山西太岳山不同林齡油松林土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的變化特征

高 雨，趙洪濤，郭銀花，張 歡，周志勇

(1北京林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與自然保護(hù)學(xué)院，北京100083；2山西太岳山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，山西 長(zhǎng)治 046000；3北京自然博物館，北京 100050)

土壤有機(jī)碳是衡量土壤質(zhì)量和可持續(xù)性發(fā)展的重要指標(biāo)之一[1-2]。土壤有機(jī)碳庫(kù)具有高度的異質(zhì)性特征，不同有機(jī)碳組分代表著不同功能的碳庫(kù)。相較于土壤總有機(jī)碳含量而言，某些特定的碳組分更能反映土壤質(zhì)量和土地管理措施的效果[3-6]。Chan等[6]改進(jìn)了Walkley等[7]的一種測(cè)定土壤中碳含量的方法，將土壤有機(jī)碳(SOC)分為4個(gè)具有不同氧化穩(wěn)定性的組分，它們分別為高氧化活性有機(jī)碳(F1)、中氧化活性有機(jī)碳(F2)、低氧化活性有機(jī)碳(F3)、穩(wěn)定有機(jī)碳(F4)。大量研究表明，不同氧化穩(wěn)定性碳組分的分布會(huì)影響土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，并且會(huì)不同程度地影響土壤碳循環(huán)涉及的各個(gè)過程[8-11]。因此，碳的氧化程度和不穩(wěn)定性被廣泛用于衡量農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)土壤中有機(jī)物的質(zhì)量[12-13]。

SOC及其組分含量因林齡的不同而異[14]，其變化規(guī)律一般不能用線性模型擬合。受土地利用類型的影響，SOC含量在植被恢復(fù)初期會(huì)先下降，之后隨著林齡的增加而逐漸增大[15]。邱甜甜[16]和曹吉鑫[17]對(duì)中國(guó)北方地區(qū)油松林土壤碳庫(kù)的研究均發(fā)現(xiàn)，油松林土壤有機(jī)碳平均含量和活性有機(jī)碳含量隨林齡的增大而呈顯著增加的趨勢(shì)，隨土層深度的增大而呈顯著降低的趨勢(shì)，具有比較強(qiáng)烈的表層富集現(xiàn)象。同時(shí)，土壤養(yǎng)分含量和顆粒組成的變化也會(huì)對(duì)土壤有機(jī)碳的氧化穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。Liu等[11]研究表明，添加氮會(huì)顯著改變土壤中F1和F4含量，但對(duì)F2和F3含量影響不顯著。郭春雷等[18]通過秸稈還田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤pH和陽(yáng)離子交換量的變化會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)的電荷密度和微生物活性，從而影響活性有機(jī)碳的含量。吳慶標(biāo)等[19]認(rèn)為，土壤顆粒吸附作用和土壤微團(tuán)聚體穩(wěn)定性的變化也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)碳及其組分的含量發(fā)生變化。由此可知，各種土壤因子都會(huì)直接或間接影響有機(jī)碳及其組分的含量和氧化穩(wěn)定性。

前人對(duì)山西省太岳山地區(qū)油松林生態(tài)系統(tǒng)的景觀格局[20]、森林生物量[21]、土壤碳儲(chǔ)量[22]、土壤呼吸[23]等進(jìn)行了研究，關(guān)于該地區(qū)不同林齡下油松林土壤總有機(jī)碳儲(chǔ)量及其氧化性的研究卻較少。本研究分析了不同林齡油松林土壤有機(jī)碳及其組分的變化特征，確定了不同演替階段油松林土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性，以期明確調(diào)控該地區(qū)土壤碳庫(kù)容量的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)因子。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于山西省長(zhǎng)治市沁源縣太岳山林區(qū)，地理坐標(biāo)36°40′01″ N，112°4′28″ E，海拔1 300～1 800 m。該地區(qū)為暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.6 ℃，年平均降水量665 mm，降雨集中在7，8和9月，占全年降水量的60%以上，無(wú)霜期130 d左右。研究區(qū)土壤類型主要為棕壤、褐壤等；山體基巖則以花崗巖、石灰?guī)r、頁(yè)巖和沙頁(yè)巖為主。本地區(qū)的代表樹種有油松(PinustabuliformisCarrière)、遼東櫟(QuercuswutaishanseaMary)、白樺(BetulaplatyphyllaSuk)和山楊(PopulusdavidianaDode) 。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與土樣采集

選取地形因子和土壤條件相對(duì)一致的40，80和110年生的油松林，在各林齡油松林內(nèi)布設(shè)4塊30 m×30 m的固定樣地，共12塊，樣地基本特征如表1所示。于2018年6月在各樣地內(nèi)采用“V”字形法隨機(jī)選取3個(gè)采樣點(diǎn)，用土鉆取0～10 和10～20 cm土層土樣，去除其中的植物根系、石頭等雜物，過孔徑2 mm土壤篩后裝入自封袋內(nèi)，標(biāo)記好編號(hào)，放入恒溫箱內(nèi)(溫度保持在4 ℃左右)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

表1 山西太岳山不同林齡油松林樣地的基本特征Table 1 Characteristics of sampling plots of Pinus tabuliformis forests with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

2.2 土樣基本理化性質(zhì)的測(cè)定

土壤pH值采用電位法測(cè)定(水(mL)土(g)比為2.5∶1)；土壤全氮(TN)含量采用凱氏定氮法測(cè)定；土壤全磷(TP)含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤陽(yáng)離子交換量(CEC)采用乙酸銨法測(cè)定；土壤黏粒(<2 μm)、粉粒(2～20 μm)、砂粒(20～2 000 μm)含量采用馬爾文激光粒度儀 (Mastersizer 2000，Malvern，UK) 測(cè)定，采用國(guó)際制土壤質(zhì)地分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤粒徑進(jìn)行分級(jí)；土壤酶(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纖維二糖水解酶(CBH))活性采用微孔板熒光分析法測(cè)定。

2.3 土壤總有機(jī)碳和有機(jī)碳組分的測(cè)定

SOC含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定。土壤有機(jī)碳組分采用Chan等[6]提出的濕氧化法測(cè)定，具體方法為：稱取1.000 0 g土樣，加入10 mL 0.167 mol/L的重鉻酸鉀后，分別加入5，10，20 mL的濃硫酸，然后用1 mol/L硫酸亞鐵滴定，所測(cè)結(jié)果分別為6，9，12 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳含量。SOC組分劃分如下： F1為6 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳；F2為9 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳減去6 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳；F3組分為12 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳減去9 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳；F4組分為SOC減去12 mol/L硫酸氧化的有機(jī)碳[9,24]。F1和F2被認(rèn)為是更易氧化的有機(jī)碳組分，而F3和F4被認(rèn)為是更難以降解的有機(jī)碳組分。

土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性指數(shù)按照下式計(jì)算[9]：

穩(wěn)定系數(shù)=(F3+F4)/(F1+F2)。

穩(wěn)定系數(shù)<1，則土壤中的不穩(wěn)定性有機(jī)碳組分占優(yōu)；穩(wěn)定系數(shù)>1，則土壤中的穩(wěn)定性有機(jī)碳組分占優(yōu)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Turkey’s-b多重比較和單因素方差分析(One-way ANOVA) 檢驗(yàn)同一林齡單變量或同一土層單變量的差異性。采用 Pearson’s Test檢測(cè)土壤有機(jī)碳與有機(jī)碳組分間的相關(guān)性。為了探究哪些環(huán)境因子對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分有重要影響，以土壤理化因子作為自變量、有機(jī)碳及其組分含量為因變量進(jìn)行線性回歸和多元逐步回歸，利用relweights( )函數(shù)計(jì)算的相對(duì)權(quán)重來(lái)表示不同環(huán)境因子對(duì)土壤總有機(jī)碳及其組分影響的貢獻(xiàn)率。

3 結(jié)果與分析

3.1 油松林SOC及其組分隨林齡的變化特征

圖1顯示，油松林土壤SOC含量為6.55～26.77 g/kg；隨林齡的增加SOC呈增大的趨勢(shì)，且80和110年生油松林SOC含量顯著大于40年生油松林(P<0.05)。SOC含量在不同土層間表現(xiàn)出一定的差異，其中80和110年生油松林0～10 cm土層SOC含量顯著大于10～20 cm土層(P<0.05)。圖2顯示，在土壤有機(jī)碳組分中，F(xiàn)1含量為1.24～2.99 g/kg，F(xiàn)2含量為0.24～0.48 g/kg，兩者含量在各土層均隨林齡的增加呈增大的趨勢(shì)，0～10 cm土層中F1和F2含量顯著大于10～20 cm土層(P<0.05)；F3含量為0.14～0.28 g/kg，在不同林齡和不同土層間F3含量差異均不顯著；F4含量為4.85～23.03 g/kg，隨林齡的增加呈增大的趨勢(shì)，且110年生油松林的F4含量顯著大于40年和80年油松林(P<0.05)，3個(gè)林齡油松林土壤F4含量在不同土層間表現(xiàn)出垂直差異，其中80和110年生油松林0～10 cm土層F4含量顯著大于10～20 cm土層(P<0.05)。3個(gè)林齡梯度下，土壤SOC各組分含量由高到低依次為F4>F1>F2>F3。

圖柱上標(biāo)不同大寫字母表示同一土層不同林齡差異顯著(P<0.05)，標(biāo)不同小寫字母表示同一林齡不同土層差異顯著(P<0.05)。下圖同Different capital letters indicate significant differences among forest ages at same layer (P<0.05),and different lowercase letters indicate significant differences among soil layers at same forest age (P<0.05).The same below圖1 山西太岳山不同林齡油松林土壤有機(jī)碳(SOC)含量的變化 Fig.1 Changes of soil total organic carbon content in Pinus tabuliformis forests with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

F1.高氧化活性有機(jī)碳；F2.中氧化活性有機(jī)碳；F3.低氧化活性有機(jī)碳；F4.穩(wěn)定有機(jī)碳 F1.Highly oxidizing organic carbon;F2.Medium oxidizing active organic carbon;F3.Low oxidation active organic carbon;F4.Stable organic carbon fraction. 圖2 山西太岳山不同林齡油松林土壤有機(jī)碳組分含量的變化Fig.2 Changes of organic carbon components in Pinus tabuliformis forests with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

圖3顯示，(F1+F2)/SOC為0.12～0.24，隨林齡的增長(zhǎng)總體呈降低的趨勢(shì)，40年生油松林的(F1+F2)/SOC極顯著大于80和110年生的油松林(P<0.01)。(F3+F4)/SOC為0.7～0.87，隨林齡的增大呈遞增趨勢(shì)，0～10 cm土層110年生油松林(F3+F4)/SOC顯著大于40年和80年生油松林(P<0.05)，10～20 cm土層各林齡間(F3+F4)/SOC無(wú)顯著性差異。有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)為2.69～6.60，在不同林齡間的變化趨勢(shì)為110年>80年>40年，40年生油松林的有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)顯著小于其他林齡油松林(P<0.05)，在同一林齡下不同土層的土壤有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)并無(wú)顯著差異。

圖3 山西太岳山不同林齡油松林土壤氧化有機(jī)碳組分占總有機(jī)碳含量的比值和有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)Fig.3 Ratio of oxidizable organic carbon to soil organic carbon and organic carbon stability coefficient of Pinus tabuliformis forest with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

3.2 不同林齡油松林土壤理化性質(zhì)和酶活性的差異性

表2顯示，各土層土壤中由黏粒和粉粒組成的較細(xì)顆粒占優(yōu)勢(shì)，占比均在54%以上。0～10 cm土層中，黏粒含量為6.74%～8.86%，粉粒含量為47.63%～48.81%，二者均隨林齡的增加而呈降低趨勢(shì)；砂粒含量為42.33%～45.62%，隨林齡的增加而增加。10～20 cm土層中，黏粒含量的變化規(guī)律與上層土壤相同，即隨著林齡的增加呈降低的趨勢(shì)；粉粒含量隨林齡的增大呈先增加后降低的趨勢(shì)；砂粒含量隨林齡的增大呈降低的趨勢(shì)。土壤顆粒組成在不同土層間并未表現(xiàn)出垂直變異性。

表2 山西太岳山不同林齡油松林不同粒徑土壤顆粒的分布Table 2 Soil particle size distribution in Pinus tabuliformis forests with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

表3顯示，土壤pH為6.38～7.54 ，同一土層土壤pH隨林齡的增大呈先降低后增大趨勢(shì),但各林齡間差異不顯著；同一林齡下10～20 cm土層pH顯著大于0～10 cm土層(P<0.05)。TN含量為0.76～1.73 g/kg，其中80和110年生油松林土壤全氮含量顯著大于40年生油松林(P<0.05)；相同林齡下上層土壤TN含量較下層土壤高。TP含量為0.35～0.40 g/kg，在不同土層和不同林齡油松林之間TP含量差異均不顯著。CEC為13.87～19.64 cmol/kg，隨林齡的增大呈遞增趨勢(shì)；同一林齡下上層土壤CEC均大于下層土壤。土壤BG活性為30.68～119.44 nmol/(g·h)，隨林齡的增加呈增大趨勢(shì);同一林齡下上層土壤BG活性顯著高于下層土壤(P<0.05)。土壤CBH活性為1.88～14.01 nmol/(g·h)，隨林齡的增加呈增大的趨勢(shì)；同一林齡下上層土壤CBH活性顯著高于下層土壤(P<0.05)。

表3 山西太岳山不同林齡油松林土壤化學(xué)性質(zhì)與酶活性 Table 3 Soil chemical properties and enzyme activities of Pinus tabuliformis forests with different ages in Mt.Taiyue,Shanxi

3.3 油松林凋落物和生態(tài)因子對(duì)土壤有機(jī)碳及其組分的影響

由Pearson相關(guān)性分析結(jié)果(表4)可知，F(xiàn)1與F2、F4、SOC之間具有顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系； F4與SOC之間具有極顯著正相關(guān)關(guān)系。

由地表凋落物現(xiàn)存量(表1)和線性回歸分析(表5)可知，40，80和110年生油松林的地表凋落物現(xiàn)存量隨林齡的增加而增大，土壤有機(jī)碳含量隨凋落物現(xiàn)存量的增加均呈逐漸增大的趨勢(shì)，且相關(guān)性顯著。F1、F2和F4含量隨凋落物現(xiàn)存量的增加呈增大趨勢(shì)，F(xiàn)3含量隨凋落物現(xiàn)存量的增加呈減小趨勢(shì)。

表4 山西太岳山油松林土壤有機(jī)碳及其組分間的相關(guān)性Table 4 Correlation between soil organic carbon and oxidized organic carbon components of Pinus tabuliformis forests in Mt.Taiyue, Shanxi

表5 山西太岳山油松林土壤有機(jī)碳及其組分與地表凋落物現(xiàn)存量的線性回歸分析Table 5 Linear regression analysis of soil organic carbon and surface litter standing crop of Pinus tabuliformis forests in Mt.Taiyue,Shanxi

以油松林土壤有機(jī)碳及其組分為因變量，以TN、TP含量和pH、陽(yáng)離子交換量、β-1,4-葡萄糖苷酶活性、纖維二糖水解酶活性及土壤砂粒、粉粒和黏粒含量為自變量，進(jìn)行逐步回歸，得到回歸方程(表6)。

表6 山西太岳山油松林土壤有機(jī)碳及其組分和土壤理化性質(zhì)的多元回歸分析Table 6 Multiple stepwise regression of soil organic carbon,oxidized organic carbon components and soil physical and chemical properties of Pinus tabuliformis forests in Mt.Taiyue,Shanxi

表6顯示，絕大多數(shù)土壤理化性質(zhì)對(duì)有機(jī)碳及其組分有顯著的影響(P<0.05)。F1含量主要受全氮、陽(yáng)離子交換量、粉粒含量、砂粒含量和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的綜合影響，它們對(duì)F1的貢獻(xiàn)率分別為34.68%，25.52%，1.63%，0.91%和37.26%；F2含量主要受pH和β-1,4-葡萄糖苷酶活性的影響，它們對(duì)F2的貢獻(xiàn)率分別為41.31%和58.69%；F3含量主要受粉粒含量以及β-1,4-葡萄糖苷酶和纖維二糖水解酶活性的綜合影響，它們對(duì)F3的貢獻(xiàn)率分別為23.90%，27.15%和48.95%；F4含量主要受pH、全氮、黏粒含量、粉粒含量和砂粒含量的綜合影響，它們對(duì)F4的貢獻(xiàn)率分別為6.64%，80.34%，10.92%，1.42%和0.68%；總有機(jī)碳主要受pH、全氮含量、全磷含量和陽(yáng)離子交換量的綜合影響，它們對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率分別為8.04%，55.11%，5.94%和30.91%。

4 討 論

4.1 不同林齡油松林土壤有機(jī)碳及其組分的變化特征

森林SOC的主要來(lái)源是植物地表凋落物、根系分泌物及根系凋落物分解所產(chǎn)生的碎屑等[25]。本研究中，油松林SOC含量隨林齡的增加而增大，隨土層深度的增加而減小,這與胡會(huì)峰等[26]有關(guān)油松人工林土壤有機(jī)碳的研究結(jié)果比較一致。這是因?yàn)殡S著林齡的增大，林內(nèi)環(huán)境條件和林下植被覆蓋情況不斷改善，大量枯枝落葉以及樹根的更新導(dǎo)致林下凋落物逐年積累，平均厚度和現(xiàn)存量逐漸增大[27]，使得其土壤有機(jī)質(zhì)的積累更多[28]；而林內(nèi)環(huán)境條件和植被覆蓋的改善，使得微生物活動(dòng)更加強(qiáng)烈，凋落物分解速率加快，營(yíng)養(yǎng)元素更易釋放[29]，有機(jī)物向土壤內(nèi)的輸入增多，從而促進(jìn)了有機(jī)碳的積累[30]。本研究中，各林齡油松林0～10 cm土層的總有機(jī)碳含量大于10～20 cm土層，是因?yàn)橹参锛?xì)根在土壤表層的分布密度更大[31]，凋落物分解后形成的有機(jī)質(zhì)在0～10 cm土層中積累較多，使得0～10 cm土層土壤有機(jī)碳含量高于10～20 cm土層，呈現(xiàn)表聚效應(yīng)[32]。隨著林齡的增加，土壤有機(jī)碳各個(gè)組分的含量總體呈增大的趨勢(shì)，但只有F4含量在不同林齡間有顯著差異，且其含量顯著高于其他組分，說明F4是影響該地區(qū)不同林齡有機(jī)碳變化的主要因素。凋落物現(xiàn)存量與F4含量的擬合效果最好，且二者之間具有極顯著的相關(guān)性，說明凋落物輸入對(duì)穩(wěn)定性有機(jī)碳的積累具有促進(jìn)作用。分析其原因是由于油松林地下生物量隨林齡的增加而增大[33]，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)根和根際沉積對(duì)土壤的輸入，從而促進(jìn)土壤中穩(wěn)定有機(jī)碳的積累[11]。

4.2 不同林齡油松林土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的變化特征

土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性是指土壤有機(jī)碳抵抗氧化分解的能力，是土壤有機(jī)碳的一種性質(zhì)，穩(wěn)定系數(shù)越大，則土壤有機(jī)質(zhì)越難分解。與一般土壤相比，肥沃土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)更小[34]。土壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例((F1+F2)/SOC)能反映土壤活性碳庫(kù)的狀況，其值越大，說明土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性越差[35]。本研究中，3個(gè)林齡梯度中，40年油松林土壤的活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例顯著高于其他林齡油松林(P<0.05)，活性有機(jī)碳占比隨著林齡的增加總體呈降低的趨勢(shì)。說明隨著林齡的增加，土壤活性有機(jī)碳含量降低，從而減少了土壤中有機(jī)碳通過氧化而損失的風(fēng)險(xiǎn)性。隨著林齡的增加，(F3+F4)/SOC的值依次增大，與土壤有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)的變化規(guī)律相符，且該值均大于0.7，表明研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)碳的形態(tài)以穩(wěn)定性有機(jī)碳組分為主，這是因?yàn)殡S著林齡的增加，分解緩慢的穩(wěn)定性有機(jī)碳在土壤中積累，土壤有機(jī)碳庫(kù)的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，這與Wang等[36]對(duì)中國(guó)華北地區(qū)樟子松林土壤碳庫(kù)的研究結(jié)果一致。

4.3 油松林土壤理化性質(zhì)對(duì)有機(jī)碳及其組分的影響

土壤有機(jī)碳及其組分的含量變化是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，受氣候、土壤理化性質(zhì)、土壤生物活動(dòng)及人為干擾等多種因素的影響。本研究的逐步回歸分析結(jié)果顯示，F(xiàn)1、F3和F4組分受土壤質(zhì)地的影響較大，在0～10 cm土層，土壤黏粒和粉粒含量隨林齡的增加而降低，其與有機(jī)碳組分之間大多存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與杜雅仙等[37]的研究結(jié)果一致;各林齡油松林土壤以黏粒和粉粒為代表的細(xì)顆粒含量高，易與土壤有機(jī)碳緊密結(jié)合，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使得有機(jī)碳的穩(wěn)定性提高[38]。

本研究的相關(guān)性分析結(jié)果表明，F(xiàn)1和F4與SOC存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而F2和F3與SOC間無(wú)明顯的相關(guān)性，說明氧化有機(jī)碳各組分的變化受到SOC的影響，但SOC含量的變化不能完全直接反映其轉(zhuǎn)化過程。本研究的多元回歸結(jié)果顯示，土壤pH與SOC和F4含量間均有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與黃曉強(qiáng)等[28]對(duì)北京山區(qū)油松人工林土壤pH與SOC相關(guān)性的研究結(jié)果一致。本研究中，SOC及其組分與土壤養(yǎng)分呈正相關(guān)關(guān)系，TN含量對(duì)F1、F4和SOC的貢獻(xiàn)率分別為34.68%，80.34%和55.11%；陽(yáng)離子交換量對(duì)F1和SOC的貢獻(xiàn)率超過25%;TP含量對(duì)SOC的貢獻(xiàn)率也超過5%。說明土壤養(yǎng)分也是有機(jī)碳庫(kù)及其周轉(zhuǎn)過程的主要影響因素[39-40]，陽(yáng)離子交換量及TN和TP含量隨林齡的增加總體呈增大趨勢(shì)，與SOC、F1、F2和F4含量的變化相同。土壤養(yǎng)分含量影響了土壤微生物的活性，養(yǎng)分的積累能夠促進(jìn)微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解，進(jìn)而增加土壤SOC的含量。

β-1,4-葡萄糖苷酶和纖維二糖水解酶在土壤表層具有較高活性，將來(lái)自纖維素的二糖、三糖水解為小分子的葡萄糖，而葡萄糖糖類是土壤微生物的主要能量來(lái)源，其含量的增加有助于促進(jìn)微生物對(duì)地表凋落物的分解[41]，進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)碳向土壤中輸入。本研究中，隨著林齡的增加，土壤β-1,4-葡萄糖苷酶和纖維二糖水解酶活性均呈增大的趨勢(shì)，2種酶活性的增大促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的分解，從而增加了SOC、F1和F2的含量。Jaffrain等[42]的研究也表明，β-1,4-葡萄糖苷酶等水解酶對(duì)土壤SOC積累有直接的積極效應(yīng)。因此，土壤酶活性和養(yǎng)分含量在土壤碳循環(huán)中有重要作用，且它們可能通過改變有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性來(lái)改變土壤不同氧化活性有機(jī)碳組分的含量。

5 結(jié) 論

太岳山油松林土壤中，SOC含量、養(yǎng)分含量、酶活性和地表凋落物現(xiàn)存量都隨著油松林林齡的增加總體呈增大趨勢(shì)，使得土壤理化性狀不斷改善。有機(jī)碳組分中含量占主導(dǎo)地位的是氧化活性較低的穩(wěn)定有機(jī)碳。油松林成熟后SOC更多以穩(wěn)定的形態(tài)儲(chǔ)存在土壤中，土壤有機(jī)碳庫(kù)穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。