全 文 ：收稿日期:2014 － 04 － 21 修回日期:2014 － 09 － 01
基金项目:教育部博士点学科专项基金项目(20123515110011);福建省科技厅重大专项项目(2012NZ01)。
作者简介:杜锟(1989 －) ，男，硕士研究生，从事森林生态学研究。通讯作者吴承祯(1970 －) ，男，教授，博士生导师，从事森林生态学研究。
E-mail:fjwcz@ 126． com．
DOI:10． 13324 / j． cnki． jfcf． 2015． 01． 006
邓恩桉林土壤腐殖质对模拟硫、氮复合沉降的响应
杜 锟1，张江勇1，林勇明1，张广帅1，邓浩俊1，吴承祯1，2
(1．福建农林大学林学院，福建 福州 350002;2．武夷学院，福建 武夷山 354300)
摘要:为探究红壤地区人工林生态系统对酸沉降的响应机制，依据二次正交回归旋转组合设计原理，于 2009 年 7 月对邓恩
桉人工幼龄林进行模拟硫、氮复合沉降试验，研究 1 a模拟沉降后邓恩桉林下红壤团粒腐殖质成分状况。单因素方差分析
(ANOVA)显示，17 组样地中，＜ 0．25 mm粒级土壤腐殖质、胡敏酸、富里酸含碳量差异达 0．05 显著水平;0．25 － 1 mm 粒级
土壤胡敏素含碳量、胡敏酸与富里酸含碳量比值(胡富比)差异达 0．05 显著水平;1 － 2 mm 粒级土壤腐殖质各成分差异均
达 0．05 不显著水平。选择以上 5 组差异显著成分进行分析和建模，结果表明，与空白对照组相比，腐殖质、胡敏酸、富里酸、
胡敏素含碳量降低，胡富比先升高后降低。硫、氮沉降对以上 5 种腐殖质成分主效应存在差异，硫、氮沉降交互作用均不显
著。研究表明，硫、氮沉降对腐殖质影响以单一效应为主，土壤肥力受硫、氮沉降影响先升高后降低，分界点对应的实际沉
降量分别为 20．02、63．70 kg·hm －2·a －1。
关键词:邓恩桉;腐殖质成分;硫、氮复合沉降
中图分类号:S154．1;S718．5 文献标识码:A 文章编号:2096 － 0018(2015)01 － 0031 － 07
Ｒesponses of humus compositions to sulfur and nitrogen complex simulated
depositions in an artificial young Eucalyptus dunnii plantation
DU Kun1，ZHANG Jiang-yong1，LIN Yong-ming1，ZHANG Guang-shuai1，DENG Hao-jun1，WU Cheng-zhen1，2
(1． College of Forestry，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou，Fujian 350002，China;
2． Wuyi University，Wuyishan，Fujian 354300，China)
Abstract:To explore the response mechanisms of plantation ecosystems to acid deposition in red soil areas，the experiment about
the simulation of sulfur (S)and nitrogen (N)complex depositions was carried out in an artificial young Eucalyptus dunnii plantation
in July，2009． It was studied by the quadratic rotating orthogonal regression design principle，and the humus compositions in soil
aggregates were tested after one year simulated depositions． The One-Way ANOVA between 17 treatments showed that under the 1 a
simulated S and N deposition the variances of humus carbon content，humic acid carbon content and fulvic acid carbon content were
significantly different in soil grain sizes lower than 0．25 mm，while humin carbon content and the ratio of humic acid carbon content
and fulvic acid carbon content were significantly different in 0．25 － 1 mm grain sizes，but none of variance differences of five humus
composition were significant in 1 － 2 mm grain sizes at P ＜ 0． 05． Those compositions in five significantly different groups were
chosen to be analyzed and to establish models，the result showed that the carbon content of humus，humic acid，fulvic acid，humin
in treatment groups were decreased compared to the control groups in the same grain sizes，but the ratios of humic acid carbon
content and fulvic acid carbon content increased，followed by decrease in some values in red soil aggregates． The main effects of
simulated S and N deposition on carbon content of the five kinds of humus components were different to each other factor，and all the
interactions of two factors were insignificant． It has been proved that the effects of simulated S and N depositions on humus
components in red soil aggregates of plantation ecosystems were dominated by single effect，and the soil fertility under S and N
depositions increased followed by decrease，the actual depositions corresponding to the cut-off points were 20．02，63．70 kg·hm －2·a －1 ．
Key words:Eucalyptus dunnii;humus composition;sulfur and nitrogen complex depositions
自然界大气酸沉降以硫沉降和氮沉降为主要沉降类型，硫沉降以硫氧化物和硫酸盐形式为主［1］，氮
沉降为铵根化合物和氮氧化物形态［2］。前人研究表明，过量氮或硫沉降导致植物生长速度减缓、土壤酸
化、森林多样性降低等后果［3 － 4］，严重时可导致森林衰退［5］。为解决酸沉降带来的严重后果，欧美率先进
行了酸沉降治理，但治理效果不明显［6］，仅有效降低硫沉降水平，但硫沉降水平降低又引起植物大面积的
缺硫问题［7］。因此，评价不同水平酸沉降对区域性森林的影响效应可为经营与管理提供参考数据。目
前，国外关于酸沉降的代表性研究包括欧洲氮饱和试验和生态系统控制试验［3］等。中国对酸沉降影响森
森林与环境学报 2015，35(1) :31 － 37 第 35 卷 第 1 期
Journal of Forest and Environment 2015 年 1 月
林的研究主要针对酸沉降下森林的水化学特征［8］、土壤性质［9 － 10］、凋落物［11］以及植物叶片［12］的响应性变
化，对土壤腐殖质层的研究报道较少［13］。土壤腐殖质可提高土壤肥力，改善并稳定土壤理化性质［14］，提
供形成腐殖质的土壤酶和微生物的生长场所，从而间接促进土壤微生物活动和植物生长［15 － 16］。因此，土
壤腐殖质是生态系统中不可缺少的一部分，成为当前许多领域的研究热点之一。
邓恩桉( (Eucalyptus dunnii Maiden)是福建省主要引进树种之一，具有耐低温的特点［17］，在土层厚、水
肥较好的立地条件下生长较快，可用作造纸用材，经济效益较高。目前对其研究主要集中在引种［17］、土壤
与植株养分［18］等方面，酸沉降对邓恩桉林影响的研究报道则较少。福建省是中国硫酸型酸沉降严重地区
之一，地带性土壤以对酸沉降缓冲能力较弱的红壤为主。目前酸沉降对红壤的影响效应是否高于其他区
域或其他土壤类型尚不明了，对酸沉降下人工林经营的指导作用不足。因此，研究邓恩桉对硫、氮复合沉
降的响应具有重要意义，可为酸沉降下邓恩桉的引种和保育等工作提供理论指导，并为进一步研究酸沉降
对亚热带人工林生态系统的影响提供参考数据。
1 试验地概况
试验地位于福建省建阳市童游镇林场，地处武夷山南麓，北纬 117°31 － 118°38，东经 27°06 － 27°43，属
亚热带季风气候，年平均气温 18 ℃，年平均降水量 1 746．2 mm。邓恩桉人工幼龄林前茬为马尾松马尾松
(Pinus massoniana Lamb．)、毛竹(Phyllostachys pubescens Mazel ex J． Houz．)采伐迹地，林下土壤以山地红壤为
主。马尾松和毛竹采伐后，于2006年2月栽种邓恩桉幼苗成林，每年人工除草、追肥3次。2009年7月，邓恩
桉林木密度1 650株·hm －2，平均胸径 8．57 cm，平均树高 9．1 m。林下稀疏分布着五节芒［Miscanthus floridulus
(Lab．)Warb． ex Schum et Laut．］、芒萁(Dicranopteris dichotoma Bernh．)等植被。试验地在阳坡，坡向东西，
坡度 5° －20°。
2 研究方法
2．1 试验设计
依据二次正交回归旋转组合设计原理［19］，设计二因素正交回归旋转方案(表 1)。以中国东南部硫沉
降临界值与 0．5 倍森林生态系统最大同化力(33 kg·hm －2·a －1)之和确定硫沉降零水平［20］，根据现阶段中
国氮沉降率急剧上升的趋势［21］和试验样地实际情况，试验未完全按照相关研究的酸沉降率确定模拟沉降
水平。设计方案中因素 P = 2，与因子有关的参数 mc = 4，二水平全因子试验点 mr = 4，零水平变量重复试
验点 m0 = 8，即 16 组沉降处理，1 组空白对照，共 17 组处理，每组布设 4 次重复。在 3 年生邓恩桉人工纯
林中随机布设 68 块 10 m ×10 m的试验样地，在各组间布置保护带(带宽 3 m)。样地土壤特征和腐殖质
成分本底值分别见表 2、表 3。
表 1 模拟硫、氮沉降组合设计方案1)
Table 1 Portfolio design of simulated nitrogen and sulfur deposition
处理号
硫沉降编
码水平
氮沉降编
码水平
实际硫沉降量
kg·hm －2·a － 1
实际氮沉降量
kg·hm －2·a － 1 处理号
硫沉降编
码水平
氮沉降编
码水平
实际硫沉降量
kg·hm －2·a － 1
实际氮沉降量
kg·hm －2·a － 1
1 1 1 38 120 9 0 0 22 70
2 1 － 1 38 20 10 0 0 22 70
3 － 1 1 6 120 11 0 0 22 70
4 － 1 － 1 6 20 12 0 0 22 70
5 － 1．414 0 0 70 13 0 0 22 70
6 1．414 0 44 70 14 0 0 22 70
7 0 － 1．414 22 0 15 0 0 22 70
8 0 1．414 22 140 16 0 0 22 70
1)因素编码水平，r = 1．414。
表 2 样地 0 －20 cm土壤特征
Table 2 Soil properties of experiment plots
有机碳含量
g·kg －1
全氮含量
g·kg －1
全磷含量
g·kg －1
全钾含量
g·kg －1
有效磷含量
mg·kg －1
速效钾含量
mg·kg －1
水解氮含量
mg·kg －1
pH
47．10 ± 9．11 1．06 ± 0．31 0．59 ± 0．03 9．7 ± 0．81 3．32 ± 0．21 35．1 ± 2．12 20．13 ± 4．56 3．57 ± 0．36
·23· 森 林 与 环 境 学 报 第 35 卷
表 3 样地土壤腐殖质成分1)
Table 3 Soil humic substances contents of experiment plots
团粒分级
腐殖质含碳量
g·kg －1
胡敏素含碳量
g·kg －1
胡敏酸含碳量
g·kg －1
富里酸含碳量
g·kg －1 胡富比
＜ 0．25 mm 78．77 ± 19．27a 56．40 ± 17．47a 6．83 ± 1．89a 15．54 ± 3．28a 0．44 ± 0．14a
0．25 － 1 mm 72．89 ± 9．57a 54．79 ± 8．04a 4．98 ± 3．49a 13．12 ± 2．71a 0．38 ± 0．21a
1 － 2 mm 70．35 ± 11．39a 50．74 ± 15．87a 5．60 ± 1．28a 14．01 ± 6．21a 0．40 ± 0．13a
1)表中同列数据后附相同字母表示差异达 0．05 不显著水平。
2．2 硫、氮复合沉降模拟
2009 年 7 月底分别使用 Na2SO4、CO(NH2)2(46%含氮量)作为人为硫沉降源和氮沉降源开始模拟试
验。每月月底，按照各块样地模拟沉降要求将硫、氮肥分别溶解于 20 L水，即 64 块样地各喷洒 20 L硫、氮
肥混合溶液，每月增施水量相当于多年平均降水量的 11．45 倍。为降低增加的水对试验结果影响，在空白
对照组样地以相同方法喷洒同体积清水。模拟试验期间，不进行翻地、除草、喷药等管理措施。1 a后模拟
试验结束。
2．3 腐殖质取样与测定
试验结束后，在各块样地随机布设 3 个取样点，取 0 － 20 cm土壤带回实验室自然风干，除去活体和根
系后研磨、混匀，过 2 mm和 0．149 mm土壤筛。采用湿筛法［22］对土壤团聚体进行粒级分等，得 ＜ 0．25 mm
粒级、0．25 － 1 mm 粒级和 1 － 2 mm 粒级。参照文献［23］，采用焦磷酸钠—氢氧化钠溶液提取法、重铬酸
钾外加热法测定土壤腐殖质各成分含碳量。
2．4 数据处理
依据正交旋转回归统计法，利用测得 16 个处理组数据建立土壤腐殖质各成分对模拟硫、氮复合沉降
的回归模型进行分析。因处理 9 － 16 号为中心点重复处理，在多重比较分析后对这 8 组值取平均值合并
为一组进行分析。试验数据的统计、分析、作图使用 Excel 2010 和 SPSS 19．0 软件。
3 结果与分析
3．1 不同粒级土壤腐殖质成分含碳量
1 a模拟硫、氮沉降后，测得 ＜ 0．25 mm、0．25 － 1 mm、1 － 2 mm粒级土壤腐殖质、胡敏素、胡敏酸、富里
酸含碳量，计算胡敏酸与富里酸含碳量比值(胡富比) ，结果见表 4。方差分析显示，仅 ＜ 0．25 mm 粒级和
0．25 －1 mm粒级土壤腐殖质成分达 0． 05显著水平。
表 4 ＜0．25 mm、0．25 －1 mm、1 －2 mm粒级土壤腐殖质成分
Table 4 Humus compositions carbon content in ＜ 0．25 mm，0．25 － 1 mm，1 － 2 mm soil grain sizes
处理号
＜ 0．25 mm粒级土壤
腐殖质含碳量
g·kg －1
胡敏素含碳量
g·kg －1
胡敏酸含碳量
g·kg －1
富里酸含碳量
g·kg －1 胡富比
1 37．40 ± 13．46ab 29．10 ± 19．67a 3．28 ± 1．17ab 5．02 ± 3．91a 0．65 ± 0．37a
2 60．80 ± 15．71ab 47．60 ± 21．63a 5．03 ± 2．01ab 8．17 ± 4．73ab 0．62 ± 0．29a
3 61．00 ± 11．29ab 48．90 ± 18．69a 3．05 ± 1．41ab 9．05 ± 1．91ab 0．34 ± 0．21a
4 58．85 ± 15．37ab 51．79 ± 19．47a 3．07 ± 1．78ab 3．99 ± 2．90a 0．77 ± 0．28a
5 61．72 ± 15．04ab 53．23 ± 19．71a 1．66 ± 1．00a 6．83 ± 2．81a 0．24 ± 0．10a
6 64．36 ± 16．78ab 49．53 ± 11．51a 3．94 ± 1．99ab 10．89 ± 4．56ab 0．36 ± 0．21a
7 47．07 ± 12．79ab 39．45 ± 19．37a 3．06 ± 1．81ab 4．56 ± 2．18a 0．67 ± 0．46a
8 33．87 ± 11．68a 18．77 ± 14．97a 4．38 ± 2．08ab 10．72 ± 3．70ab 0．41 ± 0．30a
9 32．74 ± 14．36ab 26．58 ± 19．43a 1．75 ± 0．69a 4．41 ± 2．74a 0．40 ± 0．27a
10 32．60 ± 15．87ab 27．45 ± 18．75a 1．12 ± 0．60a 4．03 ± 3．82a 0．28 ± 0．16a
11 31．14 ± 16．87ab 24．97 ± 17．65a 1．68 ± 1．04a 4．49 ± 2．13a 0．37 ± 0．12a
12 33．09 ± 19．54ab 26．89 ± 18．97a 1．99 ± 1．06a 4．21 ± 2．96a 0．47 ± 0．20a
13 31．74 ± 12．67ab 25．01 ± 16．94a 2．06 ± 1．38a 4．67 ± 3．08a 0．44 ± 0．19a
14 32．97 ± 18．98ab 26．56 ± 16．87a 2．11 ± 0．97a 4．30 ± 2．42a 0．49 ± 0．16a
15 33．87 ± 12．35ab 27．87 ± 17．91a 1．74 ± 0．86a 4．26 ± 2．99a 0．41 ± 0．27a
16 33．78 ± 12．87ab 27．31 ± 21．51a 1．56 ± 1．04a 4．91 ± 2．04a 0．32 ± 0．19a
CK 75．20 ± 19．27b 53．46 ± 20．37a 6．47 ± 1．89b 15．27 ± 4．67b 0．42 ± 0．33a
·33·第 1 期 杜锟等:邓恩桉林土壤腐殖质对模拟硫、氮复合沉降的响应
续表 4
处理号
0．25 － 1 mm粒级土壤
腐殖质含碳量
g·kg －1
胡敏素含碳量
g·kg －1
胡敏酸含碳量
g·kg －1
富里酸含碳量
g·kg －1 胡富比
1 36．95 ± 16．28a 26．21 ± 4．43a 3．49 ± 2．01a 7．25 ± 3．81a 0．48 ± 0．21a
2 62．86 ± 16．31a 44．67 ± 11．64ab 5．09 ± 2．74a 13．10 ± 7．90a 0．39 ± 0．28a
3 64．42 ± 18．27a 51．50 ± 11．37b 3．50 ± 2．98a 9．42 ± 3．89a 0．37 ± 0．21a
4 63．92 ± 19．64a 53．03 ± 6．87b 2．41 ± 2．00a 8．48 ± 4．93a 0．28 ± 0．16a
5 57．32 ± 20．67a 51．60 ± 7．34b 1．31 ± 0．99a 4．95 ± 5．97a 0．26 ± 0．08a
6 64．00 ± 19．71a 49．30 ± 7．54ab 4．16 ± 2．76a 10．54 ± 7．81a 0．39 ± 0．11a
7 59．52 ± 20．46a 52．85 ± 6．30b 1．53 ± 1．01a 5．14 ± 4．96a 0．30 ± 0．12a
8 43．11 ± 14．31a 30．32 ± 4．41ab 3．72 ± 2．01a 9．07 ± 4．90a 0．41 ± 0．19a
9 32．96 ± 26．49a 24．76 ± 9．21a 3．91 ± 2．78a 4．29 ± 3．57a 0．91 ± 0．45ab
10 32．74 ± 25．40a 23．99 ± 8．64a 4．08 ± 2．99a 4．67 ± 3．99a 0．87 ± 0．38ab
11 32．60 ± 21．38a 24．11 ± 9．81a 4．28 ± 3．00a 4．21 ± 3．75a 1．02 ± 0．27b
12 32．95 ± 24．31a 24．89 ± 12．42a 4．05 ± 2．70a 4．01 ± 3．70a 1．01 ± 0．43ab
13 33．37 ± 19．54a 25．61 ± 10．37a 3．72 ± 2．99a 4．04 ± 3．89a 0．92 ± 0．28ab
14 33．83 ± 21．67a 25．07 ± 9．64a 3．99 ± 1．89a 4．77 ± 4．19a 0．84 ± 0．46ab
15 32．26 ± 25．34a 24．36 ± 11．27a 3．56 ± 2．71a 4．34 ± 3．69a 0．82 ± 0．39ab
16 32．99 ± 26．51a 25．31 ± 10．34a 3．69 ± 2．67a 3．99 ± 3．00a 0．92 ± 0．30ab
CK 74．90 ± 18．97a 53．45 ± 9．06b 6．25 ± 2．99a 15．20 ± 6．79a 0．41 ± 0．26a
处理号
1 － 2 mm粒级土壤
腐殖质含碳量
g·kg －1
胡敏素含碳量
g·kg －1
胡敏酸含碳量
g·kg －1
富里酸含碳量
g·kg －1 胡富比
1 35．62 ± 18．67a 23．93 ± 20．20a 3．49 ± 1．11a 8．20 ± 3．67a 0．43 ± 0．13a
2 53．43 ± 19．40a 43．67 ± 17．53a 4．87 ± 2．03a 4．89 ± 3．53a 0．99 ± 0．56a
3 68．38 ± 20．61a 51．50 ± 19．44a 4．39 ± 1．78a 12．49 ± 4．01a 0．35 ± 0．12a
4 61．79 ± 18．37a 53．50 ± 20．01a 3．50 ± 1．27a 4．79 ± 3．55a 0．73 ± 0．21a
5 60．25 ± 21．67a 52．90 ± 10．67a 1．88 ± 0．86a 5．47 ± 4．01a 0．34 ± 0．09a
6 67．00 ± 20．63a 51．90 ± 18．99a 4．59 ± 1．67a 10．51 ± 3．99a 0．44 ± 0．21a
7 63．01 ± 25．39a 50．90 ± 16．74a 2．63 ± 1．99a 9．48 ± 4．07a 0．28 ± 0．12a
8 68．64 ± 18．94a 48．46 ± 14．87a 5．69 ± 2．74a 14．49 ± 5．37a 0．39 ± 0．19a
9 34．54 ± 20．46a 22．23 ± 19．99a 4．13 ± 2．71a 8．18 ± 4．28a 0．50 ± 0．21a
10 35．15 ± 19．86a 22．81 ± 18．64a 4．19 ± 1．23a 8．15 ± 3．99a 0．51 ± 0．19a
11 33．28 ± 17．69a 20．94 ± 19．74a 4．27 ± 1．69a 8．07 ± 4．87a 0．53 ± 0．32a
12 33．03 ± 20．60a 21．36 ± 13．67a 4．08 ± 2．04a 7．59 ± 5．07a 0．54 ± 0．14a
13 34．05 ± 23．51a 21．71 ± 21．34a 4．02 ± 1．86a 8．32 ± 4．78a 0．48 ± 0．20a
14 33．35 ± 21．07a 21．75 ± 21．03a 3．39 ± 1．98a 8．21 ± 5．01a 0．41 ± 0．18a
15 36．24 ± 23．14a 24．04 ± 20．01a 4．29 ± 2．01a 7．91 ± 4．76a 0．54 ± 0．24a
16 36．70 ± 23．54a 23．01 ± 19．89a 4．67 ± 1．97a 9．02 ± 5．31a 0．52 ± 0．18a
CK 75．29 ± 20．64a 53．74 ± 20．00a 6．30 ± 2．68a 15．25 ± 8．84a 0．41 ± 0．21a
1)表中同列数据后附不同字母表示差异达 0．05 显著水平;n = 4。
3．2 ＜0．25 mm粒级土壤腐殖质成分含碳量
单因素方差分析表明，＜ 0．25 mm粒级土壤中，仅腐殖质、胡敏酸、富里酸含碳量组内差异达 0．05 显
著水平(表 4)，故选择腐殖质、胡敏酸、富里酸含碳量进行模拟分析。
3．2．1 ＜ 0．25 mm粒级土壤腐殖质含碳量 依据二次回归旋转设计原理，以 ＜ 0．25 mm 粒级土壤腐殖质
含碳量为变量 Y、硫沉降编码水平为变量 X1、氮沉降编码水平为变量 X2，建立数量关系模型，在 0．1 显著水
平剔除不显著项后得二元二次简化回归方程。
Y1 = 32．728 + 15．736 X1
2 (1)
回归方程 Ｒ2 = 0．913。其中，方程(1)X1
2 项回归系数检验 P = 0．024，表明硫沉降独立效应达 0．05 显
著水平。试验设计中平方和中心化线性代换可以实现试验正交性，且模型各效应线性可加，偏回归系数间
彼此独立，因此采用降维法分别固定 X2、X1 为零水平，得二因子主效应方程和主效应分析图 1(a)。
硫沉降主效应方程 Y1 = 32．728 + 15．736 X1
2 (2)
氮沉降主效应方程 Y2 = 32．728 (3)
方程(2)、(3)和图 1(a)表明，硫沉降对腐殖质含碳量主效应影响较大(呈“U”形曲线) ，氮沉降量增
加对腐殖质含碳量无显著影响。在 0沉降水平点，腐殖质含碳量最低，实际的硫沉降量为 22 kg·hm －2·a －1。
·43· 森 林 与 环 境 学 报 第 35 卷
3．2．2 ＜ 0．25 mm粒级土壤胡敏酸含碳量 建立 ＜ 0．25 mm粒级土壤胡敏酸含碳量(Y)关于硫沉降编码
水平(X1)、氮沉降编码水平(X2)的响应模型(在 0．1 显著水平剔除不显著项)。
Y4 = 1．351 － 0．615X2 + 0．706 X1
2 + 1．418 X2
2 (4)
回归方程 Ｒ2 = 0．793。方程(4)因子间互作效应在 0．1 水平不显著。对各项回归系数检验表明，氮沉
降二次项系数在 0．01 水平下极显著，说明氮沉降对 ＜ 0．25 mm粒级土壤胡敏酸含碳量影响极显著。
降维分析方程(4)得主效应方程(5)、(6)和主效应图 1(b)。
硫沉降主效应方程 Y5 = 1．351 + 0．706 X1
2 (5)
氮沉降主效应方程 Y6 = 1．351 － 0．615X2 + 1．418 X2
2 (6)
图 1(b)表明硫沉降对胡敏酸含碳量主效应小于氮沉降，且硫、氮沉降主效应相似，胡敏酸含碳量均表
现出随硫、氮沉降水平增大先降低后上升的特征，但其含碳量仍小于空白对照组。其中，在硫、氮沉降编码
值分别为 0、0．2时，胡敏酸含碳量最低，对应的实际硫、氮沉降量分别为 22、80 kg·hm －2·a －1。
3．2．3 ＜ 0．25 mm粒级土壤富里酸含碳量 建立 ＜ 0． 25 mm粒级土壤富里酸含碳量(Y)与硫沉降编码水
平(X1)、氮沉降编码水平(X2)的简化回归方程(在 0．1 显著水平剔除不显著项)。
Y7 = 3．688 + 2．150 X1
2 + 1．540 X2
2 － 2．102X1X2 (7)
回归方程 Ｒ2 = 0．744。方程(7)中因子交互作用在 0．05 水平不显著，二次项系数的显著性检验结果
显示中硫沉降对 ＜ 0．25 mm 粒级土壤富里酸含碳量影响大于氮沉降，且 ＜ 0．25 mm 粒级土壤富里酸含碳
量对硫沉降有显著报酬递增效应。对方程(7)进行降维分析，得主效应方程(8)、(9)和主效应图 1(c)。
硫沉降主效应方程 Y8 = 3．688 + 2．150 X1
2 (8)
氮沉降主效应方程 Y9 = 3．688 + 1．540 X2
2 (9)
方程(8)、(9)和图 1(c)表明二因子对富里酸含碳量主效应曲线相似，随硫、氮沉降水平增大，胡敏酸
含碳量均表现出先降低后上升(仍低于空白对照组)的特征。在 0 编码值处，富里酸含碳量最低，对应的
硫、氮沉降实际施肥量为 70、22 kg·hm －2·a －1。
3．3 0．25 －1 mm粒级土壤腐殖质成分含碳量
单因素方差分析显示，0．25 － 1 mm粒级土壤中，仅胡敏素含碳量、胡富比组内方差差异显著(表 5)。
故选择胡敏素含碳量、胡富比进行模拟分析。
3．3．1 0．25 － 1 mm粒级土壤胡敏素含碳量 建立 0．25 － 1 mm 粒级土壤胡敏素含碳量 (Y)与硫沉降编
码水平(X1)、氮沉降编码水平(X2)之间二元二次回归方程(以 0．1 显著水平剔除不显著项)。
Y10 = 22．511 + 13．327 X1
2 + 9．030 X2
2 (10)
回归方程 Ｒ2 = 0．877。显著性检验表明，硫、氮沉降二次项在 0．01 水平极显著，表明胡敏素含碳量对
硫、氮沉降有极显著的报酬递增效应。X1X2 项系数显著性检验 P ＞ 0．05，因此硫、氮沉降互作效应在 0． 05
水平不显著。
降维分析方程(10)得主效应模型(11)、(12)和主效应图 1(d)。
硫沉降主效应方程 Y11 = 22．511 + 13．327 X1
2 (11)
氮沉降主效应方程 Y12 = 22．511 + 9．030 X2
2 (12)
方程(11)、(12)和图 1(d)表明硫沉降对 0．25 － 1 mm 粒级土壤胡敏素含碳量影响大于氮沉降，但两
因子对 0．25 － 1 mm粒级土壤胡敏素含碳量主效应曲线相似，随硫、氮沉降水平增大，胡敏酸含碳量均表现
出先降低后上升(仍低于空白对照组)的特征。在 0 编码值处，胡敏素含碳量最低，实际硫、氮沉降量分别
为 70、22 kg·hm －2·a －1。
3．3．2 0．25 － 1 mm粒级土壤胡富比 建立 0．25 － 1 mm粒级土壤胡富比(Y)关于硫沉降编码水平(X1)、
氮沉降编码水平(X2)的响应模型(在 0．1 显著水平剔除不显著项)。
Y13 = 0．910 － 0．050X1 － 0．042X2 － 0．283 X1
2 － 0．268 X2
2 (13)
回归方程 Ｒ2 = 0． 989，拟合效果较好。方程(13)中 X1、X2 的二次项系数显著性检验 P 值分别为
0．007、0．008 且系数均为负值，说明胡富比对硫沉降和氮沉降存在显著报酬递减效应，且氮沉降对胡富比
·53·第 1 期 杜锟等:邓恩桉林土壤腐殖质对模拟硫、氮复合沉降的响应
的影响略大于硫沉降，两因子间互作效应不显著(系数显著性检验 P = 1)。对方程(13)进行降维分析，得
主效应方程(14)、(15)和主效应图 1(e)。
硫沉降主效应方程 Y14 = 0．910 － 0．050X1 － 0．283 X1
2 (14)
氮沉降主效应方程 Y15 = 0．910 － 0．042X2 － 0．268 X2
2 (15)
由方程(14)、(15)和图 1(e)可知，硫、氮沉降对 0．25 － 1 mm粒级土壤胡富比主效应相似。在硫氮沉
降下，0．25 － 1 mm粒级土壤胡富比先升后降，计算得硫、氮沉降主效应曲线最高点分别在 － 0．09、－ 0．08
编码水平处，对应的实际硫、氮沉降量分别为 20．02、63．7 kg·hm －2·a －1。图 1(e)显示，在硫、氮沉降水平分
别大于 1．23(27．06 kg·hm －2·a －1)、1．25(87．5 kg·hm －2·a －1)时，胡富比小于空白对照组。
图 1 硫、氮沉降对土壤腐殖质成分的主效应
Figure 1 Effect of deposition of S and N on humus compositions
4 结论与讨论
腐殖质的形成和变化与土壤微生物、土壤酶等有关，这些生物活动及相关物质形成受硫、氮沉降引起
的土壤理化性质等变化的影响［10］。模拟试验发现，处理组 ＜ 0．25 mm 和 0． 25 － 1 mm 粒级土壤腐殖质组
分含碳量出现组内显著差异成分，说明硫、氮复合沉降对土壤团粒腐殖质性质产生影响。1 － 2 mm粒级土
壤腐殖质成分 17 组内差异不显著，这可能因为大粒级土壤粘附较少形成腐殖质的土壤微生物和土壤酶。
模拟沉降水平内，硫沉降对土壤腐殖质含碳量产生“U”形曲线影响，氮沉降无明显影响，这与史吉平等［24］
的研究结果不同，这可能是本试验沉降水平和处理时间不同所致。试验模型曲线与空白对照组比较，硫、
氮沉降降低土壤胡敏酸、富里酸含碳量，这可能是低水平硫、氮沉降促进了微生物活动，加速了腐殖质成分
的分解［25］，引起含碳量减少。胡敏素碳含量均在硫、氮主效应下低于空白组含量，这与于锐［26］等的结论
相似。其中，硫沉降对胡敏素含碳量的影响高于氮沉降，因此，在福建邓恩桉引种和保育等要注重降低硫
沉降影响。模拟试验主效应曲线显示，土壤胡富比在硫、氮沉降下表现出先升后降的趋势，但均在
·63· 森 林 与 环 境 学 报 第 35 卷
0．1 － 1．0，与李忠佩等［27］的研究结论相似。这可能是由于适量的硫、氮沉降提高土壤酶等生物活性，促进
腐殖质分解，提高了土壤肥力。但随着硫、氮沉降水平的增大，反而抑制相关土壤酶和微生物的活性，造成
胡富比减小。硫、氮沉降水平两因子对土壤腐殖质 5 种指标的交互作用均不显著，而硫、氮沉降单独影响
福建地区红壤腐殖质组分的形成和红壤肥力，这可能与立地条件和模拟沉降时间等有关。本模拟试验只
有 1 a，且并未对硫、氮沉降下 pH与土壤微生物活性、土壤酶活性、土壤元素迁移等相关变化规律进行研
究，还需进一步开展长期的、更加全面的酸沉降对人工林生态系统土壤影响效应的定位监测。
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(责任编辑:江 英)
·73·第 1 期 杜锟等:邓恩桉林土壤腐殖质对模拟硫、氮复合沉降的响应