全 文 ：川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤
有机碳特征
范 川，李贤伟 *，李 平，张 健
（四川农业大学 林学院，长江上游林业生态工程四川省重点实验室，四川 雅安 625014）
摘 要：以川中丘陵区柏木低效林改造10年后的四种模式：纯杂交竹模式（Bambusa pervariabilis× Dendrocalamopsis daii）
（CZ）、柏木（Cupressus funebris）+桤木（Alnus cremastogyneBurk.）+杂交竹模式（BZQ）、柏木+麻栎（Quercus acutissima Carruth）
模式（BL）、柏木+杂交竹模式（BZ）为研究对象，纯柏（CB）为对照，对土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量及土壤理
化性质进行了研究。结果表明：（1）土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分含量均随着土层深度的增加而下降。不同模式0
~40cm土层土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和水溶性碳含量均为BZQ>CB>BZ>BL>CZ（P<0.05），
表明BZQ模式在提高土壤有机碳方面作用最明显。（2）相关分析表明，土壤有机碳含量和土壤易氧化碳、颗粒碳、微生物量碳和
水溶性碳含量均呈极显著正相关（P<0.01），土壤活性有机碳不同组分之间也正相关。（3）土壤湿度、全N、全P、全K、硝态氮、铵
态氮和速效钾含量与土壤有机碳含量和土壤活性有机碳不同组分呈正相关，土壤温度与微生物量碳含量极显著正相关（P<
0.01），而与水溶性碳含量极显著负相关（P<0.01）。
关 键 词：柏木；低效林；改造模式；土壤有机碳；土壤理化性质
中图分类号：S714.2文献标识码：A 文章编号：0564-3945(2014)06-1437-08
范 川，李贤伟，李 平，张 健.川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征[J].土壤通报,2014,45(6):1437-1444
FAN Chuan, LI Xian-wei, LI Ping, ZHANG Jian. Characteristics of Soil Organic Carbon under Different Reconstructing Patterns in
Low Efficiency Stands of Cuprssus funebris in the Hilly Region of Central Sichuan [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2014, 45(6):
1437-1444
土 壤 通 报
ChineseJournalofSoilScience
第 45卷第 6期
2014年 12月
Vol .45 ,No .6
Dec . , 2014
收稿日期：2014-04-24；修订日期：2014-06-03
基金项目：“十二五”科技支撑项目（2011BAC09B05）、国家林业局中央财政林业科技推广示范（2010TK55）和四川省科技支撑计划（2010NZ0049）资助
作者简介：范 川（1973-），男，四川渠县人，博士，副教授，主要从事人工造林理论及技术方面的研究。E-mail:fanchuan01@163.com
* 通讯作者：E-mail: lixw@sicau.edu.cn
土壤是陆地生态系统中最大且周转时间最慢的碳
库，土壤碳库的总量是大气碳库的3倍，生物碳库的
3.8倍，成为地球表层最大的碳库，在全球碳循环中起
着关键作用[1]。森林土壤有机碳是陆地碳循环的重要
组成成分，约占陆地土壤有机碳的70%，其微小变化
都将对全球碳循环、生态系统的构建和物质循环产生
重要影响[2]。近年来对土壤有机碳（SOC）的研究不断增
加，主要集中在植被类型、土壤类型和土地利用方式等
方面的研究[3,4]，土壤理化性质是SOC的重要影响因素
之一。一方面，土壤粘粒对SOC具有保护作用，粘粒含
量越多微生物或土壤酶对SOC的分解越难；另一方
面，土壤粘粒能够促进土壤的持水能力，加快植物生
长，进而增加SOC的输入量[5]。此外，土壤pH、温湿度
以及土壤肥力等也会对SOC产生一定影响[6]。已有大
量学者对不同植被类型下SOC含量的分布、变化、储
量估算及影响因素等进行了深入研究[7~10]。由于SOC
的影响因素复杂，单一方面的研究很难揭示SOC的真
正面目，因此关于SOC的研究仍需不断探索。低效林，
特别是柏木低效林改造后SOC含量变化的研究目前
还相对缺乏。柏木林是四川盆地低山丘陵区的主要森
林类型，同时也是主要的低效林分。四川作为长江流域
的生态屏障，在水土保持、改善生态环境等方面具有重
要作用，因此柏木低效林分的改造对生态效益和木材
产量的提高都具有十分重要的意义。本文以柏木低效
林改造10年后的不同改造模式为研究对象，通过分析
SOC分布特征及其与土壤理化性质的相互关系，以期
丰富SOC的理论研究，科学合理地评价柏木低效林改
造成效，同时也为柏木低效林改造提供理论依据。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
试验样地位于德阳市旌阳区（104°15′ ~ 104°35′
E，31° ′ ~ 31° 9′ N）。该地区气候属中亚热带湿润型
气候区，常年平均气温16.0℃，最高气温36.5℃，最
第 45 卷土 壤 通 报
低气温-6.7℃。年平均日照时数1215.4 h，年平均降
雨量893.4 mm，其中夏降雨量达536 mm，占年平均降
雨量的60%。无霜期长达276 d，以紫色土为主。2002
年（改造前），试验地柏木平均胸径为5 cm，平均高度
为6 m，郁闭度为0.7，整个林分的生境质量较差，树种
单一，林下植被稀少，生物多样性低，灌木层以铁仔
（Myrsine africana）、合欢（Albizia julibrissin）为主，草本
层主要有苔草（Cladopus chinensis）、鸭跖草（Commelina
communis）等，土壤类型为紫色土，厚度30 ~ 40 cm，林
地土壤侵蚀严重。于2002年在旌阳水库旁选择纯杂交
竹模式 (CZ)、柏木（Cupressus funebris）+ 桤木（Alnus
cremastogyne）+ 杂交竹模式 (BZQ)、柏木 + 麻栎
（Quercus acutissima）模式（BL）、柏木+杂交竹模式
（BZ）4种模式对柏木低效林进行改造，其中CZ模式
为皆伐后按照4 m× 4 m的株行距新植杂交竹进行
造林；BZ模式为按照50%间伐强度抚育间伐后进行林
地清理和挖穴补植杂交竹进行造林；BL模式为按照
50%间伐强度抚育间伐后进行林地清理和挖穴补植麻
栎进行造林；BZQ模式为按照50%强度抚育间伐后进
行林地清理和挖穴补植杂交竹与桤木（1∶1）进行造林；
改造完成后进行封育管理。2013年7月在改造区内选
择立地条件基本一致的林分，每个模式布设3个面积
为20 m× 20 m的样地，作为固定样地，并以柏木纯
林（CB）为对照。样地基本情况见表1。
1.2 研究方法
2013年7月，在每个样地内采用“S”形采集3个
土壤样品，按0 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm土层
取土样，在每个采样区将5个点采集到的同一土层土
样混合作为一个样品放入灭菌后的塑料袋中带回室
内，运输过程用冰袋保持土样在0 ~ 4℃。用“环刀法”
分别在不同土层采集土样，并在现场进行土壤称重，然
后带回实验室放入烘箱中在105℃烘干至恒重，称得
干重，求出各部位不同土层的含水量，在采取土样的同
时，用土壤温度计记录各样地表层（0 ~ 5 cm）的土壤
温度。土样带回实验室后分成两份，一份过2 mm筛后
贮藏于4℃的冰箱内，用于测定微生物量碳（SMBC）
和水溶性碳（WSOC），另一份土样自然风干后，用于测
定SOC和土壤易氧化碳（EOC）。SOC采用重铬酸钾氧
化-外加热法测定[11]；SMBC采用氯仿熏蒸-K2SO4提
取法测定[12]；WSOC采用蒸馏水提取法，所得有机碳利
用TOC仪直接测定[13]；EOC采用0.333 mol L-1的高锰
酸钾氧化法测定[14]；颗粒有机碳（POC）采用六偏磷酸
钠溶液法测定；全氮用半微量凯氏法测定；用氢氧化钠
碱熔法将土壤样品熔融后提取待测液，全P采用钼蓝
比色法测定；全K采用火焰光度计测定；速效钾采用
火焰光度计法测定；硝态氮用紫外线光度法测定，铵态
氮用一般光度计法测定。
表 1 试验地植被概况
Table1 Vegetationcharacteristicsofexperimentalplots
模式
Patterns
CZ
BZQ
CB
BL
BZ
主要乔木
Species
杂交竹
柏木
杂交竹
桤木
柏木
柏木
麻栎
柏木
杂交竹
平均树高
Average
height
(m)
4.83
9.27
5.23
8.63
8.39
8.11
5.68
9.67
9.04
平均胸径
Average
DBH
(cm)
3.08
9.91
2.26
8.45
7.49
7.18
4.12
9.45
4.51
郁闭度
Crown density
0.6
0.7
0.8
0.8
0.8
坡度
Slope
(°)
10
12
13
14
13
坡向
Aspect
西北
西南
西
西北
西南
地形
Geography
上部缓坡
下部缓坡
上部缓坡
中部缓坡
中下部缓坡
土壤厚度
Soil
thickness
(cm)
30 ~ 40
35 ~ 40
30 ~ 40
35 ~ 40
35 ~ 40
土壤类型
Soil types
紫色土
紫色土
紫色土
紫色土
紫色土
林下主要植物
Main plant species
紫金牛
南蛇藤
葎草
合欢
苔草
蕨类
铁仔
苔草
铁仔
苔草
鸭跖草
铁仔
苔草
1438
6 期 范 川等：川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征
1.3 统计分析
应用Excel 2007和SPSS 20.0对实验数据进行整
理和分析。实验数据采用SPSS 20.0软件中P-P图示
法检验呈正态分布，柏木低效林不同改造模式同一土
层SOC、土壤活性有机碳组分间以及土壤理化性质的
差异显著性采用单因素方差分析（one-way ANOVA），
采用Pearson法分析SOC及其组分之间和土壤理化性
质与SOC及其组分之间的相关性。
2 结果与分析
2.1 柏木低效林不同改造模式 SOC含量及不同形式
土壤活性有机碳含量
2.1.1 土壤总有机碳 由表2可知，柏木低效林不同
改造模式SOC含量为1.29 ~ 20.96 g kg-1，其中 0 ~
10 cm土层的SOC含量以BZQ模式最高，CB模式次
之，其他三种模式较低；10 ~ 20 cm土层的SOC含量
以BZ模式最高，CZ模式最低；而20 ~ 40 cm土层的
SOC含量以BZQ模式最高，CZ模式最低。柏木低效林
不同改造模式SOC含量均随土层深度的增加而减少，
但不同模式减少程度各异，表明柏木低效林不同改造
模式对SOC在剖面上的垂直分布影响不同。比较不同
模式同一土层SOC含量可以发现，在0 ~ 10 cm土层，
相比对照（CB 模式）而言，BZQ 模式高于 CB 模式
12.69%，而BZ模式、BL模式和CZ模式分别低于CB
模式14.46%、36.99%和40.54%；在10 ~ 20 cm土层，
BZQ 模式和 BZ 模式分别高于 CB 模式 2.32%和
11.45%，而 BL 模式和 CZ 模式分别低于 CB 模式
5.65%和45.94%；在20 ~ 40 cm土层，BZQ模式、BL
模式和BZ模式分别高于CB模式37.50%、19.91%和
30.56%，而CZ模式低于CB模式40.28%。总体来看，
0 ~ 40 cm 土层 SOC 含量大小为 BZQ > CB > BZ >
BL > CZ，其中BZQ模式SOC含量最高，为30.99 g
kg-1；CZ模式SOC含量最低，为16.08 g kg-1。表明柏木
低效林不同改造模式中BZQ模式对SOC的提高效果
最佳；其他三种改造模式反而降低了SOC含量，其中
CZ模式改造效果最差。
2.1.2 土壤易氧化有机碳 柏木低效林不同改造模式
EOC含量为0.12~7.91gkg-1，其中0 ~ 10 cm土层的
EOC含量以BZQ模式最高，CZ模式最低；10~20cm和
20~40cm土层的EOC含量均以BL模式最高，CZ模式
最低，与SOC含量的分布情况相似，均是随着土层深度
的增加而减少。比较不同模式同一土层EOC含量可以发
现，在0~10cm土层，BZQ模式、BL模式和BZ模式分
别高于CB模式66.88%、28.90%和51.05%，而CZ模式低
于CB模式32.07%；在10~20cm土层，BZ模式高于CB
模式4.69%；而CZ模式、BZQ模式和BL模式分别低于
CB模式61.46%、7.81%和5.73%；在20~40cm土层，BL
模式高于CB模式33.93%, 而CZ模式、BZQ模式和BZ
模式分别低于CB模式78.57%、30.36%和37.50%。总体
来看，0~40cm土层EOC含量大小为BZQ>BZ>BL>
CB>CZ，其中BZQ模式EOC含量最高，为10.07gkg-1；
CZ模式EOC含量最低，为4.08gkg-1。
表 2 柏木低效林不同改造模式 SOC及土壤活性有机碳含量
Table2 TheSOCandsoilactiveorganiccarboncontentsunderdifferentC.funebrisreconstruc i gpatt ns
土层 (cm)
Soil depths
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
CZ
11.06d
3.73d
1.29c
3.22d
0.74c
0.12d
5.64c
1.7b
0.33b
277c
112.83c
48.17c
55.94b
35.21a
11.24b
BZQ
20.96a
7.06b
2.97a
7.91a
1.77b
0.39c
7.8a
2.27a
0.43a
440a
232.89a
62.44a
63.62a
33.51a
12.45a
CB
18.6b
6.9b
2.16b
4.74c
1.92b
0.56b
6.43b
2.65a
0.38a
384.22b
199b
57.33b
46.14c
34.34a
12.82a
BL
11.72d
6.51c
2.59b
6.11b
1.81a
0.75a
5.9c
2.64a
0.4a
95.33e
65.72d
30.33d
30.1d
21.71b
8.23c
BZ
15.91c
7.69a
2.82a
7.16a
2.01b
0.35a
4.33d
1.85b
0.27c
198.83d
100.39c
32.89d
25.41e
17.2c
6.34d
指标
Indexes
SOC（g kg-1）
EOC（g kg-1）
POC（g kg-1）
SMBC（mg kg-1）
WSOC（mg kg-1）
注：同行中不同小写字母表示同一土层不同模式间差异显著（P < 0.05）。
2.1.3 土壤颗粒有机碳 柏木低效林不同改造模式
POC含量为0.27 ~ 7.8 g kg-1，其中0 ~ 10 cm土层的
POC含量以BZQ模式最高，BZ模式最低；10 ~ 20 cm
土层的POC含量以CB模式最高，CZ模式最低，20 ~
1439
第 45 卷土 壤 通 报
40 cm土层的POC含量以BZQ模式最高，CZ模式最
低，与SOC含量的分布情况相似，均是随着土层深度
的增加而减少。比较不同模式同一土层POC含量可以
发现，在 0 ~ 10 cm 土层，BZQ 模式高于 CB 模式
21.31%，而CZ模式、BL模式和BZ模式分别低于CB
模式12.29%、8.24%和32.66%；在10 ~ 20 cm土层，
CZ模式、BZQ 模式、BL模式和 BZ模式分别低于 CB
模式35.85%、14.34%、0.38%和30.19%；在20 ~ 40 cm
土层，BZQ模式和BL模式分别高于CB模式13.16%
和 5.26%, 而 CZ 模式和 BZ 模式分别低于 CB 模式
13.16%和28.95%。总体来看，0 ~ 40 cm土层POC含
量大小为BZQ > CB > BL > CZ > BZ，其中BZQ模式
POC含量最高，为10.50 g kg-1；BZ模式POC含量最
低，为6.45 g kg-1。
2.1.4 土壤微生物量有机碳 柏木低效林不同改造模
式SMBC含量为32.89 ~ 440 mg kg-1，其中0 ~ 10 cm
土层的 SMBC 含量以 BZQ 模式最高，CZ 模式最低；
10 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm 土层的 SMBC 含量均以
BZQ模式最高，BZ模式最低，与SOC含量的分布情况
相似，均是随着土层深度的增加而减少。比较不同模式
同一土层SMBC含量可以发现，在0 ~ 10 cm土层，
BZQ模式高于CB模式14.52%，而CZ模式、BL模式
和 BZ 模式分别低于 CB 模式 27.91%、75.19%和
48.25%；在10 ~ 20 cm土层，BZQ模式高于CB模式
17.03%，而CZ模式、BL模式和BZ模式分别低于CB
模式43.30%、66.97%和49.55%；在20 ~ 40 cm土层，
BZQ模式高于CB模式8.91%，而CZ模式、BL
和 BZ 模式分别低于 CB 模式 15.98%、47.10%和
42.63%。总体来看，0 ~ 40 cm土层SMBC含量大小为
BZQ > CB > CZ > BZ > BL，其中BZQ模式SMBC含
量最高，为735.33 mg kg-1；BL模式SMBC含量最低，
为191.38 mg kg-1。
2.1.5 土壤水溶性有机碳 柏木低效林不同改造模式
WSOC含量为6.34 ~ 63.62 mg kg-1，其中0 ~ 10 cm土
层的WSOC含量以BZQ模式最高，BZ模式最低；10 ~
20 cm和20 ~ 40 cm土层的WSOC含量均以CB模式
最高，BZ模式最低，与SOC含量的分布情况相似，均
是随着土层深度的增加而减少。比较不同模式同一土
层WSOC含量可以发现，在0 ~ 10 cm土层，CZ模式
和BZQ模式分别高于 CB 模式 21.24%和 37.88%，而
BL 模式和 BZ 模式分别低于 CB 模式 34.76%和
44.93%；在 10 ~ 20 cm 土层，CZ 模式高于 CB 模式
2.53%，而BZQ模式、BL模式和BZ模式分别低于CB
模式2.42%、36.78%和49.91%；在20 ~ 40 cm土层，
CZ模式、BZQ 模式、BL模式和 BZ模式分别低于 CB
模式12.32%、2.89%、35.80%和50.55%。总体来看，0 ~
40 cm土层WSOC含量大小为BZQ > CZ > CB > BL >
BZ，其中BZQ模式WSOC含量最高，为109.58mgkg-1；
Z模式WSOC含量最低，为48.95 mg kg-1。
2.2 柏木低效林不同改造模式 SOC与土壤理化性质
的相关性分析
土壤活性有机碳移动快、稳定性差、易氧化、矿化，
易受植物和土壤微生物的影响，但土壤活性有机碳来
源于土壤总有机碳，因此很有必要研究土壤活性有机
碳与总有机碳的相关性，土壤理化性质对土壤有机碳
及土壤活性有机碳也有一定影响。由表3可知，柏木低
效林不同改造模式土壤全N、全P、全K、硝态氮、铵态
氮、速效钾和土壤温湿度均随着土层深度的增加而减
少，从改良土壤效果来看，BZQ模式和BZ模式效果较
好，其中BZQ模式效果最佳，而BL模式和CZ模式反
而降低了土壤肥力。综合各种土壤理化性质，不同改
造模式改良土壤理化性质效应以 BZQ 模式效果最
佳，BZ模式次之，而BL模式和CZ模式对土壤肥力
的改良效应不明显。由表4可知，SOC含量与不同形
式活性有机碳含量均呈正相关，且SOC含量与EOC、
POC、SMBC 和 WSOC 含量均呈极显著正相关（P <
0.01），Person 相关系数分别为 0.932、0.944、 871 和
0.780；不同土壤活性有机碳之间也均呈正相关，这说
明土壤活性有机碳与总有机碳之间关系密切，两者相
互影响。虽然土壤活性有机碳与SOC的相关程度不
一样，但是相关程度最高的那一部分土壤活性有机碳
所表征的是土壤中活性较高部分的碳含量。SOC含量
与全N、全P、全K、硝态氮、铵态氮、速效钾含量和土
壤湿度均呈极显著正相关（P < 0.01），Person相关系
数 分 别为 0.892、0.676、0.943、0.910、0.753、0.911 和
0.801；不同土壤活性有机碳与全 N、 P、全 K、硝态
氮、铵态氮、速效钾含量和土壤湿度均呈正相关，土壤
温度与 SOC、EOC 和 POC 含量相关性不显著，与
SMBC 含量极显著正相关（P < 0.01），相关系数为
0.563，而与WSOC含量极显著负相关（P < 0.01，R2=
0.651）。这表明SOC及其土壤活性有机碳与土壤理化
性质关系密切，同时也表明SOC的活性改变能过指
示土壤肥力的变化，对进一步评价改造模式的成效具
有指导作用。
3 讨论
柏木低效林不同改造模式SOC及土壤活性有机
碳不同组分均是随着土层深度的增加而减少。这可能
1440
6 期 范 川等：川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征
是因为凋落物和微生物积聚在土壤表层，凋落物分解
后形成的腐殖质在土壤表层中积累，同时使得细根向
表层聚集有关。不同模式0 ~ 40 cm土层SOC、EOC、
POC、SMBC和WSOC含量均为BZQ模式最大，表明
BZQ模式在提高SOC方面作用最明显。这可能与各个
模式根密集程度和根系分泌物有关；此外，BZQ模式
植物多样性更加丰富，其凋落物量可能比其他模式多，
从而进一步增加了SOC的输入量。
表 3 柏木低效林不同改造模式土壤理化性质
Table3 ThesoilphysicalandchemicalpropertiesunderdifferentreconstructingpatternsinlowefficiencystandsofC. funebris
土层（cm）
Soil depths
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 40
0 ~ 5
CZ
2.39d
1.32d
1.17b
0.024c
0.018e
0.017c
0.253d
0.239c
0.214a
1.25c
1.23b
1.19a
1.85c
1.82c
1.78c
0.072d
0.046b
0.024d
14.9e
16.53d
8.93c
24.5d
BZQ
3.56a
1.74a
1.32a
0.036a
0.028a
0.022a
0.328a
0.257a
0.211a
1.4a
1.26a
1.15a
1.98a
1.89a
1.85a
0.099a
0.064a
0.049a
26.54a
19.15c
9.04c
24.1e
CB
2.71c
1.54b
1.13b
0.029b
0.026b
0.021a
0.283b
0.247b
0.194b
1.32b
1.13c
0.98c
1.87c
1.84b
1.81b
0.075c
0.047b
0.03c
22.86d
18.57c
9.26c
24.8c
BL
1.58e
1.14c
0.78c
0.025c
0.022c
0.019b
0.278c
0.243b
0.219a
1.24c
1.09c
0.93d
1.86c
1.82c
1.79c
0.063e
0.031c
0.023d
23.14c
21.54b
11.03b
25.1b
BZ
2.94b
1.6b
1.18b
0.024c
0.02d
0.017c
0.283b
0.246b
0.214a
1.34b
1.1c
1.04b
1.89b
1.84b
1.82b
0.08b
0.046b
0.038b
24.2b
25.14a
13.09a
25.5a
指标
Indexes
全N（g kg-1）
全P（g kg-1）
全K（g kg-1）
硝态氮（mg kg-1）
铵态氮（mg kg-1）
速效钾（mg kg-1）
土壤湿度（%）
土壤温度（℃）
注：同行中不同小写字母表示同一土层不同模式间差异显著（P < 0.05）。
表 4 柏木低效林不同改造模式 SOC及其组分与土壤理化性质
的相关系数
Table 4 The correlation coefficients between SOC, its fractions and soil
physical and chemical properties under different reconstructing
patternsinlowefficiencystandsofC. unebris
指标
Indexes
EOC
POC
SMBC
WSOC
全N
全P
全K
硝态氮
铵态氮
速效钾
土壤湿度
土壤温度
SOC
0.932**
0.944**
0.871**
0.780**
0.892**
0.676**
0.943**
0.910**
0.753**
0.911**
0.801**
-0.312
EOC
0.890**
0.690**
0.640*
0.819**
0.627*
0.915**
0.862**
0.734**
0.874**
0.778**
0.243
POC
0.842**
0.873**
0.808**
0.668**
0.921**
0.874**
0.673**
0.862**
0.742**
0.325
SMBC
0.910**
0.881**
0.709**
0.827**
0.875**
0.754**
0.875**
0.594*
0.563**
WSOC
0.766**
0.645**
0.800**
0.823**
0.640*
0.823**
0.566*
-0.651**
注：*表示达到 P<0.05显著水平，**表示达到 P<0.01极显著水平。
土壤活性有机碳组分与SOC含量的比例总体上不
高，但能很好地指示土壤肥力及土壤碳贮量的变化；其
比例越高，说明土壤有机碳库活性越大，稳定性越差[15]。
不同土壤活性有机碳组分在概念和测定方法上有一定
重叠，单一的指标很难表征SOC，因此，在研究SOC特
征时，需要综合分析。EOC主要来源于植被凋落物、微
生物、土壤腐殖质和根系分泌物，稳定性差，易氧化和
矿化，能更好地反映土壤质量和土壤肥力的变化情况，
并且与土壤理化性质关系密切[16]。EOC能指示土壤有机
碳的早期变化，本研究中，0 ~ 40 cm土层EOC含量大
小为BZQ > BZ > BL > CB > CZ，BZQ模式EOC含量
之所以最高，这可能是因为，一方面，EOC与SOC关系
密切，SOC含量高的林分EOC含量也高；另一方面，各
改造模式凋落物归还量不同，从而导致凋落物对土壤
养分的补给存在一定差异。POC主要是指处于新鲜的
动植物残体和腐殖化有机物之间暂时的或过渡的有机
碳，耿玉清等[17]对北京山地针叶林与阔叶林土壤活性有
机碳库的研究表明SOC与POC达到极显著关系。POC
与大团聚体碳显著相关，而土壤侵蚀会破坏水稳性大
团聚体，从而使包裹在大团聚体内的POC随地表水流
沿坡迁移，导致POC含量减小。本研究中，0 ~ 40 cm
1441
第 45 卷土 壤 通 报
土层POC含量大小为BZQ > CB > B L> CZ > BZ。一
方面由于土壤侵蚀以及耕作倾向于破坏水稳性大团聚
体，相应地增加水稳性微团聚体的比例，大团聚体破坏
后，包裹在大团聚体内POC随地表水流沿坡迁移，而
POC等活性碳是微生物活动的主要碳源，在迁移和累
积过程中易被微生物利用分解；另一方面从不同改造
模式的植物多样性来看，BZQ模式植被更加丰富，根
系更为发达，林地郁闭度也最高，在夏季雨水充沛的季
节能够有效抵挡降雨的冲击，从而保护土壤团聚体结
构。WSOC主要来源于有机质的淋溶和分解，其含量大
小与凋落物的数量和分解速率有直接关系。WSOC含
量主要取决于 SOC 含量和土壤黏粒的吸附作用，且
WSOC和SMBC有较好的正相关关系。Yano等[18]发现
森林中约有12.1% ~ 40.3%的WSOC被微生物直接利
用和吸收。本研究中，0 ~ 40 cm土层WSOC含量大小
为BZQ > CZ > CB > BL > BZ，这可能是因为WSOC
含量一方面取决于SOC含量, SOC含量高的改造模式
分解所产生的WSOC含量也高；另一方面不同改造模
式由于人为引进不同树种而改变了林地的乔木层，在
植被演替过程中导致林下植被发生较大变化，进而对
凋落物和根系产生重要影响，凋落物的量越大和组分
越复杂能够促进微生物和土壤动物的繁殖，从而加快
凋落物的分解，使WSOC的归还量增大，不同改造模
式中，BZQ模式的WSOC含量最大，这与该模式下凋
落物量最大密切相关。SMBC一方面来源于SOC，另一
方面来源于微生物，主要受光照、通气和植被类型等的
影响，可以在相对较短的时间内反映或预示土壤的变
化 [9]。本研究中，0 ~ 40 cm 土层 SMBC 含量大小为
BZQ > CB > CZ > BZ > BL，这可能是因为，较高的植
物多样性，能为土壤微生物的繁殖和活动创造更加有
利的条件；同时，随着植被盖度的增加，土壤温度和湿
度的变化也有利于SMBC的积累；BZQ模式的根系更
为发达，并且在土壤中密集交叉，其根系分泌物能够为
SOC提供更大的输入量。SOC含量与不同形式活性有
机碳含量均呈正相关，不同土壤活性有机碳之间也均
呈正相关，这说明土壤活性有机碳与总有机碳之间关
系密切，两者相互影响。
森林生态系统封闭性好而且人为干扰作用小，是
研究土壤养分变化的理想场所，目前关于SOC与土壤
理化性质的研究不断增多，大多学者认为SOC直接影
响土壤养分供应，是土壤理化性质变化的原动力，然而
土壤理化性质还受到人为措施（施肥、灌溉等）、地理环
境和植被类型等的影响，因此很有必要研究SOC与土
壤理化性质的相互关系。土壤氮与土壤有机质关系密
切，周莉等[19]研究表明，土壤氮的有效性能够直接影响
土壤有机质的含量。本研究中，全N、全P、全K、硝态
氮、铵态氮和速效钾含量与SOC含量和不同组分土壤
活性有机碳均呈正相关。这与曹丽花等人[20]的研究结
果基本一致。土壤温度是影响SOC含量的重要环境因
子之一。一些模型预测随着温度的上升，土壤微生物活
性增加，从而加剧土壤有机质的分解。土壤湿度是影响
SOC含量的另一重要环境因子。在湿度高的环境下,真
菌快速增长，从而有利于土壤活性有机碳的积累。土壤
湿度的降低一方面使得植物根系呼吸速率下降，从而
积累了更多的SOC；另一方面，土壤湿度降低有利于
根系向地下分配，所以湿度的降低有利于SOC的稳
定。周焱等[21]对武夷山不同海拔土壤水溶性有机碳的
含量特征研究表明土壤湿度与WSOC含量显著正相
关。漆良华等 [22]研究表明温度和湿度的增加，导致
WSOC含量下降，SMBC含量上升。本研究中，土壤湿
度与SOC含量和不同组分土壤活性有机碳均呈正相
关，这可能是因为适宜的湿度促进了植物和微生物的
生长，从而增加了凋落物的输入量以及微生物对凋落
物的分解速率。土壤温度与SMBC含量极显著正相关
（P < 0.01），而与 WSOC 含量极显著负相关（P <
0.01），这可能是因为适宜的温度使得微生物量增多，
微生物活性也增强，其一方面加速了土壤有机质的分
解，另一方面WSOC作为微生物的有效碳源，所以在
定温度范围内，WSOC含量随着温度的上升而下降。
4 结论
（1）SOC含量和土壤活性有机碳不同组分含量均
随着土层深度的增加而下降。不同模式0 ~ 40 cm土
层 SOC 含量和 EOC、POC、SMBC 和 WSOC 含量均为
BZQ > CB > BZ > BL > CZ，表明BZQ模式在提高土
壤有机碳方面作用最明显。
（2）相关分析表明，SOC含量和EOC、POC、SMBC
和WSOC含量均呈极显著正相关（P < 0.01），不同组
分土壤活性有机碳之间也正相关；表明土壤活性有机
碳不同组分之间关系密切，并且在一定程度上受到
SOC的影响。
（3）土壤湿度、全N、全P、全K、硝态氮、铵态氮和
速效钾含量与SOC含量和土壤活性有机碳不同组分
呈显著正相关，土壤温度与SMBC含量呈极显著正相
关（P < 0.01），而与 WSOC 含量呈极显著负相关（P <
0.01）。表明不同土壤理化性质对SOC的影响机制不
同，对比其他研究，这些因子在不同区域或者研究尺度
上所起到的主导作用也有所差异。
1442
6 期 范 川等：川中丘陵区柏木低效林不同改造模式土壤有机碳特征
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1443
第 45 卷土 壤 通 报
Characteristics of Soil Organic Carbon under Different Reconstructing
Patterns in Low Efficiency Stands of Cuprssus funebris in the Hilly
Region of Central Sichuan
FANChuan, LIXian-wei*,LI Ping, ZHANGJian
(College of Forestry, Sichuan Agricultural University, Key Laboratory of Forestry Ecological Engineering in Upper Reaches of Yangtze
River in Sichuan Province, Yaan 625014, China)
Abstract: The planting patterns ofBambusa pervariabilis × Dendrocalamopsis daii (CZ),Cupressus funebris +
Bambusa pervariabilis × Alnus cremastogyne +Alnus cremastogyne (BZQ),Cupressus funebris+Quercus acutissima
Carruth (BL),Cupressus funebris +Bambusa pervariabilis × Dendrocalamopsis daii (BZ) were reconstructed in 2002.
CZ pattern was reconstructed on the planting spacing of 4 m×4 m after clear cutting, and the other patterns were
reconstructed by inter planting after intermediate cutting. In 2012, a total of 3 sample plots were set in each pattern to
analyze SOC contents, easily-oxidized carbon (EOC), particulate organic carbon (POC), water-soluble organic carbon
(WSOC), and soil microbial biomass carbon (SMBC) and soil physical and chemical properties (soil humidity, soil
temperature, total N, total P, total K, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen and available potassium content). The results
were found as follows: (1) The contents of SOC and its components declined with increasing soil depth, SOC content,
SOC density, EOC, WSOC and SMBC content in 0 ~ 40 cm, which significantly decreased as BZQ > BZ > CB > BL >
CZ (P < 0.05). BZQ revealed the most obvious effect on SOC. (2) Correlation analysis showed that SOC contents were
extremely significantly positively correlated to the contents of EOC, POC, SMBC, WSOC (P < 0.01), and different
components of soil active organic carbon were also correlated with each other. (3) Soil moisture, total N, total P, total
K, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen and available potassium contents were positively correlated with SOC contents
and different components of soil active organic carbon. And soil temperature was extremely significantly positively
correlated to SMBC content (P < 0.01), but significantly negatively correlated to WSOC contents (P < 0.01).
Key words: Cupressus funebris; Low efficiency stands; Reconstructing patterns; Soil organic carbon; Soil physical and
chemical properties
1444