全 文 ：第３４卷第４期
２０１６年８月
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版）
ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ）
Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４
　 Ａｕｇ．２０１６
文章编号：１６７１－９９６４（２０１６）０４－０００６－０６　 ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．１６７１－９９６４．２０１６．０４．００２
收稿日期：２０１５－０８－０３
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（２０１３ＢＡＪ０２Ｂ０１－４）
作者简介：冷寒冰（１９８３－），女，山东青岛人，工程师，硕士，研究方向：城市生态学，Ｅ－ｍａｉｌ：００８ｓｌｈ＠１６３．ｃｏｍ：
秦俊（１９６８－）为本文通讯作者，女，博士，教授级高工，研究方向：城镇热岛和植物碳汇研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｊｕｎ０３＠１２６．ｃｏｍ
城市香樟群落类型对土壤有机碳氮的影响
冷寒冰，奉树成，秦　俊
（上海植物园，上海城市植物资源开发应用工程技术研究中心，上海２００２３１）
摘　要：以上海城市人工绿地为研究对象，比较研究不同香樟群落类型土壤有机碳（ＳＯＣ）、全氮
（ＴＳＮ）含量和垂直分布特征。结果表明：（１）各类型香樟群落显著影响０～４０ｃｍ土层平均ＳＯＣ
（Ｐ＜０．０５），其中０～２０ｃｍ土层ＳＯＣ变化范围在１０．７７～２６．８７ｇ／ｋｇ，２０～４０ｃｍ土层变化范围在
６．６０～１２．８７ｇ／ｋｇ，均表现为乔灌草结构的香樟混交林群落（ＭＦ）＞地被覆盖的香樟纯林群落
（ＰＦ）＞土壤裸露的香樟纯林群落（ＢＦ）；（２）０～４０ｃｍ土层土壤ＴＳＮ和Ｃ／Ｎ因群落类型而异，变
化趋势与ＳＯＣ相同，但差异性并不如ＳＯＣ明显，总体而言碳素增加速度高于氮素；（３）群落叶凋落
量与土壤有机碳和全氮分别显著正相关，Ｒ２ 达到０．９４８３和０．７１７６。混交林叶凋落量对土壤有机
碳和全氮的增加效应大于纯林，提高了１１４．９０％。研究表明，群落通过地上凋落物的输入和地下
空间根系周转而影响ＳＯＣ和ＴＳＮ，城市配置香樟群落时，应考虑多树种混交，多层次搭配，增加地
上和地下有机物输入量，提高土壤ＳＯＣ含量，增强土壤碳汇能力。
关键词：香樟群落；有机碳；全氮；碳汇；凋落量
中图分类号：Ｓ　７１４　　　　文献标识码：Ａ
Ｅｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　Ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ　ｏｎ　Ｓｏｉｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ
ａｎｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｓｏｉｌ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　Ｕｒｂａｎ　Ａｒｅａ
ＬＥＮＧ　Ｈａｎ－ｂｉｎｇ，ＦＥＮＧ　Ｓｈｕ－ｃｈｅｎｇ，ＱＩＮ　Ｊｕｎ
（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｂｏｔａｎｉｃａｌ　Ｇａｒｄｅｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｐｌａｎｔ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３１Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ），ｔｏｔａｌ　ｓｏｉｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＴＳＮ）ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｐｒｏｆｉｌｅ
ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｕｒｂａｎ　ａｒｅａ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ＳＯＣ　ｉｎ　ｔｈｅ　０－４０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ（Ｐ＜０．０５）．ＳＯＣ　ｉｎ　ｔｈｅ
０－２０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｖａｒｉｅｄ　ｆｒｏｍ　１０．７７ｔｏ　２６．８７ｇ／ｋｇ，ｉｎ　ｔｈｅ　２０－４０ｃｍ　ｌａｙｅｒ　ｆｒｏｍ　６．６０ｔｏ　１２．８７ｇ／ｋｇ，ｉｎ　ｔｈｅ
ｏｒｄｅｒ　ｏｆ　ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｐｌａｎｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ　ａｎｄ　ｓｈｒｕｂｓ＞ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎｌｙ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ＞ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎ　ｂａｒｅ
ｓｏｉｌ．ＴＳＮ　ａｎｄ　Ｃ／Ｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　０－４０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｖａｒｉｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｏｒｄｅｒ　ｗｉｔｈ　ＳＯＣ，ｂｕｔ
ｉｎ　ｌｅｓｓ　ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｃａｒｂｏｎ（Ｃ）ｇｏｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　ｔｈａｎ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎ（Ｎ）．Ｔｈｅｒｅ
ｗａｓ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｌｅａｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ　ａｎｄ　ＳＯＣ （Ｒ２＝０．９４８３）ａｎｄ　ＴＳＮ （Ｒ２＝
０．７１７６）．Ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｌｅａｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ＳＯＣ　ａｎｄ　ＴＳＮ　ｗｈｉｃｈ　ｒｏｓｅ　ｂｙ　１１４．９０％ｉｎ　ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ
ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ．Ｗｅ　ｃｏｎｃｌｕｄｅ　ｔｈａｔ　ｐｌａｎｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ　ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｉｎｐｕｔ　ｏｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ　ａｎｄ　ｆｉｎｅ
ｒｏｏｔ　ｔｕｒｎｏｖｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｅｒｅｂｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ＳＯＣ　ａｎｄ　ＴＳＮ．Ｗｉｔｈ　ｍｏｒｅ　ｍｉｘｅｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｃｏｌｏｃａｔｉｏｎ，
Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｉｎｐｕｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ
ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ＳＯＣ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃａｒｂｏｎ　ｓｉｎｋ　ｃａｐａｃｉｔｙ．
第４期 冷寒冰，等：城市香樟群落类型对土壤有机碳氮的影响
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ；ｔｏｔａｌ　ｓｏｉｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ｃａｒｂｏｎ　ｓｉｎｋ；
ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
　　城市作为一个复合的生态系统，其碳汇资源受
自然和人类的双重驱动，城市化更是对城市碳汇资
源产生剧烈冲击［１］。因此，人工配置群落对城市生
态系统具有恢复和重新构造的功能，可促进植被、土
壤及其他生物等生态条件的融合［２］。森林的重建一
般都会提高土壤的固碳能力，土壤有机碳（ＳＯＣ）主
要来源于地上部分的枯落物输入以及地下部分根系
周转产生的碎屑，而树种主要通过控制有机质输入
的数量和质量，以及分解机制来影响土壤有机碳库
及其动态变化［３］，土壤有机碳库是土壤肥力高低的
重要测定指标，是各养分的重要来源，有机碳的增加
可以改善受损土壤性质［４］。而有机碳的输入又在一
定程度上有利于土壤氮的积累［５］，两者相互依存，存
在耦合关系。不少研究均表明了不同类型的植物群
落对土壤碳氮储量的差异性影响［６－８］，但是在城市化
影响下，关于某一特定树种的人工配置群落对土壤
碳氮影响的研究却很少。
香樟（Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ），樟科，樟属，常
绿乔木，在上海及亚热带地区城市绿地广泛种植，也
是上海主要的绿化树种，病虫害少、树形优美，被作
为林区、行道树骨干树种进行应用栽培。由于很多
香樟绿地群落结构存在问题，踩踏现象也比较严重，
因此深入调查分析香樟群落密度和结构特征，探讨
合理的香樟群落结构，改善植物土壤理化性质，提高
土壤碳汇显得尤为重要。
本试验以上海植物园不同配置类型的香樟群落
为研究对象，通过对土壤有机碳、全氮含量以及凋落
物的测算，分析香樟群落类型对土壤碳汇能力的影
响，旨在为合理配置香樟群落及提升绿地土壤碳汇
能力提供理论依据和技术支持。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
上海植物园位于上海徐汇区，地标位置为３１°１０＇
Ｎ和１２１°２６＇Ｅ，占地８１．８６ｈｍ２。该地区气候属于北
亚热带季风气候区，气候温和湿润，年降雨量１　１２３
ｍｍ，年平均气温１５．７℃左右，全年无霜期约２３０ｄ。
１．２　样地选择
上海植物园人工植被类型丰富，各种人工栽培
的植物形成多样化的群落类型，但种类和结构相对
单一，并多呈块状镶嵌分布，人为养护程度较低。本
次选择了园内３种具有代表性的香樟群落类型，分
别是香樟纯林（土壤裸露）（ＢＦ），香樟纯林－草本地
被（ＰＦ），香樟混交林－灌木－草本（ＭＦ），每个类型各
选取了３个样地，均无人工养护干预。
１．３　植被调查
本研究于２０１５年４月，对植物园内各香樟群落
进行系统的群落学调查。由于研究区域内绿地群落
斑块较小，设立面积为１００ｍ２ 研究样地进行调查。
（１）记录各群落样方内乔本层植被种名、个体数量、
高度、胸径、盖度和生长状况；（２）记录灌木层植物种
名、高度、盖度及生长状况；（３）记录草本层植物种
类、盖度（表１）。
１．４　土壤样品的采集与分析
在不同群落样地内，沿对角线布置５个点，清除
土壤表层凋落物层，分别按０～２０、２０～４０ｃｍ分层
取样，多点混合取样，分层充分混合后的新鲜土样放
入塑料袋内，自然风干、磨碎、过筛，土壤有机碳
（ＳＯＣ）用 Ｈ２ＳＯ４－Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７外加热法测定，全氮
（ＴＳＮ）用凯氏定氮法量的测定［９］。
１．５　凋落物生物量采集与分析
采用样方收获法测定，在样地内沿对角线布置
５个０．５ｍ×０．５ｍ小样方，收集样方内所有的凋落
物层，并进行分类，分成叶、枝、果３类。将收集到的
凋落物带回实验室，称量得鲜重，再将凋落物于１０５
℃下杀青２０ｍｉｎ，杀青结束后，将温度降为８０℃烘
干至恒重并称量，测得生物量。
１．６　数据处理
利用软件ＳＰＳＳ１８．０和Ｓｉｇｍａｐｌｏｔ１２．５进行试验
数据的统计分析和绘图。通过单因素方差分析
（ＡＮＯＶＡ，ＬＳＤ）检验参数在各处理间差异显著性，用
一元线性回归模型建立２个变量之间的回归方程。
２　结果和分析
２．１　不同香樟群落类型对土壤有机碳含量的影响
植被是土壤有机碳的重要来源，植被类型不同，
土壤有机碳的输出方式也有所不同。如表２所示，
３种香樟群落类型的平均有机碳含量存在显著差异
７
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版） 第３４卷
表１　不同香樟群落主要植物特征
Ｔａｂ．１　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ
类型
Ｔｙｐｅｓ
植物群落
Ｐｌａｎｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
数量
Ｎｕｍｂｅｒｓ
平均高度／ｍ
Ａｖｅｒａｇｅ　ｈｅｉｇｈｔ
平均胸径／ｃｍ
Ａｖｅｒａｇｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ａｔ
ｂｒｅａｓｔ　ｈｅｉｇｈｔ
层盖度
Ｌａｙｅｒ　ｃｏｖｅｒａｇｅ
其他主要伴生植物
Ｏｔｈｅｒ　ｍａｉｎ
ａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇ　ｐｌａｎｔ
ＢＦ 香樟 １０　 １１．９４　 ２８．９８　 ９０％ －
ＰＦ
香樟 ８　 １２．３３　 ３５．４８　 ９０％
春云实（Ｃａｅｓａｌｐｉｎｉａ
ｖｅｒｎａｌｉｓ）、蔓 长 春
（Ｖｉｎｃａ　ｍａｊｏｒ　Ｌ．）、
渐尖毛蕨
（Ｃｙｃｌｏｓｏｒｕｓ　ａｃｕｍｉｎａｔｕｓ）
－ － － ６０％
二月兰（Ｏｒｙｃｈｏｐｈｒａｇｍｕｓ
ｖｉｏｌａｃｅｕｓ）、细叶麦冬
（Ｏｐｈｉｏｐｏｇｏｎ　ｊａｐｏｎｉｃｕｓ）
ＭＦ
香樟 ３　 １４．１５　 ５３．２１
广 玉 兰 （Ｍａｇｎｏｌｉａ
ｇｒａｎｄｉｆｌｏｒａｌｉｎｎ）
１　 １１．１０　 ３６．９０
银杏（Ｇｉｎｋｇｏ　ｂｉｌｏｂａ） ３　 １２．３５　 １６．３８
八 角 金 盘 （Ｆａｔｓｉａ
ｊａｐｏｎｉｃａ）
１３　 １．５０ －
蔓长春 － － －
９０％
５０％
５０％
朴树（Ｃｅｌｔｉｓ　ｓｉｎｅｎｓｉｓ）、
池杉（Ｔａｘｏｄｉｕｍ　ａｓｃｅｎｄｅｎｓ）、
枇杷（Ｅｒｉｏｂｏｔｒｙａｊａｐｏｎｉｃａ）、
海桐（Ｐｉｔｔｏｓｐｏｒｕｍ　ｔｏｂｉｒａ）、
瓜子黄杨（Ｂｕｘｕｓ　ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）
　　注：ＢＦ为乔灌草结构的香樟混交林；ＰＦ为地被覆盖的香樟纯林；ＭＦ为土壤裸露的香樟纯林，下同。
Ｎｏｔｅ：ＢＦ：Ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｐｌａｎｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ　ａｎｄ　ｓｈｒｕｂｓ；ＰＦ：Ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎｌｙ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ；ＭＦ：Ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎ　ｂａｒｅ　ｓｏｉｌ．Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ａｓ　ｂｅｌｏｗ．
（Ｐ＜０．０５），其中土壤裸露的香樟群落（ＢＦ）土壤有
机碳含量最低，在０～４０ｃｍ土层，平均有机碳含量
仅为８．６８ｇ／ｋｇ，而乔草香樟纯林（ＰＦ）和乔灌草香
樟混交群落（ＭＦ）有机碳含量则分别达到１３．１５和
１９．８６ｇ／ｋｇ，是ＢＦ群落类型的１．５２倍和２．２９倍。
这表明，香樟复层群落结构的提高有利于土壤有机
碳含量的累积。
表２　不同香樟群落类型０～４０ｃｍ土壤有机碳含量（平均值±标准差）
Ｔａｂ．２　Ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ＳＯＣ　ｉｎ　０－４０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ（ｍｅａｎ±ＳＤ）
群落类型
Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ
样本数
Ｓａｍｐｌｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ
有机碳含量／（ｇ·ｋｇ－１）
ＳＯＣ
变异系数／％
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ＢＦ　 ３　 ８．６８±０．６ａ ６．９０
ＰＦ　 ３　 １３．１５±０．６ｂ ４．５０
ＭＦ　 ３　 １９．８６±１．８ｃ ９．０４
　　注：同列不同小写字母表示３种香樟群落之间差异显著（Ｐ＜０．０５）。下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｌｕｍｎ　ｄｅｎｏｔｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｒｅｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ（Ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ａｓ　ｂｅｌｏｗ．
　　由图１可以看出，随着土层的降低，３种群落均
呈现出有机碳含量下降的变化趋势，其中 ＭＦ群落
下降最为明显。与０～２０ｃｍ土层相比（变化范围在
１０．７７～２６．８７ｇ／ｋｇ），２０～４０ｃｍ土壤有机碳变化
范围在６．６０～１２．８７ｇ／ｋｇ，平均降低了５２．０４％，香
樟的复层群落结构有助于表层土壤有机碳增加。０
～２０ｃｍ相同土层中，ＭＦ香樟群落土壤有机碳含
量显著高于ＰＦ和ＢＦ群落（Ｐ＜０．０５），分别是它们
的１．６３倍和２．４８倍；２０～４０ｃｍ土层，３种群落类
型土壤有机碳含量的差异幅度减小，ＢＦ和 ＭＦ群落
有显著差异（Ｐ＜０．０５），ＢＦ群落土壤有机碳含量是
ＭＦ群落的５１．１６％。
２．２　不同香樟群落类型对土壤氮含量及碳氮比的
影响
如表３所示，与ＢＦ群落相比，ＰＦ群落和 ＭＦ
群落的全氮含量为１．０３和１．４４ｇ／ｋｇ，分别提高了
３７．３３％和９２．００％（Ｐ＜０．０５），碳氮比为１６．０６和
１８．９３，分别提高了１１．６１％和３１．５５％（Ｐ＜０．０５）。
这一结果表明，香樟群落在增加复层结构的同时，土
壤全氮含量和土壤碳氮比也会相应显著提高。
　　从图１可以看出，随着土层的降低，３种群落均
呈现出全氮含量下降的变化趋势，ＭＦ群落下降最
为明显，与０～２０ｃｍ土层相比，其２０～４０ｃｍ土层
全氮含量下降了５　８．８　２％。在０～２　０ｃｍ土层，ＭＦ
８
第４期 冷寒冰，等：城市香樟群落类型对土壤有机碳氮的影响
图１　不同香樟群落类型剖面土壤有机碳和全氮含量
不同小写字母表示３种香樟群落同一土层之间差异显著（Ｐ＜０．０５）。ＢＦ为乔灌草结构的香樟混交林；
ＰＦ为地被覆盖的香樟纯林；ＭＦ为土壤裸露的香樟纯林
Ｆｉｇ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＯＣ　ａｎｄ　ＴＳＮ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｄｅｎｏｔｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｒｅｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ（Ｐ＜０．０５）．
ＢＦ：Ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｐｌａｎｔｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ　ａｎｄ　ｓｈｒｕｂｓ；ＰＦ：Ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎｌｙ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｓｓ；ＭＦ：Ｐｕｒｅ　ｆｏｒｅｓｔ　ｏｎ　ｂａｒｅ　ｓｏｉｌ．
表３　不同香樟群落类型０～４０ｃｍ土壤全氮含量和碳氮比（平均值±标准差）
Ｔａｂ．３　Ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ＴＳＮ　ａｎｄ　Ｃ／Ｎ　ｉｎ　０－４０ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ（ｍｅａｎ±ＳＤ）
群落类型
Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ
样本个数
Ｓａｍｐｌｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ
全氮含量／（ｇ·ｋｇ－１）
ＴＳＮ
变异系数／％
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ
碳氮比
Ｃ／Ｎ
变异系数／％
Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ＢＦ　 ３　 ０．７５±０．０７ａ ９．３３　 １４．３９±１．６８ａ １１．６７
ＰＦ　 ３　 １．０３±０．０１ａｂ　 ０．９７　 １６．０６±１．３５ａ ８．４０
ＭＦ　 ３　 １．４４±０．４５ｂ ３１．２５　 １８．９３±２．１９ｂ １１．５７
群落土壤全氮含量比ＢＦ群落和ＰＦ群落分别提高
了１３４．４８％（Ｐ＜０．０５）和５５．７３％；２０～４０ｃｍ土层
中，３种群落类型的土壤全氮含量差异幅度减少，但
依然表现出 ＭＦ群落与 ＢＦ群落差异显著（Ｐ＜
０．０５）。
２．３　不同香樟群落类型对凋落量的影响
由表４可以看出，ＢＦ群落由于为人为踩踏区，
凋落物被收集和清除，其生物量为０。ＭＦ群落枝叶
总凋落量高于ＰＦ群落，是其１．１４倍。从各组分来
看，ＭＦ群落叶凋落物比例较大，占总量的６１．９１％；
而ＰＦ 群落则枝凋落物所占比例大，为总量的
６７．１１％。ＭＦ群落的叶凋落量高于ＰＦ群落，是其
２．１５倍，枝凋落量降低，仅为ＰＦ群落的６４．８０％。
混交林除了香樟树种外，增加了其他落叶树种，叶凋
落量明显增加；另一方面，香樟纯林密度过高，结构
不合理，致使冠层内部枝条脱落，枯枝增加。
表４　不同香樟群落类型凋落量（平均值±标准差）
Ｔａｂ．４　Ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｃｉｎｎａｍｏｍｕｍ　ｃａｍｐｈｏｒａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ（ｍｅａｎ±ＳＤ）
群落类型
Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｔｙｐｅｓ
叶凋落量／（ｇ·ｍ－２）
Ｌｅａｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
枝凋落量／（ｇ·ｍ－２）
Ｂｒａｎｃｈ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
枝叶总凋落量／（ｇ·ｍ－２）
Ｔｏｔａｌ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
ＢＦ　 ０　 ０　 ０
ＰＦ　 １０８．０３±２５．６８　 ２２０．４２±５９．３５　 ３２８．４６±６４．２９
ＭＦ　 ２３２．１６±３３．１９　 １４２．８３±２２．６６　 ３７５．００±４２．１３
２．４　土壤有机碳、全氮含量与凋落量的相关性
一元回归分析表明，枝叶总凋落量和叶凋落量与
土壤有机碳含量和全氮含量均具有显著正相关关系，
随着凋落物的增加，土壤有机碳和全氮呈上升趋势，
其中叶凋落量与土壤有机碳和全氮含量的拟合性更
好，Ｒ２ 分别达到０．９４８３和０．７１７６，而总凋落量与土
壤有机碳和全氮的拟合Ｒ２ 仅为０．５２５０和０．４１０９，说
明叶凋落量大小与土壤碳氮含量关系更为密切。
３　讨论
　　本研究中，３种群落均是在建园之初栽培的稳
９
上 海 交 通 大 学 学 报 （农 业 科 学 版） 第３４卷
图２　ＳＯＣ、ＴＳＮ与总凋落量的关系
Ｆｉｇ．２　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ，
ｔｏｔａｌ　ｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｔｏｔａｌ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
图３　ＳＯＣ、ＴＳＮ与叶凋落量的关系
Ｆｉｇ．３　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｏｉｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ，
ｔｏｔａｌ　ｓｏｉｌ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｌｅａｆ　ｌｉｔｔｅｒ　ｍａｓｓ
定群落，土地利用历史、立地条件、林龄均一致，其土
壤特性的差异主要归因于树种的影响。植被类型反
映了植被向土壤输入有机物量的高低［７］，土壤有机
碳主要来源于地上部分的凋落物及根系周转产生的
碎屑。凋落物数量及其分解速率在很大程度上影响
着土壤有机质的形成和对植物养分的供应［８－９］，而根
系在土壤中吸收水和矿物质来合成和储存有机物，
根系微生物、根系残体以及根系死亡后的空穴对于
转化土壤有机碳和无机氮起着重要的作用［１０］。分
析表明，各类型群落０～４０ｃｍ土层平均有机碳含量
大小关系为：乔灌草结构的香樟混交群落＞地被覆
盖的香樟纯林群落＞土壤裸露的香樟纯林群落（表
２、３）。在０～２０和２０～４０ｃｍ土层，乔灌草结构的
香樟混交群落土壤有机碳含量，与土壤裸露的纯林
群落相比，分别提高了１４８．２０％和９５．４５％。从中
可以看出香樟群落层次越复杂，树种越多样，有机碳
含量越高。这与郭家新等［１１］和黄丽华［１２］等的研究
结果大体一致。凋落物是人工林土壤碳库的主要来
源，凋落物的性质和多少直接决定了表层土壤碳储
量的多少［１１］。研究中土壤裸露的香樟纯林，地表无
植被覆盖，由植被输入土壤的有机碳极少，致使土壤
贫瘠，雨水淋溶作用强，土壤碳汇能力最低；有地被
覆盖的香樟纯林，群落结构比较简单，凋落量较低，
也影响有机碳的积累；香樟混交林物种不仅丰富，而
且林下的凋落层明显，叶凋落量比例较大，为总凋落
量的６１．９１％，是纯林的２．１５倍。经回归分析，叶
凋落量与土壤有机碳关系最为密切（图３），拟合效
果最好（Ｒ２＝０．９４８３），也证明了土壤有机碳随着叶
凋落量的增加而增加的趋势。另一方面，根系的垂
直分布特征直接影响输入到土壤剖面各层次的有机
碳数量［１３］。有研究表明植被群落的灌草覆盖度是
影响根系生物量的主要因素，而根系生物量与土壤
碳储量具有密切的相关关系，根系生物量可以作为
土壤碳储量大小的指标［１４］。本研究中乔灌草结构
的香樟混交林植被覆盖度高，植物物种丰富，根系生
产力也相应增加，广大的根系分布通过改善土壤孔
隙，帮助地表有机质分解，并有助于增强土壤动物与
微生物的繁殖力和生存范围，从而提升土壤固碳能
力。这也是多层次香樟混交林土壤有机碳含量较高
的原因之一。
土壤氮主要来源于有机质，有机质的积累与分
解直接影响氮素在土壤中的储存和转化，对土壤氮
素含量起主导作用［１５］。碳氮元素作为土壤中酶类
和微生物合成的物质基础，影响着酶类和微生物的
活性，从而影响着土壤有效养分的含量［１６］。而土壤
碳氮比（Ｃ／Ｎ）既是土壤质量的敏感指标，也是衡量
土壤碳和氮营养平衡状况的指标［１７］。本研究中，各
类型群落０～４０ｃｍ土层平均全氮含量和Ｃ／Ｎ大小
关系与有机碳变化趋势相同，均为乔灌草结构的香
樟混交林最高，土壤裸露的香樟纯林最低，后者的全
氮含量和Ｃ／Ｎ仅为前者的５２．０８％和７６．０２％，这
也再次印证了在绝大多数情况下土壤有机碳与全氮
之间存在较高的相关性［１８］。随着香樟群落物种的
丰富，层次的增多，土壤碳氮积累速度明显加快，碳
素的增加速度高于氮素，即Ｃ／Ｎ上升，这说明地上
植被变化导致了土壤有机碳氮含量及其Ｃ／Ｎ发生
分异［１９－２０］。另一方面，土壤Ｃ／Ｎ的提高可对土壤微
生物的活动能力产生一定的限制作用，促使有机质
和有机氮的分解矿化速度减慢，提高土壤固定有机
碳的能力［１８］。
４　结论
本研究探讨了３种不同香樟群落类型对土壤有
０１
第４期 冷寒冰，等：城市香樟群落类型对土壤有机碳氮的影响
机碳、全氮含量和碳氮比垂直分布特征的影响，结合
地上凋落物研究，筛选出土壤碳汇能力最强的香樟
群落类型。
各类型香樟群落显著影响０～４０ｃｍ土层平均
ＳＯＣ（Ｐ＜０．０５），ＴＳＮ变化不如ＳＯＣ显著，但大小
关系均表现为乔灌草结构的香樟混交林群落＞地被
覆盖的香樟纯林群落＞土壤裸露的香樟纯林群落。
地上凋落量的输入和地下空间根系周转是主要的影
响因子。群落叶凋落量与土壤有机碳和全氮分别呈
显著正相关关系，Ｒ２ 达到０．９４８３和０．７１７６；灌草覆
盖的混交林群落０～２０和２０～４０ｃｍ土层土壤有机
碳和全氮含量均高于地表裸露和仅草本覆盖的纯
林。结果表明，多树种混交、多层次搭配的香樟群落
能够较好地增加地上和地下有机物输入量，提高土
壤有机碳含量高，增强土壤碳汇能力。
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１１