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武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳

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生态学杂志 WD5<;C; BEHK<6A EM ^NEAE=O! #$$, , ;< (&) : """’2""#"

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武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳 !
徐! 侠 ! 王! 丰 ! 栾以玲 ! 汪家社 ! 方燕鸿 ! 阮宏华
( " 南京林业大学森林资源与环境学院江苏省林业生态工程重点实验室,南京 #"$$%& ;
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福建武夷山国家级自然保护区管理局,福建武夷山 %’(%$$ )

摘! 要! 土壤有机质的短暂波动主要发生在易氧化部分, 而易氧化碳作为土壤有机碳的敏 感因子, 可以指示土壤有机质的早期变化。采用高锰酸钾氧化法, 分析了福建武夷山自然 保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林 ( #$$ ) " $$$ * ) 、 针叶林 ( " %’$ ) 、 亚高山矮林 ( " &’$ ) " +$$ *) 以及高山草甸 ( " &$$ ) # "’, * ) 土壤中易氧化碳 " &’$ *) 的变化特征, 分析其与微生物量碳、 土壤总有机碳、 土壤含水量、 全氮之间的关系。结果表 明: 不同群落土壤中的易氧化碳含量随海拔上升而增加, 随土层深度的增加而减少; 易氧化 碳和土壤总有机碳、 微生物量碳、 土壤湿度、 全氮间呈极显著的相关; 土壤易氧化碳占总有 机碳比例为 ,- .+/ ) "(- &%/ , 是微生物量碳占总有机碳比例的 %- %# ) ""- (" 倍; 沿海拔梯 度, 易氧化碳含量受到土壤总有机碳、 土壤湿度和温度的显著影响。 关键词! 常绿阔叶林;海拔梯度;易氧化碳;高锰酸钾氧化法 中图分类号! 0+(, ! 文献标识码! 1! 文章编号! "$$$2(,+$ ( #$$, ) $&2"""’2$& !"#$ %&’(#$) "*#(#+’,$& -’%,". ’$"./ ’. &$&0’1#". /%’(#&.1 "2 34)# 5"4.1’#.6 #. 6"417&’618 &%. 97#.’: 34 356" ,7189 :;<=" ,>418 ?5@A5<=" ,7189 B56@CD;# ,:189 ?6<@DE<=# , " " F418 GE<=@DH6( !"#$%&’ () !(*+,& -+,($*#+, "./ 0.12*(.3+.&"% 4#2+.#+, 5".62.7 !(*+,&*’ 8.29 1+*,2&’,5".62.7, #"$$%& ,:;2.";# </32.2,&*"&21+ =$*+"$ () >$’2,;". 5"&2(."% 5"&$*+ -+,+*1+, >$’2,;". %’(%$$ ,!$62".,:;2.") ? :;2.+,+ @($*."% () 0#(%(7’ , #$$, , ;< (&) : """’2""#"I =,61%’-1:JD; CDEKL@L;K* MAHNLH6L5E< EM CE5A EK=6<5N *6LL;K *65<AO L6P;C QA6N; 5< 5LC A6R5A; MK6N@ , 6 C;<C5L5X; M6NLEK EM CE5A 6NL5X; EK=6<5N N6KRE< , 5C 6A@ L5E< ,6<S K;6S5AO ET5S5U6RA; N6KRE<( FVW ) Y6OC NE<C5S;K;S 6C E<; EM LD; 5<S5N;C 5< QK;S5NL5<= LD; ;6KAO ND6<=; EM CE5A EK=6<5N *6LL;KI ZO HC5<= QEL6CC5H* Q;K*6<=6<6L; ET5S6L5E< ,LD; ND6<=; ND6K6NL;K5CL5NC EM CE5A FVW 5< ;X;K=K;;< RKE6SA;6M MEK;CL( #$$2" $$$ * 6REX; C;6 A;X;A ) ,NE<5M;KEHC MEK;CL( " %’$2" &’$ * 6REX; C;6 A;X;A ) ,SY6KM MEK;CL( " &’$2" +$$ * 6REX; C;6 A;X;A) ,6<S 6AQ5<; *;6SEY( " &$$2# "’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土壤中有机物质的降解对陆地生态系统中碳的 存储和养分循环有着重要的控制作用 ( WEKO +& "%? ,
( %$%&$#’. 和 %$.&$%"% ) 。 !国家自然科学基金资助项目 !!通讯作者 ^@*65A:DKH6<".+$_ O6DEEI NE* 收稿日期: #$$&@"$@$,! ! 接受日期: #$$,@$#@#,

#$$& ) , 进而对全球气候变化产生一定影响。土壤 活性有机碳虽只占总有机碳的一小部分, 却是土壤 生态系统中最重要的能量来源之一, 能指示土壤有 机质的早期变化 ( 沈宏等, "+++ ) , 且在经营管理或 其他土壤干扰之后会有较大的波动 ( ‘;<SK6 a ]6K@

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!", #$$% ) 。它对土壤碳库*衡和土壤化学、 生物化 学肥力保持具有重要意义。土壤活性有机碳目前还 没有一个明确的定义。国内外文献中描述这一部分 碳素 的 词 有: 易氧化碳 ( &’!()*+ ,-)().!/*’ 0!&/,1 , 234 ) 、 可溶性有机碳 ( ()55,*6’( ,&7!1)0 0!&/,1 , 834 ) 、 轻组 ( 低密度) 有机碳 ( *)7"9 :&!09),1 0!&/,1, ;<4 ) 、 微生物生物量碳 ( =)0&,/)!* /),=!55 0!&/,1 , >?4) 、 土壤潜在可矿化碳 ( @,9’19)!* =)1’&!*).!/*’ 0!&/,1, A>4 ) 等 ( 王晶等, #$$B ) 。 234 的测定的方法主要是高锰酸钾 ( C>13% ) 氧化法。将易氧化、 不稳定的有机质作为活性有机 质, 根据土壤与氧化剂作用后消耗的氧化剂来确定 234 , 此方法属于活性土壤有机质研究的化学方法。 C>13% 氧化法是由 ;,71)1,D 等 ( EFGH ) 提出。他们 根据有机质被 B 种不同浓度的 C>13( % E I B$ =,* ? ; JE、 K I B$ =,*?; J E 、 E$ I B$ =,* ? ; J E ) 氧化的数量, 把易 氧 化 有 机 质 分 成 B 个 级 别。 ;’:&,+ 和 ?*!)& ( EFFB ) 研究发 现 这 B 个 级 别 活 性 有 机 质 中, 能被 E$ I B$ =,*?; J E C>13% 氧化的有机质在种植作物 时变化最大, 因此将能被 E$ I B$ =,* ? ; J E C>13% 氧 化的有机质称作活性有机质, 其碳部分即为 234 。 C>13% 氧化法操作相对简单, 适用于大批量样品的 分析, 在评价不同土壤有机质特性、 各种因子对土壤 有机物质质量的影响以及腐殖质的矿化等方面, 是 一个极其重要的指标 ( ;,71)1,D !" #$% , EFGH ) 。 目前, 对于土壤易氧化碳的研究不多, 主要集中 在农业生态系统 ( ?*!)& !" #$% , EFFK ; 沈宏等, EFFG , #$$$ ; 邵月红, #$$K ) 及易氧化碳的综述方面 ( 沈宏 等, EFFF ; 王晶等, #$$B ; 杨丽霞和潘剑君, #$$% ; 吕国 红等, #$$L ) 。此外, 姜培坤 ( #$$K ) 采用高锰酸钾氧 化法在 浙 江 省 玲 珑 山 ( 中 亚 热 带) 对不同林分的 234 作了研究, 倪进治等 ( #$$E ) 使用重铬酸钾氧化 对浙江省 EE 个土壤的 234 作了研究。 武夷山拥有世界同纬度带现存面积最大、 保存 最完整的中亚热带森林生态系统; 典型的地带性森 林类型为常绿阔叶林群落, 自然资源丰富。随海拔 高度的上升, 植物组成、 群落结构、 土壤温湿度、 水分 条件、 土壤养分、 有机碳含量、 土壤细根、 微生物生物 量及活性以及土壤动物等一系列生物和生态因子将 发生改变( M&N=/,&’ !" #$% , EFFK ; O)*6’&, EFFG ; 2N!1 !" #$% , #$$% ) , 从而影响到 234 的含量与分解。本 试验利用高锰酸钾 ( C>13% ) 氧化法研究了武夷山不 同海拔土壤 234 的含量、 变化特点以及土壤总有机

碳、 土壤温、 湿度对 234 的影响, 为正确预测全球气 候变化的趋势、 揭示区域森林土壤碳循环规律, 为不 同海拔土壤碳对未来全球变暖的响应提供基础数据。 !" 研究地区与研究方法 !# !" 自然概况 试验 地 设 在 福 建 省 武 夷 山 国 家 自 然 保 护 区 ( EEHP#HQR —EEHPKEQR, #HPBBQS—#HPK%QS ) , 地处福 建省西 北 部 的 武 夷 山 脉 脊 部, 年 均 气 温 E# T U 年均相对湿度 G#V U GKV , 年均雾日 E$$ ( EG T , 以上, 年均降水量约 # $$$ ==。境内以黄岗山为主 峰, 海拔高 # EKG =, 植被垂直带谱分布完整 ( 汪家 社等, #$$B ) 。试验地概况: E )中亚热带常绿阔叶林 ( ’6’&7&’’1 /&,!(*’!: :,&’59, R?< ) , 海拔 K$$ = 左右, 复层林结构, 种类组成复杂, 优势种是米槠 ( &#’"#() *+’,’ -#.$!’,,) , 还有甜槠 ( &W !/.!, ) 、 木荷 ( 0-1,2# ’3) +!.4# ) 和黄杞 ( 5(6!$1#.7,# 8!(9!$,, ) 等, 乔木层*均 胸径 FW # 0=, 林冠较高, 郁闭度较大; 土壤为山地黄 壤, 土层厚 ( "G$ 0= ) ( 方燕鸿, #$$K ) , 上覆盖枯枝 落叶 B U % 0=; # )针叶林 ( 0,1):’&,N5 :,&’59, 4< ) , 海 黄山松 ( :,(3’ "#(;#(!(’,’) )肿节竹 拔 E #$$ = 左右, ( <$,6*’"#-1/32 *!7*6*(#"32 ) 群落, 林相较整齐, 种 类组成简单, 上层以黄山松为主, 黄山松*均胸径 ## 0=, 下层肿节竹较多, 有少量木荷、 甜槠等, 土壤 为山地黄壤, 土层较厚 ( BK 0= 左右) , 表层多细根, 上覆盖枯枝落叶 K U H 0=; B )亚高山矮林 ( (D!&: :,&X ’59, 8<) 海拔 E G$$ = 左右: 白檀 ( 0/2+$*-*’ +#(,-3) $#"#) 群落, 以落叶树种为主, 树干常扭曲, *。 有紫茎 ( 0"!;#.",# ’,(!(’,’) 、 合轴荚! ( =,43.(32 ’/2) +*7,#$!) 和华山矾 ( 0/2+$*-*’ -1,(!(’,’ ) 等植物, 土壤 为山地黄壤, 土层厚 ( "H$ 0= ) , 上覆盖枯枝落叶 % U K 0=; % )高 山 草 甸( !*@)1’ =’!(,D , Y> ) , 海拔 # E$$ = 左 右, 青茅 ( &#$#2#6.*’",’ 4.#-1/".,-1# )群 落, 群落结构非常简单, 草本植物以禾本科青茅为 主, 有芒属 ( >,’-#("13’ ) 、 莎草科 ( 4+@’&!0’!’ ) 、 石松 ( ?/-*+*7,32 -$#@#"32) 等, 土壤为高山草甸土, 土层 较薄 ( #K 0= 左右) , 上覆盖枯草 E U # 0=。 !# $" 样地设置 选择以上有代表性的 % 个植被类型, 随机布置 样地; 在每个群落中, 设置 B 个重复的 B = Z B = 的 样地, 共计 E# 个。不同试验地土壤的基本理化性质 见表 E 。

徐] 侠等: 武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳 表 !" 不同植被类型土壤的理化性质 #$%& !" ’()*+,$- $./ 0(12+,$- 0340)35+)2 46 24+-2 +. 6473 2+5)2
植被类型 常绿阔叶林 土层厚度 ( !") + , ’+ ’+ , 2/ 2/ , 1+ 针叶林 + , ’+ ’+ , 2/ 2/ , 1+ 亚高山矮林 + , ’+ ’+ , 2/ 2/ , 1+ 高山草甸 + , ’+ ’+ , 2/ 2/ , 1+ 土壤湿度 (# ) ’-. -/ ’3. 4’ ’3. +/ 12. ’5 43. -3 44. -4 05. /2 3-. ++ /0. -+ ’2+. 40 ’+/. 3/ -/. 30 土壤温度 ($ ) ’0. 11 ’0. ++ ’-. 13 ’3. /1 ’3. +3 ’/. 10 ’4. 03 ’4. ’1 ’2. // ’4. /5 ’4. +’2. /5 总有机碳 ( "%?% & ’ ) 10. 12 20. -/ 20. -’ 15. -5 2-. 01 25. 5/ -4. 45 1/. 42 4’. 54 ’25. 45 ’+-. 5’ 42. 50 全氮 ( "%?% & ’ ) /. 13 1. -2 1. 35 /. 21. ’3 /. /0 0. +/ 3. +/ /. ’2 ’+. +3 0. 53 /. 4/ 全硫 ( "%?% & ’ ) +. 2+. ’4 +. ’+. ’5 +. 2+ +. +5 +. /3 +. ’5 +. 21 +. -1 +. 35 +. /碳( 氮 0. /0 3. +3 /. 0/ 5. 4/ 3. 35 1. 50. 5-. 10 3. 2’ ’2. -’ ’’. 53 3. ++

’’’-

)* 1. /2 1. 02 1. 03 4. 54 1. -3 1. -2 1. 43 1. 0/ 1. 5+ 1. /4 1. 02 /. +1

!8 9" 样品的采集与处理 在每个小样地内, 用直径为 2 !" 的土壤取样器 ( 6789 !7:8;%) 采取 + , ’+ 、 ’+ , 2/ 和 2/ , 1+ !" 层土 各 4 份, 每份土壤样品由在对应的样地中随机采取 的 ’+ 个土芯混合而成; 每个海拔高度试验地计 5 个 样品, 共计 43 份土样; 采样时间为 2++3 年 ’+ 月下 旬, 样品即带回室内处理, 并风干, 过 2 "" 土筛。 !8 :" 分析方法 土壤易氧化碳的测定采用 <=;>1 氧化法 ( ?9@8: !" #$% , ’55/ ; 沈宏, 2+++ ) 、 分 光 光 度 计 AB:8B6 2+22 比色测定; 土壤微生物量碳 ( C=?D ) 的测定采用氯 仿 熏 蒸E培 养 法( FG;H8;67; , ’5-3 ;I@;!G !" #$% , ’50- ) 。 土壤总有机碳 ( J>D ) 、 全氮、 全硫的测定使用 IAKL> MN 元素分析仪测定 ( 采用 4 月土样数据) ; 土壤 )* 值, 土O 水 P ’O 2. / 水浸提, 电位法测定 ( Q? -0/5E0- ) ; 土壤湿度的测定 ( Q? -044E0- ) , 土壤温度 由 N8ED7: 31++ 测定。 !8 ;" 数据处理 不同海拔高度、 不同土壤层次的土壤易氧化碳, 总有 机 碳 含 量 等 的 差 异 运 用 >;GER@S AT>IA 分 析; 采 用 线 性 回 归 方 法 分 析 土 壤 K>D 与 C=?D、 J>D 、 土壤 JT 及 C=?D 与 J>D 的相关性。分析采 用 CUCC ’’. / 统计 软 件 进 行; 文 中 图 均 通 过 MV!G9 2++4 获得。 <" 结果与分析 <8 !" 不同海拔植被土壤易氧化碳的含量 由图 ’ 可 见, 土壤易氧化碳 ( K>D )含 量 在 + , ’+ 和’+ , 2/ !"土层均呈现随海拔高度的上升而
图 !" 各群落不同土层易氧化碳的含量 =+>& !" ?*47.5 46 @A’ +. /+66)3).5 24+- -$1)32 +. 6473 2+5)2
A, ?, D, W 和 @, X, !, Y 分别表示 + , ’+ !"、 ’+ , 2/ !"、 2/ , 1+ !" 土 层不同海拔样地间的差异性, 字母不相同表明存在显著差异, ’+ , 2/ & Z +. +/ ; !" 柱状上方!! 表示 + , ’+ !" 及 2/ , 1+ !" 土层差异, !表示同一海拔高度不同土层间存在显著差异, ! & Z +. +/ ; !! & Z +. +’ 。

增加的趋势 A= [ W\ [ D\ [ M?\; 除 + , ’+ !" 土层 的 M?\ 和 D\ 外, K>D 含量在不同海拔有显著差异 ( & Z +. +/ ) 。高山草甸表层 + , ’+ 和 ’+ , 2/ !" 土 壤中 K>D 含量为 ’2. 31 和 5. 40 "%?% & ’ , 分别为矮 林对应土层的 ’. /’ 和 ’. 00 倍, 针叶林的 2. 1- 和 2. 25 倍和米槠林的 2. /3 和 2. 04 倍。在 2/ , 1+ !" 土壤层次, 不同海拔群落土壤 K>D 含量差异不显著 ( & [ +. +/ ) , 在海拔梯度上也未表现出明显的趋势。 在同一群落, 除 M?\ ’+ , 2/ !" 土层的 K>D 含 量大于 2/ , 1+ !" 外, K>D 含量随着土层深度的增 。 加而减小, 差异显著 ( & Z +. +/ ) <8 <" 易氧化碳和总有机碳、 微生物量碳、 土壤温、 湿 度、 土壤全氮等的关系 对土壤易氧化碳与总有机碳、 微生物量碳、 土壤 湿度及全氮进行相关分析, 结果表明: 上述各变量两

...4

B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B 生态学杂志B 第 52 卷B 第 2 期B

图 !" 土壤易氧化碳与总有机碳、 微生物量碳、 土壤湿度及全氮的相关关系 #$%& !" ’())*+,-$(. /*-0**. 12’ 0$-3 42’,567’,8($+ 9($8-:)* ,.; 4< 表 !" 土壤易氧化碳碳与土壤微生物生物量碳以及土壤总有机碳的关系 ( 9%?% = > ) 4,/& !" ?)(@*)-$*8 (A 12’ B 42’,567’ B 42’ $. ;$AA*)*.- 8($+ +,C*)8 $. A(:) 8$-*8
植被类型 常绿阔叶林 土层厚度 ( !") , - ., ., - 53 53 - /, 针叶林 , - ., ., - 53 53 - /, 亚高山矮林 , - ., ., - 53 53 - /, 高山草甸 , - ., ., - 53 53 - /, 易氧化碳 *均值 /0 1/ 60 65 60 32 30 .. /0 ., 60 7. 40 67 /0 11 60 2, .50 7/ 10 64 60 2. 标准差 ,0 ,2 ,0 5. ,0 ,4 ,0 /1 ,0 ., ,0 .3 ,0 56 ,0 .1 ,0 .5 ,0 14 ,0 36 ,0 ,/ 微生物生物量 *均值 ,0 33 ,0 6. ,0 65 .0 ,, ,0 67 ,0 6/ 50 65 ,0 75 ,0 66 60 4, .0 .3 ,0 3. 标准差 ,0 .1 ,0 63 ,0 ,1 ,0 52 ,0 .2 ,0 .5 ,0 63 ,0 35 ,0 ,7 ,0 , ,0 74 ,0 ,3 土壤总有机碳 *均值 /40 /5 540 23 540 2. /10 21 520 4/ 510 13 260 61 /30 65 6.0 16 .510 61 .,20 1. 650 14 标准差 /0 2. /0 5, .30 51 ./0 ,1 /0 26 .0 47 .,0 5/ 60 14 70 65 6,0 53 660 31 ./0 ., #$% & ’$% (( ) .,0 5, ..0 33 .50 /6 .,0 57 ./0 26 .50 ,3 ..0 61 ..0 ,. ..0 31 10 22 40 71 ..0 53 )*+% & ’$% (( ) .0 ./ .0 ,4 .0 .. 50 ,. .0 51 .0 ./ 60 .7 .0 62 .0 ,6 50 1/ .0 ,2 .0 33

两之间的相关性均达到极显著水*。在沿海拔梯 度, #$% 与全硫显著相关 ( ! 8 ,0 ,. ) , 与土壤温度呈 显著负相关, 与 9: 值间的相关性不显著。 土壤易氧化碳占总有机碳的比例为 40 71( ./0 26( ; 大于微生物量碳占总有机碳的比例 ( .0 ,6( - 60 .7( ) ( 表 5) 。 D" 讨" 论 研究表明, 高海拔植被土壤易氧化碳的含量高 于低海拔植被的土壤。因为不同海拔高度分布有不

同的植被类型, 依次为米槠林群落、 黄山松;肿节竹 群落、 白檀群落, 以及青茅群落, 它们的凋落物和根 、 根系分布情况均 系分泌物的多少、 化学组成 ( % & <) 会影响到易氧化碳的含量。 #=>? 等 ( 5,,/ ) 对不同 海拔和 不 同 地 理 景 观 区 域 森 林 土 壤 生 态 系 统 的 )*+% 、 土壤有效碳等进行的研究亦表明, 景观异质 性可显著改变地下生物群落的结构, 进而改变凋落 物分解和土壤碳循环等生态过程 ( @A "# $%& , 5,,3 ) 。 林分不同导致的凋落物种类不同, 会影响微生物群 体的数量, 所以林分可能影响微生物量和碳利用效

徐X 侠等: 武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳

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率 ( !"#$#% & ’()*, +,,- ; ./0*1%(2, +,-, ) , 从而导致 ( 5667 ) 报道, 不 沿海拔梯度 34’ 的变化。姜培坤 同海拔高度下的土壤由于承接凋落物和根系分泌物 的类型不同, 形成的土壤碳库特别是活性碳状况会 存在很大差异。已有研究 ( !"#$#% !" #$% , +,,- ; 8/9 %"2 !" #$% , +,-- ) 指出, 草地比耕地和林地更易促使 土壤微生物的增长。草本植物细根系发达, 密集于 表层, 根系分泌物和衰亡的根是微生物丰富的能源 物质 ( :2;)$ & <"#=, +,,+ ) 。如青茅群落和米槠群落 相比, 青茅的根系集中分布于土壤表层, 表层根茎部 分的生物量占该土层地下部分生物量的绝大部分 ( 陈佐忠, 566+ ) , 而米槠林在土壤表层只有很少的 根系分布, 这与细根生物量的分布一致。而在黄山 松9肿节竹群落, 由于竹鞭外面有一厚的蜡质层, 透 水、 透气性差, 抗逆性强, 且组成其细胞壁的物质主 要是纤维素、 半纤维素和木质素 ( 张齐生, +,,7 ) , 不 易受微生物影响, 短期内对 34’ 影响较小; 而黄山 松整株均含有松脂, 凋落物等也不易被分解。森林 的枯枝落叶层每年通过淋失 ( 溶) 、 分解等过程向矿 质土壤层提供大量有机碳和养分, 有利于微生物的 生长, 而凋落物经微生物作用的循环, 成为 34’ 的 重要来源。 土壤易氧化碳和微生物量碳的含量在不同土层 中均随土层深度加深而递减, 与 >4’ 的变化趋势一 致。研究表明, 除了在 57 ? @6 A2 土层 34’ 和 >4’ 无显著相关, 在不同样地的 6 ? +6 和 +6 ? 57 A2 土 层及相同海拔样地的不同土层间, 34’ 和 >4’ 显著 相关 ( & B 6C 67 ) 。这与姜培坤 ( 5667 )在浙江省玲 珑山对土壤 >4’ 以及各活性碳 ( D4’ , :E!’ , 34’ ) 对 >4’ 和 34’ 的 之间的分析结果和沈宏等 ( +,,- ) 分析结果一致。这主要是 5 类活性碳含量在很大程 度 上 取 决 于 土 壤 总 有 机 碳 含 量( ./0*1%(/ & D(2%A$ , +,-, ) , 而由于下层土壤受生物影响少, 总 有机碳在土壤中分布随土层的加深而减少。王清奎 等 ( 5667" ) 的 研 究 也 表 明, 生 物 活 性 有 机 碳 库、 :E!’、 F:4’ 、 GF’ 、 HI9’ 的含量均和 >4’ 显著相 关, 说明了土壤易氧化碳在较大程度上依赖于总有 机碳的贮量。虽然这 5 类碳的测定方法和所指有效 碳的部分不尽相同, 但其均可在不同程度上反映有 机质的有效性, 指示土壤有机质或土壤质量 ( 杨丽 霞和潘剑君, 566@ ) 。此外, 上层土壤接收全部的植 物凋落物和有相对较多的根系分布, 而凋落物和根 系分泌物经微生物作用的循环, 成为易氧化碳的重

要来源。结果表明, 高山草甸土 34’ 含量显著高于 , 较低的温度有可 矮林、 针叶林和阔叶林 ( & B 6C 67 ) 能有利于 >4’ 的积累。.JK" 等 ( +,,- ) 的研究也表 明, 总有机碳含量高的高湿草原表土层 ( 6 ? +6 A2 ) 比总有机碳含量低的农业土壤表土中潜在的可矿化 有机碳库要大。 土壤湿度、 土壤温度和可利用的残留物的季节 变化对土壤活性有机碳和它的活性有显著的影响 ( DL"M93"NO" !" #$% , +,,7 ) 。 .1/(=0 等 ( +,,, ) 和 N"/ P*%)*= 等 ( +,,5 )的研究表明, 在湿度高的环境下, 真菌快速增长, 这有利于活性有机碳的增长。 <;"( 等 ( 5666 ) 也报道了土壤湿度和温度的短期波动可 能对活性有机碳有较大的影响。本研究表明, 在不 同海拔高度和不同土层, 34’ 含量与其对应的土壤 湿度呈显著正相关关系 ( & B 6C 67 ) 。 I;%$*1 和 P(%M ( +,-Q ) 也发现微生物活性随着土壤湿度的增加而 增加。湿度影响微生物活性, 自然影响 34’ 的周转 ( .A*" & ’"1R"=="%, +,,6 ) 。因此, 在中亚热带武夷 山地区, 土壤湿度对土壤微生物的动态变化有一定 的影响, 从而影响到 34’ 的含量。此外, 温度也是 一个不可忽视的因素。研究表明, 34’ 含量与其对 应的土壤温度在相同群落的不同土层间相关显著 ( & B 6C 67 ) , 在沿海拔梯度, 呈现出显著的负相关 (& B 6C 67 ) 。温度影响 34’ 的含量, 较低的温度 (高 海拔) 有利于土壤有机碳的积累。由于陆地比全球 的增暖速率更快 ( 8<’’ , 566+ ) , 温度的升高有可能 促进 34’ 的分解, 导致更多的 ’45 进入大气。 土壤易氧化碳和微生物量碳存在着极显著正相 关, 表明了这 5 类活性碳之间关系密切。在不同植 被类型间, 随着土壤易氧化碳含量的升高, 微生物量 碳也相应升高, 二者呈正相关。这也显示出微生物 可以调节土壤中碳的周转 ( D"="=, +,,+ ) , 是促使土 壤中有机物和植物养分转化、 循环的动力因素, 是稳 定态养 分 转 化 为 有 效 态 养 分 的 催 化 剂 ( ’"1)*1 !" #$% , +,-@ ; 王清奎等, 5667R) 。与许多研究结果一致 ( <"#= & ’="1S, +,,Q ; T(# & 3#"/, 5667 ) , 微生物量 碳占总有机碳的比例为 +C 6UV ? UC +QV ( 表 5) , 远 小 于 氧 化 碳 占 总 有 机 碳 的 比 例( -C Q,V ? +@C WUV ) 。姜培坤 ( 5667 ) 的研究表明, 微生物量碳 占总有机碳的比例为 6C ,6V ? 5C 7+V , 小于易氧化 碳的 WC 6UV ? 5,C 75V 。不同测定方法得出的土壤 活性有机碳的大小有较大的差异, 但它们均在一定 程度上表征了土壤中活性较高部分的碳量。

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) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 生态学杂志) 第 $0 卷) 第 0 期) 王清奎,汪思龙,冯宗炜,等* $%%+1* 土壤活性有机质及其 与土壤质量的关系* 生态学杂志, %( (.) : +!.-+!"* 王清奎,汪思龙,高) 洪,等* $%%+2* 杉木人工林土壤活性 有机质变化特征* 应用生态学报, !& (0) : !$0%-!$0,* 徐阳春,沈其荣* $%%$* 长期免耕与施用肥有机肥对土壤微 生物生物量碳、 氮磷的影响* 土壤学报, ") (!) : #"-"+* 杨丽霞,潘剑君* $%%,* 土壤活性有机碳库测定方法研究进 展* 土壤通报, "( (,) : +%$-+%/* 张齐生* !""+* 中国竹材工业化利用* 北京: 中国林业出版社* ( 政府间气候变化委员会) * $%%!* 第三次评估报告* 北 34(( 京:气象出版社* 5671 89,(1:21;;1< =* !""%* 4:>?6>@1; 6AB@A?7?C< 1?1;D<>< AE CF7 <A>; B>6:A2>1; @A@G;1C>A?< AE FGB>H IA?7 AE J1;>6>1 ( K@1>?) * !"#$ %#"$"&’ ( %#")*+,#-./’, %% : 0,"-0+"* 5?H7:<A? =L,MAB<6F NL* !"#"* &1C>A?< AE B>6:A2>1; 2>AB1<< 61:2A? CA CAC1; A:O1?>6 61:2A? >? 1:12;7 <A>;<* !"#$ %#"$"&’ ( %#")*+,#-./’, %! : ,0!-,0"* 5PQ1 L5,&>67 (R,KACAB1DA: M* !""#* (1:2A? 1?H ?>C:AO7? B>?7:1;>I1C>A? >? C1;;O:1<< @:1>:>7 1?H 1O:>6G;CG:1; <A>; @:AS E>;7<* !"#$ !)#+0)+ !")#+.’ "1 2,+/#)3 4"5/03$,&% :",$ $"+!* 5:?A;H KK,T7:?1?H7I 39,&G<C1H UV* !"""* 8>6:A2>1; :7<@A?<7 AE 1?H 16>H EA:7<C <A>; CA 7W@7:>B7?C1; <A>; Q1:B>?O* %#"$"&’ 306 7+/.#$#.’ "1 !"#$-, "* : $."-$,,* X1GFG< 9,41:7 M(,(AC7 U* !""#* VEE76C< AE C:77 <@76>7< <C1?H 1O7 1?H <A>; CD@7 A? <A>; B>6:A2>1; 2>AB1<< 1?H >C< 16C>Y>CD >? 1 <AGCF7:? 2A:71; EA:7<C* !"#$ %#"$"&’ ( %#")*+,#-./’, "* (#) : !%00-!%#"* X;1>: J9,U7E:AD &MX,U><;7 U* !""+* KA>; 61:2A? E:16C>A?< 21<7H A? CF7>: H7O:77 AE AW>H1C>A?,1?H CF7 H7Y7;A@B7?C AE 1 61:2A? B1?1O7B7?C >?H7W EA: 1O:>6G;CG:1; <D<C7B<* 25-8 ./3$#3 4"5/03$ "1 2&/#)5$.5/3$ 9+-+3/)*, #& : !,+"-!,//* (1:C7: 8&,&7??>7 M5* !"#,* MD?1B>6< AE <A>; B>6:A2>1; 2>AS B1<< Z G?H7: I7:A 1?H <F1HAQ C>;;1O7 EA: <@:>?O QF71C,GS <>?O
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土壤易氧化碳和土壤氮之间呈极显著相关, 这 、 徐阳春等 ( $%%$ ) , 的研究结果一 与沈宏等 ( !""# ) 致。这是因为土壤有机质中氮的含量会影响到微生 物对其的分解、 利用速度。土壤全氮含量的总趋势 是随海拔的上升而增大 ( 表 !) , 表明在一定范围内, 含氮量高的有机质易被微生物分解, 迁移、 转化速度 快, 从而对土壤中有效碳的含量产生一定影响。 研究表明, 武夷山不同海拔高度估测的土壤易 氧化碳的含量要大于土壤微生物生物量碳; &’( 含 量随海拔的上升而增加, 随土层的加深而减少, 受到 土壤总有机碳含量、 土壤温度、 湿度、 凋落物量、 根系 分泌物等一系列因素的影响。 由于土壤活性有机碳还未有统一的定义和测定 方法, 如何评价目前所测定的土壤易氧化碳沿海拔 梯度变化特征在陆地生态系统碳循环或区域碳*衡 中的作用和意义需要进一步研究。
致) 谢) 研究得到武夷山自然保护区管理局大力协助; 在试 验过程中, 得到了浙江林学院生态环境研究所姜培坤教授的 不吝指教, 在此深表感谢! 参考文献 陈佐忠,汪诗** $%%!* 中国典型草原生态系统* 北京:科 学出版社* 方燕鸿* $%%+* 武夷山米槠、 甜槠常绿阔叶林的物种组成及 多样性分析* 生物多样性, !" ($) : !,#-!++* 姜培坤* $%%+* 不同林分下土壤活性有机碳库研究* 林业科 学, #! (!) : !%-!.* 倪进治,徐建民,谢正苗* $%%!* 土壤生物活性有机碳库及其 表征指标的研究* 植物营养与肥料学报, $ (!) : +/-/.* 吕国红,周广胜,周 ) 莉,等* $%%/* 土壤溶解性有机碳测 定方法与应用* 气象与环境学报, %% ($) : +!-++* 邵月红,潘剑君,孙) 波* $%%+* 长期施用有机肥对瘠薄红 壤有效碳 库 及 碳 库 管 理 指 数 的 影 响* 土 壤 通 报,"& ($) : !00-!#%* 沈) 宏,曹志洪,胡正义* !"""* 土壤活性有机碳的表征及 其生态效应* 生态学杂志, !’ (.) : .$-.#* 沈) 宏,曹志洪* !""#* 长期施肥对不同农田生态系统土壤 有效碳库及碳素有效率的影响* 热带亚热带土壤科学, $ (!) : !-+* 沈) 宏,曹志洪,徐志红* $%%%* 施肥对土壤不同碳形态及 碳库管理指数的影响* 土壤学报, "$ ($) : !//-!0.* 王) 晶,谢宏图,朱) *,等* $%%.* 土壤活性有机质的内涵 和现代分析方法概述* 生态学杂志, %% (/) : !%"-!!$* 汪家社,宋士美,吴焰玉,等* $%%.* 武夷山自然保护区螟 蛾科昆虫志* 北京:中国科学技术出版社*

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徐a 侠等: 武夷山不同海拔植被土壤易氧化碳 !"##$ %&’( &)*+$’, ,+)-&$ +$. /’,)&-’+( -’&/+%% &$ ,&$%#0 12#$,#% &3 )#,(+/+!’&$ %’!#%4 !"#$%&"’( )#%(%*+, !" : 5667 5884 9#$:’$%&$ ;<,=&"(%&$ ;<4 5>6?4 @A# #33#,!% &3 -’&,’.+( !)#+!0 /#$!% &$ /#!+-&(’%/ ’$ %&’(4 !4 B /#!A&. 3&) /#+%2)’$* %&’( -’&/+%%4 ,%"( -"%(%*+ . -"%#/01"23$+, #: 58>7CDC4 E#$.)+ EF, <+)+A GH4 CDDI4 J&/K+)’%&$ &3 (+-’(# &)*+$’, /+!!#) 3)+,!’&$+!’&$ !#,A$’12#%4 ,%"( ,#"04#0 ,%#"03+ %5 610$"#’ 7%8$4’(, $# : 5?5?75?CL4 M#3)&N O;P,P(+’) Q94 5>>R4 JA+$*#% ’$ %&’( &)*+$’, /+!!#) "’!A ,)&KK’$* +% /#+%2)#. -N &)*+$’, ,+)-&$ 3)+,!’&$% +$.
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J $+!2)+( ’%&!&K# +-2$.+$,#4 9(’43 ’4: ,%"(,!"" % !"$ :

R>>7IDC4 M&*$’$&" S,S’%$’#"%:’ S,<!)&$N SF,03 ’(4 5>864 T)+,0 !’&$+!’&$ &3 &)*+$’, ,+)-&$ -+%#. &$ %2%,#K!’-’(’!N !& &U’.+0 !’&$4 9%("2/ 7%8$4’( %5 ,%"( ,#"04#0, &’ : I67LC4 M’ VW,O2+$ HH,X&2 YF,03 ’(4 CDDL4 O#%K&$%# &3 /+Z&) %&’( .#,&/K&%#)% !& (+$.%(’.# .’%!2)-+$,# ’$ + =2#)!& O’,+$ )+’$3&)#%!4 ,%"( ,#"04#0, (: 56557565L4 =+2( GB,J(+): TG4 5>>?4 <&’( F’,)&-’&(&*N +$. P’&,A#/’%!)N4 J+(’3&)$’+:B,+.#/’, =)#%%4 =’+& HJ,H&$* V@,V2+$ XV4 CDDD4 <#+%&$+( ,A+$*#% &3 /’0 ,)&-’+( -’&/+%% ,+)-&$ )#(+!#. !& ,(’/+!’, 3+,!&)% ’$ %&’(% 3)&/ +)#+% &3 %&2!A"#%! JA’$+4 -"%(%*+ ’4: ;0$3"("3+ %5 ,%"(2, (’ : C>I7C>64 O2+$ HH, X&2 YF, X’//#)/+$ 9E, 03 ’(4 CDDI4 B%N$0 ,A)&$&2% /’,)&-’+( *)&"!A +$. K(+$! (’!!#)3+(( ’$ + !)&K’,+(




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