發布時間：2019-12-05所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要: 通過對深圳市森林土壤主要類型 91 個調查樣點土樣的有機碳含量、有機碳密度和有機碳儲量進行測算，分析各土壤類型的有機碳分布特征。結果表明: 不同土壤類型的有機碳含量差異大，表現為鹽漬沼澤土 黃壤 紅壤 赤紅壤 濱海沙土，平均有機碳含量 7. 15 g
摘要: 通過對深圳市森林土壤主要類型 91 個調查樣點土樣的有機碳含量、有機碳密度和有機碳儲量進行測算，分析各土壤類型的有機碳分布特征。結果表明: 不同土壤類型的有機碳含量差異大，表現為鹽漬沼澤土 > 黃壤 > 紅壤 > 赤紅壤 > 濱海沙土，平均有機碳含量 7. 15 g /kg; 不同土壤類型有機碳密度為鹽漬沼澤土 > 紅壤 > 赤紅壤 > 黃壤 > 濱海沙土，平均有機碳密度 8. 00 kg /m2 ; 有機碳含量和密度隨土層深度的增加而降低。全市森林土壤有機碳儲量為 581. 01 × 104 Mg C，其中赤紅壤有機碳儲量最高，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) 有機碳儲量占 55. 95%。土壤有機碳含量與 pH 值呈顯著負相關性 ( P < 0. 05) ，與土壤容重呈極顯著負相關性 ( P < 0. 01) 。
關鍵詞: 森林; 土壤類型; 有機碳; 分布特征; 深圳市
土壤碳庫是陸地生態系統三大主要碳庫 ( 土壤、大氣和植被) 中最大的碳庫[1]，全球土壤有機碳儲量約為 1 550 Pg [2]，是植被碳庫的 2 ～ 3 倍，是大氣碳庫的 2 倍[3]。森林是陸地生態系統的主體，是陸地上最大的碳吸收匯，森林土壤碳儲量占森林生態系統碳總儲量的 32% ～ 84%[4-5]，在調節全球碳平衡、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。開展森林土壤有機碳研究，對全球森林生態系統碳循環研究及森林生態系統碳匯管理具有重要意義。目前，已有不少學者對森林土壤有機碳分布進行了研究，但多集中在森林土壤有機碳儲量[6-11]、不同林分 ( 植被) 類型土壤有機碳分布[12-14]以及森林土壤有機碳空間分布[15-19]等方面，對于森林不同土壤類型的有機碳分布研究較少[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系統特征，研究深圳市主要森林土壤類型的有機碳分布特征與碳儲量，對了解華南沿海地區森林不同土壤類型的有機碳分布特點以及對我國沿海南亞熱帶森林生態系統的碳儲量及碳循環研究具有重要作用。
1 研究區概況
深圳市位于廣東省南部沿海、北 回 歸 線 以南，東經 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，其次為臺地和沖積平原，境內最高峰梧桐山海拔為 944 m。2013 年有林地面積 73 496. 3 hm2 ，國家特別規定灌木林 ( 以下簡稱灌木林) 1 393. 8 hm2 ，森林覆蓋率 41. 5%。自然林為物種豐富、結構復雜、景觀多樣的南亞熱帶季風常 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) 等樹種為優勢種，面積 34 750. 0 hm2 ; 人工林 38 746. 3 hm2 ，主要樹 種 有 桉 樹 ( 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 ( 廣東省林業調查規劃院，2014) ，深圳市有林地和灌木林地中各土壤類型面積見表 1。
2 材料與方法
2. 1 土壤樣品采集
根據各土壤類型的面積，結合林地狀況的復雜性，確定各土壤類型的調查樣點數，每一土壤類型的調查樣點不少于 3 個，總計 91 個調查樣點 ( 見表 1) ，采用任意抽樣方法布設樣點，樣點分布見圖 1。根據 91 個土壤調查樣點的有機碳含量和碳密度測試分析結果，在 95%的概率保證程度下，抽樣調查精度分別達到 86. 0%和 90. 4%。在每個調查樣點挖取長 1. 5 m、深 1. 0 m 的土壤剖面 ( 土層深度不足 1. 0 m 時，挖至母質層) ，每個剖面按 Ⅰ層 ( 0～ 10 cm) 、Ⅱ層 ( 10 ～ 30 cm) 、Ⅲ層 ( 30 ～ 100 cm) 劃分土層。土壤容重采用容積為 100 cm3 的環刀取樣，每個土層取環刀樣 2 個。土壤有機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 帶回實驗室處理。
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2. 2 土壤樣品測定
土壤 pH 值測定采用電位法，土壤容重測定采用環刀法，土壤有機碳含量測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法[22]。
2. 3 數據處理
每個采樣點的有機碳含量為各土層測定值按土層厚度的加權平均，碳密度與碳儲量計算方法參照《森林下層植被和土壤碳庫調查技術規范》 ( 試行) [22]，運用 Excel 和 SPSS 進行數據處理和方差分析。
3 結果與分析
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 土壤有機碳含量及其垂直分布
不同類型土壤的有機碳含量相差較大 ( 表 3) ，介于 2. 76～29. 07 g /kg 之間，以鹽漬沼澤土的有機碳含量最高，濱海沙土的有機碳含量最低，均與其余類型土壤的有機碳含量差異顯著 ( P < 0. 05) 。在山地土壤中，有機碳含量為黃壤 > 紅壤 > 赤紅壤，因為從低海拔至高海拔的土壤垂直分布是赤紅壤—紅壤—黃壤，隨著海拔高度增加，氣溫下降，有機碳分解速率下降，有機碳含量隨之增加。全市森林土壤平均有機碳含量為 7. 15 g /kg。
各土壤類型不同土層之間的有機碳含量差異明顯，隨著土層深度的增加有機碳含量減少，土層Ⅱ的有機碳含量比土層Ⅰ減少了23. 90%～74. 39%，土層Ⅲ 的有機碳含量比土層 Ⅱ 減 少 了 6. 11% ～ 61. 41%。從各土壤類型來看，隨土壤深度增加，土壤有機碳含量下降幅度最小的是紅樹林濱 海鹽漬沼澤土，土層Ⅲ比土層Ⅰ只減少了 42. 57%，表明紅樹林濱海鹽漬沼澤土無論是表層土壤 還是深層土壤均富含有機碳; 其余土壤類型的降幅均 在 75. 00% 以 上，其中黃壤降幅最大，達到 83. 70%。
3. 3 土壤有機碳含量與 pH、土壤容重的相關性分析
由于海濱鹽漬沼澤土和濱海沙土的 pH 和有機碳含量受海潮影響大，與山地土壤變化規律不一致。通過黃壤、紅壤和赤紅壤的有機碳含量 ( y， g /kg) 與 pH ( x) 的相關性分析，兩者存在顯著負相關性，回歸方程為:
y = -2. 815x + 20. 22
( R2 = 0. 130，n = 84，P < 0. 05)
通過全部類型土壤的有機碳含量與容重的相關性分析，兩者存在極顯著負相關性，其回歸方程為:
y = 45. 226 - 27. 689x
( R2 = 0. 802，n = 91，P < 0. 01) 3. 4
3.4土壤有機碳密度及其垂直分布
各土壤類型的有機碳密度介于 3. 73 ～ 19. 44 kg /m2 之間 ( 表 4) ，其中以鹽漬沼澤土的有機碳密度最大，是有機碳密度最小的濱海沙土的 5 倍。在山地土壤中，有機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，導致黃壤的有機碳密度比其他 2 種土壤類型的有機碳密度小。全市森林土壤平均有機碳密度為 8. 00 kg /m2 。
各土壤類型相同土層厚度的有機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碳密度變動幅度相對較小，各土層間降幅分別為 18. 70% 和 21. 55%，且土層Ⅱ和土層Ⅲ的有機碳密度顯著大于其他土壤類型相對應土層的有機碳密度。有機碳密度最小的濱海沙土土層Ⅰ與土層Ⅱ之間降幅達 72. 21%，而 土 層 Ⅱ 與 土 層 Ⅲ 之 間 的 降 幅 僅 6. 52%。主要因為山地黃壤、紅壤和赤紅壤具有有機質層、淀積層和母質層的明顯發育特征，土壤有機碳密度隨不同發育層次而變化明顯; 鹽漬沼澤土的成土母質為濱海沉積物，覆被植物紅樹林具有高生產率、高回歸率和高分解率的特性，整個剖面有機碳含量較高; 濱海沙土含沙量高，剖面中沒有明顯的土壤發生層次，有機碳主要分布在土壤表層，且經常受海水沖刷和海風吹刮，土壤表層枯落物和有機碳容易流失，深層土壤有機碳很難積累。
SCISSCIAHCI
