中亞熱帶不同樹種對(duì)土壤團(tuán)聚體組成及其碳、氮含量的影響*

楊 靜 張耀藝 譚思懿 廖 姝,2 王定一,2 岳 楷,2 倪祥銀,2 吳福忠,2 楊玉盛,2

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 福州 350007； 2.濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)-地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福州 350007)

土壤團(tuán)聚體由礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)凝聚、黏結(jié)或膠結(jié)而成，是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，同時(shí)也是土壤養(yǎng)分儲(chǔ)存的主要載體(王清奎等, 2005; Buckaetal., 2019)。一般而言，90%以上的土壤碳、氮均貯存于團(tuán)聚體中，對(duì)土壤養(yǎng)分可利用性和土壤碳、氮?jiǎng)討B(tài)具有調(diào)節(jié)作用，是當(dāng)前研究土壤碳、氮固持與循環(huán)的重要方面(Totscheetal., 2018; Lavalleetal., 2020)。但不同粒級(jí)團(tuán)聚體的膠結(jié)類型和形成環(huán)境不同，其內(nèi)部物質(zhì)組成出現(xiàn)差異，從而對(duì)土壤養(yǎng)分保持和供應(yīng)產(chǎn)生影響(Adesodunetal., 2007)。研究表明，土壤碳、氮的積累取決于團(tuán)聚體的粒級(jí)組成比例，其中大團(tuán)聚體在土壤養(yǎng)分固持中起著重要作用，而不同粒級(jí)團(tuán)聚體的碳、氮賦存形態(tài)和穩(wěn)定性也各不相同(劉中良等, 2011; 孫嬌等, 2016)。因此，研究不同粒級(jí)團(tuán)聚體的碳、氮含量變化對(duì)解釋不同環(huán)境下土壤碳固持和養(yǎng)分循環(huán)有重要意義(宋莉群等, 2019)。

森林轉(zhuǎn)換是影響土壤碳、氮循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)因子(Yanetal., 2012; Guanetal., 2015; Gholoubietal., 2019)。中亞熱帶森林四季分明、水熱同季、森林生產(chǎn)力高，以米櫧(Castanopsiscarlesii)等為優(yōu)勢(shì)樹種的常綠闊葉林是該區(qū)域的地帶性植被(劉小飛等, 2012)。但隨著南方山地開發(fā)和商品林基地建設(shè)，大面積天然林經(jīng)皆伐、煉山后轉(zhuǎn)為人工林(劉翥等, 2015)，使部分林地土壤退化、生產(chǎn)力下降。人工造林樹種通過(guò)改變地上生物量、凋落物輸入和根系生長(zhǎng)等改變了土壤碳、氮的儲(chǔ)存及其轉(zhuǎn)化過(guò)程(胡雪寒等, 2018)。因此，合理選擇樹種是亞熱帶地區(qū)造林和森林經(jīng)營(yíng)中亟待解決的問(wèn)題。但受林齡、土壤類型、立地條件及營(yíng)林措施等影響，土壤理化性質(zhì)對(duì)樹種的響應(yīng)存在諸多不確定性(Lewisetal., 2016)。已有研究表明，在同一立地條件下開展不同樹種的同質(zhì)園試驗(yàn)，可在最大程度上降低立地因子干擾，更準(zhǔn)確地闡明樹種對(duì)土壤碳、氮?jiǎng)討B(tài)的影響(王薪琪等, 2019)。但截至目前，利用同質(zhì)園試驗(yàn)來(lái)探討樹種對(duì)土壤碳、氮特征的影響仍較缺乏。為此，本研究以福建三明同質(zhì)園試驗(yàn)區(qū)內(nèi)6個(gè)常見的中亞熱帶樹種為對(duì)象，測(cè)定各樹種不同土層不同粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量及其有機(jī)碳和全氮的含量、儲(chǔ)量及碳氮比，分析不同樹種、土層、粒級(jí)及其交互作用對(duì)土壤團(tuán)聚體粒級(jí)組成及其碳氮含量、儲(chǔ)量及碳氮比的早期影響，揭示種植不同樹種對(duì)土壤團(tuán)聚體組成及其碳、氮特征的影響，以期為中亞熱帶地區(qū)造林和營(yíng)林中合理選擇樹種提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建三明森林生態(tài)系統(tǒng)與全球變化野外科學(xué)觀測(cè)研究站(117°28′～117°36′E，26°11′～26°19′N)，地處武夷山脈東伸支脈，以低山丘陵地貌為主，平均海拔300 m，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫19.5 ℃，年均降水量1 700 mm(集中于3～8月份)，空氣相對(duì)濕度81%，全年無(wú)霜期300天，土壤多呈酸性并以砂巖發(fā)育的紅壤為主。地帶性植被為中亞熱帶常綠闊葉林，次生林以格氏栲(Castanopsiskawakamii)、木荷(Schimasuperba)和米櫧為優(yōu)勢(shì)樹種，人工林以杉木(Cunninghamialanceolata)和馬尾松(Pinusmassoniana)為優(yōu)勢(shì)樹種，林下植被主要有山茶(Camelliajaponica)、皺葉狗尾草(Setariaplicata)和金銀花(Lonicerajaponica)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

2012年2月，經(jīng)皆伐、煉山后在土壤發(fā)育、經(jīng)營(yíng)歷史、坡向、坡度大致相同的林地上建立同質(zhì)園試驗(yàn)區(qū)。選取中熱帶地區(qū)常見的6個(gè)樹種，以1 200株·hm-2的密度栽植2年生實(shí)生苗。選取的闊葉樹種為木荷、米櫧、杜英(Elaeocarpusdecipiens)和香樟(Cinnamomumcamphora)，針葉樹種為杉木和馬尾松。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)樹種設(shè)4個(gè)重復(fù)，共52個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積約0.1 hm2，后采用相同營(yíng)林措施。樣地本底土壤調(diào)查結(jié)果顯示，pH值、有機(jī)碳及全氮含量均無(wú)顯著空間變異(P>0.05； 鄭憲志等, 2018)。2019年調(diào)查各樹種的胸徑、樹高及地上生物量等(表1)。

2.2 樣品采集與分析

2019年8月對(duì)6個(gè)樹種隨機(jī)選擇3個(gè)小區(qū)，各小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選擇3株樹，沿樹干周圍1 m處各挖1個(gè)50 cm深的土壤剖面，采集0～10、10～20、20～30、30～40和40～50 cm土層原狀土帶回室內(nèi)，按自然結(jié)構(gòu)輕掰成1 cm3左右小土塊，除去動(dòng)植物殘?bào)w和石塊(石礫)，置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，測(cè)定土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成及碳、氮含量。

表1 同質(zhì)園6個(gè)樹種種植7年后的生長(zhǎng)情況 (均值±標(biāo)準(zhǔn)誤, n = 3)①Tab.1 Growth of the six tree species after 7 years of plantation in the common-garden (Mean±SE, n = 3)

采用濕篩法(Sixetal., 2000)分離團(tuán)聚體。將100 g風(fēng)干土樣置于團(tuán)聚體分析儀(TTF-100,賽亞斯, 遼寧)套篩頂部，其孔徑自上而下依次為2、1、0.25和0.053 mm，后將套篩置于裝有蒸餾水的分析桶中，浸泡10 min，震蕩10 min(振幅3 cm，頻率30次·min-1)。震蕩結(jié)束后，依次將各級(jí)篩網(wǎng)上的土樣用蒸餾水洗入鋁盒中，得到>2、1～2、0.25～1和0.053～0.25 mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體，并于60 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量并稱量，計(jì)算各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量。將各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體研磨過(guò)100目篩，用元素分析儀(elementar vario ELIV, Germany)測(cè)定其有機(jī)碳和全氮含量，并計(jì)算各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量(kg·m-2)，其計(jì)算公式如下(解憲麗等, 2004; 李翀等, 2017; Fergusonetal., 2020)：

Sij=Mij×Cij×ρi×d/100。

式中：Sij為第i土層j粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量或全氮儲(chǔ)量；Mij和Cij分別為第i土層j粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量(%)和有機(jī)碳或全氮含量(g·kg-1)；ρi為第i土層的土壤密度(g·cm-3)；d為土層深度(cm)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用三因素方差分析(three-way ANOVA)檢驗(yàn)樹種、土層和粒級(jí)對(duì)各指標(biāo)的影響，單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著性差異法(Least significant difference, LSD)比較各指標(biāo)在同土層、同粒級(jí)、不同樹種間的差異顯著性。以上分析均在SPSS 21.0 軟件(IBM SPSS, Chicago, IL, USA)中進(jìn)行。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量分布特征

土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量在不同粒級(jí)間差異顯著(P<0.001; 表2)?？傮w來(lái)看，各樹種不同土層團(tuán)聚體均以>2mm粒級(jí)為主(圖1)，含量為20.0%～92.3%，且大致隨土層加深而降低。在0～10 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在木荷和杉木林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)，0.25～1和0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量則在香樟林土壤中顯著高于木荷和杉木林土壤(P<0.05)。在10～20和20～30 cm土層，就>2 mm粒級(jí)而言，其含量在木荷和杜英林土壤中顯著高于馬尾松林土壤(P<0.05)，但1～2和0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量則在馬尾松林土壤中最高。在40～50 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在不同樹種間差異顯著(P<0.05)，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在米櫧林土壤中最高，其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的含量均在馬尾松林土壤中最高。

表2 樹種、土層和粒級(jí)對(duì)土壤團(tuán)聚體質(zhì)量百分含量、碳氮含量和儲(chǔ)量以及碳氮比影響的三因素方差分析Tab.2 Three-way ANOVA testing for the effects of tree species, soil layer and particle size on mass percentage, carbon and nitrogen concentration and storage, and carbon to nitrogen ratio in soil aggregates

圖1 種植不同樹種后不同土層各粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量Fig. 1 Mass percentage of soil aggregates in each particle sizes in different soil layers after planting different tree species同一粒級(jí)不同小寫字母表示不同樹種間差異顯著(P<0.05)。后同。Different lowercase letters for the same particle size denote significant differences between different tree species (P<0.05).The same below.

3.2 不同樹種土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量分布特征

3.2.1 有機(jī)碳含量 土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量在不同樹種、土層和粒級(jí)間均存在顯著差異(P<0.001, 表2)?？傮w來(lái)看，各樹種、各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均隨土層加深而降低(圖2)； 在不同土層中，各樹種土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均隨粒級(jí)減小而呈先增后減的趨勢(shì)。其中，0～10 cm土層團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量在1～2 mm粒級(jí)中最高，達(dá)13.1～18.6 g·kg-1； 而10～20、20～30、30～40和40～50 cm土層團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均以0.25～1 mm粒級(jí)最高，分別為10.3～12.9、7.67～12.4、6.21～10.9和5.43～10.1 g·kg-1。在10～20 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均在杜英林土壤中最高，但在20～30、30～40和40～50 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量則在米櫧林土壤中最高。在0～10、10～20和20～30 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均在香樟林土壤中最低。在30～40 cm土層中，除1～2 mm粒級(jí)外，其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量均在米櫧林土壤中顯著高于杜英和香樟林土壤(P<0.05)。在40～50 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均表現(xiàn)出米櫧林土壤顯著高于杉木林土壤(P<0.05)。

3.2.2 有機(jī)碳儲(chǔ)量 土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量在不同樹種、土層和粒級(jí)間差異顯著(P<0.05, 表2)，各樹種不同土層團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量均在>2 mm粒級(jí)中最高(0.219～1.87 kg·m-2)，而在0.053～0.25 mm粒級(jí)中最低(僅0.007～0.097 kg·m-2, 圖2)。在0～10 cm土層，就>2 mm粒級(jí)而言，有機(jī)碳儲(chǔ)量在木荷和米櫧林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)， 就0.25～1和0.053～0.25 mm粒級(jí)而言，有機(jī)碳儲(chǔ)量均在香樟林土壤中顯著高于米櫧林土壤(P<0.05)。在10～20和20～30 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量分別在杜英林和米櫧林土壤中最高，均在馬尾松林土壤中最低。在30～40和40～50 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量均在米櫧林土壤中最高，而其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量均在馬尾松林土壤中最高。且在40～50 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量在米櫧林土壤中顯著高于馬尾松林土壤(P<0.05)，但其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳儲(chǔ)量均在馬尾松林土壤中顯著高于米櫧林土壤(P<0.05)。

圖2 種植不同樹種后不同土層各粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量Fig. 2 Organic carbon concentration and storage in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species

3.3 不同樹種土壤團(tuán)聚體的全氮含量和儲(chǔ)量分布特征

3.3.1 全氮含量 土壤團(tuán)聚體的全氮含量在不同樹種和土層間均存在顯著差異(P<0.05, 表2)，其波動(dòng)范圍為0.836～3.21 g·kg-1。在0～10 cm土層，0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量在米櫧林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05； 圖3)，但>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量則在香樟土壤中最高。在10～20、20～30、30～40和40～50 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量均在香樟林土壤中最低。在20～30 cm土層，0.25～1和0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量均在米櫧林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)。在30～40 cm土層，>2和0.25～1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量均在米櫧林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)，但1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量則在馬尾松林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)。而在10～20和40～50 cm土層，不同樹種對(duì)各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量均無(wú)顯著影響(P>0.05)。

圖3 種植不同樹種后不同土層各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量和儲(chǔ)量Fig. 3 Total nitrogen concentration and storage in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species

3.3.2 全氮儲(chǔ)量 土壤團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量在不同樹種和粒級(jí)間差異顯著(P<0.05, 表2)?？傮w而言，各樹種、各土層團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在>2 mm粒級(jí)中最高(達(dá)0.038～0.31 kg·m-2)，而在0.053～0.25 mm粒級(jí)中最低(0.001～0.018 kg·m-2, 圖3)。在0～10 cm土層，各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在香樟林土壤中最高。就0.25～1 mm粒級(jí)而言，全氮儲(chǔ)量在香樟林土壤中顯著高于木荷、杜英和杉木林土壤。在10～20、20～30和30～40 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在米櫧林土壤中最高，在香樟林土壤中最低，而其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在馬尾松林土壤中最高。且在20～30和30～40 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在米櫧林土壤中顯著高于香樟林土壤(P<0.05)，1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量則在馬尾松林土壤中顯著高于木荷、米櫧、杜英和杉木林土壤(P<0.05)。在40～50 cm土層，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量在米櫧林土壤中顯著高于馬尾松林土壤(P<0.05)，但其余各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮儲(chǔ)量均在馬尾松林土壤中顯著高于木荷林土壤(P<0.05)。

3.4 不同樹種土壤團(tuán)聚體的碳氮比分布特征

總體上看，各樹種不同粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比均在表層(0～20 cm)土壤中較高，為5.7～11.2； 而在深層(30～50 cm)土壤中較低，為4.5～7.5(圖4)。在0～10 cm土層，0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比在杜英林土壤中顯著高于木荷、米櫧和杉木林土壤。在20～30 cm土層，>2和1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比在杜英林土壤最高，在米櫧林土壤中最低，但0.25～1和0.053～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比則在米櫧林土壤中顯著高于杉木林土壤(P<0.05)。在30～40 cm土層，>2和1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比在香樟林土壤中顯著高于杉木林。而在10～20和40～50 cm土層，不同樹種對(duì)各粒級(jí)團(tuán)聚體的全氮含量均無(wú)顯著影響(P>0.05)。

圖4 種植不同樹種后不同土層各粒級(jí)團(tuán)聚體的碳氮比Fig. 4 Carbon to nitrogen ratios in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species

4 討論

土壤團(tuán)聚體的組成和養(yǎng)分狀況對(duì)研究土壤碳固持與養(yǎng)分循環(huán)有重要意義(宋莉群等, 2019; 周學(xué)雅等, 2019)。本研究通過(guò)開展中亞熱帶常見樹種同質(zhì)園試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種植不同樹種顯著改變了土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成及其碳、氮儲(chǔ)量。其中，種植米櫧能在較短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)表層土壤中>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的形成，增加其碳、氮儲(chǔ)量，提升林下土壤質(zhì)量。

土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成和分布是調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分循環(huán)的物質(zhì)基礎(chǔ)(宋莉群等, 2019)，其在不同樹種間差異明顯(黎宏祥等, 2016)。因受林齡、植被類型、土壤類型等因素影響(董莉麗等, 2011; 王心怡等, 2019; 王富華等, 2019)，這類研究很難闡明樹種對(duì)土壤理化和生物學(xué)性質(zhì)的效應(yīng)(王薪琪等, 2015)，因此這種差異來(lái)源尚未得到準(zhǔn)確評(píng)估。而本研究為消除立地因子的干擾，以相同營(yíng)林措施建立了中亞熱帶常見樹種同質(zhì)園試驗(yàn)區(qū)，在樹種種植7年后，土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成在不同樹種間表現(xiàn)出了明顯差異?？傮w而言，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量在木荷、米櫧和杜英林土壤中較高，并隨土層加深而降低，而其他粒級(jí)團(tuán)聚體的含量則在馬尾松林中較高，這可能與木荷、米櫧和馬尾松等樹種自身的生物學(xué)特性有關(guān)。

已有研究表明，林下植被組成、凋落物類型、根系分泌物、微生物群落等均可影響土壤團(tuán)聚體形成，從而改變其粒級(jí)組成與分布(王富華等, 2019)。通過(guò)前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然林下植被可能會(huì)影響土壤過(guò)程并干擾樹種效應(yīng)，但由于林下植被類型通常與上層樹種密切關(guān)聯(lián)，且土壤有機(jī)質(zhì)層中來(lái)自林下植被的部分僅占總量的3%～6%，因此，林下植被作用對(duì)本研究的影響可能并不大(Wangetal., 2018; 王薪琪等, 2019; 楊靜等, 2020)。凋落物作為林地土壤有機(jī)質(zhì)形成的重要來(lái)源，能對(duì)土壤團(tuán)聚體形成產(chǎn)生較大影響(汪景寬等, 2019; Sokoletal., 2019a)。就亞熱帶地區(qū)而言，闊葉樹的凋落物輸入量通常高于針葉樹(楊智杰等, 2010; 蒲嘉霖等, 2019)，且其碳氮比較低，凋落物在第一年即可分解約80%(任衛(wèi)嶺等2015)， 而針葉樹凋落物碳氮比較高，且大多富含木質(zhì)素、酚類化合物等難降解組分，分解較慢(陳婷等, 2016)。木荷、米櫧和杜英作為中亞熱帶常見闊葉樹種，其易分解(低碳氮比)的凋落物輸入不僅提高了土壤有機(jī)碳含量，還促進(jìn)了土壤中較小粒徑的團(tuán)粒膠結(jié)形成大團(tuán)聚體(王富華等, 2019; 張耀藝等, 2021)。因此，>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在木荷、米櫧和杜英林土壤中較高，而<2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在馬尾松林土壤中較高。

同時(shí)，植物根系及其分泌物也影響土壤團(tuán)聚體形成(苑亞茹等, 2018)。一方面，根系通過(guò)對(duì)土壤的穿插、擠壓和纏繞等，使土壤緊實(shí)、不易分散，從而增加土壤中的大團(tuán)聚體(由政等, 2016)。但由于樹種種植早期的根系多呈表層聚集分布(李帥鋒等, 2018)，所以本研究中這種促進(jìn)作用只發(fā)生在土壤表層，且以闊葉樹種居多。另一方面，植物根系分泌物通過(guò)黏結(jié)土壤微團(tuán)聚體及礦物等，促進(jìn)土壤中大團(tuán)聚體形成(毛艷玲等, 2008; 苑亞茹等, 2018; Sokoletal., 2019b)。闊葉樹由于根系分泌的高分子黏質(zhì)較多，可有效膠結(jié)土壤微團(tuán)聚體和礦物，因此能提高土壤中大團(tuán)聚體含量(王富華等, 2019)。所以本研究中>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量在米櫧林土壤中最高。此外，微生物群落也是影響土壤團(tuán)聚體形成和周轉(zhuǎn)的重要因素(邵帥等, 2017)。以往研究表明，馬尾松林土壤微生物生物量以細(xì)菌居多，放線菌次之，真菌最少(蔡瓊等, 2013; 宋賢沖等, 2016)，而真菌菌絲的纏繞又對(duì)土壤團(tuán)聚體形成至關(guān)重要(字洪標(biāo)等, 2017)。因此，與其他樹種相比，馬尾松林土壤團(tuán)聚體含量在<2 mm粒級(jí)中較高。本研究還表明，除40～50 cm土層外，各樹種不同土層均以>2 mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體為主，這與大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為土壤中大團(tuán)聚體所占比例較高的結(jié)論相符(劉文利等, 2014; 黃曉強(qiáng)等, 2016; 江仁濤等, 2018)。

土壤養(yǎng)分狀況與團(tuán)聚體粒級(jí)變化密切相關(guān)(孫嬌等, 2016)。一方面，土壤碳、氮作為團(tuán)聚體形成的主要膠結(jié)物質(zhì)，對(duì)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成和穩(wěn)定有重要影響； 另一方面，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)能為土壤碳、氮提供保護(hù)場(chǎng)所，使其免受微生物分解，從而在土壤中有效地累積(Dungaitetal., 2012; Hemingwayetal., 2019)。有研究表明，土壤大團(tuán)聚體雖能包被更多有機(jī)質(zhì)，但易被土壤微生物分解礦化，而微團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)不易遭到破壞且周轉(zhuǎn)時(shí)間更長(zhǎng)(Hanetal.， 2016; Nietal., 2020)，因而土壤碳、氮含量在粒徑較小的團(tuán)聚體中較高(周學(xué)雅等, 2019)。本研究結(jié)果表明，各土層團(tuán)聚體的碳、氮含量在1～2和0.25～1 mm粒級(jí)中較高，而在>2 mm粒級(jí)中較低，但均在米櫧土壤中最高，這可能與米櫧凋落物組成(低碳氮比)有關(guān)(張耀藝等, 2021)。通常認(rèn)為，碳氮比較低的凋落物分解較快，使輸入土壤的外源有機(jī)物增多，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加(陳婷等, 2016)，因此米櫧土壤的碳、氮含量在各粒徑中均較高。與之不同的是，各土層團(tuán)聚體的碳、氮儲(chǔ)量在>2 mm粒級(jí)中最高，而在0.053～0.25 mm粒級(jí)中最低，與團(tuán)聚體的粒級(jí)組成變化規(guī)律基本一致。這表明，相對(duì)于土壤團(tuán)聚體的碳、氮含量來(lái)說(shuō)，土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成比例更能影響團(tuán)聚體的碳、氮儲(chǔ)量。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，不同粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的碳、氮含量與儲(chǔ)量、碳氮比均在表層土壤中較高，而在深層土壤中較低，這與已有研究結(jié)果一致(黎宏祥等, 2016; 王心怡等, 2019; Balesdentetal., 2018)。這可能是由于人工林凋落物和根系大多分布于土壤表層，且受土壤微生物、土壤動(dòng)物影響較大，因此表層土壤的碳、氮含量與儲(chǔ)量、碳氮比較高(黎宏祥等, 2016)。

5 結(jié)論

在中亞熱帶地區(qū)同一立地條件下種植不同樹種能在較短時(shí)間內(nèi)使土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成和碳、氮儲(chǔ)量產(chǎn)生顯著差異。種植不同樹種后，各土層團(tuán)聚體均以>2 mm粒級(jí)為主，且>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的質(zhì)量百分含量隨土層加深而降低。土壤團(tuán)聚體的碳、氮儲(chǔ)量變化規(guī)律與粒級(jí)組成變化規(guī)律相似，土壤團(tuán)聚體的粒級(jí)組成比碳、氮含量更能影響團(tuán)聚體的碳、氮儲(chǔ)量，所以與同期種植馬尾松的土壤相比，種植米櫧的土壤有更高的碳、氮儲(chǔ)量。