小流域梯田土壤有机碳与土壤物理性质的关系研究

郭月峰，祁伟,2*，姚云峰，刘璐

1.内蒙古农业大学沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 010011；2.内蒙古自治区水利水电勘探设计院，内蒙古 呼和浩特 010020

土壤是养分转化的载体，是地球系统中最大的碳储库，全球约有1500 Pg的碳以有机质的状态储存在其中（王兴龙等，2017；贾章才等 2010）。土壤有机质（主要指土壤含碳有机物）作为陆地生物圈生物地球化学循环过程的主要成分之一，可指示土壤健康状况，是土壤的重要组成部分（Percival et al.，2000）。具体来说，其主要包括土壤中各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。土壤有机碳是有机质中的一部分，尽管其只占土壤总重量的很少一部分，但它能协调土壤中水、气关系，在改善土壤结构及其通气性，维持和改良土壤肥力以提高土壤生产力方面具有极大作用（高崇升等，2016；刘林馨等，2018；祖元刚等，2011）。农田土壤碳是土壤碳库中最为活跃且易在短时间内改变的部分，其改变会影响全球碳循环过程。土壤容重、水分等物理性质会影响土壤质量及土壤中有机质含量，进而影响作物的生长状况及其产量，从而影响农业可持续发展。因此，有必要研究土壤有机碳与其土壤物理性质间的关系。迄今，国内外学者对林地土壤有机碳及其理化性质关系研究较多，而从流域梯田土壤角度对有机碳含量与土壤物理性质关系研究较为罕见（张慧东等，2017；刘永贤等，2014；郭月峰等，2013a；2014）。

目前，流域被作为水土流失和开发治理以发挥小流域水土资源的经济和社会效益的基本单元，它是地面水和地下水天然汇集的区域。同时，流域具有一定的水源条件，它能就近为附近的农田提供灌溉条件，这对于半干旱雨水缺乏的地区来说极为重要。适宜湿度的土壤中含有较多的团聚体，能够使有机物质更易吸附于土壤中，这样土壤肥力就会相应地提高。梯田是敖汉旗黄花甸子小流域典型的农田类型，提高梯田土壤碳汇能力以促进农业可持续发展是流域治理的重要目标之一。敖汉旗分布着肥沃的良田，种植历史悠久。本文主要以该旗黄花甸子小流域梯田土壤为研究对象，采用实地采样法获取土壤有机碳含量及其相应物理性质数据，运用通径分析的方法探讨了梯田土壤有机碳变化规律及与土壤物理性质间的关系，旨在促进土壤保肥和农业增产，并为流域梯田土壤改良及碳库研究积累基础数据与理论依据。

1 研究区概况

研究区位于赤峰市敖汉旗西部的黄花甸子流域，其处于老哈河中游南岸，科尔沁沙地南缘（郭月峰等，2013b）。它的地理坐标在 119°36′—119°53′E、42°17′—42°33′N 之间，流域土地的总面积约为32 km2，其中农耕地面积为12.29 km2，占流域总面积的38.41%。耕地中有旱地约11.08 km2，水浇地约1.21 km2，作物平均生长层为0—40 cm，40—60 cm是介于生长层与非生长层间的土壤。农田平均耕作深度为20 cm，土地翻耕以机械翻耕为主，每年2次。林地、草地、建筑用地、水域、未利用地面积分别为 12.13、1.9、1.33、1.84、2.46 km2，其各自占流域总面积的 37.91%、6.09%、4.16%、5.75%、7.68%。流域内总体属于低山丘陵区，地势起伏不大，海拔高度在440—806 m，属于中温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明。年降雨量和蒸发量分别为400—470、2290—2400 mm，全年日照数2940—3060 h，10 ℃以上积温为3189 ℃（郭月峰等，2013b）。春季风力大且持续时间较长，年平均风速在4—6 m·s-1（郭月峰等，2013b）。土壤类型为栗钙土，气温日差较大，雨热同季。敖汉旗昼夜温差大，光照充足且有效积温高，这为产出品质优良并含丰富营养的杂粮提供有利条件。“中国杂粮产赤峰，绿色杂粮于敖汉”的美誉也由此而来，而敖汉曾被评为国家商品粮基地和自治区产粮十强旗县之一。研究区的农作物为一年一熟型，主要种植玉米、谷子等粮食作物。

2 研究材料与方法

2.1 取样地设置及梯田调查

研究区玉米种植面积最大，达到作物总种植面积的73%，所以研究区所选样地以种植玉米的旱作梯田为代表。根据敖汉旗土地利用现状图及黄花甸子流域梯田分布状况，为消除作物本身生长及尽量减少其他因素对实验数据的影响，选择在 2014年10月下旬玉米成熟收获后，对该流域梯田60 cm深度土层土壤进行统一取样。梯田内施肥量基本相同，春耕时均匀撒入耕穴。田内均采用传统耕作方式，即春季耕作一次，然后锄杂草两次，秋季作物收获后再进行耙耕一次，起到疏松土壤方便来年耕种的作用。农田管理措施、施肥量信息由当地农业部门提供，并进行了实地核实。于研究流域内不同方位兼顾布点均匀、立地条件和管护措施基本相同的原则进行玉米梯田试验地土壤样品的采集，全流域共计采集梯田样地12块。

2.2 土壤采集

在每个梯田样地上，按照“S”形采样法采集4个样点的土壤，在每个采样点用环刀采集耕层 0—20 cm、中层20—40 cm、底层40—60 cm这3个土层的土壤样品，记录环刀土壤湿重。每层土样取 3个重复，将其充分混合均匀，采用四分法选取足量的土壤各两份，一份装入铝盒，放入105 ℃烘箱烘干，供土壤含水量、容重的测定。另一份装入无菌袋，经去除碎石、根系等杂质并风干后，一部分用于测定土壤颗粒组成，另有部分土壤过2 mm筛，取0.5 kg干样品供土壤有机碳含量的测定。共计选取不同层次土壤样品144个。

2.3 土壤分析方法

土壤含水量采用铝盒烘干法，土壤含水量=(湿质量-干质量)/干质量×100%。土壤容重采用环刀法（参照《土壤分析方法》LY/T 1215—1999）。土壤颗粒组成采用Mastersizer 3000激光粒度分析仪测定，测量基本参数设为：搅拌器速度是0—3000 r·min-1可调，量程范围1—60 μm，分散介质为水，样品折射率为1.76—0.51，介质折射率为1.33，遮光比为0，超声时间为60 s，拟合系数为0.381，进行粒度测定。根据美国农部（USDA）制土壤颗粒分级标准，将土壤颗粒划分为：粘粒（＜0.002 mm）、粉粒（0.002—0.05 mm）、砂粒（0.05—2 mm）三级。土壤有机碳含量的测定采用重铬酸钾-浓硫酸外加热法（参照中国土壤学会农业化学专业委员会编 《土壤农业化学常规分析方法》）。全国第二次土壤普查有机质分级标准为：一级＞40 g·kg-1；二级 30—40 g·kg-1；三级 20—30 g·kg-1；四级 10—20 g·kg-1；五级 6—10 g·kg-1；六级＜6 g·kg-1。依据此标准，本研究分别将一二级、三四级、五六级土壤有机质对应的有机碳视为高等、中等、低等水平。

2.4 数据处理

本试验数据的计算以及作图采用Excel 2007，相关数据的方差分析、相关分析及通径分析采用SAS 9.0软件进行。

3 结果与分析

3.1 梯田土壤有机碳含量状况

有机质是土壤中促进作物生长的重要养分之一，而有机质中的很大一部分是有机碳。本研究通过实地采集敖汉旗黄花甸子小流域典型梯田土壤有机碳含量数据，对其有机碳含量状况进行分析。小流域梯田60 cm深度各层土壤有机碳含量描述性统计结果见表 1，该统计能直接反映土壤中有机碳含量的基本特征。从表中可以看出，研究区梯田 0—60 cm深度土壤有机碳含量的变化范围为：0.76—11.19 g·kg-1，各土层有机碳平均含量变化范围为：5.49—7.58 g·kg-1。随着土层深度的增加，有机碳含量逐渐减少，耕层平均有机碳含量占60 cm深度土层土壤有机碳含量的37.92 %，土壤有机碳表层聚集现象明显。方差分析表明，在0.05显著性水平下，黄花甸子小流域农田耕层与中层土壤有机碳含量差异性不显著（P=0.144），这两层分别与底层土壤有机碳含量差异性显著（P=0.038，P=0.045）。这是因为耕层具有的外源有机肥较多，且作物根系主要聚集于此层，其因有较好通气、热条件而有利于土壤有机物被微生物分解为有机碳。然而，底层土壤长期不翻耕，缺乏与外界物质的交换，有机碳不易积累（南雅芳等，2012；李龙等，2014）。

表1 梯田不同土层土壤有机碳含量描述性统计Table 1 Descriptive statistics of soil organic carbon content in different soil layers of terraced fields

变异系数（CV）反映了不同深度的土层土壤有机碳含量的变异程度。当CV＜10%时，为弱变异；当 10%≤CV＜100%时，为中等变异；当 CV≥100%时，为强变异（张灿强等，2011）。据此可知，黄花甸子流域梯田土壤不同土层有机碳含量均为中等强度变异水平，数据离散程度适中。但表层变异系数最大，底层最小。这是因为表层受人为活动影响剧烈，有机碳含量波动较大，而该地梯田土壤有效耕作土层平均为0—20 cm，底层土壤基本与外界隔绝，受环境及人为因子影响很小。因此，其土壤中有机碳含量较稳定。耕层和中层土壤有机碳的偏度系数为负，说明此时有机碳含量分布具有左测较长尾部，较高值相对较多。底层的偏度系数为正，说明底层有机碳含量分布右测有较长尾部，较低值相对较多。这与梯田各层土壤有机碳含量的平均值大小分布相吻合，进一步表明底层土壤有机碳含量较少，而梯田土壤有机碳含量有表层聚集现象。

图1 梯田60 cm深度土壤有机碳含量频率分布Fig.1 The frequency distribution of soil organic carbon content in 60 cm depth of terraced fields

研究区梯田60 cm深度土层土壤有机碳含量频率分布情况见图 1，由图可知，土壤有机碳含量大多集中分布于4—6 g·kg-1范围内。研究样本通过了K-S统计检验，说明总体来说，研究区所选样本土壤有机碳含量数据符合正态分布，数据具有代表性。该小流域梯田土壤60 cm土层深度的土壤有机碳含量平均值为6.66 g·kg-1，按照我国目前沿用的“van bemmelen因数”1.724作为有机碳转换为有机质的转换系数，该旗农田土壤有机质的均值约为11.48 g·kg-1，参照全国第二次土壤普查养分分级标准，其有机质含量处于中等水平。

3.2 梯田土壤物理性质

研究选取小流域梯田土壤为研究对象，分析了各土层土壤物理性质状况。土壤物理性质包括土壤容重、土壤含水量以及机械组成特征等，它们是表征田内土壤透气性和渗透性好坏的重要指标，可直接影响作物对土壤水分和养分的吸收利用（黄昌勇，2000）214。对黄花甸子小流域梯田土壤物理性质进行分析（表2）。

表2 梯田不同土层深度土壤物理性质Table 2 Soil physical properties in different soil layers of terraced fields

从表2可知，随着土层深度向下增加，土壤容重呈现增大的趋势，说明表层土壤较疏松，这与农地作物收获后，作物以及杂草枯落物的积累与分解有关。何金军等（2008）指出，由于植物根系的扰动，改变了土壤结构，使得土壤孔隙度增大，土壤空气量增多，固体与气体的比值减少，从而降低土壤容重。因此，表层土壤容重偏低主要是受人为耕作管理活动的频繁影响。由于人为管理和作物生长对土壤的疏松作用，土壤结构得到改善，更有利于植物生长，而容重减小会促进植物根系下扎，提高了土地生产力和加强了以根系作为来源的固碳效应。由于玉米的根系主要分布在耕层，大量根系的存在使得土壤比较疏松，而底层土壤则受到长年的耕作压实作用，土壤紧实度变大。此外，据《赤峰市土壤》一书（邢振宇等，1989）并结合相关人员在该研究区的相关研究（郭月峰，2014）发现，该区土壤在40—60 cm土壤剖面有明显的石灰反应，且局部范围出现了程度不同的碳酸钙结核或轻微的钙积层现象，这也是导致下层土壤容重相对较大、土壤相对紧实的原因。因此，表层土壤容重较小，底层土壤容重较大，且表层和底层土壤容重差异显著（P＜0.05），但与中层土壤差异不显著。比较流域梯田耕层、中层和底层土壤含水量，可以发现黄花甸子流域农田作物主要生长层土壤含水量随着土层深度的增加而增加，但差异不显著（P＜0.05）。这与晋瑜等（2013）、冯雪等（2009）的研究结果一致，这主要是因为，在农田灌溉或降水过程中，产生的重力由表层向下运动，补充表层土壤水分，并使底层土壤水分含量向饱和方向发展。而蒸发过程中，土壤水分的蒸发量由表层向下依次减少。

土壤的机械组成是土壤稳定性的自然属性及土壤分类的依据，主要指土壤中矿物组成和颗粒组合的比例。土壤机械组成分析的基础工作是测定土壤颗粒粒径，本研究将其分为粘粒、粉粒、砂粒 3部分。据表2知，随着土层深度的增加，流域梯田土壤粘粒含量逐渐减少，粉粒含量先减少后增加，而砂粒含量呈逐渐增加的趋势，这可能由于农田作物玉米的根系主要分布在土壤中、表层，由于根系与土壤的耦合效应，使得中、表层土壤结构相对底层要好，表现出较好的土壤通气性，进而使得土壤中、表层粘粒含量相对较大，底层较小；由于研究流域地处农牧交错带的风沙土区，表层土壤基本以风沙土为主，所以砂粒含量表现出与粘粒相反的规律，即随着土层深度的增加砂粒含量在增加。经统计检验知，不同土层的土壤粘粒、粉粒及砂砾含量差异不显著（P＜0.05）。

3.3 土壤物理性质与有机碳含量间的关系

3.3.1 土壤有机碳与土壤物理性质的相关性分析

实验采集研究区梯田0—60 cm土层土壤，对其土壤有机碳含量与土壤物理性质（容重、含水量、粘粒、粉粒、砂粒）间的关系进行研究，二者的相关关系见图2。

图2表明了黄花甸子流域梯田土壤物理性质与有机碳含量间的相关性，其相关性大小表现为：粘粒＞含水量＞容重＞砂粒＞粉粒，相应的R2值分别为：0.948、0.884、0.718、0.518、0.023。其中，土壤容重、砂粒含量与有机碳含量呈现显著负相关关系，土壤含水量、粘粒含量与有机碳含量呈现显著正相关关系，而土壤粉粒含量与有机碳含量呈弱的正相关。究其原因，土壤粘粒含量的增加会促进土壤团聚体的形成，团聚体的存在会提升土壤有机质并改善土壤性状，提高土壤肥力及作物产量（唐晓红等，2007）。而砂粒含量多的土壤孔隙大，通气性强、保水性差，有机碳因易矿化分解而减少。土壤水分可以调节土壤水、肥、热，是作物正常生长发育需水的直接来源（王嫒华等，2012）。含水较多的土壤，作物生长较好，土壤中根系分泌物及有机质积累较多，所以输送于土壤的碳含量会增多。土壤容重作为土壤最重要的基本物理性质，同时也是土壤肥力发挥和作物生长的重要因子，土壤容重反映了土壤的孔隙度与松紧度，并且直接影响土壤水、肥、气、热之间的协调作用（张育林等，2011）。图 2表明，土壤有机碳含量随土壤容重的增大而减少。此外，由表1和表2可知，随着土层深度增加，土壤容重增大，而有机碳含量逐渐下降。这是因为容重大的土壤孔隙度较差，作物因不能及时利用土壤水肥而生长不良，最终导致外源有机物无法有效补给于土壤而使其含量下降。表层的土壤有机质的提高除外源人为有机肥的施入外，作物根系及残体腐解是其主要来源（王巧利等，2012）。作物的根系主要聚集于土壤表层，其进行生理活动时的根系分泌物为微生物的生存和繁殖提供物质条件，微生物的增多会加速作物残体的腐解，从而增加土壤有机碳含量。粉粒是一种直径大小介于砂粒和粘粒间的土壤颗粒，其与有机碳含量的相关性较弱。

3.3.2 土壤有机碳与土壤物理性质的通径分析

为了进一步研究土壤物理性质对有机碳含量影响的直接效应和间接效应并弄清它们之间的联系，本文选取了与土壤中有机碳有较大相关性的容重（x1）、含水（x2）、粘粒（x3）、砂粒（x4）这 4个指标与有机碳含量（y）这个因子做通径分析。

图2 梯田土壤物理性质与土壤有机碳含量的相关关系Fig.2 Correlation between soil physical properties and soil organic carbon content in terraced fields

通径分析（path analysis）方法（明道绪，1990；敬艳辉等，2006）由Wright于1921年首次提出，其实质是标准化的多元线性回归分析，它可以克服简单相关分析和回归分析的不足，从而清楚地反映各自变量与因变量间的关系，进而能直接比较各自变量对因变量的作用效应。此外，通径分析能分别找出自变量对因变量的直接和间接影响效应，较全面、清楚地反映出各自变量对因变量的相对重要性。对于一个相互关联的系统，若有n个自变量xi（i=1, 2, …,n）和1个因变量y之间存在线性关系，回归方程为：y=b0+b1x1+b2x2+…+bnxn。根据各自变量间的简单相关系数rij（i,j≤n）和各自变量与因变量间的简单相关系数riy（i≤n），通过最小二乘法得到各自变量线性回归系数的求解模型，以此为基础来进行一定的数量变换，则可得出如下各简单相关系数的分解方程：

上述是通径分析的基本模型，其中Piy为直接通径，即是xi与y标准化后的偏相关系数，表示xi对y的直接影响效应；rij表示xi与xj的简单相关系数，riy为xi与y的简单相关系数，rijPjy是间接通径，代表xi通过xj对因变量y的间接影响效应。模型中的∑rijPiy(i≠j)，即表示xi通过其它变量对因变量y的间接影响总效应。上述方程表示的基本意义为：每一个自变量xi与因变量y的简单相关系数riy被分解为Piy（直接通径效果部分）和∑rijPiy(i≠j)（总间接通径效果部分）。

在研究过程中，由于各影响因素间的关系交错复杂且人们对各个因素认识的局限性，所有影响因变量的因素不能在建立模型时都被考虑进去，因此这需要进一步对因变量y受遗漏因子和误差项的影响大小进行计算，即通径效应系数Puy，也叫剩余效应，其计算公式为：

若计算出的剩余效应很小，表明该通径分析模型已包含了主要影响因素，否则认为该分析遗漏了一些主要影响变量，需接着寻找并引入别的因子进行分析。

黄花甸子流域梯田土壤有机碳含量与土壤物理性质的通径系数见表3。

从通径系数图表（表 3，图 3）可知，就直接影响来说，所选主要土壤物理性质对有机碳含量的直接影响作用由大到小均表现为：粘粒＞含水量＞容重＞砂粒，而容重和含水通过粘粒对有机碳的间接影响效应都较大，尤其容重本身对有机碳含量的直接影响并不大，而粘粒对有机碳的直接效应大于其通过其他因子的总间接效应。这说明粘粒对于土壤通气、保蓄水分具有重要作用。砂粒含量则通过土壤含水量对土壤有机碳含量的间接影响效应较大，且为负效应（P2y×r24=-0.538），而其本身的直接影响并不大。这可能是因为砂粒多的土壤，保水性下降，而水分直接影响着作物生长状况，进而影响土壤中有机碳的积累。结合以上分析，土壤物理性质对有机碳的总影响由大到小表现为：粘粒＞含水量＞容重＞砂粒＞粉粒。根据剩余效应公式结合以上通径系数表，得到剩余效应Puy=0.131，此系数接近0.1，小于 0.2。所以，剩余效应较小，说明所选物理性质能说明当前各因子与土壤有机碳含量作用大小，土壤物理性质的研究对土壤中有机质的提升及土壤肥力的提高具有重要意义。

表3 梯田土壤有机碳含量和土壤物理性质的通径系数表Table 3 The path coefficients of soil organic carbon and soil physical properties in terraced fields

4 讨论

图3 梯田土壤有机碳含量和土壤物理性质的通径系数图Fig.3 The path coefficient map of soil organic carbon content and soil physical properties in terraced fields

梯田为我国重要耕地资源之一，它既可以保持水土又可保证粮食生产（赵艺学，2000），是黄土丘陵区的基本农田，具有维持生态脆弱区粮食安全、生态安全及社会安定的作用。因此，有必要探究提高梯田土壤肥力的方法。土壤中有机质的提高是土壤肥力提升的表现。本研究得出，梯田土壤有机碳含量随土层深度的加深而减少，这与王泽、南雅芳等（2012）、王泽等（2012）对绿洲农田、梯田土壤有机碳分布研究结论一致。此外，大多数林地土壤有机碳随土层深度的变化也表现出相同的变化趋势（郭月峰等，2013b；许明祥等，2004）。

土壤中合理的物理性质有利于土壤肥力的增加并促进作物生长。大多数研究指出，土壤有机碳含量随容重增大而减少。这是因为通常来说，容重大的土壤较紧实且通透性差，土壤保水保肥性差且作物生长因受滞缓作用而导致有机质含量少（刘永忠等，2005）。本研究得到，土壤有机碳与含水量呈显著正相关。邹俊亮等（2012）对晋西小流域不同地形和土地利用下土壤有机碳与含水量关系的研究同样得到，二者间呈正相关关系。徐薇薇等（2014）研究得到，土壤中有机质含量会影响土壤容重，有机质的增多会使土体得到疏松，使得土壤容重减少。土壤含水量会随着有机质含量的增加有明显的增加，这说明有机碳积累是土壤含水量增加的重要原因（Wall et al.，2003）。这是由于土壤有机碳含量的增加既可以改善土壤结构，使容重减小，孔隙度增加，又能改变土壤的胶体状况，使土壤的吸附作用增强。它们都有利于水分的保持，从而使土壤含水量增加。如此可知，土壤中物理性质与有机碳含量是相互影响、相互制约的。

土壤机械组成是农业生产实践和研究工作都要测定的，它通常用土壤质地表示，决定着土壤质地的粗细，直接影响着土壤的理化性质与肥力状况，是土壤最基本的物理性质之一（夏汉平，2002）。本研究得出，土壤粘粒、粉粒、砂粒含量分别与有机碳呈显著正相关、显著负相关、弱的正相关，这与徐薇薇等（2014）和马渝欣等（2014）的研究结论一致。黄昌勇（2000）248指出，土壤砂粒含量越高，土壤的透气性越好，但保水保肥能力较低；土壤的粘粒含量越高，土壤的肥力水平越高，相反土壤的透气性则越差，这可能是土壤有机碳与粘粒、砂粒呈现不同相关性的原因。马渝欣等（2014）对蒙城县 70个典型农田土壤机械组成与有机碳含量进行分析得出，有机碳含量与粘粒含量无相关性，而与粉粒含量呈现极显著正相关关系，与砂粒含量则呈显著负相关。他们认为，粉粒对土壤水分有效性、植被生长的正效应作用较强。而大多数研究表明，土壤有机碳含量与粘粒含量关系最为密切。粘粒越高的土壤，在同一吸力作用下，其含水量越大（李玉进，2013）。史锟等（2008）研究得出，玉米田土壤机械组成中的砂粒含量与有机碳含量相关性最大。因此，关于田内土壤有机碳与机械组成的关系，不同研究者得出的结论具有差异性。这可能是由区域气候条件不同、取样时间的差异等其他因素造成的。

通径分析可以较清楚地表达各个相关因子对有机碳的直接和间接影响程度，本文研究得到粘粒含量对土壤有机碳总影响最大。这大概是由于粘粒多的土壤可以吸附较多土壤有机体，使其存留于土壤中。通径分析的剩余效应较小，这表明，本研究所选取的土壤物理因子能较好地说明有机碳的变化情况，土壤物理性质是影响土壤有机碳变化的重要因子。

5 结论

本文以赤峰市敖汉旗黄花甸子流域梯田土壤为研究对象，对其60 cm深度土壤有机碳和土壤物理性质的垂直分布状况以及二者间的关系进行研究，主要得出以下结论：

（1）黄花甸子流域梯田土壤有机碳具有表聚现象，且60 cm深度土层的土壤有机质为11.48 g·kg-1，参照全国第二次土壤普查养分分级标准可知，研究区梯田土壤有机质含量处于中等水平。

（2）流域梯田土壤容重、含水量、砂粒含量随土层深度的增加而逐渐增加，粘粒含量逐渐减少。不同土层的土壤容重、含水量以及颗粒组成总体表现为差异不显著（P＜0.05）。

（3）土壤容重、砂粒含量与有机碳含量呈现显著负相关关系，土壤含水量、粘粒含量与有机碳含量呈现显著正相关关系，而土壤粉粒含量与有机碳含量呈弱的正相关。通径分析结果表明，土壤粘粒、含水量的增加有利于土壤有机碳的累积，且土壤粘粒含量对土壤有机碳的作用最大。土壤物理性质与有机碳含量是相互影响、互相制约的，二者通径分析剩余效应较小。因此，土壤物理性质是影响土壤有机碳变化的重要因子。