地形因子對(duì)大興安嶺北端寒溫帶針葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

林維，崔曉陽

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，哈爾濱 150040)

地形因子對(duì)大興安嶺北端寒溫帶針葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

林維，崔曉陽*

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，哈爾濱 150040)

為研究地形因子對(duì)寒溫帶針葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響，本文選取黑龍江省大興安嶺北端(122° 40′ 52″～126° 20′ 03″ E，51° 40′ 46″～53° 20′ 15″ N)針葉林區(qū)，按照坡位、坡向差異，對(duì)稱設(shè)置20塊樣地，采集1 m剖面內(nèi)不同發(fā)生層土樣進(jìn)行有機(jī)碳含量測(cè)定。結(jié)果表明，研究區(qū)1 m土壤剖面內(nèi)有機(jī)碳密度范圍為8.14～23.39 kg/m2，有機(jī)碳含量及密度均為中等變異(O層除外)。土壤有機(jī)碳表層聚集特征明顯，大部分集中于O層和A層。地形因子(坡位、坡向、坡度)對(duì)土壤有機(jī)碳含量及密度影響明顯，有機(jī)碳含量及密度表現(xiàn)為下坡高于上坡，陰坡高于陽坡(AB層和B層除外)，A層及1 m剖面土壤有機(jī)碳密度隨坡度增大而減小。由于陰下坡最有利于有機(jī)碳積累，所以應(yīng)更好地利用優(yōu)勢(shì)地形，科學(xué)引導(dǎo)植被高效健康生長(zhǎng)，充分發(fā)揮其生態(tài)效能。同時(shí)也可通過該研究為我國(guó)寒溫帶森林地區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及分布的準(zhǔn)確估算提供科學(xué)依據(jù)。

大興安嶺北端；寒溫帶針葉林；地形因子；土壤有機(jī)碳含量；土壤有機(jī)碳密度

0 引言

儲(chǔ)藏著大量有機(jī)碳的森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色，對(duì)全球氣候變化有重要影響[1-2]。森林土壤中的有機(jī)碳儲(chǔ)量可達(dá)全球有機(jī)碳庫(kù)的一半，因此其細(xì)微變化都可能引起大氣CO2濃度的改變，甚至影響全球氣候，所以森林土壤中有機(jī)碳的儲(chǔ)藏分布及時(shí)空變化都受到全球有機(jī)碳循環(huán)或氣候變化研究者的高度關(guān)注[3-5]。

北方寒溫帶土壤含碳量占全球土壤碳庫(kù)20%～60%，在全球碳循環(huán)中起重要作用[6]。由于氣候變化，近來數(shù)據(jù)表明在北方陸地生態(tài)系統(tǒng)中僅有少量二氧化碳(CO2)被吸收[7]，作為大氣碳匯的高緯度陸地生態(tài)系統(tǒng)中的森林土壤，其功能也許會(huì)發(fā)生改變甚至逆轉(zhuǎn)[8]。因?yàn)樯滞寥烙袡C(jī)碳主要分布在深度為1m的土壤內(nèi)，易受到氣候變化和人類活動(dòng)干擾，同時(shí)還有土壤類型、成土母質(zhì)、植被類型、地形因子、管理經(jīng)營(yíng)方式等諸多因子的復(fù)合影響，致使其在森林土壤中的儲(chǔ)藏分布具有極大的空間變異性和不均勻性[9-10]，這樣使得主要基于土壤普查資料估算的森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及密度具有很大的不確定性[2-3，11]。

因坡向、坡位、海拔等地形因素控制著小尺度區(qū)域的水熱資源再分配，從而會(huì)影響土壤有機(jī)碳空間儲(chǔ)藏分布及變異，因此起伏變化的地貌景觀對(duì)森林土壤中的有機(jī)碳有著重要影響[12]。地形因子對(duì)于土壤有機(jī)碳含量的影響在我國(guó)已有大量研究[13-15]，坡向、坡位等地形因素在小尺度區(qū)域可作為主導(dǎo)因子對(duì)土壤含水率、土壤質(zhì)量、光照熱量等產(chǎn)生影響，從而影響著有機(jī)碳儲(chǔ)藏分布及變異[16-17]。

大興安嶺地處我國(guó)寒溫帶，森林生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，因此在全球變暖永凍層消退的背景下，該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)及固碳能力的研究就顯得極為重要。本文將以大興安嶺北端針葉林為例，在區(qū)域氣候、植被類型和土壤類型較為一致的前提下，測(cè)定不同地形(坡位、坡向、坡度)土壤有機(jī)碳含量及其密度，分析討論其在寒溫帶森林土壤中的儲(chǔ)藏分布特征，為我國(guó)寒溫帶森林地區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及分布提供準(zhǔn)確估算的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)探索并利用優(yōu)勢(shì)地形，科學(xué)引導(dǎo)植被高效健康生長(zhǎng)，充分發(fā)揮其生態(tài)效能。

1 研究方法

1.1 樣地描述

本實(shí)驗(yàn)研究區(qū)域位于黑龍江省境內(nèi)大興安嶺北端(122° 40′ 52″～126° 20′ 03″ E，51° 40′ 46″～53° 20′ 15″ N)，包括阿木爾、圖強(qiáng)、塔河、十八站、韓家園等林業(yè)局。區(qū)域氣候?qū)俸疁貛Т箨懶詺夂?，冬季漫長(zhǎng)而嚴(yán)寒，夏季短暫而濕熱，年平均氣溫-4.94 ℃，最高氣溫31.4 ℃，發(fā)生在6～7月間；最低氣溫-47.2 ℃，發(fā)生在1月份。降水量432.0 mm，降水集中在7～8月間。區(qū)內(nèi)為典型的低山、丘陵(臺(tái)原)地貌，海拔大部分在300～500 m，地形起伏較平緩，坡度多在10°～25°。地帶性土壤類型為寒溫帶針葉林下發(fā)育的棕色針葉林土(暗瘠寒凍雛形土，CST)，其母質(zhì)以花崗巖或片麻巖風(fēng)化坡積物為主。地帶性植被是以興安落葉松(Larixgmelinii)為主的明亮針葉林，并伴有少量白樺(Betulaplatyphylla，)。由于受上世紀(jì)六十至八十年代大面積采伐影響，及八十年代至本世紀(jì)初的火燒干擾，大興安嶺地區(qū)原始林破壞嚴(yán)重，所以現(xiàn)在均為恢復(fù)后林分，林相較為稀疏[18-22]。因此，在具有相似氣候特征、植被類型及火燒干擾前提下，地形可能將成為影響該區(qū)域土壤有機(jī)碳積累和分布的主要因素之一。

1.2 樣品采集

為研究地形因子對(duì)土壤有機(jī)碳含量及密度的影響，在上述區(qū)域范圍內(nèi)選取較為典型的興安落葉松(混生白樺)林地，按坡位(上/下)、坡向(陰/陽)差異，對(duì)稱設(shè)置20塊樣地(20 m ×20 m)。通過實(shí)地觀察，該區(qū)域范圍內(nèi)海拔差異較小，不足以引起氣候和植被的垂直分布差異，所以未考慮海拔因素。

選取每塊樣地的典型部位(避開明顯的凹凸微地形)作為1個(gè)主剖面，以凋落物層(O層)、腐殖質(zhì)層(A層)、過渡層(AB層)、淀積層(B層)、母質(zhì)層(C層)為依據(jù)分層取樣，并保證每個(gè)樣點(diǎn)每一土層取樣量相同。由于O、A層的空間變異性較大，所以可在主剖面外增設(shè)2個(gè)輔助樣點(diǎn)采集O、A層土樣。剖面深度控制在1 m(不足1 m者按實(shí)際深度)內(nèi)，該深度均可將B層完整采集，但大部分僅能采集到C層上部。每個(gè)土層采用原位立方土柱法取樣：現(xiàn)場(chǎng)記錄土層深度，然后按自上而下順序采樣，土柱取樣深度亦即土層厚度；將立方土柱內(nèi)的土壤和石礫全部收集在容器中，若下部土層含大量石礫致使取樣體積不規(guī)則時(shí)，可采用薄膜袋注水法測(cè)量取樣體積[23]。

1.3 樣品制備與整合

將去除根系后的土壤鮮樣放在陰涼干燥通風(fēng)處無損風(fēng)干并稱重(W1)，后將其輕壓碎(O層用植物粉碎機(jī)粉碎)過2 mm篩，并取分樣測(cè)定吸濕水含量。制樣過程中篩出的2 mm以上石礫應(yīng)合并稱重(W2)，以計(jì)算石礫含量；土壤容重根據(jù)W1和實(shí)際取樣體積計(jì)算。過2 mm篩的土樣在容器內(nèi)充分混勻，取適量裝瓶備用；另取適量進(jìn)一步用瑪瑙球磨碎，過100目篩，混勻，用以測(cè)定有機(jī)碳含量?？紤]到工作量較大，在土樣過2 mm篩后對(duì)3個(gè)重復(fù)樣進(jìn)行質(zhì)量加權(quán)混合制成一個(gè)代表樣。

1.4 土樣分析方法

土壤樣品的有機(jī)碳含量(SOCC)直接利用C/N元素分析儀 (Heraeus Elementar Vario EL，Hanau，Germany) 測(cè)定。土壤有機(jī)碳密度計(jì)算方法如下：

SOCD=SOCC×d×D×(1-G)×10-2。

式中：SOCD為土壤有機(jī)碳密度，kg/m2；d為土壤容重，g/cm3；D為土壤深度，cm；G為>2mm的石礫含量，%。

土樣顆粒組成用吸管法測(cè)定[24]，土壤石礫含量和土壤容重測(cè)定如1.3所述。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本文數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行圖表處理，通過使用Origin9.1對(duì)各地形因子與土壤有機(jī)碳含量及密度關(guān)系作圖分析，采用SPSS 16.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)包對(duì)不同坡位、坡向、坡度的土壤有機(jī)碳進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)碳的總體數(shù)量特征

各土壤發(fā)生層有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度詳見表1，由于O層為凋落物層，其有機(jī)碳含量明顯高于其它層次。各土層有機(jī)碳含量相應(yīng)變化趨勢(shì)為O層>A層>AB層>B層>C層，表明隨土層深度增加，土壤有機(jī)碳含量不斷驟減，同時(shí)土壤有機(jī)碳含量變異程度不斷增大，按變異程度等級(jí)劃分均屬中等變異[25](O層除外)。

有機(jī)碳密度是單位面積內(nèi)一定深度土體中土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量，是評(píng)價(jià)和衡量土壤中有機(jī)碳儲(chǔ)量的重要指標(biāo)。通過表1可知，本研究區(qū)域中各土層有機(jī)碳密度為A層最大(占全剖面的46.5%)，表層集聚效應(yīng)明顯，O層明顯低于A層，但A層明顯高于AB層，AB層與B層相近，B層明顯高于C層。有機(jī)碳密度與有機(jī)碳含量的變異系數(shù)具有相同的變化趨勢(shì)，按變異程度等級(jí)劃分[25]，均屬中等程度變異(O層除外)。1m剖面土壤有機(jī)碳密度范圍為8.14～23.39 kg/m2，算術(shù)平均值為13.62 kg/m2，其變異程度也屬于中等變異。

表1 不同土壤層次有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度(x±s，n=20)Tab.1 Organic carbon content and density in different soil layers(x±s，n=20)

2.2 坡位的影響

如圖1所示，各土層有機(jī)碳含量總體表現(xiàn)為下坡高于上坡，尤其在A層最為明顯。剖面垂直分布中，O層有機(jī)碳含量顯著高于其它各土層，同時(shí)隨土層深度增加，土壤有機(jī)碳含量下降，上下坡位間有機(jī)碳含量差值逐漸減小(O層除外)，在C層中已無明顯差異。

坡位對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響更加明顯，同一土層不同坡位間有機(jī)碳密度均表現(xiàn)為下坡高于上坡，在A層中差異最大。在土壤垂直剖面上(O層除外)，隨土層深度增加，土壤有機(jī)碳密度和上下坡位間對(duì)應(yīng)土層中有機(jī)碳密度差值均逐漸減小，在C層已無明顯差異。

2.3 坡向的影響

由圖2可以看出，在各土層有機(jī)碳含量中，O 層和A層表現(xiàn)為陰坡高于陽坡，且差異性顯著(p<0.05)，尤其在O層最為明顯；在AB層和B層中，陽坡大于陰坡，且在AB層中差異性顯著(p<0.05)；C層中陽坡低于陰坡，差異不明顯。在剖面的垂直分布中，O層有機(jī)碳含量顯著高于其它各土層，同時(shí)隨土層深度增加，土壤有機(jī)碳含量和不同坡向間對(duì)應(yīng)土層中有機(jī)碳含量差值均逐漸減小。

坡向?qū)ν寥烙袡C(jī)碳密度的影響也較為明顯，在各土層土壤有機(jī)碳密度中，O層和A層表現(xiàn)為陰坡高于陽坡；在AB層和B層中為陰坡低于陽坡；C層中無差異。在土壤垂直剖面上(O層除外)，隨土層深度增加，土壤有機(jī)碳密度和不同坡向間對(duì)應(yīng)土層中有機(jī)碳密度差值均逐漸減小(O層和B層除外)，在C層無明顯差異。

2.4 坡度的影響

如圖3所示，全部樣地從整體上統(tǒng)計(jì)，A層及整個(gè)1m剖面土壤有機(jī)碳密度表現(xiàn)為隨坡度增大而減小，相關(guān)性不顯著(p>0.05)，若按上下坡分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有機(jī)碳密度與坡度相關(guān)性也不顯著(數(shù)據(jù)未顯示)。盡管上下坡點(diǎn)據(jù)分布較為分散，但分群特征明顯。

圖1 不同坡位各土層有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度(x±s，n=20)Fig.1 Soil organic carbon content and density in various soil layers of different slope positions(x±s，n=20)

圖2 不同坡向各土層有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度(x±s，n=20)Fig.2 Soil organic carbon and density in various soil layers of different slope aspects(x±s，n=20)

圖3 土壤有機(jī)碳密度與坡度的關(guān)系(n=19)Fig.3 Relationship between soil organic carbon density and slope gradient(n=19)

3 討論

3.1 土壤有機(jī)碳總體分布特征

在森林生態(tài)系統(tǒng)中，地表植被凋落物是該系統(tǒng)土壤中有機(jī)碳的主要來源，其在自然環(huán)境中的礦化分解、轉(zhuǎn)化累積及與微生物相互作用等過程都會(huì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)碳的儲(chǔ)藏分布產(chǎn)生重要影響[26-27]。在本研究區(qū)域中，土壤有機(jī)碳均主要集中于表層，且O、A兩層差異明顯，這與許多研究結(jié)果一致[28-30]。原因是作為該區(qū)域土壤有機(jī)碳重要輸入者之一的植物根系，在土層中分布較淺，主要集中于表層(A層)，隨土層深度增加而減少，同時(shí)地表凋落物也是土壤有機(jī)碳主要來源，本區(qū)域緯度高氣溫低(地下均有永凍層)，控制著影響土壤微生物活性和土壤動(dòng)物活躍度的溫度、水分和養(yǎng)分等環(huán)境因子，且隨土層深度增加而愈發(fā)明顯，使土壤有機(jī)質(zhì)的分解釋放速率降低，導(dǎo)致土壤生物帶入深層土壤的有機(jī)碳數(shù)量及土層深度有限[31]，所以本研究區(qū)域土壤有機(jī)碳含量在全國(guó)森林土壤中處于較高水平[32]，并主要聚集在表層。另外O、A兩層有機(jī)碳含量及密度差異明顯，且O層有機(jī)碳含量高密度小，原因可能為該區(qū)域緯度高氣溫低，地表凋落物分解轉(zhuǎn)化速率慢，使得有機(jī)碳在O層堆積，同時(shí)相對(duì)于A層，O層只含有少許土壤礦物質(zhì)，容重極小，因此導(dǎo)致其有機(jī)碳含量高密度小，且有機(jī)碳含量明顯高于A層，但密度反之。土層從上到下其有機(jī)碳含量和密度(A層除外)的變異系數(shù)均逐漸增大，變化范圍都屬于中等變異(O層有機(jī)碳含量除外)，是本區(qū)域森林土壤特征之一[33]。

3.2 坡位對(duì)土壤有機(jī)碳含量及密度的影響

由于坡位支配著地表及土壤中的水熱資源及生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)，所以其對(duì)植被和土壤的垂直分布有著重要影響，同時(shí)坡位也會(huì)導(dǎo)致土壤侵蝕堆積的發(fā)生，影響著土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)藏分布[34]。本研究區(qū)域中，下坡有機(jī)碳含量及密度明顯高于上坡，隨土層深度增加，有機(jī)碳含量及密度均減少，這與許多研究結(jié)果一致[35-37]。在低海拔地區(qū)，坡位對(duì)有機(jī)碳的儲(chǔ)藏分布同樣有著重要影響，上坡位含水量較低，土質(zhì)疏松通透性好，對(duì)有機(jī)質(zhì)分解有利[38]；另外，坡位的增加將增強(qiáng)太陽輻射，減弱水分對(duì)土壤的固持能力，不利于植被生長(zhǎng)[39]，而且也導(dǎo)致土壤侵蝕堆積的發(fā)生，將上坡位的有機(jī)碳轉(zhuǎn)移至下坡位，同時(shí)增加下坡位土層厚度，提高林分生產(chǎn)力，增大凋落物輸入量[36]，植被根系分布及凋落物輸入的增多，必然增強(qiáng)土壤微生物和土壤動(dòng)物的活力，為有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化積累及運(yùn)輸提供動(dòng)力，也為其進(jìn)入較深土層提供了可能，所以下坡位土壤中有機(jī)碳含量和密度均高于上坡位對(duì)應(yīng)各土層，但由于本區(qū)域地處寒溫帶，深層土壤溫度較低，甚至終年結(jié)冰，土壤動(dòng)物及土壤微生物在土層中活動(dòng)深度受限，因此在深度較大的土層中上下坡位有機(jī)碳含量及密度無明顯差異[36]。

3.3 坡向?qū)ν寥烙袡C(jī)碳含量及土壤碳密度的影響

由于坡向主要通過光熱影響土壤有機(jī)碳含量和密度，陽坡光熱較強(qiáng)，土壤水分大量蒸發(fā)，不利于水土固持，致使有機(jī)碳隨土壤流失，影響植被生長(zhǎng)，減少凋落物輸入和植被根系分布；較強(qiáng)光熱帶來的土壤升溫，增加土壤微生物和土壤動(dòng)物活躍度，不利于表層土壤有機(jī)質(zhì)積累，同時(shí)還會(huì)將有機(jī)碳轉(zhuǎn)移至更深層土壤中；然而陰坡有著較為適當(dāng)?shù)墓鉄釛l件，利于光合作用，植被生長(zhǎng)良好，對(duì)土壤水分養(yǎng)分涵養(yǎng)較好，增加植被凋落物輸入和土層中根系分布[40]，但由于地處寒溫帶，陰坡深層土壤溫度較低，甚至終年結(jié)冰，對(duì)土壤微生物和土壤動(dòng)物活動(dòng)具有抑制作用，不利于表層土壤有機(jī)質(zhì)的深層轉(zhuǎn)移。因此在本研究區(qū)域表層土壤中，有機(jī)碳含量和密度表現(xiàn)為陽坡小于陰坡，較深土層為陽坡大于陰坡，但差異并不明顯。

3.4 坡度對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響

全部樣地從整體上統(tǒng)計(jì)，A層及整個(gè)1m剖面土壤有機(jī)碳密度均與坡度負(fù)相關(guān)，原因可能為坡度對(duì)土壤侵蝕有著重要影響，坡度增大，土壤侵蝕作用加劇，導(dǎo)致土壤固持能力及養(yǎng)分水分均下降。坡度較大的上坡，受重力及地表徑流沖刷作用較強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分水分等也會(huì)隨地表徑流轉(zhuǎn)移至坡度較小的下坡，導(dǎo)致植被生長(zhǎng)較差，土壤有機(jī)質(zhì)輸入減少，且隨坡度增大而愈發(fā)明顯；坡度較小的下坡，擁有合理的土壤結(jié)構(gòu)和充足養(yǎng)分，植被生長(zhǎng)良好，凋落物較多，加上上坡流失而來的有機(jī)碳，使其擁有較高的土壤有機(jī)碳密度[40-43]。盡管上下坡點(diǎn)據(jù)分布較為分散，但分群特征明顯，說明該地區(qū)坡位對(duì)土壤有機(jī)碳密度分布的影響主要通過坡度來實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

通過分析各地形因子對(duì)大興安嶺北部寒溫帶針葉林土壤有機(jī)碳的影響，初步得出以下結(jié)論：

(1)研究區(qū)1 m土壤剖面有機(jī)碳密度范圍為8.14～23.39 kg/m2，有機(jī)碳含量及密度的變異程度均為中等變異(O層除外)。土壤有機(jī)碳表層聚集特征明顯，大部分集中于O層和A層。

(2)坡位、坡向及坡度對(duì)土壤有機(jī)碳的空間分布影響均較為明顯，有機(jī)碳含量及密度表現(xiàn)為下坡明顯高于上坡，陰坡高于陽坡(AB層和B層除外)，A層及1 m剖面土壤有機(jī)碳密度與坡度負(fù)相關(guān)。

(3)大興安嶺北端的寒溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，因此在全球變暖永凍層消退的背景下，該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)及固碳能力的研究就顯得極為重要。由于坡度較小的陰下坡最有利于有機(jī)碳積累，所以應(yīng)充分利用地形優(yōu)勢(shì)，科學(xué)引導(dǎo)植被高效健康生長(zhǎng)，充分發(fā)揮其生態(tài)效能。

[1]Schimel D S.Terrestrial ecosystems and the carbon cycle[J].Global Change Biology，2006，1(1)：77-91.

[2]Lal R.Forest soils and carbon sequestration[J].Forest Ecology & Management，2006，220(1-3)：242-258.

[3]Lal R.Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security[J].Science，2004，304(5677)：1623-7.

[4]Pan G.Core issues and research progresses of soil science of C sequestration[J].Acta Pedologica Sinica，2007，44(2)：327-337.

[5]Wang S Q，Zhou C H.Estimating soil carbon reservoir of terrestrial ecosystem in China[J].Geographical Research，1999，18(4)：349-356.[6]Hobbie S E，Schimel J P，Trumbore S E，et al.Controls over carbon storage and turnover in high latitude soils[J].Global Change Biology，2000，6(S1)：196-210.

[7]Stephens B B，Gurney K R，Tans P P，et al.Weak northern and strong tropical land carbon uptake from vertical profiles of atmospheric CO2[J].Science，2007，316(5832)：1732-5.

[8]Goulden M L，Wofsy S C，Harden J W，et al.Sensitivity of boreal forest carbon balance to soil thaw[J].Science，1998，279(5348)：214-7.

[9]姜航，高菲，崔曉陽.帽兒山次生林區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及地形因子的影響[J].森林工程，2015，31(3)：15-20.

[10]Wei HD，Ma XQ，Liu AQ，et al.Review on carbon cycle of forest ecosystem[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture，2007，15(2)：188-192.

[11]Xie XL，Sun B，Zhou HZ，et al.Organic carbon density and storage in soils of China and spatial analysis[J].Acta Pedologica Sinica，2004，(41)1：35-43.

[12]杜有新，吳從建，周賽霞，等.廬山不同海拔森林土壤有機(jī)碳密度及分布特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22(7)：1675-1681.

[13]唐國(guó)勇，黃道友，黃敏，等.紅壤丘陵景觀表層土壤有機(jī)碳空間變異特點(diǎn)及其影響因子[J].土壤學(xué)報(bào)，2010，47(4)：753-759.

[14]許信旺，潘根興，曹志紅，等.安徽省土壤有機(jī)碳空間差異及影響因素[J].地理研究，2007，26(6)：1077-1086.

[15]陸曉宇，張洪江，程金花，等.地形因子與人工林土壤有機(jī)碳密度的關(guān)系——以晉西黃土丘陵區(qū)為例[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，41(1)：48-50.

[16]秦松，樊燕，劉洪斌，等.地形因子與土壤養(yǎng)分空間分布的相關(guān)性研究[J].水土保持研究，2008，15(1)：275-279.

[17]葛翠萍，趙軍，王秀峰，等.東北黑土區(qū)坡耕地地形因子對(duì)土壤水分和容重的影響[J].水土保持通報(bào)，2008，28(6)：16-19.

[18]康宏樟，喻文娟，劉春江.森林土壤黑碳：功能、儲(chǔ)量和測(cè)定方法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)農(nóng)業(yè)科學(xué)版，2010，28(5)：474-479.

[19]Zhang Y Q，Liu J B，Jia X，et al.Soil organic carbon accumulation in arid and semiarid areas after afforestation：a meta-analysis[J].Polish Journal of Environmental Studies，2013，22(2)：611-620.

[20]Woldeselassie M，Miegroet H V，Gruselle M，et al.Storage and stability of soil organic carbon in aspen and conifer forest soils of northern Utah[J].Soil Science Society of America Journal，2012，76(6)：2230-2240.

[21]Zhao A J，Hu T X，Chen X H.Influence of Subtropical Forest Ecosystems Types on Spatial Heterogeneity of Surface Soil Organic Carbon[J].Journal of Natural Resources，2009，24(10)：1748-1756.

[22]王海淇，郭愛雪，邸雪穎.大興安嶺林火點(diǎn)燒對(duì)土壤有機(jī)碳和微生物量碳的即時(shí)影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39(5)：72-76.

[23]王慶禮，代力民.簡(jiǎn)易森林土壤容重測(cè)定方法[J].生態(tài)學(xué)雜志，1996，15(3)：68-69.

[24]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999.

[25]王秋兵，段迎秋，魏忠義，等.沈陽市城市土壤有機(jī)碳空間變異特征研究[J].土壤通報(bào)，2009，40(2)：252-257.

[26]苗娟，周傳艷，李世杰，等.不同林齡云南松林土壤有機(jī)碳和全氮積累特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25(3)：625-631.

[27]Quideau S A，Chadwick O A，Trumbore S E，et al.Vegetation control on soil organic matter dynamics[J].Organic Geochemistry，2001，32(2)：247-252.

[28]杜有新，吳從建，周賽霞，等.廬山不同海拔森林土壤有機(jī)碳密度及分布特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22(7)：1675-1681.

[29]梁?jiǎn)Ⅸi，余新曉，龐卓，等.不同林分土壤有機(jī)碳密度研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19(4)：889-893.

[30]劉偉，程積民，高陽，等.黃土高原草地土壤有機(jī)碳分布及其影響因素[J].土壤學(xué)報(bào)，2012，49(1)：68-76.

[31]Adams A，Bond S，Hale C A.Soil carbon stocks and their influencing factors under native vegetations in China[J].Acta Pedologica Sinica，2004，27(6)：1212-1222(11).

[32]Post W M，Emanuel W R，Zinke P J，et al.Soil carbon pools and world life zones[J].Nature，1982，298(5870)：156-159.

[33]周鑫，姜航，孫金兵，等.地形因子和物理保護(hù)對(duì)張廣才嶺次生林土壤有機(jī)碳密度的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38(4)：94-106.

[34]李林海，郜二虎，夢(mèng)夢(mèng)，等.黃土高原小流域不同地形下土壤有機(jī)碳分布特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(1)：179-187.

[35]張地，張育新，曲來葉，等.坡位對(duì)東靈山遼東櫟林土壤微生物量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32(20)：6412-6421.

[36]薛立，薛曄，列淦文，等.不同坡位杉木林土壤碳儲(chǔ)量研究[J].水土保持通報(bào)，2012，32(6)：43-46.

[37]Li Y，Zhang Q W，Reicosky D C，et al.Using 137 Cs and 210 Pb ex，for quantifying soil organic carbon redistribution affected by intensive tillage on steep slopes[J].Soil & Tillage Research，2006，86(2)：176-184.

[38]南雅芳，郭勝利，張彥軍，等.坡向和坡位對(duì)小流域梯田土壤有機(jī)碳、氮變化的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18(3)：595-601.

[39]劉留輝.基于GIS技術(shù)的區(qū)域耕地耕層土壤碳儲(chǔ)量及其價(jià)值時(shí)空變化研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2009.

[40]李龍，姚云峰，秦富倉(cāng)，等.赤峰市小流域地形因子對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響[J].中國(guó)水土保持，2014(3)：43-46.

[41]王婷婷.不同烘干溫度對(duì)森林土壤有機(jī)碳含量測(cè)定的影響[J].林業(yè)科技，2016，41(3)：24-26.

[42]馬吉軍，王娣，王立功.黑龍江大興安嶺地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的評(píng)估[J].林業(yè)科技，2015，40(2)：44-45.

[43]毛波，董希斌，唐國(guó)華.誘導(dǎo)改造對(duì)大興安嶺低質(zhì)山楊林土壤肥力的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，43(8)：50-54.

The Influences of Topographic Factors on Soil Organic Carbon Storagein Cool Conifer Forest in the North of Great Xing’an Mountain

Lin Wei，Cui Xiaoyang*

(School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

In order to study the influences of topographic factors on soil organic carbon storage in cool conifer forest，soil samples were symmetrically collected from 20 plots in the north of Great Xing’an Mountain in Heilongjiang Province(122° 40′ 52″～126° 20′ 03″ E，51° 40′ 46″～53° 20′ 15″ N).The content of organic carbon of different soil layers were measured on the basis of the difference of aspects and positions of the slope.The result showed that the organic carbon density within one-meter soil profile ranged from 8.14 to 23.39 kg·m-2and the organic carbon content and density belong to medium mutation except for O layer.Most of the soil organic carbon concentrated obviously in the O layer and A layer.Besides，the storage and density of soil organic carbon were affected significantly by the terrain factors(the positions，aspects and gradients of the slope).Both of them at downhill were significantly higher than those at uphill，meanwhile ones at the shady slopes were higher than those at the sunny slopes(except for AB layer or B layer).At the same time，the profile of soil organic carbon density in A layer and 1 m profile decreased with increasing slope gradient.It is better to take good advantage of the terrain and make plants flourish to let them grow ecologically since the shady slopes and downhill are the most favorable to the accumulation of organic carbon.In addition，this study also provides scientific basis for accurately assessing the storage and distribution of soil organic carbon in boreal forest.

north of Great Xing’an Mountains；boreal forest；topographic factor；soil organic carbon content；soil organic carbon density

2016-11-21

國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFA0600803)；國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41330530)資助

林維，碩士研究生。研究方向：森林土壤學(xué)。

林維，崔曉陽.地形因子對(duì)大興安嶺北端寒溫帶針葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響[J].森林工程，2017，33(3)：01-06.

S 714

A

1001-005X(2017)03-0001-06

*通信作者：崔曉陽，博士，教授。研究方向：森林土壤學(xué)。

E-mail：c_xiaoyang@126.com