秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度影響因素

唐朋輝，黨坤良，王連賀，馬　俊西北農林科技大學林學院，楊凌　712100

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秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度影響因素

唐朋輝，黨坤良*，王連賀，馬俊
西北農林科技大學林學院，楊凌712100

摘要:以秦嶺南坡紅樺林為研究對象，利用標準地調查法獲得林分、地形、土壤相關數據，分析紅樺林土壤有機碳密度(SOCD)分異特征及其與林分因子和地形因子間的關系。結果表明:秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度總體均值為(69.02±12.90)t/hm2，原始紅樺林土壤有機碳密度均值為(76.21±10.83)t/hm2，次生紅樺林為(65.24±12.32)t/hm2，原始紅樺林土壤有機碳密度比次生紅樺林高16.81%，t-檢驗結果顯示兩者存在顯著差異;在不同林區間，紅樺林土壤有機碳密度亦存在顯著差異(P＜0.05)。從地形因子看，紅樺林土壤有機碳密度在不同坡位和坡向間未表現出顯著差異，而海拔和坡度對紅樺林土壤有機碳密度有較為顯著的影響。土壤有機碳密度與海拔、林齡、喬木生物量和草本生物量呈顯著正相關，與坡度和林分密度呈顯著負相關;主成分分析表明:特征值大于1的四個主成分對土壤有機碳密度的方差累積貢獻率為85.62%，海拔、坡度、林分密度和郁閉度是影響秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度的主要因子;通過逐步回歸分析得到利用海拔、坡度、林齡、林分密度、喬木生物量和草本生物量估算紅樺林土壤有機碳密度的模型:SOCD=0.015E－0.332G－0.026FD+0.304SA+0.105BA+21.673BH+36.358。

關鍵詞:秦嶺南坡;紅樺林;土壤有機碳密度;地形因子;林分因子

唐朋輝，黨坤良，王連賀，馬俊.秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度影響因素.生態學報，2016，36(4):1030-1039.

Tang P H，Dang K L，Wang L H，Ma J.Factors affecting soil organic carbon density in Betula albo-sinensis forests on the southern slope of the Qinling Mountains.Acta Ecologica Sinica，2016，36(4):1030-1039.

全球尺度上的研究表明，土壤碳庫是陸地生態系統中最大的碳庫。提高土壤碳庫儲量估算的準確性，對正確評價土壤在陸地生態系統碳循環、全球碳循環以及全球環境變化中的作用具有重要意義［1-5］。森林作為陸地生態系統的主體，是陸地上最大的碳儲庫和碳吸收匯［6］。森林植被碳儲量約占全球植被碳儲量的77%，森林土壤碳儲量約占全球土壤碳儲量的39%［7］。森林土壤有機碳庫在維持森林立地生產力以及全球碳平衡過程中起著重要的作用［8-9］。因而森林土壤有機碳儲量及其影響因素的研究成已成為全球有機碳循環研究的熱點［10-11］。地形和植被對森林土壤有機碳有著顯著的影響作用，研究不同地形條件和植被條件下的森林土壤有機碳是預測和分析全球碳循環的重要組成部分［12-16］。

秦嶺林區森林有機碳儲量和有機碳密度及其分布特征已有學者進行過研究［17-21］，但研究地點主要集中在秦嶺中段南坡的火地塘林區，其研究區域不僅較小，而且研究對象多處于低山區域，且在已有研究中，很少涉及森林土壤有機碳密度與地形因子和林分因子間的相互影響關系。關于秦嶺南坡中山及亞高山區域森林土壤有機碳密度的研究尚缺乏報道，特別是對秦嶺林區大空間尺度森林有機碳密度的研究更少，這對準確估算秦嶺林區森林土壤有機碳密度帶來一定的局限性。紅樺林主要分布在秦嶺林區中山和亞高山海拔區域，是構成秦嶺山地森林垂直帶譜分布之一，其分布面積不僅較大，而且分布較廣。研究秦嶺林區紅樺林土壤有機碳密度不僅能深入了解秦嶺林區森林土壤碳儲存能力，而且對準確估算秦嶺林區森林土壤有機碳密度具有重要意義。本研究以秦嶺南坡紅樺林為研究對象，通過大尺度野外調查，估算紅樺林土壤有機碳密度，比較原始紅樺林和次生紅樺林土壤有機碳密度差異，分析地形因子和林分因子對紅樺林土壤有機碳密度的影響，探索影響紅樺林土壤有機碳密度的主要因子，建立紅樺林土壤有機碳密度的估算模型，以期為秦嶺林區紅樺林土壤碳庫科學管理提供理論依據。

1　材料與方法

1.1研究區概況

研究區位于陜西秦嶺山地南部，地理位置為33°25'—33°54'N，107°31'—108°41'E;海拔732—3071 m;年平均氣溫8.0—11.5℃，極端高溫37.6—41.3℃，極端低溫－21.7—－25.1℃;年降水總量800—1200 mm，全年降水日數93—140 d;無霜期187—210 d，植物生長期130—206 d。研究區土壤類型主要為棕色森林土，平均土層厚度60—100 cm，成土母巖主要為花崗巖、片麻巖、變質砂巖等。研究區植被屬典型山地溫帶落葉闊葉林，主要成林樹種有銳齒櫟(Quercus aliena var.acuteserrata)、紅樺(Betula albo-senesis)、油松(Pinus tabulaeformis)、華山松(Pinus armandii)、巴山冷杉(Abies fargesii)和太白紅杉(Larix chinensis)等［22］。紅樺林主要分布在秦嶺林區中山和亞高山區域，絕大部分森林為天然次生林，僅在高海拔人煙稀少和交通不便地區分布部分原始林。

1.2研究方法

1.2.1標準地設置

在秦嶺南坡紅樺林分布較廣、面積較大的不同林區，選取最具有代表性的林分作為調查研究對象，所選林分既有天然次生林也有原始林，各林區概況見表1。按照不同地形條件(海拔、坡向、坡位、坡度)和林分條件(林齡、林分密度、林分郁閉度)設置調查標準地，標準地面積為20 m×30 m，在每個標準地的四個角及中心共布設5個土壤取樣點;為比較不同林區紅樺林土壤層有機碳密度差異，并滿足統計學樣本數量要求，在調查的四個林區共設置研究標準地122塊，其中寧東旬陽壩林區24塊其中原始林6塊、寧陜火地塘林區30塊其中原始林10塊、太白黃柏塬林區30塊其中原始林10塊、佛坪觀音山林區38塊其中原始林16塊。共挖掘土壤剖面610個，研究樣地的分布見圖1。

圖1　陜西秦嶺南坡地理區域范圍及調查標準地布設示意圖Fig.1　Southern slope of Qinling Mountains in Shaanxi and standard layout diagram of Betula albo-sinensis forest

1.2.2標準地調查

利用GPS確定每個標準地的位置，用海拔儀和羅盤儀測定每塊標準地的海拔、坡度、坡位、坡向等地形因子，對標準地內的林木進行每木檢尺，并通過標準地內的林木株數計算林分密度;測定標準地內各喬木的冠幅，并計算林分郁閉度;用生長錐測定標準地內胸徑最大的10%林木的年齡，取其平均值作為林分年齡［23-24］;在每個標準地四角和中心共布設5塊2 m×2 m小樣方，調查灌木層和草本層的蓋度及種類;將樣方內所有灌木、草本連根挖出，分別稱量灌木根、枝干和葉鮮重，以及草本地上和地下鮮重;枯落物全部收集并稱鮮重，分別取樣200 g左右帶回實驗室在85℃烘干后，進行生物量的測定。利用樣地調查資料及陳存根等［25］建立的相應生物量模型估算每個標準地內喬木層的生物量。

1.2.3立地因子劃分

按照《西北主要樹種培育技術》［26］立地因子等級劃分方法，并結合本研究野外調查實際，本文立地因子的劃分如下:坡位按下坡位(地形圖上距離坡頂大于2/3處及其以下的坡面)、中坡位(上坡位與下坡位之間的坡面部分)、上坡位(地形圖上距離坡頂1/3處及其以上的坡面)劃分為3個等級;坡向分為陰坡(西北、正北、東北、正東)和陽坡(東南、正南、西南、正西)兩個等級。

1.2.4土壤有機碳密度計算

土壤碳密度的計算:按照土壤自然發生過程分A(腐殖質層)、B(淀積層)、C(母質層)3個層次，分層分別取樣，并測定各土層厚度;用環刀法測土壤容重;土樣風干后篩選出其中的植物根，大于2 mm的礫石，用容積法測定植物根和礫石的體積含量［27］;風干土樣磨碎后過200目篩，用德國Elementar公司的Liquic TOCⅡ型總有機碳分析儀測定土壤有機碳，土壤各層碳密度計算公式如下:

式中，SOCD為整個土壤剖面的土壤有機碳密度(t/hm2)，n=3，ρi為第i層的土壤平均容重(g/cm3)，θi為第i層＞2mm的石礫含量(%)，ci為第i層的土壤有機碳含量(g/kg)，di為第i層的土壤厚度(cm)。各層土壤有機碳密度之和即為總土壤有機碳密度。每個樣地5個樣點土壤有機碳密度的平均值為樣地土壤總有機碳密度。

1.2.5數據分析

實驗數據采用EXCEL和SPSS18.0進行統計分析，采用獨立樣本t－檢驗比較原始紅樺林和次生紅樺林及不同坡向土壤有機碳密度的差異;用one-way ANOVA分析不同林區、不同土層和不同坡位紅樺林土壤有機碳密度的差異;用簡單相關和偏相關分析海拔、坡度和林分因子與紅樺林土壤有機碳密度間的關系;對影響秦嶺紅樺林土壤有機碳密度的地形因子和林分因子進行主成分分析和逐步回歸分析，尋找影響土壤有機碳密度的主要因子。

2　結果與分析

2.1秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度分異特征

通過測定和計算，秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度(SOCD)總體均值為(69.02±12.90)t/hm2，最大值為104.73 t/hm2，最小值為42.36 t/hm2，變異系數為17.52%。在不同土層，紅樺林土壤A層有機碳密度均值為(31.52±6.57)t/hm2，占紅樺林土壤總有機碳密度的45.67%，B層為(27.18±6.49)t/hm2，占紅樺林土壤總有機碳密度的39.38%，C層為(10.32±2.65)t/hm2，占紅樺林土壤總有機碳密度的14.95%;方差分析表明:紅樺林不同土層有機碳密度間存在顯著差異(P＜0.05)。在不同林區，紅樺林土壤有機碳密度差異較大(表2)，順序依次為佛坪觀音山林區(75.82±12.30)t/hm2，太白黃柏塬林區(69.63±12.78)t/hm2，寧陜火地塘林區(67.95± 10.25)t/hm2，寧東旬陽壩林區(58.80±10.29)t/hm2;方差分析結果表明:秦嶺南坡不同林區紅樺林土壤有機碳密度間存在顯著差異(P＜0.05)(表2)。在不同齡級紅樺林中，原始林土壤有機碳密度均值為(76.21± 10.83)t/hm2，次生林土壤有機碳密度均值為(65.24±12.32)t/hm2，原始紅樺林土壤有機碳密度比次生紅樺林高16.81%;t-檢驗結果表明:原始紅樺林土壤有機碳密度與次生紅樺林土壤有機碳密度間存在顯著差異(P＜0.05)(表3)。

表2　不同林區及不同土層的紅樺林土壤有機碳密度分異特征Table2　Soil organic carbon density of Betula albo-sinensis forest in different region and laye

表3　原始紅樺林和次生紅樺林土壤有機碳密度Table3　Soil organic carbon density in virgin forest and secondary forest

2.2影響紅樺林土壤有機碳密度的因素分析

2.2.1坡向和坡位對紅樺林土壤有機碳密度的影響

統計結果表明:陰坡紅樺林土壤有機碳密度平均值為(70.59±11.91)t/hm2，陽坡為(66.90±13.96)t/hm2; t-檢驗結果表明:紅樺林土壤有機碳密度在不同坡向間不存在顯著差異(P＞0.05)(表4)。從不同坡位來看，紅樺林土壤有機碳密度在上坡位平均值為(68.02±12.98)t/hm2，中坡位為(69.51±14.51)t/hm2，下坡位為(69.76±10.66)t/hm2;方差分析結果表明:紅樺林土壤有機碳密度在不同坡位間亦不存在顯著差異(P＞0.05)(表4)，紅樺林土壤有機碳密度在不同坡向和坡位未表現出差異可能與紅樺林多分布在地形條件較為平緩的地段有關。

表4　紅樺林土壤有機碳密度不同坡向和坡位的分異特征Table4　Soil organic carbon density in different slope aspect and slope position

2.2.2海拔和坡度對紅樺林土壤有機碳密度的影響

海拔和坡度的變化會對土壤有機碳密度產生明顯影響，在秦嶺南坡紅樺林分布的海拔范圍內，土壤有機碳密度隨海拔升高逐漸增大;簡單相關分析結果表明:紅樺林土壤有機碳密度與海拔存在顯著的正相關性，Pearson相關系數為0.382;紅樺林土壤有機碳密度與坡度存在顯著負相關性，Pearson相關系數為－0.184(表5)。偏相關分析可以消除其他變量的影響，真實地反映兩個變量間相關的性質和密切程度［28］，為進一步分析紅樺林土壤有機碳密度與海拔和坡度間的關系，對影響紅樺林土壤有機碳密度的因子進行偏相關分析，結表明:在控制其他因子后，海拔和坡度與紅樺林有機碳密度間相關性仍然顯著，其偏相關系數分別為0.217，－0.349(表5)。

表5　紅樺林土壤有機碳密度與海拔和坡度的Pearson相關系數及偏相關系數Table5　Pearson correlation and partial correlation between elevation，gradient and soil organic carbon density

2.2.3林分因子對紅樺林土壤有機碳密度的影響

林分因子對森林土壤碳密度亦會產生顯著影響。紅樺林土壤有機碳密度隨林齡、喬木生物量、灌木生物量、草本生物量和枯落物量的增加逐漸增大，隨郁閉度和林分密度的增大而逐漸減小;簡單相關分析結果表明:紅樺林土壤有機碳密度與林齡、喬木生物量、草本生物量和枯落物量呈顯著正相關，其Pearson相關系數分別為0.573，0.374，0.205，0.212;與郁閉度、林分密度呈顯著負相關，其Pearson相關系數分別為－0.206，－0.571;與灌木生物量間的相關關系不顯著(表6)。為進一步研究紅樺林土壤有機碳密度與林分因子間的關系，對影響紅樺林土壤有機碳密度的因子進行偏相關分析，結果表明:在排除其他因子影響后，紅樺林土壤有機碳密度與林齡、喬木生物量和草本生物量間仍然呈顯著正相關，其偏相關系數分別為0.300，0.340，0.245;與林分密度呈顯著負相關，其偏相關系數為－0.346(表6)。

2.3影響紅樺林土壤有機碳密度因子的主成分分析

森林生態系統中的各環境因子不僅單獨影響土壤有機碳密度變化，而且存在交互作用，為降低各因子間

表6　紅樺林土壤有機碳密度與林分因子的Pearson相關系數及偏相關系數Table6　Pearson correlation and partial correlation between forest factors and soil organic carbon density

多重共線性的影響，明確各因子的影響程度，對影響紅樺林土壤有機碳密度的11個因子(其中對坡向和坡位進行量化處理，分別以坡向與正北之間的夾角以及坡位距坡頂距離占坡面長度的百分數作為坡向和坡位的值)進行標準化處理后(為消除量綱的影響)做主成分分析，結果表明:所有主成分中特征值大于1的主成分有4個，其方差累積貢獻率為85.62%，能反映不同因子對紅樺林土壤有機碳密度影響效應的絕大部分信息，為了更清楚地解釋各變量在各主成分上的載荷意義，對主成分載荷做方差最大化正交旋轉，旋轉后得到主成分在各變量上的載荷(表7)。

表7　地形因子和林分因子主成分載荷矩陣、特征值及貢獻率Table7　The principle component loading matrix，eigenvalue，contribution rate for topographical and forest factors

在第一主成分中海拔和坡度的載荷較高，海拔對降雨量［29］和氣溫的影響會影響蒸發量和土壤溫度［30］，坡度會影響土壤水分和養分的分配［28］，因此第一主成分可認為是土壤水分和養分對土壤有機碳影響效應的反映;第二主成分中郁閉度和林分密度載荷較高，郁閉度和林分密度通過影響林下光照對土壤溫度產生影響，因此可認為第二主成分是土壤溫度對土壤有機碳影響效應的反映;第三主成分中林齡載荷較高，林齡越大，森林土壤有機碳積累時間越長，因此可認為第三主成分是碳積累時間對土壤有機碳影響效應的反映，第四主成分中喬木生物量和草本生物量載荷較高，植物殘體的分解和根系分泌物是土壤碳的主要來源［31］，因此第四主成分可認為是土壤有機碳來源對土壤有機碳影響效應的反映。4個主成分中第一和第二主成分反映的信息量占總信息量的59.12%，所以可認為海拔、坡度、林分密度和郁閉度是影響紅樺林土壤有機碳密度的主要因子。

2.4影響紅樺林土壤有機碳密度因子的逐步回歸

在自然條件下，森林生態系統中影響紅樺林土壤有機碳密度的因子發生著復雜變化，且交互在一起制約著紅樺林土壤有機碳密度，僅僅分析其中單個因子的影響規律，并不能完全弄清不同因子對紅樺林土壤有機碳密度的控制機制。因此對主成分分析得到的影響紅樺林土壤碳密度的主要因子進行逐步回歸分析，通過t檢驗和F檢驗，得到紅樺林土壤有機碳密度(SOCD)關于海拔(E)、坡度(G)、林齡(SA)、林分密度(FD)、喬木生物量(BA)和草本生物量(BH)的6個回歸模型(表8)，且各模型均達到極顯著水平(P＜0.01)。

表8　紅樺林土壤有機碳密度影響因子的逐步回歸分析Table8　The stepwise regression analysis for main influencing factors of SOCD

上述研究結果表明:不同因子對紅樺林土壤有機碳密度的影響并不完全相同，從回歸方程中各因子的系數可看出，紅樺林土壤有機碳密度與林齡、喬木生物量、海拔和草本生物量正相關，與林分密度和坡度負相關，與偏相關分析的結果一致。通過比較各回歸方程的多元相關系數，第六個回歸方程的多元相關系數最大，更能準確反映環境因子對紅樺林土壤有機碳密度的影響，方程包含了林齡、林分密度、坡度、喬木生物量、海拔和草本生物量6個因子，表明紅樺林土壤有機碳密度是不同因子綜合影響的結果。

3　討論

秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度總體均值為(69.02±12.90)t/hm2，高于侯琳等［32］估算的秦嶺火地塘油松天然次生林土壤有機碳密度(60.49 t/hm2)。在自然條件下，特定氣候區域內的植被類型決定著歸還土壤的凋落物和根系分泌物的數量和質量及腐殖質的形成與分解活躍機制，植被類型的差異會導致土壤剖面有機碳分布格局的差異［33-34］，秦嶺南坡紅樺林森林類型與油松林的差異是導致其土壤有機碳碳密度產生差異的主要原因。秦嶺南坡原始紅樺林的土壤有機碳密度顯著高于次生紅樺林，與齊光等對大興安嶺興安落葉松林的研究結果一致［29］，說明秦嶺南坡次生紅樺林土壤碳儲能力還有巨大的潛力可挖，可采取科學合理的森林經營措施，促進其演替進程，進一步增強其土壤的碳儲能力。

研究表明，陸地土壤有機碳密度一般隨降水量增加而增加，在降水量相同的條件下，溫度越高土壤有機碳含量越低，溫度和降水的綜合作用決定了陸地土壤碳含量分布的地理地帶性特征［30，35］，根據董立民［35］等對秦嶺林區年降水量隨海拔的變化規律的研究，秦嶺南坡紅樺林分布的海拔區間年降雨量基本無顯著差異，因此溫度成為影響紅樺林土壤有機碳密度的主要因素。而黃湘等對塔里木河檉柳群落土壤碳通量的研究發現，較高的氣溫造就較高的土壤溫度會降低土壤有機質儲量，加快土壤養分礦化，從而導致土壤貧瘠化，而隨海拔升高氣溫降低，土壤溫度也隨之降低，有利于土壤有機碳的積累［36］。杜有新等對廬山森林土壤有機碳的研究亦表明隨海拔升高土壤有機碳逐漸增加［31］。秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與海拔呈顯著正相關，反映了海拔通過影響林內溫度而對土壤有機碳密度產生的影響。侯琳等［32］對火地塘油松林土壤碳的研究發現，坡度平緩地區土層較厚，灌草種類比較豐富，有利于水肥蓄積，而坡度較陡的地區土層薄而貧瘠，林下植被以灌木為主，灌草種類豐富度低，土壤有機碳密度較低，這也是秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與坡度間表現出顯著的負相關性的主要原因。

森林土壤有機碳主要來源于植物、動物、微生物殘體和根系分泌物，并處于不斷分解與形成的動態過程，因此森林土壤有機碳是森林生態系統在特定條件下的動態平衡值［37-39］。不同的植被和氣候條件下，森林土壤有機碳的積累量也會存在很大差異［40］。森林土壤表層的動植物殘體分解和根系分泌物量是土壤有機碳的主要來源，喬木、灌木和草本的生物量主要影響根系分泌物量，而郁閉度和林分密度通過影響林下光照，控制著動植物殘體的分解，秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與喬木生物量和草本生物量呈顯著正相關，與郁閉度、林分密度呈顯著負相關，在一定程度上體現了上述研究結論。秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與林齡呈顯著正相關，其主要原因是隨林齡增大，植被通過根系向土壤輸入的有機碳積累量增多，劉恩等［41］對南亞熱帶不同林齡紅錐人工林土壤碳儲量的研究得出基本一致的結論。偏相關分析結果表明:在排除其他因子的影響后，秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與海拔、林齡、喬木生物量和草本生物量呈顯著正相關，與坡度和林分密度呈顯著負相關，與其他因子間的相關關系不顯著，其原因可能是影響秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度的各因子間存在相關關系，其他因子對土壤碳密度的影響主要通過這幾個因子來體現。

4　結論

通過估算秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度，分析地形因子和林分因子對紅樺林土壤有機碳密度的影響，主要得出以下結論:

秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度為(69.02±12.90)t/hm2，原始紅樺林土壤有機碳密度((76.21±10.83)t/ hm2)高出次生紅樺林((65.24±12.32)t/hm2)16.81%，表明次生紅樺林土壤的碳儲能力還可以進一步提高。

秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度與海拔、林齡、喬木生物量和草本生物量呈顯著正相關，與坡度和林分密度呈顯著負相關;在影響紅樺林土壤碳密度的地形因子和林分因子中海拔、坡度、林分密度和郁閉度是影響紅樺林土壤有機碳密度的主要因子;紅樺林土壤有機碳密度與其主要影響因子間的關系可以用回歸方程: SOCD=0.015E－0.332G－0.026FD+0.304SA+0.105BA+21.673BH+36.358

表達，該方程可作為估算秦嶺南坡紅樺林土壤有機碳密度的參考模型。

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Factors affecting soil organic carbon density in Betula albo-sinensis forests on the southern slope of the Qinling Mountains

TANG Penghui，DANG Kunliang*，WANG Lianhe，MA Jun
College of Forestry，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China

Abstract:Soil organic carbon，the main part of the terrestrial ecosystem carbon pool，is an essential component of the terrestrial carbon cycle，and one of the most important components of research on global change.Accurate estimation of soil organic carbon storage is important for determining the role that soil organic carbon plays in the terrestrial ecosystem carbon cycle，and thus in changes in the global environment.Forest soil organic carbon storage changes according to topography and forest conditions;therefore，research on forest organic carbon in a variety of such conditions is essential to determine the relationship between soil organic carbon storage，and factors related to topography and forest conditions.Betula albo-sinensis forest is one of the principal forest types in the Qinling Mountains.This study aimed to analyze the distribution patterns of soil organic carbon density(SOCD)，and to reveal the relationship between soil organic carbon density and factors influencing Betula albo-sinensis forest on the southern slopes of the Qinling Mountains.We investigated topographical，stand，and soil factors of 122 plots，each of which was 20×30 m.Inventory data(i.e.，elevation，gradient，slope position，slope aspect，canopy density，plant cover，biomass，mean height，and mean diameter at breast height)of Betula albosinensis individuals in each plot were measured and recorded.Soil samples were tested for SOCD，moisture density，and bulk density.Results indicated that the average SOCD was(69.02±12.90)t/hm2.In virgin forest，the average SOCD wasbook=1031,ebook=143(76.21±10.83)t/hm2，in secondary forest，(65.24±12.32)t/hm2.The difference in average SOCD between them was significant.The average SOCD decreased with soil depth increasing，and the average SOCD for soil layers A-C was(31.52± 6.57)，(27.18±6.49)，and(10.32±2.65)t/hm2，respectively.The average SOCD(t/hm2)differed by forest region (Xunyangba=(58.80±10.29)，Huoditang=(67.95±10.25)，Huangbaiyuan=(69.63±12.78)，and Guanyinshan= (75.82±12.30)).One-way ANOVA analysis showed that differences in average SOCD were significant for the four forest regions and soil layers，but not significant for slope positions.Differences in SOCD between shady and sunny slopes were insignificant，based on t-tests.Correlation analysis showed that SOCD was positively correlated with elevation，stand age，arbor biomass，and herb biomass，but negatively correlated with surface gradient and forest density.Principal component analysis showed that elevation and gradient were the first principal components affecting SOCD.Canopy density and forest density were the second principal components，stand age the third，and arbor biomass and herb biomass the fourth.These four principal components accounted for 85.62%of the variance of SOCD.Stepwise regression analysis showed that the effect of different factors on soil organic carbon density was unclear.However，stand age，elevation，gradient，arbor biomass，and herb biomass were the predominant factors affecting SOCD.

Key Words:south slope of Qinling Mountains;Betula albo-sinensis forest;soil organic carbon density;topographical factors;forest factors

*通訊作者

Corresponding author.E-mail:dangkl@126.com

收稿日期:2014-06-27;網絡出版日期:2015-07-09

基金項目:林業公益性行業科研專項項目(201204502)

DOI:10.5846/stxb201406271326