免费文献传递   相关文献

Effects of Elevation on Surface Layer Soil Active Organic Carbon Content in Shennongjia Nature Reserve

海拔对神农架表层土壤活性有机碳含量的影响


In this study, five typical vegetation types were selected along the elevational gradient in Shennongjia Nature Reserve, including shrubs, coniferous forest, mixed forest between coniferous and deciduous broad-leaved forest, deciduous broad-leaved forest, and evergreen broad-leaved forest. The content of soil organic carbon (SOC), water dissolved organic carbon (WDOC), labile organic carbon (LOC),and microbial biomass carbon (MBC) and their allocation proportions to SOC were analyzed. Furthermore, the Pearson relationship was analyzed between soil active organic carbon and plant diversity or soil physiochemical properties. The results showed that the soil organic carbon in the surface layer increased with the elevation increased, except for the deciduous broad-leaved forest. Distribution characteristics of MBC and LOC content along elevation gradient were obvious,but WDOC content was independent of the elevation gradient. The contents of the three kinds of active organic carbon in different elevational gradients were in the order of: LOC >MBC >WDOC. The allocation ratios of MBC, LOC and WDOC to SOC did not significantly alter with elevational gradient. Pearson relationship showed that SOC and MBC had a significant negative correlation with the diversity of trees and shrubs (P<0.05), while LOC and WDOC content had no significant correlation with plant diversity. In addition, SOC and MBC were significantly positively correlated with the content of soil moisture, total nitrogen, available nitrogen, total phosphorus and total sulfur (P<0.01). LOC had a significant and positive correlation with the content of soil moisture, total nitrogen, available nitrogen and total sulfur (P<0.01). There was a significant correlation between LOC and total phosphorus (P<0.05). The results revealed that these factors had a dominating impact on SOC, LOC and MBC. WDOC content had no obvious correlation with soil factors.


全 文 :第 50 卷 第 8 期
2 0 1 4 年 8 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50,No. 8
Aug.,2 0 1 4
doi:10.11707 / j.1001-7488.20140823
收稿日期: 2013 - 05 - 14; 修回日期: 2014 - 07 - 08。
基金项目: 中央公益型科研院所基本科研业务费专项资金项目(CAFRIFEEP201101) ; 湖北神农架国家级自然保护区本底资源调查子项
目; 国家自然保护区生物标本资源共享子平台(2005DKA21404)。
* 张于光为通讯作者。中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所李广良、白云山国家级自然保护区管理局宿秀江、神农架国家级
自然保护区管理局王敏和刘鲲等同志在野外样方调查和取样过程中给予指导和帮助,谨此致谢。
海拔对神农架表层土壤活性有机碳含量的影响*
卢 慧1,2,3 丛 静1,4 薛亚东1 杨敬元5 陈克龙2 李迪强1 张于光1
(1.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林生态重点实验室 北京 100091;
2.青海师范大学 西宁 810008; 3. 中央民族大学生命与环境科学学院 北京 100081;
4.中南大学资源加工与生物工程学院 长沙 410083; 5.湖北神农架国家级自然保护区管理局 神农架 442421)
关键词: 神农架; 海拔; 活性有机碳; 水溶性有机碳; 易氧化有机碳; 微生物量碳
中图分类号: S718. 51 + 6 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2014)08 - 0162 - 06
Effects of Elevation on Surface Layer Soil Active Organic Carbon Content in
Shennongjia Nature Reserve
Lu Hui1,2,3 Cong Jing1,4 Xue Yadong1 Yang Jingyuan5 Chen Kelong2 Li Diqiang1 Zhang Yuguang1
(1 . Key Laboratory of Forest Ecology and Environment of State Forestry Administration Institute of Forest Ecology,Environment
and Protection,CAF Beijing 100091; 2 . Qinghai Normal University Xining 810008; 3 . College of Life and Environment
Sciences,Minzu University of China Beijing 100081; 4 . School of Mineral Processing and Bioengineering,Central South
University Changsha 410083; 5 . Hubei Shennongjia National Nature Reserve Administration Shennongjia 442421)
Abstract: In this study,five typical vegetation types were selected along the elevational gradient in Shennongjia Nature
Reserve,including shrubs, coniferous forest,mixed forest between coniferous and deciduous broad-leaved forest,
deciduous broad-leaved forest,and evergreen broad-leaved forest. The content of soil organic carbon ( SOC ),water
dissolved organic carbon (WDOC),labile organic carbon ( LOC) ,and microbial biomass carbon (MBC) and their
allocation proportions to SOC were analyzed. Furthermore,the Pearson relationship was analyzed between soil active
organic carbon and plant diversity or soil physiochemical properties. The results showed that the soil organic carbon in the
surface layer increased with the elevation increased, except for the deciduous broad-leaved forest. Distribution
characteristics of MBC and LOC content along elevation gradient were obvious,but WDOC content was independent of the
elevation gradient. The contents of the three kinds of active organic carbon in different elevational gradients were in the
order of: LOC > MBC > WDOC. The allocation ratios of MBC,LOC and WDOC to SOC did not significantly alter with
elevational gradient. Pearson relationship showed that SOC and MBC had a significant negative correlation with the
diversity of trees and shrubs ( P < 0. 05 ),while LOC and WDOC content had no significant correlation with plant
diversity. In addition,SOC and MBC were significantly positively correlated with the content of soil moisture,total
nitrogen,available nitrogen,total phosphorus and total sulfur (P < 0. 01) . LOC had a significant and positive correlation
with the content of soil moisture,total nitrogen,available nitrogen and total sulfur (P < 0. 01) . There was a significant
correlation between LOC and total phosphorus (P < 0. 05) . The results revealed that these factors had a dominating impact
on SOC,LOC and MBC. WDOC content had no obvious correlation with soil factors.
Key words: Shennongjia; elevation; active organic carbon; water dissolved organic carbon; labile organic carbon;
microbial biomass carbon
土壤作为陆地生态系统最大的有机碳库,其碳 贮量现状及贮碳能力是气候、植被及人类活动等长
第 8 期 卢 慧等: 海拔对神农架表层土壤活性有机碳含量的影响
期作用的结果(Craine et al.,2011),其微小变化都
将明显影响大气 CO2 浓度,因而在全球碳循环过程
中起重要作用( Tarnocai et al.,2009)。弄清陆地土
壤有机碳的分布、转化及其对环境变化的响应是正
确理解陆地生态系统碳循环过程和准确评估碳排放
的关键(王建林等,2009)。土壤活性有机碳是陆地
生态系统的重要组成成分,在陆地碳循环研究中具
有非常重要的作用。土壤活性有机碳是指土壤中移
动快、稳定性差、易氧化、易矿化,其形态、空间位置
对植物、微生物产生较高影响的那一部分土壤碳素
(沈宏等,1999),常用水溶性碳、微生物生物量碳和
易氧化碳等进行表征(柳敏等,2006)。土壤活性有
机碳是土壤碳循环的关键和动力,在土壤生物化学
转化过程、成土过程、微生物生长代谢过程以及土壤
污染物迁移等过程中均发挥着重要作用 (向成华
等,2010)。因此,土壤活性有机碳对土壤碳收支以
及全球变化具有重要意义。
研究同一地区沿海拔不同森林植被下土壤活性
有机碳的含量与比例,对于揭示森林植被及气候因
子对土壤碳库的调控及影响具有重要意义。神农架
自然保护区位于我国地势第Ⅱ阶梯的东部边缘,是
大巴山脉余脉,被誉为“华中屋脊”,具有典型的垂
直山地生态系统和森林植被类型(丛静等,2013),
为探讨气候变化对陆地生态系统土壤碳的影响提供
了理想场所。本研究沿海拔(1 000 ~ 2 800 m)选择
5 种典型天然森林植被,研究不同海拔表层土壤活
性有机碳含量和比例的变化,旨在为揭示气候变化
和森林植被对土壤有机碳的影响和调控机制提供科
学依据。
1 研究区概况
神农架国家级自然保护区位于湖北省西北部
(109°56—110°58E,31°15—31°75N),最高海拔
3 105 m,相对高差 2 900 m,年均降水量900 ~ 1 000
mm(陈大新等,2000)。随海拔升高,神农架呈现出
北亚热带、暖温带和寒温带的气候特征,由于特殊的
地理环境和气候条件,孕育和保存了十分丰富的生
物资源(沈泽昊等,2004),形成了典型的垂直山地
植被带谱,主要包括常绿阔叶林、常绿阔叶 -落叶混
交林、落叶阔叶林、针叶 - 落叶阔叶混交林、寒温带
针叶林、亚高山灌丛和亚高山草甸 7 种植被类型
(陈大新等,2000)。
2 研究方法
2. 1 样地设置 在湖北神农架自然保护区,沿海拔
选择常绿阔叶林(EF)、落叶阔叶林(DF)、针阔混交
林(MF)、亚高山暗针叶林(CF)和亚高山灌丛( SB)
5 种天然林植被,在每种植被类型中,每隔20 m连续
设置 6 ~ 12 块 20 m × 20 m 样地,共设置 54 块样地,
样地概况见表 1。
表 1 样地概况
Tab. 1 Survey of plots
编号 No.
植被类型
Vegetation type
地点
Site
经纬度
Longitude
&latitude
坡向
Aspect
平均海拔
Mean
elevation
样方数
Quad
number
优势树种
Dominant
tree species
SB 亚高山灌丛
Subalpine bush
凉风垭
Liangfengya
110°2415″E,
31°4486″N
北偏西 20°
20°north by west
2 758 m 12 粉红杜鹃
Rhododendron oreodoxa
CF
亚高山暗针叶林
Subalpine
coniferous forest
金猴岭
Jinhouling
110°3238″E,
31°4731″N
北偏西 10°
10°north by west
2 548 m 12 巴山冷杉 Abies fagesii
MF
针阔混交林
Coniferous-broadleaved
mixed forest
神农源
Shennongyuan
110°2988″E,
31°4697″N
北偏西 15°
15 °north by west
2 304 m 12 巴山冷杉
Abies fagesii,
红桦 Betula albosinensis
DF
落叶阔叶林
Deciduous
broadleaved forest
酒壶坪
Jiuhuping
110°3587″E,
31°4856″N
北偏东 30°
30 ° north by east
1 780 m 12
锐齿槲栎 Quercus aliena,
米心水青冈
Fagus engleriana
EF
常绿阔叶林
Evergreen broadleaved
forest
万家沟
Wanjiagou
110°4086″E,
31°4670″N
正北
North
1 083 m 6
小叶青冈 Quercus myrsinifolia,
曼青冈 Cyclobalanopsis
oxyodon
2. 2 土壤样品采集 由于土壤有机碳与微生物活
动等主要集中在土壤表层,且受环境变化影响显著,
因此本研究仅选择 0 ~ 10 cm 的土壤样品。在各样
地内分别按对角线多点取样法,用土钻采集 0 ~
10 cm土层土样,每个样地取 5 ~ 7 钻,过 2 mm 筛去
除石砾等杂物,将同一样地样品混合均匀后取150 g
装入灭菌封口聚乙烯袋作为一份样品,54 块样地共
采集土壤样品 54 份,将样品低温保存带回实验室。
361
林 业 科 学 50 卷
2. 3 物种多样性调查与测定 在每块 20 m × 20 m
样地中以对角线五点法选取 5 个 5 m ×5 m 样方,分别
调查乔木、灌木和草本植物的多样性。乔木层调查所
有胸高直径(DBH)≥5 cm 的植株,记录其种类、DBH、
树高和枝下高并估测冠幅; 灌木层调查所有 DBH < 5
cm的木本植株,记录其种类、平均高度,并估测其盖度
和多度等指标; 草本层调查记录种类和平均高度,并估
测其盖度和多度等指标。分别统计各样地内物种的高
度、多度和优势度等,计算重要值。物种多样性采用物
种丰富度指数和 Shannon-Wiener多样性指数 2 个指标
(袁建立等,2004)。
2. 4 土壤理化性质测定 土壤有机碳( SOC)含量
用总有机碳分析仪 (岛津 TOC-SSM-5000A)测定;
易氧化有机碳(LOC)含量采用高锰酸钾氧化 -比色
法测定(鲍士旦,2003); 水溶性有机碳(WDOC)含
量的测定参照 Liang 等(1998)的方法,以水土比 2∶ 1
的比例配成土壤悬浮液,常温下震荡浸提 30 min 后
高速离心,取上清液过 0. 45 μm 滤膜,滤液中有机
碳浓度用总有机碳分析仪测定; 土壤微生物生物量
碳(MBC) 含量采用氯仿熏蒸 - K2 SO4 法提取后
( Joergensen,1996),用总有机碳分析仪测定; 土壤
全氮含量用凯氏定氮法测定; 土壤 pH 用酸度计法
测定; 土壤含水量用烘干法测定; 全磷、全钾和全
硫含量采用离子发射光谱法测定; 碱解氮含量用碱
解 -扩散法测定(鲍士旦,2003)。
2. 5 数据分析 采用 SPSS 17. 0 软件对土壤活性
有机 碳 含 量 进 行 单 因 素 方 差 分 析 ( one-way
ANOVA),比较不同海拔土壤活性有机碳含量的差
异; 用 Pearson 相关性分析土壤活性有机碳的影响
因子。
3 结果与分析
3. 1 土壤有机碳含量随海拔的变化 5 种植被类型
土壤有机碳含量表现为 SB > CF > MF > EF > DF(表
2)。高海拔( > 2 000 m)的森林植被下具有较高的土
壤有机碳含量,其中灌木林海拔最高,土壤有机碳含
量也最高。低海拔的森林植被具有较低的土壤有机
碳含量,其中落叶阔叶林土壤有机碳含量最低。
3. 2 不同活性有机碳含量及其占土壤有机碳的比
例 分别对不同海拔土壤水溶性有机碳、易氧化有
机碳和微生物生物量碳的含量和比例进行了分析。
从表 2 可以看出,水溶性有机碳在高海拔具有较高
的含量,但是在最低海拔的常绿阔叶林样地也具有
较高的水溶性有机碳含量。水溶性有机碳含量占土
壤有机碳含量的比例为 0. 37% ~ 0. 69%,没有明显
的海拔分布规律。易氧化有机碳在各个海拔的含量
均明显高于水溶性有机碳和微生物生物量碳,其含
量为 1. 56 ~ 5. 91 g·kg - 1,在落叶阔叶林含量最低,
在常绿阔叶林含量最高。易氧化有机碳含量占土壤
有机碳含量的比例为 5. 18% ~ 15. 62%,具有明显
的差异,但是没有明显的海拔分布规律。微生物生
物量碳在各个海拔的含量为 0. 69 ~ 1. 50 g·kg - 1,
其中在最高海拔亚高山灌丛的含量最高,在最低海
拔常绿阔叶林的含量最低,具有明显的海拔分布。
微生物量生物碳含量占土壤有机碳含量的比例为
1. 71% ~ 2. 64%,亚高山灌丛土壤具有最高的微生
物生物量碳比例,而针阔混交林具有最低的生物微
生物量碳比例,但是没有显著的海拔分布差异。
表 2 不同土壤活性有机碳含量及其占总有机碳含量的比例
Tab. 2 Soil active organic carbon content and their allocation ratios to soil organic carbon
样地
Site
土壤有机
碳含量
Soil organic
carbon
content /
( g·kg - 1 )
水溶性有
机碳含量
Water dissolved
organic carbon
content /( g·kg - 1 )
水溶性有机碳
含量 /土壤有
机碳含量
Water dissolved
organic carbon
content / soil
organic carbon
content(% )
易氧化有
机碳含量
Labile organic
carbon content /
( g·kg - 1 )
易氧化有机碳
含量 /土壤
有机碳含量
Labile organic
carbon content /
soil organic
carbon content(% )
微生物生物量
碳含量
Microbial
biomass
carbon content /
( g·kg - 1 )
微生物生物量碳
含量 /土壤有
机碳含量
Microbial
biomass carbon
content / soil
organic carbon
content(% )
SB 56. 75 0. 31 0. 54 5. 32 9. 36 1. 50 2. 64
CF 56. 09 0. 21 0. 37 5. 31 9. 46 1. 08 1. 92
MF 54. 59 0. 22 0. 40 4. 68 8. 58 0. 93 1. 71
DF 30. 23 0. 15 0. 49 1. 56 5. 18 0. 74 2. 46
EF 37. 83 0. 25 0. 67 5. 91 15. 62 0. 69 1. 82
3. 3 植物多样性对土壤活性有机碳含量的影响 从
表 3可以看出,针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林和常
绿阔叶林的 Shannon-Wiener多样性指数均显著高于亚
高山灌丛,其中,最低海拔样地常绿阔叶林的乔木、灌
木和草本多样性指数在 5 种植被类型中均为最高; 物
种丰富度指数以针阔混交林最高,其次为常绿落叶林,
亚高山灌丛最低。应用 Pearson 相关系数对不同海拔
森林的土壤活性碳含量与植被物种多样性进行相关分
461
第 8 期 卢 慧等: 海拔对神农架表层土壤活性有机碳含量的影响
析。从表 4可以看到,土壤有机碳含量与乔木和灌木
Shannon-Wiener指数均极显著负相关(P < 0. 01),且与
乔木物种丰富度极显著负相关(P < 0. 01),与灌木、草
本以及总的物种丰富度均显著负相关(P < 0. 05)。微
生物生物量碳含量与地上各层植物的多样性指数均极
显著负相关(P < 0. 01),与乔木、灌木以及总的物种丰
富度极显著相关(P < 0. 01)。土壤微生物生物量碳含
量受到植被物种多样性的影响最明显。
表 3 5 种植被类型植物群落多样性①
Tab. 3 Diversity of plant community under 5 types of vegetation
样地
Site
Shannon-Wiener 指数
Shannon-Wiener index

Total
乔木
Tree
灌木
Bush
草本
Grass
丰富度指数
Abundance index

Total
乔木
Tree
灌木
Bush
草本
Grass
SB 1. 65b 0. 42d 1. 33d 0. 57c 11. 42d 1. 33d 4. 5c 6. 09c
CF 2. 67a 0. 57c 3. 33c 1. 027ab 50. 67c 3. 33c 17. 75b 29. 58b
MF 2. 91a 0. 90b 9. 30b 1. 21ab 89. 00a 9. 30b 29. 80a 49. 90a
DF 2. 61a 0. 89b 8. 33b 0. 95 b 42. 50c 8. 33b 26. 25a 9. 50c
EF 3. 56a 1. 17a 20. 00a 1. 27a 70. 25b 20. 00a 28. 25a 22. 00b
① 同一列中的不同字母表示在 P < 0. 05 的水平上差异显著。Different letters within the same row indicate significant difference(P < 0. 05) .
表 4 土壤活性有机碳含量与植被指数间的相关系数①
Tab. 4 Pearson correlation coefficients between soil active carbon content and plant community indexes
项目
Item
Shannon-Wiener 指数
Shannon-Wiener index

Total
乔木
Tree
灌木
Bush
草本
Grass
丰富度指数
Abundance index

Total
乔木
Tree
灌木
Bush
草本
Grass
有机碳含量
Soil organic carbon content
- 0. 091 - 0. 508** - 0. 479** - 0. 116 - 0. 007 - 0. 479** - 0. 347 * - 0. 294 *
水溶性有机碳含量
Water dissolved organic carbon content
- 0. 139 - 0. 165 - 0. 076 - 0. 211 - 0. 146 - 0. 076 - 0. 276 - 0. 057
易氧化有机碳含量
Labile organic carbon content
0. 020 - 0. 245 - 0. 128 - 0. 069 0. 064 - 0. 128 0. 285 * 0. 249
微生物生物量碳含量
Microbial organic carbon content - 0. 342
* - 0. 695** - 0. 630** - 0. 498** - 0. 463** - 0. 630** - 0. 655** - 0. 198
①* : P < 0. 05; **: P < 0. 01.下同 The same below.
3. 4 土壤理化性质与活性有机碳含量的关系 从
表 5 可以看出,土壤有机碳含量、微生物生物量碳含
量与土壤含水量、全氮含量、碱解氮含量、全磷含量和
全硫含量均极显著正相关(P < 0. 01); 易氧化有机碳
含量与土壤含水量、全氮含量、碱解氮含量和全硫含
量均极显著正相关(P < 0. 01),与全磷含量显著正相
关(P < 0. 05)。这表明土壤含水量、全氮含量、碱解
氮含量、全磷含量和全硫含量是影响土壤有机碳含
量、易氧化有机碳含量和微生物生物量碳含量的重要
因素。其中,土壤有机碳含量、易氧化有机碳含量与
全氮含量关系最为紧密,相关系数分别为 0. 924 和
0. 777(P < 0. 01),而微生物生物量碳含量与土壤含水
量关系较紧密,相关系数达到 0. 753(P < 0. 01)。土
壤 pH 与有机碳含量和微生物生物量碳含量显著负
相关性(P < 0. 05)。水溶性有机碳含量与所有的理
化因子均没有显著相关性。
表 5 土壤活有机碳含量与土壤理化因子间的相关系数
Tab. 5 Correlation coefficients between soil active carbon content and soil physical-chemical factors
项目 Item pH
含水量
Water content
全氮含量
Total nitrogen
content
碱解氮含量
Available nitrogen
content
全磷含量
Total phosphorus
content
全硫含量
Total sulfur
content
土壤有机碳含量
Soil organic carbon content - 0. 273
* 0. 804** 0. 924** 0. 880** 0. 411** 0. 478**
水溶性有机碳含量
Water dissolved organic carbon content
- 0. 114 0. 233 - 0. 024 0. 005 0. 004 - 0. 009
易氧化有机碳含量
Labile organic carbon content
0. 109 0. 469** 0. 777** 0. 630** 0. 295 * 0. 399**
微生物生物量碳含量
Microbial biomass carbon content - 0. 585
** 0. 753** 0. 627** 0. 747** 0. 450** 0. 426**
561
林 业 科 学 50 卷
4 结论与讨论
森林土壤有机碳含量主要取决于植被每年的归
还量和分解速率,归还量大、分解速率缓慢会造成土
壤有机碳积累较多(Ghaai et al.,2003)。土壤温度
是影响土壤有机碳分解速率的重要因素之一,但目
前大多数研究都是控制试验,如吴建国(2007)综述
了土壤碳贮量与温度的关系和随温度的时空差异
等,表明气候变暖在短期内将使土壤碳分解加速引
起 CO2 释放量增加; 廖艳等(2011)对采自青藏高
原的 4 个高海拔冻土样品在 5,15,25 和 35 ℃温度
下进行了为期 90 天的试验培养,结果表明随着温度
升高,土壤呼吸速率和有机碳累计分解量呈现不断
增大的趋势。海拔变化引起了温度、湿度和光照等
多种环境因子的梯度效应,目前对土壤有机碳含量
沿海拔变化的研究还较少。已有研究表明随着海拔
升高,山地温度逐渐降低,从而影响了土壤中微生物
的活性,使微生物对凋落物的分解效率下降,导致土
壤有机碳累积增加,如马和平等(2012)研究表明,
西藏色季拉山土壤有机碳含量沿海拔具有明显的变
化规律,即随海拔升高其含量逐渐变大; 柯娴氡等
(2012)在南岭国家级自然保护区研究了土壤有机
碳含量沿海拔的变化研究规律,表明表层土壤有机
碳含量均随海拔变化呈显著差异(P < 0. 01),土壤
有机碳含量总体呈随海拔上升而增加的变化趋势。
可见,海拔变化是影响土壤有机碳含量的综合和主
导因素。
土壤碳库变化可能主要发生在活性碳库里,活
性有机碳直接参与土壤生物化学转化过程,同时也
是土壤微生物活动的能源和土壤氧化的驱动力,对
于土壤活性有机碳的研究是森林土壤碳库动态及调
控机理研究的重要内容(向成华等,2010)。已有研
究大多表明高海拔植被类型具有较高的土壤活性有
机碳含量和比例,马和平等(2012)对西藏色季拉山
土壤微生物生物量碳和易氧化态碳沿海拔的变化表
明,微生物生物量碳和易氧化态碳含量随海拔升高
逐渐变大。在贡嘎南山 - 拉轨岗日南坪海拔
4 424 ~ 4 804 m的高寒草原土壤,随着海拔升高,表
层土壤活性有机碳含量表现出先减少后增加的分布
特征,有机碳活度也表现出先减少后增加的分布特
征(王建林等,2009)。徐侠等(2008)对武夷山不
同海拔土壤活性有机碳变化的研究也表明高海拔土
壤活性有机碳含量显著高于低海拔土壤。本研究表
明,土壤易氧化有机碳和微生物有机碳也具有较明
显的海拔分布特征,即在高海拔土壤活性有机碳的
含量较高,低海拔的含量较低,但是活性有机碳含量
占有机碳含量的比例没有明显的海拔分布特征;水
溶性有机碳含量没有表现出明显的海拔分布特征。
这表明不同的活性有机碳组分受海拔变化的影响是
不同的。
海拔变化包括温度、湿度和光照等多种环境因
子的梯度效应,最直接的影响是植被类型的变化,通
过改变凋落物、含水量等因素影响了土壤碳的输入
和输出过程(McCain,2005)。本研究表明: 土壤有
机碳 含 量 与 乔 木 Shannon-Wiener 指 数 和 灌 木
Shannon-Wiener 指数均极显著负相关 ( P < 0. 01),
且与乔木物种丰富度极显著负相关(P < 0. 01),与
灌木、草本以及总的物种丰富度均显著负相关(P <
0. 05); 微生物生物量碳含量与地上各层植物的多
样性指数均极显著负相关(P < 0. 01),与乔木、灌木
以及总的物种丰富度极显著相关(P < 0. 01)。表明
随着海拔升高,土壤温度可能降低,导致地上植物多
样性减少,特别是乔木和灌木的物种多样性下降明
显,土壤微生物的活性也因此减少,导致土壤有机碳
的分解速率和活性有机碳的活性都明显降低,因而,
形成了有机碳或微生物生物量碳与植物多样性的显
著负相关性。王建林等(2009)对高寒草原生态系
统的研究认为,土壤含水量、土壤全氮含量和密度重
等是影响表层土壤活性有机碳含量的重要因素。而
本研究结果还表明土壤含水量、全氮含量、碱解氮含
量、全磷含量和全硫含量等也是影响土壤有机碳、易
氧化有机碳和微生物生物量碳的主要因素。
参 考 文 献
鲍士旦 . 2003. 土壤农化分析 . 北京: 中国农业出版社 .
陈大新,朱兆泉,欧阳志云 . 2000. 神农架自然保护区生物多样性特
征分析 . 湖北林业科技,(4) : 5 - 10.
丛 静,尹华群,卢 慧,等 . 2013. 神农架保护区典型植被的物种
多样性和环境解释 . 林业科学,49(5) : 37 - 42.
柯娴氡,张 璐,苏志尧 . 2012. 粤北亚热带山地森林土壤有机碳
沿海拔梯度的变化 . 生态与农村环境学报,28(2) : 151 - 156.
廖 艳,杨忠芳,夏学齐,等 . 2011. 青藏高原冻土土壤呼吸温度敏
感性和不同活性有机碳组分研究 . 地学前缘,18 (6) : 85 - 93.
柳 敏,宇万太,姜子绍,等 . 2006. 土壤活性有机碳 .生态学杂志,
25 (11) : 1412 - 1417.
马和平,郭其强,刘合满,等 . 2012. 西藏色季拉山土壤微生物量碳
和易氧化态碳沿海拔梯度的变化 . 水土保持学报,26 ( 4 ) :
163 - 171.
沈 宏,曹志洪,胡正义 . 1999. 土壤活性有机碳的表征及其生态
效应 . 生态学杂志,18(3) : 32 - 38.
沈泽昊,胡会峰,周 宇,等 . 2004. 神农架南坡植物群落多样性的海
拔梯度格局 . 生物多样性,12(1) : 99 - 107.
王建林,欧阳华,王忠红,等 . 2009. 高寒草原生态系统表层土壤活
661
第 8 期 卢 慧等: 海拔对神农架表层土壤活性有机碳含量的影响
性有机碳分布特征及其影响因素 . 生态学报,29 (7) : 3501 -
3508.
吴建国 . 2007. 土壤有机碳和氮分解对温度变化的响应趋势与研究
方法 . 应用生态学报,18 (12) : 2896 - 2904.
向成华,栾军伟,骆宗诗,等 . 2010. 川西沿海拔梯度典型植被类型
土壤活性有机碳分布 . 生态学报,30(4) : 1025 - 1034.
徐 侠,陈月琴,汪家社,等 . 2008. 武夷山不同海拔高度土壤活性
有机碳变化 . 应用生态学报,19(3) : 539 - 544.
袁建立,江小蕾,黄文冰,等 . 2004. 放牧季节及放牧强度对高寒草
地植物多样性的影响 . 草业学报,13(3) : 16 - 21.
Craine J M,Gelderman T M. 2011. Soil moisture controls on temperature
sensitivity of soil organic carbon decomposition for a mesic
grassland. Soil Biology & Biochemistry,43(2) : 455 - 457.
Ghaai A,Dexter M,Perrott K W. 2003. Hot-water extractable carbon in
soils: a sensitive measurement for determining impacts of
fertilization,grazing and cultivation. Soil Biology and Biochemistry,
35(9) : 1231 - 1243.
Joergensen R G. 1996. The fumigation-extraction method to estimate soil
microbial biomass: calibration of the kEC value. Soil Biology &
Biochemistry,28(1) :25 - 31.
Liang B C,Mackenzie A F,Schnitzer M,et al. 1998. Managenment-
induced change in labile soil organic matter under continuous corn in
eastern Canadian soils. Biology and Fertility of Soils,26(2) : 88 -
94.
McCain C M. 2005. Elevational gradients in diversity of small mammals.
Ecology,86(2) : 366 - 372.
Tarnocai C,Canadell J G,Schuur E A G,et al. 2009. Soil organic
carbon pools in the northern circumpolar permafrost region. Global
Biogeochemical Cycles,23(2) : 112 - 116.
(责任编辑 于静娴)
761