚体中的有机
碳含量比小粒径的团聚体稍低,但其贡献率高达
70% .经方差分析表明,2 ~ 5、5 ~ 8 和>8 mm团聚体
对有机碳的贡献率显著高于其他粒径团聚体, <2
mm的 4 个粒径团聚体有机碳含量稍高,但是其对
有机碳的贡献率较小且相互之间差异不显著.不同
图 2摇 不同植物群落下土壤总有机碳含量
Fig. 2摇 Soil total organic carbon content under different plant communities (mean依SD, n=3)郾
表 2摇 各粒径团聚体含量与土壤有机碳含量的相关系数
Table 2摇 Correlation coefficients of soil aggregates with different sizes and soil organic carbon content
土壤团聚体粒径 Soil aggregates size (mm)
<0郾 25 0郾 25 ~ 0郾 5 0郾 5 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 5 5 ~ 8 >8
r 0郾 009 0郾 484* 0郾 570* 0郾 580* 0郾 661** 0郾 662** -0郾 638**
*P<0郾 05;**P<0郾 01.
0711 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
图 3摇 不同植物群落下土壤各粒径团聚体有机碳含量
Fig. 3摇 Organic carbon content in soil aggregates with different
sizes under different plant communities (mean依SD, n=3)郾
表 3摇 不同植物群落下土壤各粒径团聚体对土壤有机碳含
量的贡献率
Table 3摇 Contribution of aggregates with different sizes to
soil organic carbon content (%)
群落类型
Community
type
粒径
Size
(mm)
土层深度
Soil depth (cm)
0 ~10 10 ~ 20 20 ~ 30 30 ~ 40 40 ~ 50 50 ~ 60
玉 <0郾 25 4郾 8 4郾 9 4郾 1 5郾 3 5郾 2 6郾 8
0郾 25 ~ 0郾 5 6郾 2 5郾 2 5郾 2 5郾 4 5郾 1 6郾 6
0郾 5 ~ 1 9郾 1 7郾 2 6郾 4 7郾 4 7郾 0 10郾 0
1 ~ 2 12郾 2 9郾 9 9郾 2 10郾 1 9郾 9 13郾 9
2 ~ 5 31郾 3 27郾 7 24郾 8 23郾 6 20郾 9 33郾 8
5 ~ 8 21郾 8 20郾 7 13郾 4 15郾 0 16郾 9 23郾 9
>8 17郾 4 21郾 3 24郾 2 20郾 7 29郾 7 23郾 6
域 <0郾 25 8郾 5 15郾 2 6郾 9 8郾 9 2郾 1
0郾 25 ~ 0郾 5 7郾 5 7郾 0 5郾 1 3郾 4 2郾 0
0郾 5 ~ 1 12郾 1 9郾 8 8郾 5 5郾 3 3郾 3
1 ~ 2 14郾 6 14郾 5 17郾 1 8郾 8 6郾 4
2 ~ 5 42郾 1 35郾 7 45郾 0 27郾 1 17郾 2
5 ~ 8 15郾 5 13郾 5 24郾 3 15郾 3 12郾 7
>8 4郾 9 2郾 6 56郾 8 27郾 2 34郾 8
芋 <0郾 25 3郾 5 2郾 7 3郾 7 3郾 9 3郾 1 2郾 4
0郾 25 ~ 0郾 5 2郾 3 1郾 3 1郾 8 2郾 3 1郾 6 1郾 2
0郾 5 ~ 1 3郾 5 1郾 9 2郾 6 3郾 7 2郾 6 1郾 9
1 ~ 2 6郾 0 3郾 1 3郾 9 5郾 7 5郾 5 3郾 6
2 ~ 5 12郾 8 8郾 3 9郾 2 13郾 3 15郾 7 10郾 1
5 ~ 8 11郾 2 8郾 0 8郾 5 10郾 5 13郾 4 8郾 4
>8 52郾 1 78郾 2 67郾 2 57郾 9 57郾 1 55郾 5
土壤层次下,相同粒径土壤团聚体对土壤有机碳的
贡献率差异不显著,说明土层深度不是影响团聚体
对土壤有机碳贡献率的主导因子.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同植物群落土壤团聚体的分布特征
本研究中,3 个植物群落土壤团聚体均以 >2
mm的大粒径团聚体为主,这与宁丽丹等[4]以及段
而军和于清[17]的研究结果一致.有机物质的胶结作
用有利于大粒径团聚体的形成[18-19] . 而 Lichter
等[20]研究表明,>2 mm的大团聚体含量不到 10% ,
主要是由于其研究区为农田,大量人为活动破坏了
土壤大团聚体的结构. 3 个群落土壤团聚体粒径分
布存在差异,地表植被覆盖对团聚体粒径分布有很
大的影响[21-22] .阔叶林土壤大粒径团聚体数量显著
高于针叶林[23],不同植被类型有机质输入的数量和
质量不同,根系分布以及根系分泌物的性质也不相
同,从而影响土壤的团聚过程以及团聚体的稳定
性[24] . >2 mm大粒径团聚体的剖面变化比小粒径团
聚体明显,且表层土壤>2 mm 的大粒径团聚体含量
显著低于下层.这表明大粒径团聚体稳定性较差,容
易破碎,变异性大,其含量易受人为干扰影响而显著
17115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 卢凌霄等: 喀斯特峰丛洼地原生林土壤团聚体有机碳的剖面分布摇 摇 摇 摇 摇 摇
降低[25] .而大粒径团聚体在土壤改良以及土壤新碳
固定[26]方面均有着重大作用,采取措施提高大团聚
体稳定性对提高土壤固碳能力具有重大意义.
3郾 2摇 不同植物群落下土壤总有机碳含量的剖面分
布特征
3 个群落土壤的全土、干筛团聚体有机碳含量
都非常高, 其中全土有机碳为 12郾 73 ~ 68郾 66
g·kg-1,干筛为 14郾 27 ~ 85郾 11 g·kg-1,均超过了北
方黑土[10]、旱地红壤[19]、黄土高原耕地土壤[27]等,
远高于全国土壤有机碳平均水平,石灰土则有利于
有机碳的稳定[28] . 3 种植物群落的表层土壤有机碳
含量均高于下层土壤,这与 Jim佴nez 等[29]和武小钢
等[30]的研究结果一致.土壤有机碳含量主要受植物
枯枝落叶、植物根系、动物及微生物遗体等的影响.
植物根系主要集中于土壤表层[31],而枯落物对土壤
有机碳的影响也会随着土层深度的加深而降低[32],
因而表层土壤有机碳含量较高. 随着土层深度的加
深,不同群落间的差异逐渐减小,主要是由于成土母
质大致相同所致[33] . 3 个植物群落土壤有机碳剖面
变化规律不同,可能与凋落物性质、植物根系分布和
根系分泌物性质有关[24] .
3郾 3摇 不同植物群落下土壤团聚体中有机碳含量的
分布特征
0郾 25 ~ 0郾 5 和 0郾 5 ~ 1 mm粒径团聚体中有机碳
含量最高,>1 mm的团聚体中有机碳含量随粒级增
大而减小,这与安韶山等[34]的研究结果一致. 土壤
中有更多的有机碳储存到小粒径团聚体中,使土壤
有机碳稳定性提高,有利于有机碳积累.不同植物群
落土壤团聚体有机碳含量的剖面变化规律不同,但
与土壤总有机碳的垂直变化规律一致. 伊桐为常绿
阔叶树种,林下植被丰富,有利于土壤有机碳的积
累,随土层深度的加深,伊桐群落各粒径团聚体有机
碳含量逐渐降低;侧柏根系集中于土壤表层0 ~ 40
cm,其根系能分泌磷酸酶和蛋白酶,加速有机质分
解[35],加之侧柏样地稍有坡度,上层土壤有机质流
失和漏失较多[36],因此,侧柏群落出现土壤有机碳
含量先降低后升高再降低的规律;菜豆树根系肉质
膨大,对土壤养分消耗大[37],导致群落表层土壤各
粒级团聚体有机碳含量接近于下层母质有机碳含
量,随土层深度的加深, 各粒径团聚体有机碳含量
变化较小.
3郾 4摇 土壤各粒径团聚体对土壤有机碳的贡献率
虽然土壤大团聚体有机碳含量较低,但是其对
土壤有机碳的贡献率最大. 这是因为这个粒径的团
聚体含量占了绝对优势 郾 3 个植物群落的土壤团聚
体均以>2 mm的大粒径团聚体为主,占总团聚体的
70%以上,其含量远远大于其他粒径团聚体含量.不
同粒径土壤团聚体含量与土壤有机碳分布关系密
切,这与邱莉萍等[27]的研究结果一致. 相关分析表
明,2 ~ 5 和 5 ~ 8 mm团聚体与土壤有机碳含量呈显
著正相关,因此,增加 2 ~ 8 mm 团聚体含量,能提高
土壤的固碳能力.土壤有机碳含量与>8 mm 团聚体
含量呈显著负相关,可能是由于>8 mm 团聚体主要
是根系作用或者土壤板结造成的[38],其中的有机碳
不稳定,周转速度快,易分解流失[39] .
4摇 小摇 摇 结
喀斯特地区 3 个原生林群落土壤有机碳含量均
高于全国平均水平. <1 mm 的小粒径团聚体有机碳
含量比大粒径团聚体稍高,但 3 个群落均以大粒径
团聚体为主,大粒径团聚体对喀斯特地区土壤的贡
献率远高于小粒径团聚体,2 ~ 5 和 5 ~ 8 mm团聚体
与土壤有机碳含量呈显著正相关. 采取措施增加
2 ~ 8 mm土壤团聚体含量,能增强土壤抗蚀性,减少
水土流失,提高喀斯特地区的固碳能力. 3 种群落均
在一定程度上改善了土壤的结构性状,其中伊桐群
落的效果最好,不仅减少了>8 mm 团块的数量,而
且明显提高了土壤颗粒的团聚作用,显著增加了
2 ~ 8 mm 土壤团聚体的含量,促进其土壤有机碳的
积累.因此,伊桐更适合作为喀斯特地区生态恢复和
重建的树种.
参考文献
[1] 摇 Pan G鄄X (潘根兴), Li L鄄Q (李恋卿), Zhang X鄄H
(张旭辉), et al. Soil organic carbon storage of China
and the sequestration dynamics in agricultural lands.
Advance in Earth Science (地球科学进展), 2003, 18
(4): 609-618 (in Chinese)
[2]摇 Urbanek E, Smucker AJM, Horn R. Total and fresh
organic carbon distribution in aggregate size classes and
single aggregate regions using natural 13C / 12 C tracer.
Geoderma, 2011, 164: 164-171
[3]摇 Lu J鄄W (卢金伟), Li Z鄄B (李占斌). Advance in soil
aggregate study. Research of Soil and Water Conservation
(水土保持研究), 2002, 9(1): 81-85 (in Chinese)
[4]摇 Ning L鄄D (宁丽丹), Shi H (石摇 辉), Zhou H鄄J (周
海军), et al. Quantitative characteristics of soil aggre鄄
gates under different vegetations in upper reach of Min鄄
jiang River. Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2005, 16(8): 1405-1410 (in Chinese)
[5]摇 Six J, Conant RT, Paul EA, et al. Stabilization mecha鄄
nisms of soil organic matter: Implications for C鄄satura鄄
2711 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
tion of soils. Plant and Soil, 2002, 241: 155-176
[6]摇 Chen E鄄F (陈恩凤), Zhou L鄄K (周礼恺), Wu G鄄Y
(武冠云). Performances of soil microaggregates in sto鄄
ring and supplying moisture and nutrients and role of
their compositional proportion in judging fertility level.
Acta Pedologica Sinica (土壤学报), 1994, 31 (1):
18-25 (in Chinese)
[7]摇 Mohammadi J, Motaghian MH. Spatial prediction of soil
aggregate stability and aggregate鄄associated organic car鄄
bon content at the catchment scale using geostatistical
techniques. Pedosphere, 2011, 21: 389-399
[8]摇 Shrestha BM, Sitaula BK, Singh BR, et al. Soil organic
carbon stocks in soil aggregates under different land use
systems in Nepal. Nutrient Cycling in Agroecosystems,
2004, 70: 201-213
[9]摇 Lorenz K, Lal R, Shipitalo MJ. Chemical stabilization
of organic carbon pools in particle size fractions in no鄄till
and meadow soils. Biology and Fertility of Soils, 2008,
44: 1043-1051
[10]摇 Miao S鄄J (苗淑杰), Zhou L鄄R (周连仁), Qiao Y鄄F
(乔云发), et al. Organic carbon mineralization and
carbon contribution in aggregates as affected by long鄄
term fertilization. Acta Pedologica Sinica (土壤学报),
2009, 46(6): 1068-1075 (in Chinese)
[11]摇 Li H鄄X (李辉信), Yuan Y鄄H (袁颖红), Huang Q鄄R
(黄欠如), et al. Effects of fertilization on soil organic
carbon distribution in various aggregates of red paddy
soil. Acta Pedologica Sinica (土壤学报), 2006, 43
(3): 422-429 (in Chinese)
[12] 摇 Xu L鄄F (许联芳), Wang K鄄L (王克林), Zhu H鄄H
(朱捍华), et al. Effects of different land use types on
soil nutrients in Karst region of Northwest Guangxi. Chi鄄
nese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2008, 19(5): 1013-1018 (in Chinese)
[13]摇 Song T鄄Q (宋同清), Peng W鄄X (彭晚霞), Zeng F鄄P
(曾馥平), et al. Spatial pattern of forest communities
and environmental interpretation in Mulun National Na鄄
ture Reserve, Karst cluster鄄peak depression region.
Chinese Journal of Plant Ecology (植物生态学报),
2010, 34(3): 298-308 (in Chinese)
[14]摇 Peng W鄄X (彭晚霞), Wang K鄄L (王克林), Song T鄄Q
(宋同清), et al. Controlling and restoration models of
complex degradation of vulnerable Karst ecosystem. Acta
Ecologica Sinica (生态学报), 2008, 28 (2): 811 -
820 (in Chinese)
[15]摇 Liu G鄄S (刘光崧). Soil Physical and Chemical Analy鄄
sis and Description of Soil Profiles. Beijing: China
Standards Press, 1997 (in Chinese)
[16]摇 Bao S鄄D (鲍士旦). Soil and Agricultural Chemistry
Analysis. 3rd Ed. Beijing: China Agriculture Press,
2000 (in Chinese)
[17]摇 Duan E鄄J (段而军), Yu Q (于摇 清). Comparison of
soil aggregates characteristics in different tree species
forests in semi鄄humid hilly region, central Loess Plat鄄
eau. Journal of Anhui Agricultural Sciences (安徽农业
科学), 2010, 38(21): 11355-11358 (in Chinese)
[18]摇 Sun T鄄C (孙天聪), Li S鄄Q (李世清), Shao M鄄A (邵
明安). Effects of long鄄term fertilization on distribution
of organic matters and nitrogen in cinnamon soil aggre鄄
gates. Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学),
2005, 38(9): 1841-1848 (in Chinese)
[19]摇 Jiang C鄄L (姜灿烂), He Y鄄Q (何园球), Liu X鄄L (刘
晓利), et al. Effect of long鄄term application of organic
manure on structure and stability of aggregate in upland
red soil. Acta Pedologica Sinica (土壤学报), 2010,
47(4): 715-722 (in Chinese)
[20]摇 Lichter K, Govaerts B, Six J, et al. Aggregation and C
and N contents of soil organic matter fractions in a per鄄
manent raised鄄bed planting system in the Highlands of
Central Mexico. Plant and Soil, 2008, 305: 237-252
[21]摇 Shen H (沈摇 慧), Jiang F鄄Q (姜凤岐), Du X鄄J (杜
晓军), et al. Evaluation on soil anti鄄erodibility of soil
and water conservation forest. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2000, 11 (3): 345 -348
(in Chinese)
[22]摇 Jiang J鄄M (蒋俊明), Fu W鄄J (付文健), Cai X鄄H (蔡
小虎), et al. Effect of different forests on the soil qual鄄
ity of typical sections on the western mountainous mar鄄
gins of the Sichuan Basin. Journal of Sichuan Forestry
Science and Technology (四川林业科技), 2010, 31
(3): 24-29 (in Chinese)
[23]摇 L俟 W鄄X (吕文星), Zhang H鄄J (张洪江), Wang W
(王摇 伟), et al. Characteristics of soil aggregates in
different forestlands in Simian Mountains, Chongqing.
Journal of Soil and Water Conservation (水土保持学
报), 2010, 24(4): 192-197 (in Chinese)
[24]摇 Luo Y鄄J (罗友进), Zhao G (赵 摇 光), Gao M (高
明), et al. Organic carbon distribution in aggregates
and soil organic carbon mineralization in different vege鄄
tation covering. Journal of Soil and Water Conservation
(水土保持学报), 2010, 24(6): 117-122 ( in Chi鄄
nese)
[25]摇 Zhang X鄄B (张希彪), Shangguan Z鄄P (上官周平).
Effect of human鄄induced disturbance on physical proper鄄
ties of soil in artificial Pinus tabulaeformis Carr. forests
of the Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica (生态学
报), 2006, 26(11): 3685-3695 (in Chinese)
[26]摇 Guan S (关摇 松), Dou S (窦摇 森), Hu Y鄄Z (胡永
哲), et al. Effects of application of corn stalk on distri鄄
bution of C and N in black soil aggregates. Journal of
Soil and Water Conservation (水土保持学报), 2010,
24(4): 187-191 (in Chinese)
[27]摇 Qiu L鄄P (邱莉萍), Zhang X鄄C (张兴昌), Zhang J鄄A
(张晋爱). Distribution of nutrients and enzymes in
Loess Plateau soil aggregates after long鄄term fertiliza鄄
tion. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2006, 26
(2): 364-372 (in Chinese)
[28]摇 Liu K鄄H (刘康怀), Li C (李摇 纯), Lan J鄄K (兰俊
康), et al. Environmentally chemical features of humic
acid in main types of soils in Guangxi Zhuang Automous
Region. Agro鄄environmental Protection (农业环境保
护), 2002, 21(1): 49-51 (in Chinese)
[29]摇 Jim佴nez JJ, Lorenz K, Lal R. Organic carbon and nitro鄄
gen in soil particle鄄size aggregates under dry tropical for鄄
37115 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 卢凌霄等: 喀斯特峰丛洼地原生林土壤团聚体有机碳的剖面分布摇 摇 摇 摇 摇 摇
ests from Guanacaste, Costa Rica: Implications for
within鄄site soil organic carbon stabilization. Catena,
2011, 86: 178-191
[30]摇 Wu X鄄G (武小钢), Guo J鄄P (郭晋平), Yang X鄄Y
(杨秀云), et al. Soil organic carbon storage and pro鄄
file inventory in the different vegetation types of Luya
Mountain. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2011,
31(11): 3009-3019 (in Chinese)
[31]摇 Guo Z鄄J (郭梓娟), Song X鄄D (宋西德), Zhao H鄄G
(赵宏刚). Biomass and soil characteristics of Hippo鄄
phae rhamnoides and Platycladus orientalis mixed forest
and its root system distribution. Bulletin of Soil and
Water Conservation (水土保持通报), 2007, 27(3):
18-23 (in Chinese)
[32]摇 Ran H (冉摇 华), Huang C鄄D (黄从德). Characteris鄄
tics of soil organic carbon content and density under dif鄄
ferent forest types in the upper reaches of the Minjiang
River. Journal of Sichuan Forestry Science and Technol鄄
ogy (四川林业科技), 2010, 31(2): 35-38 (in Chi鄄
nese)
[33]摇 Yang X鄄M (杨晓梅), Cheng J鄄M (程积民), Meng L
(孟摇 蕾), et al. Features of soil organic carbon stor鄄
age and vertical distribution in different forest. Chinese
Agricultural Science Bulletin (中国农学通报), 2010,
26(9): 132-135 (in Chinese)
[34]摇 An S鄄S (安韶山), Zhang X (张摇 玄), Zhang Y (张
扬), et al. Distribution of organic carbon in different
soil aggregates size during revegetation in hilly鄄gully
region of Loess Plateau. Journal of Soil and Water Con鄄
servation (水土保持学报), 2007, 21(6): 109-113
(in Chinese)
[35]摇 Zhao Z (赵摇 忠), Xue D鄄Z (薛德自), Su Y鄄Q (苏
印泉), et al. Studies on the benefits and the relation鄄
ship between tree species on mixed stands of Pinus tabu鄄
laeformis and Platycladus orientalis. Journal of North鄄
west Forestry College (西北林学院学报), 1994, 9
(1): 12-17 (in Chinese)
[36]摇 Jia SW, He XB, Wei FQ. Soil organic carbon loss
under different slope gradients in loess hilly region. Wu鄄
han University Journal of Natural Sciences, 2007, 12:
695-698
[37]摇 Pan G鄄X (潘国兴). Preliminary study on root anatomy
of Radermachera sinica ( Hance) Hemsl. adapted to
growth on the limestone hill. Journal of South China
Normal University (Natural Science) (华南师范大学
学报·自然科学版), 1995(3): 71-75 (in Chinese)
[38] 摇 Tang X鄄H (唐晓红). Characteristic of Humus Sub鄄
stances and the Protection Mechanism of Organic Carbon
in Aggregates in Purple Pady Soil of the Sichuan Basin,
China. PhD Thesis. Chongqing: Southwest University,
2008 (in Chinese)
[39]摇 Liu M鄄Q (刘满强), Hu F (胡摇 锋), Chen X鄄Y (陈
小云). A review on mechanisms of soil organic carbon
stabilization. Acta Ecologica Sinica (生态学报 ),
2007, 27(6): 2642-2650 (in Chinese)
作者简介摇 卢凌霄,女,1987 年生,硕士.主要从事喀斯特地
区土壤固碳机制研究. E鄄mail: lulingxiaogood@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
4711 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