天童常綠闊葉林主要演替階段的土壤剖面及碳密度特征.docx

1、華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of East China Normal University (Natural Science)文章編號：1000-5641(2009)02-0011-1()天童常綠闊葉林主要演替階段的土壤剖面及碳密度特征周武I，郭明。仲強(qiáng)。王希華"，周恩榮口(1.華東師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)系，上海200062； 2.浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，浙江寧波315114)摘要：選擇浙江天童常綠闊葉林次生演替的四個主要階段：灌草叢、馬尾松林、木荷林與楮樹 林，研究其土壤剖面特征和碳密度的變化規(guī)律.結(jié)果顯示：(1)隨演替進(jìn)行，演替后期土壤機(jī)械 組成的

2、細(xì)顆粒比例增加，土壤容重顯著降低，pH值略有降低(但不顯著)，有機(jī)質(zhì)含量顯著增加. 1()2() cm層含水率顯著增加；(2)碳密度在演替前期和后期高于演替中期，而在剖面中間層 (1()2() cm)最低；(3) 土壤細(xì)顆粒比例與含水率顯著正相關(guān)，與土壤容重顯著負(fù)相關(guān)，土壤有 機(jī)質(zhì)與碳密度顯著正相關(guān)(PV().()1).可以認(rèn)為.隨著常綠闊葉林次生演替進(jìn)行.土壤剖面理化 性質(zhì)明顯改善.關(guān)鍵詞：演替；土壤剖面；碳密度；機(jī)械坦成；土壤pH 中圖分類號：Q948文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ACharacteristics of soil profile and organic carbon density amon

3、gsuccession stages in the evergreen broad-leaved forestsof Tian tong region Zhejiang provinceZHOU Wul , GUO Ming' , ZHONG Qiang1 , WANG Xi-hua'” . YAN En-rong(1. Department of Environment Science .East China Normal University Shanghai 200062 China ；2. I'iantong National Station of Forest

4、 Ecosystem Chinese National Ecosystem Observationand Research Netu'ork Ningbo Zhejiang 315114 China)Abstract： The main successional stages including grassland, Pinus massoniana dominated forests, Schirna superba dominated forests and Castanopsis fargesii dominated forests in the Tiantong region&

5、lt; were selected to examine temporal trends of soil profile and carbon density. The results showed： (1) soil physical and chemical properties exhibited contrasting temporal patterns with proportion of soil particulates, soil organic matter and soil moisture (1()2()cm) displaying a gradual increasin

6、g trends through succession* and with soil pH and soil bulk density generally decreasing with time； (2) soil carbon density was the lowest in the intermediate layer (1()20收稿日期：2008-08基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(30770365),浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站開放課題 第一作者：周武.男，碩士研究生.E-mail： lionelchowsina. com.通訊作者：閻恩榮.男，副教授,從事土壤生態(tài)學(xué)與

7、代謝生態(tài)學(xué)研究.E-mail eryandes. ecnu. edu. cn.21方運(yùn)震，莫江明，SANDRA B,等.鼎湖山自然保護(hù)區(qū)土壤有機(jī)碳貯量和分配特征J.生態(tài)學(xué)報，2()04. 24(1 )： 135- 142.FANG Y T, MO J M, SANDRA B, et al. Storage and distribution of soil organic carbon in Dinghushan biosphere reserveJ. Acta Ecologica Sinica, 20()4, 24( 1): 135-142.22 LU D.MORAN E, MAUSEL P.

8、 Linking Amazonian secondary succession forest growth to soil propertiesJ. Land Degradation & Development 2()02. 13-331-343.23 丁圣彥.常綠闊葉林演替系列群落下土壤性質(zhì)的比較J.河南大學(xué)學(xué)報,1999,29(3):92-96.DING S Y. Comparison of soil characteristics under different successive communities of evergreen broad-leaved for- Henan

9、 Univ (Nat Sei), 1999, 29(3)： 92-96,24 黃建軍，王希華.浙江天童32種常綠闊葉樹葉片的營養(yǎng)及結(jié)構(gòu)特征J.華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003(I) :92-97.HUANG J J, WANG X H. Leaf nutrient and structural characteristics of 32 evergreen broad-leaved species. Journal of East China Normal University (Natural Science) 2()03, 1(3)： 92-97.25 閻恩榮，王希華，周武.天童常

10、綠闊葉林不同退化群落的凋落物特征及與土壤養(yǎng)分動態(tài)的關(guān)系口 .植物生態(tài)學(xué)報， 2008.32(1)： 1-12.YAN E R. WANG X H ZHOU W. Characteristics of litterfall in relation to soil nutrients in mature and degraded ever green Broad-Leaved forests of Tiantong East of ChinaJ Journal of Plant Ecology (Chinese Version) 20()8, 32(1)：1-12.26 易蘭，由文輝.天童植被演替

11、過程中環(huán)境因子對土壤動物群落的影響J.華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006 (6):109-116.YI L, YOU W H. Influences of changes of environmental factors on soil animal community in the succession of the vegetation in Tiantong：_J. Journal of East China Normal University (Natural Science), 2006 6(11)： 109-116.27 王志剛，趙永存，廖啟林，等.近2()年來江蘇省土壤pH

12、值時空變化及其驅(qū)動力J.生態(tài)學(xué)報,2008.28(2):720- 727.WANG Z G, ZHAO Y C. LIAO Q L, et al. Spatio-temporal variation and associated affecting factors of soil pH in the past 2() years of Jiangsu Province, ChinaJ. Acta Ecologica Sinica 2008 28(2) ：720-727.28 劉鴻雁，黃建國.縉云山森林群落次生演替中土壤理化性質(zhì)的動態(tài)變化J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報.2()05,16(11).2041 -

13、2()46.LIU H Y, HUANG J G. Dynamics of soil properties under secondary succession forest communities in Mt. JinyunJ. Chinese Journal of Applied Ecology 200516(11):2041 -2046.29 何立新.湘中丘陵區(qū)兩類林分生產(chǎn)力與土壤肥力的比較研究J.中南林學(xué)院學(xué)報,1998,18(1):53-59.HE L X. Comparative studies of productivity and soil fertility of two f

14、orest stands in central Hunan's Hilly Conn- tryLJ. Journal of Central South Forestry University, 1998, 18(1) ：53-59.30 劉義.關(guān)繼義，葛建平.不同森林類型土壤肥力的差異分析J .東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，20()2,30(3):76-78.LIU Y, GUAN J Y.GE J P. Comparison of soil fertility for different forest typesJ. Journal of Northeast Forestry Universit

15、y,2002 30(3) ：76-78.31 唐炎林.鄧曉保，李玉武，等.西雙版納不同林分土壤機(jī)械組成及其肥力比較J.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(自然科 學(xué)版),2007,27(1).70-75.TANG Y L. DENG X B, LI Y W, et al. Comparison of the mechanical composnion and soil fertility between tropical seasonal rain forest soil and rubber forest soil in XishuangbannaJ. Journal of Central South F

16、orestry University, 2007, 27(1).70-75.32 金發(fā)會，李世清，盧紅玲，等.石灰性土壤微生物最碳、氮與土壤顆粒組成和氮礦化勢的關(guān)系J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2()07.18(12)： 2739-2746.JIN F H LI S Q> LU H L, et at Relationships of microbial biomass carbon and nitrogen with particle composition and nitrogen mineralization potential in calcareous soilQjj. Chinese J

17、ournal of Applied Ecology» 2007. 18 (12)： cm) along soil profile, and was "U-shaped” through succession； and (3) among soil properties» proportion of soil particulates was positively correlated with soil moisture and negatively correlated with soil bulk density； soil organic carbon po

18、sitively correlated with soil carbon density. It is concluded that soil physical and chemical properties substantially improve during secondary suc cession of evergreen broad-leaved forests.Key words: succession； soil profile； soil organic carbon density； soil mechanism composition； soil pH土壤與植物群落是森

19、林生態(tài)系統(tǒng)的兩個重要組成部分，它們之間具有非常密切的聯(lián) 系口.一方面，土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性決定著地上植物群落的種類組成、種間關(guān)系 和群落動態(tài)等；另一方面，植物群落對土壤性質(zhì)也有重要影響.因此，同一氣候類型下, 在土壤母質(zhì)和地形條件等相同時，土壤成為決定植物群落分布的主導(dǎo)因子，同時，植物群落 也成為影響土壤性質(zhì)的決定因素之一7句.群落演替過程中，土壤-植被系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能會發(fā)生相應(yīng)變化，土壤理化性質(zhì)的改變 尤為明顯研究表明：隨群落演替，土壤容重下降、含水率上升口由，土壤有機(jī)質(zhì)及速效 氮、磷增加E：，綜合肥力提W，M5. 土壤碳密度大小是影響全球氣候變化的重要因素，在區(qū) 域尺度上,土壤碳密

20、度的變化是決定區(qū)域碳源碳匯轉(zhuǎn)化的重要機(jī)制之一在生態(tài)系統(tǒng)演替過 程中，土壤碳密度不僅受植被類型和植物群落特征的影響，也受土壤性質(zhì)和其他環(huán)境因素的 間接影響.隨著全球變化問題的日益突出(尤其是大氣CO2濃度升高)，研究者對演替過程 中的C動態(tài)給予了重視，初步提出了演替過程中的C積累假說*.常綠闊葉林是我國亞熱帶地區(qū)的地帶性植被，由于長期頻繁的人類干擾，原生的常綠闊 葉林所剩無幾，替而代之的是大面積處于不同演替階段的次生植被自灌草叢至演替后 期的楮樹林，植物優(yōu)勢種,8±壤微生物和土壤動物類群更替明顯，土壤C含量增加顯 著口冗.總體來看，前期研究較好地揭示了演替過程中土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律，

21、但對演替過 程中的土壤剖面特征，以及剖面碳密度隨演替進(jìn)展變化規(guī)律的研究不夠深入.顯然，這種狀 況不能滿足在日益嚴(yán)峻的全球變化形勢下，研究者和管理者對該類生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)機(jī)制的及 時認(rèn)識和理解，從而限制了迅速制定出科學(xué)合理的保護(hù)和管理措施.基于此，本研究選擇浙 江天童的常綠闊葉林次生演替系列，以前期研究為基礎(chǔ)閔，繼續(xù)深入探索土壤剖面及碳密 度特征隨演替進(jìn)展的變化規(guī)律，為診斷該類生態(tài)系統(tǒng)在全球變化形勢下的響應(yīng)特征提供 參考.1 研究方法1.1研究區(qū)域概況和樣地描述研究地位于浙江寧波天童國家森林公園，區(qū)域概況文獻(xiàn)已多有報道本研究選擇了 天童地區(qū)的灌草叢、馬尾松(Pinas massoniana )群落、

22、木荷(Schima superba)群落和楮樹 (Castanopsis fargesii)群落代表常綠闊葉林次生演替的4個不同階段.灌草從位于天童少白嶺的近山脊防火線(29。47.180 N,121°45. 163 E),海拔145 m,是為了森林防火連年砍伐清理形成，由于該地區(qū)優(yōu)越的水熱條件，在清理當(dāng)年，會有馬尾松和 赤楠(Syzyium buxifolium )等木本幼苗，以及五節(jié)芒(Miscanthus floridulus )、芒箕(Di- cranopteris pedata )和蕨(Pteridium aquilinum )等草本定居，在植物生長旺季，群落蓋度一 般在4

23、()%左右.馬尾松林也位于少白嶺，前述灌草叢下方(29。47.841 N,121°45.213' E),海拔135 m. 群落可分為3層：喬木層主要以馬尾松和木荷組成，高度為79 m,蓋度80%;灌木層高度 1.5-4 m,蓋度為90%,主要由橙木和山磯組成.草本層稀疏；地表枯枝落葉較薄，主要以馬尾松針葉為主，分解較差.木荷群落和禪樹群落位于公園內(nèi)玲瓏巖附近,諸多文獻(xiàn)中已有介紹，此處不再贅述口"1.2野外采樣在四個演替階段各設(shè)三個平行樣地，20()7年11月，在每個樣地選取典型地段，采挖土壤剖面，剖面深度為1 m左右.土壤剖面建成后，觀察并記錄其質(zhì)地和結(jié)構(gòu)分層情況.

24、土壤剖面描述主要包括：每層土壤根系的多少、松緊度、結(jié)構(gòu)、干濕度和質(zhì)地.在完成土壤剖面描述 后，按腐殖質(zhì)層、A層、B層和BC層四層分別取土樣，現(xiàn)場編號后裝入保鮮袋，在天童國家 站實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理后，帶回上海華東師范大學(xué)以供理化性質(zhì)分析；同時用環(huán)刀取樣，測: 土壤容重，由于本區(qū)土壤下層礫石含量較多，因此僅測定了40 cm以上土層的容重.1.3實(shí)驗(yàn)室測定在實(shí)驗(yàn)室，土壤容重采用環(huán)刀法，含水率采用烘干法測定.土壤pH值采用DELTA型 pH計測定，土壤有機(jī)質(zhì)采用重銘酸鉀-稀釋熱法進(jìn)行測定.土壤機(jī)械組成采用LS13320粒度儀測定.稱取約0.08 g過2 mm土壤篩的風(fēng)干土樣，加入20 mL的2 mol/

25、L H2()2溶液去除有機(jī)質(zhì)，在電熱板上低溫消煮近干后，再加入15 mL去離子水，滴加。5 mol/L NaOH 2滴，浸泡過夜，再用超聲震蕩機(jī)震蕩30 min,最后將樣品分散液洗入進(jìn)樣槽中，讀取土壤粒徑所占比例.土壤顆粒的劃分參照以下原則，小于0. 002 mm 的組分劃分為黏粒.0.0020.05 mm的組分劃分為粉粒，大于().05 mm的組分劃分為砂 粒，并據(jù)此將土壤機(jī)械組成劃分為3個組成成分.4數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析土壤碳密度(SOCdswy)運(yùn)用以下公式估算、本研究中的碳密度為各剖面40 cm深度 以上的數(shù)據(jù).SOC dt.nsily (g cm 2 )= 土壤容重(g cm 3 )X

26、 有機(jī)碳含量(%)X 土層厚度(cm). 各演替群落土壤剖面特征數(shù)據(jù)為3個平行樣地的平均值，使用單因素方差分析法(Oneway ANOVA)檢驗(yàn)演替過程對各剖面特征是否具有顯著影響，以及剖面層次對土壤性質(zhì)是否具有顯著影響分析前，首先判斷各組數(shù)據(jù)是否滿足正態(tài)分布以及方差是否具有齊性，如 不滿足，則進(jìn)行對數(shù)轉(zhuǎn)換以滿足單因素方差分析的假定條件.方差分析過程中，將不同演替 群落和土壤不同層次作為自變量，各土壤剖面特征和土壤理化性質(zhì)作為因變量.另外，采用Pearson相關(guān)分析法對各土壤剖面特征間進(jìn)行了成對相關(guān)分析.上述分析通過SPSS11. 5完成.2. 1不同演替階段的土壤剖面特征2.1.1描述性特征

27、土壤腐殖質(zhì)層厚度在灌草叢最小，在馬尾松群落階段最大，其余兩階段介于中等.方差 分析顯示，演替前期兩階段腐殖質(zhì)厚度差異顯著，后期沒有明顯差異（P0. 05）（見表1）.表1天童常綠闊葉林主要演替階段土壤剖面特征描述Tab. 1 Characteristics of soil profiles in different successional stages of the evergreenbroad-leaved forests in Tiantong region分層剖面深度/cm根系比例松緊度結(jié)構(gòu)。干濕度質(zhì)地灌草叢腐殖質(zhì)la*A()20多松塊、碎塊潤成條B2()29少緊大塊、塊、碎塊潤成條B

28、C2960以下少緊實(shí)大石塊、塊、碎塊潤成條馬尾松群落腐殖質(zhì)7bA()14多松小塊、碎塊潤成條B14 36較少稍緊塊、碎塊潤成條BC3660以下多松塊、碎塊潤成條木荷群落腐殖質(zhì)3aA()19多稍緊碎塊、粒潮成條B19 30較少緊塊、碎塊潮成條BC3（）以下多稍緊塊潮成條榜樹群落腐殖質(zhì)4&bA()13少松小塊、碎塊潮成條AB13 21多稍緊塊、小塊潮成條B21 35較少緊塊、小塊潮成環(huán)BC3570以下多稍緊小塊、碎塊潮成環(huán)注：分層劃分標(biāo)準(zhǔn) A聚集有與礦質(zhì)組分充分混合的腐殖化有機(jī)質(zhì)的土層，B完全或幾乎完全喪失巖石構(gòu)造的土層，C母 質(zhì)層，無明顯層次發(fā)育；+在同一列中用不同字母.表示腐殖質(zhì)厚度存

29、在顯著差異，PVO.05,下同；#體積劃分，大石塊塊小塊碎塊粒從表1可以看出，灌草叢階段植物根系所占比例隨土壤深度增加而減少，在后三個演替 階段無明顯規(guī)律.土壤松緊度在灌草叢階段表現(xiàn)出隨深度增加的趨勢，在后三個演替階段也 無明顯規(guī)律.土壤結(jié)構(gòu)在四個演替階段均表現(xiàn)為隨深度增加石塊數(shù)量增多，說明越接近母 質(zhì)，巖石的分化程度越低，根系伸展困難程度增加.土壤干濕度在同一個剖面中差別不大，但 隨著演替進(jìn)展呈現(xiàn)出越來越濕潤的特點(diǎn)，說明土壤持水性隨著演皆進(jìn)展而增強(qiáng).土樣質(zhì)地結(jié) 果顯示：四個演替群落土壤均可成條（除楮樹林B層和BC層成環(huán)），說明天童地區(qū)的土質(zhì)黏 著性適中，演替對土壤質(zhì)地的影響較小.2. 1.2

30、 土壤容重與含水率由表2可見，在同一階段，隨土壤深度增加，土壤容重有增大的趨勢，而土壤含水率變化 并沒有明顯的規(guī)律性；隨演替進(jìn)展，土壤容重減小，土壤含水率上升.表2天童常綠闊葉林主要演替階段土壤容重與含水率沿剖面的變化Tab. 2 The changes of soil bulk density and soil water content along soil profile amongsuccessional stages in the evergreen broad-leaved forests of Tiantong region(rz = 3)土壤剖面容重/(g cm-')土

31、壤剖面的含水率/%m舀p/i e又()1 () cm1()2()cm2()4() cm平均。1() cm1()2() cm2()4() cm平均灌草叢1.08 ±1. 17 ±1. 3。士1. 18±15.90±17,07 +15. 75±1624 ±().06-(). 12，0. 03"0. 1P(). 58a1.3P146®馬尾松群落0. 98 ±0. 96 ±1.09±1.01 ±18. ()6 土16.27 ±18. 17±175() 士().()

32、7就0.().21"().W2. 9(沖0. M4. B4ah3()(沖木荷群落0. 90±0. 93 ±1.01 ±().95 士25. 11 ±22. 23 ±21.39土 一91 士0. 05ab().10k0. 09ab().(I9bc1.67 泌2.1.45ab04。次楮樹群落(). 73 ±0. 76 ±().«5 ±0. 7K ±27.52±29. 55 ±31.77 土2961 ±(1()()3。0. 15b() 14c12. 28bL 1

33、2。1L74b«71d注：數(shù)據(jù)為平均值士標(biāo)準(zhǔn)差( =3)；同列中標(biāo)有不同字母的數(shù)值表示存在顯著性差異，PV().()5.下同.方差分析顯示，隨演替進(jìn)行，土壤剖面容重在各層均顯著降低(PV0.05);含水率在() 10 cm和2()4() cm兩層變化不顯著(PX). 05), 1020 cm有顯著變化(PV0.05),說明演 替對土壤剖面容重以及含水率影響較大.2. 1.3 土壤 pH 值由表3可見，不同演替階段土壤剖面從表層到底層，pH值略有增高，但方差分析顯示剖面各層pH值變化不顯著(P>(). 05).隨演替進(jìn)行，各層pH具有降低的趨勢.但也不顯著表3 天童常綠闊葉林主要

34、演替階段土壤pH值沿剖面的變化Tab. 3 The changes of soil pl I along soil profile among successional stages in the evergreenbroad-leaved forests of Tiantong region(zz = 3)演替階段() 1() cm1()2() cm2()4()cm平均灌草叢3. 79 ± (). 23*3. 74 ±0. 1Ha3. 85 ±(). 2(尸3. 79 ± 0. 1K8馬尾松群落3. 79 ± (). 2V3. 79 

35、7; 0. 35®4. ()2 ± 0. 22a3. H6 ±0, 27&木荷群落3.56±().213. 81 ±0.3. 87 ± (). 25a3. 75 ± (), 24a榜樹群落3. 60 ±0. l«a3. 64 ± (). 2()。3. 69 ± 0. 26,3.64±(). 19&2.1.4 土壤機(jī)械組成由圖1可見，在各演替階段土壤剖面，表層黏粒(<0. 002 mm)從上到下均有增加趨勢, 即土壤表層細(xì)顆粒相對較少，而下層較多；土壤粉粒

36、與砂粒沒有明顯的變化規(guī)律.從演替進(jìn) 程來看,黏粒在演替前期的變化并不明顯，但到演替后期的木荷群落和榜樹群落階段明顯增 大；粉粒在演替前期的灌草叢和馬尾松群落所占比例較低，而在演替后期的木荷與樗樹群落 所占比例較高；砂粒與粉粒的變化趨勢相反，即在演替前期的灌草叢和馬尾松群落含量最 高，而在演替后期階段比例下降顯著.2. 1.5 土壤有機(jī)質(zhì)及碳密度不同演替階段同一剖面層次比較顯示，腐殖質(zhì)層的有機(jī)質(zhì)含量差異顯著(PV0. 05).兩 兩比較表明：楮樹群落與灌草叢群落有顯著差異(F<().()5),與其它群落差異不顯著(P> 0.05)；其它兩兩差異不顯著.這一現(xiàn)象反映，常綠闊葉林演替初期

37、與后期土壤腐殖質(zhì)含量變化較大，演替中期變化平穩(wěn).各演替階段有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著（P>0.05）.將剖面各層進(jìn) 行平均后，演替前期（灌草叢和馬尾松群落）土壤有機(jī)質(zhì)含量變化較小，后期（木荷和榜樹群 落）增加，但不顯著（P>0. 05）（見表4）.S黏粒粉粒函砂粒0080iniHiInliiiIIIIIIVIIIIIIVII111 IV灌草叢馬尾松群落木荷群落I II III IV a樗樹群落圖1天童常綠闊葉林主要演替階段土壤剖面的機(jī)械組成Fig. 1 Changes of mechanical composition along soil profile among successio

38、nal stagesin the evergreen broad-leaved forest of Tiantong regionI ()10 cm； 1()2()cm；皿 2()4() cm； IV 4()6() cm $ a 平均值表4天童常綠闊葉林主要演替階段土壤剖面有機(jī)質(zhì)含置與有機(jī)碳密度Tab. 4 The changes of soil organic matter and soil organic carbon density along soil profileamong successional stages in the evergreen broad-leaved fore

39、sts of Tiantong region ( = 3)腐殖質(zhì)10 cm1()2() cm 2()4() cm平均()10 cm1()2() cm 2()40 cm平均92. 29 ±46. 14±26.91 ±1«. 38 士30. 47 ±4. 96 ±3. 17 ±4. 8() 士4.31 ±1. 15&0. 27A0. 22a(). 64a12.84&0. 02a(). 05al). 17*1.25a125. 39 ±47. 10 ±29. (M) ±16.

40、40 ±3(). 83 ±4.67 士2. 79±3. 64±3. 70 ±1. «9ab0. 96a0. 2()a（）.2社14. 27®().12"().()3，(L 11s1. 1Ha105. 05 ±57. 97 ±32. ()5 ±15.05 ±35.02 士5. 24±2. 94±3. 11 ±3. 76 ±1.3«AbI. I8a().64aQ. 43"20.。（忡().14a0.03A0. 12a1.

41、43a128.74 土46.58 ±24. 15 ±38. 69 ±36. 47 ±3. 48 土l.«3±7. ()7 ±4. 12±().57b0. 68a0. 15*2. 5()17.93&0. 14ft0. IP(). 50b3. 53a演替階段灌草叢馬尾松群落木荷群落格樹群落有機(jī)質(zhì)/（g kg 1）碳密度/（kg m 2）在同一演替階段土壤剖面上，除楮樹群落2040 cm層土壤碳密度顯著增高外，其它群落上層（）10 cm）土壤碳密度最高，中間層（1020 cm）最低，最底層（2040 cm）處于中

42、等水平.從整個演替系列看，除中間層（10-20 cm）逐漸降低外，其它兩層無明顯規(guī)律.剖面各 層有機(jī)碳密度平均后的結(jié)果顯示，隨演替進(jìn)行，土壤碳密度具有先下降再升高的格局.2.2 土壤剖面各特征的關(guān)系由表5可見，土壤剖面上土壤容重與含水率顯著負(fù)相關(guān)（PV0.01）; 土壤含水率與土壤 機(jī)械組成各組分相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，其中，與黏粒和粉粒為正相關(guān)，與砂粒為負(fù)相關(guān).土壤容重與機(jī)械組成各組分也具有顯著相關(guān)性其中與黏粒和粉粒顯著負(fù)相關(guān)，與砂粒顯 著正相關(guān).說明土壤機(jī)械組成中高比例的粗顆粒（o. 05 mm）是增加土壤容重的主要原因. 機(jī)械組成各組分（黏粒、粉粒和砂粒）相關(guān)分析顯示黏粒和粉粒均與砂粒顯

43、著負(fù)相關(guān)，而黏粒 與粉粒顯著正相關(guān).土壤pH值與其它土壤特征參數(shù)之間相關(guān)性不顯著.土壤碳密度只與土 壤有機(jī)質(zhì)顯著正相關(guān).表5天童常綠闊葉林主要演替階段土填剖面各特征的Pearson相關(guān)分析結(jié)果Tab. 5 Pearson correlation coefficients between soil properties along soil profile amongsuccessional stages inthe evergreenbroad-leavedforests ofTiantongregion （ = 36）容重含水率pH值黏粒粉粒砂粒有機(jī)質(zhì)含水率-（）.795pH值0. 271-

44、().203黏粒-0.394-0. 555，'().057粉粒-0. 620*0. 67()-0.317().730 . 砂粒-0. 682*() 247-(). 82" -().9H6*有機(jī)質(zhì)-200一 0. 020-().288-().1500. 296-(). 207碳密度0. 31()一().245-().()47-0. 1010. 0260. 0000. 632 * -注： PV().()5, P<0. 013 討 論3.1常綠闊葉林次生演替對土壤剖面特征的影響研究表明，在森林演替過程中，土壤的理化性質(zhì)逐步得到改善mm3】.在天童地區(qū)，隨著 常綠闊葉林次生演替

45、的進(jìn)行，植物群落物種組成趨于多樣.結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，高大喬木逐漸增 多.植物根系趨向發(fā)達(dá)，土壤則漸趨疏松.從本研究結(jié)果來看，在植被演替過程中，土壤松緊 度與土壤所含根系的比例有關(guān)，即根系越多土壤越疏松（見表1）,說明根系在疏松土壤方面 有重要作用，也說明植被演替對土壤質(zhì)地具有重要的改善作用.該作用也可從土壤腐殖質(zhì)隨 演替的變化而得到反映，即：土壤腐殖質(zhì)在灌草叢最低，而當(dāng)植被覆蓋地表后，土壤腐殖質(zhì)發(fā) 生了積累.本研究中，土壤腐殖質(zhì)在馬尾松群落最高，而演替后期的木荷和樗樹群落中等.造 成這一格局的主要原因包括以下幾方面：（1）灌草叢植被生物量不高，返還土壤的枯枝落 葉本身較少，加之灌草叢遮蔭條件差.光

46、照充足，土壤有機(jī)質(zhì)分解較快，因此，灌草叢的土壤 腐殖質(zhì)最低；（2）馬尾松群落土壤腐殖質(zhì)含量較高主要與馬尾松凋落葉分解緩慢有關(guān)，即 大量的馬尾松凋落葉滯留在土壤表層，在長期的雨水淋溶條件下，使得該群落土壤表層的腐 殖質(zhì)增加；（3）木荷林和楮樹林的凋落葉主要以常綠闊葉植物為主，分解速率顯著高于針 葉植物衛(wèi)妃，加之當(dāng)演替進(jìn)行到后期階段，林內(nèi)水熱條件得到極大改善，養(yǎng)分循環(huán)速率加快, 因而腐殖質(zhì)分解也較快.因此，會降低表層土壤的腐殖質(zhì)含量.本研究顯示，土壤碳密度雖在演替前期的灌草叢較高，但在馬尾松至榜樹群落的演替系 列上逐漸升高，基本符合演替過程中的碳積累假說口妃.演替前期灌草叢碳密度較高，主要與 該階

47、段的土壤容重最大，土壤緊密有關(guān).而自馬尾松到榜樹群落的演替過程中，土壤碳密度 逐漸增加，主要是由于隨著植物物種組成的更替，植被返還土壤的凋落物質(zhì)量逐漸提高（如 C/N下降）就，導(dǎo)致了土壤動物和土壤微生物類群的增加L26,又由于不同土壤動物和土壤 微生物類群參與凋落物分解的作用不同，對土壤結(jié)構(gòu)的改造作用增強(qiáng).因此,土壤機(jī)械組成 中粉粒比例增加，土壤顆粒比表面積增大，能夠吸附更多的有機(jī)物質(zhì)；同時，土壤容重降低和 含水率增加，也能為土壤動物和微生物提供更好的生存環(huán)境，加快有機(jī)物質(zhì)分解，從而使得 凋落物分解和有機(jī)質(zhì)礦化速率提高，進(jìn)而導(dǎo)致了土壤碳密度的增加.土壤酸堿性可以綜合反映土壤化學(xué)性質(zhì)，土壤中幾乎

48、所有的反應(yīng)和過程都涉及到氫離 子的傳遞和轉(zhuǎn)換，它對土壤的其它一系列性質(zhì)有深刻影響.隨演替進(jìn)行，土壤表層凋落物 性質(zhì)的改善方，以及水熱條件的優(yōu)化，導(dǎo)致土壤真菌活動逐漸旺盛，土壤進(jìn)一步酸化，因 而pH值下降.需要指出的是：本研究中土壤的pH值顯著低于丁圣彥的研究結(jié)果,如楮 樹群落土壤表層pH在1993年為4. 03,而本次測定的數(shù)值為3. 60,木荷與馬尾松群落也有不同程度的降低.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能有：（1）實(shí)驗(yàn)方法不同；（2）采樣時間不同，不 同季節(jié)有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸、氨等含量不同；同時降雨量不同，對鹽基離子、氫離子、鋁 離子和有機(jī)酸的淋溶強(qiáng)度也不同，酸性物質(zhì)積累有差異28;（3）更需值

49、得關(guān)注的原因可能 是隨著該地區(qū)工業(yè)化程度的加劇，酸沉降增加顯著，從而導(dǎo)致土壤進(jìn)一步酸化.3.2 土壤剖面特征的關(guān)系本研究中土壤剖面各特征的相關(guān)分析顯示，土壤容重與含水率顯著負(fù)相關(guān)（PV0.01）, 反映了土壤容重大，則土壤密實(shí)，持水量減少，含水率降低.土壤含水率與土壤機(jī)械組成各組 分相關(guān)性均達(dá)到顯著水平，其中，與黏粒和粉粒為正相關(guān)，與砂粒為負(fù)相關(guān)，表明高比例土壤 細(xì)小顆粒（0. 05 mm）能夠增加土壤的持水性，而粗顆粒（0. 05 mm）持水性較差.土壤容 重與機(jī)械組成各組分的黏粒和粉粒顯著負(fù)相關(guān)，與砂粒顯著正相關(guān)，說明土壤機(jī)械組成中高 比例的粗顆粒00. （）5 mm）是增加土壤容重的主要

50、原因.土壤碳密度只與土壤有機(jī)質(zhì)顯著 正相關(guān)，說明雖然碳密度由有機(jī)質(zhì)、容重和土層厚度共同決定，但土壤碳密度大小的決定因 素是有機(jī)質(zhì)含量.這與其它的研究結(jié)果一致，如何立新紉和劉義總的研究表明，土壤機(jī)械組 成與多種生物營養(yǎng)元素的含量有較高的相關(guān)性，土壤有機(jī)質(zhì)與機(jī)械組成中砂粒含量呈負(fù)相 關(guān)，與粉粒和黏粒含量呈正相關(guān).又如唐嚴(yán)林等在研究西雙版納熱帶季雨林與橡膠林中 的土壤機(jī)械組成中發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K與土壤砂粒含量負(fù)相關(guān)，與粉粒和黏 粒呈正相關(guān).在本研究中，雖然土壤容重與碳密度的相關(guān)性不顯著，但是土壤容重是影響碳密度的重 要因素之一，因此必定也會影響碳密度的變化.由于土壤機(jī)械組成強(qiáng)烈影響土

51、壤質(zhì)地和結(jié) 構(gòu)，顯著影響土壤容重和含水率等，因此也會影響土壤碳密度.另一方面，土壤碳密度反 映土壤肥力大小，而土壤營養(yǎng)水平會引起土壤微生物和土壤動物數(shù)量，以及植被根系的變 化，其反過來也會影響土壤剖面特征.參考文獻(xiàn)1 WILLIS K J, BRAUN M, SUMEGI P et al. Does soil change cause vegetation change or vice versa? a temporal perspective from HungrayJJ. Ecology 1997> 78：740-750.2 PORAZINSKA D L, BARDGETT R D

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