太行山區(qū)不同海拔梯度土壤有機(jī)碳庫(kù)及組分變化特征

加鵬華,李春雨,尹海魁,2,許皞,3

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000； 2 河北工程大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院，河北 保定 071000)

土壤有機(jī)碳庫(kù)作為地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大且活躍的碳庫(kù)之一，對(duì)土壤肥力的作用處于核心地位、對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起基礎(chǔ)作用，同時(shí)在碳循環(huán)中發(fā)揮著不可替代的作用[1]。它的形成主要取決于植物向土壤中碳的輸入，輸入源主要有植物地上凋落物、根系脫落物和根系分泌物等[2]。土壤有機(jī)碳庫(kù)的變化主要是其中的土壤活性有機(jī)碳庫(kù)發(fā)生變化而引起的[3]，土壤活性有機(jī)碳是指土壤有機(jī)碳(TOC)的活性部分，具有周轉(zhuǎn)速率快、穩(wěn)定性差、有效性較高等特點(diǎn)[4]，是土壤圈中一種十分活躍的重要化學(xué)物質(zhì)，雖然只占TOC的較小部分，但它們可以在TOC變化之前反映土壤微小的變化，從而影響土壤的固碳能力，進(jìn)而影響全球氣候的變化[5-6]。對(duì)于調(diào)節(jié)土壤營(yíng)養(yǎng)元素的生物地球化學(xué)過(guò)程、土壤微生物活動(dòng)以及其他土壤化學(xué)、物理和生物學(xué)等過(guò)程具有重要意義[7-8]。近些年來(lái)，土壤活性有機(jī)碳組分研究已成為土壤、環(huán)境和生態(tài)科學(xué)領(lǐng)域所關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤活性有機(jī)碳開(kāi)展的大量研究，主要集中在不同土地利用方式、不同植被類(lèi)型，不同海拔、生態(tài)修復(fù)等方面對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響，通常土壤活性有機(jī)碳的表征包括微生物生物量碳(MBC)、易氧化有機(jī)碳(ROC)、可溶性有機(jī)碳(DOC)[9-14]。

山地占到地球整個(gè)陸地的30%，山地構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，山地土壤有機(jī)碳庫(kù)的差異主要體現(xiàn)在隨海拔梯度引起的溫度、水分、植被類(lèi)型、土壤類(lèi)型等要素的顯著改變[15]。海拔梯度是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境因子，不同的海拔梯度，它的微氣候表現(xiàn)出不同的狀態(tài)，從而在不同程度上影響到植被的組成類(lèi)型、土壤的性質(zhì)變化、土壤微生物的構(gòu)成以及土壤有機(jī)碳分解，它們都可能顯著影響土壤碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化[16-19]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)海拔梯度下山地自然土壤有機(jī)碳的研究主要集中在有機(jī)碳隨海拔的變化特征以及影響因素上。所采用方法不同，研究結(jié)果差異也較大。土壤有機(jī)碳含量隨海拔梯度的變化都有顯著的變化，但不同研究區(qū)域變化規(guī)律不一。如周焱針對(duì)武夷山不同海拔碳庫(kù)變化研究，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳庫(kù)隨海拔梯度呈上升趨勢(shì)[8]，而Kobler等對(duì)位于阿爾卑斯山北部的研究結(jié)果卻相反[20]。宋立倩針對(duì)青藏高原不同海拔有機(jī)碳含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳含量隨海拔梯度上升表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)[21]。朱凌宇針對(duì)祁連山不同海拔有機(jī)碳庫(kù)研究與宋立倩保持一致，祁連山土壤總有機(jī)碳庫(kù)在海拔高度上表現(xiàn)為中高海拔>高海拔>中低海拔，隨著海拔梯度呈“增加-減少-增加-減少”的變化趨勢(shì)[22]。不同學(xué)者研究土壤有機(jī)碳庫(kù)隨海拔變化的主導(dǎo)因子也有所不同。如吳雅瓊認(rèn)為溫度和水分是調(diào)控其在海拔高度上變化的主導(dǎo)因子[23]。張鵬針對(duì)祁連山土壤碳庫(kù)研究，發(fā)現(xiàn)引起土壤有機(jī)碳在不同海拔下有顯著變化的主導(dǎo)因子是氣候、植被和利用方式[24]。孫慧蘭針對(duì)伊犁山不同海拔土壤有機(jī)碳分布研究，發(fā)現(xiàn)引起土壤有機(jī)碳垂直變化顯著的主導(dǎo)因子是植被類(lèi)型分布和人類(lèi)活動(dòng)[25]。

太行山脈位于黃土高原與華北平原之間，綿延400余公里。是中國(guó)東部一條重要的地理界線(xiàn)，植被、土壤垂直帶特征都存在著明顯差異。從低海拔到高海拔有多種土壤類(lèi)型，分布多種植被。因此，本研究以太行山區(qū)阜平縣大沙河-北流河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，海拔梯度在219～2 000 m之間，以6個(gè)海拔梯度下常見(jiàn)典型植被類(lèi)型的土壤為研究對(duì)象，分析了在不同海拔下0～40 cm剖面土壤有機(jī)碳及碳組分的變化特征，以期揭示在太行山區(qū)不同海拔梯度下土壤活性有機(jī)碳的變化規(guī)律，提高不同海拔下土壤碳庫(kù)循環(huán)機(jī)制以及阜平生態(tài)環(huán)境響應(yīng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確度，為阜平縣在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下建立合理土地利用管理、退耕還林等政策以及太行山區(qū)植被恢復(fù)與碳庫(kù)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)對(duì)于認(rèn)識(shí)山地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能，為整個(gè)華北地區(qū)山區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，以及作為碳源或碳匯的潛在能力作理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣品采集

研究區(qū)位于河北省太行山阜平縣主條帶大沙河-北流河流域。此流域貫穿阜平東西，海拔落差在190～2 286 m之間，保定市最高峰坐落于阜平縣西邊，與山西毗鄰。氣候?yàn)榇箨懶约撅L(fēng)氣候，暖溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)，冬季寒冷、干燥、少雪，春季多干熱風(fēng)，夏季高溫、高濕、降水集中，秋季秋高氣爽。年均氣溫為12.6 ℃。年均降水量為550～790 mm；無(wú)霜期140～190 d，地方小氣候特征明顯。研究區(qū)植被分布受到水熱狀況影響，垂直梯度變化明顯，從下到上依次為丘陵灌草叢區(qū)、中低山疏林灌叢區(qū)、中山闊葉林區(qū)、針闊混交林區(qū)、亞高山針葉林區(qū)、亞高山草甸區(qū)。綜合考慮不同土壤類(lèi)型、植被類(lèi)型和海拔，最終在海拔梯度上選擇6個(gè)梯度，20個(gè)采樣點(diǎn)，由于土壤類(lèi)型不同導(dǎo)致有效土層厚度不同，綜合選擇0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土層，每層取3個(gè)環(huán)刀土用于土壤容重測(cè)定，另外進(jìn)行土樣采集，將相同層次多點(diǎn)取樣土壤充分混合，除去植物根系、動(dòng)植物殘?bào)w及大的石塊，采用四分法分保留土樣1 kg左右裝入樣品袋并進(jìn)行編號(hào)，低溫保鮮運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，將土樣風(fēng)干處理后進(jìn)行研磨、過(guò)篩和測(cè)定。

1.2 測(cè)定方法

土壤有機(jī)碳(TOC)采用重鉻酸鉀-外加熱法外加熱法測(cè)定；土壤易氧化有機(jī)碳(ROC)采用KMnO4氧化比色法測(cè)定[26]；土壤可溶性有機(jī)碳(DOC)采用振蕩浸提，所有上清液經(jīng)過(guò)濾。將0.45 μm濾膜進(jìn)行過(guò)濾分析，過(guò)濾液用LiquicTOCII有機(jī)碳分析儀測(cè)定[27]；土壤微生物量碳(MBC)采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測(cè)定[28]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

土壤碳庫(kù)管理指數(shù)(CMI)參照Blair[26]等提出的方法計(jì)算得出，以250 m海拔下的土壤為參考土壤，非活性有機(jī)碳含量通過(guò)(TOC-ROC)得出。

碳庫(kù)活度(L)=活性有機(jī)碳含量(LOC)/非活性有機(jī)碳含量(NLOC)

碳庫(kù)活度指數(shù)(LI)=碳庫(kù)活度(L)/參考土壤碳庫(kù)活度(L參)

碳庫(kù)指數(shù)(CPI)=土壤有機(jī)碳(TOC)/參考土壤有機(jī)碳(TOC參)

土壤碳庫(kù)管理指數(shù)(CMI)=碳庫(kù)指數(shù)(CPI)×碳庫(kù)活度指數(shù)(LI)×100

土壤各層的碳儲(chǔ)量計(jì)算公式[29]為

式中:SOCs為特定深度的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量 (t/hm)；Ci為第i層土的有機(jī)碳含量 (g/kg)；ρi為第i層土壤容重 (g/cm3)；Ti為第i層土壤厚度 (cm)；θi為第i層>2 mm 礫石含量 (體積%)；n為參與計(jì)算的土壤層次總數(shù)。研究區(qū)中大于2 mm礫石含量極少，故忽略不計(jì)。

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，方差分析運(yùn)用ANOVA。在Excel 2010軟件中完成數(shù)據(jù)整理和制圖，顯著性水平α=0.05。所有數(shù)據(jù)均為5次重復(fù)的平均值，結(jié)果為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔高度下土壤有機(jī)碳含量分布特征

不同海拔高度土壤有機(jī)碳的測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

注：不同小寫(xiě)字母表示同一土層深度不同植被類(lèi)型間差異顯著(P<0.05)，( )中不同小寫(xiě)字母表示同一植被類(lèi)型不同土層深度間差異顯著(P<0.05)，下同。圖1 各海拔下不同土層土壤TOC的分布特征Figure 1 Distribution characteristics of soil TOC in different soil layers at different altitudes

由于研究區(qū)海拔跨度大，太行山區(qū)阜平縣不同海拔梯度下土壤有機(jī)碳分布具有明顯的規(guī)律性，從圖1可以看出，不同海拔高度植被土壤中，土壤各土層有機(jī)碳含量大小均為2 000 m>1 800 m>1 400 m>1 000 m>700 m>250 m(P<0.05)，且有機(jī)碳含量差異顯著；在同一海拔不同土層中，均為0～10 cm>10～20 cm>20～40 cm(P<0.05)，除在700 m海拔土壤10～20 cm與20～40 cm有機(jī)碳含量差異不顯著之外，其余差異均顯著。2 000 m海拔0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土層的土壤總有機(jī)碳含量依次為51.74 g/kg、38.35 g/kg、23.68 g/kg，分別為1 800 m海拔對(duì)應(yīng)土層的2.12、1.86、1.38倍，1 400 m海拔的2.86、2.83、2.34倍，1 000 m海拔的4.44、5.12、4.70倍，700 m海拔的5.13、7.04、5.55倍和250 m海拔的7.77、8.48、6.10倍。

2.2 不同海拔高度下土壤微生物量碳分布特征

不同海拔高度土壤微生物量碳的測(cè)定結(jié)果如圖2所示。

圖2 各海拔不同土層MBC的含量Figure 2 The content of MBC in different soil layers at different altitudes

從圖2可以看出，土壤微生物生物量碳與總有機(jī)碳的趨勢(shì)相同，均呈現(xiàn)隨海拔高度的上升而增加的趨勢(shì)，2 000 m>1 800 m>1 400 m>1 000 m>700 m>250 m，250 m海拔和700 m海拔不同土層對(duì)比，差異均不顯著。250 m、700 m和1 000 m海拔下的20～40 cm土層相互間差異同樣不顯著，其余土壤MBC的含量在不同海拔高度不同土層間有顯著差異(P<0.05)；在同一海拔下，土壤MBC含量隨著土層深度的增加而減小，差異顯著(P<0.05)； 2 000 m海拔0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm 土層的MBC分別為 661.74 mg/kg、460.51 mg/kg和119.07 mg/kg，為1 800 m海拔對(duì)應(yīng)土層的1.93、1.76、0.88倍，1 400 m的2.55、4.24、1.91倍，1 000 m海拔的3.29、5.93、3.20倍，700 m海拔的4.24、8.69、3.14倍和250 m海拔下的5.16、7.82、3.03倍。

2.3 不同海拔高度下土壤易氧化有機(jī)碳含量分布特征

不同海拔高度土壤易氧化有機(jī)碳的測(cè)定結(jié)果如圖3所示。

圖3 各海拔不同土層ROC的含量Figure 3 The content of ROC in different soil layers at different altitudes

土壤ROC含量均呈現(xiàn)隨海拔高度的上升而增加的趨勢(shì)，2 000 m>1 800 m>1 400 m>1 000 m>700 m>250 m，在0～20 cm土層，除250 m和700 m 海拔下土壤ROC含量差異不顯著外，土壤ROC的含量在其余海拔高度下有顯著差異(P<0.05)，在20～40 cm土層間，2 000 m與1 800 m間、1 000 m與1 400 m海拔間、700 m與250 m海拔間差異顯著(P<0.05)；在同一海拔下，ROC含量隨著土層深度的增加而減小，差異顯著(P<0.05)；2 000 m 海拔0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土層的ROC為6.6 g/kg、2.39 g/kg和1.08 g/kg，分別為1 800 m海拔對(duì)應(yīng)土層2.32、1.22、1.03倍，1 400 m海拔的3.41、2.33、2.54倍，1 000 m海拔的5.00、4.17、3.41倍，700 m海拔的11.42、10.03、8.16倍和250 m海拔的13.04、11.42、11.03倍。

2.4 不同海拔高度下土壤可溶性有機(jī)碳含量分布特征

不同海拔高度土壤可溶性有機(jī)碳的測(cè)定結(jié)果如圖4所示。

圖4 各海拔不同土層可溶性有機(jī)碳的含量Figure 4 The content of DOC in different soil layes at different altitudes

土壤可溶性有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)隨海拔高度的上升而增加的趨勢(shì)，2 000 m>1 800 m>1 400 m>1 000 m>700 m>250 m，除在10～20 cm土層，700 m和1 000 m海拔下DOC含量差異不顯著外，土壤DOC的含量在其余海拔高度均有顯著差異(P<0.05)，且在同一海拔下，DOC含量隨著土層深度的增加而減小，差異顯著(P<0.05)；2 000 m海拔下0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm土層的DOC為79.16 mg/kg、67.46 mg/kg和46.90 mg/kg，分別為1 800 m海拔對(duì)應(yīng)土層1.37、1.30、1.21倍，1 400 m海拔的1.71、3.35、3.31倍，1 000 m海拔的2.15、4.05、4.01倍，700 m的3.17、4.19、4.93倍和250 m海拔的5.53、8.13、9.16倍。

2.5 不同海拔高度土壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比率

在不同海拔高度下，土壤活性有機(jī)碳組分占總有機(jī)碳的比率見(jiàn)表1。

表1 土壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳比率Table 1 The percentages of LOC to TOC %

活性有機(jī)碳占土壤總有機(jī)碳比率較活性有機(jī)碳含量更能體現(xiàn)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的狀況，土壤有機(jī)碳中活性有機(jī)碳所占比例越高，說(shuō)明土壤有機(jī)碳的活性越強(qiáng)，穩(wěn)定性越差。從表2中可以看出土壤的MBC/TOC值變化區(qū)間在0.23%～1.38%之間。在同一海拔不同土層下，10～20 cm土層MBC/TOC值均高于其他土層，除250 m海拔土壤10～20 cm與20～40 cm土層比值差異不顯著之外，其余MBC/TOC值均有顯著性差異(P<0.05)。在同一土層間不同海拔下，MBC/TOC值變化并沒(méi)有明顯的規(guī)律，250 m海拔土壤MBC/TOC值均大于其余海拔植被類(lèi)型；ROC/TOC值變化在2.52～13.90%之間。在同一海拔下，除1 800 m海拔土壤在不同土層之間ROC/TOC值差異不顯著，其余海拔下不同土層差異均顯著，且均為0～10 cm>10～20 cm>20～40 cm土層。在同一土層不同海拔下，ROC/TOC值沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，在0～10 cm土層間，2 000 m海拔土壤ROC/TOC值最高，為13.90%，在10～20 cm土層間，1 800 m 海拔ROC/TOC值最高，為9.50%，在20～40 cm土層間，1 000 m海拔ROC/TOC值最高，為6.24%；DOC/TOC值變化區(qū)間在0.14～0.32 %之間，在同一海拔下，均為0～10cm土層DOC/TOC值最大，除2 000 m海拔土壤不同土層間DOC/TOC值有顯著性差異(P<0.05)，其余海拔0～10 cm與20～40 cmDOC/TOC值有顯著性差異(P<0.05)，但均與10～20 cmDOC/TOC值差異不顯著。

2.6 不同海拔下土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及碳庫(kù)質(zhì)量變化特征

在不同海拔高度下土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及碳庫(kù)質(zhì)量各指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 不同海拔下土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及碳庫(kù)質(zhì)量的變化Table 2 Changes of soil organic carbon storage and carbon pool quality at different altitudes

由表2可得，土壤SOCs、CMI、CPI整體變化趨勢(shì)保持一致，均呈現(xiàn)隨海拔高度的上升而增加的趨勢(shì)，2 000 mSOCs、CMI、CPI值均為最高，分別為207.07、1 287.22、7.55。除CMI值在250 m和700 m海拔下變化差異不顯著外，其余SOCs、CMI、CPI值變化在不同海拔下差異均顯著(P<0.05)；L值變化無(wú)明顯的變化規(guī)律，1 800 m 海拔下L值表現(xiàn)最高，為10.04%，且除與2 000 m 海拔L值差異不顯著外，與250 m、700 m、1 000 m、1 400 m 海拔L值差異均顯著(P<0.05)。250 m海拔下L值最低，為4.67 %，與700 m海拔L值差異不顯著，與其余L值差異均顯著(P<0.05)；LI值整體表現(xiàn)隨海拔升高而升高的趨勢(shì)，但1 800 mLI值最高，為1.86，與2 000 mLI值差異不顯著，1 400 m和1 000 m、700 m和250 mLI值差異不顯著，但250 m、700 m與1 000 m、1 400 m與1 800 m、2 000 m海拔下土壤LI值差異均顯著(P<0.05)。

3 結(jié)論與討論

本研究中，土壤有機(jī)碳含量隨著海拔高度的升高而遞增。具體表現(xiàn)為2 000 m>1 800 m>1 400 m>1 000 m>700 m>250 m。研究區(qū)內(nèi)不同的海拔下，植被分布有明顯的垂直差異，不同植被類(lèi)型下枯落物的數(shù)量、組成及其分解行為等均有不同。土壤有機(jī)碳輸入的最主要來(lái)源是植被及枯落物，因而植被類(lèi)型是除了氣候條件外影響土壤有機(jī)碳的重要影響因素[6,30-31]。其中研究區(qū)內(nèi)亞高山草甸植被土壤有機(jī)碳含量最高，這可能是因?yàn)樯降夭莸橹饕刹荼局参锝M成，生長(zhǎng)旺盛，且草本植物的根系生命周期短，微生物活動(dòng)強(qiáng)，每年死亡的根系都會(huì)給土壤提供大量的有機(jī)質(zhì)，而且在高海拔地區(qū)，相對(duì)的低溫條件和較高的降雨量(最高海拔年降雨量比最低海拔高約240 mm)同時(shí)有利于有機(jī)質(zhì)的累積[8,32]。低海拔荒草地植被土壤的有機(jī)碳含量及各活性有機(jī)碳含量最低，這可能是因?yàn)榈秃０螀^(qū)域位于河流沖積地帶，且成土母巖以花崗巖為主，化學(xué)分化作用強(qiáng)，地表上植被及枯落物稀少，植被覆蓋度低，同時(shí)有相對(duì)最高的溫度和適宜的降雨量也加速了有機(jī)質(zhì)的分解。700 m、1 000 m、1 400 m和1 800 m海拔下土壤有機(jī)碳含量介于2者之間，同一海拔梯度內(nèi)隨著土層的加深，有機(jī)碳含量顯著降低，這一明顯的“表聚”現(xiàn)象與很多已有研究一致[6,8,11,24,30-31]。這可能是因?yàn)橐环矫嬷脖坏蚵湮镏饕性诒韺?，且表層土壤的溫度、濕度、土壤質(zhì)地等環(huán)境因子更有利枯落物腐殖化過(guò)程的進(jìn)行，使得表層有機(jī)碳不斷累積，而下層土壤質(zhì)地變得緊實(shí)，不利于微生物的生存，使得表層土壤有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)向下輸送受到限制，從而導(dǎo)致下層受地表凋落物影響小，所以表層TOC含量更高[11,33]。

本研究中不同海拔高度土壤各活性有機(jī)碳含量均隨著海拔的升高而遞增，且同一海拔梯度隨著土層的加深，含量顯著減少，與TOC隨海拔變化和土層的趨勢(shì)保持一致，這與許多學(xué)者研究的結(jié)果一致[6,8,34]，這主要是因?yàn)橥寥阑钚杂袡C(jī)碳含量的大小在很大程度上取決于土壤總有機(jī)碳含量[35]。MBC是土壤生態(tài)系統(tǒng)中衡量土壤生物肥力的關(guān)鍵因子，土壤有機(jī)碳是土壤微生物生長(zhǎng)代謝的底物，微生物的數(shù)量會(huì)因植被類(lèi)型和土壤養(yǎng)分的不同而有所差異，其中土壤pH作為影響MBC含量的重要因子之一,pH對(duì)微生物的活性、有機(jī)質(zhì)的分解起重要作用，影響土壤養(yǎng)分元素的釋放，固定和遷移等，整體來(lái)說(shuō)，大多數(shù)土壤養(yǎng)分元素pH在6.5附近時(shí)，有效性比較高，本研究得出，在高海拔區(qū)域，pH呈現(xiàn)弱酸性(6.65～6.71)，有利于微生物的分解轉(zhuǎn)化，進(jìn)而增加土壤MBC的含量[36]；ROC是土壤TOC中易氧化、易分解的活性有機(jī)碳組分，能夠敏感地反映土壤有機(jī)碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化，它主要是受植被凋落物、根系分泌物分布的影響[37]，本研究發(fā)現(xiàn)表層ROC含量要顯著高于深土層，與多位學(xué)者[6,37]研究一致，這主要因?yàn)殡S著土層深度的增加，凋落物、根系等外源很難輸入到深土層，且微生物活躍性降低。DOC的含量變化與TOC、ROC、MBC。整體保持一致，且DOC有明顯的“表聚”現(xiàn)象。這可能是因?yàn)镈OC具有一定溶解性、并與TOC、ROC、MBC均受植物和微生物影響強(qiáng)烈，而且DOC存在的多少與土壤中的氧化物和黏土礦物對(duì)之的吸附作用有很強(qiáng)的相關(guān)性。本研究中，2 000 m海拔DOC含量明顯高于其他植被類(lèi)型，2 000 m植被多為一年生植物，生命周期短，凋落物注入到土壤中的周期短。表明各活性有機(jī)碳組分與總有機(jī)碳有很強(qiáng)烈的相關(guān)性，與前人的研究吻合[6,8,10,12,34,37]。

本研究中，各活性有機(jī)碳所占比例明顯不同，造成這種現(xiàn)象主要是因?yàn)椴煌椒y(cè)得的各活性有機(jī)碳的絕對(duì)大小在機(jī)制上是不同的，土壤各活性有機(jī)碳占TOC的比率大小依次為ROC>MBC>DOC，ROC所占TOC比例較高，這與許多研究者保持一致[8,38]。這可能是ROC不僅僅包含生物學(xué)上的活性有機(jī)碳庫(kù)，而MBC和DOC沒(méi)有包含土壤里的所有活性有機(jī)碳庫(kù)，僅占其中的一小部分。在同一海拔梯度內(nèi)ROC/TOC隨著土層加深逐漸降低，這與張仕吉研究一致[37]，而MBC/TOC、DOC/TOC并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律，這可能是因?yàn)檠芯繀^(qū)內(nèi)土層有效厚度較淺，隨著土層加深，土壤質(zhì)地越來(lái)越緊實(shí)，阻礙了枯落物向下遷移，土壤ROC含量變化比TOC變化更為劇烈。

土壤碳庫(kù)管理指數(shù)可以系統(tǒng)的反映土壤有機(jī)碳的變化，它受土壤碳庫(kù)指數(shù)與碳庫(kù)活度指數(shù)的共同影響，耿其明通過(guò)對(duì)唐縣坡改梯不同土地利用方式研究得出，不同年限以及不同利用方式均影響著整個(gè)土壤剖面下CMI、CPI、LI的變化[10]。本研究中，CMI隨著海拔不斷升高保持而遞增，CMI值越大，表明土壤肥力越高，更適合植被生長(zhǎng)。有機(jī)碳儲(chǔ)量的分布規(guī)律與TOC保持一致，隨海拔增長(zhǎng)不斷而遞增的趨勢(shì)。表明，亞高山2 000 m更適合TOC的儲(chǔ)存。

綜上所述，太行山內(nèi)219～2 000 m海拔區(qū)間內(nèi)不同海拔下土壤TOC、MBC、ROC、DOC、CMI、CPI、LI均表現(xiàn)出隨著海拔不斷遞增的趨勢(shì)，在不同土層內(nèi)，均表現(xiàn)出隨土層加深明顯下降的規(guī)律。0～40 cm土層內(nèi)，TOC、ROC、MBC和DOC的平均含量在5.02～37.93 g/kg、0.27～3.55 g/kg、9.24～64.51 mg/kg和75.46～413.78 mg/kg，均為亞高山草甸最高，荒草地最低；MBC/TOC、DOC/TOC沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律，ROC/TOC隨著土層加深逐漸降低，其中2 000 m 海拔下0～10 cmROC/TOC比值最高。表明亞高山草甸養(yǎng)分循環(huán)速率快，有利于有機(jī)碳的積累。在今后的太行山區(qū)，高海拔區(qū)域的植被應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)它們的保護(hù)，穩(wěn)定碳庫(kù)，低海拔區(qū)域應(yīng)該進(jìn)行人工植樹(shù)、退耕還林等措施來(lái)固碳。