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林业科学研究 2006, 19 (4) : 523～526
Forest Research
文章编号 : 100121498 (2006) 0420523204
不同森林植被下土壤微生物量碳和易氧化态碳的比较
朱志建 1 , 姜培坤 2 , 徐秋芳 2
(11浙江省湖州市林业局 ,浙江 湖州 313000; 21浙江林学院环境科技学院 ,浙江 临安 311300)
关键词 :森林土壤 ;总有机碳 ;微生物量碳 ;易氧化态碳
中图分类号 : S714 文献标识码 : A
收稿日期 : 2005209226
基金项目 : 国家自然科学基金资助 (30271072)
作者简介 : 朱志建 (1956—) ,男 ,浙江湖州人 ,高级工程师 ,从事营林、森防工作.
Study on the Active O rgan ic Carbon in So il
under D ifferen t Types of Vegeta tion
ZHU Zhi2jian1 , J IANG Pei2kun2 , XU Q iu2fang2
(11Huzhou Forestry Bureau, Huzhou 313000, Zhejiang, China; 21Zhejiang Forestry College, L in’an 311300, Zhejiang, China)
Abstracts: Soils under broad2leaved, masson p ine, Chinese fir and bamboo forests in the area of Huzhou, Zhejiang
were collected and analyzed in January 2000. Soil total organic carbon ( TOC) under broad2leaved and bamboo for2
ests were considerately higher than ( P < 0101) those under masson p ine and Chinese fir. There was no significant
differences in m icrobial biomass carbon (MBC) in soils among various types of vegetation, however, the bamboo
stands constituted a lower ( P < 0105) p roportion ofMBC compared with broad2leaved forest, masson p ine and Chi2
nese fir were sim ilar in MBC to TOC, indicating that intensive management in bamboo stand reduced the p roportion
of soilMBC in TOC. MBC in soils under broad2leaved forest, masson p ine forest and Chinese fir forest had strong
positive relationship s with the corresponding TOCs, the correlation coefficients were respective 01744 4, 01648 4
and 01552 1. It was found that soil easily oxidizable carbon ( EOC) in bamboo forest wasmuch higher than those in
the other 3 forests. The higher percentages of EOC were detected from soils under bamboo forest (52. 40% ) and
Chinese fir forest (50150% ) compared with broad2leaved forest(48. 90% ) and masson p ine forest (45174% ). Soil
EOC for all 4 forests were closely correlated ( P < 0101) with the correspondent TOCs.
Key words: forest soil; soil total organic carbon ( TOC) ; m icrobial biomass carbon (MBC) ; easily oxidizable carbon
( EOC)
土壤碳库平衡是土壤肥力保持的重要内容 [ 1 ]。
不同森林类型 ,由于其凋落物数量、类组及分解行为
不同 ,因而形成的土壤碳库大小与特征将存在较大
差别。常绿阔叶林、马 尾 松 ( P inus m asson iana
Lamp. )林、杉木 ( Cunningham ia lanceola ta (Lamb. )
Hook. )林和毛竹 ( Phyllostachys edu lis (Carr. ) H. de
Lehaie)林是我国亚热带最主要的 4种森林类型。
长期以来 ,对这 4种森林植被下土壤的理化性质 ,土
壤腐殖质品质等已进行了较多的研究 [ 2～5 ] ,但有关
这 4种森林类型下土壤碳库特别是土壤活性碳的研
究几乎是空白。土壤活性碳是指土壤中移动快、稳
定性差、易氧化、矿化 ,对植物和土壤微生物来说活
性较高的那部分有机碳 ,常可用微生物量碳和易氧
化碳等来进行表征 [ 6 ]。土壤活性碳虽然只占土壤全
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林 业 科 学 研 究 第 19卷
碳的较小部分 ,但它们可以在土壤全碳变化之前反
映土壤微小的变化 ,同时它们直接参与了土壤生物
化学转化过程 ,又是土壤微生物生命活动的能源 ,对
土壤养分的有效化也有着十分重要的作用 [ 7, 8 ]。
1 材料与方法
1. 1 研究区概况
研究区设在浙江省湖州市 ,地处浙江省西北部 ,
位于 30°20′～30°58′N , 119°10′～120°29′E。属于
亚热带季风气候 ,年平均气温 16 ℃,极端最高气温
39 ℃,极端最低气温 - 1016 ℃,年降水量 1 350
mm ,大于 10 ℃有效积温 2 750 ℃,无霜期 239 d。全
市林业用地面积 27102万 hm2 ,其中 90%以上属于
丘陵、低山地貌。土壤成土母岩主要有砂岩、粉砂
岩、凝灰岩、流纹岩和花岗岩等。林地土壤类型以红
壤土类、黄壤土类为主。本次研究样点全部设在红
壤土类上。土壤基本性质见表 1。
表 1 4类森林植被下土壤的基本性质
林分 全 N /( g·kg - 1 )
水解 N 有效 P
(mg·kg - 1 )
蔗糖酶 /
(mg(C6 H12O6 ) ·
kg - 1 ·d - 1 )
阔叶林 1. 23 148. 4 16. 58 20. 59
马尾松 0. 75 94. 6 4. 86 16. 75
杉木林 0. 75 109. 1 3. 69 13. 09
毛竹林 1. 01 107. 0 7. 56 19. 13
林分
脲酶 /
(mg(NH3 - N) ·
kg - 1 ·d - 1 )
蛋白酶 /
(mg(NH2 - N) ·
kg - 1 ·d - 1 )
磷酸酶 /
(mg( P2O5 ) ·
kg - 1 ·h - 1 )
阔叶林 0. 819 0. 158 9. 14
马尾松 0. 896 0. 154 12. 95
杉木林 0. 730 0. 150 8. 87
毛竹林 0. 832 0. 159 13. 72
注 : (1)表中数据为所有 20个样地的平均值 ; (2)土壤全 N,凯氏
法 ;水解 N,碱解扩散法 ;有效 P, B ray法 ;土壤酶全部采用关松荫
等 [ 9 ]方法。
湖州市常绿阔叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林
均有较大面积分布 ,并且每一种森林类型在全市范
围林地中均有不同面积出现 ,因而是比较研究这 4
种森林土壤状况的理想场所。本次在湖州市调查的
常绿阔叶林、马尾松林、杉木林和毛竹林的基本情况
如下 :
常绿阔叶林 :一般树龄在 20 a以上 ,植被种类
主要有麻栎 (Q uercus acu tissim a Carruth )、青冈 (Cye2
coba lanopsis g ladua Oerst. )、苦槠 (Castanopsis sclero2
phy lla Schottky )、枫杨 ( P la tyca rya strobiacea Sie2
bold)、石栎 (L ithocarpus g labra Nakai)、香樟 ( C inna2
m om um cam phora L. Presl)。林分乔木层盖度在
50% ～80% ,优势树种平均胸径为 8～12 cm。
马尾松林 :树龄也在 20 a以上 ,马尾松平均胸
径为 10～13 cm,盖度为 55% ～75% ,林下植被有檵
木 (L oropeta lum chinensis R. B r. O liver)、木荷 ( Sch i2
m a superba Gardn. & Champ. )、青冈、连蕊茶 (Cam el2
lia fra terna )、乌饭 (Vaccin ium bractea tum Thunb)、老
鼠矢 (Sym plocos stellaris B rand. )。
杉木林 :主要是人工杉木林 ,林龄 15～25 a,平
均胸径 12～18 cm,盖度 80% ～100%。
毛竹林 :经营历史 20 a以上 ,竹子平均胸径在
10～15 cm ,林分盖度在 85%以上 ,林下植被有 :青冈
栎、乌饭、木荷等。
1. 2 采样及分析方法
2000年 7月中旬 ,在湖州市境内确定研究区 20
个 ,在每个研究区内分别选择常绿阔叶林、马尾松
林、杉木林和毛竹林样点各 1个 ,样点选好后 ,先初
步调查地上部分植被类型、林分盖度、平均胸径等 ,
再在每个样点典型地段采集 0～20 cm土层土壤样
品 (每个样品采 3个点 ,混合后作为该点样品 )。土
壤样品带回实验室后 ,分成 2份 , 1份鲜样去杂、过 2
mm钢筛后贮藏于 4 ℃的冰箱内 ,采样结束后进行
土壤微生物量碳测定 ;另 1份风干、去杂、过筛后供
土壤总有机碳、易氧化态碳含量测定。测定方法如
下 :土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸法 [ 10 ] ,熏蒸后土
壤用 015 mol·L - 1 K2 SO4溶液浸提 ,过滤后滤液在
TOC2VcpH有机碳分析仪上测定。土壤易氧化态碳
测定采用 5 mL 6617 mmol·L - 1重铬酸钾和 5 mL
1∶3的硫酸溶液在 130～140 ℃的外加热条件下氧化
并测定易氧化态碳 ,用硫酸亚铁滴定。土壤总有机
碳含量采用重铬酸钾外加热法 [ 11 ]。
利用 Excel和 DPS[ 12 ]统计软件对测定结果进行
统计分析。
2 结果与分析
2. 1 土壤总有机碳含量的比较
图 1显示 ,常绿阔叶林和毛竹林土壤总有机碳
含量显著高于马尾松林和杉木林。森林土壤总有机
碳含量主要决定于植被每年的归还量和分解速率 ,
归还量大、分解速率缓慢会造成土壤积累较多有机
碳。研究表明 ,常绿阔叶林由于生物归还量大 ,常使
土壤有机碳含量较高 ,而针叶林 (例如杉木、马尾松
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第 4期 朱志建等 :不同森林植被下土壤微生物量碳和易氧化态碳的比较
林 )土壤有机碳含量较低 [ 2, 13 ]。毛竹林土壤总有机
碳含量高是由于毛竹特有的地下鞭系统生物量大 ,
分布较浅 ,并每年都有老鞭死亡、腐烂 ,从而补充了
土壤碳库 ,使表层土壤总有机碳含量增加。从这一
点上讲 ,毛竹林土壤的自肥能力强于一般针叶林
土壤。
(图中不同小写英文字母表示差异达显著水平 ( p < 0. 05) )
图 1 不同森林植被下土壤总有机碳含量比较
2. 2 土壤微生物量碳含量的比较
土壤微生物量碳的高低是衡量土壤生物肥力的
重要指标 ,地上植被类型被认为是影响土壤微生物
活动的重要因子 [ 14 ]。4类森林植被下土壤微生物量
碳含量从平均值看是 :常绿阔叶林 >马尾松林 >毛
竹林 >杉木林 (表 2) ,并且阔叶林下土壤微生物明
显高于其它 3种林分 ,但方差分析发现 ,阔叶林与其
它 3种林分间无显著差异。这可能是阔叶林立地条
件差异较大所致 ,阔叶林下土壤微生物量碳的变异
系数达 57. 46% ,掩盖了阔叶林与其它林型的差
异性。
表 2 不同森林植被下土壤微生物量碳的比较
林分
微生物量碳 /
( g·kg - 1 )
(微生物量碳 /
总有机碳 ) /%
微生物量碳与总
有机碳相关系数
常绿阔叶林 0. 338 a 2. 17 a 0. 744 33 3
马尾松林 0. 293 a 2. 46 a 0. 648 43 3
杉木林 0. 260 a 2. 30 a 0. 552 13
毛竹林 0. 282 a 1. 80 b 0. 328 4
注 : 3 3 表示相关性极显著 ; 3 表示相关性显著。表中同列数字
不同字母表示差异达显著水平 ( p < 0. 05)。
研究表明 ,土壤微生物量碳含量常与土壤总有
机碳含量关系密切 ,并往往是呈现显著正相关 [ 15 ]。
从本次研究结果看 (表 2) ,常绿阔叶林和马尾松林
土壤微生物量碳与土壤总有机碳含量相关性均达到
了极显著水平 , 相关系数分别为 01744 33 3 和
01648 43 3 ;杉木林土壤微生物量碳与总有机碳的相
关系数为 01552 13 ,达到显著水平 ;而毛竹林土壤微
生物量碳与总有机碳含量的相关性不显著。常绿阔
叶林和马尾松林属天然林分 ,无人为干扰 ,因而土壤
微生物量碳含量与总有机碳的关系体现了森林土壤
的本质 ,即两者关系密切。杉木林虽为人工商品林 ,
但生产上除了造林头 5 a常有抚育、除草、施肥等人
为活动外 ,成林后也无人为干扰 ,因而经过 10至 20
多年的自然生长后 ,林分物质循环行为逐渐接近天
然林分。毛竹林则不同 ,除了每 2 a 1次的采伐作业
外 ,许多竹林每年有挖笋习惯 ,并近年来为了提高竹
材和竹笋产量 ,常有去除林下灌木、杂草和深翻施用
化肥等习惯 ,有的竹林施肥和耕作强度很大 ,本次采
集的 20个样地中就有近半是人为施肥经营的。人
为干扰特别是强度经营会造成土壤有机质分解加
快 ,土壤微生物活动变化 ,本次结果中毛竹林土壤微
生物量碳与土壤总有机碳相关性不显著就说明了上
述情况。
从表 2中不同林分土壤微生物量碳占总有机
碳比率来看 ,毛竹林土壤显著低于常绿阔叶林、
马尾松林和杉木林 ,而常绿阔叶林、马尾松林和
杉木林之间无明显差异。毛竹林土壤微生物量
碳占总有机碳比率明显降低 ,可能与本次研究的
竹林地有近半是集约经营有关。去除林下灌木 ,
特别是连年施用化肥将造成土壤微生物量碳减
少 [ 16 , 17 ] 。由于毛竹林土壤总有机碳含量较高 (图
1) ,因而 ,微生物量碳下降一定量后 ,并没有反映
出微生物量碳绝对含量的显著降低 ,但微生物量
碳占全碳比率明显减少 (表 2 ) 。
2. 3 土壤易氧化态碳含量比较
土壤易氧化态碳含量及其与土壤总有机碳的比
值是反映土壤碳稳定性的指标 ,土壤全碳中易氧化
态碳所占比例越高 ,说明土壤碳的活性越大 ,稳定性
越差。表 3显示 , 4类森林植被中毛竹林土壤易氧
化态碳明显高于马尾松林和杉木林 ( p < 0105) ,阔叶
林也低于毛竹林土壤 ,但差异未达到显著水平 ,马尾
松林与杉木林土壤易氧化态碳相近。不同林地土壤
易氧化态碳含量顺序基本与土壤的总有机碳含量相
似 ,说明土壤总有机碳含量的高低决定了易氧化态
碳的丰缺 ,两者的相关关系 (表 3)均达到极显著水
平。易氧化态碳占土壤总有机碳的比率以毛竹林和
杉木林较高 ,说明人为干扰使这两种林地土壤有机
碳活性较强而稳定性下降。调查区马尾松林的密度
最大 ,林下灌木丛生 ,可能是其有机碳活性低的主要
原因。
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表 3 不同森林植被下土壤易氧化态有机碳的比较
林分
易氧化态碳 /
( g·kg - 1 )
(易氧化态碳 /
总有机碳 ) /%
易氧化态碳与总
有机碳相关系数
常绿阔叶林 7. 51 ab 48. 90 b 0. 865 83 3
马尾松林 5. 26 b 45. 74 b 0. 852 53 3
杉木林 5. 60 b 50. 50 a 0. 876 73 3
毛竹林 8. 12 a 52. 40 a 0. 860 43 3
注 : 3 3 表示相关性极显著 ; 3 表示相关性显著。表中同列数字
不同字母表示差异达显著水平 ( p < 0105)。
3 小结
(1) 4类森林植被下土壤总有机碳含量为常绿
阔叶林和毛竹林极显著地高于杉木林和马尾松林。
(2) 4类森林植被下土壤微生物量碳含量从数
值上虽呈现出常绿阔叶林 >马尾松林 >毛竹林 >杉
木林的排序 ,但方差分析发现 ,它们间无显著性差
异 , 4类森林植被下土壤微生物碳占总有机碳比率
以毛竹林最低 ,显著低于其它 3种林分 ,而常绿阔叶
林、马尾松林和杉木林 3种林分间无显著差异 ,常绿
阔叶林、马尾松林和杉木林土壤微生物量碳与总有
机碳含量间有显著或极显著相关性 ,相关系数分别
为 01744 33 3 、01648 43 3 和 01552 13 ,毛竹林土壤
微生物量碳与总有机碳的相关性则不显著。
(3)毛竹林土壤易氧化态碳显著高于其它 3种
林分 ,土壤易氧化态碳占总有机碳比率为毛竹林
(52. 40% )和杉木林 ( 50150% )显著高于常绿阔叶
林 (48190% )和马尾松林 ( 45174% ) , 4类森林植被
下土壤易氧化态碳与土壤总有机碳相关性均达到极
显著水平。
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