全 文 ：第 51 卷 第 4 期
2 0 1 5 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51，No. 4
Apr．，2 0 1 5
doi:10．11707 / j．1001-7488．20150404
收稿日期: 2013 － 12 － 26; 修回日期: 2014 － 12 － 28。
基金项目: 国家林业局 948 项目(2013 － 4 － 71) ; 国家自然科学基金项目(31370637) ; 浙江省重点科技创新团队项目(2010Ｒ50030) ; 浙
江省大学生科技创新活动计划(2013Ｒ412045)。
* 施拥军为通讯作者。
不同经营措施对毛竹林土壤有机碳的影响*
李 翀1，2 周国模1，2 施拥军1，2 周宇峰1，2 张宇鹏1，2
沈利芬1，2 范叶青1，2 沈振明3
(1． 浙江农林大学 浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室 临安 311300;
2． 浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地 临安 311300;
3． 浙江省临安市林业技术服务总站 临安 311300)
摘 要: 【目的】毛竹在森林应对气候变化中发挥重要的作用，研究竹林不同经营措施的影响，进而了解植被生
物量碳库及影响土壤碳库的状况。【方法】利用两因素随机区组设计，排除地形因子等影响，选取施肥和采伐留养
方式 2 个因素，研究不同经营措施对毛竹林各土层 2010—2013 年土壤有机碳含量和贮量变化影响。【结果】1) 不
同经营措施 0 ～ 10 cm 层土壤有机碳含量变化最大，介于 － 0. 52% ( ± 0. 62% ) ～ 0. 75% ± (0. 44% )之间，其中 A2 B3
(中等施肥弱度采伐)与 A1 B1 (大量施肥强度采伐)土壤有机碳含量变化量差异极显著 (P ＜ 0. 01); 2)中等施肥
0 ～ 50 cm土壤有机碳贮量增量分别是大量施肥和不施肥的 3. 61 倍和 5. 05 倍，大量施肥和中等施肥 0 ～ 10 cm 层土
壤有机碳贮量变化差异显著(P ＜ 0. 05); 3)弱度采伐 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量增量分别是强度采伐和中度采伐
的 5. 51 倍和 1. 63 倍，强度采伐和弱度采伐 0 ～ 10 cm 层土壤有机碳贮量变化差异显著(P ＜ 0. 05); 4)不同经营措
施 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量变化介于 － 15. 56( ± 10. 21) ～ 53. 15( ± 37. 81) tC·hm － 2之间，其中 A2 B3 (中等施肥弱
度采伐)与 A1 B1 (大量施肥强度采伐)土壤有机碳贮量变化差异极显著(P ＜ 0. 01); 5)结合效应图得出结论，A2 B3
(中等施肥弱度采伐)的经营方案对 0 ～ 50 cm 土壤有机碳含量和贮量的积累效果最佳，而 A1 B1 (大量施肥强度采
伐)的经营方案最不利于 0 ～ 50 cm 土壤有机碳含量和贮量的积累。【结论】大量施肥强度采伐方式虽然可以保证
竹材的大量输出，却会破坏原有的竹林生态结构，同时对土壤碳含量和贮量的影响尤为不利，从毛竹林生态系统碳
汇积累角度考虑，并不是最可取的竹林经营方式。同时经营过程中，不同经营措施不仅会对土壤碳库产生影响，更
会显著改变植被碳库状况，并伴随着碳排放和碳泄漏问题，这都将成为我们今后研究经营对竹林生态系统碳综合
影响的各个因素和环节。
关键词: 毛竹; 经营措施; 采伐强度; 施肥量; 土壤有机碳含量; 土壤有机碳贮量
中图分类号: S718. 43 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2015)04 － 0026 － 10
Effects of Different Management Measures on Soil
Carbon in Bamboo Forest Ecosystems
Li Chong1，2 Zhou Guomo1，2 Shi Yongjun1，2 Zhou Yufeng1，2 Zhang Yupeng1，2
Shen Lifen1，2 Fan Yeqing1，2 Shen Zhenming3
(1． Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration，Zhejiang A ＆ F University Lin’an 311300;
2 ． The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Zhejiang A ＆ F University Lin’an 311300;
3 ． Forestry Station of Lin’an City Lin’an 311300)
Abstract: 【Objective】Moso bamboo is a very important forest resource in Zhejiang province and China． It has
excellent carbon sequestration potential and can play an important role in coping with climate change． The international
society have gradually recognized ＲEDD + forest carbon sequestration mechanism and greatly expanded the development
space of forest carbon sinks and also brought opportunities and challenges for China’s bamboo management in recent
years． In this study，vegetation biomass carbon pool was changed to affect soil carbon pool through bamboo forest
management． The two-factor randomized block design was used to eliminate the influence of topographical factors and two
management measures ( fertilization and cutting) were applied to investigate the changes in soil organic carbon ( SOM)
第 4 期 李 翀等: 不同经营措施对毛竹林土壤有机碳的影响
concentration and carbon (C) storage in bamboo forest ecosystems during the period from 2010 to 2013． The results showed
that under different treatments，the greatest changes in SOM concentration ranged between － 0． 52 ( ± 0. 62)% and
0． 75 ( ± 0． 44)% in 0 － 10 cm soil layer． Significant differences (P ＜ 0． 01) in SOM concentration changes were found
in treatments of A2 B3 ( intermediate fertilization level with low-intensity cutting measure) and A1 B1 (high fertilization level
with high-intensity cutting measure) ． Total SOM storage of the intermediate fertilization level increased as much 3． 61
times and 5． 05 times greater than those of the high fertilization level and no fertilization treatments，respectively． There
was significant (P ＜ 0． 05) difference in SOM storage changes at 0 － 10 cm soil layer between high fertilization level and
intermediate fertilization level． Total SOM storage of the low-intensity cutting treatment increased as much 5． 51 times and
1． 63 times greater than those of the high intensity cutting measure and medium intensity cutting measure，respectively．
There was significant (P ＜ 0． 05) difference in SOM storage changes in 0 － 10 cm soil layer between high intensity cutting
and low-intensity cutting treatment． For different treatments， the changes of total SOM storage were between
－ 15 ． 56 ( ± 10 ． 21) tC·hm － 2 and 53 ． 15 ( ± 37 ． 81 ) tC·hm － 2 ． Among the treatments，the difference of SOM
storage changes was significant ( P ＜ 0 ． 01 ) between A2 B3 ( intermediate fertilization level with low-intensity cutting
measure) and A1 B1 ( high fertilization level with high intensity cutting measure) ． The effect figure indicated that the A2
B3 treatment ( intermediate fertilization level with low-intensity cutting measure ) was the best effect in both SOM
concentration and storage changes in 0 － 50 cm soil layer while A1 B1 ( high fertilization level with high intensity cutting
measure) treatment showed a worst effect in that soil layer． Even though the high fertilization level with high intensity
cutting measure had guaranteed a large amount output of bamboo timber， it interrupted the original bamboo forest
ecological structure，and also had adverse impact on both SOM concentration and carbon storage． Thus，from the carbon
sink accumulation of moso bamboo forest ecosystem，it was not a desirable management measure． We will set several
horizontal gradients near the intermediate fertilization level to find out the most reasonable fertilizing amount based on
test results． With the extension of time，the test result in fixed sample will be hoping to make a more accurate and
thorough explanation of the SOM changes under different management measures． Meanwhile，different management
measures will not only impact on soil carbon pool，but also change vegetation carbon pool significantly during bamboo
forest management． and may accompany the carbon emissions and carbon leakage problem． All of those will become
various factors and links in studying the comprehensive effect of different management measures on bamboo forest
ecosystem carbon in the future．
Key words: bamboo; management measures; cutting intensity; fertilization amount; soil organic carbon concentration;
soil organic carbon storage
土壤碳库是陆地生态系统中最大且最活跃的碳
库之一，在全球碳循环中发挥着重要作用。土壤有
机碳的吸存和动态变化与人类经营活动密切相关。
人工林经营及其在全球碳循环中的作用和地位
(Marland et al．，2004; Lal et al．，2004; 2005)方面的
研究表明，人工林土壤的碳汇功能受到经营水平的
调控(冯瑞芳等，2006)。毛竹(Phyllostachys edulis)
具有高效的固碳功能(周国模等，2004; 2006; Zhou
et al．，2009; 2011)，生长速度快、可以隔年连续采伐
及永续利用，对平衡大气 CO2 具有重要作用。但是
竹林人为干扰频繁，土壤扰动强度大，是碳贮存与碳
流失最不确定的森林类型，不合理的经营措施还可
能导致部分竹林生态系统中土壤碳库成为碳源。因
此，很多学者对毛竹林不同经营模式的土壤有机碳
进行相关研究(马少杰等，2011; 刘广路等，2010)。
由于土壤有机碳的吸存和动态变化是一定时间
积累的结果，利用固定样地进行长期定位观测来研
究土壤有机碳的持续变化是一种较为科学的方
法。前人的研究主要采用空间代替时间、根据记
载资料来确定竹林的经营方式和强度(马少杰等，
2012; 范叶青等，2013)，而长期定位观测来研究
土壤碳的动态变化相对较少。施肥翻耕和采伐留
养是现有竹林经营中最主要的经营方式 (李永夫
等，2010; 金爱武等，2006; 郑郁善等，1998)，对
竹林生态系统林分结构产生较大影响，对土壤碳
库的影响有待深入研究。本文采用两因素随机区
组试验设计，选取施肥和采伐留养方式 2 个主要
经营因素，研究经营对 2010—2013 年间毛竹林土
壤有机碳含量和贮量的影响，为毛竹林科学经营、
土壤有机碳稳定性维持及碳汇功能的提升提供科
学依据。
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林 业 科 学 51 卷
1 试验区概况与研究方法
1. 1 试验地概况
试验地位于浙江省临安市板桥镇 (30°10 N，
119°45 E)，样地海拔为 90 ～ 200 m。该区域属亚热
带季风气候，年平均气温为 15. 9 ℃，年降水量 1
350. 0 ～ 1 500. 0 mm，年日照时数1 774. 0 h，无霜期
236 天，地形地貌为低山丘陵，森林覆盖率达 65%，主
要树种为毛竹，土壤为微酸性红壤土类。试验区内竹
林隔年留养新竹，隔年采伐老竹，一般采伐 5 ～ 6 年生
老竹。该竹林为异龄竹林，大小年不明显。立竹密度
为2 400 ～ 4 300株·hm － 2。林下少灌木，多杂草。
1. 2 试验设计
2010 年 6 月开始实施，采用两因素随机区组试
验设计，选取施肥和采伐留养方式 2 个因素，每个因
素分别设置 3 个水平，共 9 个试验组合。分别为
A1B1: 大量施肥强度采伐; A1B2: 大量施肥中度采
伐; A1B3: 大量施肥弱度采伐; A2B1: 中等施肥强
度采伐; A2B2: 中等施肥中度采伐; A2B3: 中等施
肥弱度采伐; A3B1: 不施肥强度采伐; A3B2: 不施
肥中度采伐; A3B3(粗放经营): 不施肥弱度采伐。
竹林经营随机区组试验的布设: 将上述试验两
因素对应的 3 个试验水平进行 3k正交，即可得到 9
种不同的试验组合。为了减少试验过程的偶然性，
排除坡向、坡位等因素的影响，本试验进行 3 次重
复，且各种试验组合随机交叉分布。
施 肥: 分 为 大 量 ( 每 年 施 毛 竹 专 用 肥
1 800 kg·hm － 2，分 2 次施肥)、中等(每年施毛竹专
用肥900 kg·hm － 2，分 2 次施肥)和不施肥。肥料为
竹笋专用肥 (N，P，K 含量: N 13%，P2O5 3%，K20
2%，氨基酸≥8%，有机质≥15%，腐殖酸≥10% )，
施肥采用沟施方式。
采伐留养: 分为强度采伐、中度采伐、弱度采伐
3 种措施，留养竹分别为Ⅰ度竹(1 年生毛竹)、Ⅱ度
竹(2 ～ 3 年生)、Ⅲ度竹(4 ～ 5 年生)，不留Ⅳ度竹(6
年生及以上)。其中强度采伐处理Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ度竹留
养比例为 1 ∶ 2 ∶ 0，中度采伐处理Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ度竹留养
比例设为 1 ∶ 2 ∶ 1，弱度采伐处理Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ度竹留养
比例设为 1∶ 2∶ 2。
考虑毛竹生长的特殊性，为了减少因相邻样地
毛竹鞭蔓延而产生的干扰，试验标准样地设计如下:
将24 300 m2(即 270 m × 90 m)试验基地划分为大
小相等的 27 块标准样地 (图 1 )，每块大小设为
30 m × 30 m; 各样地四周各留出 5 m 宽“回”形条块
作为缓冲带，不采集样品和测定数据; 试验采样时，
以样地中心 20 m × 20 m 为界，在中部进行。
图 1 试验处理样地分布
Fig. 1 Distribution diagram of experiment standard plot
1. 3 土壤样品采集
分别于试验前 (2010 年 7 月)和试验后 (2013
年 7 月)采集土壤样品，在 20 m × 20 m 样地内的中
心点及 4 个角桩点共设置 5 个采样点，挖掘土壤剖
面，除去枯落物层后，每个剖面按Ⅰ层(0 ～ 10 cm)、
Ⅱ层(10 ～ 30 cm)和Ⅲ层(30 ～ 50 cm)取样，用环刀
法测定其密度，同时估测各样地土壤平均厚度。按
土层充分混合后，用四分法分别取 200 ～ 300 g 土壤
样品，去除全部直径大于 2 mm 石砾、根系和其他死
有机残体，带回实验室风干、磨碎，过筛(2 mm)后用
于含碳量的测定。
1. 4 土壤密度的测定
将土壤样品风干称量，从土样中取部分样
品，放在 105 ℃ 烘箱内烘至恒质量，根据烘干土
质量计算环刀内土壤干质量，再根据环刀体积计
算土壤密度。
1. 5 土壤有机碳含量的测定和碳贮量计算
土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化 －外加热法
测定(中国土壤学会，1999)。采用下式计算样地单
位面积土壤有机碳贮量:
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第 4 期 李 翀等: 不同经营措施对毛竹林土壤有机碳的影响
C SOC = Σ
L
l = 1
［SOCCl·BDl·Depthl，
式中: C SOC 为样地单位面积土壤有机碳贮量，
tC·hm － 2; SOCCl 各 土 层 土 壤 有 机 碳 含 量，
g C·(100 g 土壤) － 1; BDl 各 土 层 土 壤 质 量，
g·cm － 3; Depthl 各土层厚度，cm。
1. 6 数据统计分析
用 SPSS 19. 0 通过单因素方差分析法分析 2 次
测定的土壤有机碳含量和贮量的差异是否显著，然
后采用多因素方差分析法从施肥、采伐、土层及其交
互作用来分析 2010—2013 年土壤有机碳含量和贮
量变化量的显著性并进行多重比较，同时采用单因
素方差分析法分析不同措施组合间的有机碳含量和
贮量差异显著性并进行多重比较，研究不同经营措
施对 2010—2013 年土壤有机碳含量和贮量的影响。
2 结果与分析
2. 1 经营前后各试验处理的基本统计数据
经营前后各试验处理土壤密度、土壤有机碳含
量和贮量数据见表 1 ～ 3。
2010 年，A1B2 处理林分的 0 ～ 10 cm 土壤密度
最大，A3B1 处理林分的 0 ～ 10 cm 土壤密度最小;
A1B1 处理林分的 10 ～ 30 cm 土壤密度最大，A2B3 处
理林分的 10 ～ 30 cm 土壤密度最小; A1B1 处理林分
的 30 ～ 50 cm 土壤密度最大，A3B2 处理林分的 30 ～
50 cm 土壤密度最小。土壤密度随着土层深度的增
加而增加。
2010 年，不同经营措施土壤有机碳含量存在较
大差异，但均表现为随土壤深度的增加而降低 (表
2)。各经营措施 0 ～ 10 cm 层土壤有机碳含量最高，
介于 1. 30% ( ± 0. 17% ) ～ 1. 98% ( ± 0. 43% )之间，
分别是 10 ～ 30 cm 层的 1. 45 ～ 3. 26 倍和 30 ～ 50 cm
层的 1. 70 ～ 6. 22 倍。0 ～ 10 cm 层的土壤有机碳含
量与 10 ～ 30 cm 层、30 ～ 50 cm 层存在显著差异
(P ＜ 0. 05)，而 10 ～ 30 cm 层和 30 ～ 50 cm 层之间无
显著差异(P ＞ 0. 05)。
2010 年，A3B2 处理林分的 0 ～ 50 cm 土壤有机
碳贮量最大，A2B1 处理林分的 0 ～ 50 cm 土壤有机
碳贮量最小。0 ～ 10 cm 层，A3B2 处理林分的土壤有
机碳贮量最大，A1B3 处理林分的土壤有机碳贮量最
小; 10 ～ 30 cm 层，A3B2 处理林分的土壤有机碳贮
量最大，A2B1 处理林分的土壤有机碳贮量最小;
30 ～ 50 cm 层，A3B2 处理林分的土壤有机碳贮量最
大，A2B1 处理林分的土壤有机碳贮量最小; 随着土
层深度的增加土壤有机碳贮量基本都会减少。
2. 2 不同经营措施对两期土壤有机碳含量变化量
的影响
单因素方差分析结果表明，两期土壤有机碳含
量差异极显著(P ＜ 0. 01)，说明经营措施对土壤有
机碳含量产生很大的影响。从表 4 可知，不同施肥、
采伐留养、土层及其交互作用对土壤有机碳含量变
化量的影响都不显著，而施肥、采伐留养交互作用对
土壤有机碳含量变化量差异的显著性小于单独的施
肥处理或者采伐留养处理，说明交互效应不明显。
两因素中采伐留养处理的离差平方和大于施肥处
理，说明采伐留养的影响效应较大。
表 1 各处理 2010 年和 2013 年土壤密度①
Tab. 1 The soil bulk densities in every treatment in 2010 and 2013
经营措施
Management
measures
2010 年土壤密度
The soil densities in 2010 /( g·cm － 3 )
2013 年土壤密度
The soil densities in 2013 /( g·cm － 3 )
Ⅰ(0 ～ 10 cm) Ⅱ(10 ～ 30 cm) Ⅲ(30 ～ 50 cm) Ⅰ(0 ～ 10 cm) Ⅱ(10 ～ 30 cm) Ⅲ(30 ～ 50 cm)
A1 B1 1. 58 ± 0. 09 1. 88 ± 0. 03 1. 98 ± 0. 15 1. 57 ± 0. 06 1. 55 ± 0. 23 1. 56 ± 0. 18
A1 B2 1. 80 ± 0. 19 1. 61 ± 0. 11 1. 66 ± 0. 05 1. 31 ± 0. 08 1. 33 ± 0. 09 1. 36 ± 0. 14
A1 B3 1. 47 ± 0. 15 1. 65 ± 0. 13 1. 69 ± 0. 12 1. 43 ± 0. 21 1. 36 ± 0. 33 1. 52 ± 0. 17
A2 B1 1. 65 ± 0. 11 1. 64 ± 0. 28 1. 86 ± 0. 13 1. 40 ± 0. 08 1. 70 ± 0. 08 1. 59 ± 0. 24
A2 B2 1. 49 ± 0. 10 1. 73 ± 0. 17 1. 76 ± 0. 09 1. 47 ± 0. 17 1. 49 ± 0. 14 1. 60 ± 0. 13
A2 B3 1. 60 ± 0. 26 1. 37 ± 0. 33 1. 66 ± 0. 06 1. 37 ± 0. 20 1. 55 ± 0. 11 1. 46 ± 0. 16
A3 B1 1. 46 ± 0. 05 1. 63 ± 0. 03 1. 80 ± 0. 13 1. 44 ± 0. 05 1. 52 ± 0. 17 1. 53 ± 0. 25
A3 B2 1. 67 ± 0. 23 1. 50 ± 0. 16 1. 65 ± 0. 15 1. 29 ± 0. 09 1. 57 ± 0. 13 1. 41 ± 0. 06
A3 B3 1. 61 ± 0. 17 1. 69 ± 0. 32 1. 67 ± 0. 14 1. 50 ± 0. 10 1. 49 ± 0. 03 1. 46 ± 0. 03
①各经营措施的样本数都为 15。下同。Number of sample eachmanagement approach is 15． The same below．
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林 业 科 学 51 卷
表 2 各处理 2010 年和 2013 年土壤有机碳含量
Tab. 2 The soil organic carbon concentration in every treatment in 2010 and 2013
经营措施
Management
measures
2010 年各土层土壤有机碳含量
Soil organic carbon content in
different soil layer in 2010(% )
2013 年各土层土壤有机碳含量
Soil organic carbon content in
different soil layer in 2013(% )
Ⅰ(0 ～ 10 cm) Ⅱ(10 ～ 30 cm) Ⅲ(30 ～ 50 cm) Ⅰ(0 ～ 10 cm) Ⅱ(10 ～ 30 cm) Ⅲ(30 ～ 50 cm)
A1 B1 1. 65 ± 0. 06 0. 55 ± 0. 23 0. 47 ± 0. 18 1. 12 ± 0. 63 0. 42 ± 0. 17 0. 58 ± 0. 19
A1 B2 1. 69 ± 0. 36 0. 75 ± 0. 04 0. 47 ± 0. 05 1. 37 ± 0. 63 1. 62 ± 1. 38 1. 55 ± 1. 00
A1 B3 1. 38 ± 0. 38 0. 96 ± 0. 37 0. 81 ± 0. 27 1. 95 ± 0. 32 1. 74 ± 0. 67 0. 84 ± 0. 41
A2 B1 1. 30 ± 0. 17 0. 40 ± 0. 15 0. 21 ± 0. 12 1. 78 ± 0. 39 0. 88 ± 0. 45 0. 54 ± 0. 07
A2 B2 1. 40 ± 0. 23 0. 46 ± 0. 06 0. 44 ± 0. 11 1. 83 ± 0. 32 1. 11 ± 0. 04 1. 04 ± 0. 36
A2 B3 1. 74 ± 0. 29 0. 74 ± 0. 08 0. 64 ± 0. 27 2. 49 ± 0. 46 1. 65 ± 0. 84 1. 33 ± 0. 33
A3 B1 1. 72 ± 0. 16 0. 90 ± 0. 04 0. 70 ± 0. 21 1. 62 ± 0. 19 1. 22 ± 0. 64 0. 87 ± 0. 24
A3 B2 1. 98 ± 0. 43 1. 00 ± 0. 34 0. 87 ± 0. 25 2. 45 ± 0. 77 1. 12 ± 0. 12 0. 57 ± 0. 22
A3 B3 1. 33 ± 0. 34 0. 91 ± 0. 65 0. 63 ± 0. 45 1. 64 ± 0. 10 1. 17 ± 0. 45 1. 28 ± 0. 56
表 3 各处理 2010 年和 2013 年土壤有机碳贮量
Tab. 3 The soil organic carbon storage in every treatment in 2010 and 2013
经营措施
Management
measures
2010 年各种试验处理各土层土壤有机碳贮量
Soil organic carbon storage in
different soil layer in 2010 /( tC·hm － 2 )
2013 年各种试验处理各土层土壤有机碳贮量
Soil organic carbon storage in
different soil layer in 2013 /( tC·hm － 2 )
Ⅰ(0 ～10 cm) Ⅱ(10 ～30 cm) Ⅲ(30 ～50 cm)
各土层总和
Total Ⅰ
(0 ～10 cm) Ⅱ(10 ～30 cm) Ⅲ(30 ～50 cm)
各土层总和
Total
A1 B1 26. 08 ± 2. 04 20. 59 ± 8. 29 18. 29 ± 6. 35 64. 97 ± 10. 16 17. 49 ± 9. 59 13. 13 ± 5. 38 18. 79 ± 8. 21 49. 40 ± 20. 35
A1 B2 27. 34 ± 6. 36 24. 85 ± 1. 97 15. 24 ± 1. 68 67. 43 ± 6. 22 17. 50 ± 6. 90 41. 15 ± 33. 46 39. 41 ± 23. 97 98. 06 ± 60. 76
A1 B3 19. 79 ± 4. 03 30. 98 ± 10. 86 26. 87 ± 7. 61 77. 64 ± 16. 34 27. 34 ± 0. 15 44. 77 ± 15. 28 24. 55 ± 9. 36 96. 67 ± 13. 80
A2 B1 21. 20 ± 2. 48 14. 40 ± 4. 06 7. 43 ± 3. 79 43. 04 ± 7. 59 24. 61 ± 3. 99 30. 60 ± 17. 33 16. 98 ± 0. 85 72. 18 ± 17. 94
A2 B2 20. 85 ± 4. 15 15. 95 ± 2. 80 15. 53 ± 4. 37 52. 33 ± 1. 85 26. 36 ± 1. 82 32. 95 ± 3. 99 33. 94 ± 12. 92 93. 25 ± 16. 14
A2 B3 24. 11 ± 5. 61 24. 77 ± 4. 03 20. 88 ± 8. 42 69. 77 ± 17. 61 34. 62 ± 9. 70 50. 58 ± 24. 16 37. 72 ± 5. 92 122. 91 ± 37. 53
A3 B1 26. 00 ± 15. 03 29. 55 ± 0. 81 24. 87 ± 7. 15 71. 75 ± 10. 62 23. 32 ± 3. 30 35. 49 ± 14. 99 25. 42 ± 3. 80 84. 23 ± 19. 58
A3 B2 29. 15 ± 5. 20 32. 69 ± 9. 93 30. 49 ± 7. 88 92. 34 ± 22. 95 31. 89 ± 10. 91 35. 11 ± 2. 67 15. 83 ± 5. 94 82. 83 ± 15. 45
A3 B3 20. 94 ± 3. 39 26. 72 ± 15. 78 19. 72 ± 13. 33 67. 37 ± 24. 80 24. 54 ± 1. 53 34. 63 ± 12. 51 37. 33 ± 16. 00 96. 50 ± 25. 35
表 4 各处理 2010—2013 年土壤有机碳含量变化量
Tab. 4 The changes of soil organic carbon concentration in every treatment from 2010 to 2013
源
Source
Ⅲ型平方和
Sum of squares of type Ⅲ
df 均方
Mean square
F Sig．
校正模型 Calibration model 12. 666 26 0. 487 0. 953 0. 540
截距 Intercept 10. 410 1 10. 410 20. 372 0. 000
施肥 Fertilizing 2. 228 2 1. 114 2. 180 0. 123
采伐留养 Cutting and leaving 2. 472 2 1. 236 2. 419 0. 099
土层 Soil layer 0. 798 2 0. 399 0. 781 0. 463
施肥 ×采伐留养 Fertilizing × Cutting and leaving 1. 433 4 0. 358 0. 701 0. 595
施肥 ×土层 Fertilizing × Soil layer 1. 164 4 0. 291 0. 569 0. 686
采伐留养 ×土层 Cutting and leaving × Soil layer 0. 371 4 0. 093 0. 182 0. 947
施肥 ×采伐留养 ×土层 Ferbilizing × Cutting and leaving × Soil layer 4. 200 8 0. 525 1. 027 0. 427
误差 Error 27. 594 54 0. 511
总计 Total 50. 671 81
校正的总计 Correction of a total 40. 261 80
方差分析表明(表 5): A1B1 处理分别与 A1B3
处理、A2B1 处理、A2B3 处理和 A3B2 处理林分的 0 ～
10 cm 层土壤有机碳含量变化量存在显著差异(P ＜
0. 05); 各处理 10 ～ 30 cm 层的土壤有机碳含量变
化量差异不显著(P ＞ 0. 05); A1B2 处理和 A3B2 处
理的 30 ～ 50 cm 层土壤有机碳含量变化量差异显著
(P ＜ 0. 05)。说明经过不同措施经营，各样地毛竹
林生态系统土壤有机碳含量发生了显著变化，特别
是表层土(0 ～ 10 cm)变化很大。
从表 2 可知，2010—2013 年，0 ～ 10 cm 层中，
A2B3 处理林分的土壤有机碳含量增加最多，为
0. 75%，A1B1 土壤有机碳含量减少最多，为 0. 53% ;
10 ～ 30 cm 层中，A2B3 处理林分的土壤有机碳含量
增加最多，为 0. 91%，A1B1 处理林分的土壤有机碳
含量减少最多，0. 13% ; 30 ～ 50 cm 层中，A1B2 处理
林分的土壤有机碳含量增加最多，为 1. 08%，A3B2
处理林分的土壤有机碳含量减少最多，为 0. 3%。
不同措施组合 3 个土层土壤有机碳含量变化量的多
重比较结果表明(表 5)，只有 A2B3 处理与 A1B1 处
03
第 4 期 李 翀等: 不同经营措施对毛竹林土壤有机碳的影响
理的土壤有机碳含量变化量差异极显著 ( P ＜
0. 01)。而 A2B3 处理分别与 A3B1 处理和 A3B2 处
理的土壤有机碳含量变化量差异显著 (P ＜ 0. 05);
A1B1 处理分别与 A1B2 处理和 A2B2 处理的土壤有
机碳含量变化量差异显著 ( P ＜ 0. 05)。说明 A2B3
处理的土壤有机碳含量增加最多，而 A1B1 处理的
土壤有机碳含量下降最多; A1B2 处理和 A2B2 处理
的土壤有机碳含量增加较多，而 A3B1 处理和 A3B2
处理的土壤有机碳含量增加较少; 其他处理土壤有
机碳含量变化基本一致。
表 5 各处理 2010—2013 年土壤有机碳含量变化量
Tab. 5 The changes of soil organic carbon concentration
in every treatment from 2010 to 2013
经营措施
Mangement
measure
土壤有机碳含量变化量
The changes of soil organic carban
corrtent in different soil layer(% )
Ⅰ(0 ～ 10 cm) Ⅱ(10 ～ 30 cm) Ⅲ(30 ～ 50 cm)
A1 B1 ( c) － 0. 52 ± 0. 76c － 0. 13 ± 0. 13 0. 11 ± 0. 04
A1 B2 ( ab) － 0. 32 ± 0. 95bc 0. 87 ± 1. 70 1. 08 ± 1. 17
A1 B3 0. 57 ± 0. 30ab 0. 78 ± 0. 37 0. 03 ± 0. 33
A2 B1 0. 48 ± 0. 46ab 0. 48 ± 0. 61 0. 33 ± 0. 18
A2 B2 ( ab) 0. 43 ± 0. 15 0. 64 ± 0. 09 0. 60 ± 0. 49
A2 B3 ( a) 0. 75 ± 0. 54a 0. 90 ± 0. 99 0. 69 ± 0. 46
A3 B1 ( bc) － 0. 10 ± 0. 28 0. 32 ± 0. 75 0. 17 ± 0. 49
A3 B2 ( bc) 0. 47 ± 0. 79ab 0. 12 ± 0. 48 － 0. 30 ± 0. 30
A3 B3 0. 31 ± 0. 48 0. 26 ± 1. 33 0. 65 ± 1. 23
2. 3 不同经营措施对土壤有机碳贮量变化量的
影响
图 2 不同施肥量土壤有机碳贮量的变化情况
Fig. 2 The change of soil organic carbon storage
in different fertilization level
2. 3. 1 施肥处理对土壤有机碳贮量变化量的影响
大量施肥 0 ～ 10 cm 层土壤有机碳贮量减少了
3. 62 tC·hm － 2，说明大量施肥有可能造成表层土壤
碳的减少。中等施肥各层土壤有机碳贮量都增加
最多，0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量增量分别是大量
施肥和不施肥的 3. 61 倍和 5. 05 倍，说明中等施
肥有利于毛竹林生态系统土壤有机碳贮量的增
加，而大量施肥和不施肥不利于毛竹林生态系统
土壤有机碳贮量的积累(图 2)。对 3 种处理进行
方差分析，发现大量施肥和中等施肥林分的 0 ～
10 cm层土 壤有 机碳贮 量变 化 差 异 显 著 ( P ＜
0. 05)，其余 2 层土壤有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 土
壤有机碳贮量变化差异不显著 ( P ＞ 0. 05)。说明
中等施肥有利于毛竹林生态系统表层(0 ～ 10 cm)
土壤有机碳贮量的积累，而大量施肥有可能导致
表层(0 ～ 10 cm)土壤的碳减少。
2. 3. 2 采伐留养处理对土壤有机碳贮量变化量的
影响 采伐留养处理对土壤有机碳贮量的影响结果
表明(图 3)，强度采伐处理林分的 0 ～ 10 cm 层有机
碳贮量减少了 2. 30 tC·hm － 2，中度采伐处理林分的
0 ～ 10 cm 层有机碳贮量减少了 0. 5 tC·hm － 2，说明
强度采伐和中度采伐都有可能造成某一土层(特别
是表层土)土壤的碳减少。弱度采伐各层土壤有机
碳贮量都增加最多，0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量增量
分别是强度采伐和中度采伐的 5. 51 倍和 1. 63 倍，说
明弱度采伐有利于毛竹林生态系统土壤有机碳贮量
的增加，而强度采伐和中度采伐不利于毛竹林生态系
统土壤有机碳贮量的积累(图 2)。对 3 种处理进行
方差分析，发现强度采伐和弱度采伐林分的 0 ～ 10 cm
层土壤有机碳贮量变化差异显著(P ＜ 0. 05)，其余两
层土壤有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量变化
差异不显著(P ＞ 0. 05)。说明弱度采伐有利于毛竹
林生态系统表层(0 ～ 10 cm)土壤有机碳贮量的积累，
而强度采伐有可能导致表层(0 ～ 10 cm)土壤的碳减
少。土壤各层有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 总有机碳贮量
与采伐强度呈负相关，随着采伐强度的增加，土壤各
层有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 总有机碳贮量逐渐减少。
图 3 不同采伐留养处理土壤有机碳贮量的变化
Fig. 3 The change of soil organic carbon storage in
different cutting and leaving treatments
2. 3. 3 不同措施组合对土壤有机碳贮量变化量的
影响 单因素方差分析结果表明，两期土壤有机碳
贮量差异极显著(P ＜ 0. 01)，说明经营措施对土壤
13
林 业 科 学 51 卷
有机碳贮量也产生了很大的影响。从表 6 可知，不
同施肥、采伐留养、土层及其交互作用对土壤有机碳
贮量变化量的影响都不显著，而施肥、采伐留养交互
作用对土壤有机碳贮量变化量差异的显著性小于单
独的施肥处理或者采伐留养处理，说明交互效应不
明显。二因素中施肥处理的离差平方和大于采伐留
养处理，说明施肥的影响效应较大。
表 6 各处理 2010—2013 年土壤有机碳含量变化量
Tab. 6 The changes of soil organic carbon concentration in every treatment from 2010 to 2013
源
Source
Ⅲ型平方和
Sum of squares of type Ⅲ
df 均方
Mean square
F Sig．
校正模型 Calibration model 8 523. 599 26 327. 831 1. 029 0. 450
截距 Intercept 3 669. 338 1 3 669. 338 11. 521 0. 001
施肥 Fertilizing 1 977. 653 2 988. 827 3. 105 0. 053
采伐留养 Cutting and leaving 1 147. 335 2 573. 667 1. 801 0. 175
土层 Soil layer 1 247. 128 2 623. 564 1. 958 0. 151
施肥 ×采伐留养 Fertilizing × Cutting and leaving 1 058. 916 4 264. 729 0. 831 0. 511
施肥 ×土层 Fertilizing × Soil layer 398. 853 4 99. 713 0. 313 0. 868
采伐留养 ×土层 Cutting and leaving × Soil layer 127. 867 4 31. 967 0. 100 0. 982
施肥 ×采伐留养 ×土层 Ferbilizing × Cutting and leaving × Soil layer 2 565. 846 8 320. 731 1. 007 0. 442
误差 Error 17 199. 120 54 318. 502
总计 Total 29 392. 057 81
校正的总计 Correction of a total 25 722. 719 80
图 4 不同经营处理土壤有机碳贮量的变化情况
Fig. 4 The changes of soil organic carbon storage in different management treatments
不同措施组合对土壤有机碳贮量的影响结果表
明(图 4)，A1B1 处理林分的 0 ～ 50 cm 土壤有机碳
贮量减少了 15. 56 tC·hm － 2，A3B2 处理林分的 0 ～
50 cm土壤有机碳贮量减少了 9. 51 tC·hm － 2，说明大
量施肥、强度采伐造成了土壤的碳减少，而 A3B2 处
理林分土壤有机碳贮量减少的原因可能是试验前该
林分就具有很高的土壤有机碳贮量。A2B3 处理林
分的 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量增加最多，达 53. 15
tC·hm － 2，说明中等施肥、弱度采伐有利于毛竹林生
态系统土壤有机碳贮量的增加。不同措施组合 3 个
土层土壤有机碳贮量变化量的多重比较结果表明
(图 4)，只有 A2B3 处理与 A1B1 处理林分的土壤有
机碳贮量变化量差异极显著 ( P ＜ 0. 01)。而 A2B2
处理与 A1B1 处理和 A3B2 处理林分的土壤有机碳
贮量变化量差异显著 ( P ＜ 0. 05 ); A3B2 处理与
A2B2 处理和 A2B3 处理林分的土壤有机碳贮量变化
量差异显著(P ＜ 0. 05)。说明 A2B3 处理的土壤有
机碳贮量增加最多，而 A1B1 处理的土壤有机碳贮
量下降最多; A2B2 处理的土壤有机碳贮量增加较
多，而 A3B2 处理的土壤有机碳贮量增加较少; 其他
处理土壤有机碳贮量变化基本一致。
A1B1 处理林分的土壤 0 ～ 10 cm 层有机碳贮量减
少了 8. 59 tC·hm －2，A1B2 处理林分的土壤 0 ～ 10 cm
层有机碳贮量减少了 9. 83 tC·hm －2，A3B1 处理林分的
23
第 4 期 李 翀等: 不同经营措施对毛竹林土壤有机碳的影响
土壤 0 ～10 cm层有机碳贮量减少了 1. 71 tC·hm －2，说
明大量施肥强度采伐、大量施肥中度采伐和不施肥
强度采伐造成了表层 (0 ～ 10 cm) 土壤的碳减少。
A2B3 处理林分的土壤 0 ～ 10 cm 层有机碳贮量增加
最多，增加达 10. 51 tC·hm － 2。说明中等施肥弱度采
伐措施利于毛竹林生态系统表层(0 ～ 10 cm)土壤
有机碳贮量的积累。不同措施组合 0 ～ 10 cm 层土
壤有机碳贮量变化量的多重比较结果表明(表 10)，
A1B1 处理和 A1B2 处理分别与 A1B3 处理和 A2B3 处
理林分的 0 ～ 10 cm 层土壤有机碳贮量变化量差异
显著(P ＜ 0. 05)。说明中等施肥弱度采伐和大量施
肥弱度采伐有利于毛竹林生态系统表层 ( 0 ～
10 cm)土壤有机碳贮量的积累，而大量施肥强度采
伐和大量施肥中度采伐有可能导致表层 ( 0 ～
10 cm)土壤的碳减少。
通过效应图(图 5)可以得出，中等施肥和弱度
采伐的组合经营措施(A2B3 措施)对 0 ～ 50 cm 土壤
有机碳贮量的积累效果最佳，大量施肥和强度采伐
的组合经营措施(A1B1 措施)最不利于 0 ～ 50 cm 土
壤有机碳贮量的积累。
图 5 施肥和采伐措施对土壤有机碳贮量变化的效应
Fig. 5 Effect of soil organic carbon changes in response to
fertilization and selected cutting
3 结论与讨论
1) 不同经营措施的毛竹林土壤有机碳含量均
随土层深度的增加而降低，2010 年和 2013 年，0 ～
10 cm 层的土壤有机碳含量与 10 ～ 30 cm 层、30 ～
50 cm层的差异显著(P ＜ 0. 05)，而 10 ～ 30 cm 层和
30 ～ 50 cm 层之间差异不显著(P ＞ 0. 05)。这与漆
良 华 等 ( 2013 ) 对 毛 竹 纯 林、毛 竹 － 杉 木
(Cunninghamia lanceolata)混交林土壤有机碳垂直
分布和周国模等(2006)对毛竹林集约经营的土壤
有机碳剖面变化的研究结果一致。这主要是由于植
物的枝叶残体和根系大部分分布于表层土壤中，分
解后形成腐殖质在表层土壤中积累，因而土壤有机
碳含量从表层向下逐渐递减。
措施 A1B1 处理分别与 A1B3 处理、A2B1 处理、
A2B3 处理和 A3B2 处理林分的0 ～ 10 cm 层土壤有机
碳含量变化量分别存在显著差异(P ＜ 0. 05); 各处
理林分的 10 ～ 30 cm 层土壤有机碳含量变化量差异
不显著(P ＞ 0. 05); A1B2 处理和 A3B2 处理林分的
30 ～ 50 cm 层土壤有机碳含量变化量差异显著(P ＜
0. 05)。说明经过不同措施经营，各样地毛竹林生
态系统土壤有机碳含量发生了显著变化，特别是表
层土(0 ～ 10 cm)变化很大。然而不同经营措施对
0 ～ 50 cm土壤有机碳贮量变化没有显著性差异，因为
0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量是 0 ～ 10 cm，10 ～ 30 cm和
30 ～ 50 cm 层土壤有机碳贮量之和，由于毛竹的根
鞭主要集中在 0 ～ 20 cm 土层，不同经营措施对土壤
有机碳贮量变化的影响也就主要表现在表层土，并
且存在差异的表层土厚度只有 10 cm，在 0 ～ 50 cm
土壤中所占的比例很小，因此 0 ～ 50 cm 土壤有机碳
贮量变化可能没有显著性差异。
只有 A2B3 处理与 A1B1 处理林分的0 ～ 50 cm
土壤有机碳含量变化量差异极显著(P ＜ 0. 01)。而
A2B3 处理分别与 A3B1 处理和 A3B2 处理林分的0 ～
50 cm 土壤有机碳含量变化量差异显著(P ＜ 0. 05);
A1B1 处理分别与 A1B2 处理和 A2B2 处理林分的
0 ～ 50 cm土壤有机碳含量变化量差异显著 ( P ＜
0. 05)。其原因主要是不同措施组合对毛竹林生态
系统土壤有机碳含量变化的影响很大。土壤有机质
含量与其他养分元素具有不同程度的相关性，有机
质含量越高，则土壤养分状况良好(郑蓉等，2014)。
通过施肥能增加土壤有机质和黏粒含量从而增加土
壤团聚体含量及其组成和稳定，进而影响土壤结构
的稳定性及抗侵蚀能力(王丽等，2014)，采伐留养
处理是通过改变林分密度和结构来改变植被竞争，
从而为土壤内微生物的繁殖和活动提供条件，分解
凋落物改变土壤有机质及营养元素的含量(马长顺
等，2014)。中等施肥有利于土壤有机碳含量的增
加，而大量施肥会造成土壤养分的剩余，从而破坏了
土壤的养分平衡，造成有机碳含量的下降，同时强度
采伐减少了土壤的凋落物，改变了土壤原有的水热
条件，两者组合加剧了土壤中有机碳含量的下降，对
土壤产生不利的影响。中度采伐处理配合人工施肥
较有利于土壤有机碳含量的增加，而不施肥配合采
33
林 业 科 学 51 卷
伐留养不利于土壤有机碳含量的增加，说明在竹林
经营中合理采伐和施肥的组合经营可以改善竹林土
壤的养分状况，但是如果不施肥还伴随采伐经营将
会不利于土壤有机碳含量的增加。
2) 中等施肥林分的 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量
增量分别是大量施肥和不施肥的 3. 61 倍和 5. 05
倍，大量施肥和中等施肥林分的 0 ～ 10 cm 层土壤有
机碳贮量变化量差异显著(P ＜ 0. 05)，其余两层土
壤有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量变化量
差异不显著(P ＞ 0. 05)。这与徐秋芳等(2003)研究
集约经营对毛竹林土壤有机碳库影响的结果是一致
的。这主要是由每年的翻耕、大量施肥加速了表层
土壤有机质的矿化造成的。加快有机质矿化虽然可
释放出更多养分元素供竹子生长，加之人为施肥，从
某种程度上使竹笋、竹材产量增加，但在产量增加的
同时，土壤有机碳贮量却下降明显，土壤有机碳减
少，将会使林地潜在肥力下降，对竹林可持续经营
产生负面影响。所以中等施肥有利于毛竹林生态系
统表层(0 ～ 10 cm)土壤有机碳贮量的积累，而大量
施肥有可能导致表层(0 ～ 10 cm)土壤的碳减少。
3) 弱度采伐林分的 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量
增量分别是强度采伐和中度采伐的 5. 51 倍和 1. 63
倍，强度采伐和弱度采伐林分的 0 ～ 10 cm 层土壤有
机碳贮量变化量差异显著(P ＜ 0. 05)，其余 2 层土
壤有机碳贮量和 0 ～ 50 cm 土壤有机碳贮量变化量
差异不显著(P ＞ 0. 05)。这主要是由于森林采伐改
变了人工林的结构和土壤水热条件，引起有机物质
分解速率、土壤呼吸速率及根系分布的变化，而且裸
露的土壤会加剧土壤的侵蚀和土壤有机碳的淋溶作
用，进而影响到林地土壤碳源、汇功能 ( Xu et al．，
2003; Mao et al．，2002; Li et al．，2005; Guo et al．，
2006)。所以弱度采伐措施有利于毛竹林生态系统
表层(0 ～ 10 cm)土壤有机碳贮量的积累，而强度采
伐措施有可能导致表层(0 ～ 10 cm)土壤的碳减少。
4) A2B3 处理与 A1B1 处理林分的土壤有机碳
贮量变化量差异极显著 (P ＜ 0. 01)。而 A2B2 处理
与 A1B1 处理和 A3B2 处理林分的土壤有机碳贮量
变化量差异显著(P ＜ 0. 05); A3B2 处理与 A2B2 处
理和 A2B3 处理林分的土壤有机碳贮量变化量差异
显著(P ＜ 0. 05)。差异结果表明，A2B3 处理和 A2B2
处理的土壤有机碳贮量增加较多，而 A1B1 处理和
A3B2 处理的土壤有机碳贮量下降最多。从竹林生
产的角度出发，同时结合土壤碳管理，中等施肥中度
采伐既能收获一定的竹材又可以增加竹林土壤的有
机碳贮量，可以广泛推广应用。同时竹林经营中需
要避免大量施肥和强度采伐，大量施肥投入了更高
的成本却得不到应有的效果，反而会带来很多不利
的影响。张桃林等(2014)研究表明，高度集约农业
利用下的长期大量施肥，导致土壤对养分的吸附能
力明显减弱，同时，由于养分离子大量占据吸附位，
使土壤对污染物的自净能力下降。强度采伐虽然能
收获大量的竹材，却破坏了原有的林分结构，对土壤
产生很多不利的影响，是不可取的竹林经营方式。
5) 结合效应图，笔者将通过固定弱度采伐这个
因素，在施肥量中等水平附近再进一步设置几个水
平梯度，从而通过试验找出最为合理的施肥量。
随着固定样地经营试验时间的延续，其结果将
有望对不同经营措施下土壤碳的变化情况做出更为
准确和深入的解释。经营过程中，不同经营措施不
仅会对土壤碳库产生影响，对竹林生态系统植被碳
库的影响可能会更加显著，同时经营过程中还会伴
随着碳排放和碳泄漏。对此笔者将综合考虑各个因
素和环节，进一步研究经营对竹林生态系统的净碳
汇功能影响，从而为毛竹林科学经营以及碳汇功能
的提升提供依据。
参 考 文 献
范叶青，周国模，施拥军，等 ． 2013． 地形条件对毛竹林分结构和植
被碳贮量的影响 ． 林业科学，49(11) : 177 － 182．
(Fan Y Q，Zhou G M，Shi Y J，et al． 2013． Effects of terrain on stand
structure and vegetation carbon storage of Phyllostachys edulis forest．
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(责任编辑 王艳娜)
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