全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 员远期摇 摇 圆园员猿年 愿月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
物种分布模型理论研究进展 李国庆袁刘长成袁刘玉国袁等 渊源愿圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
稀土元素对农田生态系统的影响研究进展 金姝兰袁黄益宗 渊源愿猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
藤壶金星幼虫附着变态机制 饶小珍袁林摇 岗袁许友勤 渊源愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
群居动物中的共同决策 王程亮袁王晓卫袁齐晓光袁等 渊源愿缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响 包云轩袁黄金颖袁谢晓金袁等 渊源愿远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
两种海星对三种双壳贝类的捕食选择性和摄食率 齐占会袁王摇 珺袁毛玉泽袁等 渊源愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆巴音布鲁克繁殖期大天鹅的生境选择 董摇 超袁张国钢袁陆摇 军袁等 渊源愿愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
我国特有植物青檀遗传结构的 陨杂杂砸分析 李晓红袁张摇 慧袁王德元袁等 渊源愿怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
栽培菊花与菊属鄄近缘属属间杂种杂交后代耐盐性的遗传分析 许莉莉袁陈发棣袁陈素梅袁等 渊源怨园圆冤噎噎噎噎
荒漠区植物光合器官解剖结构对水分利用效率的指示作用 张海娜袁苏培玺袁李善家袁等 渊源怨园怨冤噎噎噎噎噎噎
水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响 陈凯利袁李建明袁贺会强袁等 渊源怨员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
广西猫儿山不同海拔常绿树种和落叶树种光合速率与氮的关系 白坤栋袁蒋得斌袁万贤崇 渊源怨猿园冤噎噎噎噎噎
施肥对板栗林地土壤 晕圆韵通量动态变化的影响 张蛟蛟袁李永夫袁姜培坤袁等 渊源怨猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响 刘希玉袁王忠强袁张心昱袁等 渊源怨源怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量 牟长城袁王摇 彪袁卢慧翠袁等 渊源怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于多时相 蕴葬灶凿泽葬贼 栽酝影像的汶川地震灾区河岸带植被覆盖动态监测要要要以岷江河谷映秀鄄汶川段
为例 许积层袁唐摇 斌袁卢摇 涛 渊源怨远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同强度火干扰下盘古林场天然落叶松林的空间结构 倪宝龙袁刘兆刚 渊源怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长江中下游湖群大型底栖动物群落结构及影响因素 蔡永久袁姜加虎袁张摇 路袁等 渊源怨愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
千岛湖岛屿社鼠的种群年龄结构和性比 张摇 旭袁鲍毅新袁刘摇 军袁等 渊缘园园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
性信息素诱捕下害虫 蕴燥早蚤泽贼蚤糟增长及经济阈值数学模型 赵志国袁荣二花袁赵志红袁等 渊缘园园愿冤噎噎噎噎噎噎噎
秋末苏南茶园昆虫的群落组成及其趋色性 郑颖姹袁钮羽群袁崔桂玲袁等 渊缘园员苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
北方常见农业土地利用方式对土壤螨群落结构的影响 韩雪梅袁李丹丹袁梁子安袁等 渊缘园圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
基于鸟类边缘种行为的景观连接度研究要要要空间句法的反规划应用 杨天翔袁张韦倩袁樊正球袁等 渊缘园猿缘冤噎噎
西南高山地区土壤异养呼吸时空动态 张远东袁庞摇 瑞袁顾峰雪袁等 渊缘园源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素 赵明松袁张甘霖袁李德成袁等 渊缘园缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 张明阳袁罗为检袁刘会玉袁等 渊缘园远苑冤噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
基于能值分析方法的城市代谢过程要要要案例研究 刘耕源袁杨志峰袁陈摇 彬 渊缘园苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 孕杂砸模型的耕地生态安全物元分析评价 张摇 锐袁郑华伟袁刘友兆 渊缘园怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
保水剂对煤矸石基质上高羊茅生长及营养吸收的影响 赵陟峰袁王冬梅袁赵廷宁 渊缘员园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
生态保护价值的距离衰减性要要要以三江平原湿地为例 敖长林袁陈瑾婷袁焦摇 扬袁等 渊缘员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
广东山区土壤有机碳空间变异的尺度效应 姜摇 春袁吴志峰袁钱乐祥袁等 渊缘员员愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
室内养殖雌性松鼠秋季换毛期被毛长度和保温性能变化 荆摇 璞袁张摇 伟袁华摇 彦袁等 渊缘员圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿园远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿圆鄢圆园员猿鄄园愿
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封面图说院 高寒草甸牦牛群要要要三江源区位于青藏高原腹地袁 平均海拔 源圆园园皂袁是长江尧黄河尧澜沧江三条大河的发源地袁也是
全球气候变化最敏感的地区遥 三江源区高寒草甸植被状况对该区的生态环境尧草地资源合理利用和应对全球气候
变化具有十分重要的意义遥 圆园园缘 年以来袁国家投资 苑园 多亿元启动三江源生态保护工程遥 监测显示袁近年来袁三江源
湖泊湿地面积逐步扩大袁植被覆盖度得到提高袁三江源区高寒草甸的生态恶化趋势得到遏制遥 图为冒着风雪在三江
源高寒草甸上吃草的牦牛群遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
第 33 卷第 16 期
2013 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 16
Aug. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:科技部国际科技合作资助项目(2010DFB24140);中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050500)子课题 (XDA05050503)
收稿日期:2012鄄05鄄20; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄23
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: glzhang@ issas. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205200749
赵明松,张甘霖,李德成,赵玉国.江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素.生态学报,2013,33(16):5058鄄5066.
Zhao M S,Zhang G L,Li D C,Zhao Y G. Variability of soil organic matter and its main factors in Jiangsu Province. Acta Ecologica Sinica,2013,33(16):
5058鄄5066.
江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素
赵明松1,2,张甘霖1,*,李德成1,赵玉国1
(1. 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京摇 210008;
2. 中国科学院大学, 北京摇 100049)
摘要:土壤有机质在陆地生态系统中具有重要作用,是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。 从省域尺度上分析
土壤有机质的分布和变异,及其影响因素,对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义。 以江苏省第二次土壤普查的
1519个土壤剖面数据为基础,分析了江苏省表层(0—20 cm)土壤有机质分布、变异及其影响因素。 结果表明,全省土壤有机质
平均含量为(16. 55依8. 49) g / kg,变异系数为 51. 36% ,属中等变异水平。 不同土壤类型有机质含量差异较大,沼泽土最高,为
31. 60 g / kg,棕壤最低,为 8. 69 g / kg;自然土壤的有机质含量变异程度大于耕作土壤。 年均温、年均降雨量、成土母质、土地利
用、土壤质地和土壤 pH对全省土壤有机质含量变异的综合能解释能力为 52. 6% 。 土壤质地和年均温是有机质含量变异的主
要影响因素,土壤质地对其变异的影响大于年均温,二者能够独立解释其变异的 32. 0%和 23. 4% 。
关键词:土壤有机质;主控因素;方差分析;逐步回归分析;江苏省
Variability of soil organic matter and its main factors in Jiangsu Province
ZHAO Mingsong1,2,ZHANG Ganlin1,*,LI Decheng1,ZHAO Yuguo1
1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: In the terrestrial ecosystems, soil organic matter ( SOM ) plays an important role in estimating soil C
sequestration potential, soil fertility and quality, etc. In this study, Jiangsu Province was chosen as an example in eastern
China and a total of 1519 soil profiles were collected from the Second National Soil Survey of Jiangsu Province. And
furthermore, the variability of SOM in the surface layer (0—20 cm) of Jiangsu Province was analyzed; and its main
factors, too, by means of variance analysis and regression analysis. The results show that the SOM content of the region
varied in the range of (16. 55依8. 49) g / kg, with a coefficient of variation of 51. 36% , both belonging to a moderate level.
SOM content of different types varies widely, with the maximum value of 31. 60 g / kg in boggy soil, and with the minimum
value of 8. 69 g / kg in brown soil. The variation degree of SOM in natural soil was higher than that in cultivated soil.
Analysis of variance suggests that mean annual temperature (MAT), mean annual precipitation (MAP), parent material,
land use, soil texture and pH significantly affected the variability of SOM in Jiangsu Province. All these 6 natural factors
can explain 52. 6% variability of SOM. Soil texture and MAT are the main factors controlling variability of SOM. The effect
of soil texture on SOM variation is stronger than that of MAT, and two factors can independently explain about 32. 0% and
23. 4% variability of SOM, respectively.
Key Words: soil organic matter; dominating factors; analysis of variance; stepwise regression; Jiangsu Province
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摇 摇 土壤有机质(SOM)是土壤的重要组成物质,对改善土壤物理、化学性质以及植物的生长起着重要作用,
是评价土壤肥力和质量的重要指标[1]。 SOM 是全球碳循环过程中重要的碳库[2鄄3],农田 SOM 中的碳是陆地
生态系统碳储量的重要组成部分[4]。 全球约有 1500 Pg碳以土壤有机碳形式存在,总量约是全球植被碳储量
的 3 倍,是大气中碳储量的 2 倍[5鄄7]。 因此研究 SOM其分布状况、变异规律及其主要影响因素是评估区域土
壤碳储量,实现土壤可持续利用的前提, 也是土壤质量研究的重要内容。
气候、地形、母质、植被等自然因素和人为因素共同作用形成了不同的土壤类型,各种因素相互作用的差
异,导致了土壤性质的变异[8]。 目前关于 SOM与自然因素间的关系研究较多。 气候(气温和降雨)在很大程
度上决定了植被的类型、产量和植物残体的分解过程,是 SOM 的重要控制因子[9鄄10],气温和降雨的综合作用
决定了其地理地带性分布[5,9鄄13]。 一般而言随降雨的增加和气温的降低,SOM 含量增加,且气温和降雨对其
影响作用的大小有差异。 母质是土壤形成的物质基础[1],土壤在形成过程中继承了成土母质的部分属性,因
此在区域尺度上研究 SOM 的影响因素时,成土母质是不容忽视的因素[14鄄15]。 土壤质地在局部范围内影响
SOM含量[16鄄18]。 一般认为,SOM含量随粉粒和黏粒含量增加而增加[19鄄21],也有研究表明,黏粒含量无法解释
SOM的变异[22鄄23],这表明土壤质地对 SOM的影响存在区域差异。 土壤 pH通过影响微生物的活性,从而影响
有机质的合成和降解,最终影响 SOM 的积累[24]。 人为因素对 SOM 的影响在一定范围内会远超过自然因素
的影响程度,研究表明耕地与非耕地之间 SOM存在显著差异[25鄄26]。
目前,在省域尺度上土壤有机碳密度的影响因素已有些研究[27鄄28],主要是气候寒冷的东北地区和高温湿
热的西南地区,但是对于东部湿润地区的研究较少。
江苏省地处黄淮平原和长江三角洲地区,农业历史悠久,是国家重要的粮食生产基地,研究其 SOM 变异
及其主要影响因素,对于提高土壤固碳能力、提高粮食产量具有重要意义。 本研究以江苏省第二次土壤普查
资料为基础,运用方差分析和逐步回归分析等方法并探讨了气候、成土母质、土地利用、土壤质地和 pH 对
SOM的影响,探求省域尺度上 SOM的主要影响因素。 为江苏省进一步提升土壤质量、改善土壤肥力、发展生
态高值农业等提供科学依据。
1 摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
江苏省(116毅18忆—121毅57忆 E,30毅45忆—35毅20忆 N)地处我国大陆东部沿海中心,长江、淮河下游,东濒黄海,
西接安徽,北接山东,面积 10. 26 万 km2。 全省处于亚热带向暖温带过渡地带,大致以淮河—苏北灌溉总渠一
线为界,以南属亚热带湿润季风气候,以北属暖温带湿润季风气候。 年均气温 13—16 益,年均降雨量 800—
1200 mm[29]。 境内地势低平,河湖众多,平原区、低山丘陵岗地区和水域,面积分别占 69% 、14%和 17% 。 低
山丘陵集中分布在西南和东北部,系沂沭低丘岗地、宁镇丘陵;平原系徐淮黄泛平原、里下河平原、滨海平原、
沿江平原和太湖平原。 主要的土壤类型有水稻土、潮土、砂姜黑土、滨海盐土、黄棕壤、黄褐土、棕壤、褐土、红
壤、粗骨土、石灰岩土、基性岩土、紫色土和沼泽土等。
1. 2摇 数据来源
数据来源于江苏省第二次土壤普查(1979—1982 年) 资料,包括《江苏土种志》 [30]和各市、县土壤志淤中
9505摇 16 期 摇 摇 摇 赵明松摇 等:江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素 摇
淤 本研究收集的土壤普查资料共 60 本:《江苏土种志》(1996 年),《南京市土壤志》(1987 年),《六合县土壤志》(1985 年),《江浦县土壤志》
(1985 年),《高淳县土壤志》(1985 年),《无锡市土壤志》(1989 年),《宜兴县土壤志》(1988 年),《江阴县土壤志》 (1984 年),《徐州市郊区
土壤志》(1985 年),《丰县土壤志》(1986 年),《沛县土壤志》(1986 年),《邳县土壤志》 (1986 年),《睢宁县土壤志》 (1985 年),《新沂县土
壤志》(1984 年),《铜山县土壤志》(1986 年),《常州市郊区土壤志》 (1985 年),《金坛县土壤志》 (1985 年),《武进县土壤志》 (1985 年),
《溧阳县土壤志》(1985 年),《沙洲县(张家港市)土壤志》(1984 年),《昆山县土壤志》(1984 年),《吴江县土壤志》(1983 年),《太仓县土壤
志》(1986 年),《南通县土壤志》(1985 年),《启东县土壤志》(1985 年),《如东县土壤志》 (1983 年),《如皋县土壤志》 (1987 年),《海安县
土壤志》(1985 年),《海门县土壤志》(1984 年),《赣榆县土壤志》(1985 年),《东海县土壤志》 (1985 年),《灌南县土壤志》 (1985 年),《灌
云县土壤志》(1984 年),《淮安县土壤志》(1986 年),《涟水县土壤志》(1985 年),《洪泽县土壤志》 (1984 年),《盱眙县土壤志》 (1985 年),
《金湖县土壤志》(1985 年),《盐城县土壤志》(1986 年),《响水县土壤志》 (1986 年),《滨海县土壤志》 (1988 年),《射阳县土壤志》 (1986
年),《阜宁县土壤志》(1984 年),《东台县土壤志》 (1983 年),《大丰县土壤志》 (1984 年),《建湖县土壤志》 (1986 年),《扬州市土壤志》
(1985 年),《宝应县土壤志》(1987 年),《仪征县土壤志》(1984 年),《高邮县土壤志》(1985 年),《江都县土壤志》 (1983 年),《镇江市土壤
志》(1987 年),《丹阳县土壤志》(1986 年),《扬中县土壤志》(1985 年),《泰县土壤志》 (1984 年),《兴化县土壤志》 (1984 年),《泰兴县土
壤志》(1985 年),《宿迁县土壤志》(1986 年),《泗洪县土壤志》(1985 年),《泗阳县土壤志》(1985 年)
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记录的典型土壤剖面。 根据中国土壤发生分类系统,这些土壤剖面分属于 14 个土类、33 个亚类和 94 个土
属。 土壤剖面信息主要包括采样点景观、成土母质、土地利用、土壤理化性质等。 本研究以表层(0—20 cm)
SOM含量为研究对象。 第二次土壤普查按照发生层采样,对于深度大于 20 cm 的土层数据不做处理,对于小
于 20 cm的土层,以土层深度为权重取 0—20 cm 内的所有土层的加权平均值。 SOM 含量采用重铬酸钾
(K2Cr2O7)氧化鄄滴定法测定。 采用 SOM含量平均值加减 3 倍标准差剔除极端值[31],最终用于分析的样点数
目为 1519 个。
年均温(MAT)和年均降雨量(MAP)数据,来自中国农业科学院农业资源与农业区划研究所中国生态环
境背景层面建造项目完成的栅格数据(1 km 分辨率),为 1980—1999 年的年平均值。 在 GIS 支持下,根据地
形图、行政区划变更信息等资料,将剖面点位置空间化,从气候栅格数据中提取各样点的年均温和年降雨量
数据。
1. 3摇 数据分析
采用方差分析和回归分析,研究年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤 pH 对 SOM
的影响,利用 SPSS13. 0 for Windows完成。 进行方差分析时,将年均温分为<14 益、14—15 益、15—16 益 3 个
温度带,年均降雨量分为<800 mm、800—900 mm、900—1000 mm、1000—1100 mm、>1100 mm 5 个降雨带,土
壤 pH划分为<5. 0、5. 0—6. 5、6. 5—7. 5、7. 5—8. 5、>8. 5 等 5 级。 成土母质、土壤质地和土地利用为多分类变
量,进行回归分析时采用哑变量为其赋值[32]。
2摇 结果与分析
2. 1摇 土壤有机质含量统计特征
全省 SOM含量(图 1)为 1. 3—52. 4 g / kg,极差为 51. 1 g / kg;平均含量为 16. 55 g / kg,中位数为 14. 9 g /
kg,低于且接近平均值。 中等变异,变异系数为 51. 36% 。 偏度和丰度系数分别为 1. 12 和 1. 75,属于偏态分
布,经对数变换后符合正态分布。
图 1摇 江苏省土壤有机质含量频率分布
Fig. 1摇 Frequency distribution of SOM content in Jiangsu Province
全省不同土壤类型的 SOM含量相差较大(表 1),其含量由高到低依次是沼泽土、石灰岩土、水稻土、基性
岩土、粗骨土、红壤、黄棕壤、紫色土、砂姜黑土、黄褐土、滨海盐土、潮土、褐土、棕壤。 由于沼泽土长期受地表
水和地下水浸润,沼泽植被生长茂盛,土壤好气微生物受到强烈的抑制,有机物质处于腐殖化过程不能完全分
解,有机质大量累积,所以其平均含量最高,为 31. 60 g / kg;棕壤最低,为 8. 69 g / kg。 潮土和水稻土是全省主
要的土壤类型,分别占土壤总面积的 41%和 36% ,潮土有机质平均含量为 11. 87 g / kg,与全省相比低了 4. 68
g / kg,水稻土有机质平均含量为 21. 03 g / kg,与全省相比高了 4. 48 g / kg。 不同利用方式下 SOM 含量差异较
0605 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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大,其含量由高到低依次是林地、草地、水田和旱地;其变异水平相差也较大,总体上表现为自然土壤(林地和
草地)的 SOM含量变异大于耕作土壤(水田和旱地),表明长期的耕作降低了 SOM 的变异程度,这与张勇
等[34]研究结果一致。
表 1摇 江苏省土壤有机质统计特征值
Table 1摇 Characteristic of descriptive statistics for SOM content in Jiangsu
样点数量
Sample sites
最小值
Minimum
/ (g / kg)
最大值
Maximum
/ (g / kg)
均值
Mean
/ (g / kg)
标准差
SD
变异系
CV / %
土壤类型 沼泽土 11 14. 5 52. 3 31. 60a* 14. 10 44. 62
Soil type 石灰岩土 17 10. 9 52. 4 26. 98b 13. 81 51. 20
水稻土 652 5. 3 49. 5 21. 03c 7. 26 34. 55
基性岩土 14 3. 1 51. 9 20. 33c 13. 25 65. 20
粗骨土 10 5. 1 49. 0 19. 38cd 13. 84 71. 43
红壤 9 1. 3 43. 3 18. 93cd 12. 37 65. 34
黄棕壤 50 5. 3 52. 3 18. 29cd 12. 01 65. 64
紫色土 18 4. 0 47. 7 16. 64cde 12. 52 75. 26
砂姜黑土 50 7. 5 32. 0 15. 40def 4. 83 31. 34
黄褐土 12 8. 0 25. 0 12. 43efg 4. 65 37. 37
滨海盐土 110 3. 3 28. 9 12. 36efg 4. 26 34. 44
潮土 461 2. 0 38. 8 11. 87fg 5. 67 47. 76
褐土 56 2. 4 29. 4 10. 51g 4. 32 41. 12
棕壤 49 1. 5 21. 7 8. 69g 3. 69 42. 48
土地利用方式 林地 84 4. 6 52. 3 19. 77a 12. 43 62. 85
Land use 草地 10 2. 4 40. 5 18. 74a 12. 74 67. 97
水田 984 2. 2 52. 4 18. 52a 8. 16 44. 08
旱地 441 1. 3 35. 0 11. 51b 5. 59 48. 55
总体 Total 1519 1. 3 52. 4 16. 55 8. 49 51. 36
摇 摇 *数字后相同的字母表示无显著性差异(P<0. 05)
2. 2摇 各因子影响土壤有机质变异的差异性
年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤 pH对 SOM含量的方差分析结果(表 2)结果
表明,不同的年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和土壤 pH 间的 SOM 含量均存在极显著差
异(P<0. 001),各因子对其变异均有显著影响。 F 值为组间均方与组内均方的比值,表示不同分组间样本均
数的差别,其值越大说明不同分组间的差异越明显。 不同因子的方差分析 F 值差异较大,其中土壤 pH 的 F
值最小,为 36. 52,年均温的 F值最大,为 167. 17,说明各因子对 SOM变异的影响存在着差异性。
表 2摇 江苏省各因子影响土壤有机质的方差分析结果
Table 2 摇 Analysis of variance for SOM affected by factors in Jiangsu
影响因子
Impact factors
偏差平方和
Sum of squares
自由度
df
均方
Mean square F P
年均温 Mean annual temperature MAT 19771. 04 2 9885. 52 167. 17 0. 000
年均降雨量 Mean annual precipitation MAP 19722. 92 4 4930. 73 83. 22 0. 000
成土母质 Parent material 20819. 82 9 2313. 31 39. 45 0. 000
土地利用 Land use 15909. 02 3 5303. 01 85. 91 0. 000
土壤质地 Soil texture 21909. 65 8 2738. 71 51. 39 0. 000
土壤 pH Soil pH 8838. 01 4 2209. 50 36. 52 0. 000
2. 3摇 各因子对土壤有机质变异影响的大小
方差分析能能定性分析各因子对 SOM影响的差异性,但不能定量比较各因子的重要性。 本研究通过回
1605摇 16 期 摇 摇 摇 赵明松摇 等:江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素 摇
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归分析方法,比较各方程的调整判定系数,确定各因子对 SOM 变异影响的大小(表 3)。 各因子中,土壤质地
对 SOM含量变异的独立解释能力最大,能解释其变异的 32. 0% ;年均温和年均降雨量对 SOM 含量变异的独
立解释能力也较大,分别为 23. 4%和 20. 9% 。 土壤 pH对 SOM含量变异的独立解释能力最小,仅能解释其变
异的 8. 6% 。
表 3摇 各因子对土壤有机质变异的独立解释能力 / %
Table 3摇 Fraction of SOM variability contributed by individual variables
土壤属性
Soil property
年均温
Mean annual
temperature
年均降雨量
Mean annual
precipitation
成土母质
Parent material
土地利用
Land use
土壤质地
Soil texture
土壤 pH
Soil pH
SOM 23. 4*** 20. 9*** 19. 9*** 17. 6*** 32. 0*** 8. 6***
摇 摇 ***,P<0. 001
通过逐步回归分析判定各因子对 SOM含量变异的综合解释能力和各因子对其影响的相对重要性。 表 4
为各因子对 SOM含量逐步回归分析结果,R2异为除该变量外的其它变量对 SOM 进行逐步回归的判定系数,其
值越大,说明该变量对有机质变异的解释越弱;吟R2 为在其它变量的基础上增加该变量时,回归方程决定系
数的增量,吟R2 越大,说明该变量在回归方程中越重要;R2偏为偏决定系数,是指新加入回归方程的变量所能
解释的部分占缺少该变量时回归方程未能解释的部分的比例,其值越大说明新加入的变量越重要;R2adj 为调
整决定系数,指回归方程中的所有自变量对因变量变异性的综合解释能力。 6 个因子对江苏省 SOM 变异的
综合解释能力,达 52. 6% 。 各因子中,土壤质地对 SOM的影响最大,其 R2异最小,为 0. 283,说明在江苏省不考
虑年均温时,剩余 5 个因子仅能解释 SOM变异的 28. 3% ,其吟R2 最大,为 0. 243,说明当加入年均温时,能够
使回归方程对 SOM 变异的解释能力增加 24. 3% ;其次是年均温。 土壤 pH 对 SOM 变异的影响最小,在回归
方程中加入土壤 pH时,仅能使方程的解释能力增加不足 1% 。
表 4摇 各因子对土壤有机质变异逐步回归分析结果
Table 4摇 Stepwise regression analysis of factors contributing to variability of SOM content
影响因子
Impact factors
R2异 吟R2 R2偏
影响因子
Impact factors
R2异 吟R2 R2偏
年均降雨量 0. 514 0. 012 0. 025 年均温 0. 324 0. 202 0. 299
土地利用 0. 505 0. 021 0. 042 成土母质 0. 474 0. 052 0. 099
土壤 pH 0. 522 0. 004 0. 008 土壤质地 0. 283 0. 243 0. 339
摇 摇 P<0. 05
3摇 讨论
3. 1摇 年均温和年均降雨量对土壤有机质变异的影响
江苏省 SOM含量与年均温和年均降雨量呈极显著正相关关系,相关系数分别为 0. 467 和 0. 439(表 5)。
全省大部分地区为耕地,人为耕作大大削弱自然因子对 SOM 的影响,灌溉措施显著降低了降雨对 SOM 的影
响,使其受气温的影响大于降雨[25],这与我国滇黔桂地区[27]和东北地区[28]类似。 与滇黔桂和东北地区的研
究相比,在东部湿润地区气候因子对 SOM变异的影响减弱,土壤质地成为江苏省 SOM变异的主要影响因素,
其次是年均温。 年均温对全省 SOM变异的独立解释能力为 23. 4% ;在东北地区和滇黔桂地区,年均温能够
独立解释其变异的 31. 9%和 24. 7% 。 这主要因为本研究区纬度跨度较小 30毅45忆—35毅20忆 N、年均温变化较小
13—16 益,而东北地区纬度跨度大 38毅40忆—53毅30忆 N、年均温差异明显-4—11 益,滇黔桂地区纬度跨度较大
20毅53忆—29毅15忆 N,加之该地区地形十分复杂,年均温差异明显 5—24 益。 Wang 等[33]研究表明气候因子对
SOM的影响有幅度效应,在较大的空间尺度上气候因子强烈影响 SOM的分布。
年均温和年均降雨量对 SOM变异的独立解释能力,分别为 23. 4%和 20. 9% ,而逐步回归分析表明年均
温对 SOM变异的相对重要性远大于年均降雨量,驻R2 分别为 0. 202 和 0. 012,这主要是由于年均温和年均降
2605 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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雨量极显著正相关引起的,相关系数为 0. 823。 偏相关分析(表 5)表明,以年均温为控制变量时 SOM 与年均
降雨量的相关性降低,偏相关系数为 0. 110,这表明 SOM与降雨量的相关性和较高的独立解释 SOM变异的能
力是由于年均降雨量与年均温的相关性引起的。
本研究中,年均温与 SOM含量的相关系数和偏相关系数均为正,即在温度较高的长江以南地区 SOM 含
量较高,温度较低的苏北地区含量较低,这与大量研究结论相反[25,33鄄34]。 结合区域特点分析,认为有以下原
因:一方面,长江以南地区降雨、温度等气候条件较北部更适宜植物生物,生物量较大,加上长期精耕细作,有
机物质输入量较多,使得 SOM含量较高;另一方面南部太湖平原和里下河平原水网密集,河网密度淤分别为
1. 72 km / km2 和为 2. 01 km / km2,该区地势低平地下水位较浅,加之降雨分配较平均,集中在 4—10 月,且冬季
降雨较丰富,土壤长期处于湿润环境中,有机质易于累积;相反苏北徐淮平原河网密度较小 1. 21 km / km2,地
下水位较深,降雨主要集中在 6—9月,冬季降雨少,土壤常处于干湿交替环境中,有机质矿化分解较快。
表 5摇 土壤有机质与气候因子的相关系数和偏相关系数
Table 5摇 Correlation coefficients and partial correlation coefficients between SOM content and climatic factor
土壤属性
Soil property
相关系数 Correlation coefficient
年均温(MAT) 年均降雨量(MAP)
偏相关系数 Partial correlation coefficient
年均温(MAT) 年均降雨量(MAP)
SOM 0. 467*** 0. 439*** 0. 206*** 0. 110***
摇 摇 ***P<0. 001,n=1519
3. 2摇 不同土壤类型间颗粒组成对土壤有机质影响的差异性
为了比较不同土壤类型间 SOM含量和土壤颗粒组成的相关性差异,在各地理区域内主要的土壤类型中
随机选取 90 个样本进行相关分析,其中徐淮平原和沿江平原主要选择潮土,里下河平原、宁镇丘陵和太湖平
原主要选择水稻土,滨海平原主要选择滨海盐土。 各地理区域内主要土壤类型的 SOM 含量和颗粒组成见
表 6。
各地理区域主要土壤类型的 SOM含量和物理性砂粒(0. 01—1 mm)含量、物理性黏粒(<0. 01 mm)含量
相关性分析结果(图 2)表明,各地理区域内,SOM含量与土壤颗粒组成均呈极显著相关(P<0. 01);比较相关
系数绝对值,除徐淮平原和太湖平原外,各地理区域内 SOM含量和土壤颗粒组成的相关性为物理性砂粒>物
理性黏粒。 不同地理区域间,土壤颗粒组成对 SOM的作用不同,其相关性为北部地区>南部地区,由北向南相
关性减弱。 徐淮平原和太湖平原的 SOM含量和物理性砂粒相关系数分别为-0. 704 和-0. 291,二者相差 1. 4
倍。 不同土壤类型间,SOM含量和土壤质地的相关性为潮土>水稻土>滨海盐土,潮土和滨海盐土的 SOM 含
量和物理性砂粒相关系数分别为-0. 704 和-0. 314,二者相差 1. 2 倍。
表 6摇 各地理区域主要土壤类型的有机质含量和颗粒组成
Table 6摇 Soil organic matter contents and particle size distributions in different geographic regions
土壤类型
Soil type
地理区域
Geographic region
样本数
Sample size
土壤有机质
SOM (g / kg)
物理性砂粒含量
Physical sand / %
物理性黏粒含量
Physical clay / %
水稻土 太湖平原 90 26. 59 依 7. 66 51. 03 依 10. 95 49. 06 依 10. 94
Paddy soil 里下河平原 90 23. 09 依 7. 34 45. 76 依 11. 43 54. 13 依 11. 35
宁镇丘陵 90 18. 43 依 5. 73 49. 99 依 11. 77 50. 09 依 11. 63
潮土 沿江平原 90 13. 37 依 4. 22 68. 22 依 13. 20 32. 14 依 14. 22
Fluvo鄄aquic soil 徐淮平原 90 9. 23 依 4. 22 67. 13 依 17. 40 32. 88 依 17. 36
滨海盐土
Coastal solonchak soil 滨海平原 90 12. 26 依 4. 40 63. 39 依 19. 63 36. 01 依 19. 67
不同土壤类型,SOM含量和土壤颗粒组成的相关性差异,主要是土壤所处的环境和人为因素造成的[35]。
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淤 根据国家基础地理信息中心,1颐25 万基础数据中河流的总长度比上相应的地理区域面积求得
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图 2摇 各地理区域主要土壤类型的有机质含量与土壤质地的相关性拟合图
Fig. 2摇 Correlation between soil organic matter and soil texture in different geographic regions
A为徐淮平原,B为沿江平原,C为里下河平原,D为宁镇丘陵,E为太湖平原,F为滨海平原
SOM的周转过程主要受土壤水分、温度、质地、有机物质的输入等的影响[36]。 水稻土表层长期处于淹水条件,
土壤处于还原状态,有机质分解缓慢,水分条件是有机质累积与分解的主控因素,土壤颗粒组成对有机质的影
响稍弱;而潮土表层处于氧化状态,有机质的分解较水稻土快速,水分条件较差,对有机质的作用较弱,因此对
于旱作土壤,质地对有机质的作用较强。
3. 3摇 相同土壤类型内颗粒组成对土壤有机质影响的差异性
相同的土壤类型在不同地理区域间,土壤颗粒组成对 SOM的作用也存在差异。 潮土的 SOM含量和土壤
颗粒组成的相关性为:徐淮平原>沿江平原;水稻土的 SOM含量和土壤颗粒组成的相关性为:里下河平原>宁
镇丘陵区>太湖平原。 这些差异除了上述分析的气候、母质等因素的差异所引起以外,主要由于土壤的细颗
粒(黏粒和粉粒)对有机质的物理保护能力,存在一定的饱和限度。 土壤细颗粒的物理属性(如表面积)是有
限的,这使得细颗粒对有机质的保护功能也是有限的,从而使得 SOM 存在最大含量[37],因此,随着区域 SOM
含量的增加,由土壤细颗粒吸附稳定的有机质含量也趋于饱和,能继续吸附的有机质的能力逐渐减弱,SOM
和土壤颗粒组成的相关性减弱。 徐淮平原和沿江平原潮土的 SOM 和物理性黏粒平均含量分别为(9. 23 依
4郾 22) g / kg和(32. 88依17. 36)% ,(13. 37依4. 22) g / kg 和(31. 14依14. 22)% 。 徐淮平原和沿江平原的土壤物
理性黏粒含量相当,而沿江平原的 SOM含量较高,其细颗粒继续吸附有机质的能力比徐淮平原减弱,因此表
4605 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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现出 SOM和土壤颗粒组成的相关性较低。 里下河平原、宁镇丘陵区和太湖平原水稻土的 SOM和物理性黏粒
平均含量,分别为(23. 09依7. 34) g / kg和(54. 13依11. 35)% ,(18. 43依5. 73) g / kg和(50. 09依11. 63)% ,(26郾 59
依7. 66) g / kg和(49. 06依10. 94)% 。 太湖平原的土壤物理性黏粒含量最低,SOM 含量最高,因此其细颗粒吸
附有机质的能力比里下河平原和宁镇丘陵区较弱,SOM和土壤颗粒组成的相关性在三个区域中最低。
4摇 结论
江苏省 SOM含量平均为(16. 55依8. 49) g / kg,不同土壤类型 SOM 含量差异较大,沼泽土的含量最高,棕
壤最低。 全省 SOM含量变异系数为 51. 36% ,属中等变异水平,自然土壤的 SOM含量的变异程度大于耕作土
壤。 土壤质地和年均温是全省 SOM变异的主要影响因素。 土壤质地对 SOM影响大于年均温,二者分别能独
立解释其变异的 32. 0%和 23. 4% 。 年均温、年均降雨量、成土母质、土地利用、土壤质地和 pH对全省 SOM含
量变异的综合解释能力为 52. 6% 。
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栽澡藻 早藻灶藻贼蚤糟 泽贼则怎糟贼怎则藻 燥枣 藻灶凿藻皂蚤糟 责造葬灶贼 孕贼藻则燥糟藻造贼蚤泽 贼葬贼葬则蚤灶燥憎蚤蚤 遭赠 陨杂杂砸 皂葬则噪藻则泽
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凿蚤泽贼怎则遭葬灶糟藻 晕陨 月葬燥造燥灶早袁 蕴陨哉 在澡葬燥早葬灶早 渊源怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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圆猿员缘 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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