不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳特征

王 冰，張鵬杰，張秋良

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元[1]，其對有機(jī)碳的保護(hù)作用是穩(wěn)定土壤碳庫的重要機(jī)制[2]。由于不同粒徑土壤團(tuán)聚體對有機(jī)碳的保護(hù)機(jī)制不同，有機(jī)碳在不同粒徑土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定程度也有所差異。一般而言，粉黏粒通過化學(xué)或物理化學(xué)機(jī)制與有機(jī)碳緊密結(jié)合，比大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體更穩(wěn)定；微團(tuán)聚體對有機(jī)碳的保護(hù)程度大于大團(tuán)聚體[3]。土壤中的膠結(jié)物質(zhì)是土壤團(tuán)聚體形成的核心和基礎(chǔ)[4]，不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤膠結(jié)物質(zhì)的變化驅(qū)動(dòng)著土壤團(tuán)聚體組成發(fā)生分異，進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳在不同粒徑團(tuán)聚體中的分配[5]。因此，土地利用方式[6-8]和林分類型[1,9-10]均會對土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的分布產(chǎn)生影響。土壤膠結(jié)物質(zhì)可分為有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)和無機(jī)膠結(jié)物質(zhì)，有機(jī)膠結(jié)物質(zhì)主要包括有機(jī)質(zhì)、微生物及其代謝產(chǎn)物、植物根系及其分泌物等，無機(jī)膠結(jié)物質(zhì)主要包括黏粒、多價(jià)金屬離子和氧化物等[11]，其中，表面帶有不同類型和不同數(shù)量電荷的鐵鋁氧化物可以吸附在黏粒表面形成氧化物膠膜，促使土粒更加緊密，形成穩(wěn)定的團(tuán)聚體[12-13]。

興安落葉松是我國寒溫帶的地帶性植被，對呼倫貝爾乃至全國的生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著極深遠(yuǎn)的保護(hù)作用。有學(xué)者研究了凍土區(qū)、沼澤區(qū)的興安落葉松林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳特征，分析了重度火燒和撫育間伐對興安落葉松林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的影響。結(jié)果表明，凍土區(qū)土壤以黏粒和粉粒為主，砂粒含量最少[14]；沼澤林0～40 cm土層均以粒徑>2.000 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量最高[15]；重度火燒樣地0～20 cm土層中粒徑≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較對照均有不同程度下降[16]；撫育間伐對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響主要集中在0～10 cm土層，30%強(qiáng)度間伐樣地土壤水穩(wěn)性最優(yōu)[17]。因立地條件差異及海拔差異，興安落葉松林呈現(xiàn)不同的森林類型，其中分布廣且具代表性的有杜鵑-興安落葉松林、杜香-興安落葉松林、草類-興安落葉松林等，其土壤有機(jī)碳含量大小依次為杜香-興安落葉松林>杜鵑-興安落葉松林>草類-興安落葉松林[18-19]。不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的分布是否存在差異，林下植被是否會對興安落葉松林土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，是目前亟待探討的問題。本研究以內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)不同林型的興安落葉松天然林為研究對象，分析其土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的分布特征及影響因素，探明不同林型對土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳分布的影響，以期為我國興安落葉松林的可持續(xù)經(jīng)營、碳匯功能提升提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地調(diào)查

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站的原始林試驗(yàn)區(qū)(121°30′～121°31′E，50°49′～50°51′N)，地處寒溫帶濕潤氣候區(qū)，年均氣溫-5.4 ℃，年降水量 450～550 mm。該區(qū)土壤為棕色針葉林土，優(yōu)勢樹種為興安落葉松(Larixgmelinii)，并伴生有白樺(Betulaplatyphylla)、山楊(Populusdavidiana)等。林下植物主要有杜鵑(Rhododendronsimsii)、杜香(Ledumpalustre)、柴樺(Betulafruticosa)、越橘(Vacciniumvitis-idaea)、舞鶴草 (Maianthemumbifolium)、紅花鹿蹄草(Pyrolaasarifoliasubsp.incarnata)等[20]。

在試驗(yàn)區(qū)(根河林業(yè)局境內(nèi))，按照草類-興安落葉松林(簡稱草類松林)、杜香-興安落葉松林(簡稱杜香松林)、杜鵑-興安落葉松林(簡稱杜鵑松林)3種林型設(shè)置樣地28塊，每塊樣地規(guī)格為30 m×30 m。記錄各樣地的經(jīng)緯度、海拔、坡度、坡向、坡位等地形信息，并對各樣地進(jìn)行每木調(diào)查和灌草調(diào)查，樣地基本情況見表1。

表1 內(nèi)蒙古不同興安落葉松林型基本情況

1.2 土壤樣品采集及測定

土壤樣品采集時(shí)間為2017年7—8月，在每個(gè)樣地內(nèi)，沿對角線挖取3個(gè)土壤剖面，去除表面凋落物，以距地面0～10 cm、≥10～20 cm、≥20～40 cm和≥40～60 cm分層取土樣，然后將樣地內(nèi)各點(diǎn)同一土層的土壤混合均勻，取約1 kg待測土樣裝入塑封袋內(nèi)；并取環(huán)刀土用于土壤含水量和容重的測定。將采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，去除土樣表面的植物殘?bào)w及石礫，自然風(fēng)干，過2 mm篩，用于土壤各指標(biāo)的測定。

參照Six等[22]和Elliott[23]的濕篩法在微團(tuán)聚體分離裝置中對各粒徑土壤團(tuán)聚體進(jìn)行提取與測定：在0.250 mm濾膜上放置50個(gè)玻璃珠，利用水的流動(dòng)分散土壤顆粒，分離出>0.250 mm的土壤顆粒組分；在0.053 mm篩上收集微團(tuán)聚體，用濕篩法從水穩(wěn)性微團(tuán)聚體中分離出易分散的黏粉級組分(>0.053 mm)；離心分離懸濁液，獲得易分散的黏粉級組分(<0.053 mm)，并于60 ℃烘干，稱質(zhì)量。不同粒徑土壤團(tuán)聚體內(nèi)的有機(jī)碳含量均利用TOC分析儀(SHIMADZU TOC-V CPH，日本)測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)

各粒徑團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及其貢獻(xiàn)率的計(jì)算方法如下：

各粒徑土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)=該粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量(g)/土壤樣品總質(zhì)量(g)×100%；

(1)

各粒徑土壤團(tuán)聚體含碳量(g/kg)=該粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)碳質(zhì)量(g)/該粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量(kg)；

(2)

各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量(g/kg)=該粒徑團(tuán)聚體含碳量(g/kg)×該粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)；

(3)

各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率=該粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量(g/kg)/土壤總有機(jī)碳含量(g/kg)×100%。

(4)

平均質(zhì)量直徑(MWD，公式中以MMWD表示)、幾何平均直徑(GMD，公式中以GGMD表示)和分形維數(shù)(D)等用于表征團(tuán)聚體穩(wěn)定性的指標(biāo)計(jì)算方法如下[24]：

(5)

(6)

(7)

采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和多重比較(LSD)進(jìn)行不同數(shù)據(jù)組間差異顯著性檢驗(yàn)，采用Pearson相關(guān)分析和Linear逐步回歸方法分析各土壤指標(biāo)對土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳含量的影響。數(shù)據(jù)處理及繪圖在Excel 2016、SPSS 22.0 軟件中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林型土壤團(tuán)聚體特征

2.1.1 土壤團(tuán)聚體組成特征

不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體的組成與剖面分布特征見表2和圖1?？傮w而言，不同粒徑土壤團(tuán)聚體含量在各林型間的規(guī)律不同。粒徑≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體在林型間的含量大小依次為杜鵑松林>草類松林>杜香松林；粒徑≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體在林型間的含量大小依次為草類松林>杜香松林>杜鵑松林；粒徑<0.053 mm團(tuán)聚體在林型間的含量大小排序與粒徑≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體恰好相反，即杜香松林>草類松林>杜鵑松林。其中，草類松林粒徑≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體含量顯著高于杜香松林和杜鵑松林(P<0.05，F(xiàn)=5.829，df=2)。各林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體基本以大團(tuán)聚體(粒徑≥0.250～2.000 mm)為主，占整個(gè)團(tuán)聚體含量的40.86%～48.02%；草類松林和杜鵑松林各粒徑團(tuán)聚體含量從大到小均為≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體、<0.053 mm團(tuán)聚體、≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體，而杜香松林各粒徑團(tuán)聚體含量從大到小均為<0.053 mm團(tuán)聚體、≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體、≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體。

表2 不同林型興安落葉松林各粒徑土壤團(tuán)聚體指標(biāo)值

各林型粒徑≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體均具有明顯的表聚特征，土壤表層(0～10 cm)含量顯著大于其他各層；而表層粒徑<0.053 mm和粒徑≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體含量明顯低于其他各土層。粒徑≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體含量在各林型間的差異主要表現(xiàn)在≥40～60 cm土層，草類松林和杜鵑松林顯著高于杜香松林(P<0.05，F(xiàn)=10.225，df=2)。粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體含量在各林型間的差異主要表現(xiàn)在0～10 cm和≥20～40 cm土層，均為草類松林顯著大于杜鵑松林(P<0.05，F(xiàn)0～10 cm=10.659，F(xiàn)20～40 cm=6.293，df=1)。粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體含量在各林型間的差異特征與粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體較一致，也主要表現(xiàn)在≥40～60 cm土層，但大小關(guān)系恰好相反，即草類松林和杜鵑松林顯著低于杜香松林(P<0.05，F(xiàn)=11.997，df=2)。

圖1 不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體剖面特征Fig.1 Profile characteristics of soil aggregates in different Larix gmelinii forest types

2.1.2 土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性特征

不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)與剖面分布特征見表2和圖2?？傮w而言，平均質(zhì)量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)在各林型間無顯著差異，杜鵑松林中較大，草類松林的分形維數(shù)(D)顯著小于杜香松林(P<0.05，F(xiàn)=5.103，df=1)。由圖2可知，不同林型各穩(wěn)定性指標(biāo)在各土層間均無顯著性差異，不同土層各穩(wěn)定性指標(biāo)在各林型間的顯著性差異主要發(fā)生在≥40～60 cm土層?！?0～60 cm土層，GMD值在3種林型間存在顯著差異(P<0.05，F(xiàn)=8.020，df=2)，杜香松林的MWD值顯著小于草類松林和杜鵑松林的(P<0.05，F(xiàn)=10.483，df=2)。隨土層深度增加，草類松林和杜鵑松林的變化趨勢較一致，即MWD和GMD呈先減小后增大趨勢，D呈先增大后減小趨勢；杜香松林的MWD和GMD呈逐漸減小趨勢，D呈逐漸增大趨勢。

圖2 不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性 指標(biāo)的剖面特征Fig.2 Profile characteristics of aggregate stability indexes in different Larix gmelinii forest types

圖3 不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳剖面特征Fig.3 Profile characteristics of soil aggregate organic carbon in different Larix gmelinii forest types

2.2 不同林型土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳特征

2.2.1 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量

不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量無顯著差異，變化范圍為5.50～50.10 g/kg(表2)。杜香松林各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均表現(xiàn)為最高；粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳在林型間的含量大小依次為杜香松林>杜鵑松林>草類松林；粒徑≥0.053～0.250 mm和<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量在林型間的大小均表現(xiàn)為杜香松林>草類松林>杜鵑松林。經(jīng)分析可知(圖3)，不同林型各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)明顯的垂直分布特征，即隨土層深度增加而遞減；遞減速率各粒徑大小依次為≥0.250～2.000 mm團(tuán)聚體、≥0.053～0.250 mm團(tuán)聚體、0.053 mm團(tuán)聚體；且具有明顯的表聚特征。不同土層各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量在各林型間的規(guī)律存在一定差異。在≥20 cm土層中，粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳在各林型間的含量大小排序依次為杜香松林>杜鵑松林>草類松林，20 cm以下土層則表現(xiàn)為杜鵑松林>草類松林>杜香松林，表明杜香松林的粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳隨剖面下降速率較快。20 cm以上土層，杜鵑松林粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最低；20 cm以下土層，則杜香松林為最低，表明杜香松林的粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳隨剖面下降速率較快?！?0 cm以上土層，杜香松林的粒徑< 0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最低；10 cm以下土層，則杜鵑松林為最低，表明杜香松林粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳隨剖面下降速率較慢。

2.2.2 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率

分析發(fā)現(xiàn)，不同林型興安落葉松林各粒徑土壤團(tuán)聚體碳貢獻(xiàn)率為14.65%～58.01%(表2)。草類松林粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳占比顯著高于杜香松林(P<0.05，F(xiàn)=3.977，df=1)，粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳占比顯著高于杜鵑松林(P<0.05，F(xiàn)=5.165，df=1)。

各林型不同粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)不同的垂直分布規(guī)律(圖4)：總體上，隨土層深度增加，粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率呈下降趨勢，而粒徑≥0.053～0.250 mm和<0.053 mm土壤團(tuán)聚體則呈升高趨勢，其中粒徑≥0.053～0.250 mm的貢獻(xiàn)率較穩(wěn)定；各林型間的顯著差異主要表現(xiàn)在20 cm以下土層，草類松林和杜香松林粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率顯著小于杜鵑松林(P<0.05，F(xiàn)=10.535，df=2)，而粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率顯著大于杜鵑松林(P<0.05，F(xiàn)=12.967，df=2)。隨著土層深度增加，不同林型各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率發(fā)生明顯變化，≥20 cm土層中，草類松林和杜香松林均以粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳占主導(dǎo)，20 cm以下土層，則均以粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳占主導(dǎo)；杜鵑松林則一直以粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳占主導(dǎo)。粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率在各土層均以杜鵑松林為最高；≥40 cm土層中，粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率在各林型間的大小排序依次為杜鵑松林>杜香松林>草類松林?！?0 cm土層中，粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體貢獻(xiàn)率以杜鵑松林最小，20 cm以下土層，則以杜香松林最小。粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率在各土層均以杜鵑松林為最低，而杜香松林較高。

圖4 不同林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢 獻(xiàn)率的剖面特征Fig.4 Profile characteristics of contribution rates of soil aggregate organic carbon in different Larix gmelinii forest types

2.3 不同林型土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳影響因素分析

2.3.1 土壤團(tuán)聚體特征值與土壤各因子間的相關(guān)分析

表3 興安落葉松林土壤團(tuán)聚體特征值與土壤理化因子間的相關(guān)性

2.3.2 土壤團(tuán)聚體與土壤各因子間的逐步回歸分析

為進(jìn)一步明確不同林型興安落葉松林各土壤因子對團(tuán)聚體的影響，利用逐步回歸分析方法篩選出對不同林型有顯著影響的主導(dǎo)因子，并建立土壤團(tuán)聚體與土壤因子間的回歸方程。以3種林型各粒徑的土壤，團(tuán)聚體含量為因變量Y，分別記為Y11(草類-興安落葉松林中粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體)、Y12(草類-興安落葉松林中粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體)、Y13(草類-興安落葉松林中粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體)、Y21(杜香-興安落葉松林中粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體)、Y22(杜香-興安落葉松林中粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體)、Y23(杜香-興安落葉松林中粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體)、Y31(杜鵑-興安落葉松林中粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體)、Y32(杜鵑-興安落葉松林中粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體)、Y33(杜鵑-興安落葉松林中粒徑<0.053 mm土壤團(tuán)聚體)，以各土壤因子為自變量，進(jìn)行逐步線性回歸，結(jié)果見表4。

表4 不同林型興安落葉松林各粒徑土壤團(tuán)聚體回歸方程

3 討 論

由于有機(jī)質(zhì)輸入的差異和人為擾動(dòng)的影響，不同土地利用類型、森林類型的土壤團(tuán)聚體含量和穩(wěn)定性存在差異[7-8]。在本研究中，各林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體的主要存在形式為粒徑>0.250 mm大團(tuán)聚體。粒徑>0.250 mm團(tuán)聚體的含量可在一定程度上表征土壤質(zhì)量的優(yōu)劣，其含量越高，土壤團(tuán)聚體越穩(wěn)定，土壤結(jié)構(gòu)越好，質(zhì)量越佳[25]。林地植物根系通過纏繞和聯(lián)結(jié)土壤顆粒并釋放分泌物，促進(jìn)了土壤大團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定[5]。由于3種林型興安落葉松林地上、地下凋落物的輸入數(shù)量和質(zhì)量及其分解速率不同，改變了土壤有機(jī)碳的積累和含量，使形成大團(tuán)聚體的膠結(jié)物質(zhì)發(fā)生差異，最終表現(xiàn)出不同的團(tuán)聚體組成特征[26-27]。杜鵑-興安落葉松林的土壤大團(tuán)聚體(粒徑≥0.250～2.000 mm)含量在3種林型中最高，而草類-興安落葉松林和杜香-興安落葉松林的粒徑<0.250 mm土壤團(tuán)聚體占比較杜鵑松林高，表明草類-興安落葉松林和杜香-興安落葉松林土壤團(tuán)聚體在向小粒徑方向演變。

團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳含量對穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)和維持肥力有重要作用[28]。已有研究發(fā)現(xiàn)，大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量比微團(tuán)聚體高[29]。3種林型興安落葉松林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均表現(xiàn)為粒徑≥0.250～2.000 mm大團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量最高，這與王富華等[24]、Mikha等[30]的研究結(jié)果一致。林地在促進(jìn)黏粉粒和微團(tuán)聚體形成大團(tuán)聚體的同時(shí)，使更多的土壤有機(jī)碳向大團(tuán)聚體富集，使大團(tuán)聚體成為碳賦存的主體。各粒徑均表現(xiàn)為杜香-興安落葉松林的土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高。相同氣候類型和土壤母質(zhì)條件下，植物自身的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的形成和分布有著極大貢獻(xiàn)[23,31]。3種林型均以興安落葉松為絕對優(yōu)勢種，林分結(jié)構(gòu)簡單，灌木與草本的分布存在明顯垂直地帶性[18]。研究區(qū)杜香-興安落葉松林和杜鵑-興安落葉松林林分密度較大，杜香主要分布于土壤水分含量高、土壤溫度低的陰坡、半陰坡，群落發(fā)展穩(wěn)定，植被蓋度大，土壤環(huán)境得到改善，較適宜微生物活動(dòng)，同時(shí)地表凋落物多，增加了土壤有機(jī)質(zhì)的輸入量[18,32]，所以杜香-興安落葉松林的土壤有機(jī)碳含量最高，為土壤團(tuán)聚體提供了更多的碳源；而興安杜鵑雖與杜香同屬杜鵑花科灌木，但葉片近革質(zhì)，不易于分解。草類-興安落葉松林地處山坡，土層薄，胸徑小、根系不發(fā)達(dá)的樹木極易倒折，經(jīng)過長時(shí)間的自然更新后導(dǎo)致林分密度小，所以有機(jī)碳的輸入量較少[18]。研究區(qū)地處大興安嶺北部原始林區(qū)，未受人為干擾，植被生長旺盛，凋落物層較厚，加之興安落葉松的根系多分布于土壤表層，分解后形成的腐殖質(zhì)主要在土壤表層積累[26]，土壤有機(jī)碳含量呈現(xiàn)明顯的表聚特征，而土壤有機(jī)碳是大團(tuán)聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)，所以土壤大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量的表聚特征更加明顯，且隨深度增加下降明顯。

興安落葉松林TOC含量與MWD、GMD、D的相關(guān)性顯著，說明土壤有機(jī)碳含量影響興安落葉松林土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，這與趙友朋等[4]、王心怡等[33]對不同林分類型土壤團(tuán)聚體及其穩(wěn)定性的研究結(jié)果較一致。TOC含量與粒徑≥0.250～2.000 mm土壤團(tuán)聚體含量的相關(guān)性顯著說明，土壤有機(jī)碳含量對興安落葉松林土壤團(tuán)聚體的形成有顯著影響，其促進(jìn)了大團(tuán)聚體(粒徑≥0.250～2.000 mm)的形成，是大團(tuán)聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)。這一研究結(jié)果與劉艷等[34]對北京地區(qū)栓皮櫟和油松人工林的研究結(jié)果較一致。微團(tuán)聚體通過有機(jī)質(zhì)黏合形成大團(tuán)聚體[2]，土壤有機(jī)碳含量增加為土壤中較小顆粒膠結(jié)成較大團(tuán)聚體創(chuàng)造了有利條件。粒徑≥0.250～2.000 mm粒徑團(tuán)聚體含量、MWD、GMD均與pH、SWC、AK、AP、TP存在顯著相關(guān)性，表明土壤的含水量、養(yǎng)分含量和酸堿水平對興安落葉松林土壤大團(tuán)聚體的形成和土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定具有重要影響，其影響主要通過改變土壤有機(jī)碳的積累來實(shí)現(xiàn)。土壤中氮、磷、鉀的增加可以促進(jìn)植物生長，從而增加凋落物歸還量、根系分泌物和提高微生物活性，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成成分多糖的累積[35-36]。pH主要通過影響土壤微生物的種類、數(shù)量和活性而對土壤有機(jī)質(zhì)的分解產(chǎn)生影響[37]。土壤各金屬氧化物含量與微團(tuán)聚體(粒徑<0.250 mm)含量間的顯著相關(guān)性表明，F(xiàn)e、Al等金屬氧化物對團(tuán)聚體的膠結(jié)作用更多體現(xiàn)在微團(tuán)聚體中。金屬氧化物表面常帶正電荷，可以吸附在黏粒表面而形成氧化物膠膜[12]，在土壤團(tuán)聚過程中充當(dāng)“橋鍵”作用，促進(jìn)土粒更加緊密，形成黏粒-多價(jià)金屬-有機(jī)質(zhì)復(fù)合體，改變土壤結(jié)構(gòu)[38]，這與金屬氧化物在土壤中的形態(tài)、表面電荷密度等有關(guān)[39]。

綜上可知，興安落葉松林土壤團(tuán)聚體以大團(tuán)聚體(粒徑≥0.250～2.000 mm)為主，各林型大小表現(xiàn)為杜鵑-興安落葉松林>草類-興安落葉松林>杜香-興安落葉松林。各粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均為杜香-興安落葉松林最高。TOC是3種林型粒徑≥0.250～2.000 mm、<0.053 mm土壤團(tuán)聚體的共同主導(dǎo)因子，而粒徑≥0.053～0.250 mm土壤團(tuán)聚體的主導(dǎo)因子因林型不同而不同。土壤理化指標(biāo)對土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定具有重要影響，土壤含水量、養(yǎng)分含量較高的酸性土壤更有利于興安落葉松林土壤大團(tuán)聚體的形成和土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，具體影響機(jī)制還有待深入研究。