2.5代杉木種子園土壤有機(jī)碳垂直分布研究

林成

摘 要：以沙縣官莊林場2.5代杉木種子園為研究對象，對土壤容重、有機(jī)碳含量及儲量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：0～100cm土層，2.5代杉木種子園高中低生產(chǎn)區(qū)平均容重為：1.29g·cm-3、1.44g·cm-3、1.58g·cm-3；3個生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量大小為：高生產(chǎn)區(qū)>中生產(chǎn)區(qū)>低生產(chǎn)區(qū)；3個生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳儲量為：184.29t·hm-2、145.80t·hm-2、164.11t·hm-2，高生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳含量遠(yuǎn)大于其他2個生產(chǎn)區(qū)，但中生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳儲量小于低生產(chǎn)區(qū)。綜合分析表明，高生產(chǎn)區(qū)土壤狀況優(yōu)于中低生產(chǎn)區(qū)，合理種植杉木，增加杉木的產(chǎn)量，有利于土壤容重的減少及有機(jī)碳含量的增加，從而提高土壤肥力，達(dá)到增產(chǎn)的效果。

關(guān)鍵詞：2.5代杉木種子園；有機(jī)碳；土壤

中圖分類號 S79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）15-103-03

Abstract：This paper studies the soil bulk density，organic carbon content and organic carbon storage of the 2.5 generation of Chinese fir seed orchard in Guanzhuang state-owned forest farm in Shaxian county. The results show that，the average soil bulk density in the 0～100 cm soil layer of high、secondary、low production area in the 2.5 generation seed orchard of Cunninghamia lanceolata are 1.29g·cm-3，1.44g·cm-3，1.58g·cm-3 respectively；Soil organic carbon content in three production area are positioned as follow： high production area>secondary production area>low production area；Organic carbon storage of three production area are 184.29t·hm-2，145.80t·hm-2，164.11t·hm-2 respectively，among which organic carbon content in high production area is much greater than the other two production area，while organic carbon storage in secondary production area is less than the low production area. Comprehensive analysis shows the soil condition of the high production area is better than the other two production area. Plant Cunninghamia lanceolata reasonably to increase the production. It is conducive to decrease of the soil bulk density and increase of organic carbon content so that soil fertility and the production can be improved.

Key words：2.5 generation seed orchard；Organic carbon；Soil

森林土壤碳庫占全球土壤有機(jī)碳庫的70%，其細(xì)微變化都將顯著影響大氣中CO2的濃度[1]。森林碳庫的變化循環(huán)是全球最主要的碳循環(huán)，對于維護(hù)全球生態(tài)平衡，進(jìn)而維護(hù)人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方重要的造林樹種之一，也是我國重要的商品材樹種之一，自然分布和人工栽培都很廣泛[2]。杉木生長迅速，對碳的吸收也快，對減少大氣的CO2有明顯的效果，因而其對于緩解全球氣候變化有很大的作用[3]。福建是杉木中心產(chǎn)區(qū)，福建省沙縣官莊國有林場始建于1975年，經(jīng)營面積8 317.2hm2，森林覆蓋率85.7%，蓄積量131萬m3，是國家重點杉木、馬尾松良種基地[4]。官莊林場通過選擇優(yōu)良杉木個體建立了2.5代種子園，2.5代杉木種子園建設(shè)面積為7.4hm2。對杉木種子園的研究中，前人的研究集中在養(yǎng)分周轉(zhuǎn)、N沉降等方面[6-7]，對土壤有機(jī)碳研究甚少。本文對2.5代杉木種子園土壤容重、有機(jī)碳、有機(jī)碳儲量垂直分布特征展開研究，旨在為本地區(qū)碳循環(huán)的深入研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地概況

試驗地設(shè)立于福建省沙縣官莊林場池村工區(qū)2林班14大班3小班，位于東經(jīng)117°43′39″，北緯26°32′15″，海拔200m。該區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，四季溫暖適中，日照充足，年平均氣溫18.8～19.6℃，年平均降水量1 606～1 650mm，無霜期271d。該試驗地1997年2月定砧，1999年3月嫁接。該區(qū)土壤為山地紅壤。根據(jù)杉木生長結(jié)實的情況，在官莊林場杉木2.5代種子園設(shè)置高、中、低3種生產(chǎn)小區(qū)，每種生產(chǎn)小區(qū)設(shè)置20×20m的標(biāo)準(zhǔn)地。各個生產(chǎn)小區(qū)的情況見表1。

2 研究方法

2.1 土壤樣品采集 在各標(biāo)準(zhǔn)地按“S”形選擇3個土壤剖面，每個土壤剖面取0～10cm、10～20cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm6個土層挖取鮮土，帶回實驗室后去除石礫和根系，自然風(fēng)干后粉碎、研磨，過100目篩用于有機(jī)碳的測定。同時用鋁盒取土，每層重復(fù)3個，用環(huán)刀法測定土壤的容重。

2.2 測定方法 有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定。土壤有機(jī)碳儲量的計算公式為：Ci=di×Oi×ρi×0.1。式中，i為土壤不同層次，C為土壤有機(jī)碳儲量（t·hm-2），d為土層厚度（cm），O為土壤有機(jī)碳含量（g·kg-1），ρ為土壤容重（g·cm-3）。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析 所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析均基于SPSS 17.0軟件完成，采用單因素方差分析（ANOVA）檢驗容重、有機(jī)碳深度垂直變化的顯著性，數(shù)據(jù)匯總和作圖由Excel軟件完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生產(chǎn)小區(qū)土壤容重比較 土壤容重大小可以反映出土壤的透水性、通氣性及疏松程度，并影響其他土壤肥力因素和植物生長狀況。容重大小與有機(jī)碳大小有直接的關(guān)系，并受到森林凋落物、樹根以及依存于森林植被下特殊生物群的影響。有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)一般都集中在土壤表層，隨著土層的加深，其含量逐漸減少，因此，隨著土層深度的增加土壤容重逐漸增加[8]。從圖1可以看出，3個生產(chǎn)小區(qū)，隨著土層深度的增加容重均呈現(xiàn)出增加的規(guī)律，土壤狀況均為上松下緊。0～100cm土層，2.5代杉木種子園高中低生產(chǎn)區(qū)平均容重為：1.29g·cm-3、1.44g·cm-3、1.58g·cm-3，高生產(chǎn)區(qū)到中生產(chǎn)區(qū)容重增加了11.88%，而到低生產(chǎn)區(qū)增加了22.86%，這是因為高生產(chǎn)區(qū)林分密度大于其他2個生產(chǎn)區(qū)，森林凋落物、樹根等大大降低了容重，改善了土壤物理性質(zhì)。0～10cm，高生產(chǎn)區(qū)土壤容重分別為中、低生產(chǎn)區(qū)容重的0.91、0.92倍，其他土層容重均表現(xiàn)為高生產(chǎn)區(qū)<中生產(chǎn)區(qū)<低生產(chǎn)區(qū)，土層越深，中生產(chǎn)區(qū)容重趨向于低生產(chǎn)區(qū)，這也反映出中低生產(chǎn)區(qū)土壤狀況趨同。

3.2 不同生產(chǎn)小區(qū)土壤有機(jī)碳 土壤有機(jī)碳含量取決于2個因素：一是土壤有機(jī)碳的礦化消耗和腐殖化積累；二是以枯枝落葉和死亡根系等凋落物形式歸還到土壤中的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量，有機(jī)碳含量是進(jìn)入土壤的植物殘體量及在微生物作用下的平衡結(jié)果[9]。

從表2可以看出，不同生產(chǎn)小區(qū)土層有機(jī)碳含量是不同的：0～100cm土層，3個生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量為：100.98g·kg-1、77.94g·kg-1、74.10g·kg-1，高生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳含量遠(yuǎn)大于其他2個生產(chǎn)區(qū)。從不同土層來看，高生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量均大于其他2個生產(chǎn)區(qū)，在0～10cm、10～20cm、60～80cm、80～100cm這4個土層，高生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量與其他2個生產(chǎn)區(qū)有顯著差異（P<0.05），而中低生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量差異不顯著，在10～20cm、60～80cm2個土層，中生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳含量出現(xiàn)小于低生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量的現(xiàn)象，這可能是由于根系作用的影響。

4 結(jié)論與討論

（1）0～100cm土層，2.5代杉木種子園高中低生產(chǎn)區(qū)平均容重為：1.29g·cm-3、1.44g·cm-3、1.58g·cm-3，植物凋落物和根系可以大大減小土壤容重。

（2）從全土看，3個生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量大小為：高生產(chǎn)區(qū)>中生產(chǎn)區(qū)>低生產(chǎn)區(qū)。從不同土層來看，高生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量均大于其他2個生產(chǎn)區(qū)，而在10～20cm、60～80cm2個土層，中生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳含量出現(xiàn)小于低生產(chǎn)區(qū)。

（3）從全土看，3個生產(chǎn)區(qū)有機(jī)碳含量為：184.29t·hm-2、145.80t·hm-2、164.11t·hm-2，高生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳含量遠(yuǎn)大于其他2個生產(chǎn)區(qū)，但中生產(chǎn)區(qū)的有機(jī)碳儲量小于低生產(chǎn)區(qū)。

（4）對于杉木種子園經(jīng)營上，以高生產(chǎn)區(qū)的土壤狀況最優(yōu)，所以人工合理增加杉木的種植以促進(jìn)形成高生產(chǎn)區(qū)，這不僅有利于植物生產(chǎn)，增加產(chǎn)量，也有利于土壤有機(jī)碳儲存，能成為較好的碳匯，為全球碳吸存做出貢獻(xiàn)。

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（責(zé)編：張宏民）