發(fā)布時(shí)間：2019-12-05所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要: 通過(guò)對(duì)深圳市森林土壤主要類型 91 個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)土樣的有機(jī)碳含量、有機(jī)碳密度和有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行測(cè)算，分析各土壤類型的有機(jī)碳分布特征。結(jié)果表明: 不同土壤類型的有機(jī)碳含量差異大，表現(xiàn)為鹽漬沼澤土 黃壤 紅壤 赤紅壤 濱海沙土，平均有機(jī)碳含量 7. 15 g
摘要: 通過(guò)對(duì)深圳市森林土壤主要類型 91 個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)土樣的有機(jī)碳含量、有機(jī)碳密度和有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行測(cè)算，分析各土壤類型的有機(jī)碳分布特征。結(jié)果表明: 不同土壤類型的有機(jī)碳含量差異大，表現(xiàn)為鹽漬沼澤土 > 黃壤 > 紅壤 > 赤紅壤 > 濱海沙土，平均有機(jī)碳含量 7. 15 g /kg; 不同土壤類型有機(jī)碳密度為鹽漬沼澤土 > 紅壤 > 赤紅壤 > 黃壤 > 濱海沙土，平均有機(jī)碳密度 8. 00 kg /m2 ; 有機(jī)碳含量和密度隨土層深度的增加而降低。全市森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為 581. 01 × 104 Mg C，其中赤紅壤有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，占 88. 77%，其后依次為紅壤 ( 11. 45%) 、黃壤 ( 0. 43%) 、鹽漬沼澤土 ( 0. 33%) 和濱海沙土 ( 0. 02%) ; 土壤表層 ( 0～30 cm) 有機(jī)碳儲(chǔ)量占 55. 95%。土壤有機(jī)碳含量與 pH 值呈顯著負(fù)相關(guān)性 ( P < 0. 05) ，與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)性 ( P < 0. 01) 。
關(guān)鍵詞: 森林; 土壤類型; 有機(jī)碳; 分布特征; 深圳市
土壤碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)三大主要碳庫(kù) ( 土壤、大氣和植被) 中最大的碳庫(kù)[1]，全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量約為 1 550 Pg [2]，是植被碳庫(kù)的 2 ～ 3 倍，是大氣碳庫(kù)的 2 倍[3]。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是陸地上最大的碳吸收匯，森林土壤碳儲(chǔ)量占森林生態(tài)系統(tǒng)碳總儲(chǔ)量的 32% ～ 84%[4-5]，在調(diào)節(jié)全球碳平衡、緩解大氣二氧化碳濃度和氣候變化方面具有舉足輕重的作用。開(kāi)展森林土壤有機(jī)碳研究，對(duì)全球森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究及森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯管理具有重要意義。目前，已有不少學(xué)者對(duì)森林土壤有機(jī)碳分布進(jìn)行了研究，但多集中在森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量[6-11]、不同林分 ( 植被) 類型土壤有機(jī)碳分布[12-14]以及森林土壤有機(jī)碳空間分布[15-19]等方面，對(duì)于森林不同土壤類型的有機(jī)碳分布研究較少[20-21]。深圳市位于華南沿海，分布有華南沿海地區(qū)森林的主要土壤類型，其森林植被具有典型的沿海南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)特征，研究深圳市主要森林土壤類型的有機(jī)碳分布特征與碳儲(chǔ)量，對(duì)了解華南沿海地區(qū)森林不同土壤類型的有機(jī)碳分布特點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)沿海南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量及碳循環(huán)研究具有重要作用。
1 研究區(qū)概況
深圳市位于廣東省南部沿海、北 回 歸 線 以南，東經(jīng) 113°45'44″ ～ 114°37'21″，北緯 22°26'59″ ～ 22°51'49″，陸地面積 194 963. 5 hm2 。地貌類型多樣，以低山丘陵為主，其次為臺(tái)地和沖積平原，境內(nèi)最高峰梧桐山海拔為 944 m。2013 年有林地面積 73 496. 3 hm2 ，國(guó)家特別規(guī)定灌木林 ( 以下簡(jiǎn)稱灌木林) 1 393. 8 hm2 ，森林覆蓋率 41. 5%。自然林為物種豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、景觀多樣的南亞熱帶季風(fēng)常 綠 闊 葉 林，殼 斗 科 ( Fagaceae ) 、桃 金 娘 科 ( Myrtaceae) 、金縷梅科 ( Hamamelidaceae) 、山茶科 ( Theaceae) 和樟科 ( Lauraceae) 等樹(shù)種為優(yōu)勢(shì)種，面積 34 750. 0 hm2 ; 人工林 38 746. 3 hm2 ，主要樹(shù) 種 有 桉 樹(shù) ( Eucalyptus spp.) 、相 思 ( Acacia spp.) 、荔枝 ( Litchi chinensis) 、龍眼 ( Dimocarpus longan) 、杉木 ( Cunninghamia lanceolata) 、馬尾松 ( Pinus massoniana) 和木麻黃 ( Casuarina equisetifolia) 等。林地土壤主要有山地黃壤、山地紅壤、赤紅壤、濱海沙土和濱海鹽漬沼澤土等類型，其中赤紅壤分布最廣。赤紅壤分布于海拔 300 m 以下的丘陵山地和坡地; 山地紅壤主要分布在海拔 300 ～ 600 m 的山地中上部; 山地黃壤主要分布在 600 m 以上的低山中上部; 濱海沙土和濱海鹽漬沼澤土分布于西南沿海海岸一帶，受海水間歇浸漬和河流沖積演化而成。根據(jù)深圳市土壤普查資料 ( 深圳土壤普查辦公室，1985) 和 2013 年林地地類分布資料 ( 廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，2014) ，深圳市有林地和灌木林地中各土壤類型面積見(jiàn)表 1。
2 材料與方法
2. 1 土壤樣品采集
根據(jù)各土壤類型的面積，結(jié)合林地狀況的復(fù)雜性，確定各土壤類型的調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)，每一土壤類型的調(diào)查樣點(diǎn)不少于 3 個(gè)，總計(jì) 91 個(gè)調(diào)查樣點(diǎn) ( 見(jiàn)表 1) ，采用任意抽樣方法布設(shè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖 1。根據(jù) 91 個(gè)土壤調(diào)查樣點(diǎn)的有機(jī)碳含量和碳密度測(cè)試分析結(jié)果，在 95%的概率保證程度下，抽樣調(diào)查精度分別達(dá)到 86. 0%和 90. 4%。在每個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)挖取長(zhǎng) 1. 5 m、深 1. 0 m 的土壤剖面 ( 土層深度不足 1. 0 m 時(shí)，挖至母質(zhì)層) ，每個(gè)剖面按 Ⅰ層 ( 0～ 10 cm) 、Ⅱ?qū)?( 10 ～ 30 cm) 、Ⅲ層 ( 30 ～ 100 cm) 劃分土層。土壤容重采用容積為 100 cm3 的環(huán)刀取樣，每個(gè)土層取環(huán)刀樣 2 個(gè)。土壤有機(jī)碳含量樣品按自下而上的順序逐層在各土層中部采集土壤約 500 g 帶回實(shí)驗(yàn)室處理。
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2. 2 土壤樣品測(cè)定
土壤 pH 值測(cè)定采用電位法，土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法，土壤有機(jī)碳含量測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法[22]。
2. 3 數(shù)據(jù)處理
每個(gè)采樣點(diǎn)的有機(jī)碳含量為各土層測(cè)定值按土層厚度的加權(quán)平均，碳密度與碳儲(chǔ)量計(jì)算方法參照《森林下層植被和土壤碳庫(kù)調(diào)查技術(shù)規(guī)范》 ( 試行) [22]，運(yùn)用 Excel 和 SPSS 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析。
3 結(jié)果與分析
3. 1 土壤 pH 值與土壤容重
全市森林不同土壤類型的 pH 介于 4. 55 ～ 5. 01 之間 ( 表 2) ，呈酸性，其中濱海沙土 pH 最高，與黃壤和紅壤的 pH 差異顯著 ( P < 0. 05) ，其他 4 種類型土壤的 pH 差異不顯著 ( P > 0. 05) 。
各類型土壤的容重介于 0. 71 ～ 1. 47 g /cm3 之間 ( 表 2) ，其中鹽漬沼澤土容重最小，與其他幾種類型土壤的容重差異極顯著 ( P < 0. 01) ，其余類型土壤容重差異不顯著 ( P > 0. 05) 。不同土壤類型各土層的容重隨土壤深度的增加而增大。
3. 2 土壤有機(jī)碳含量及其垂直分布
不同類型土壤的有機(jī)碳含量相差較大 ( 表 3) ，介于 2. 76～29. 07 g /kg 之間，以鹽漬沼澤土的有機(jī)碳含量最高，濱海沙土的有機(jī)碳含量最低，均與其余類型土壤的有機(jī)碳含量差異顯著 ( P < 0. 05) 。在山地土壤中，有機(jī)碳含量為黃壤 > 紅壤 > 赤紅壤，因?yàn)閺牡秃０沃粮吆０蔚耐寥来怪狈植际浅嗉t壤—紅壤—黃壤，隨著海拔高度增加，氣溫下降，有機(jī)碳分解速率下降，有機(jī)碳含量隨之增加。全市森林土壤平均有機(jī)碳含量為 7. 15 g /kg。
各土壤類型不同土層之間的有機(jī)碳含量差異明顯，隨著土層深度的增加有機(jī)碳含量減少，土層Ⅱ的有機(jī)碳含量比土層Ⅰ減少了23. 90%～74. 39%，土層Ⅲ 的有機(jī)碳含量比土層 Ⅱ 減 少 了 6. 11% ～ 61. 41%。從各土壤類型來(lái)看，隨土壤深度增加，土壤有機(jī)碳含量下降幅度最小的是紅樹(shù)林濱 海鹽漬沼澤土，土層Ⅲ比土層Ⅰ只減少了 42. 57%，表明紅樹(shù)林濱海鹽漬沼澤土無(wú)論是表層土壤 還是深層土壤均富含有機(jī)碳; 其余土壤類型的降幅均 在 75. 00% 以 上，其中黃壤降幅最大，達(dá)到 83. 70%。
3. 3 土壤有機(jī)碳含量與 pH、土壤容重的相關(guān)性分析
由于海濱鹽漬沼澤土和濱海沙土的 pH 和有機(jī)碳含量受海潮影響大，與山地土壤變化規(guī)律不一致。通過(guò)黃壤、紅壤和赤紅壤的有機(jī)碳含量 ( y， g /kg) 與 pH ( x) 的相關(guān)性分析，兩者存在顯著負(fù)相關(guān)性，回歸方程為:
y = -2. 815x + 20. 22
( R2 = 0. 130，n = 84，P < 0. 05)
通過(guò)全部類型土壤的有機(jī)碳含量與容重的相關(guān)性分析，兩者存在極顯著負(fù)相關(guān)性，其回歸方程為:
y = 45. 226 - 27. 689x
( R2 = 0. 802，n = 91，P < 0. 01) 3. 4
3.4土壤有機(jī)碳密度及其垂直分布
各土壤類型的有機(jī)碳密度介于 3. 73 ～ 19. 44 kg /m2 之間 ( 表 4) ，其中以鹽漬沼澤土的有機(jī)碳密度最大，是有機(jī)碳密度最小的濱海沙土的 5 倍。在山地土壤中，有機(jī)碳密度大小依次為紅壤 > 赤紅壤 > 黃壤，彼此之間差異不顯著 ( P > 0. 05) ; 與有機(jī)碳含量不同的是，由于黃壤的土層厚度小于其他 2 種土壤類型，導(dǎo)致黃壤的有機(jī)碳密度比其他 2 種土壤類型的有機(jī)碳密度小。全市森林土壤平均有機(jī)碳密度為 8. 00 kg /m2 。
各土壤類型相同土層厚度的有機(jī)碳密度隨土壤深度的增加而降低 ( 圖 2) ，就 10 cm 厚土壤的有機(jī)碳密度比較，土層Ⅰ是土層Ⅱ的 1. 2 ～ 3. 6 倍、是土層Ⅲ的 1. 6 ～ 5. 9 倍。其中以鹽漬沼澤土土層Ⅰ的土壤有機(jī)碳密度最大，為 2. 74 kg /m2 ; 海濱砂土土層Ⅲ的土壤碳密度最小，只有 0. 29 kg /m2 。黃壤、紅壤和赤紅壤不同土層的有機(jī)碳密度有明顯的梯度，即土層Ⅰ與土層Ⅱ之間降幅為 35. 46% ～ 48. 72%，土層Ⅱ與土層Ⅲ之間降幅為 50. 44% ～ 68. 42%。而鹽漬沼澤土各土層的有機(jī)碳密度變動(dòng)幅度相對(duì)較小，各土層間降幅分別為 18. 70% 和 21. 55%，且土層Ⅱ和土層Ⅲ的有機(jī)碳密度顯著大于其他土壤類型相對(duì)應(yīng)土層的有機(jī)碳密度。有機(jī)碳密度最小的濱海沙土土層Ⅰ與土層Ⅱ之間降幅達(dá) 72. 21%，而 土 層 Ⅱ 與 土 層 Ⅲ 之 間 的 降 幅 僅 6. 52%。主要因?yàn)樯降攸S壤、紅壤和赤紅壤具有有機(jī)質(zhì)層、淀積層和母質(zhì)層的明顯發(fā)育特征，土壤有機(jī)碳密度隨不同發(fā)育層次而變化明顯; 鹽漬沼澤土的成土母質(zhì)為濱海沉積物，覆被植物紅樹(shù)林具有高生產(chǎn)率、高回歸率和高分解率的特性，整個(gè)剖面有機(jī)碳含量較高; 濱海沙土含沙量高，剖面中沒(méi)有明顯的土壤發(fā)生層次，有機(jī)碳主要分布在土壤表層，且經(jīng)常受海水沖刷和海風(fēng)吹刮，土壤表層枯落物和有機(jī)碳容易流失，深層土壤有機(jī)碳很難積累。
