蘆芽山土壤有機(jī)碳和全氮沿海拔梯度變化規(guī)律

武小鋼，郭晉平，田旭平，楊秀云

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西 太谷 030801

WU Xiaogang, GUO Jinping, TIAN Xuping, YANG Xiuyun

Forestry College of Shanxi Agriculture University, Taigu, Shanxi 030801, China

蘆芽山土壤有機(jī)碳和全氮沿海拔梯度變化規(guī)律

武小鋼，郭晉平，田旭平，楊秀云

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西 太谷 030801

研究不同海拔梯度和坡向的土壤碳氮分布，能在較小的空間尺度上反映不同氣候狀況下土壤碳氮分布規(guī)律，揭示多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的環(huán)境因子對(duì)土壤碳氮分布規(guī)律的綜合影響。對(duì)山西省北部蘆芽山蘆芽山沿海拔梯度土壤有機(jī)碳和全氮含量的變化規(guī)律進(jìn)行了分析。自海拔1 703.1 m至2 756.3 m每上升約50 m設(shè)置一個(gè)樣帶（共計(jì)21塊），每樣帶內(nèi)布設(shè)30 m×30 m樣地3個(gè)，每個(gè)樣地內(nèi)“S”形布點(diǎn)，分3層（0 ～ 10、10 ～ 25、25 ～ 40 cm）鉆取土樣。結(jié)果表明，在研究海拔范圍內(nèi)土壤垂直剖面自表層向下有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(35.71±13.32)、(29.18±12.85)和(26.39±12.74) g·kg-1，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(2.83±0.93)、(2.38±0.84)和(2.12±0.80) g·kg-1。土壤有機(jī)碳和全氮含量的分布特征均表現(xiàn)為隨海拔升高而增加的趨勢(shì)，與海拔呈極顯著的線性正相關(guān)。土壤有機(jī)碳含量與海拔線性模型的回歸系數(shù)在10～25 cm土層最大，而全氮與海拔線性模型的回歸系數(shù)隨土層深度增加而遞減。土壤有機(jī)碳含量最高值出現(xiàn)在較高海拔處寒溫性針葉林下，而土壤全氮含量最高值出現(xiàn)在最高海拔的亞高山草甸。碳氮含量的剖面分布呈現(xiàn)為表層（0～10 cm）最高，隨深度下降而遞減。研究區(qū)土壤C/N值介于5 ～ 19，最小值為海拔最高（2 756.3 m）的亞高山草甸，而最大值為較高海拔分布的寒溫性針葉林（2 332.6 m），沿海拔梯度表現(xiàn)呈“Λ”型的變化趨勢(shì)。

蘆芽山；有機(jī)碳；全氮；C/N；海拔梯度

森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的有機(jī)碳庫(kù)之一，在全球碳循環(huán)中扮演著源、匯、庫(kù)的作用（解憲麗等, 2004）。森林土壤的有機(jī)碳儲(chǔ)量約為787 Pg C，約占全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的39%，大約為森林生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳庫(kù)的2/3（Lal, 2005）。研究土壤碳庫(kù)的分布特征，對(duì)于準(zhǔn)確估算土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，正確評(píng)價(jià)土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)，全碳循環(huán)及全球變化中的作用具有重要意義（孫維霞等, 2004）。Jobbagy等（2000）研究認(rèn)為，土壤有機(jī)碳（SOC）的絕對(duì)數(shù)量依賴于氣候和土壤類型，且氣候主要控制表層的SOC含量；SOC的垂直分布與植被類型關(guān)系密切。對(duì)于SOC在土壤剖面上的垂直分布的研究也是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。C、N循環(huán)是兩個(gè)緊密聯(lián)系的生物過(guò)程，土壤C庫(kù)與N庫(kù)緊密相連；土壤碳氮比通常被認(rèn)為是土壤氮素礦化能力的標(biāo)志（Gundersen等, 1998）。土壤有機(jī)碳和氮的分布、轉(zhuǎn)化及其對(duì)全球變化的響應(yīng)與調(diào)控的研究對(duì)于正確理解碳、氮的生物地球化學(xué)循環(huán)及應(yīng)對(duì)全球變化的響應(yīng)策略的制定具有重要意義，成為近年來(lái)國(guó)際全球變化問(wèn)題的核心研究?jī)?nèi)容之一。

海拔作為影響森林群落的結(jié)構(gòu)和物種組成的重要要素之一，包含了多種環(huán)境因子的梯度效應(yīng)，隨著海拔變化，生態(tài)系統(tǒng)的氣候、植被類型、土壤養(yǎng)分等要素均發(fā)生顯著的變化（Garten等, 1999）。國(guó)內(nèi)有關(guān)祁連山、武夷山、貢嘎山隨海拔梯度的土壤有機(jī)碳、氮含量的垂直分布已有報(bào)告（張鵬等, 2009; 徐俠等, 2008; 王琳等, 2004; 周焱等, 2008）。但不同森林生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳庫(kù)和全氮足夠可信的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)仍比較缺乏，導(dǎo)致對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)碳收支估算存在較多的不確定性。蘆芽山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)保存有大面積華北落葉林和云杉林，是目前黃土高原森林生態(tài)系統(tǒng)保存最完好的地區(qū)之一。區(qū)內(nèi)海拔高度差異大，植物垂直分布明顯，植被類型在中國(guó)暖溫帶中部山地森林區(qū)具有很強(qiáng)的典型性，為研究不同植被類型下土壤有機(jī)碳庫(kù)和氮的研究提供了理想的實(shí)驗(yàn)室。目前對(duì)這一地區(qū)的研究報(bào)道主要有植被群落生態(tài)（張金屯, 2005; 張麗霞等, 2001）、旅游開發(fā)與植被環(huán)境關(guān)系（程占紅等, 2006; 2008）及課題組所做的不同植被類型下土壤有機(jī)碳剖面特征研究（武小鋼等, 2011）。而對(duì)于不同海拔梯度上典型植被類型土壤有機(jī)碳、全氮及C/N的分布特征的研究尚未報(bào)道。研究的結(jié)果對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)不同生態(tài)系統(tǒng)類型的土壤有機(jī)碳和氮的分布規(guī)律，更加準(zhǔn)確地估算土壤碳氮儲(chǔ)量和模擬土壤碳氮循環(huán)過(guò)程提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于蘆芽山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（38°36′～39°02′E，111°46′～112°54′N），最高峰荷葉坪海拔2772 m。據(jù)地理位置最近的五寨縣氣象站（海拔1401 m）提供的1971—2000年氣象資料數(shù)據(jù)，年均溫4.3～6.7 ℃，1月均溫-19.6 ℃，極端最低溫-36.6 ℃，7月均溫19.9 ℃，極端最高溫34.2 ℃，氣溫年較差和日較差大；年均降雨量453.9 mm，70%的降雨量集中在6—9月；年蒸發(fā)量1800 mm，年均相對(duì)濕度50%～55%；無(wú)霜期130～170 d。地貌屬呂梁土石山類型區(qū)，巖石以灰?guī)r、片麻巖、花崗巖、沙巖等為主。土壤主要是在殘積和坡積母質(zhì)上發(fā)育起來(lái)的，隨海拔高度增加依次為山地褐土(栗褐土)、山地淋溶褐土、棕色森林土和亞高山草甸土。植被具有明顯的垂直地帶性，從高海拔到低海拔依次分布著亞高山草甸帶、寒溫性針葉林帶、針闊葉混交林帶，灌草叢及農(nóng)墾帶（張金屯, 1989）。樣地群落學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，亞高山草甸群落優(yōu)勢(shì)物種主要有苔草（Carex sp.）、車前（Plantago asiatica）珠芽蓼（Polygonum viviparum）、紅紋馬先蒿（Pedicularis striata）、高山嵩草（Kobresia pygmaea）、老鸛草（Geranium wilfordii）和蒲公英（Taraxacum mongolicum）等。寒溫性針葉林以白杄（Picea meyeri）、青杄（Picea wilsonii）和華北落葉松（Larixprincipis-rupprechtii）為建群種，灌木種類主要有粗毛忍冬（Lenicera hispida）、三亞繡線菊（Spiraea trilobata）、懸鉤子（Rubus sp.）；草本植物主要有老鸛草，苔草，翼莖風(fēng)毛菊（Saussurea sobarocephala）、烏頭（Aconitum spp.）等。針闊混交林以白杄、華北落葉松、白樺（Betulaplatyphylla）、紅樺（Betulaalbosinensis）和山楊（Populus davidiana）為建群種；灌木種類主要有三亞繡線菊（Spiraea trilobata）、粗毛忍冬（Lenicera hispida）、多花栒子（Cotoneaster multiforus）；草本種類主要有苔草、馬先蒿（Pedecularis sp.）、龍膽（Gentiana spp.）。而灌叢草地為農(nóng)田退耕后撂荒后所形成，原種植農(nóng)作物為莜麥（Avenanuda）、馬鈴薯（Solanumtuberosum）、谷子（Setariaitalica），現(xiàn)主要植被為蒿類（Aster sp.）、本氏針茅（Stipa bungeana.）、大針茅（Stipa grandia）等。

1.2 取樣設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法

從高海拔（2756.3 m）到低海拔（1703.1 m）區(qū)域內(nèi)，海拔每下降約50 m設(shè)置一個(gè)樣帶，共計(jì)21塊樣帶，每個(gè)樣帶內(nèi)取30 m×30 m樣地3個(gè)。為了減少樣地間的空間異質(zhì)性，每個(gè)梯度上選擇坡向、坡度及小地形類似的樣地。調(diào)查對(duì)每個(gè)樣帶內(nèi)的主要優(yōu)勢(shì)種種類、植被種類及蓋度、枯枝落葉層厚度、喬木樣帶對(duì)林木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定其胸徑、樹高、郁閉度等。樣地基本情況見(jiàn)表1。

在不同海拔梯度的21個(gè)樣帶中，每個(gè)樣帶做3個(gè)重復(fù)樣地，每個(gè)樣地內(nèi)布設(shè)20個(gè)樣點(diǎn)（采用“S”形布點(diǎn)），用土鉆（Φ=5.0 cm）分層取樣，樣點(diǎn)土壤層次分別為0 ～ 10、10 ～ 25、25 ～ 40 cm，把相同層次的土壤充分混合，按照四分法取樣，重復(fù)3次 。

土壤總有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，全氮采用半微量凱氏定氮法（劉光崧等，1996）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮含量（TN）和土壤碳氮比（C/N）與海拔梯度的相關(guān)性分析用Pearson相關(guān)分析。圖形用Origin Pro 8.0軟件制作。

2 結(jié)果

2.1 海拔對(duì)土壤有機(jī)碳含量影響

2.1.1 土壤有機(jī)碳含量特征

土壤有機(jī)碳含量的分析表明（圖1），沿海拔梯度表層（0～10 cm）土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.83～52.80 g·kg-1，最大值出現(xiàn)在海拔2056.1 m的針闊混交林下土壤。海拔低于2002.9 m的土壤有機(jī)碳含量明顯小于高海拔地區(qū)，海拔1802.3 m的草叢植被類型土壤有機(jī)碳含量最低。沿海拔梯度10～25 cm土層土壤有機(jī)碳的變化范圍在9.30～52.26 g·kg-1，2598.4 m云杉落葉松混交林土壤有機(jī)碳含量最大，海拔1754.2 m的灌叢草地有機(jī)碳含量最小。25～40 cm土層土壤有機(jī)碳范圍7.04～48.53 g·kg-1，海拔1906.1 m云杉落葉松混交林有機(jī)碳含量最小，2182.1 m云杉純林土壤有機(jī)碳含量最大。土壤有機(jī)碳在不同土層的變化特征大部分樣地內(nèi)均表現(xiàn)為，在土壤表層（0～10 cm）土壤有機(jī)碳含量豐富。在海拔2756.3、2598.4和2235.4 m則表現(xiàn)為10～25 cm土層富含有機(jī)碳。在海拔2387.2、1906.1和1754.2 m土壤10～25 cm土層有機(jī)碳含量的減少幅度較大，分別為表層的38.54%、49.34%和39.37%?？傮w上，較高海拔的亞高山草甸和寒溫性針葉林土壤有機(jī)碳的含量較高，這主要是因?yàn)橛刹荼局参锝M成的山地草甸，夏季生長(zhǎng)旺盛，蓋度較大，草本植物的根系生命周期短，每年死亡的根系都會(huì)給土壤追加大量的有機(jī)質(zhì)，而且高海拔地區(qū)的低溫和高的降雨量有利于有機(jī)質(zhì)的累積。海拔小于2002.9 m下針闊混交林及灌叢草地土壤有機(jī)碳的含量較低，分析其原因是與成土母質(zhì)有關(guān)，低山地區(qū)的成土母質(zhì)主要以花崗巖及黃土類為主，化學(xué)分化作用強(qiáng)，同時(shí)相對(duì)較高的溫度和適宜的降雨量加速了有機(jī)質(zhì)的分解，人為干擾在這區(qū)域也比較顯著，因此土壤有機(jī)質(zhì)的積累較少，土壤有機(jī)碳含量較低。

表1 研究樣地基本情況Table1 General Conditions of sample plots

2.1.2 土壤有機(jī)碳與海拔之間的關(guān)系

對(duì)不同土層土壤有機(jī)碳含量與海拔的相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤有機(jī)碳含量與海拔之間呈極顯著的線性正相關(guān)（圖2a、b、c），海拔分別可以解釋土壤有機(jī)碳變化的52.8%、56.2%和46.4%的差異。不同土壤有機(jī)碳含量與海拔線性模型的回歸系數(shù)在10～25 cm土層最大。

圖1 不同海拔和不同土層土壤有機(jī)碳含量變化Fig.1 The content of SOC in different elevation and soil layer

圖2 不同土層土壤有機(jī)碳與海拔的關(guān)系Fig.2 Relationship between SOC and elevation at different soil layer

2.2 海拔對(duì)土壤全氮含量影響

2.2.1 土壤全氮含量特征

對(duì)土壤全氮含量隨海拔梯度變化的分析表明（圖3），沿海拔梯度表層（0～10 cm）土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的范圍在1.35～4.69 g·kg-1。海拔2756.3 m的亞高山草甸土壤全氮含量最高。10～25、25～40 cm土層全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化范圍在0.89～4.14和0.91～3.43 g·kg-1之間。土壤全氮含量在不同土層的變化呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，即隨土層深度的增加土壤全氮含量遞減。

2.2.2 土壤全氮與海拔之間的關(guān)系

在相同土層中，土壤全氮含量隨海拔梯度變化均表現(xiàn)為隨海拔梯度的增加全氮含量增加的變化趨勢(shì)（圖4）。土壤全氮含量與海拔線性模型的回歸系數(shù)隨土層深度增加而遞減。在土壤0～10 cm土層，土壤全氮含量與海拔之間呈顯著線性相關(guān)（圖4），可解釋土壤全氮變化的70.7%的差異（y=-2.41+0.002 x）。土壤10 ～ 25和25 ～ 40 cm土層，土壤有機(jī)碳含量與海拔間也呈現(xiàn)顯著線性相關(guān)，分別可以解釋61.5%和59.4%土壤有機(jī)碳變化的差異（y=-2.99+0.002 x，y=-2.85+0.002 x）。

圖3 不同海拔和不同土層土壤全氮含量變化Fig.3 The content of total nitrogen in different elevation and soil layer

圖4 不同土層土壤全氮與海拔的關(guān)系Fig.4 Relationship between soil total nitrogen and elevation at different soil layer

2.3 海拔對(duì)土壤C/N含量影響

2.3.1 土壤C/N含量特征

對(duì)土壤C/N隨海拔梯度變化的分析表明（圖5），土壤表層（0～10 cm）沿海拔梯度土壤C/N的范圍在8.93～17.83之間；在海拔為2332.6 m的寒溫性針葉林C/N最高，海拔最高（2756.3 m）的亞高山草甸C/N最低；沿海拔梯度表現(xiàn)呈“Λ”型的變化趨勢(shì)。10～25 cm土層沿海拔梯度土壤C/N的范圍在4.51～19.14之間，海拔為2542.3 m的寒溫性針葉林C/N最高，1754.2 m的灌叢草地C/N最低。25～40 cm土層土壤C/N的范圍在7.91～18.54之間，在海拔為2656.8 m的寒溫性針葉林中C/N最高，海拔1906.1 m的云落混交林中C/N最低。從變化范圍的幅度比較，土壤中層（10～25 cm）土壤C/N的變化幅度最大。

2.3.2 土壤C/N與海拔之間的關(guān)系

氣候條件、母質(zhì)、土地利用方式等可能是影響土壤碳氮比的主要因素。海拔高度的變化引起環(huán)境因子，尤其是溫度的變化，進(jìn)而影響到不同群落的C/N的變化。曲線擬合的結(jié)果顯示，海拔高度與土壤C/N的關(guān)系可以用高斯模型來(lái)表示（圖6）。海拔高度的變化能解釋10～25 cm層土壤C/N變化的31.05%，而對(duì)于25～40 cm土層海拔梯度的變化的解釋率為23.37%。

圖5 不同海拔和不同土層土壤C/N含量Fig.5 The ratio of soil C/N in different elevation and soil layer

3 討論

3.1 土壤有機(jī)碳和全氮沿海拔梯度變化

對(duì)蘆芽山垂直帶（1703.1～2756.3 m）土壤有機(jī)碳和全氮含量的分布特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明，土壤有機(jī)碳和全氮含量隨海拔高度的增加而增加，二者關(guān)系可用線性方程擬合。這個(gè)研究結(jié)果與武夷山（310～2100 m）、祁連山（2400～3420 m）及貢嘎山（1700～3900 m）不同山地森林生態(tài)系統(tǒng)研究結(jié)果一致（張鵬等，2009；徐俠等，200；王琳等2004）。而三江源地區(qū)主要草地類型土壤碳氮沿海拔變化的特征研究表明，高海拔（5120 m）和低海拔（4176 m）較高，而中間海拔較低的“V”字形變化趨勢(shì)（王長(zhǎng)庭等，2010）。造成這種不同變化趨勢(shì)的原因主要是，在不同的氣候條件和人類活動(dòng)干擾下，土壤有機(jī)碳含量存在著很大的差異，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量主要取決于土壤中的植物殘?bào)w量以及土壤微生物作用下分解損失量的平衡（齊玉春等，2003）。

云杉林土壤表層的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值為52.80 g·kg-1（5.28%），青海云杉林土壤表層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值11.67%，青藏高原東部貢嘎山暗針葉林15.31%，蘆芽山針葉林較祁連山針葉林及貢嘎山暗針葉林土壤有機(jī)碳含量明顯偏低，這可能是不同區(qū)域針葉林的生產(chǎn)力差異導(dǎo)致（張鵬等，2009；徐俠等，2008；王琳等，2004）。

對(duì)土壤垂直層次上有機(jī)碳和全氮含量分析表明，表層（0～10 cm）有機(jī)碳和全氮含量高于亞表層（10～25 cm）和底層（25～40 cm）。徐秋芳等（2003）研究表明同一海拔隨著土層的加深，有機(jī)碳含量顯著降低的結(jié)論基本一致。這主要是因?yàn)橹脖煌寥乐械挠袡C(jī)碳主要來(lái)自于地表森林枯枝落葉層的分解補(bǔ)充與累積，下層土壤受地表凋落物影響小，生物活性弱。而土壤不同層次中有機(jī)質(zhì)含量的多少是影響土壤氮礦化的主要因素，隨著土層深度的增加，土壤透氣性和有機(jī)質(zhì)含量在不斷變化，土壤透氣性逐漸降低，可供降解的有機(jī)質(zhì)也越來(lái)越少，微生物數(shù)量迅速下降，氮礦化隨之下降，這是造成土壤下層全氮含量減少的主要原因（蔡春軼和黃建輝，2006）。

3.2 土壤C/N沿海拔梯度變化

大氣CO2濃度的上升可能導(dǎo)致陸地植被具有更高的碳固定速率和更高的C/N比值，而陸地凋落物的C/N的變化反過(guò)來(lái)能改變礦化作用速率和碳吸收的可行性（Bosatta和Agren, 1991）。由于碳氮儲(chǔ)量確定中的誤差導(dǎo)致C/N比具有相當(dāng)大的變異性（Batjes和Sombroek, 2003）。根據(jù)土壤碳、氮儲(chǔ)量計(jì)算，全球土壤C/N比平均值為13.33（Post和Kwon, 2008），中國(guó)土壤C/N比平均值在10∶1～12∶1之間（黃昌勇，2000）。對(duì)蘆芽山沿海拔梯度土壤表層（0～10 cm）的C/N分析結(jié)果表明，土壤C/N介于8.93～17.83；土壤C/N比在不同土層及不同的海拔上的差異很大，通過(guò)方程擬合，符合高斯模型趨勢(shì)。王琳等（2004）對(duì)貢嘎山東坡自然垂直帶土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的垂直分布研究表明，土壤有機(jī)碳氮比介于7～25，有機(jī)碳氮比隨海拔梯度升高而增加。祁連山北坡不同海拔土壤C/N為7.8～20.4。較低的碳氮比有利于氮的礦化養(yǎng)分釋放，通常認(rèn)為土壤碳氮比在25∶1～30∶1以下會(huì)出現(xiàn)凈礦化（Prescott和Chappell, 2000），表明在蘆芽山研究區(qū)域適合微生物的礦化，微生物在分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程中是不受氮限制的，有利于分解過(guò)程中的養(yǎng)分釋放。以上分析也表明，在不同的研究區(qū)域C/N比值及與海拔梯度的關(guān)系都存在差異。土壤C/N比存在相當(dāng)大的變異性，利用碳儲(chǔ)量與固定的C/N比來(lái)計(jì)算氮儲(chǔ)量會(huì)產(chǎn)生較大的不確定性。因此構(gòu)建不同植被和土壤類型的C/N比數(shù)據(jù)庫(kù)，才能更加準(zhǔn)確地估算土壤碳氮儲(chǔ)量和模擬土壤碳氮循環(huán)過(guò)程。

4 結(jié)論

在研究區(qū)海拔范圍內(nèi)（1703.1～2756.3 m）土壤垂直剖面（0～40 cm）自表層向下有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(35.71±13.32)、(29.18±12.85)和(26.39±12.74) g·kg-1，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(2.83±0.93)、(2.38±0.84)和(2.12±0.80) g·kg-1。沿海拔梯度土壤有機(jī)碳和全氮含量的分布特征均表現(xiàn)為隨海拔升高而增加的趨勢(shì)，與海拔呈極顯著的線性正相關(guān)。土壤有機(jī)碳含量最高值出現(xiàn)在較高海拔處寒溫性針葉林下，而土壤全氮含量最高值出現(xiàn)在最高海拔的亞高山草甸。碳氮含量的剖面分布呈現(xiàn)為表層（0～10 cm）最高，隨深度下降而遞減。研究區(qū)土壤C/N值介于5～19，最小值為海拔最高（2756.3 m）的亞高山草甸，而最大值為較高海拔分布的寒溫性針葉林（2332.6 m），沿海拔梯度表現(xiàn)呈“Λ”型的變化趨勢(shì)，土壤C/N比與海拔梯度的關(guān)系符合高斯模型曲線。

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Distribution characteristics of soil organic carbon and total nitrogen along elevation gradients in Luya Mountain

Better understanding the distribution pattern of soil carbon storage (SOC) and total nitrogen (total N) along elevation gradients will facilitate the projection of global change on terrestrial C and N cycling. Soil organic carbon and total nitrogen contents in 0-0.1, 0.1-0.25 and 0.25-0.4 m soil layers were measured following the standard procedures for four vegetation communities: Subalpine meadow, cold temperate coniferous forest, coniferous and broad-leaved mixed forest and shrub grassland, along elevation gradients from 1 703.1 m to 2 756.3 m on the Luya Mountains in the eastern rim of the Loess Plateau in China. The results showed that the SOC and total N in the three layers were all positive linear correlated with elevation (P＜0.001). The SOC of different layers are (35.71±13.32), (29.18±12.85) and (26.39±12.74) g·kg-1respectively, and the total N contents are (2.83±0.93), (2.38±0.84) and (2.12±0.80) g·kg-1respectively. Both are decreased with soil depth declined. The CN ratio varied from5 to 19 in study area. The highest value was observed in cold-temperate coniferous forest (2 332.6 m), but the lowest value in subalpine meadow (2 756.3 m). The CN ratio variation trend showed “Λ” with elevation gradients and which fitted with the Gaussian model. Elevation induced microclimatic differences and vegetation community types were found to be important factors for the significant variations in SOC and total N in the Luya Mountains.

Luya Mountain; soil organic carbon (SOC); total nitrogen; C/N; elevation gradients

WU Xiaogang, GUO Jinping, TIAN Xuping, YANG Xiuyun

Forestry College of Shanxi Agriculture University, Taigu, Shanxi 030801, China

S159.2，S153

A

1674-5906（2014）01-0050-08

武小鋼，郭晉平，田旭平，楊秀云. 蘆芽山土壤有機(jī)碳和全氮沿海拔梯度變化規(guī)律[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(1): 50-57.

WU Xiaogang, GUO Jinping, TIAN Xuping, YANG Xiuyun. Distribution characteristics of soil organic carbon and total nitrogen along elevation gradients in Luya Mountain [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(1): 50-57.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30970480)；山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2010021027-4；2010021028-6)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)“學(xué)術(shù)骨干”項(xiàng)目

武小鋼（1977年生），男，副教授，博士，主要從事生態(tài)學(xué)方面的研究。E-mail: wxg354@163.com

2013-10-08