基于中國土壤系統(tǒng)分類土綱的河北省土壤有機碳和氮含量與密度對比分析

高琳 龍懷玉 陳曉遠 張登山 林昌華

摘要： 區(qū)域土壤有機碳、氮含量調(diào)查在構(gòu)建全球土壤碳、氮循環(huán)的認識中具有重要作用。以河北省實地調(diào)查和試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)162個典型土壤剖面的數(shù)據(jù)，分析1 m土體中不同土綱的土壤有機碳、氮含量和密度差異及其原因。結(jié)果表明，（1）不同診斷表層、診斷特性土壤的有機碳、氮含量及密度值差異顯著（ P<? 0.05），有機表層、草氈表層和暗沃表層明顯高于其他診斷表層，具有有機土壤物質(zhì)診斷特性和均腐殖質(zhì)診斷特性的土壤有機碳、氮含量高于其他土壤。（2）不同土綱的土壤有機碳含量和密度均以0～ 25.0 cm土層最高，呈現(xiàn)出較明顯的表聚現(xiàn)象。1 m土體中，有機土、均腐土和潛育土有機碳含量和密度均顯著高于其他土綱（ P < 0.05）。（3）不同土綱的土壤全氮含量和密度隨剖面深度的增加而減少，1 m土體中，有機土、均腐土全氮含量和密度均顯著高于其他土綱（ P < 0.05）。（4）河北省不同土綱1 m土體中土壤 C / N 介于10～ 20，有機土、潛育土和均腐土 C/N 較高，有利于有機碳、氮的累積。河北省不同土綱的土壤有機碳、氮含量、密度和 C/N 存在一定差異，土綱類型的確定有助于了解土壤有機碳、氮的性質(zhì)，為合理利用土壤提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞： 土壤有機碳; 氮; 中國土壤系統(tǒng)分類; 土綱; 河北省

中圖分類號： S155.3?? 文獻標識碼： A?? 文章編號： 1000-4440（2022）03-0657-09

Comparation of organic carbon and nitrogen contents and densities of major soil orders in Hebei province based on Chinese soil taxonomy

GAO Lin 1，2 ， LONG Huai-yu 3 ， CHEN Xiao-yuan 1 ， ZHANG Deng-shan 2 ， LIN Chang-hua 1

（1.Henry Fok College of Biology and Agriculture， Shaoguan University， Shaoguan 512005， China; 2.Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Xining 810016， China; 3.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China）

Abstract： Regional soil organic carbon and nitrogen play an important role in the understanding of global soil carbon and nitrogen cycles. Based on the field survey and measured data of 162 typical soil profiles， the differences in soil organic carbon content （ SOC ）， soil organic carbon density （ SOCD ）， total nitrogen content （ TN ） and nitrogen density （ ND ） in 1 m soil were analyzed and discussed on the scale of soil order， and their causes were discussed. Results showed that there were significant differences in ?SOC ， ?SOCD ， ?TN ?and ?ND ?in soils with different diagnostic horizons or characteristics. The ?SOC ， ?SOCD ， ?TN ?and ?ND ?in which those of the Histic epipedon， Mattic epipedon and Mollic epipedon were significantly higher than those of other diagnostic horizons， and ?SOC ?and ?TN ?of the soils with diagnostic characteristics of organic soil materials and isohumic property were higher than those of other soils. ?SOC ?and ?SOCD ?under different soil oders were the highest in 0-25.0 cm soil layer， showing obvious surface accumulation phenomenon. In 1 m soil， ?SOC ?and ?SOCD ?of Histosols， Gleisols and Isohumosols were significantly higher than those of other soil orders （ P <0.05）. ?TN ?and ?ND ?of all soil orders decreased with the increase of profile depth. In 1 m soil， ?TN ?and ?ND ?of Histosols and Isohumosols were significantly higher than those of other soil orders （ P <0.05）. ?C/N ?ratios of 1 m soil of all soil orders in Hebei province ranged from 10 to 20， and ?C/N ?ratios of Histosols， Gleisols and Isohumosols were higher， which was conducive to the accumulation of organic carbon and nitrogen. The ?SOC ， ?SOCD ， ?TN ， ?ND ?and ?C/N ?are different among different soil orders in Hebei， the determination of soil order is helpful to understand the properties of soil organic carbon and nitrogen， and provide key basic data for rational utilization of soil.

Key words： soil organic carbon; nitrogen; Chinese soil taxonomy; soil order; Hebei province

土壤有機碳、氮是全球碳、氮儲量的重要組成部分，全球約有1 500 ?Gt碳、95 Gt氮儲存于土壤中 [1] ，0～ 100.0 cm土壤碳儲量約是大氣碳儲量的2倍，0～ 100.0 cm土壤氮儲量約是植被氮儲量的3倍 [2] ，土壤有機碳、氮積累和分解的微小變幅，對全球的碳平衡都將會產(chǎn)生重大影響，進而影響到全球氣候變化 [3-4] 。此外，土壤有機碳、氮也與土壤微生物群落、物理化學(xué)特性以及農(nóng)作物產(chǎn)量關(guān)系密切，是土壤肥力的重要表征，是全球生物化學(xué)系統(tǒng)、土壤-植物系統(tǒng)的基礎(chǔ)元素。中國土壤系統(tǒng)分類是以診斷層（診斷表層和表下層）和診斷特性（診斷層性質(zhì)）為基礎(chǔ)，以發(fā)生學(xué)理論為指導(dǎo)的定量化的分類體系 [5-6] ，系統(tǒng)分類土綱是土壤理化性質(zhì)等屬性信息的重要載體，土壤類型不同，其物理化學(xué)性狀不同，其生產(chǎn)能力、固碳潛力和氮素供應(yīng)能力等土壤屬性和功能指標也不相同。土壤碳、氮是全球碳平衡、氣候變化、土壤生產(chǎn)力以及農(nóng)作物產(chǎn)量研究中至關(guān)重要的屬性指標，探究不同土壤類型的有機碳、氮含量、密度分布特征，對研究土壤碳循環(huán)、全球碳變化、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近30年來中國科研工作者們積極開展土壤碳、氮研究，利用全國第二次土壤普查資料，結(jié)合不同時期的土壤采樣和出版文獻等數(shù)據(jù) [7] ，通過地面觀測和3S技術(shù) [8] ，對全國區(qū)域 [9-10] 及青海省、廣東省、湖北省、甘肅省、安徽省、廣西省、貴州省、陜西省和云南省等 [11-19] 不同省域，以及黃土高原 [20] 、青藏高原 [21-23] 等不同流域的土壤有機碳、氮含量和儲量進行了大量的研究工作，得到不同流域和省域尺度的土壤有機碳、氮數(shù)據(jù)。河北省地處黃河以北，是中國北方的農(nóng)業(yè)大省，耕地面積約占全省土地面積的87.5%。在河北省土壤有機碳、氮的研究中，主要基于1999 年、2005年實施全國多目標區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查工作的結(jié)果，對河北平原土壤有機碳和無機碳的分布及碳儲量進行估算和研究 [24] 。目前在河北省土壤碳庫的研究上缺乏系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)， 而診斷層及診斷特性是確定土壤類別的依據(jù)，不同土綱的土壤碳、氮含量影響土壤的功能性，了解不同土綱剖面不同層次的有機碳、氮含量的特征是合理利用土壤的關(guān)鍵。然而現(xiàn)在鮮有基于系統(tǒng)分類土綱的河北省土壤有機碳、氮儲量研究，不利于提高基于土壤類型的有機碳、氮儲量預(yù)測的精度和土壤資源的合理利用。因此本研究以河北省中國土壤系統(tǒng)分類的主要土綱為研究對象，以實地調(diào)查和室內(nèi)分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)全省162個土壤剖面土壤有機碳、氮含量的實測數(shù)據(jù)，計算河北省不同系統(tǒng)分類土綱下土壤剖面有機碳、氮含量和密度，分析不同分類土綱土壤的有機碳、氮含量和密度的差異，以期為土壤碳、氮儲量評估提供借鑒，為區(qū)域性土地資源的合理利用及對中國土壤碳庫貢獻量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

河北省地處華北腹地，位于北緯 36°03′～ 42°40′，東經(jīng)113°27′～ 119°50′，總面積1.885× 10 5 ?km 2 ，東臨渤海，南望黃河，西靠太行，北依燕山 [25] 。地勢西北高、東南低，由西北向東南傾斜，兼有高原、山地、丘陵、盆地、平原和湖泊等地貌類型，屬半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，平均年降水量350～ 770 mm。成土母質(zhì)主要包括殘積物、坡積物及黃土母質(zhì)等;植被類型主要有闊葉林和農(nóng)作物栽培植被等;在發(fā)生分類體系中，土壤類型以褐土、潮土、棕壤為主要土類，地帶性土壤為褐土。河北省耕作歷史悠久，各類自然土壤已熟化為農(nóng)業(yè)土壤。土地利用類型主要有耕地、林地以及草地等。

1.2 研究方法

1.2.1 樣點設(shè)置與采集 本研究依托國家科技部啟動的國家科技基礎(chǔ)性工作專項“中國土系調(diào)查與《中國土系志》編制（2008FY110600）”，于2009- 2011年在河北省進行野外實地調(diào)查和布點，根據(jù)土壤發(fā)生學(xué)理論，充分考慮到成土母質(zhì)、地形、植被、氣候和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等因素，基于1∶ 5.0× 10 5 的地質(zhì)圖、1∶ 1.0× 10 5 的土地利用圖、1∶ 5.0× 10 5 的土壤圖、1∶ 2.5× 10 4 的DEM圖和1∶ 2.5× 10 4 的行政區(qū)劃圖等基本資料，通過ArcGIS軟件空間疊加得到不同地質(zhì)、土地利用、地形地貌和土壤類型等因素的景觀綜合體，根據(jù)省級尺度下可達性、代表性和均勻性的原則，篩選、調(diào)整并確定樣點位置，共布設(shè)162個土壤剖面點。剖面采集均按《野外土壤描述與采樣手冊》 [26] 的要求，挖掘長1.5 m、寬1.5 m、深1.0 m 的土壤剖面，并記錄土壤剖面和土壤環(huán)境狀況，劃分發(fā)生學(xué)層次，獲取直徑> 2 mm的石礫體積含量。按發(fā)生學(xué)層次由下至上分層取樣，每層各取3個重復(fù)土樣，將每個土壤剖面中同一層次的土壤樣品混合均勻，除去土樣中的植物體等雜質(zhì)，按四分法去除多余土樣后裝入無菌袋帶回實驗室供室內(nèi)分析。2011- 2013年完成土壤樣品和土壤屬性指標的測定，2013- 2017年依據(jù)中國土壤系統(tǒng)分類，確定出有機土（1個樣品）、潛育土（4個樣品）、人為土（6個樣品）、鹽成土（9個樣品）、均腐土（19個樣品）、淋溶土（21個樣品）、雛形土（62個樣品）和新成土（40個樣品）8個土綱。剖面點分布如圖1所示。

1.2.2 樣品指標測定與計算 土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干、磨碎、過篩后，土壤容質(zhì)量測定采用環(huán)刀法， pH測定采用酸度計法，有機碳含量測定采用濃硫酸-重鉻酸鉀氧化法，全氮含量測定采用凱氏定氮法 [27] 。本研究將土壤剖面的深度統(tǒng)一為0～ 100.0 cm，根據(jù)剖面厚度加權(quán)平均的方法，將土壤剖面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為等間隔深度（0～ 25.0 cm、25.1～ 50.0 cm、50.1～ 75.0 cm和75.1～ 100.0 cm）剖面的數(shù)據(jù)。如某一剖面可能為0～ 15.0 cm、15.1～ 30.0 cm等，那么0～ 25.0 cm的有機碳含量為[（0～ 15.0 cm有機碳含量）×15/25+ （15.1～ 30.0 cm有機碳含量）×5/25]，以此類推，計算0～ 25.0 cm、25.1～ 50.0 cm、50.1～ 75.0 cm和75.1～ 100.0 cm cm土壤剖面 ?[28] 的有機碳、氮含量及密度。

土壤有機碳密度（ SOCD ）、氮密度（ ND ）分別指單位面積一定深度的土層中土壤有機碳、氮的儲量。兩者采用公式如下：

SOCD=0.1× SOC i ×γ× H i ×1-δ 2? 100

ND=0.1× TN i ×γ× H i ×1-δ 2? 100

式中， SOCD 、 ND 分別代表土壤有機碳密度、氮密度，kg/m 2? ; i 代表不同土層層次; SOC 、 TN 分別代表土壤有機碳含量、氮含量（%）; γ ?表示容質(zhì)量，g/cm 3? ; H 表示土層的厚度，cm; δ 2 表示土壤中直徑> 2 mm的石礫含量百分比（%）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)用Microsoft Access 2016數(shù)據(jù)庫和Microsoft Excel 2016進行整理，利用IBM Statistics SPSS 21.0對不同土綱下土壤有機碳、氮密度進行單因素方差分析，利用ArcGIS10.4制作剖面點的空間分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同診斷層和診斷特性的土壤有機碳、氮特征

《中國土壤系統(tǒng)分類》中劃分了11個診斷表層、20個診斷表下層及25個診斷特性 [5] 。河北省8個土綱的診斷表層主要包括暗沃表層、淡薄表層、有機表層、草氈表層、灌淤表層、水耕表層和肥熟表層等;診斷表下層主要包括雛形層、鈣積層、粘化層和漂白層等;診斷特性主要包括有機土壤物質(zhì)、均腐殖質(zhì)特性、冷性/溫性土壤溫度狀況、半干潤/濕潤/潮濕土壤水分情況、氧化還原特征和石灰性等。

表1為162個樣點中不同診斷表層土壤的有機碳、氮含量及密度值，可以看出，有機表層、草氈表層和暗沃表層的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 較高。6個不同診斷表層土壤的有機碳、氮含量及密度值大小均依次為有機表層>草氈表層>暗沃表層>水耕表層>淡薄表層>灌淤表層，其中，有機表層、草氈表層和暗沃表層的 SOC 和 SOCD 顯著高于其他診斷表層（ P < 0.05），有機表層和暗沃表層的 TN 和 ND 顯著高于其他診斷表層（ P < 0.05），而淡薄表層、水耕表層和灌淤表層之間的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 差異不顯著（ P > 0.05）。不同診斷表下層土壤的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 差異不顯著（ P > 0.05）。不同土壤類型具有的診斷特性不同，土壤的有機碳、氮含量及密度值差異顯著。從表2可以看出，土體中具有有機土壤物質(zhì)特性的土壤其 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 最高，具有均腐殖質(zhì)特性的土壤次之，明顯高于其他土壤（ P < 0.05），除了這2種診斷特性，含有其他診斷特性的土壤中， SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 差異不顯著（ P > 0.05）。

2.2 不同土綱的有機碳含量及其密度的剖面垂直分布特征

從表3可以看出，不同土綱0～ 100.0 cm土層中的有機碳存在顯著差異，土壤有機碳含量大小依次為有機土> 潛育土> 均腐土> 新成土> 雛形土> 鹽成土> 人為土> 淋溶土，其中潛育土 SOC 與其他土綱 SOC 呈現(xiàn)顯著性差異（ P < 0.05），此外，淋溶土的 SOC 顯著低于雛形土、新成土和均腐土（ P < 0.05），均腐土顯著高于雛形土、人為土、鹽成土和淋溶土（ P < 0.05）。在0～ 100.0 cm深度的垂直分布上，不同土層的有機碳含量存在顯著差異（ P < 0.05），從表層至底層 SOC 呈現(xiàn)遞減趨勢，依次為0～ 25.0 cm>25.1～50.0 cm>50.1～75.0 cm>75.1～100.0 cm，其中0～ 25.0 cm土層中土壤 SOC 與其他土層 SOC 存在顯著差異（ P < 0.05），其他土層之間差異不顯著（ P < 0.05）。

具體到土層上，0～ 25.0 cm土層中潛育土的土壤 SOC 顯著高于其他土綱（ P < 0.05）。25.1～ 50.0 cm和50.1～ 75.0 cm土層中均腐土與潛育土的土壤SOC顯著高于其他土綱（ P < 0.05），其他土綱間差異不顯著（ P > 0.05）。在75.1～ 100.0 cm土層中各土綱間的土壤 SOCD 差異不顯著（ P > 0.05）。

表4為不同土綱0～ 25.0 cm、25.1～ 50.0 cm、50.1～ 75.0 cm和75.1～ 100.0 cm的 SOCD 的計算結(jié)果。從表4可以看出，不同土綱土壤剖面的有機碳密度差異顯著性，土壤 SOCD 大小依次為有機土>均腐土>潛育土>雛形土>人為土>淋溶土>鹽成土>新成土，其中潛育土和均腐土的 SOCD 分別顯著高于其他土綱 SOCD （ P < 0.05），雛形土的 SOCD 顯著低于潛育土、均腐土，顯著高于新成土（ P < 0.05），人為土、淋溶土和鹽成土的 SOCD 差異不顯著（ P > 0.05）。在0～ 100.0 cm的垂直分布上，不同土層的有機碳密度在存在顯著差異，從表層至底層 SOCD 呈現(xiàn)遞減趨勢，依次為0～ 25.0 cm> 25.1～ 50.0 cm> 50.1～ 75.0 cm> 75.1～ 100.0 cm，其中0～ 25.0 cm土層中土壤 SOCD 顯著高于其他層次土壤（ P < 0.05），25.1～ 50.0 cm土層中土壤 SOCD 顯著高于75.1～ 100.0 cm（ P < 0.05）。

具體到土層上， 0～ 25.0 cm和25.1～ 50.0 cm土層中潛育土、均腐土土壤 SOCD 顯著高于其他土綱（ P < 0.05），其他土綱間土壤 SOCD 差異不顯著（ P > 0.05）。50.1～ 75.0 cm土層中均腐土的 SOCD 均顯著高于其他土層（ P < 0.05），其他土綱間土壤 SOCD 差異不顯著（ P > 0.05）。在75.1～ 100.0 cm土層中各土綱間土壤 SOCD 差異不顯著（ P > 0.05）。

2.3 不同土綱土壤氮含量及其密度的剖面垂直分布特征

從表5可以看出，不同土綱0～100.0 cm土層中土壤氮含量存在顯著差異，土壤 TN 大小依次為有機土>潛育土>均腐土>新成土>雛形土>人為土>鹽成土>淋溶土。其中，潛育土土壤氮含量顯著高于其他土綱（ P < 0.05），均腐土、新成土以外的其他土綱差異顯著（ P < 0.05），淋溶土與除人為土和鹽成土以外的土綱差異顯著（ P < 0.05）。在0～ 100.0 cm深度范圍內(nèi)，隨著土壤深度的增加，土壤 TN 逐漸降低，不同土層的土壤 TN 存在顯著差異，依次為0～ 25.0 cm>25.1～ 50.0 cm>50.1～ 75.0 cm>75.1～ 100.0 cm，其中0～ 25.0 cm與其他土層土壤 TN 存在顯著差異（ P < 0.05），25.1～ 50.0 cm土層 TN 與75.1～ 100.0 cm土層呈現(xiàn)顯著差異（ P < 0.05）。

具體到土層上，同一土層不同土綱間土壤 TN 差異顯著（ P < 0.05）。0～ 25.0 cm土層中潛育土土壤 TN 顯著高于其他土綱（ P < 0.05），淋溶土與除人為土和鹽成土以外的其他土綱差異顯著（ P < 0.05），雛形土、均腐土、人為土和新成土間土壤 TN 差異不顯著。25.1～50.0 cm土層中均腐土顯著高于除潛育土以外的其他土綱（ P < 0.05），其他土綱之間差異不顯著（ P > 0.05）。50.1～ 75.0 cm土層中均腐土土壤 TN 顯著高于其他土綱（ P < 0.05）。75.1～ 100.0 cm土層中各土綱間 TN 差異不顯著（ P > 0.05）。

從表6可以看出，不同土綱土壤剖面的氮密度存在顯著差異，土壤 ND 依次為有機土> 均腐土> 潛育土> 人為土> 雛形土> 淋溶土> 鹽成土> 新成土。其中，均腐土土壤 ND 顯著高于除潛育土以外的其他土綱（ P < 0.05），新成土土壤 ND 顯著低于與除鹽成土以外的其他土綱（ P < 0.05），雛形土、淋溶土和人為土之間差異不顯著（ P > 0.05）。在0～ 100.0 cm深度范圍內(nèi)，隨著土壤深度的增加，土壤 ND 逐漸降低，不同土層的土壤 ND 存在顯著差異，依次為0～ 25.0 cm> 25.1～ 50.0 cm> 50.1～ 75.0 cm>75.1～ 100.0 cm，其中0～ 25.0 cm和25.1～ 50.0 cm土層土壤 ND 顯著高于其他土層（ P < 0.05），50.1～ 75.0 cm土層與75.1～ 100.0 cm土層土壤 ND 差異不顯著（ P < 0.05）。

具體到土層上，同一土層不同土綱間的土壤 ND 差異顯著（ P < 0.05）。0～ 25.0 cm土層中潛育土和均腐土顯著高于其他土綱土壤 ND （ P < 0.05），淋溶土和新成土土壤 ND 的差異顯著（ P < 0.05）。25.1～ 50.0 cm土層中潛育土顯著高于除均腐土以外的其他土綱土壤 ND 。50.1～ 75.0 cm土層中均腐土土壤 ND 顯著高于其他土綱（ P < 0.05），其他土綱間土壤 ND 差異不顯著（ P > 0.05），75.1～ 100.0 cm土層中各土綱間土壤 ND 差異不顯著（ P > 0.05）。

研究區(qū)域0～ 100.0 cm土層中，8個土綱的土壤表層（0～ 25.0 cm）的 SOCD 、 ND 最高，均隨著土壤深度的增加而逐漸降低。其中，0～ 25.0 cm有機土、潛育土和均腐土的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 相對于其他土綱的表層土壤較高，這可能是由于有機土具有有機土壤物質(zhì)的診斷特性，土壤有機碳、氮含量高;而均腐土具有有機碳含量較高，鹽基飽和、結(jié)構(gòu)良好的暗色腐殖質(zhì)表層和均腐殖質(zhì)特性，所以有機碳和氮含量較高。

2.4 不同土綱土壤碳氮比特征

河北省各土綱1 m土體中的土壤 C/N 介于10～ 20，均小于25，說明研究區(qū)土壤中有機質(zhì)較易轉(zhuǎn)化和分解。各土綱的 C/N 從大到小依次為有機土>潛育土>均腐土>雛形土>新成土>鹽成土>淋溶土>人為土。其中潛育土土壤 C/N 顯著高于除均腐土以外的其他土綱（ P < 0.05）。0 ～25.0 cm土層中，潛育土的 C/N 最高，其次為有機土和均腐土，潛育土土壤 C/N 顯著高于除均腐土以外的其他土綱（ P < 0.05），均腐土土壤 C/N 與淋溶土呈顯著差異（ P < 0.05）。25.1～ 50.0 cm土層中，潛育土 C/N 顯著高于其他土綱（ P < 0.05），其次為均腐土，顯著高于淋溶土（ P < 0.05）。50.1～ 75.0 cm和75.1～ 100.0 cm土層中各土綱間土壤 C/N 差異不顯著（ P > 0.05）。

在0～ 100.0 cm深度上，各土綱的 C/N 隨著土壤剖面深度的增加呈現(xiàn)的規(guī)律不一，各土層間的 C/N? 未呈現(xiàn)顯著差異。有機土的 C/N 在75.1～ 100.0 cm土層中最高，達到30.16，25.1～ 50.0 cm土層中最低，僅為9.81;均腐土的 C/N 在各土層中差異不大;雛形土的 C/N 在75.1～ 100.0cm土層最高，50.1～ 75.0 cm土層其次，25.1～ 50.0 cm土層最低;鹽成土的 C/N ?0～ 25.0 cm最高，25.1～ 50.0 cm最低;淋溶土和人為土的 C/N 最低值均出現(xiàn)在75.1～ 100.0 cm（表7）。

3 討 論

診斷層和診斷特性是中國土壤系統(tǒng)分類的定量化依據(jù)，診斷層和診斷特性不同其土壤性質(zhì)特點也不同。由上述分析可知，有機表層、草氈表層和暗沃表層的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 均高于其他診斷層，具有有機土壤物質(zhì)特性和均腐殖質(zhì)診斷特性的土壤 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 也均高于其他土壤。有機表層屬于診斷表層中的有機物質(zhì)表層類，是具有較高量有機碳的泥炭質(zhì)有機土壤物質(zhì)土層，其有機碳含量大于120 g/kg ，暗沃表層屬于診斷表層中的腐殖質(zhì)表層類，有機碳含量大于6 g/kg? [5] 。草氈表層和暗沃表層結(jié)合后的診斷層有機碳含量高于暗沃表層，因為草氈表層是草甸植被活的與死的根系交織纏結(jié)的草氈狀表層，構(gòu)成土壤有機質(zhì)的重要部分。而幾項診斷特性中，具有有機土壤物質(zhì)特性的土壤有機碳含量大于120 g/kg ，具有枯枝落葉層時，有機碳含量甚至大于600 g/kg ，而具有均腐殖質(zhì)特性的土壤有機碳含量至少大于6 g/kg? [5] 。因此具有有機表層、草氈表層、暗沃表層和有機土壤物質(zhì)特性、均腐殖質(zhì)特性的土層有機碳含量較高。

相對來說，有機土和均腐土的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 較高，其次是潛育土。有機土具有有機碳含量較高的有機表層和有機土壤物質(zhì)特性的診斷層和診斷特性，均腐土具有暗沃表層和均腐殖質(zhì)特性，有機土和均腐土的這些診斷層和診斷特性的有機碳含量均較高，而有機碳和氮呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，因此這2個土綱的有機氮含量較高。潛育土的土地利用類型主要為沼澤地，以蘆葦和草甸植被為主，有利于土壤有機碳的積累。淋溶土和鹽成土有機碳、氮含量及密度相對較低，85%的淋溶土樣點和70%的鹽成土樣點具有發(fā)育程度較差的淡色或較薄的淡薄表層，該診斷層的有機碳含量小于6 g/kg ，有機質(zhì)含量較低。人為土具有明顯的熟化成土過程，具有水耕表層和灌淤表層，在人為耕種培肥過程中，耕作層養(yǎng)分和土壤結(jié)構(gòu)得到改善，在土體上部逐步形成人為土壤層次，但是一般耕種土壤，礦化過程加強，有機質(zhì)較自然土壤降低。新成土是土壤發(fā)育程度較低，相對年齡較小的土壤類型，土壤有機碳、氮含量僅次于有機土、均腐土和潛育土，調(diào)查中新成土主要發(fā)育于殘積母質(zhì)，位于坡中部，土地利用類型以林地和草地為主，而這些成土因素有利于土壤有機碳、氮的積累。但新成土的有機碳、氮密度較低，因為該土綱僅有表土層和母質(zhì)層，土層深度普遍在50 cm左右，土壤厚度小，有機碳、氮密度小。 C/N 是土壤有機碳和全氮含量的比值，其大小可反映有機質(zhì)的分解狀況， C/N 大有利于土壤有機質(zhì)的積累， C/N 小，有利于有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化和分解 [29-30] 。河北省各土綱1 m土體中的土壤的 C/N 介于10～ 20，均小于25，說明研究區(qū)土壤中的有機質(zhì)較易轉(zhuǎn)化和分解。相對來說，有機土、潛育土和均腐土的 C/N 較高，有利于有機碳、氮的累積。

以診斷層和診斷特性為主的定量分類是當今土壤分類的主流和趨勢，其依據(jù)土體構(gòu)型和土壤內(nèi)部的物理化學(xué)性質(zhì)將有共性的土壤個體進行科學(xué)劃分，通過土壤類型，可以了解土壤發(fā)生過程、地理分布規(guī)律、土壤環(huán)境特征以及土壤屬性和功能指標，進而可以為土壤的合理區(qū)劃和利用提供依據(jù)，因而土壤分類可以說是科學(xué)利用土壤的基礎(chǔ)，了解不同類型土壤的碳、氮含量特征是合理利用土壤的關(guān)鍵。而土壤類型區(qū)分的精細程度影響著使用者對土壤功能性質(zhì)的理解和合理利用的水平，土綱、亞綱等高級分類單元可以表達土壤的地域特征，診斷層的差異可以表達土壤的屬性差異，進而指導(dǎo)土壤利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4 結(jié) 論

河北省不同診斷表層和診斷特性的土壤有機碳、氮特征差異明顯，具有有機表層、草氈表層和暗沃表層的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 顯著高于其他診斷表層（ P < 0.05），具有有機土壤物質(zhì)特性和均腐殖質(zhì)特性的 SOC 、 SOCD 、 TN 和 ND 顯著高于其他診斷特性的土壤（ P < 0.05）。1 m土壤剖面上，不同土綱的土壤有機碳、氮含量及密度均以0～ 25.0 cm土層最高，呈表聚特征。通過土綱類型，有助于了解土壤有機碳、氮含量與密度等土壤屬性和功能特征，診斷層和診斷特性的差異可以表達土壤有機碳、氮的特征差異，有利于指導(dǎo)土壤利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）

收稿日期：2021-09-13

基金項目：國家科技基礎(chǔ)性工作專項（2008FY110600）;廣東省青年創(chuàng)新人才項目（2014KQNCX207）; 廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（S202110576067）

作者簡介：高 琳（1986-），女，滿族，遼寧鞍山人，博士，講師，主要研究領(lǐng)域為土壤與農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)。（E-mail）lyn19860203@163.com

通訊作者：龍懷玉，（E-mail）longhuaiyu@caas.cn