轻组碳的测定
- 格式:doc
- 大小:32.50 KB
- 文档页数:2
土壤有机碳( SOC)是土壤学和环境科学研究的热点问题之一,土壤有机碳库的动态平衡直接影响着土壤肥力的保持与提高,进而影响土壤质量的优劣和作物产量的高低,因而土壤有机碳的变化最终会影响土壤乃至整个陆地生态系统的可持续性。
土壤有机碳包括活性有机碳和非活性有机碳。
土壤活性有机碳是指在一定的时空条件下,受环境条件影响强烈的、易氧化分解的、对植物和微生物活性影响比较高的那一部分土壤碳素。
根据测定方法和有机碳组分不同,土壤活性有机碳又表述为溶解性有机碳(DOC:dissolved organic carbon)、水溶性有机碳(water-soluble organic carbon)、微生物生物量碳(MBC:Microbial biomass carbon)、轻组有机碳和易氧化有机碳,可在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
国外研究进展国外对土壤有机碳的研究开始较早, 在20世纪60年代, 就有学者开始进行全球土壤有机碳总库存量研究。
但早期对土壤有机碳库存量的估算大都是根据少数土壤剖面资料进行的。
如1951年Rubey根据不同研究者发表的关于美国9个土壤剖面的有机碳含量, 推算出全球土壤有机碳库存量为710 Pg。
1976年Bohn利用土壤分布图及相关土组( soil association)的有机碳含量, 估计出全球土壤有机碳库存量为2946Pg。
这两个估计值成为当前对全球土壤有机碳库存量的上下限值。
20世纪80年代,由于研究全球碳循环与气候、植被及人类活动等因素之间相互关系的需要,统计方法开始被应用于土壤有机碳库存量的估算。
如Post等在Holdridge生命带模型基础上,估算了全球土壤碳密度的地理分布与植被及气候因子之间的相互关系,提出全球1m 厚度土壤有机碳库存量为1 395 Pg。
20世纪90年代以来, 随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS) 和全球定位系统(GPS) 技术的发展, 为土壤有机碳研究提供了新的方法和手段。
土壤活性有机碳分组及测定方法每种指标的测定方法如下:一.易氧化有机质(LOM):土壤与氧化剂作用后,易被氧化、不稳定的有机质称作LOM。
目前常用的氧化剂有两种:K2CrO7与KMnO4。
KMnO4氧化法:(此方法较为常用)称取过100目筛,约含15 mg碳的土壤样品(如:有机碳含量为15g/kg,则称取1g土壤样品)于50 mL塑料旋盖的离心管中;加入25mL,333mmol/L高锰酸钾溶液,振荡1h,然后在时速2000 rpm下离心5 min,将上清液用去离子水以1∶250稀释,在分光光度计565 nm下测定稀释样品的吸光率,由不加土壤的空白与土壤样品的吸光率之差,计算出高锰酸钾浓度的变化,并进而计算出氧化的碳量(氧化过程中1 mmolKMnO4-消耗0.75 mmol或9 mg碳)。
KMnO4氧化法:(此法是在测定全量有机质基础上降低某些反应条件,衍生出的测定方法)1、水合热法:称取磨细(过0.25 mm筛)风干土1.50 g,放入500 mL三角瓶中,准确加入0.5 mol/L K2CrO7水溶液10.0mL,轻轻转动,使土粒分散。
用量筒将20 mL浓H2SO4迅速直接注入土壤悬浊液,立即小心地转动三角瓶,使土壤与试剂充分混匀1 min。
把三角瓶放在石棉网上30 min,然后注入水约200 mL,加3~4滴邻菲锣啉指示剂,用0.25 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
2、0.1 mol/L K2CrO7—1∶3H2SO4130℃氧化法:在油浴温度为130~140℃时将0.5 g风干土与0.1 mol/L K2CrO7)—1∶3H2SO410.0 mL共煮5 min,冷却后加入30 mL水,用0.1 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
二.生物量有机质(MBOM):生物量有机质是指能被土壤微生物分解利用的部分有机质。
即微生物量碳、微生物量氮。
氯仿熏蒸法测定:(此法较为简单,但氯仿为有毒物质,操作复杂)前处理步骤:将新鲜的土样品含水量调节至田间含水量的30%~50%,25℃下密封预培养7~10 d,以保持土壤均匀和所得结果的可比性。
轻组先用75 mL 0.01 mol·L−1 CaCl2 洗涤, 再用至少75 mL 蒸馏水洗涤.
土壤轻质有机碳(LFOC)的测定:称取风干土样12.5 g于50 mL离心管中,每个土样称2份(原本应该称取风干土样25 g 于100 mL 离心管中),然后加入比重为1.7g·cm-3的NaI 溶液25 mL,于200 r/min 条件下振荡1h。
然后以3000×g 转速下离心10 min,将浮在NaI 表层的轻质部分倾倒于装有0.45 um 纤维滤膜的过滤器中进行抽滤。
随后向该离心管中再加入25 mL质量浓度为1.70 g·mL-1 的NaI 溶液进行第二次浸提,按同样步骤再次分离、离心和收集重组物质( 重复2 3 次)。
沉积于离心管底的重组加入0.01mol·L−1 CaCl2, 充分搅拌后,离心10 min, 倒掉上清夜后重复5~ 6 次至无I- 反应( AgNO3 溶液检验, 黄色絮状沉淀) , 再以蒸馏水
离心1 次, 将盛装重组的离心管于60 下烘干、称重.在60℃下烘干(24h)称重。
得到轻组物
质占整个样品质量的比例。
烘干的轻质有机质用玛瑙研钵研细过0.15 mm 筛后保存,用重铬酸钾-浓硫酸外加热法测定。
轻组被提取后,加25mL蒸馏水于离心管中,振荡10 min。
在3000×g 条件下离心15 min, 弃去上清液. 重复洗涤3次. 冷冻至干燥后称重,减去离心管的重量后即为重组的重量.。
Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2018, 6(4), 125-132Published Online October 2018 in Hans. /journal/hjsshttps:///10.12677/hjss.2018.64016Determination of Soil Active Organic Carbon Content and Its Influence FactorsXingkai Wang1, Xiaoli Wang1*, Jianjun Duan2, Shihua An11Agricultural College, Guizhou University, Guiyang Guizhou2College of Tobacco, Guizhou University, Guiyang GuizhouReceived: Sep. 29th, 2018; accepted: Oct. 16th, 2018; published: Oct. 23rd, 2018AbstractSoil active organic carbon is an important component of terrestrial ecosystems and an active chemical component in soil. It is of great significance in the study of terrestrial carbon cycle.Many studies have shown that soil active organic carbon can reflect the existence of soil organic carbon and soil quality change sensitively, accurately and realistically. In recent years, soil ac-tive organic carbon has become the focus and hot spot of research on soil, environment and ecological science. Soil active organic carbon can be characterized by dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (SMBC), mineralizable carbon (PMC), light organic carbon (LFC) and easily oxidized organic carbon (LOC). This paper reviews the determination methods and influencing factors of these five active organic carbons, and looks forward to the future research focus, laying the foundation for the scientific management of land and the effective use of soil nutrients.KeywordsSoil Organic Carbon, Determination Methods, Influencing Factors土壤活性有机碳的测定及其影响因素概述王兴凯1,王小利1*,段建军2,安世花11贵州大学农学院,贵州贵阳2贵州大学烟草学院,贵州贵阳收稿日期:2018年9月29日;录用日期:2018年10月16日;发布日期:2018年10月23日*通讯作者。
土壤活性有机质测定方法土壤活性有机质分类:由于研究角度和方法有所不同,活性有机质产生了许多的称谓,如易氧化有机质(LOM);生物量有机质(MBOM);溶解有机质(DOM);轻组有机质(LFOM);颗粒有机质(POM)等。
每种指标的测定方法如下:一.易氧化有机质(LOM):土壤与氧化剂作用后,易被氧化、不稳定的有机质称作LOM。
目前常用的氧化剂有两种:K2CrO7与KMnO4。
KMnO4氧化法:(此方法较为常用)称取过100目筛,约含15 mg碳的土壤样品(如:有机碳含量为15g/kg,则称取1g土壤样品)于50 mL塑料旋盖的离心管中;加入25mL,333mmol/L高锰酸钾溶液,振荡1h,然后在时速2000 rpm下离心5 min,将上清液用去离子水以1∶250稀释,在分光光度计565 nm下测定稀释样品的吸光率,由不加土壤的空白与土壤样品的吸光率之差,计算出高锰酸钾浓度的变化,并进而计算出氧化的碳量(氧化过程中1 mmolKMnO4-消耗0.75 mmol 或9 mg碳)。
KMnO4氧化法:(此法是在测定全量有机质基础上降低某些反应条件,衍生出的测定方法)1、水合热法:称取磨细(过0.25 mm筛)风干土1.50 g,放入500 mL三角瓶中,准确加入0.5 mol/L K2CrO7水溶液10.0mL,轻轻转动,使土粒分散。
用量筒将20 mL浓H2SO4迅速直接注入土壤悬浊液,立即小心地转动三角瓶,使土壤与试剂充分混匀 1 min。
把三角瓶放在石棉网上30 min,然后注入水约200 mL,加3~4滴邻菲锣啉指示剂,用0.25 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7。
2、0.1 mol/L K2CrO7—1∶3H2SO4130℃氧化法:在油浴温度为130~140℃时将0.5 g风干土与0.1 mol/L K2CrO7)—1∶3H2SO410.0 mL共煮5 min,冷却后加入30 mL水,用0.1 mol/L FeSO4标准溶液滴定过量的K2CrO7二.生物量有机质(MBOM):生物量有机质是指能被土壤微生物分解利用的部分有机质。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald83DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.29.083土壤溶解性有机碳组分连续分级测定方法①臧榕 赵海超*黄智鸿 赵海香 乔赵崇(河北北方学院 河北张家口 075000)摘 要:有机碳是土壤中的重要组分,有机碳组分是影响土壤有机碳活性及生态效应的主要内因。
为更好的揭示有机碳组分对生态环境演变的响应规律,系统的分级土壤有机碳是研究的重点。
该研究为获得土壤有机碳多级浸提方法,在前人研究的基础上选择四种浸提剂,确定浸提时间,并对冀北坝上土壤进行测定。
结果表明,浸提方法为:(1)水溶性有机碳,按照土水质量比1:2加入去离子水,振荡浸提12h,获得低分子量活性有机碳,占总有机碳的1.13%~3.35%;(2)热水解有机碳,残渣加入去离子水,在100℃下水浴2h,获得土壤团聚体表面吸附的有机碳等,占总有机碳2.75%~7.14%;(3)酸解有机碳,残渣加入1mol ·L -1的盐酸,浸提2h,获得富里酸等大分子有机碳,占总有机碳2.11%~7.15%;(4)碱解有机碳,残渣加入0.2mol ·L -1的NaOH,浸提6h,获得胡敏酸等稳定态腐殖质,占总有机碳8.17%~51.07%。
浸提方法能较好反映不同溶解性有机碳组分对土地利用方式的响应。
关键词:土壤 有机碳 溶解性有机碳 连续分级方法中图分类号:S153.6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)10(b)-0083-05A bstract: Organic carbon is an important component in soil, and organic carbon components were the main internal factor affecting soil organic carbon activity and ecological effects. The research of the systematic classif ication of soil organic carbon can be to reveal the response laws of organic carbon components to the evolution of ecological environment. This study had obtained a multi-stage extraction method of soil organic carbon, selected four kinds of extractants based on previous studies to determine the extraction time and determined the soil organic carbon in the Weibei Dam. The results showed that the four extraction methods were followed. (1) To extract water-soluble organic carbon. The deionized water was added to soil according to the mass ratio of soil to water 1:2, and oscillated for 12 h to obtain low molecular weight active organic carbon. It accounted for 1.13%-3.35% of total organic carbon. (2) To obtain thermal hydrolysis of organic carbon. The residue was added to deionized water and heated for 2 h by water bath at 100 °C, and obtained the organic carbon adsorbed on the surface of the soil aggregate. The thermal hydrolysis of organic carbon accounted for 2.75% to 7.14% of the total organic carbon. (3) Fulvic acid and other macromolecular organic carbon (2.11-7.15%) were obtained by acidolysis of organic carbon and adding 1 mol L-1 hydrochloric acid to the residue for 2 h. (4) To obtain alkaliolytic organic carbon. The residue was added with 0.2molL-1 NaOH, and extracted for 6h to obtain stable humus such as humic acid, which accounted for 8.17~51.07% of total organic carbon. The extraction method could better ref lected the response of different dissolved organic carbon components to land use method.Key Words: Soil; Organic carbon; Dissolved organic carbon; Continuous grading method①基金项目:河北北方学院国家级大学生创新创业项目(项目编号:2017003); 河北北方学院卓越农林项目;河北北方学 院博士基金(项目编号:12995543);河北省科技攻关项目(项目编号:13226402D );河北省科技支撑重点项目 (项目编号:13226402D );张家口科技支撑项目(项目编号:1611050C )。
一,总有机碳的测定放法(消煮法)(一)实验药品:粉末状的硫酸银、0.800mol/L重铬酸钾标准溶液、邻菲哕啉、0.2mol/mL硫酸亚铁。
(二)实验仪器:精密天平、硬质大试管、5ml移液管、油浴锅、250ml锥形瓶、酸式滴定管、胶头滴管。
(三)实验步骤:1,量法称取O.1—0.59(精确到O.00019)通过0.149mm的风干土样于硬质大试管中,2,加粉末状的硫酸银0.19g,用10ml液管加入5ml 0.800mol/L重铬酸钾标准溶液,然后用注射器注入5ml浓硫酸,并小心旋转摇匀。
3,预先将油浴锅加热至185-190℃,将盛土的大试管插入铁丝笼架中,然后将其放入油锅中加热,此时应控制锅内温度在170-180。
C,并使溶液保持沸腾5min,然后取出铁丝笼架,待试管冷却后,用干净纸擦净试管外部的油液,如煮沸后的溶液呈绿色,表示重铬酸钾用量不足,应在称取较少的土样重做。
4,如溶液呈橙黄色或黄绿色,则冷却后将试管内混合物洗入250ml锥形瓶中,使瓶内体积在60.80ml 左右,加邻菲哕啉3-4滴,用0.2mol/mL硫酸亚铁滴定,溶液由橙黄经蓝绿到棕红色为终点。
变色过程由棕红色经紫至蓝绿色为终点。
记录硫酸亚铁用量(V)计算公式:W c0为有机碳含量,g/kg;0.8000为重铬酸钾标准溶液的浓度,mol·L~;5.0为重铬酸钾标准溶液的体积,ml;V。
为空白标定用去硫酸亚铁溶液体积,ml;V为滴定土样用去硫酸亚铁溶液体积,ml;0.003为1/4碳原子的摩尔质量,g-retool-1;1.1为氧化校正系数;ml为风干土样的质量,g;K2为将风干土换算到烘干的水分换算系数;二,土壤颗粒有机碳、矿质组分有机碳(MOMC)测定方法土壤中颗粒有机质组分指土壤中与沙粒结合的有机质(直径53~2000um),并进一步可能结合在土壤大团聚体(macroaggregates)与微团聚体(microaggregates)中。
第40卷第17期2020年9月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.40,No.17Sep.,2020基金项目:国家自然科学基金促进海峡两岸科技合作联合基金项目(U1405231)收稿日期:2019⁃06⁃23;㊀㊀网络出版日期:2020⁃07⁃10∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:jshxie@163.comDOI:10.5846/stxb201906231325黄桥明,吕茂奎,聂阳意,任寅榜,熊小玲,谢锦升.武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征.生态学报,2020,40(17):6215⁃6222.HuangQM,LyuMK,NieYY,RenYB,XiongXL,XieJS.CharacteristicsoflightfractionorganicmatterinsurfacesoilofdifferentaltitudeforestsinWuyiMountain.ActaEcologicaSinica,2020,40(17):6215⁃6222.武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征黄桥明1,吕茂奎1,聂阳意1,任寅榜1,熊小玲1,谢锦升1,2,∗1福建师范大学地理科学学院,福州㊀3500072湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地,福州㊀350007摘要:土壤轻组有机质是土壤有机质的重要组分,研究轻组有机质在不同森林生态系统土壤中的变化规律对理解土壤有机质形成与转换具有重要意义㊂以福建省武夷山国家级自然保护区不同海拔的常绿阔叶林(海拔600m)㊁针阔混交林(海拔1000m)和针叶林(海拔1400m)为研究对象,利用密度分组方法分离了表层(0 5cm和5 10cm)土壤轻组有机质,研究了不同海拔森林土壤轻组有机质特征及其影响因素㊂结果表明:针阔混交林表层土壤的轻组有机质含量大于针叶林和常绿阔叶林(P<0.05),并且轻组有机碳的含量变化亦是如此(P<0.05),而轻组有机氮的含量无显著差异(P>0.05)㊂表层土壤对应土层的轻组CʒN大于土壤CʒN,针阔混交林轻组CʒN和土壤CʒN均大于其他林分类型㊂0 5cm与5 10cm土层针阔混交林的轻组有机碳㊁氮储量均大于针叶林和常绿阔叶林(P<0.05),并且针阔混交林的轻组有机碳㊁氮储量所占土壤有机碳与总氮的比重均大于其余两种林分㊂0 10cm土层针叶林土壤有机碳与总氮含量与储量最高,并随海拔降低而减小,但差异不显著(P>0.05)㊂相关分析结果表明,轻组有机碳㊁氮储量与SOC㊁DOC㊁MBC和细根生物量具有显著相关关系(P<0.05),而与年凋落物量无关(P>0.05),说明地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源㊂因此,在未来气候和植被变化共同作用下,地下细根对土壤轻组有机质的形成可能具有不可忽视的作用㊂关键词:森林类型;气候变化;轻组有机质;碳氮储量CharacteristicsoflightfractionorganicmatterinsurfacesoilofdifferentaltitudeforestsinWuyiMountainHUANGQiaoming1,LYUMaokui1,NIEYangyi1,RENYinbang1,XIONGXiaoling1,XIEJinsheng1,2,∗1SchoolofGeographicalScience,FujianNormalUniversity,Fuzhou350007,China2CultivationBaseofStateKeyLaboratoryofHumidSubtropicalMountainEcology,Fuzhou350007,ChinaAbstract:Soillightfractionorganicmatterisanimportantcomponentofsoilorganicmatter.ItiscrucialtounderstandtherelationshipbetweensoilorganicmatterandclimatechangebystudyingthevariationoflightfractionorganicmatteralonganelevationgradientinsubtropicalChina.Takingevergreenbroad⁃leavedforest(EBF),mixedconiferousandbroad⁃leavedforest(BCF),andconiferousforest(CF)atdifferentaltitudes(fromlowtohighelevation)inWuyishanNationalParkinFujianProvinceasresearchobjects,thelightfractionorganicmatterinsurfacesoil(0 5cmand5 10cm)wasseparatedbydensityfractionationanalyses,aswellasthecharacteristicsoflightfractionorganicmatteranditsinfluencingfactorsindifferentforestecosystemswerestudied.TheresultsshowedthatthecontentoflightfractionorganicmatterinBCFwashigherthanthatinCFandEBFin0 5cmand5 10cmsoillayers(P<0.05).Thepatternofthecontentoflightfractionorganiccarbonwassimilartothelightfractionorganicmatter,buttherewasnosignificantdifferenceinlightorganicnitrogencontent(P>0.05).ThelightfractionC/NwasgreaterthansoilC/N,andthelightfractionC/NandsoilC/Nin6126㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀BCFweregreaterthanthoseofotherforesttypesinthesamesoillayer.In0 5cmand5 10cmsoillayer,thestorageoflightfractionorganiccarbonandnitrogeninBCFwerehigherthanthoseinCFandEBF(P<0.05),andthecontributionoflightfractionorganiccarbonandnitrogentosoilorganicmatterinBCFwashigherthanthatoftheothertwoforests.ThecontentsandstorageofsoilorganiccarbonandtotalnitrogeninCFwasthehighestin0 10cm,anddecreasedwiththedecreaseofaltitude,butthedifferencewasnotsignificant(P>0.05).Thecorrelationanalysisshowedthatthestorageoflightfractionorganiccarbonandnitrogenwassignificantlycorrelatedwithsoilorganiccarbon,dissolvedorganiccarbon,microbialbiomasscarbonandfinerootbiomass(P<0.05),butnotannuallitterfall(P>0.05),suggestingthatrootderivedorganicmattermightbeanimportantsourceoflightfractionorganicmatterinsoil.Therefore,weconcludedthatbelowgroundsourcesmayplayanimportantroleinregulationoftheformationoflightfractionorganicmatterinsoilunderfutureclimatechange.KeyWords:foresttype;climatechange;lightfractionorganicmatter;carbonandnitrogenstorage森林土壤有机质在全球碳循环和碳平衡中具有重要作用,也是森林生态系统生产力重要物质基础和土壤质量与健康的重要指标[1⁃2]㊂土壤有机质按密度大小可分为轻组(lightfraction,LF)和重组(heavyfraction,HF)㊂轻组有机质主要由部分分解的植物残体和动物㊁微生物残骸组成,碳和氮含量高[3],周转速度快[4],是易变土壤有机质的主要部分,对植物养分供给㊁平衡土壤碳库和保持土壤肥力特性有重要的作用㊂由于缺乏黏粒等的保护,轻组有机质易受自然与人为干扰的影响[5],因此对环境的响应比总有机质更为敏感和迅速,能较好地反映出土壤有机碳库的微小变化[6]㊂由于轻组是易变的有机质库,对耕作措施㊁作物种植制度㊁施肥㊁土地利用变化等变化的响应非常敏感㊂如秸秆覆盖处理和免耕处理可以显著提高土壤轻组有机碳[7];生物有机肥与化肥配施和单施有机肥处理比单施化肥能更大程度上提高了轻组有机碳(LFOC)含量[8];有的研究表明轻组有机碳明显受土地利用方式的影响,表现为次生林>人工林>灌草丛>坡耕地[9]㊂已有的研究表明,天然林(次生林)的轻组有机碳(LFOC)含量大于人工林[10]㊂人工混交林的轻组有机碳含量大于人工纯林[11⁃12]㊂天然林人工更新后,土壤轻组有机碳含量及占总碳的比例均有降低趋势[13]㊂同一森林类型不同的海拔条件下,轻组有机碳含量的变化也不相同㊂如在川西高山冷杉林的研究中发现,有研究表明表层土壤轻组有机碳在海拔梯度上是随着海拔升高逐渐增加的[14],也有研究表明随海拔升高轻组有机碳表现出双峰特征[15],甚至有的研究则发现土壤轻组有机碳含量在海拔梯度上没有明显的变化趋势[16]㊂这些不同的分布模式,可能是所处的气候条件㊁立地差异,以及微生物[17]的不同而导致的差异,但其主导轻组有机质变化的因子与其来源尚不清楚㊂借此,本研究选择武夷山不同海拔的典型森林土壤类型为例,试图揭示不同海拔森林类型对土壤轻组有机质的影响,为进一步认识森林土壤有机质及森林管理提供科学依据㊂1㊀试验地概况研究区位于武夷山国家自然保护区(27ʎ33ᶄ 27ʎ54ᶄN㊁117ʎ27ᶄ 117ʎ51ᶄE),地处福建省西北部,总面积99975hm2,拥有世界同纬度带现存面积最大㊁保存最完整的中亚热带常绿阔叶林㊂区内动植物资源丰富,森林覆盖率为96.3%㊂境内以黄岗山为主峰,海拔2158m,植被垂直带谱分布完整,沿海拔植被带依次为常绿阔叶林㊁针叶林㊁亚高山矮林和高山草甸,属中亚热带季风气候,年平均气温垂直变化为19.2 8.5ħ,降水量为1600 3303mm,年平均相对湿度78% 84%,无霜期253 272d㊂依据植被类型和海拔选择黄岗山主峰东南坡的常绿阔叶林(Evergreenbroadleafforest,EBF)㊁针阔混交林(Mixedbroadleaf⁃coniferforest,BCF)和针叶林(Coniferousforest,CF)作为研究对象㊂常绿阔叶林乔木层主要为米槠(Castanopsiscarlesii)㊁甜槠(Castanopsiseyrei),林冠较高,郁闭度较大㊂针阔混交林乔木层主要为黄山松(Pinustanwanensis)㊁木荷(Schimasuperba),下层以肿节少穗竹(Oligostachyumoedogonatum)为主,土层较厚(40cm左右),表层细根较多,地表枯枝落叶较厚(3 5cm)㊂针叶林乔木层主要为黄山松,灌木层的植被较少㊂样地基本情况见表1㊂表1㊀研究样地概况Table1㊀Overviewofresearchsampleplots样地Sampleplots海拔Altitude/m年均温Annualmeantemperature/ħ年均降水Annualaverageprecipitation/mm坡度Slope土壤类型Soiltype年凋落量Annuallitterfall/(g/m2)细根生物量Finerootbiomass/(g/m2)树高Treeheight/m胸径DBH/cm密度Standdensity/(棵/hm2)常绿阔叶林(EBF)60017.62374.2东南26ʎ山地红壤616.7±44.2197.8±54.610.312.01588针阔混交林(BCF)100015.82671.0东南24ʎ山地黄壤628.1±73.6625.8±68.613.014.61425针叶林(CF)140014.23487.3东南31ʎ山地黄壤559.3±64.9140.8±55.217.225.8451㊀㊀EBF:常绿阔叶林Evergreenbroadleafforest;BCF:针阔混交林Mixedbroadleaf⁃coniferforest;CF:针叶林Coniferousforest2㊀研究方法2.1㊀样品采集2016年11月分别在三个海拔设置5个20mˑ20m的标准样方,共15个㊂2017年10月在每个样方内使用内径为2cm的土钻 S 型随机㊁多点取表层0 5cm和5 10cm土样,分别混合,每个海拔土样5个重复,共30个㊂随后迅速将土壤样品用内含冰袋的保温箱保存,带回实验室处理㊂在室内,挑走土壤中的细根和石块,过2mm土壤筛混合均匀装袋放入4ħ冰箱保存待分析,并收集土壤中的细根,洗净烘干,挑出土壤中<2mm的细根,计算细根生物量㊂每月从设置的凋落物框中收集凋落物并计算年凋落量㊂2.2㊀实验方法土壤轻组和重组有机质的分离采用相对密度分组方法[18]㊂将10.00g风干土样放在100mL的塑料离心管中,加入50mLNaI溶液(密度1.7g/cm3),盖紧手动摇晃混匀,并在往复震荡机上震荡180min,震速1min往复250次㊂分散后的悬浮液以转速4000rpm离心20min㊂离心后的上层液通过滤纸抽滤,使轻组物质全部过滤在滤纸上㊂在剩余的重组残留物中加入25 30mLNaI,用涡旋仪将离心后聚在底部的土样,振散混合,再次离心并抽滤,重复上述步骤直至没有可见的轻组物质㊂分离出来的轻组物质用去离子水进行多次冲洗,彻底淋洗掉残留的NaI溶液,然后将滤纸上的轻组物质洗到预先称重的小烧杯中,在60ħ烘箱中烘干,获得轻组物质的干质量㊂用玛瑙研钵将烘干后的轻组物质磨碎,并过100目筛㊂用碳氮元素分析仪(ElementarVarioELIII,Germany)测定轻组碳氮含量㊂土壤微生物生物量碳(MBC)用氯仿熏蒸 K2SO4浸提法测定[19]㊂土壤可溶性有机碳(DOC)使用总有机碳分析仪TOC-VCPN测定㊂土壤容重使用环刀法测定㊂2.3㊀数据处理与分析表层土壤特定深度的土壤有机碳和总氮储量计算方法如下:S=CˑBˑDˑ1-G()ː10其中,S为土壤有机碳(SOC)或总氮(TN)储量(t/hm2),C为SOC(或TN)含量(g/kg),B为土壤密度(g/cm3),D为土层深度(cm),G为直径﹥2mm的石砾所占的体积比例(%)㊂运用Excel2013和SPSS22.0软件对数据进行处理分析㊂单因素方程分析(one-wayANOVA)和LSD多重比较法对不同数据间进行差异性比较(P<0.05),Pearson进行相关分析,Origin9.0软件制图㊂所有数据均为5次重复的平均值㊂结果为平均值ʃ标准误差㊂3㊀结果与分析3.1㊀不同森林生态系统表层土壤轻组含量三种林分表层0 5cm土壤的轻组含量具有显著差异(P<0.05),其中针阔混交林最大,常绿阔叶林最7126㊀17期㊀㊀㊀黄桥明㊀等:武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征㊀小;针阔混交林分别是针叶林的2.6倍㊁常绿阔叶林的10.7倍(图1)㊂5 10cm土层土壤轻组有机质含量的变化趋势与0 5cm土层基本一致,但针叶林和常绿阔叶林无显著差异,并且不同林分间的差异缩小㊂各林分0 5cm土层轻组含量均显著高于5 10cm土层㊂图1㊀不同海拔表层土壤轻组有机质含量㊀Fig.1㊀Lightfractionorganicmattercontentsinsurfacesoilindifferentstands不同字母表示同一土层,不同林分间差异显著(P<0.05)3.2㊀不同森林生态系统表层土壤轻组碳氮含量0 5cm土层不同林分轻组的碳含量(LFC)和SOC含量变化规律均为:针阔混交林﹥针叶林﹥常绿阔叶林(P<0.05)(表2),针阔混交林的轻组的碳含量比针叶林和常绿阔叶林的分别高18.0%和27.6%,SOC含量分别高22.3%和172.4%㊂在5 10cm土层,针阔混交林的轻组的碳含量显著高于针叶林和常绿阔叶林,针叶林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05),而SOC含量针叶林显著高于针阔混交林和常绿阔叶林,针叶林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂总体上,表层土壤(0 10cm)轻组的平均碳含量针阔混交林较高,SOC则由高海拔向低海拔降低,针叶林与针阔混交林之间无显著差异(P>0.05)㊂在0 5cm土层,轻组的氮含量(LFN)变化规律均为:针阔混交林﹥针叶林﹥常绿阔叶林,但林分间的差异不显著(P>0.05)㊂针叶林和针阔混交林土壤TN含量显著高于常绿阔叶林(P<0.05),分别高出108.3%和86.9%㊂在5 10cm土层,轻组的氮含量林分之间无显著差异(P>0.05),而TN含量针叶林海拔显著高于针阔混交林和常绿阔叶林(P<0.05),分别高出83.6%和72.5%,总体上,表层土壤(0 10cm)轻组的平均氮含量针叶林较高,但林分间没有显著差异(P>0.05),TN则由高海拔向低海拔降低,针阔混交林与常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂在所有土层中,轻组CʒN比土壤CʒN大,针阔混交林轻组CʒN和土壤CʒN均大于其他海拔㊂表2㊀不同森林表层土壤轻组碳氮含量Table2㊀Lightfractioncarbon(LFC)andnitrogen(LFN)insurfacesoilindifferentstands土层Layer/cm森林类型Foresttype轻组碳LFC/(g/kgLF)轻组氮LFN/(g/kgLF)有机碳SOC/(g/kg土)总氮TN/(g/kg土)轻组LFCʒN土壤SoilCʒN0 5CF329.6±9.5b12.7±1.9a72.6±14.5b4.29±0.90a26.38±3.22a16.92±0.33bBCF388.8±9.6a13.1±2.1a88.8±12.0a3.85±0.61a28.93±3.74a23.22±2.40aEBF304.7±10.8c11.1±0.7a32.6±5.9c2.06±0.35b27.54±1.51a15.84±0.23b5 10CF323.5±23.0b10.9±1.6a40.0±15.4a2.57±0.92a30.08±4.30b15.45±0.90bBCF370.5±15.3a8.7±1.6a26.3±8.72b1.40±0.35b40.00±4.93a18.54±1.79aEBF304.9±30.5b9.3±0.5a22.7±2.1b1.49±0.17b32.87±4.00b15.22±0.53b0 10CF325.7±16.3b11.6±1.5a51.9±14.1a3.20±0.85a28.49±3.42b16.21±0.51bBCF372.6±16.1a10.1±1.8a44.4±8.2a2.11±0.39b37.99±7.44a21.08±1.52aEBF305.0±18.0b10.1±0.4a27.0±2.7b1.74±0.17b30.29±2.11b15.54±0.35b㊀㊀0 10cm土层的三种林分的各项值为对应林分0 5cm与5 10cm土层的值的加权平均数,权重为对应土层的土壤容重;不同小写字母表示同一土层不同海拔间差异显著(P<0.05)3.3㊀不同森林生态系统表层土壤碳氮储量变化在0 5cm土层中,3种林分的轻组有机碳储量(LFOC)具有显著差异(P<0.05),针阔混交林最高(达到8126㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀4.7t/hm2),分别为针叶林和常绿阔叶林海拔的2.0倍和5.7倍(表3)㊂SOC储量针叶林显著高于针阔混交林和常绿阔叶林,针阔混交林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂5 10cm土层,针阔混交林的轻组有机碳储量显著高于针叶林和常绿阔叶林,针叶林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂SOC储量变化规律均:为针叶林﹥常绿阔叶林﹥针阔混交林,各林分之间无显著差异(P>0.05)㊂总体上,表层土壤(0 10cm)轻组有机碳储量针阔混交林显著高于针叶林和常绿阔叶林,SOC储量为针叶林﹥针阔混交林﹥常绿阔叶林,针阔混交林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂所有土层中,轻组有机碳储量占总有机碳储量的比重较小,针阔混交林的轻组有机碳储量占比值最高(P<0.05)㊂在0 5cm土层,不同林分轻组有机氮储量(LFON)变化规律为:针阔混交林﹥针叶林﹥常绿阔叶林(P<0.05),针阔混交林分别为针叶林和常绿阔叶林的1.9倍和5.7倍(表3)㊂针叶林土壤TN储量显著高于针阔混交林和常绿阔叶林,针阔混交林和常绿阔叶林之间无显著差异(P>0.05)㊂而在5 10cm土层LFON储量林分间的差异不显著(P>0.05),TN储量与0 5cm变化趋势一致㊂总体上,表层土壤(0 10cm)LFON储量与LFOC储量沿海拔的变化趋势一致㊂各林分土壤TN储量变化趋势表现为针叶林﹥常绿阔叶林﹥针阔混交林㊂所有土层中,轻组有机质氮储量占总氮储量的比重与轻组有机碳储量占总有机碳储量的比重规律类似㊂表3㊀不同森林表层土壤轻组有机碳氮储量及其所占总有机碳与总氮储量的比例Table3㊀Lightfractionorganiccarbon(LFOC)andnitrogen(LFON)storagesanditsratiooftotalorganiccarbonandnitrogenstorageinsurfacesoilindifferentstands土层Layer/cm森林类型Foresttype轻组有机碳LFOC/(t/hm2)轻组有机氮LFON/(t/hm2)有机碳SOC/(t/hm2)总氮TN/(t/hm2)LFOC/SOC/%LFON/TN/%0 5CF2.34ʃ1.02b0.09ʃ0.05b19.49ʃ5.34a1.16ʃ0.33a11.58ʃ2.20b7.64ʃ2.30bBCF4.70ʃ1.26a0.17ʃ0.06a14.49ʃ1.94b0.65ʃ0.12b32.61ʃ8.02a26.54ʃ7.50aEBF0.82ʃ0.35c0.03ʃ0.01c12.17ʃ3.30b0.77ʃ0.20b6.58ʃ1.64b3.8ʃ0.99b5 10CF0.56ʃ0.16b0.02ʃ0.01a13.62ʃ4.76a1.05ʃ0.44a5.66ʃ2.96b3.1ʃ2.13bBCF1.28ʃ0.35a0.03ʃ0.01a10.20ʃ2.04a0.54ʃ0.07b12.54ʃ2.69a5.47ʃ1.66aEBF0.61ʃ0.28b0.02ʃ0.01a10.87ʃ0.51a0.71ʃ0.05b5.56ʃ2.34b2.7ʃ1.54b0 10∗CF2.91ʃ1.02b0.11ʃ0.05b33.11ʃ9.13a2.21ʃ0.75a8.66ʃ1.12b4.92ʃ0.66bBCF5.98ʃ1.60a0.20ʃ0.07a24.69ʃ3.63b1.19ʃ0.18b24.30ʃ5.78a16.89ʃ4.49aEBF1.43ʃ0.60b0.05ʃ0.02b23.05ʃ3.60b1.48ʃ0.22b6.03ʃ1.64b3.24ʃ1.05b㊀㊀0 10cm土层的三种林分各项值为对应海拔0 5cm与5 10cm土层平均值的和3.4㊀土壤轻组有机质碳氮储量的影响因子分析如表4所示,表层土壤轻组有机质碳储量(LFOC)与TN含量㊁DOC含量呈显著正相关关系(P<0.05),与SOC含量㊁MBC含量㊁粉粒含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与容重呈极显著的负相关关系(P<0.01)㊂轻组有机质氮储量(LFON)与TN含量㊁DOC含量具有显著相关关系(P<0.05),与容重呈显著的负相关关系(P<0.05),与SOC含量㊁MBC含量㊁粉粒含量呈极显著正相关关系(P<0.01),如表5所示,LFOC和LFON与细根生物量呈极显著正相关关系(P<0.01),而与年凋落物量㊁树高㊁胸径密度没有相关关系(P>0.05)㊂表4㊀表层土壤轻组有机质碳氮储量与土壤理化因子之间的Pearson相关系数Table4㊀PearsoncorrelationcoefficientsbetweenLFOCandLFONstoragesandsoilphysicochemicalfactors有机碳SOC总氮TN可溶性有机碳DOC微生物生物量碳MBC容重Bulkdensity土壤全磷TP砂粒Sand粉粒Silt黏粒ClayLFOC0.766∗∗0.548∗0.640∗0.663∗∗-0.676∗∗-0.148-0.3060.701∗∗-0.499LFON0.737∗∗0.572∗0.620∗0.680∗∗-0.606∗-0.214-0.3310.675∗∗-0.426㊀㊀∗和∗∗分别表示在P<0.05和P<0.01水平上显著相关9126㊀17期㊀㊀㊀黄桥明㊀等:武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征㊀0226㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀表5㊀表层土壤轻组有机质碳氮储量与林分因子之间的Pearson相关系数Table5㊀PearsoncorrelationcoefficientsbetweenLFOCandLFONstoragesandtheirstandfactors年凋落量StanddensityTreeheight密度Annuallitterfall细根生物量Finerootbiomass胸径DBH树高LFOC-0.0270.766∗∗0.0630.323-0.023LFON-0.0810.697∗∗0.1270.386-0.0874㊀讨论4.1㊀不同森林类型土壤轻组有机质的变化本研究表明,武夷山森林土壤轻组有机质含量在不同林分中的分布不同(图1),其中针阔混交林含量显著高于针叶林和常绿阔叶林(P<0.05),轻组有机碳含量与的变化与其一致(表2)㊂轻组有机氮的含量各林分间无显著差异㊂其他研究也发现类似的结果,郭璐璐[20]等发现川西贡嘎山针阔混交林表层土壤LFC含量均显著高于常绿落叶阔叶林和暗针叶林㊂这些研究的不同可能是微生物分解和利用输入土壤中的植物残体的碳氮元素的速率和程度不同㊂本研究发现,三种林分轻组有机碳㊁氮储量均表现出针阔混交林高于其余两种林分(表3)㊂上述结果表明不同树种组成显著影响轻组有机质的变化㊂0 10cm土壤有机碳和总氮含量及储量大体沿海拔的升高而降低㊂说明气候对有机碳和总氮积累具有重要作用㊂这也从侧面说明轻组有机碳比土壤有机碳对环境的响应更为敏感和复杂㊂4.2㊀影响森林土壤轻组有机质变化的因素气候是森林土壤轻组有机质变化的主要影响因素㊂因为气温较低时,微生物活性低,不同分解程度的动植物残体㊁木质素等不能及时矿化分解,导致大量有机物质积累,进而使轻组含量较高[15,20]㊂Song[21]等研究表明,降水量的增加刺激了土壤LFC的增加,而增温降低了土壤LFC含量㊂所以气候寒冷㊁干燥的条件有利于轻组有机质的积累[22]㊂本研究结果也表现出这种普遍的模式,高海拔针叶林分解较慢,轻组有机质含量显著高于低海拔阔叶林(图1)㊂未来气候变暖可能影响不同海拔的水热条件,导致植物生长习性及生物量变化[23],甚至整个海拔梯度的林线上移和森林林型的变化[24],从而影响土壤轻组有机质的分布模式㊂赵华晨[25]等研究表明长白山阔叶红松林和邻近杨桦次生林间轻组有机碳㊁氮含量与储量无显著差异㊂这反映了气候的主导作用超过了林分性质的差异㊂Six[26]等研究发现表层土壤轻组有机质主要依赖于植被凋落物和细根输入㊂而凋落物和细根的质量和数量与森林类型十分密切㊂相关分析表明,武夷山三种森林类型中,轻组碳储量与森林年凋落物量没有显著关系(P>0.05),而与细根生物量有显著关系(P<0.05)(表5),并且1000m海拔针阔混交林地下细根生物量显著大于其余两个海拔(P<0.05)(表1)㊂这说明轻组有机碳储量大小可能受不同森林类型地下细根的影响㊂而且1000m海拔为针阔混交林以黄山松和木荷为主,木荷细根密集,主要分布在表层土壤中[27]㊂Sun[28]等研究6年的一级根和凋落叶分解实验发现,一级根的分解速度比凋落物慢,所以植被细根可能成为土壤轻组的重要来源[29⁃30]㊂而Boone在美国威斯康辛州两个栎树林研究凋落物和根对轻组的相对贡献时认为地上凋落物是土壤轻组的主要来源[31]㊂这可能是不同森林类型凋落物和细根的性质不同,对轻组的作用和贡献也不同㊂本研究发现,LFOC与MBC之间存在显著正相关性(P<0.05)(表4),这与相关学者的研究结果一致[15,17,32]㊂可能是这些部分分解的植物残体为微生物活动提供丰富的营养物质,促进了微生物的生长繁殖,微生物生物量随之增加[33⁃34]㊂而孙力[35]等在天山森林的研究表明LFOC与MBC呈负相关关系㊂这些研究表明不同森林类型对轻组形成的作用机制具有不同的模式㊂在轻组的形成过程中,土壤菌根真菌具有促进作用㊂叶思源[36]等研究发现接种外生菌根真菌提高了马尾松林土壤轻组有机碳含量㊂原因可能是根际微生物群落形成的有机碳库效率更高,积累更多[37]㊂这表明了地下细根与微生物的共同作用对轻组有机质的形成具有重要影响㊂所以森林类型能通过细根和与之相关的微生物群落,影响轻组有机质的形成与转换㊂由于木荷同时具有外生菌根和内生菌根[38]㊂因此黄山松与木荷混交林可能更有利于轻组有机质的形成㊂今后可着重加强菌根对森林土壤轻组有机质的作用机制的研究㊂轻组有机质受海拔高度的影响未达到显著水平(P>0.05),表明轻组有机质受其他因素的作用超过了海拔因素的影响㊂轻组有机质的形成转换较为复杂,模式多变㊂总体上,气候条件㊁细根数量与性质和微生物作用是影响轻组有机质的重要因素㊂虽然轻组有机质所占比例较小,对短时间内土壤碳氮总储量的影响较小,但因其不稳定性,易周转性与高碳氮比,使其能敏感的对气候变化与人类干扰做出反应[39],从而对森林生态碳氮循环具有重要影响㊂在全球变暖的背景下,对不同海拔森林土壤轻组有机质的变化模式的相关研究具有一定的现实意义㊂5㊀结论武夷山森林土壤轻组有机质变化表现为:针阔混交林的轻组有机质含量及其碳氮储量,显著高于针叶林与阔叶林(P<0.05)㊂SOC与土壤TN含量及储量随海拔降低而减小,但海拔差异不显著(P>0.05)㊂表层土壤轻组有机质碳氮储量与SOC㊁DOC㊁MBC含量和细根生物量具有显著相关关系(P<0.05),而与年凋落物量无关(P>0.05)㊂地下细根可能是土壤轻组有机质的重要来源㊂参考文献(References):[1]㊀DingG,NovakJM,AmarasiriwardenaD,HuntPG,XingB.Soilorganicmattercharacteristicsasaffectedbytillagemanagement.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,2002,66(2):421⁃429.[2]㊀张勇,庞学勇,包维楷,尤琛,汤浩茹,胡庭兴.土壤有机质及其研究方法综述.世界科技研究与发展,2005,27(5):72⁃78.[3]㊀谢锦升,杨玉盛,解明曙,杨少红,杨智杰.土壤轻组有机质研究进展.福建林学院学报,2006,26(3):281⁃288.[4]㊀JiangR,GuninaA,QuD,KuzyakovY,YuYJ,HatanoR,FrimpongKA,LiM.Afforestationofloesssoils:oldandneworganiccarboninaggregatesanddensityfractions.CATENA,2019,177:49⁃56.[5]㊀HaynesRJ.LabileorganicmatterasanindicatoroforganicmatterqualityinarableandpastoralsoilsinNewZealand.SoilBiologyandBiochemistry,2000,32(2):211⁃219.[6]㊀BlairGJ,LefroyRDB,LisleL.Soilcarbonfractionsbasedontheirdegreeofoxidation,andthedevelopmentofacarbonmanagementindexforagriculturalsystems.AustralianJournalofAgriculturalResearch,1995,46(7):1459⁃1466.[7]㊀王琳.长期保护性耕作对黄绵土总有机碳及其组分动态的影响[D].兰州:甘肃农业大学,2013.[8]㊀焦欢,李廷亮,高继伟,李彦,何冰,李顺.培肥措施对复垦土壤轻重组有机碳氮的影响.水土保持学报,2018,32(5):208⁃213,221⁃221.[9]㊀胡尧,李懿,侯雨乐.岷江流域不同土地利用方式对土壤有机碳组分及酶活性的影响.生态环境学报,2018,27(9):1617⁃1624.[10]㊀姜霞,王进,李丛瑞,戴晓勇,张贵云,刘兰.黔中地区3种林分土壤轻组有机碳含量研究.江苏农业科学,2013,41(2):359⁃361.[11]㊀程彩芳,李正才,周君刚,吴亚丛,赵志霞,孙娇娇.北亚热带地区退化灌木林改造为人工阔叶林后土壤活性碳库的变化.林业科学研究,2015,28(1):101⁃108.[12]㊀陈小花.海南文昌滨海台地不同森林类型土壤碳储存特征研究[D].海口:海南大学,2015.[13]㊀李小平.川南三种林地土壤有机碳及其组分研究[D].雅安:四川农业大学,2012.[14]㊀李菊,王琴,孙辉.海拔梯度对川西高寒土壤轻组分有机碳动态影响研究.水土保持研究,2015,22(1):51⁃55.[15]㊀宫立,刘国华,李宗善,叶鑫,王浩.川西卧龙岷江冷杉林土壤有机碳组分与氮素关系随海拔梯度的变化特征.生态学报,2017,37(14):4696⁃4705.[16]㊀秦纪洪,王琴,孙辉.川西亚高山⁃高山土壤表层有机碳及活性组分沿海拔梯度的变化.生态学报,2013,33(18):5858⁃5864.[17]㊀马延虎,刘育红,魏卫东.冻融作用对退化高寒草甸土壤有机碳及组分的影响.现代农业科技,2018,(20):175⁃176.[18]㊀JanzenHH,CampbellCA,BrandtSA,LafondGP,Townley⁃SmithL.Light⁃fractionorganicmatterinsoilsfromlong⁃termcroprotations.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1992,56(6):1799⁃1806.[19]㊀VanceED,BrookesPC,JenkinsonDS.AnextractionmethodformeasuringsoilmicrobialbiomassC.SoilBiologyandBiochemistry,1987,19(6):703⁃707.[20]㊀郭璐璐,李安迪,商宏莉,孙守琴.川西贡嘎山不同森林生态系统土壤有机碳垂直分布与组成特征.中国农业气象,2018,39(10):636⁃643.1226㊀17期㊀㊀㊀黄桥明㊀等:武夷山不同海拔森林表层土壤轻组有机质特征㊀2226㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀[21]㊀SongB,NiuSL,ZhangZ,YangHJ,LiLH,WanSQ.Lightandheavyfractionsofsoilorganicmatterinresponsetoclimatewarmingandincreasedprecipitationinatemperatesteppe.PLoSOne,2012,7(3)e33217.[22]㊀秦纪洪,武艳镯,孙辉,马丽红.低温季节西南亚高山森林土壤轻组分有机碳动态.土壤,2012,44(3):413⁃420.[23]㊀李晓杰,刘小飞,林成芳,陈仕东,熊德成,林伟盛,胥超,谢锦升,杨玉盛.土壤增温调节中亚热带森林更新初期植物生物量分配格局.生态学报,2017,37(1):25⁃34.[24]㊀严力蛟,杨伟康,林国俊,董萍.气候变暖对森林生态系统的影响.热带地理,2013,33(5):621⁃627.[25]㊀赵华晨,高菲,李斯雯,高雷,王明哲,崔晓阳.长白山阔叶红松林和杨桦次生林土壤有机碳氮的协同积累特征.应用生态学报,2019,30(5):1615⁃1624.[26]㊀SixJ,ConantRT,PaulEA,PaustianK.Stabilizationmechanismsofsoilorganicmatter:implicationsforC⁃saturationofsoils.PlantandSoil,2002,241(2):155⁃176.[27]㊀黄文超,黄丽莉.马尾松⁃木荷混交造林效果的调查研究.林业科学研究,2004,17(3):316⁃320.[28]㊀SunT,HobbieSE,BergB,ZhangHG,WangQK,WangZW,HättenschwilerS.Contrastingdynamicsandtraitcontrolsinfirst⁃orderrootcomparedwithleaflitterdecomposition.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2018,115(41):10392⁃10397.[29]㊀黄小娟,郝庆菊,吴艳.紫色水稻土轻组有机质的季节动态研究.中国生态农业学报,2012,20(12):1579⁃1585.[30]㊀许延昭,马维伟,李广,吴江琪,孙文颖.尕海湿地植被退化过程中土壤轻重组有机碳动态变化特征.水土保持学报,2018,32(3):205⁃211.[31]㊀BooneRD.Light⁃fractionsoilorganicmatter:originandcontributiontonetnitrogenmineralization.SoilBiologyandBiochemistry,1994,26(11):1459⁃1468.[32]㊀裴隆翠,陈月明,张鑫,陈祥伟.红松人工林植被恢复对土壤活性有机碳组分影响的时效性.东北林业大学学报,2019,47(6):21⁃25.[33]㊀严海元,辜夕容,申鸿.森林凋落物的微生物分解.生态学杂志,2010,29(9):1827⁃1835.[34]㊀陈苏,谢建坤,黄文新,陈登云,彭晓剑,付学琴. 南丰蜜橘 园生草对土壤有机碳及其组分的影响.果树学报,2018,35(3):285⁃292.[35]㊀孙力.天山森林不同植被类型土壤有机碳组分动态[D].乌鲁木齐:新疆大学,2018.[36]㊀叶思源,陈展,曹吉鑫,尚鹤.模拟酸雨和接种外生菌根真菌对马尾松土壤养分㊁土壤团聚体及有机碳组分的影响.生态学杂志,2019,38(4):1141⁃1148.[37]㊀SokolNW,BradfordMA.Microbialformationofstablesoilcarbonismoreefficientfrombelowgroundthanabovegroundinput.NatureGeoscience,2019,12(1):46⁃53.[38]㊀弓明钦,陈应龙,仲崇禄.菌根研究及应用.北京:中国林业出版社,1997.[39]㊀MayerS,KolblA,VölkelJ,Kogel⁃KnabnerI.Organicmatterintemperatecultivatedfloodplainsoils:lightfractionshighlycontributetosubsoilorganiccarbon.Geoderma,2019,337(1):679⁃690.。
轻组碳的测定
过2mm筛的风干土样,称取20.00g,盛入250ml的塑料瓶中(细口),加入50ml密度为1.8g/cm3的碘化钠溶液(1200ml水加入9瓶250g装NaI,再用密度计微调至1.8g/cm3),在震荡机上以200rpm震荡2分钟。
粘附在管壁上的物质用另外的10ml碘化钠溶液冲下。
静置过夜后,以5000rpm离心30分钟。
离心后立刻将上清液倾出到0.45um滤膜的过滤装置上进行真空过滤,然后用50ml0.5MCacl2溶液淋洗,再用50ml蒸馏水冲洗,然后将>0.45um的组分在50度下经24小时烘干称重。
烘干样经研磨后用Black-Wely法分析其有机碳。
(称取研磨土0.05g,然后同有机碳法)
有机碳的测定
2.0g的过0.25mm筛风干土样放置在一个250ml的三角瓶中,加入1N的重铬酸钾10ml,混合均匀后加入20ml浓硫酸,用“吹泡泡法”蒸汽煮1分钟,然后冷却半小时,加50ml蒸馏水,加3滴林菲诺林指示剂,用0.5N硫酸亚铁溶液滴定,溶液颜色有绿变成暗绿色逐滴加入FeSO4直至生成灰蓝绿色。
同时做两个空白测定(即不加土样)。
如果K2CrO7被还原的量超过75%(即FeSO4滴定土样的量不能少于空白量的1/3),则需用更少的土壤重做。
1. 1N K2CrO7溶液:准确称取K2CrO7(在105℃烘干)49.04g,溶于水中,稀释到1L.
2. 0.5N FeSO4溶液:称取FeSO4·7H2O 140g溶于水中,加入H2SO4 15ml,冷却稀释至1L。
次溶液用1N K2CrO7基准溶液标定之(标定过程与测样过程一样,10ml1N K2CrO7基准溶液+20ml浓H2SO4 +50ml蒸馏水,加3d邻啡罗啉指示剂,用0.5N FeSO4溶液滴定)。
3. 邻啡罗啉指示剂:称取分析纯邻啡罗啉 1.485(1.49)g,硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)0.695(0.7)g,溶于100ml水中,存于棕色瓶。
4. 0.1N K2CrO7基准液:准确称取K2CrO7(在105℃烘干)4.9033g,溶于水中,稀释到100ml.
土壤有机碳%=(V0-V)N*0.003*1.3/烘干土重*100%
土壤有机碳(mg/Kg)= (V0-V)N*0.003*1.3/烘干土重*1000
0.003--1毫克当量C的克数 N-- FeSO
的当量浓度
4。