全 文 ：书西北植物学报!
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基金项目$十一五(国家科技支撑计划"
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作者简介$向元彬"
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#!在读博士生!主要从事森林生态系统经营与管理研究)
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通信作者$黄从德!教授!博士生导师!主要从事森林碳循环*森林资源调查理论与技术研究)
6*78.9
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不同密度巨桉人工林土壤有机碳
及微生物量碳氮特征
向元彬!黄从德"!胡庭兴!涂利华!李仁洪!颜
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震!普
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梅
"四川农业大学 林学院!四川省林业生态工程省级重点实验室!四川雅安
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摘
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要$通过原位试验!对华西雨屏区不同密度+
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巨桉"
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#人工林土壤有机碳和微生物生物量碳氮动态特征进行了研究)结果显示$"
#
#各密度巨
桉林分土壤有机碳含量在夏季和秋季较高!春季和冬季较低!但季节变化相对平稳!而它们土壤有机碳含量年平均
值分别为
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#各密度
林分土壤微生物生物量碳氮呈现出与土壤有机碳相似的规律性季节变化!随着林分密度增加!林下土壤微生物生
物量碳氮含量减小)"
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#土壤微生物熵一年内的波动较小!分别处于
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#各密度林分土壤微生物生物量碳氮含量与其立地土壤有机碳*水解氮*有效磷*速
效钾均存在显著相关关系)研究表明!华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤有机碳含量*微生物生物量碳氮含量*
微生物熵季节变化相对平稳!但受到人工林密度的显著影响!并随巨桉密度增加土壤有机碳含量*微生物生物量碳
氮含量有降低的趋势)
关键词$巨桉人工林&土壤有机碳&土壤微生物生物量碳&土壤微生物生物量氮
中图分类号$
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G
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文献标志码$
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"
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机碳库!是大气碳库
%
倍!生物碳库
%,)
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营养元素生物地球化学循环的主要组成部分!也是
土壤质量评价和土地可持续利用管理中必须考虑的
重要指标+!-)土壤微生物生物量"
W1
#指土壤中体
积小于
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%
#
7
% 生物总量!广义上包括土壤微生
物
3
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*
V
*
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等+%*$-!它控制土壤有机质转化并影响
碳积累)土壤微生物生物量仅占有机碳
#E
"
%E
和有机氮
!E
"
E
!却参与了生态系统养分循环和
有机质分解等生态过程!是土壤有机质和土壤养分
转化与循环的动力因素之一+*)-)在森林生态系统
中!微生物生物量被认为是反映土壤质量发展和退
化的重要指标+5*#"-!这势必要考虑林分密度*土壤水
分*养分等生态因子可能对它引起的变化!而研究这
些生态因子对它的影响就显得极其重要+##*#!-)
我们推测同种林分不同密度可能会影响或改变
土壤有机碳*土壤微生物生物量碳氮含量!但目前这
方面研究还很少)已有研究主要集中在生态系统不
同演替阶段+#%*#+-*生态系统恢复和退化过程+#*#&-*
不同植被类型+&!#)*#5-*不同海拔梯度+)!#)-*不同土地
利用方式+!"-以及模拟氮沉降+!#-等方面!取得了丰硕
成果!但忽视了同种林分不同密度对其的影响或改
变)巨桉是中国重要经济植物资源!该速生树种对
土壤养分需求量较大!从而使林地立地条件日益衰
退!而不同密度可能会影响林地土壤养分含量)因
此!本文从不同密度中龄巨桉人工林林地土壤养分!
特别是土壤有机碳*土壤微生物生物量碳"
W13
#*
土壤微生物生物量氮"
W1J
#等方面进行研究!对林
地土壤碳氮循环*土壤化学*生物化学特性等方面具
有极其重要意义!为在该区域科学发展与管理巨桉
人工林!深入研究巨桉人工林土壤碳动态提供参考)
#
!
材料和方法
=,=
!
研究区概况
试验地位于四川省雅安市雨城区老板山"
!5c
+)dJ
!
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#!海拔
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!坡向偏北!坡度
+c
!属
中亚热带湿润气候!年平均降雨量
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平均气温
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"
#
月#
"
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"
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"
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2!
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株,
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"
#,+7b%7
!
2%
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种密度面积约
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!
)土壤为酸性紫色土!土层
厚度
$
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!各密度样地土壤养分含量状况见表
#
!不同密度巨桉林林分特征见表
!
!林地其他条件
基本一致)
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!
试验设计及样品采集
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%
月在
2#
*
2!
*
2%
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度分别随机布置
%
个
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个样
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年
%
*
+
*
&
*
5
*
##
月及
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年
#
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各取土样
#
次!共计取样

次)取样时!去除地表的
凋落物层!然后用土钻在
"
"
!"=7
的土层进行采
样!每一个样方随机采

个点!并混合组成
#
个混合
土样!每个密度林分共取
%
个混合土样)
=,?
!
土壤微生物生物量碳和氮及土壤有机碳*水
分*养分含量的测定+!!*!$-
土壤微生物生物量碳*氮含量采用氯仿熏蒸
*
提
取法测定&土壤
^
N
值用电位法测定&土壤体积含水
量用时域反射仪测定&土壤有机碳用重铬酸钾氧化
*
外加热法测定&水解性氮用碱解
*
扩散法测定&有效
磷采用盐酸
*
硫酸浸提法测定&速效钾采用乙酸铵浸
提
*
火焰光度法测定)
=,@
!
数据处理
利用
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软件进行
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统计分析!然后以
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多重检验法检验土壤有机碳
和土壤微生物生物量碳在不同密度林分间的差异显
著性)
!
!
结果与分析
>,=
!
不同密度巨桉人工林立地土壤有机碳含量的
动态变化特征
从图
#
可看出!
%
种密度林分土壤有机碳含量
在夏季和秋季较高!而在春季和冬季含量较低)其
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&
期
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向元彬!等$不同密度巨桉人工林土壤有机碳及微生物量碳氮特征
中!
%
种密度林分土壤有机碳年最大值均出现在
&
月份!最小值出现在
%
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别为
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C
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#*
#,$)
C
,
D
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(#
"
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#和
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C
,
D
C
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"
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年平均值表现为
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"
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C
,
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#
$
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#
$
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"
#,)$
C
,
D
C
(#
#!且每次测定的各
密度之间土壤有机碳含量差异都达到显著水平"
/
#
","+
#)以上结果表明同一密度巨桉人工林的土
壤有机碳含量一年中处于相对稳定状态&随着巨桉
林林分密度的增加!其立地土壤有机碳含量有逐渐
减少的趋势)
>,>
!
不同密度巨桉人工林土壤微生物生物量碳*氮
的动态变化特征
%
种密度林分土壤微生物生物量碳*氮含量呈
现出相似的规律性季节变化特征!即都从
%
月份开
始上升!
&
月份含量达到最大值!此后开始下降!但
整个过程变化幅度不大"图
!
#)
2#
*
2!
*
2%
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土壤微生物生物量碳含量"
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#年平均值分别为
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*
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和
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C
,
D
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#年平均值分别为
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*
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和
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C
,
D
C
(#
!且
2#
与
2!
*
2%
之间的
土壤微生物生物量碳*氮都存在显著差异"
/
#
","+
#)其中!
2#
和
2!
巨桉林土壤微生物生物量
碳含量在
&
月份分别比
2%
显著提高
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和
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!其同期土壤微生物生物量氮含量分别比
2%
显著提高
%,+5E
和
#&,"&E
"
/
#
","+
#)可
见!巨桉林土壤土壤微生物生物量碳*氮随季节波动
不大!主要与林分密度相关!并且表现为随着人工林
密度减小而显著增大的趋势)
图
#
!
不同密度巨桉人工林土壤有机碳的变化动态
不同字母表示同期处理间差异显著"
/
#
","+
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!
不同密度巨桉人工林的土壤微生物熵变化特征
土壤微生物熵是土壤微生物碳与土壤有机碳的
比值!是衡量土壤有机碳损失或积累的重要指标)
图
%
显示!
%
种密度巨桉林分的土壤微生物熵一年
内的波动较小!按林分密度从小到大分别在
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"
!,$$E
"
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#*
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"
!,%5E
"
2!
#*
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"
!,5E
"
2%
#之间波动&从一年的平均值上来看!土
壤微生物熵分别为
!,%)E
"
2#
#*
!,#!E
"
2!
#*
!,+$E
"
2%
#!以
2%
的土壤微生物熵较高!并与
2#
*
2!
的土壤微生物熵存在显著差异"
/
#
","+
#)即
各密度林地土壤微生物熵也受季节的影响较小!而
受密度的影响较大)
>,@
!
不同密度巨桉人林土壤养分状况和林地特征
!"")
年
%
月采集土样分析表明!各密度巨桉人
图
!
!
不同密度巨桉人工林土壤
微生物生物量碳*氮的变化动态
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不同密度巨桉人工林微生物熵变化动态
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速效钾
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不同密度巨桉人工林微生物生物量碳*氮之间及其土壤养分*水分的相关系数
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林分密度
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微生物量氮
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土壤有机碳
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水解氮
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有效磷
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速效钾
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度的增加!巨桉胸径*株高*地被物盖度和地被物种
类数减小"表
!
#)其中!
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地被物主要有喜旱莲子
草"
1%(2+,$,(32+$

3.%452+4.-2)
#*积雪草"
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$).$(.#$
#*糯米草"
7284+.$%.)3.+($
#等
#)
种&
2!
地被物主要有水蓼"
/4%
&*
4,"83
&
-+4

.

2+
#*求米
草"
9

%.)82,")",-"%$(.
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4%.")
#*灯心草"
;",#")
2
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")")
#等
#%
种&
2%
地被物主要有喜旱莲子草*细
风轮菜"
6%.,4

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*
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#*糯米草"
7284+.$%.)
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#等
#"
种)
>,B
!
不同密度林分土壤微生物生物量碳*氮与其土
壤有机碳*养分及其水分含量的关系
相关分析结果"表
%
#表明!各林分密度的土壤
微生物生物量碳均与其微生物生物量氮极显著正相
关"
/
#
","#
#&各林分密度的土壤微生物生物量碳*
氮与相应的土壤有机碳含量*水解氮含量均显著或
极显著正相关&除
2%
的土壤微生物生物量碳与速
效钾含量*微生物生物量氮与有效磷含量相关性不
显著"
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#外!各林分密度的土壤微生物生物
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论
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物量碳*氮的影响
本研究发现!巨桉林同一密度的土壤有机碳含
量最大月与最小月的差在
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围内变化!在一年中变化幅度很小!处于相对稳定状
态!这与肖复明+!+-*徐秋芳+!-等的研究结果一致)
但随着林分密度的减少!巨桉林土壤有机碳含量极
显著增加"
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夏季和秋季较高!春季和冬季含量较低)原因可能
有两方面!一是密度小的林分!郁闭度也越较小!水
热光照条件好!林下草本层植物种类丰富!其覆盖度
也越大"表
!
#!林下草本植物的新陈代谢!会形成更
多的腐殖质!增加土壤有机碳含量&二是巨桉叶的凋
落期在每年的
$
*
+
月!随之进入一个高温多雨的时
期!有利于凋落物的分解转化!在土壤中形成了新的
腐殖质!因而导致在夏季土壤有机碳含量较高)
何友军等+#5-的研究表明!常绿阔叶林土壤微生
物碳和氮含量在
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结果与之基本一致)姜培坤等+!&-研究发现!不同林
地土壤微生物生物量碳*氮的差异与凋落物分解过
程*林下植被的代谢过程及其林木诱导形成的根际
微生物区系不同有关)本研究表现为随着巨桉林密
度的减小!林下土壤微生物生物量碳氮含量随之增
加)原因可能是林分密度越小!郁闭度小!林下草本
层发育充分!为微生物的活动提供了有利的环境条
件!增加了微生物的活性!从而使密度较小的林分土
壤微生物生物量碳氮含量较高)
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密度对巨桉人工林土壤微生物熵的影响
本研究中!各密度巨桉人工林土壤微生物熵年
平均值分别为
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化更明显)刘守龙等+%"-研究认为!微生物熵的变化
可以作为有机碳变化的早期指标)本研究结果表
明!同一密度林分的土壤微生物熵比土壤微生物生
物量碳稳定!但是能否将其作为巨桉林土壤有机碳
变化的指标!还应作进一步研究)需要指出的是!本
试验中
2%
人工林地土壤微生物熵显著高于
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和
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!其原因可能是
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的土壤有机碳含量较低!从而
导致土壤微生物熵较高)
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分含量的关系
本研究结果表明!
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种密度巨桉林分的土壤微
生物生物量碳*氮与土壤水分无显著相关关系!说明
在本研究的华西雨屏区巨桉人工林!影响土壤微生
物生物量的限制性因子不是土壤湿度)相关分析同
时表明!各密度巨桉林分土壤微生物生物量碳和氮
与土壤有机碳*有效磷*速效钾*水解氮*
^
N
值均有
显著的相关性!且土壤微生物生物量碳氮含量都随
着土壤有机碳含量的增加而增加)这与吴建国+%#-*
刘淑霞+%!-*金发会+%%-*何友军+#5-*刘占锋+#&-*王利
民等+%$-的相关研究结果一致)本研究中影响土壤
微生物生物量碳氮含量的重要因素也可能是各密度
巨桉林分凋落物量*根活性*细根生物量和相关微气
象因子的不同!其对微生物生物量碳氮的影响机制
需进一步研究)
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