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南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征

黄斌 王泉泉 李定强 肖海兵 聂小东 袁再健 郑明国 廖义善 梁晨

黄 斌, 王泉泉, 李定强, 肖海兵, 聂小东, 袁再健, 郑明国, 廖义善, 梁 晨. 南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征[J]. 土壤通报, 2022, 53(2): 374 − 383 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021080901
引用本文: 黄 斌, 王泉泉, 李定强, 肖海兵, 聂小东, 袁再健, 郑明国, 廖义善, 梁 晨. 南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征[J]. 土壤通报, 2022, 53(2): 374 − 383 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021080901
HUANG Bin, WANG Quan-quan, LI Ding-qiang, XIAO Hai-bing, NIE Xiao-dong, YUAN Zai-jian, ZHENG Ming-guo, LIAO Yi-shan, LIANG Chen. Variation Characteristics of Organic Carbon and Fractions in Soils along the Altitude Gradient in Nanling Mountains[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(2): 374 − 383 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021080901
Citation: HUANG Bin, WANG Quan-quan, LI Ding-qiang, XIAO Hai-bing, NIE Xiao-dong, YUAN Zai-jian, ZHENG Ming-guo, LIAO Yi-shan, LIANG Chen. Variation Characteristics of Organic Carbon and Fractions in Soils along the Altitude Gradient in Nanling Mountains[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(2): 374 − 383 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021080901

南岭山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化特征

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021080901
基金项目: 广东省省级科技计划项目(2018B030324001, 2019B121202006)、广东省科学院专项资金项目(2019GDASYL-0401003, 2019GDASYL-0401001, 2020GDASYL-20200302001)和广东省科学院战略性先导科技专项(2019GDASYL-0301002)资助
详细信息
    作者简介:

    黄斌:黄 斌(1986−),男,江西南昌人,博士,助理研究员,主要研究方向为土壤养分与污染物环境行为。E-mail: bhuang@soil.gd.cn

    通讯作者:

    E-mail: zjyuan@soil.gd.cn

  • 中图分类号: 714.2

Variation Characteristics of Organic Carbon and Fractions in Soils along the Altitude Gradient in Nanling Mountains

  • 摘要:   目的  为了解我国亚热带山地土壤有机碳及组分海拔梯度变化规律及影响因素。  方法  以南岭国家级自然保护区不同海拔(400  ~ 1650 m)山地土壤为研究对象,调查了土壤有机碳及组分在不同土层深度的分布及密度特征,分析了土壤理化因子的影响。  结果  (1)总有机碳、易氧化碳、颗粒有机碳、惰性有机碳含量在相对较高海拔土壤中的含量整体更高,并在针阔混交林土壤中出现最大值,而水溶性有机碳含量则在低海拔的沟谷常绿阔叶林土壤中最高。(2)有机碳及组分含量随土层深度的增加呈明显下降趋势,随海拔变化幅度最大的组分为水溶性有机碳,随深度变化幅度最大的为颗粒有机碳,不同组分占总有机碳的比例在不同海拔和深度上的变化规律有所差异。(3)南岭山地土壤有机碳密度范围为8.81 ~ 26.59 kg m−2,整体略高于与其位置相近的山地土壤,有机碳及组分密度随海拔变化趋势与各自在土壤中的含量分布规律较为类似。(4)pH、黏粒含量、全氮与有机碳及组分含量的相关性较好,RDA分析结果表明全氮、全磷与土壤含水率对有机碳及组分变化的解释量占比较高。  结论  南岭山地土壤有机碳及组分具有明显的海拔梯度变化特征,土壤理化性质是影响有机碳及组分分布的重要因素。
  • 图  1  不同海拔土壤理化性质随剖面深度变化

    Figure  1.  Variations characteristics of the phychemical properties of different forest soils along the soil profile.

    图  2  不同海拔土壤有机碳分布情况

    Figure  2.  Distribution of soil organic carbon content along the altitude.

    图  3  不同海拔土壤有机碳组分分布情况

    Figure  3.  Distribution of soil organic carbon fractions along the altitude

    图  4  不同海拔土壤(0 ~ 100 cm深度)有机碳及组分密度分布情况

    Figure  4.  Distribution of soil organic carbon and fraction (0 ~ 100 cm depth) densities along the altitude.

    图  5  土壤有机碳及组分与理化性质冗余分析结果

    Figure  5.  Redundancy analysis of soil organic carbon and fractions and soil physicochemical properties

    表  1  采样地基本情况

    Table  1.   Basic information of the sampling plots

    样地
    Sample plot
    海拔(m)
    Altitude
    坡度(°)
    Slope
    土壤类型
    Soil type
    植被类型
    Vegetation type
    优势植被
    Dominant vegetation
    S1 402 8 山地红壤 沟谷常绿阔叶林 广东润楠 Machilus kwangtungensis、石栎 Lithocarpus glaber、鹿角锥Castanopsislamontii、赤楠 Syzygium buxifolium
    S2 798 15 山地红壤 沟谷常绿阔叶林 广东润楠Machilus kwangtungensis、青冈Cyclobalanopsis glauca罗浮锥Castanopsis fabri
    S3 920 18 山地黄壤 山地常绿阔叶林 甜槠 Castanopsis eyrei、水青冈 Fagus longipetiolata、米锥 Castanopsis chinensis
    S4 1184 10 山地黄壤 山地常绿阔叶林 鹿角锥 Castanopsis lamontii、青冈 Cyclobalanopsis glauca、千年桐 Vernicia montana、罗浮锥 Castanopsis fabri、甜槠 Castanopsis eyrei
    S5 1364 15 山地黄壤 针阔混交林 广东松 Pinus Kwangtungensis、荷木Schima superba、马尾松 Pinus massoniana、甜槠 Castanopsis eyrei、青冈 Cyclobalanopsis glauca
    S6 1396 15 山地黄壤 针阔混交林 荷木 Schima superba、广东松 Pinus Kwangtungensis、甜槠Castanopsis eyrei、长苞铁杉 Tsuga longibracteata
    S7 1536 5 山地草甸土 山顶草甸 五节芒 Miscanthus floridulus
    S8 1653 8 山地黄壤 山顶矮林 野茉莉Styrax japonicus、少花桂 Cinnamomum pauciflorum、青冈 Cyclobalanopsis glauca
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    表  2  不同土壤有机碳组分占总有机碳比例

    Table  2.   The percentages of different fractions of soil organic carbon in the total soil organic carbon

    组分
    Fraction
    土层
    Soil layer
    采样点
    Sampling site
    S1
    (%)
    S2
    (%)
    S3
    (%)
    S4
    (%)
    S5
    (%)
    S6
    (%)
    S7
    (%)
    S8
    (%)
    WSOC 0 ~ 10 2.42 ± 1.23 0.72 ± 0.20 1.02 ± 0.16 1.04 ± 0.48 0.55 ± 0.19 0.24 ± 0.06 0.23 ± 0.02 1.34 ± 0.48
    10 ~ 20 2.75 ± 0.96 1.03 ± 0.36 1.42 ± 0.17 0.92 ± 0.09 1.07 ± 0.23 0.50 ± 0.17 0.32 ± 0.13 1.37 ± 0.29
    20 ~ 40 3.79 ± 0.84 3.41 ± 0.64 1.61 ± 0.64 1.29 ± 0.34 0.75 ± 0.19 0.88 ± 0.03 0.43 ± 0.08 1.38 ± 0.40
    40 ~ 60 6.31 ± 2.68 2.75 ± 1.52 2.22 ± 0.11 1.13 ± 0.26 1.23 ± 0.30 0.96 ± 0.50 0.65 ± 0.11 0.85 ± 0.66
    60 ~ 100 3.79 ± 3.35 2.16 ± 0.64 2.09 ± 0.35 2.25 ± 0.76 1.54 ± 0.49 1.84 ± 1.81 0.89 ± 0.12 2.22 ± 1.82
    ROC 0 ~ 10 4.69 ± 0.04 3.32 ± 1.54 3.50 ± 0.29 3.33 ± 0.71 3.63 ± 1.04 4.88 ± 0.47 4.02 ± 1.07 3.76 ± 0.23
    10 ~ 20 4.93 ± 0.45 3.29 ± 0.95 3.37 ± 0.81 3.93 ± 1.60 4.60 ± 0.69 5.66 ± 0.81 5.00 ± 0.79 2.67 ± 1.25
    20 ~ 40 5.27 ± 0.77 4.89 ± 1.45 3.81 ± 0.96 4.29 ± 1.60 3.68 ± 0.77 6.83 ± 3.18 4.75 ± 1.34 2.94 ± 1.38
    40 ~ 60 6.79 ± 3.24 7.38 ± 3.03 4.09 ± 2.17 4.34 ± 0.74 2.84 ± 0.18 8.83 ± 6.50 4.03 ± 0.66 2.80 ± 0.26
    60 ~ 100 5.70 ± 0.50 5.10 ± 1.89 3.75 ± 1.47 8.73 ± 5.25 4.11 ± 2.33 9.36 ± 1.87 3.84 ± 1.90 2.66 ± 1.20
    POC 0 ~ 10 68.65 ± 2.92 41.35 ± 16.09 58.31 ± 4.43 64.71 ± 26.11 56.85 ± 29.80 51.18 ± 2.11 59.68 ± 4.5 64.75 ± 9.91
    10 ~ 20 55.75 ± 16.95 47.97 ± 21.41 59.57 ± 14.89 71.43 ± 15.21 69.85 ± 9.35 37.18 ± 2.22 62.05 ± 3.38 51.06 ± 8.23
    20 ~ 40 34.73 ± 9.71 40.95 ± 8.67 50.00 ± 14.33 68.62 ± 1.84 62.83 ± 10.03 37.35 ± 23.07 57.31 ± 17.9 48.85 ± 9.65
    40 ~ 60 26.93 ± 0.00 50.62 ± 6.53 37.9 ± 22.58 65.14 ± 3.42 48.27 ± 17.85 37.06 ± 20.08 53.08 ± 2.85 43.91 ± 19.58
    60 ~ 100 26.06 ± 0.53 42.62 ± 25.58 55.92 ± 13.49 40.14 ± 5.92 54.73 ± 19.95 30.31 ± 3.70 62.21 ± 6.04 55.02 ± 11.33
    RC 0 ~ 10 64.01 ± 13.78 40.93 ± 12.08 65.41 ± 7.19 47.09 ± 9.87 46.68 ± 33.9 54.95 ± 8.49 46.87 ± 8.53 49.28 ± 2.28
    10 ~ 20 55.57 ± 8.125 48.56 ± 14.73 51.46 ± 2.67 66.5 ± 13.11 54.56 ± 17.51 50.58 ± 7.83 42.58 ± 12.83 40.38 ± 7.63
    20 ~ 40 57.38 ± 18.84 63.21 ± 9.74 32.46 ± 6.06 50.19 ± 5.75 45.11 ± 27.67 40.18 ± 8.33 46.58 ± 7.88 37.51 ± 8.18
    40 ~ 60 41.05 ± 12.36 34.48 ± 9.39 56.63 ± 17.83 46.67 ± 6.19 45.76 ± 24.17 43.22 ± 19.63 38.74 ± 14.83 31.35 ± 10.13
    60 ~ 100 42.58 ± 19.70 52.92 ± 4.55 45.39 ± 4.45 58.50 ± 3.70 44.69 ± 11.52 52.23 ± 13.34 36.87 ± 14.81 35.02 ± 13.91
      注:WSOC,水溶性有机碳;ROC,易氧化有机碳;POC,颗粒有机碳;RC,惰性有机碳。下同。
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    表  3  有机碳及组分与土壤理化性质相关性矩阵

    Table  3.   Correlation matrix of organic carbon, organic carbon fractions, and soil physiochemical property indicators.

    pH容重
    SBD
    含水率
    SMC
    砂粒
    Sand
    粉粒
    Silt
    黏粒
    Clay
    全氮
    TN
    全磷
    TP
    全钾
    TK
    SOCWSOCROCPOCRC
    pH 1
    容重 −0.110 1
    含水率 −0.208* −0.054 1
    砂粒 0.045 0.299** 0.152 1
    粉粒 −0.029 0.028 −0.048 −0.440** 1
    黏粒 0.332** −0.120 −0.182* 0.018 0.020 1
    全氮 −0.172 −0.032 0.382** 0.013 0.118 −0.175 1
    全磷 −0.065 −0.006 0.289** −0.02 0.062 −0.020 0.737** 1
    全钾 −0.062 −0.117 0.400 0.012 0.027 −0.062 −0.184* −0.184* 1
    SOC −0.494** −0.120 0.275** −0.111 0.237** −0.366** 0.355** 0.182 0.245** 1
    WSOC −0.363** −0.071 −0.057 −0.144 0.077 0.045 0.009 0.000 −0.001 0.260** 1
    POC −0.408** −0.100 0.290** −0.135 0.311** −0.308** 0.241** 0.067 0.220* 0.866** 0.140 1
    POC −0.364** −0.076 0.185 −0.620 0.168 −0.280** 0.788** 0.520* −0.101 0.642** 0.219* 0.510** 1
    RC −0.414** −0.193* 0.328** −0.160 0.157 −0.356** 0.282** 0.073 0.173 0.783** 0.186* 0.685** 0.643** 1
      注:SBD, Soil bulk density; SMC, Soil moisture content; TN, Total nitrogen; TP, Total phosphorus; TK, Total, potassium; *P < 0.05;* *P < 0.01。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-09
  • 录用日期:  2021-12-14
  • 修回日期:  2021-12-12
  • 刊出日期:  2022-04-07

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