全 文 ：第 wu卷 第 t期
u s s y年 t 月
林 业 科 学
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杉木林土壤渗滤水溶解有机碳含量与迁移
俞元春t 何 晟t • ¤±ªŠ q Š¨ ²©©u 李淑芬t
kt q南京林业大学森林资源与环境学院 南京 utssvz ~ u q∆επαρτµεντ οφ Φορεστρψ ανδ Νατυραλ Ρεσουρχεσo Χλεµσον Υνιϖερσιτψ Χλεµσον u|yvwl
关键词 } 杉木人工林 ~森林土壤 ~渗滤水 ~溶解有机碳 ~土壤养分
中图分类号 }≥ztw 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylst p stuu p sw
收稿日期 }ussw p sv p sw ∀
基金项目 }国家自然科学基金项目kvsszsytxl ∀
Χονχεντρατιονσ ανδ Φλυξεσ οφ ∆ισσολϖεδ Οργανιχ Χαρβον ιν τηε Σοιλ
Περχολατινγ Ωατερ οφ Χηινεσε Φιρ Πλαντατιον
≠∏≠∏¤±¦«∏±t ‹¨≥«¨ ±ªt • ¤±ªŠq Š¨ ²©©u ¬≥«∏©¨ ±t
kt q Χολλεγε οφ Φορεστ Ρεσουρχεσ ανδ ΕνϖιρονµενταλΣχιενχε o Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utssvz ~
u q ∆επαρτµεντ οφ Φορεστρψανδ Νατυραλ Ρεσουρχεσo Χλεµσον Υνιϖερσιτψ Χλεµσον u|yvwl
Αβστραχτ } ¨¤¦«¬±ª²©§¬¶¶²¯√¨ §²µª¤±¬¦¦¤µ¥²± k⁄’≤l ¤±§·«¨ ¤¶¶²¦¬¤·¨§±∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ °¨ ±·¶¦¤± ¥¨ ¤¶¬ª±¬©¬¦¤±·©²µ° ²© ²¯¶¶
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Κεψ ωορδσ} ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ~©²µ¨¶·¶²¬¯~³¨µ¦²¯¤·¬±ªº¤·¨µ~⁄’≤ ~¶²¬¯ ±∏·µ¬¨±·¶
森林是陆地生态系统中最重要的碳库 o森林土壤中的碳占全球土壤有机碳的 zv h o在全球碳循环中起
着重要作用k⁄¤√¬§ ετ αλqot|{{l ∀溶解有机碳k§¬¶¶²¯√¨ §²µª¤±¬¦¦¤µ¥²±o简称 ⁄’≤l虽然仅占有机碳的很小部
分 o但对调节阳离子淋洗 !金属溶解 !矿物风化 !土壤微生物活动以及其他土壤化学 !物理和生物学过程具有
重要意义 ∀ ⁄’≤ 是土壤活性物质 o容易被土壤微生物分解 o在提供森林土壤养分方面发挥着重要作用
k⁄²¶¶®¨ ¼ ετ αλqot||zl ~⁄’≤在水中可溶 o对森林土壤生态系统中元素的迁移及铝毒性有深刻影响 ∀很多学
者对不同森林类型和不同气候带土壤渗滤水中的 ⁄’≤ 进行了研究k⁄²¶¶®¨ ¼ ετ αλqot||z ~‹∏¤±ª ετ αλqot||y ~
¤°¨ ¶ ετ αλqot||wl o而我国关于土壤渗滤水中 ⁄’≤状况的报道很少 ∀本研究比较了不同林龄杉木林下土壤
渗滤水中 ⁄’≤的状况并分析了其与土壤元素迁移的关系 ∀
1 材料与方法
t1t 实验地概况 研究地设在福建省建瓯市长源采育场ktt{1|{β ) tt|1|xβ ∞ouy1ywβ ) uz1vxβ ‘l o该区属中
亚热带季风气候 o年均气温 t{1{ ε o年均降水量 t yzv1v °° o雨量多集中在春夏两季 o年均相对湿度为 {t h o
年日照总数 t {u| «∀实验地土壤为花岗岩发育的暗红壤 o质地中壤至重壤 o土层厚度  tss ¦° o坡度为 us ∗
vxβ ∀林下植被主要有苦竹k Αρυνδιναρια αµαραl !狗脊k Ωοοδωαρδια ϕαπονιχαl !芒萁k ∆ιχρανοπτερισ διχηοτοµαl !五
节芒k Μισχαντηυσφλοριδυλυσl等 ∀不同林龄杉木林包括 uu年生杉木成林 !x年生杉木幼林及杉木新造林地 ∀杉
木新造林地的上一代是杉木人工林 ousss年 w月皆伐 otu月炼山 ousst年 u月整地造林 ∀所选不同林龄杉木
林土壤的本底条件以及各实验地的海拔高度 !坡度 !坡向基本一致k表 tl ∀
表 1 样地土壤基本情况
Ταβ . 1 Βασιχ χονδιτιονσ οφ σιτεσ
林分类型
ƒ²µ¨¶·
·¼³¨
土层
≥²¬¯
¤¯¼¨ µΠ¦°
土壤密度
≥²¬¯ §¨ ±¶¬·¼Π
kª#¦°pvl
³‹
‹u ’ Ž≤¯
有机碳
’µª¤±¬¦¦¤µ¥²±Π
kª#®ªptl
全氮
ײ·¤¯ ‘Π
kª#®ªptl
速效磷
„√¤¬¯¤¥¯¨°Π
k°ª#®ªp tl
速效钾
„√¤¬¯¤¥¯¨ŽΠ
k°ª#®ªptl
游离态铝
ƒµ¨¨ „¯Π
kª#®ªptl
游离态铁
ƒµ¨¨ƒ Π¨
kª#®ªptl
uu年生成林
uu ¤ °¤·∏µ¨ ¶·¤±§
s ∗ us t1sz x1s v1| {1uz s1{t s1wv z|1tu v1sy tz1|z
us ∗ ws t1ty x1s v1| x1|| s1ww s1tz ys1|x v1ts tu1{|
ws ∗ ys t1vw x1u w1s w1wv s1uw s1sz xu1tv u1zw tv1ut
x年生幼林
x ¤¼²∏±ª¶·¤±§
s ∗ us t1tu w1y w1u y1x| s1zu s1ut y|1s{ x1{{ ty1t|
us ∗ ws t1uw w1{ w1t x1ut s1vw s1s| ww1uu w1ys t|1tu
ws ∗ ys t1wt w1| v1{ v1u| s1t{ s1sw wy1vt w1xu t{1yx
新造林地
„©©²µ¨¶·¶·¤±§
s ∗ us s1|x x1s w1u z1{y s1zy s1|v |s1wx w1x{ tx1xu
us ∗ ws t1us w1s v1| v1xz s1wu t1sx z{1xy w1vu tw1w|
ws ∗ ys t1vy w1u w1s u1t| s1uv s1uz yy1z{ v1|s tt1xz
t1u 土壤和渗滤水样品采集与分析 usst年 w月在各试验地选择有代表性的地段 o选取 v株平均木 o在树
冠投影外侧挖掘土壤剖面 o按 s ∗ us !us ∗ ws和 ws ∗ ys ¦°由下向上分层采集土样 ∀在样地中部分别在 us !ws
和 ys ¦°处平行坡面安置渗滤水采集器 o分别在 x月中旬和 z月中旬采集土壤渗滤水 o水样采集后置于 w ε
条件下 o短时间内分析 ⁄’≤和元素含量 ∀渗滤水有机碳 !全 ‘!全 °含量用常规方法测定k张万儒等 ot|{y ~中
华人民共和国林业部科技司 ot||tl ~渗滤水用 s1wx Λ°滤膜过滤 o用电感耦合等离子发射光谱 Œ≤° p wvss⁄∂
k美国 °∞公司l测定滤液中钾 !铁和铝离子含量 o用岛津 ג≤ p xsss„总有机碳仪测定滤液中 ⁄’≤含量 ∀
2 结果与分析
u1t 渗滤水的化学组成 渗滤水在森林土壤养分输入和输出中起重要作用 ∀该地区杉林土壤渗滤水有以
下特点k表 ul }³‹值为 w1t ∗ y1u o比下蜀 !东北和四川低 o总体上偏酸性 ~≤ !° !Ž的含量中等 ~ƒ¨!„¯ !‘的含量
高于其他地区k高志勤等 ot||w ~程伯容等 ot||t ~杨承栋等 ot|{{l ∀
在同一土壤剖面上 o渗滤水中有机碳的含量随着土壤深度的增加而减少 ∀铁铝含量的最大值多数出现
在 ws ¦°处的渗滤水中 o只有少量出现在 us和 ys ¦°处 ∀这是因为土壤中的铁 !铝来自土壤矿物的风化 o随
着渗滤水的下渗 o淋洗会使下层土壤中的铁 !铝含量增加 o而淋洗出的铁 !铝又会和有机物质形成有机胶体 o
或在土粒外形成凝胶 o难以淋洗到更深的土层 ∀从不同的月份来看 o各个元素的变化规律不尽相同 ∀ ‘!≤ !°
的含量多是 z月大于 x月 o而 Ž的含量是 x月大于 z月 o铁 !铝没有明显的规律 ∀从不同林龄杉木林来看 o渗
滤水中 ‘!° !Ž的含量按成林 新造林地 幼林的顺序变化 ~全碳含量在 x月为幼林 成林 新造林地 oz月
为新造林地 幼林 成林 ~铁铝含量在 x月为幼林 成林 新造林地 oz月为幼林 新造林地 成林 o可见
铁 !铝在每个月份都是幼林中的含量最大 ∀
u1u 渗滤水中溶解有机碳k⁄’≤l含量与迁移 该地区杉林土壤渗滤水的 ⁄’≤含量范围为 y1s{ ∗ ut1sx °ª#
pt o平均含量为 tu1zy °ª#ptk表 ul ∀
从不同林龄杉木林来看 o幼林林下渗滤水中 ⁄’≤ 含量总是最小 o新造林地和成林林地 ⁄’≤ 含量随土壤
层次和采样时间不同而存在差异 ∀幼林林下渗滤水中溶解有机碳占渗滤水中有机碳的比例也是最小 o所有
的渗滤水样中 ⁄’≤占有机质的百分比为 u{1xs h ∗ yw1{ h o平均比例为 wt1uw h o其中成林和新造林地的比
例为 wx h左右 o而幼林为 vx h左右 ∀由此可见 o渗滤水中有近一半的有机碳能溶解 o炼山能促进土壤有机物
的溶解 o提高土壤有机碳的有效性 o但也容易引起有机碳的淋溶 o幼林林下有机物质的可溶成分少 o对微生物
的有效性较差 o反过来又影响了枯落物的分解 o引起了林地溶解有机物的缺乏 ∀
在同一个土壤剖面上 o⁄’≤含量随着土壤深度增加而减少 oys ¦°处渗滤水中的 ⁄’≤ 含量和 us ¦°处的
含量相比约下降了 ws h o渗滤水中 ⁄’≤含量随土壤深度增加而减少 o可能与土壤矿物的吸附作用和微生物
活动有关k⁄²¶¶®¨ ¼ ot||z ~Ž¤¯¥¬·½ ετ αλqousssl ∀
从不同的月份来看 o夏季土壤渗滤水中的 ⁄’≤含量要大于春季 ∀除了新造林地 z月 ys ¦°处的 ⁄’≤ 与
vut 第 t期 俞元春等 }杉木林土壤渗滤水溶解有机碳含量与迁移
x月的含量相近 oz月其他所有剖面和层次中的 ⁄’≤ 含量都明显大于 x月 o这是因为夏季的温度高 o微生物
的活性高 o对枯落物的分解强烈 o能产生更多的 ⁄’≤进入土壤 ∀
⁄’≤的迁移除受到土壤因素的影响外 o采集点的水文条件对 ⁄’≤的迁移也有明显的作用 ∀ ⁄’≤ 在 x月
渗滤量的大小顺序为幼林 新造林地 成林 oz月为新造林地 成林 幼林 ∀从整个土壤的留存量kus ∗ ys
¦°渗滤水的 ⁄’≤渗滤量l来看 o所有类型和月份的林下留存量都大致相等 o大约为 y ®ª#«°pu ∀
表 2 不同林龄杉木林下土壤渗滤水中的化学组成和元素渗滤量 ≠
Ταβ . 2 Χονχεντρατιον ανδ αµ ουντσ οφ ελεµεντ ιν σοιλ περχολατινγ ωατερ οφ Χηινεσε Φιρ στανδσ
采样
日期
⁄¤·¨
林分
ƒ²µ¨¶·
·¼³¨
土层
≥²¬¯
¤¯¼¨ µ
Π¦°
体积
∂²¯∏°¨ Π
k#«°p ul
³‹
全碳 ײ·¤¯ ≤ 全氮 ײ·¤¯ ‘ 全磷 ײ·¤¯ ° 全钾 ײ·¤¯ Ž „¯ ƒ¨ ⁄’≤
浓度
≤²±¦qΠ
k°ª#
ptl
渗滤量
„°²∏±·Π
k®ª#
«°pul
浓度
≤²±¦qΠ
k°ª#
ptl
渗滤量
„°²∏±·Π
k®ª#
«°pul
浓度
≤²±¦qΠ
k°ª#
ptl
渗滤量
„°²∏±·Π
k®ª#
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浓度
≤²±¦qΠ
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渗滤量
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浓度
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x月
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z月
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uu年生成林
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x年生幼林
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新造林地
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uu年生成林
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新造林地
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s ∗ us xvs |s| w1ts vy1xv ut1vvw v1su t1ysy s1sw s1sut u1tu t1tuy s1vy s1t|u s1tz s1s|s tv1xs z1tyz
us ∗ ws yws sss w1xv uw1{x tz1w|w u1y| t1zus s1sv s1st| t1u|x s1{u| s1xy s1vx{ s1vx s1uuz |1ws y1sty
ws ∗ ys vts |s| x1ts us1|{ z1tzx v1ux t1sts s1sv s1ss| t1uv s1v{t s1t{ s1sxx s1ww s1tvz y1s{ t1{{|
s ∗ us zzx sss x1uv ws1xy vw1xzz u1|v u1uzw s1st s1ss{ t1s|x s1{w| s1uy s1t|| s1vt s1uwt tu1xz |1zwu
us ∗ ws yuz uzv x1xs vs1u| us1|ss v1ty t1|{t s1st s1ssy t1stx s1yvz s1xu s1vuz s1ux s1txz tt1st y1|sy
ws ∗ ys wxs |s| x1vs uy1vw tv1syx t1xz s1zsz s1st s1ssx s1{|x s1wsw s1vx s1tys s1vv s1tw| z1xs{ v1v{x
s ∗ us ysx wxx w1tw vy1xv uw1vu| v1uz t1|{s s1sv s1st{ t1{v t1ts{ s1t| s1ttx s1tt s1syz tw1xz {1{uu
us ∗ ws v|u zuz w1{| uv1zy ts1uyw u1|z t1tyy s1su s1ss{ t1uvx s1w{x s1t{ s1szv s1ty s1syv tt1{| w1yzs
ws ∗ ys vw| s|t w1zx ut1ys {1u|w v1su t1sxy s1st s1ssw s1xv s1t{x s1t| s1syy s1tx s1sxt ts1uu v1xy{
s ∗ us xwx wxx y1us ws1vw uw1usw y1xv v1xyu s1sy s1svv t1vt s1ztx s1tu s1syz s1tt s1sx{ us1vw tt1s|x
us ∗ ws w{s sss x1zv vs1vv ty1stw w1vx u1s{{ s1sw s1st| s1ww s1us| s1u{ s1tvx s1tw s1syx tw1yw z1suz
ws ∗ ys vwz uzv x1yx ut1uu {1tsy x1tv t1z{v s1su s1ssz s1z{ s1uzs s1tw s1sw{ s1tt s1sv{ tv1zx w1zzx
s ∗ us wxs |s| y1sv v|1z{ t|1zvt y1tw u1zy| s1st s1ssx s1{| s1wst s1w| s1uut s1tw s1syx ty1tt z1uyw
us ∗ ws uwz uzv x1|s vv1ss {1|zy y1sx t1w|y s1su s1ssx t1t{ s1u|u s1vt s1sz{ s1ut s1sxu tv1ww v1vuv
ws ∗ ys {s sss x1{s uv1wx u1syw w1yv s1vzs s1st s1sst s1x{ s1swz s1uv s1st| s1vv s1suz z1|{ s1yv{
s ∗ us xv{ t{u x1y{ ww1uz uy1us{ w1{w u1ysx s1su s1stt s1zv s1v|v s1us s1tsy s1tt s1sx{ ut1sx tt1vu|
us ∗ ws wyw zzv x1{w vv1|v tz1vwz w1{w u1uxs s1sv s1stw s1uz s1tuy s1yy s1vsx s1uu s1tss tx1xw z1uuv
ws ∗ ys wx{ t{u x1zy vs1uv tx1uvy x1s{ u1vu{ s1su s1ss| t1uz s1x{u s1uv s1tsy s1us s1s|s ts1s| w1yuv
≠ ≤²±¦q}≤²±¦¨±·µ¤·¬²±q
表 3 渗滤水中的 ∆ΟΧ含量( ξ)与土壤元素含量的相关性 ≠
Ταβ . 3 Ρελατιονσ οφ ∆ΟΧ ( ξ) ανδ οτηερ νυτριεντσιν σοιλ περχολατινγ ωατερ
项目 Œ·¨°¶ 回归方程 • ª¨µ¨¶¶¬²± ¨´ ∏¤·¬²± Ρu
有机质 ’µª¤±¬¦°¤·¨µ ψ € s1wt| v ξ p s1uv{ z s1ys{33
全氮 ײ·¤¯ ‘ ψ € t1zyu v ξ n x1xyy w s1vy|33
全铁 ײ·¤¯ ƒ¨ ψ € p v1s{u ξ n t|1vt| s1x|{33
≠ 3 } Π s1sx o33 } Π  s1st o ν € t{ o下同 ∀ ׫¨ ¶¤°¨ ¥¨ ²¯º q
表 4 渗滤水中的 ∆ΟΧ含量( ξ)与土壤元素迁移量的相关性
Ταβ . 4 Ρελατιονσ οφλεαχηινγ αµ ουντ βετωεεν ∆ΟΧ ( ξ) ανδ
οτηερ νυτριεντσιν σοιλ περχολατινγ ωατερ
项目 Œ·¨°¶ 回归方程 • ª¨µ¨¶¶¬²± ¨´ ∏¤·¬²± Ρu
有机质 ’µª¤±¬¦°¤·¨µ ψ € u1w{t t ξ n t1vt{ v s1{u|33
全氮 ײ·¤¯ ‘ ψ € s1uuu u ξ n s1wy{ s1zut33
全磷 ײ·¤¯ ° ψ € s1sst z ξ n s1sst t s1vzz33
全钾 ײ·¤¯ Ž ψ € s1sxv x ξ n s1tzy x s1uxv 3
全铁 ײ·¤¯ ƒ¨ ψ € s1sv ξ n s1z{s x s1sut
全铝 ײ·¤¯ „¯ ψ € s1ts{ { ξ n s1z|| u s1tsw
u1v 渗滤水中的 ⁄’≤ 含量与
土壤元素迁移的关系 渗滤水
中 ⁄’≤ 的含量和渗滤水中有
机质 !全氮 !全铁的含量极显著
相关k相关系数分别为 Ρu €
s1ys{ o Ρu € s1vy| 和 Ρu €
s1x|{lk表 vl ∀渗滤水中 ⁄’≤
的迁移量和其他元素迁移量的
关系也很密切k表 wl o和有机
质 !全 ‘!全 °迁移量的相关系
数都达到极显著水平k相关系
数 Ρu 分别为 s1{u| os1zut 和
s1vzzl ∀ ±∏¤¯¯等kt||tl的研究
也指出 o ⁄’≤ !⁄’‘!⁄’°从森
林中流出的量分别占总损失量
的 t{ h !u{ h和 uw h ∀ ⁄’≤ 迁移量和元素迁移量的关系说明了 ⁄’≤ 在元素迁移 o特别是营养元素迁移过程
中起了重要作用 ∀
wut 林 业 科 学 wu卷
3 结论
研究结果表明 o该地区杉林土壤渗滤水 ⁄’≤ 含量范围为 y1s{ ∗ ut1sx °ª#pt o平均含量为 tu1zy °ª#
pt o渗滤水 ⁄’≤含量随土壤深度增加而降低 o多数剖面和层次中的 ⁄’≤含量都是 z月大于 x月 ∀幼林林下
渗滤水中的 ⁄’≤含量总是最小 ox月份为新造林地 成林 o而 z月份为成林 新造林地 ∀渗滤水中的 ⁄’≤
含量k迁移量l和渗滤水中的有机质 !全氮等含量k迁移量l显著相关 o说明 ⁄’≤在元素迁移 o特别是营养元素
迁移过程中起着重要作用 o可以作为养分循环的参数之一 ∀但由于渗滤水受到林分 !枯落物 !土壤物理化学
性质的制约 o要了解 ⁄’≤在元素迁移中的作用还需要进一步的实验观测 ∀从土壤和土壤渗滤水中营养元素
和 ⁄’≤的含量水平以及 ⁄’≤占有机质的百分比都可以看出幼林林下的肥力状况较差 o在营林措施中应该
注意改善幼林林地的肥力状况 ∀
参 考 文 献
程伯容 o张 金 qt||t q长白山北坡针叶林下土壤淋洗液及土壤性质的初步研究 q土壤学报 ou{kwl }vzu p v{t
高志勤 o罗汝英 qt||w q宁镇丘陵区森林土壤渗滤水的性状 q南京林业大学学报 ot{kul }z p tu
杨承栋 o张万儒 o许本彤 qt|{{ q卧龙自然保护区渗滤水的初步研究 q林业科学 ouwkul }wz{ p w{u
张万儒 o许本彤 qt|{y q森林土壤定位研究法 q北京 }中国林业出版社
中华人民共和国林业部科技司编 qt||t q林业标准汇编k三l q北京 }中国林业出版社
⁄¤√¬§  …qt|{{ q≤¤µ¥²± ¦²±·µ²¯ ²± ¶³²§²¶²¯ ±¬·µ²ª¨ ±o¶∏¯©∏µ¤±§³«²¶³«²µ∏¶¦¼¦¯¬±ªΠА¦ƒ¨¨ • • o Ž¨¯¯¼   q≤¤µ¥²±©²µ°¶¤±§©µ¤¦·¬²±¶¬±©²µ¨¶·¶²¬¯¶q≥²¬¯
¶¦¬¨±¦¨ ¶²¦¬¨·¼ ²© „°¨ µ¬¦¤ovu| p vxv
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k责任编辑 于静娴 张君颖l
xut 第 t期 俞元春等 }杉木林土壤渗滤水溶解有机碳含量与迁移