全 文 ：第 v{卷 第 w期
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林 业 科 学
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土地利用变化对土壤物理组分中
有机碳分配的影响
吴建国 张小全 王彦辉 徐德应
k中国林业科学研究院森林环境与保护研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 根据宁夏固原地区近 ux ¤的历史资料 o本文将土地利用类型分为 }天然次生林k山杨 !辽东栎 !灌
木l !次生林砍伐后形成的牧草地 !农田及农田或牧草地形成的人工林ktv ¤!t{ ¤!ux ¤华北落叶松l o并应用土
壤有机质物理分组方法对这些类型 s ∗ tts ¦°土层土壤物理组分中的有机碳k轻组有机碳与颗粒有机碳l含
量 !分配比例及非保护性有机碳分配比例进行了研究 ∀结果表明 }轻组有机碳分配比例 o几种天然次生林比人
工林 !牧草地和农田都显著低 o而人工林 !牧草地与农田之间的差异却不显著 ~轻组有机碳含量 o农田和牧草地
比天然次生林分别低 wy h和 tw h以上 o人工林比农田和牧草地分别高 tss h和 uz h以上 ~颗粒有机碳分配比
例 o天然次生林比人工林和农田低 o牧草地与天然次生林的差异不显著 ~颗粒有机碳含量方面 o农田和牧草地
比天然次生林分别低 v{ h和 ux h以上 o而人工林比农田和牧草地分别高 z| h和 wz h以上 ~非保护性库中有机
碳分配比例方面 o天然次生林比人工林 !农田低 ∀从以上结果可以看出 o天然林变成农田使土壤有机碳稳定性
降低 o而变成牧草地则影响较小 ∀在农田中造林 o对土壤有机碳的稳定性影响较小 o而在牧草地中造林则使
土壤有机碳稳定性降低 ∀土地利用变化主要对 s ∗ xs ¦°土层内的土壤物理组分有机碳产生影响 o其含量及
分配比例总体上随土层深度增加而降低 o并在土壤剖面中分布表现为表层组ks ∗ ts ¦°l !主根系层组 !次根系
层组 !根系底层组k|s ¦°以下l几个土壤层次 o各个土壤层组内差异较小 o层间差异较大 ∀
关键词 } 土地利用变化 o土壤有机碳 o有机质组分
收稿日期 }usst2sw2sx ∀
基金项目 }国家林业局/森林生态环境重点实验室基金0资助的/温带地区土地利用变化对土壤碳影响的观测研究0的部分内容 ∀
ΤΗΕ ΕΦΦΕΧΤΣ ΟΦ ΛΑΝ∆ ΥΣΕ ΧΗΑΝΓΕΣ ΟΝ ΤΗΕ ∆ΙΣΤΡΙΒΥΤΙΟΝ ΟΦ ΣΟΙΛ
ΟΡ ΓΑΝΙΧ ΧΑΡΒΟΝ ΙΝ ΠΗΨΣΙΧΑΛ ΦΡΑΧΤΙΟΝΑΤΙΟΝ ΟΦ ΣΟΙΛ
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψ ανδ ΕνϖιρονµενταλΣχιενχε o Χηινεσε Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ} ≥·∏§¼¬±ª·«¨ ©¨©¨¦·¶²© ¤¯±§∏¶¨ ¦«¤±ª¨ ²± ¶²¬¯ ²µª¤±¬¦¦¤µ¥²±k≥’≤l ¥¼ °¨ ¤±¶²©¶²¬¯ ³«¼¶¬¦¤¯ ©µ¤¦·¬²±¤·¬²±
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Κεψ ωορδσ} ¤±§∏¶¨ ¦«¤±ª¨ o≥²¬¯ ²µª¤±¬¦¦¤µ¥²±oƒµ¤¦·¬²± ²©¶²¬¯ ²µª¤±¬¦°¤·¨µ
全球 t °深土层的有机碳贮量大约是陆地植被碳贮量的 v倍 !大气碳贮量的 u倍k¤¯ ot||{l o森林
土壤碳贮量为全球土壤碳贮量的 zv h k⁄¬¬²± ετ αλqot||wl o这些碳库的变化被认为是导致大气碳库和全
球气候变化的主要原因 k≥¦«¯ ¶¨¬±ª¨µot||v ~• ¤·¶²± ετ αλqousss ~徐德应 ot||wl ∀当前 o对土壤碳库的动态
过程与影响因素的认识仍有许多不清楚的地方 o主要表现在土地利用变化对土壤有机碳影响的机理方
面k‹²∏ª«·²± ετ αλqot||v ~¤¯ ot||{ ~¤¦®¶²± ετ αλqousssl ∀究其原因主要是因为土壤碳库是由活跃库k¤¦2
·¬√¨ ³²²¯ o周转期在 s1t ∗ w1x ¤l !慢变库k¶¯²º ³²²¯ o周转期在 x ∗ xs ¤l和惰性库k³¤¶¶¬√¨ °²²¯ o周转期在 xs
∗ vsss ¤lk°¤µ·²± ετ αλqot|{zl或者保护性库与非保护性库等异质有机多组分矿质复合体组成 o并且这些
复合体的变化与土壤内复杂的动态过程密切相关 k≤«µ¬¶·¨±¶¨±ot||{l ∀因此 o揭示土地利用变化影响有
机碳机理的关键之一 o就是要准确对土壤有机碳中不同的组分进行研究 ∀
对土壤有机碳组分的研究早就是土壤学研究的一项内容 ∀以前主要是用化学分析方法把土壤有机
碳分为胡敏酸k包括胡敏素l和富里酸 o这对认识土壤有机质化学结构起到很大作用 o但这些方法对土壤
有机质原状结构有破坏性 o所以分离的有机碳组分不能解释土壤有机碳库的稳定性 o也不能反映土地利
用方式对有机碳影响的机制 ∀由于应用物理分组方法对有机质结构破坏程度极小 o分离的有机碳组分
能够反映原状有机质结构与功能 o尤其反映有机质周转特征 k≤«µ¬¶·¨±¶¨±ot||ul o所以这种方法在土壤
有机碳的研究中受到更多的重视 ∀物理分组方法包括对土壤有机碳密度分组k§¨±¶¬·¼ ¶¨³¤µ¤·¨¶l和大小
分组k¶¬½¨ ¶¨³¤µ¤·¨¶l ∀密度分组用来分开与矿质部分结合相对松散的部分k典型密度在 t1{ ∗ u1s ª#
¦°pvl o其中轻组有机质k¯¬ª«·2©µ¤¦·¬²± ²µª¤±¬¦°¤·¨µoƒ2’l o土粒密度小于 t1{ ∗ u1s ª#¦°pv组分中的土
壤有机质 o包括游离腐殖酸和植物残体及其腐解产物等 o周转期 t ∗ tx ¤o是植物残体分解后形成的一种
过渡有机质库 o它代表了中等分解速度的有机碳库 o其有机碳分配比例在 s1w左右 ~重组有机质k«¨¤√¼2
©µ¤¦·¬²± ²µª¤±¬¦°¤·¨µo土粒密度大于 t1{ ∗ u1sª#¦°pv的土壤有机质组分 o主要由与粘土矿物牢固复合的
腐殖物质组成l是一种有机矿质复合体 o属于分解速度极慢的有机碳库 ∀用大小分组方法分出的颗粒有
机质k³¤µ·¬¦∏¯¤·¨ ²µª¤±¬¦°¤·¨µo°’l o周转期 x ∗ us ¤o是与沙粒结合kxv ∗ usss Λ°l的有机碳部分 o属于有
机质中慢库k¶¯²º ³²²¯l o这个库中有机碳主要来源于分解速度中等的植物残体分解产物k≤¤°¥¨µ§¨¯¯¤ ετ
αλqot||wl ∀近来 o一些研究者k…¨ µ±²∏¬ ετ αλqot||{ ~• ¤±ª ετ αλqot||| ~≥²¯²°²± ετ αλqousss ~²·¤√¤¯ ¬¯ ετ
αλqousssl应用土壤有机质物理分组和同位素tw ≤方法研究了土地利用变化对土壤碳库中不同定性组分
的影响及土地利用变化过程中土壤碳稳定机制和影响因素k≥®­¨ °¶·¤§ ετ αλqot|||l o这些研究表明土地
利用变化主要影响的是土壤有机碳组分中分解相对快的部分 o即轻组有机碳和颗粒有机碳 ∀因此用物
理方法分离土壤有机质不同组分 o对于准确评价土地利用变化影响土壤碳过程具有重要意义 ∀
本文选择宁夏六盘山林区为研究地点 o应用土壤有机碳物理分组方法k密度与颗粒大小的物理分组
方法l o通过对比分析典型灌木林 !次生乔灌林和由这些类型转变的农田 !牧草地及农田或牧草地转变的
人工林土壤中物理组分有机碳分配及其在剖面分布差异 o对这个地区天然林变成农田 !草地及农田 !草
地中造林对土壤有机碳影响的机理进行初步研究 ∀为进一步深入开展土地利用变化影响土壤有机碳的
研究和准确评价我国土地利用变化对土壤碳库影响提供一些依据 ∀
su 林 业 科 学 v{卷
t 研究地点概况
研究地位于宁夏固原县的赵千户林场 o属于六盘山自然保护区与农牧业活动区交错带k东经 tsyβ
s|χ ∗ tsyβvsχ !北纬 vxβtxχ ∗ vxβwtχl ∀气候类型为暖温带半湿润区向半干旱区过渡的边缘地带 ∀地形以
石质山地为主 o海拔 t{ss ∗ utss ° o土壤以灰褐土为主 ∀地带性植被为草甸草原和落叶阔叶林 o植被区
系具有明显的过渡特征 ∀年平均气温为 x1{ ε !年降水量为 wss ∗ yzy °°∀本区天然植被开发利用始于
春秋战国时期 o经几千年人类活动到现在已经形成了落叶阔叶次生林 !杂灌林 !人工林 !农田 !牧草地等
多种土地利用方式镶嵌的格局k宁夏森林编辑委员会 ot||sl ∀
u 研究方法
211 样地选择
根据宁夏固原地区近 ux¤的历史资料 o本文将土地利用类型分为 }天然次生林 o含山杨k Ποπυλυσ δα2
ϖιδιαναl !辽东栎k Θυερχυσλιαοτυνγενσισl及灌木 ~次生林砍伐后形成的牧草地和农田 ~农田或牧草地上营造
的华北落叶松kΛαριξ πρινχιπισ2ρυππρεχητιιl人工林 ∀为了减少选择样地之间地形及气候的差异性 o在平缓
的中上坡地段 o选择最为邻近 !相同坡向和土壤类型的 tv ¤!t{ ¤和 ux ¤生华北落叶松人工林各 {块 o每
块 uss °u ~辽东栎与山杨天然乔灌次生林各 u块 o每块 wss °u ~虎榛子与荀子灌木为主的杂灌林 {块 o每
块为 tss °u ~牧草地和退耕农田各为 {块 o每块为 tss °u ∀牧草地和农田为天然林破坏后形成的 ∀
212 土壤有机碳测定
在秋末采集土样 ∀对每块样地 o先挖取典型土壤剖面 o观察剖面特征 o用 tss ¦°v 环刀测定土壤容
重 ∀采用 ≥形的布设方法 o在各个样地内布设 ux个点 o除去枯枝落叶层后 o用 x ¦°内径的土钻分 s ∗
ts !ts ∗ us !us ∗ vs !vs ∗ ws !ws ∗ xs !xs ∗ zs !zs ∗ |s !|s ∗ tts ¦°采集土壤样品 ∀将各个样地的土样按照
层次进行分层混合 o然后用四分法取出足够样品 o自然风干后过 u °°孔径的土壤筛 o以 Žu≤µu ’zk稀释热
法l测定有机碳含量k见表 tl ∀
表 1 不同土地利用方式不同土层有机碳含量 ≠
Ταβ .1 Μεαν χονχεντρατιον οφ ΣΟΧιν διφφερεντ σοιλ δεπτη ιν διφφερεντ λανδ υσε kª#®ªptl
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l „ … ≤ ⁄ ∞ ƒ Š ‹
s1s ∗ ts1s z1xs uv1vs vs1sw uu1tv u|1xt ts1yz vu1|{ vv1ux
ts1s ∗ us1s w1{y uu1|z uv1wx ty1vw ut1ux t{1{v uw1{{ ts1zt
us1s ∗ vs1s z1vu uy1ux t|1|v tu1{t us1ss tu1sz us1yv tu1vw
vs1s ∗ ws1s z1zu ts1sy t{1sv {1vx t|1zv z1{| tt1u| tw1y|
ws1s ∗ xs1s z1{s tu1zs tz1sy |1ux {1sx |1st tu1zy ts1s{
xs1s ∗ zs1s z1x{ tu1xs |1sy {1{u z1yv {1{x tv1tv ts1w{
zs1s ∗ |s1s y1zx tu1ss z1|t y1xu z1yu z1zy |1su w1|s
|s1s ∗ tts1s x1|w z1zu y1zy v1wv w1xy y1w{ y1yz w1sw
≠ „ !… !≤ !⁄!∞ !ƒ !Š !‹分别表示农田 !山杨林 !tv ¤生落叶松林 !t{ ¤生落叶松林 !ux ¤生落叶松林 !牧草地 !杂灌林 o辽东栎林 ∀ „ !… !≤ !⁄!
∞ !ƒ !Š ¤±§‹ ° ¤¨±¶¦µ²³¯¤±§o±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·²© Πqδαϖιδιανα otv2 ot{2 oux2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²±²© Λqπρινχιπισ2ρυππρεχητιι oµ¤±ª¨ ¤¯±§oµ∏¶«º²²§o
¤±§±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσισ µ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q
213 颗粒有机质中有机碳分配
土壤中颗粒有机质组分指土壤中与沙粒结合的有机质k直径 xv ∗ usss Λ°l o并进一步可能结合在土
壤大团聚体k°¤¦µ²¤ªªµ¨ª¤·¨¶l与微团聚体k°¬¦µ²¤ªªµ¨ª¤·¨¶l中 ∀这类有机质组分主要由与沙粒结合的植物
残体半分解产物组成 o相对与土壤粘粒和粉粒结合的土壤有机质被认为是有机碳中的非保护性部分
kŠµ¨ª²µ¬¦« ετ αλqot||ul ∀非保护性部分最易受到土地利用方式的影响 ∀测定方法 }取 us1ss ª干土 o过 u
tu 第 w期 吴建国等 }土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响
°°孔径土壤筛 o然后把土样放在 tss °k‘¤°’vlykxª#ptl的水溶液中 o先手摇 tx °¬±o再用震荡器k|sµ
#°¬±ptl震荡 t{ «∀把土壤悬液过 xv Λ°筛 o反复用蒸馏水冲洗 o把所有留在筛子上的物质 o在 ys ε 下过
夜烘干称量 o计算这些部分占整个土壤样品质量的比例 ∀通过分析烘干样品中有机碳含量 o计算颗粒有
机质中的有机碳含量 o再换算为单位质量土壤样品的对应组分有机碳含量 ∀以颗粒有机质中有机碳含
量值除以土壤有机碳总含量得到颗粒有机碳的分配比例kŠ¤µ·¨± ετ αλqot|||l ∀
214 轻组有机质中有机碳分配
轻组有机质起源于植物残体 o可利用一定密度kt1{ ∗ u1s ª#¦°pvl的重液k«¨¤√¼ ¬¯´∏¬§¶l从土壤有机
质中分离 ∀选用的重液的密度和种类不同 o分离的效果会有一定差异 o但是 o采用相同k密度l的重液 o则
对不同土地利用方式的评价是比较合理的 k≤«µ¬¶·¨±¶¨±ot||ul ∀分离方法 }称取经过 u °°筛子的风干土
样 x1ss ªo放在 ux °的 ≤¤≤¯ ukt1{sª#¦°pvl重液中 o震荡 t{ «o然后用真空管吸取悬浮部分 o把它用 v号
砂芯漏斗过滤 o并用重液反复kv次l冲洗在瓶底的样品 o用同样方法吸取悬液部分和过滤 ∀把在漏斗上
的部分在 ys ε 下烘干 ty «o称取烘干后质量 o计算这些烘干样品质量占总土壤样品质量的比例后 o再取
出部分样品用于分析有机碳含量 ∀根据计算的比例和有机碳含量 o计算轻组中有机碳在整个样品中的
含量 ∀以轻组有机碳含量值除以土壤有机碳总含量得到轻组有机碳的分配比例kŠ¤µ·¨± ετ αλqot|||l ∀
215 非保护性有机碳分配
物理保护是土壤有机碳的重要保护机制 o这种保护机制主要是通过土壤有机质与土壤中不同大小
粒子结合成复合体或团聚体 o起到隔离微生物的作用 o使微生物难于靠近有机质进行分解而起到保护作
用 ∀有机质与土壤颗粒结合的强度 !方式不同 o保护的程度也不同 ∀用密度或大小分组的方法 o可以把
不同的非保护性部分分离出来k≤«µ¬¶·¨±¶¨±ot||{l o颗粒有机质和轻组有机质就代表了土壤有机质中的
非保护性组分 ∀由于分离方法不同 o以上两个单独部分都不能充分代表土壤有机碳中的非保护性部分 o
因此以有机碳在颗粒有机质中和轻组有机质中的分配比例的平均值来表示土壤有机碳在非保护性库中
的分配比例kŠ¤µ·¨± ετ αλqot|||l ∀
v 结果分析
311 土地利用变化对土壤轻组有机碳的影响
v1t1t 不同土地利用方式下土壤轻组有机碳 表 u为不同土地利用方式下 s ∗ tts¦°土层轻组有机碳
分配比例 ∀可以看出 o在 s ∗ tts ¦°土层轻组有机碳分配比例为 s1uvt ∗ s1vsw o天然次生林为 s1uv ∗

图 t 人工林k左图l或天然次生林k右图l与农田 !牧草地 s ∗ tts ¦°土层轻组有机碳含量比较
ƒ¬ªqt ≤²°³¤µ¬¶²± ²©¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± ƒ2’ ¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±k ¯¨©·l ²µ±¤·∏µ¤¯ ©²µ¨¶·kµ¬ª«·l
º¬·«¬±¦µ²³¯¤±§¤±§µ¤±ª¨ ¤¯±§¬± s ∗ tts¦° ¶²¬¯ §¨³·«
左图 „农田 o…牧草地 o≤ !⁄!∞分别表示人工林中 tv ¤!t{ ¤!ux ¤落叶松林 ~右图 „农田 o…牧草地 o≤ !⁄!∞分别表示天然林中杂灌木
林 !山杨乔灌林 !辽东栎乔灌林 ~图 u ∗ x同 ∀¨©·}„ ¦µ²³¯¤±§o…µ¤±ª¨ ¤¯±§o≤ !⁄!∞ °¨ ¤±¶tv2 ot{2 oux2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λqπρινχιπισ2ρυπ2
πρεχητιι µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯q •¬ª«·} „ ¦µ²³¯¤±§o … µ¤±ª¨ ¤¯±§o ≤ !⁄!∞ °¨ ¤±¶¥µ∏¶«º²²§o ±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼ ©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§ ¥¼ Πqδαϖιδιαναo ±¤·∏µ¤¯
¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσι󵨶³¨¦·¬√¨ ¼¯q≥¤°¨ ©²µƒ¬ªqu ∗ x1
s1vx o而落叶松人工林为 s1vsz ∗ s1vww o不同样地间变异系数为 s1uw ∗ s1xt o其中天然林 s1ux ∗ s1ww o人
工林 s1uv ∗ s1xt ∀在不同土地利用方式之间 o人工林ktv¤!t{¤和 ux ¤生华北落叶松林l !农田与牧草地
uu 林 业 科 学 v{卷
中比天然次生林k杂灌木林 o山杨林和辽东栎林l高k表 ul ∀这说明天然林破坏后形成农田或牧草地 o使
轻组有机碳分配比例增加 ∀轻组有机碳含量反映轻组有机碳的绝对数量 ∀根据图 t数据计算 o人工林
在 s ∗ tts¦°土层轻组有机碳含量比农田和牧草地分别高 tss h和 uz h以上 o而农田和牧草地分别比天
然次生林低 wy h和 tw h以上 ∀说明天然林变成农田使轻组有机碳含量显著减少 o而农田退耕还林能够
明显增加轻组有机碳含量 ∀
表 2 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 土层深度的轻组有机碳分配比例 ≠
Ταβ .2 Μεαν προπορτιον οφ ΣΟΧιν ΛΦ2ΟΜιν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη ιν διφφερεντ λανδ υσε
土地利用 ¤±§∏¶¨ 平均  ¤¨± 标准方差 ≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²± 样本数 Ν
农田 ≤µ²³¯¤±§ s1vty kwz1|ysl ¤ s1txu {
牧草地 •¤±ª¨ ¤¯±§ s1vv{ kv|1vs|l ¤ s1tvv {
tv ¤生落叶松林 tv2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vww kxs1zxwl ¤ s1tzx {
t{ ¤生落叶松林 t{2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vtz kwv1tz{l ¤ s1tvv {
ux ¤生落叶松林 ux2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vt{ kuv1xuvl ¤ s1szx {
杂灌木林 …µ∏¶«º²²§ s1uvt kuw1zv{l ¥ s1sxz {
山杨乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Πq δαϖιδιανα s1uxz kwv1|stl ¥ s1ttv u
辽东栎乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσισ s1vtw kuw1{vul ¤ s1s{x u
≠括号内数据为变异系数 o样本数为样地数 o相同字母表示差异不显著k Π€ s1sxl o字母不同表示差异显著 o表 v !x !{ !|相同 ∀ ≤²¨©©¬¦¬¨±·¶
²©√¤µ¬¤·¬²± ¤µ¨ ¶«²º±¬± ³¤µ¨±·«¨¶¬¶o‘¬¶·«¨ ±∏°¥¨µ²©·«¨ ³¯²·¶q≥¤°¨¤¯³«¤¥¨·¬¦º¬·«¬±µ²º ¬±§¬¦¤·¨¶±²¶¬ª±¬©¬¦¤±·§¬©©¨µ¨±¦¨ ¥¨·º¨¨ ± §¬©©¨µ¨±·
¤¯±§∏¶¨ k Π€ s1sxl q׫¨ ¶¤°¨©²µ×¤¥qv ox oy o{ o|1
表 3 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 土层深度中轻组有机碳分配比例
Ταβ .3 Μεαν προπορτιον οφ ΣΟΧιν ΛΦ2ΟΜιν διφφερεντ λανδ υσειν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l
平均
 ¤¨±
标准方差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
样本数
Ν
s1s ∗ ts1s s1xtu kus1w|sl¤ s1tsx {
ts1s ∗ us1s s1vzu kuw1s|xl¥ s1s|s {
us1s ∗ vs1s s1vuw kuu1xtul¥ s1szv {
vs1s ∗ ws1s s1vxs kuu1|svl¥ s1s{s {
ws1s ∗ xs1s s1uy| kt|1zwul§ s1sxv {
xs1s ∗ zs1s s1uww ktw1|{ul§ s1svz {
zs1s ∗ |s1s s1uty kux1u{yl§ s1sxx {
|s1s ∗ tts1s s1ty| kt{1xtzl¨ s1svt {
v1t1u 轻组有机碳在土壤剖面
的分布 在不同土层 o由于植被
根系分布 !生物活动 !人工扰动等
影响不同 o轻组有机碳在土壤剖
面分布也不同 ∀从表 v和图 u可
以看出 o轻组有机碳分配比例总
体随土层深度增加而降低 o而且
在土壤剖面表现明显层次性 ∀
即 }s ∗ ts¦°为一个土层组 o称为
表层组 ots ∗ us !us ∗ vs !vs ∗ ws v
个土层为一组 o称为主根系层组 ~
ws ∗ xs !xs ∗ zs !zs ∗ |s ¦° v个土
层为一组 o称为次根系层组 ~|s¦°以下为一组 o称为根系底层组 ∀各个土层组内差异不显著 o而组间差
异显著k表 vl ∀轻组有机碳含量在土壤剖面分布也表现出类似的趋势k表 wl ∀
天然次生林 !人工林轻组有机碳比例随土层深度增加而递减 o变化幅度比农田 !牧草地大 ∀在相同
土层中 o不同土地利用方式轻组有机碳分配不同 ∀天然林与农田 !牧草地的分配比例差异主要在 s ∗ ws
¦°土层 o人工林与农田 !牧草地的分配比例差异主要在 s ∗ vs¦°土层k图 ul ∀同样 o与农田 !草地相比 o
天然次生林 !人工林轻组有机碳含量随土层加深而递减的幅度也较大 o而且天然林与农田 !牧草地轻组
有机碳含量差异也主要在 s ∗ ws¦°土层 o人工林与农田 !牧草地差异主要在 s ∗ vs¦°土层k表 wl ∀说明
天然次生林变成农田或牧草地 o主要使 s ∗ ws¦°土层的轻组有机碳发生改变 o而农田或牧草地中造林 o
则主要使 s ∗ vs¦°土层的轻组有机碳发生改变 ∀
vu 第 w期 吴建国等 }土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响
表 4 不同土地利用方式不同土层深度轻组有机碳含量 ≠
Ταβ .4 Τηε χονχεντρατιον οφ ΣΟΧιν ΛΦ2ΟΜιν διφφερεντ λανδ υσειν διφφερεντ σοιλ δεπτη (ª#®ª− 1 )
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l „„ …… ≤≤ ⁄⁄ ∞∞ ƒƒ ŠŠ ‹‹
s1s ∗ ts1s w1wz¤„ y1yt¤„ tu1|z¤… tv1us¤… tw1tz¤… |1|z¤≤ tx1ut¤… tw1yx¤…
ts1s ∗ us1s u1t|¥„ x1{y¥… {1vu¥≤ |1uz¥≤ y1|t¥… y1uu¥… y1|v¥… w1yu¥…
us1s ∗ vs1s u1uz¥„ w1uv¥… x1w{¦… z1t{¥≤ y1uw¥≤ x1ut¥… w1zy¦… x1uz¥…
vs1s ∗ ws1s u1|w¥„ v1ts¦„ w1sv¦„ v1xv¦„ y1ys¥… v1wx¦„ v1yu¦„ x1tu¥…
ws1s ∗ xs1s t1{y¦„ v1sz¦… t1|y§„ v1vu¦… u1xt¦… u1|t¦… v1z|¦… v1ws¥…
xs1s ∗ zs1s t1zz¦„ u1u{¦… t1zx§„ v1vt¦… u1ty¦… u1ws¦… u1xt¦… u1y|¦…
zs1s ∗ |s1s t1tv¦„ u1tu§… t1ty§„ u1vz¦… u1sy¦… t1ys§„ t1vv§„ t1wy¦„
|s1s ∗ tts1s s1|u§„ t1sz§„ s1xw „¨ t1s|§„ t1su§„ t1st§„ s1|| „¨ s1{y§„
≠ „„ o……o≤≤ o⁄⁄o∞∞oƒƒ oŠŠ o‹‹ 分别表示农田 !牧草地 !tv ¤生落叶松 !t{ ¤生落叶松 !ux ¤生落叶松 !杂灌林 !山杨林 !辽东栎林 o表 z
同 ∀行内相同大写字母表示不同土地利用方式同一土层轻组有机碳含量k表 z颗粒有机碳含量l差异不显著 o列中相同小写字母表示同
一土地利用方式在不同土层轻组有机碳含量k表 z颗粒有机碳含量l差异不显著k Π€ s1sxl ∀ „„ o……o≤≤ o⁄⁄o∞∞oƒƒ oŠŠ o‹‹ °¨ ¤±¶¦µ²³2
¤¯±§oµ¤±ª¨ ¤¯±§otv2 ot{2¤±§ux2¼¨ ¤µ2²¯§ ³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι o¥µ∏¶«º²²§!±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼ ©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Πq δαϖιδιανα o±¤·∏µ¤¯
¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσι󵨶³¨¦·¬√¨ ¼¯ qŒ·¬¶¶¤°¨©²µ×¤¥qz1׫¨ ¶¤°¨¦¤³¬·¤¯ ¯¨ ·¨µº¬·«¬±·«¨ µ²º¬±§¬¦¤·¨¶±²¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ §¬©©¨µ¨±¦¨
¤·x h ¯¨ √¨¯ ©²µ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± ƒ2’ k²µ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± °’ ©²µ×¤¥qzl ∏±§¨µ§¬©©¨µ¨±·¯¤±§∏¶¨ ¬±·«¨ ¶¤°¨ ¶²¬¯ §¨³·«q׫¨ ¶¤°¨
¶°¤¯¯¯¨ ·¨µº¬·«¬±·«¨ √¨ µ·¬¦¤¯ ¦²¯∏°±¬±§¬¦¤·¨¶±²¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ §¬©©¨µ¨±¦¨ ©²µ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± ƒ2’ k²µ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± °’ ©²µ×¤¥qzl
¤·x h ¯¨ √¨¯ ©²µ¶¤°¨ ¤¯±§∏¶¨ ¬± §¬©©¨µ¨±·¶²¬¯ §¨³·«q
312 土地利用变化对颗粒有机碳的影响
图 u 人工林k左图l或天然次生林k右图l与农田和牧草地在在
不同土层的轻组有机碳分配比例比较
ƒ¬ªqu ≤²°³¤µ¬¶²± ²©³µ²³²µ·¬²± ²©≥’≤ ¬± ƒ2’ ¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±k¯ ©¨·l ²µ±¤·∏µ¤¯
¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·kµ¬ª«·lº¬·«¬± ¦µ²³¯¤±§¤±§µ¤±ª¨ ¤¯±§¬± §¬©©¨µ¨±·¶²¬¯ §¨³·«

v1u1t 不同土地利用方式下土壤颗粒
有机碳 颗粒有机碳是与土壤结构具
有密切关系的有机碳组分 o也是一种非
保护性有机碳组分 ∀它很容易受到土
地利用方式的影响 o颗粒有机碳分配比
例反映这个组分有机碳的相对数量 ∀
表 x是不同土地利用方式在 s ∗ tts ¦°
土层中颗粒有机碳平均分配比例 o从表
中可以看出不同土地利用方式颗粒有
机碳分配比例在 s1uzs ∗ s1vu{之间 o样
地之间的变异系数在 s1tu ∗ s1vz之间 ∀
在不同土地利用方式间 o天然林比人工
及农田低 o牧草地与天然林接近 ∀这说
明天然次生林破坏后 o若变成农田使颗
粒有机碳的相对数量增加 o而变成牧草
地对颗粒有机碳的相对数量影响不大 ~
退耕造林对颗粒有机碳的相对数量影
响不大 o而牧草地中造林能够使颗粒有
机碳的相对数量增加 ∀不同土地利用方式的 s ∗ tts¦°土层颗粒有机碳含量也显著不同k图 vl ∀从图 v
数据计算 otv ¤!t{ ¤!ux ¤生落叶松人工林比农田分别高 z| h !t|z h !twz h o人工林比牧草地高 wz h以
上 ~而农田和牧草地比天然林k辽东栎 !山杨林 !灌木林l分别低 v{ h和 ux h以上 ∀说明天然林变成农田
使颗粒有机碳含量显著降低 o而退耕还林却使颗粒有机碳含量增加 ∀
wu 林 业 科 学 v{卷
表 5 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 土层深度颗粒有机碳分配比例
Ταβ .5 Μεαν προπορτιον οφ ΣΟΧιν ΠΟΜιν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη ιν διφφερεντ λανδ υσε
土地利用
¤±§∏¶¨
平均
 ¤¨±
标准方差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
样本数
Ν
农田 ≤µ²³¯¤±§ s1uzt kvz1ttyl¤ s1tst {
牧草地 •¤±ª¨ ¤¯±§ s1uus kvv1sz{l¥ s1szv {
tv ¤生落叶松林 tv2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1u{| ktv1{txl¤ s1sws {
t{ ¤生落叶松林 t{2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vu{ kvy1uvul¦ s1tt| {
ux ¤生落叶松林 ux2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1u|v ktx1ts|l¤ s1sww {
杂灌木林 …µ∏¶«º²²§ s1uu| kvw1yswl¥ s1sz| {
山杨乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Πq δαϖιδιανα s1t|s kt|1vzsl§ s1svz u
辽东栎乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσισ s1uvt ktu1yuzl¥ s1su| u
图 v 人工林k左图l或天然次生林k右图l与农田和牧草地在 s ∗ tts ¦°土层深度颗粒有机碳含量比较
ƒ¬ªqv ≤²°³¤µ¬¶²± ²© °¨ ¤± ¦²±¦¨±·µ¤·¬²± ²©≥’≤ ¬± °’ ¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±k¯ ©¨·l ²µ±¤·∏µ¤¯ ©²µ¨¶·kµ¬ª«·l
º¬·«¬±¦µ²³¯¤±§¤±§µ¤±ª¨ ¤¯±§¬± s ∗ tts¦° ¶²¬¯ §¨³·«

表 6 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 不同土层深度颗粒有机碳平均分配比例
Ταβ .6 Μεαν φραχτιον οφ ΣΟΧιν ΠΟΜιν διφφερεντ λανδ υσειν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l
平均
 ¤¨±
标准方差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
样本数
Ν
s1s ∗ ts1s s1vut kt{1xysl¤ s1sys {
ts1s ∗ us1s s1u|y kvu1xyul¥ s1s|y {
us1s ∗ vs1s s1u{x kus1{y{l¥ s1sx| {
vs1s ∗ ws1s s1u|x kvv1||yl¥ s1tss {
ws1s ∗ xs1s s1uxt kux1uwzl¦ s1syv {
xs1s ∗ zs1s s1uus kuu1tzyl¦ s1sw| {
zs1s ∗ |s1s s1usz ktz1ytyl¦ s1svz {
|s1s ∗ tts1s s1tzy kvw1sy|l§ s1sys {
v1u1u 土壤颗粒有机碳在土壤
剖面的分布 与轻组有机碳类
似 o由于根系分布及受其它因素
的影响 o颗粒有机碳的分配比例
在土壤剖面上也表现一定的层次
性 ∀表 y和图 w是不同土地利用
方式在不同土壤深度的颗粒有机
碳分配比例变化 ∀可以看出 o颗
粒有机碳分配比例随土层加深而
递减 o其范围为 s1t{ ∗ s1vu ∀与
轻组有机碳相同 o各个测定土层
按照颗粒有机碳的分配比例同样
可以归并为表层组 o主根系层组 o次根系层组和根系底层组 ∀组内的各层之间差异不显著 o组间差异显
著 ∀
不同土地利用方式下颗粒有机碳的含量在土壤剖面分布也表现出一定的层次性k表 zl ∀表 z中显
示 o颗粒有机碳含量总体上也随土层加深而下降 ∀各个测定土层同样可以归并为表层组 o主根系层组 o
次根系层组和根系底层组 o组内的各层之间差异不显著 o组间差异显著k表 zl ∀
xu 第 w期 吴建国等 }土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响
表 7 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 土层深度的颗粒有机碳含量
Ταβ .7 Μεαν χονχεντρατιον οφ ΣΟΧιν ΠΟΜιν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη ιν διφφερεντ λανδ υσε (ª#®ª− 1 )
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l „„ …… ≤≤ ⁄⁄ ∞∞ ƒƒ ŠŠ ‹‹
s1s ∗ ts1s u1zv¤„ |1ut¤… z1|x¤≤ z1ws¤≤ ts1yw¤… v1z{¤„ z1yy¤≤ {1{s¤≤
ts1s ∗ us1s u1t{¥„ |1yv¤… x1tt¥≤ x1v|¥≤ x1{y¥≤ v1v{¤⁄ w1s|¥⁄ u1|s¥„
us1s ∗ vs1s u1tu¥„ |1uy¤… v1uv¦„ w1sv¥≤ y1yy¥≤ v1uw¤„ v1xu¥„ v1tu¥„
vs1s ∗ ws1s t1|u¥„ x1uy¥… v1x|¦≤ u1yu¦„ x1z|¥… u1uv¥„ t1|{¦„ v1ty¥≤
ws1s ∗ xs1s u1vu¥„ w1ss¥… u1zs¦„ u1sx¦„ u1yu¦„ t1yt¥≤ u1ws¦„ u1u{¦„
xs1s ∗ zs1s t1tz¦„ v1s{¥… t1yy§„ u1wy¦… u1s{¦… t1wz¥„ u1ws¦… u1us¦…
zs1s ∗ |s1s t1vt¦„ u1vs¦… t1ww§„ t1zt§„ t1|y¦„ t1us§„ t1vt§„ t1sz§„
|s1s ∗ tts1s t1sv¦„ t1v|¦„ t1sx§„ s1{|§… t1sv§„ t1tv§„ s1{y …¨ s1zy …¨
不同土地利用方式颗粒有机碳分配比例随土层加深而递减的幅度不同k图 wl o天然次生林和人工
林幅度的递减较大 o天然次生林与农田 !牧草地的差异主要在 s ∗ zs ¦°土层 o人工林与农田 !草地的差
异主要在 s ∗ xs¦°土层 ∀
图 w 人工林k左图l或天然次生林k右图l与农田和牧草地不同
土层颗粒有机碳分配比例比较
ƒ¬ªqw ≤²°³¤µ¬¶²± ²©©µ¤¦·¬²± ²©≥’≤ ¬± °’ ¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²±k¯ ©¨·l²µ±¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼
©²µ¨¶·kµ¬ª«·l º¬·«¬±¦µ²³¯¤±§¤±§µ¤±ª¨ ¤¯±§¬± §¬©©¨µ¨±·¶²¬¯ §¨³·«
313 土地利用变化对非保护性有机碳的
影响
v1v1t 不同土地利用方式下非保护性有
机碳分配比例 颗粒有机碳和轻组有机碳
是用不同方法分离出的非保护性有机碳组
分 o虽然它们性质类似 o但是起源和组成不
同 o单独应用其一不能全面代表土壤有机碳
中非保护性组分 o把两种组分结合起来则能
比较全面反映有机碳非保护性组分性质 ∀
表 {是不同土地利用方式 s ∗ tts ¦°
土层深度非保护性有机碳组分分配比例 ∀
可以看出 o非保护性有机碳分配比例在
s1uuw ∗ s1vus之间 o不同样地的变异系数
在 s1t| ∗ s1wt之间 ∀不同土地利用方式
之间 o农田与人工林比天然林高 o牧草地比
杂灌林和山杨林高 o但与辽东栎林接近k表
{l ∀说明天然林破坏形成农田导致非保护
性有机碳分配比例增加 o退耕造林对非保护性有机碳分配比例影响不大 ∀天然林变成牧草地总体上对
非保护性有机碳分配比例影响不大 o而牧草地中造林则使非保护性有机碳的相对数量增加 ∀
表 8 不同土地利用方式在 0 ∗ 110 χµ 土层深度的非保护性有机碳分配比例
Ταβ .8 Μεαν προπορτιον οφ ΣΟΧιν υνπροτεχτεδ ΣΟΧ ποολιν 0 ∗ 110 χµ σοιλ δεπτη ιν διφφερεντ λανδ υσε
土地利用
¤±§∏¶¨
平均
 ¤¨±
标准方差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
样本数
Ν
农田 ≤µ²³¯¤±§ s1u|w kws1x||l ¤ s1tt| {
牧草地 •¤±ª¨ ¤¯±§ s1uz| kvx1{svl ¥ s1tss {
tv ¤生落叶松林 tv2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λq πρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vtz kvv1vszl ¤ s1tsx {
t{ ¤生落叶松林 t{2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λqπρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vt{ kvy1xxtl ¤ s1tty {
ux ¤生落叶松林 ux2¼¨ ¤µ2²¯§³¯¤±·¤·¬²± ²© Λqπρινχιπισ2ρυππρεχητιι s1vsx kt{1y{vl ¤ s1sxz {
杂灌木林 …µ∏¶«º²²§ s1uuz kvs1zyxl ¦ s1szs {
山杨乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Πq δαϖιδιανα s1uuw kvu1yuul ¦ s1szv u
辽东栎乔灌林 ‘¤·∏µ¤¯ ¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·§²°¬±¤·¨§¥¼ Θqλιαοτυνγενσισ s1uzv kt|1zxyl ¥ s1sxz u
yu 林 业 科 学 v{卷
表 9 不同土地利用方式在不同深度平均非保护性碳平均分配比例
Ταβ .9 Μεαν προπορτιον οφ ΣΟΧιν υνπροτεχτεδ ποολιν διφφερεντ λανδ υσειν διφφερεντ σοιλ δεπτη
土层深度
≥²¬¯ §¨³·«k¦°l
平均
 ¤¨±
标准方差
≥·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±
样本数
Ν
s1s ∗ ts1s s1wtz kt{1zwxl ¤ s1sz{ {
ts1s ∗ us1s s1vvw kux1xy|l ¥ s1s{x {
us1s ∗ vs1s s1vsw kty1wvvl ¥ s1sxs {
vs1s ∗ ws1s s1vuu kuu1wzyl ¥ s1szu {
ws1s ∗ xs1s s1uys ktx1xytl ¦ s1sws {
xs1s ∗ zs1s s1uvu ktt1v{zl ¦ s1suy {
zs1s ∗ |s1s s1utu ktx1|zyl ¦ s1svw {
|s1s ∗ tts1s s1ty| kuz1tu{l § s1swy {
v1v1u 非保护性有机碳分配
比例在土壤剖面的分布 不
同土层深度土壤碳受土地利
用方式的影响程度不同 o非保
护性有机碳分配比例也不同 ∀
表 |和图 x是不同土地利用方
式土壤有机碳在非保护性库
分配比例随土层深度变化趋
势 ∀可以看出 o非保护性有机
碳分配比例随土层加深而下
降 o其中在 ts ∗ us !us ∗ vs !vs
∗ ws ¦° v 个土层之间 !ws ∗
xs !xs ∗ zs !zs ∗ |s¦° v个土层之间差异不显著 o而在 s ∗ ts !ts ∗ ws !ws ∗ |s和 |s ∗ tts¦°土层组之间差
异显著k表 |l ∀说明非保护性有机碳占总有机碳的比例在土壤剖面分布与颗粒有机碳和轻组有机碳表
现出类似层次性 ∀
图 x 人工林或天然次生林与农田 !草地下不同土层深度的
非保护性有机碳分配比例比较
ƒ¬ªqx ≤²°³¤µ¬¶²± ²©©µ¤¦·¬²± ²©≥’≤ ¬± ∏±³µ²·¨¦·¨§³²²¯ ¬±·«¨ ³¯¤±·¤·¬²± k¯ ©¨·l ²µ±¤·∏µ¤¯
¶¨¦²±§¤µ¼©²µ¨¶·kµ¬ª«·lº¬·«¬± ¦µ²³¯¤±§¤±§µ¤±ª¨ ¤¯±§¬± §¬©©¨µ¨±·¶²¬¯ §¨³·«
在不同土地利用方式中 o非保护
性有机碳分配比例随土层加深而下
降 ∀天然次生林和人工林非保护性
有机碳分配比例随土层深度变化幅
度较大 ∀农田 !牧草地与天然林之间
差异主要在 s ∗ xs ¦°土层 o人工林
与农田 !牧草地的非保护性有机碳分
配比例差异主要在 s ∗ ws ¦°土层 ∀
说明天然次生林变成农田或牧草地 o
主要使 s ∗ xs ¦°土层的非保护有机
碳改变 o而农田或牧草地中造林则主
要使 s ∗ ws ¦°土层的非保护有机碳
改变 ∀
w 讨论
轻组有机碳是土壤有机碳易于
改变的部分 ∀⁄¤¯¤¯ 和 ¤¼¨ µk t|{zl
发现轻组有机碳含量容易受到植被类型 !土地利用变化和枯枝落叶层类型及其分解的影响 o尤其耕作能
够减少轻组有机碳含量 ∀本文研究发现不同土层深度轻组有机碳平均含量在人工林比农田高 o而农田
比天然次生林低 ∀同样 o≤²±·¨«等kt||zl发现天然植被土壤中轻组有机碳含量比耕作土壤中高 o认为轻
组有机碳变化主要和土壤团聚体关系密切 o耕作主要通过减少土壤团聚体的稳定性而改变轻组有机碳
含量及分配比例 ∀当然 o人工林与天然林的有机碳输入量比农田与牧草地大 o会使有机碳总的含量改
变 ∀这些变化进一步影响轻组有机碳的分配比例k≤¤°¥¨µ§¨¯¯¤ ετ αλqot||vl ∀由于不同土层深度根系分
布及相关土壤性质的差异 o轻组有机碳分配比例在土壤剖面表现出明显层次性 ∀≥³¼¦«¨µ等kt|{vl发现
轻组有机碳分配比例随土层加深而下降 o其中在 s ∗ v ¦°占到 s1xv o在这个土层以下占到 s1ux ∗ s1vx ∀
≥®­¨ °¶·¤§等kt|||l发现表层土壤有机碳最容易受土地利用变化的影响 o并且随着土层加深土壤有机碳
的非保护性碳库所占比例减小 ∀本文的结果和这些结果基本相符 ∀ Š¤µ·¨±等kt|||l发现 o在不同土地
利用方式中 o轻组有机碳分配比例类似 o变化范围为 s1ut ∗ s1u| ∀本研究结果表明 o这个分配比例随土
zu 第 w期 吴建国等 }土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响
层加深而递减 o变化范围为 s1uv ∗ s1vx ∀本研究还发现天然次生林变成农田或草地使轻组有机碳含量
降低 o但是轻组有机碳的比例却增加 ∀这可能因为牧草地和农田中的输入量比天然次生林低 o导致轻组
有机碳含量和总有机碳含量的降低 o而耕作可能导致土壤团聚体破坏使轻组有机碳部分增加 o这样使其
比例部分增加 o牧草地对土壤团聚体的影响相对较小 ∀人工林虽然通过生物量增加使轻组有机碳和总
有机碳含量都增加 o但是植被单一 o在造林中土壤受到了较大扰动 o形成的土壤团聚体大小和数量均低
于天然林 o所以总体上人工林中的轻组有机碳也比天然林高 ∀
颗粒有机碳组分也容易受到土地利用方式 o尤其是耕作的影响 ∀如 ƒµ¤±½¯ ∏¨¥¥¨µ¶和 „µ¶«¤§kt||zl
发现耕作使颗粒有机碳加速分解 ∀ ≤«¤±kt||zl发现在把草地变成农田之后 o首先流失的是颗粒有机碳 o
在 s ∗ x¦°土层 o天然草地与农田的有机碳有 zs h的差异 ∀本文结果显示在不同土层深度的颗粒有机
碳平均含量人工林比农田和牧草地分别高 z| h和 wz h以上 ~农田和牧草地比天然林分别低 v{ h和 ux h
以上 ∀这种变化主要和土壤团聚体关系密切 o天然次生林变成农田或草地之后 o有机碳输入量减少 o使
总有机碳和颗粒有机碳形成量减少 o同时也使土壤团聚体的形成及原先土壤团聚体破坏 o导致了颗粒有
机碳含量和分配比例改变 ∀颗粒有机碳分配比例综合了土壤有机碳绝对含量与颗粒有机碳含量 ∀从这
个指标 o可以表明土地利用方式影响有机碳稳定性的强度 o排除有机碳总量的差异 ∀ Š¤µ·¨±等kt|||l发
现颗粒有机碳的分配比例变化范围在 s1tt ∗ s1ww o而且不同立地之间总体差异不显著 ∀本文研究表明 o
这些颗粒有机碳分配比例在农田和人工林比天然林高和牧草地高 ∀这主要可能人工林和农田耕作导致
了保护性有机碳组分被破坏 o形成了非保护性的颗粒有机碳 ∀说明人工林与农田都可能导致土壤中保
护性有机碳相对减少 ∀
土地利用变化影响土壤有机碳的原因主要是通过改变有机碳的保护性而影响有机碳的稳定性 o进
而改变有机碳的分解率 ∀ ²·¤√¤¯ ¬¯等kusssl发现在森林皆伐清除和耕作后的 x ¤o将导致游离有机碳迅
速损失 ∀≥²¯²°²±等kusssl发现把热带森林变成农田后 o稳定有机质大量下降 o耕作使大量的活跃有机
碳释放 ∀ …¨ µ±²∏¬等 kt||{l发现森林燃烧变成草地后 o以前稳定的有机碳部分将变得不稳定 ∀本文研究
表明农田和人工林可能破坏了有机碳的稳定性使之变成非保护有机碳组分 o天然林使有机碳形成保护
性部分而相对稳定 ∀说明天然次生林能够增加有机碳的稳定性而有利于有机碳长期积累 ∀
x 结论
土地利用变化对土壤轻组有机碳 !颗粒有机碳及非保护性有机碳都有影响 ∀天然次生林变成农田
或牧草地使轻组和颗粒有机碳含量降低 o而变成农田使轻组和颗粒有机碳分配比例增加 o变成牧草地却
对其影响较小 ∀天然次生林变成农田使非保护性有机碳相对数量增加 o而农田中造林后却影响较小 ∀
天然次生林变成牧草地对非保护性有机碳相对数量影响较小 o而牧草地中造林则使非保护性有机碳相
对数量增加 ∀土地利用方式对土壤有机碳影响的重要机制可能就是改变土壤有机碳的稳定性 ∀天然林
变成农田使土壤有机碳稳定性降低 o而变成牧草地则影响较小 ∀在农田中造林之后 o对土壤有机碳的
稳定性影响较小 o而在牧草地中造林则使土壤有机碳稳定性降低 ∀
土地利用变化主要对 s ∗ xs¦°土层内的土壤物理组分有机碳产生影响 ∀这些有机碳组分含量及
分配比例总体上随土层深度增加而降低 o并在土壤剖面中分布表现为表层组ks ∗ ts ¦°l !主根系层组 !
次根系层组 !根系底层组k|s¦°以下l几个土壤层次 o这些组分含量及分配比例在各个土壤层组内差异
较小 o而在层组之间差异较大 ∀
本文研究的土地利用变化类型有限 o对这些有机碳物理组分的性质研究的深度还不够 o上述结论可
能有一定的误差 ∀所以 o建议能够更加深入广泛研究这些用物理分组有机碳的性质 o以能够对深入认识
土地利用变化影响有机碳的机制方面起到一定的推动作用 ∀
参 考 文 献
5宁夏森林6编辑委员会 q宁夏森林 q北京 }中国林业出版社 ot||s ovs ∗ y|
{u 林 业 科 学 v{卷
徐德应 q人类经营活动对森林土壤碳的影响 q世界林业研究 ot||w ox }uy ∗ vu
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|u 第 w期 吴建国等 }土地利用变化对土壤物理组分中有机碳分配的影响