不同龄级橡胶林土壤有机碳组分及其影响因素

2021-10-09 11:43赵林林吴志祥孙瑞杨川符庆茂谭正洪
南方农业学报 2021年6期

赵林林 吴志祥 孙瑞 杨川 符庆茂 谭正洪

摘要:【目的】对比分析不同龄级橡胶林土壤各组分碳含量及影响因素,为云南省乃至我国植胶区土壤质量和天然橡胶产业的高效发展提供理论依据。【方法】以西双版纳景洪农场九分场为采样地,选取5种龄级(2、10、16、27和34 a)橡胶林不同土层土壤样品为试验样本,测定土壤主要理化性质及土壤有机碳各组分含量,采用单因素方差分析、相关分析等方法分析不同龄级、不同土層(0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm)间土壤有机碳各组分的差异及影响因素。【结果】5种不同龄级橡胶林的土壤理化性质存在差异,土壤pH在2.59~4.47,含水量在17.48%~40.38%,土壤容重在0.99~1.40 g/cm,全氮含量在0.75~1.37 g/kg,全磷含量在0.45~1.68 g/kg,全钾含量在1.70~22.71 g/kg。不同龄级橡胶林的土壤有机碳组分含量存在差异,土壤总有机碳含量在7.51~20.13 g/kg;易氧化有机碳含量在2.81~7.20 g/kg,占土壤总有机碳含量的13.96%~95.87%;稳定态有机碳含量在1.82~4.69 g/kg,占土壤总有机碳含量的9.04%~62.45%;水溶性有机碳含量在0.23~0.52 g/kg,占土壤总有机碳含量的1.14%~6.92%。土壤有机碳组分在不同土层中的变化规律相似,即随着土层深度增加各组分碳含量下降,表现为0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm。相关分析结果表明,土壤有机碳各组分关系密切,总有机碳含量与易氧化有机碳和稳定态有机碳含量呈极显著正相关(P<0.01,下同),与水溶性有机碳含量相关程度不显著(P>0.05,下同);土壤理化特性对土壤有机碳组分的影响有所不同,土壤总有机碳含量与土壤含水量、全磷含量、全钾含量均呈极显著正相关,与全氮含量呈显著正相关(P<0.05,下同),与土壤pH、土壤容重呈显著负相关;易氧化有机碳含量与土壤含水量及全磷和全钾含量呈极显著正相关,与土壤容重、pH呈极显著负相关;稳定态有机碳含量与全磷和全钾含量呈显著正相关,与土壤容重、土壤含水量呈显著负相关;水溶性有机碳含量仅与全钾含量、土壤pH呈显著正相关,与其余指标的相关性不显著。【结论】不同龄级橡胶林土壤有机碳各组分间相关性较强,且土壤pH、土壤容重、土壤含水量及全氮、全磷和全钾含量均是影响土壤有机碳各组分含量的重要因子,各理化指标间存在密切的相互制约、相互促进关系。

关键词: 橡胶林;土壤总有机碳;易氧化有机碳;稳定态有机碳;水溶性有机碳

Abstract:【Objective】The carbon content and influencing factors of soil components in different age classes of rubber forest were compared and analyzed, so as to provide a theoretical basis for the soil quality in Yunnan and even Chinas rubber planting areas and the efficient development of natural rubber industry. 【Method】Taking the ninth branch of Jinghong farm in Xishuangbanna as the sampling site, the soil samples of different soil layers of rubber forest of five age classes (2,10,16,27 and 34 a) were selected as the test samples. Main physical and chemical properties and each component content of soil organic carbonwere measured, single factor analysis of variance and correlation analysis were used to analyze the differences and influencing factors of soil organic carbon components in different age classes and different soil layers(0-10 cm, 10-20 cm, 20-40 cm). 【Result】The soil physical and chemical properties of five different age classes of rubber forest were different. The soil pH was 2.59-4.47, the water content was 17.48%-40.38%, the soil bulk density was 0.99-1.40 g/cm, the total nitrogen was 0.75-1.37 g/kg, the total phosphorus was 0.45-1.68 g/kg, and the total potassium content was 1.70-22.71 g/kg. The content of soil organic carbon components in 5 rubber forests of different ages varied,among which the total soil organic carbon content ranged from 7.51-20.13 g/kg. The content of readily oxidized carbon ranged from 2.81-7.20 g/kg,accounting for 13.96%-95.87% of the total organic carbon content in soil. The content of stable organic carbon ranged from 1.82-4.69 g/kg,accounting for 9.04%-62.45% of the total soil organic carbon content. The content of water-soluble organic carbon ranged from 0.23-0.52 g/kg,accounting for 1.14% to 6.92% of the total soil organic carbon content. The variation law of soil organic carbon components in different soil layers was similar, that was, with the increase of soil depth, the carbon content of each component decreased, which was 0-10 cm>10-20 cm>20-40 cm. The results of correlation analysis showed that the components of soil organic carbon were closely related. Total organic carbon had extremely significant positive correlation with easily oxidized organic carbon and stable organic carbon(P< 0.01, the same below), but had no significant correlation with water-soluble organic carbon(P>0.05, the same below).Soil physical and chemical characteristics had different effects on soil organic carbon components. Soil total organic carbon had extremely significant positive correlation with soil water content, total phosphorus content and total potassium content, and significant positive correlation with total nitrogen content(P<0.05, the same below), and significant negative correlation with soil pH and soil bulk density. Easily oxidized organic carbon was extremely positively correlated with soil water content, total phosphorus content and total potassium content, and extremely negatively correlated with soil bulk density and pH. Stable organic carbon was significantly positively correlated with total phosphorus content and total potassium content, and negatively correlated with soil bulk density and soil water content. Water soluble organic carbon was significantly positively correlated with total potassium content and soil pH, but not with other indicators. 【Conclusion】There is strong correlation between the components of soil organic carbon in rubber forest of different age classes, and soil pH, soil bulk density, soil water content and the contents of total nitrogen, total phosphorus and total potassium are important factors affecting the contents of soil organic carbon components. There is a close mutual restriction and promotion relationship among the physical and chemical indexes.

Key words: rubber forest; total organic carbon of soil; readily oxidized carbon; stable organic carbon; water soluble organic carbon

0 引言

【研究意义】橡胶林作为可持续发展的人工林生态系统之一,在我国陆地森林生态系统中占有重要地位(陈莉等,2019)。西双版纳拥有我国大陆唯一分布比较集中、完整的热带雨林,其中橡胶成为当地重要的经济作物,种植面积达24.53万ha,但橡胶种植方式不合理造成土壤肥力下降,生产能力降低。尤其是自20世纪80年代以来,橡胶林的保水能力、土壤质量及养分含量均呈显著下降趋势。土壤退化现象不仅表现为地表植物群落结构与组成发生变化,其土壤有机碳组分和理化特性也会随之变化(肖冬冬等,2017)。因此,探究不同龄级橡胶林土壤有机碳组分含量差异及其影响因素,对合理种植、管理胶园,提高产胶量及胶园土壤的可持续发展均具有重要意义。【前人研究进展】迄今,国内外针对橡胶林土壤的研究主要集中在总有机碳测定或理化性质分析等方面,对土壤有机碳各组分、理化特性及各指标间相关性的研究报道较少。李涛等(2017)以云南河口开割林和未开割林两种不同龄级橡胶林作为研究对象,通过长期动态监测土壤肥力状况,发现橡胶林土壤肥力总体上呈下降趋势,未开割橡胶林土壤肥力略优于已开割橡胶林。王春燕等(2017)对不同龄级橡胶林土壤各组分碳的垂直分布进行分析,发现土壤总有机碳、矿化碳及微生物量碳含量在土壤剖面呈相似的变化规律,表现为碳含量随着土层深度增加而下降,但不同龄级在不同土层的碳含量存在差异。杨春霞等(2018)对云南西双版纳、普洱、河口和临沧4个植胶区不同龄级橡胶林的土壤养分开展普查,发现云南胶园土壤养分空间变异较大,不同植胶区橡胶树营养状况不同,同一植胶区不同龄级橡胶树营养状况亦有差异。赵志忠等(2019)对橡胶林土壤有机碳和易氧化有机碳分布特征的研究结果表明,土壤有机碳和易氧化有机碳具有显著相关性,且土地利用方式对其含量分布影响较明显。宋艳红(2019)通过测定西双版纳主要橡胶林种植区域的土壤理化指标,运用土壤综合质量指数法、生态化学计量学法揭示了西双版纳橡胶林土壤质量的变化机制。陈永川等(2019a)对西双版纳橡胶林土壤氮的分布特征及其与龄级的关系进行分析,发现橡胶林土壤氮含量随龄级、生长环境不同表现出显著差异。薛欣欣等(2020)通过田间原位试验研究橡胶林凋落叶对土壤理化性质的影响,发现橡胶凋落叶的覆盖作用可缓解胶园pH酸化,增加土壤保水能力,改善土壤养分状况。【本研究切入点】土壤质量是影响橡胶树生长及产胶量的重要因素,但目前有关西双版纳橡胶林土壤有机碳与土壤养分关系的研究鲜有报道,尤其是探究不同龄级胶林的土壤有机碳组分及其影响因素方面的研究更少。【拟解决的关键问题】以云南景洪农场不同龄级橡胶林土壤为研究对象,对比有机碳各组分含量及影响因素,并对各指标垂直分异特征进行分析,以期为云南省乃至我国植胶区土壤質量和天然橡胶产业的高效发展提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 研究样地概况

研究样地位于云南西双版纳傣族自治州(东经99°56′~101°50′,北纬21°08′~22°36′),地处云南最南端,与老挝、缅甸接壤,终年受西南风控制,属于热带季风气候;土壤类型多样,共有9个土类、18个亚类、55个土属、120个土种,主要以赤红壤和砖红壤为主(卢同平等,2016)。采样地景洪农场(东经100°25'~101°31',北纬21°27'~22°36')位于西双版纳中部,年均气温16~29 ℃,年降水量1200~1700 mm,生物和矿产资源较丰富。橡胶林土壤类型多为砖红壤(陈永川等,2019b)。不同龄级橡胶林样地的基本情况详见表1。

1. 2 样品采集与测定

1. 2. 1 样品采集 2019年9月,在景洪农场九分场胶园选取5种龄级(2、10、16、27和34 a)橡胶林作为研究对象,各龄级严格按照Z字五点取样法取样,每个采样点分3层(0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm)采集,共采集75个样品,保存于密封袋中,保证每袋重量超过500 g(陈心桐等,2019)。各层分别用铝盒和环刀采集等数量土样。

1. 2. 2 土壤理化性质及有机碳各组分测定 土壤样品采集结束后,去除石子及枯枝落叶等杂物,风干研磨后进行理化性质分析。土壤含水量采用烘干法测定(王纪杰等,2016),土壤容重采用环刀法测定(王纪杰等,2016),土壤全氮含量采用定氮仪自动分析法测定,土壤全磷含量采用钼锑抗比色法测定,土壤全钾含量采用氢氧化钠熔融法测定。土壤样品分析的碳组分项目有土壤总有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳和水溶性有机碳,土壤总有机碳含量选用重铬酸钾容量—外加热法测定(张向前等,2019),易氧化有机碳采用333 mmol/L高锰酸钾溶液比色法测定(Tatzber et al.,2015),稳定态有机碳采用Na2S2O8氧化法测定(Eusterhues et al.,2003),水溶性有机碳采用TOC分析仪测定(常慧敏等,2017)。

1. 3 统计分析

利用Excel 2019进行数据整理和制图,采用SPSS 22.0进行不同龄级、不同土层间土壤有机碳组分含量和理化性质的差异显著性检验(Duncan法)及各指标间的Pearson相关分析。

2 结果与分析

2. 1 不同龄级橡胶林土壤理化性质比较

由表2可知,5种龄级橡胶林样地的土壤pH在2.59~4.47,各龄级橡胶林土壤pH平均值排序为34 a>27 a>16 a>10 a>2 a,其中27和34 a橡胶林的土壤pH平均值显著高于2、10和16 a橡胶林(P<0.05,下同),27和34 a 2个龄级间差异不显著(P>0.05,下同),2、10和16 a 3个龄级间差异也不显著。不同龄级橡胶林的土壤含水量在17.48%~40.38%,随着土层深度增加,土壤含水量呈升高趋势,即20~40 cm>10~20 cm>0~10 cm;各龄级橡胶林土壤含水量平均值排序为10 a>16 a>34 a>27 a>2 a,其中10 a橡胶林的土壤含水量显著高于2、27和34 a橡胶林,16 a橡胶林的土壤含水量显著高于2 a橡胶林,而与其他龄级间差异不显著。各龄级橡胶林的土壤容重无显著差异,其中10 a(速生期)龄级的土壤容重低于16 a(壮龄期)、34 a(老龄期)、2 a(幼苗期)和27 a(成熟期),由此可知速生期胶园土壤肥力性能较高。各龄级橡胶林的土壤全氮含量在0.75~1.37 g/kg,龄级间无显著差异,其中10和16 a橡胶林的土壤全氮含量相对较高,而2和34 a橡胶林的土壤全氮含量相对较低;各龄级不同土层间的全氮含量均随土层深度的增加而降低。各龄级橡胶林的土壤全磷含量在0.45~1.68 g/kg,各龄级土壤全磷含量均随着土层深度的增加而降低,不同龄级间平均值排序为10 a>27 a>16 a>34 a>2 a,其中10 a橡胶林土壤全磷含量显著高于其他龄级,16、27和34 a橡胶林间土壤全磷含量无显著差异,2 a橡胶林土壤全磷含量显著低于其他龄级。5种龄级橡胶林土壤全钾含量在1.70~22.71 g/kg,各龄级全钾含量均随着土层深度增加而降低,不同龄级间均差异显著,且钾含量随着龄级增长呈升高—降低—升高的变化趋势,依次排序为10 a>27 a>16 a>34 a>2 a。

2. 2 不同龄级橡胶林土壤有机碳各组分含量比较

2. 2. 1 土壤总有机碳含量 由图1可看出,不同龄级橡胶林土壤总有机碳含量在7.51~20.13 g/kg,各龄级橡胶林土壤总有机碳含量平均值为10 a>16 a>2 a>34 a>27 a;从同一土层不同龄级看,3个土层的土壤总有机碳含量均以10和16 a橡胶林较高,显著高于27和34 a橡胶林,而2、27和34 a橡胶林同一土层的土壤总有机碳含量差异均不显著;从同一龄级不同土层看,16 a橡胶林0~10 cm土层的总有机碳含量显著高于10~20 cm和20~40 cm土层,其余龄级不同土层的总有机碳含量差异不显著,但随着土壤深度增加,土壤总有机碳含量整体呈下降趋势,即表现为0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm。

2. 2. 2 土壤易氧化有机碳含量 由图2可看出,不同龄级橡胶林土壤易氧化有机碳含量在2.81~7.20 g/kg,占土壤总有机碳含量的13.96%~95.87%;各龄级土壤易氧化有机碳含量平均值表现为10 a>16 a> 2 a>34 a>27 a,与土壤总有机碳含量变化趋势一致;从同一土层不同龄级看,3个土层的易氧化有机碳含量均表现为10 a橡胶林显著高于其他4个龄级的橡胶林;同一龄级不同土层的易氧化有机碳含量差异均不显著,但5个龄级均呈现表层土易氧化有机碳含量高于深层土的特点,即0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm,也与土壤总有机碳含量分布规律一致。

2. 2. 3 土壤稳定态有机碳含量 由图3可看出,不同龄级橡胶林土壤稳定态有机碳含量在1.82~4.69 g/kg,占土壤总有机碳含量的9.04%~62.45%,各龄级橡胶林稳定态有机碳含量平均值排序为10 a>16 a>27 a>34 a>2 a。从同一土层不同龄级看,0~10 cm土层10 a橡胶林稳定态有机碳含量显著高于2 a橡胶林,而与其他龄级差异不显著;10~20 cm和20~40 cm土层中,10 a橡胶林稳定态有机碳含量显著高于2和34 a橡胶林,与16和27 a橡胶林差异不显著。从同一龄级不同土层看,34 a橡胶林0~10 cm稳定态有机碳含量显著高于20~40 cm土层,0~10 cm与10~20 cm、10~20 cm与20~40 cm间稳定态有机碳含量差异不显著;其余4个龄级橡胶林稳定态有机碳含量在不同土层间无显著差异,但均表现为表层土稳定态有机碳含量高于深层土,即0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm,与土壤总有机碳和易氧化有机碳含量分布规律一致。

2. 2. 4 土壤水溶性有机碳含量 由图4可看出,不同龄级橡膠林土壤水溶性有机碳含量在0.23~0.52 g/kg,占土壤总有机碳含量的1.14%~6.92%,各龄级橡胶林水溶性有机碳含量平均值排序为34 a>10 a>27 a>2 a>16 a。从同一土层不同龄级看,0~10 cm和10~20 cm土层中,34 a龄级胶林水溶性有机碳含量显著高于16 a橡胶林,27、10和2 a橡胶林间差异不显著;20~40 cm土层中,34 a龄级胶林水溶性有机碳含量显著高于其余4个龄级橡胶林。从同一龄级不同土层看,34 a橡胶林0~10 cm水溶性有机碳含量显著高于20~40 cm,其余龄级橡胶林各土层间水溶性有机碳含量差异不显著,但均表现为表层土水溶性有机碳含量高于深层土,即0~10 cm>10~20 cm>20~40 cm,与土壤总有机碳、易氧化有机碳和稳定态有机碳含量分布规律一致。

2. 3 土壤有机碳各组分及土壤理化性质间的相关分析

为更好地研究4种有机碳组分间的相互关系及土壤理化特性对有机碳各组分含量的影响,将各指标进行相关分析,结果(表3)表明,土壤总有机碳含量与易氧化有机碳和稳定态有机碳含量呈极显著正相关(P<0.01,下同),与水溶性有机碳含量呈不显著的负相关,说明易氧化有机碳、稳定态有机碳均可反映土壤总有机碳的含量变化,其中土壤总有机碳和易氧化有机碳的相关更密切。此外,土壤总有机碳与土壤含水量、全磷和全钾含量均呈极显著正相关,与全氮含量呈显著正相关,与土壤pH、土壤容重呈极显著负相关,表明土壤总有机碳含量受土壤理化性质的影响较大,其中pH过高、土壤容重过大不利于有机质分解和全氮、全磷、全钾等养分的释放。易氧化有机碳含量与土壤含水量、全磷和全钾含量呈极显著正相关,与土壤容重、pH呈极显著负相关,说明土壤容重越大,土壤含水量越低,易氧化有机碳含量越低。稳定态有机碳含量与全磷和全钾含量呈极显著正相关,与土壤容重、土壤含水量呈显著或极显著负相关。水溶性有机碳含量仅与全钾含量和土壤pH呈极显著正相关,与其余指标的相关性不大。由此可知,土壤有机碳组分与土壤理化指标间相互作用、相互影响,但受土壤养分指标的影响程度存在差异。

3 讨论

3. 1 橡胶林土壤理化特性

土壤pH是土壤化学性质的重要参数之一,土壤有机质分解、微生物活动及各类化学元素的释放与转化均与土壤pH相关(刀静梅等,2017)。李涛等(2017)对割胶与未割胶两类橡胶林土壤的pH研究得出,未开割林的土壤pH大于开割林。本研究中,5种龄级橡胶林的土壤pH整体表现为龄级较大橡胶树大于龄级较小橡胶树,且龄级越小,土壤酸度越大。其原因可能是由于上一代胶林弃割时间较长,土壤富铁铝化程度高,土壤中氢离子含量多,造成二代胶林土壤pH较低。土壤水分是决定植物生长的必要条件(林希昊等,2009)。吴志祥等(2009)研究表明,海南儋州不同龄级橡胶林0~60 cm土层的土壤含水量在14.4%~17.9%,随着土层加深,土壤含水量有逐步降低的趋势。本研究对5种龄级橡胶林0~40 cm土层的土壤含水量进行分析,结果显示各龄级橡胶林的土壤含水量略高于吴志祥等(2009)的结果,可能是因为景洪研究区的橡胶林生长旺盛、地表多被灌木植被覆盖,土地裸露面积小,土壤保水能力较强。土壤容重由土壤孔隙与土壤固体的数量决定,一般耕土容重在1.0~1.3 g/cm,土壤容重越小,土壤结构、透气性能越好(Fu et al.,2000)。本研究的5种不同龄级橡胶林位于同一地区,距离较近,土壤质地均为壤土,各龄级橡胶林土壤容重数值与一般耕土容重差异不大,说明橡胶树与普通植物一样,在疏松、透气的环境下生根较多,生长趋势较好。氮磷钾是影响农作物生长的肥料三要素,土壤氮磷钾含量的高低在一定程度上可预示耕地的生产潜力。橡胶生产过程中对三要素营养的需求量较大,土壤供应能力不足会引起胶乳产量下降和品质降低,研究区各龄级橡胶林土壤全氮含量低于我国平均全氮含量(1.54 g/kg)(李启权等,2010),全磷含量高于我国土壤平均全磷含量(0.2~1.1 g/kg),全钾含量处于我国土壤平均全钾含量(0.5~25 g/kg)的中等水平(鲁如坤,1989),说明景洪植胶区土壤全氮含量偏低,全磷含量相对较高,需合理施肥,加强管理,控制土壤氮、磷含量在适宜橡胶树生长的范围内。

3. 2 橡胶林土壤有机碳各组分含量特征

吴志祥等(2009)研究表明,不同龄级橡胶林土壤总有机碳含量排序为7 a>30 a>2 a>16 a;林希昊等(2009)研究认为,5 a橡胶林土壤总有机碳含量最高。本研究中不同龄级橡胶林土壤总有机碳含量表现与上述前人研究结果有所不同,表现为10和16 a橡胶林土壤总有机碳含量明显高于2、27和34 a橡胶林,这是因为10和16 a橡胶株处于生长旺盛期,林下灌木植被覆盖率高,地表凋落物多,有利于土壤微生物数量增加及活动能力增强,造成土壤总有机碳含量较高;2 a胶园是第二代更新的生态胶园,地表植被覆盖率小,土壤中的碳来源较少,且林下间作的菠萝争夺了部分有机碳,造成总有机碳含量略低。本研究区27和34 a胶园分别处于成熟和衰退期,土壤缺氮,酸化程度严重,且伴随有效养分降低和营养失调等问题出现,因此土壤总有机碳含量较低,与李涛等(2017)认为常年种植橡胶树造成部分地区生态系统结构失衡、功能退化,生物多样性减少,土壤肥力呈整体下降趋势的观点一致。易氧化有机碳和水溶性有机碳是土壤中主要的活性组分,这两种碳组分更能有效地反映土壤碳库的活跃度(习丹等,2020)。本研究中,土壤易氧化有机碳在活性组分中占比较高,更能指示土壤活性碳库的变化与环境影响程度,若总有机碳减少,必然引起易氧化有机碳下降。各龄级橡胶林土壤活性碳组分含量不同,可能是因为不同龄级的橡胶林地表凋落物生物量、微生物量及林下土壤环境等对土壤各组分碳含量的影响,导致不同龄级橡胶林土壤活性碳组分存在差异。研究土壤稳定态有机碳有利于了解土壤的碳固定机制,可根据不同形态的碳机理调节土壤活性和稳定态有机碳间的组分平衡(张勇等,2018)。本研究中,10和16 a橡胶林的土壤稳定态有机碳含量最高,与土壤总有机碳和易氧化有机碳的规律一致,但与水溶性有机碳的规律不同,说明稳定态有机碳和易氧化有机碳一样,均可揭示土壤总有机碳的变化规律。此外,橡胶林作为人工林,常受人为干扰,这也是造成不同龄级土壤有机碳组分差异的重要因素。本研究中,同一龄级不同土层的土壤有机碳各组分含量均随土层深度增加而降低,与魏孝荣和邵明安(2007)对土壤有机碳含量垂直变化规律的研究结果一致,是因为土壤更新的有机碳中,有64%来源于地表凋落物的分解和转化(Hobbie et al.,2004),当土层由浅到深变化时,碳元素在渗水作用下淋溶、迁移、沉积到土壤深度的量逐渐减少,且土层越深,地表凋落物的数量越少,导致有机碳组分含量不断降低。另外,橡胶树根系分解也可为土壤提供有机碳,根系(尤其是细根)在0~15 cm分解最旺盛,越往下根系越少,腐烂越少,从而导致胶园有机碳在土壤剖面垂直分布上差异显著。

3. 3 橡胶林土壤有机碳各组分影响因素分析

土壤有机碳与土壤含水量及土壤养分密切相关(蔡葵等,2015;谢国雄等,2020)。本研究的相关分析结果表明,土壤总有机碳含量与土壤含水量、全氮、全磷和全钾含量呈显著或极显著正相关,与土壤pH和土壤容重呈极显著负相关,说明有机碳含量越高,土壤各养分含量越高,土壤质地越好,这是因为活性较高的有机碳易被土壤微生物分解,是土壤养分的重要来源,因此胶园多施用有机肥可促进橡胶树生长。林晓东等(2012)研究指出,易氧化有机碳与土壤总有机碳呈显著相关关系。本研究结果同样表明,易氧化有机碳与土壤总有机碳呈极显著正相关,说明易氧化有机碳可反映土壤总有机碳含量状况;易氧化有机碳是土壤中最活跃的有机碳,土壤活性有机碳含量取决于土壤总有机碳含量,总有机碳含量越高,活性有机碳含量相应也越高,因此活性碳组分间的含量关系也大致呈正相关关系。

相关分析结果还表明,易氧化有机碳含量与全磷和全钾含量及土壤含水量呈显著正相关;水溶性有机碳含量与土壤pH和全钾含量呈显著正相关。与张俊华等(2010)、林晓东等(2012)、丁咸庆等(2020)的研究结果相似,其原因可能是在一定范围内,磷、钾含量高的有机质易被土壤微生物分解转化,可促进易氧化有机碳的形成;土壤湿度过高可抑制土壤微生物的活性,从而使得土壤中易氧化有机碳含量升高;水溶性有机碳是由碳水化合物、长链脂肪族化合物和蛋白质组成,当环境因子不同时,其化学结构也会发生变化,说明pH通过影响水溶性有机碳的化学结构来决定其含量变化。土壤中的稳定态有机碳是土壤中稳定性相对较高、不易被微生物分解和植物利用的一类有机碳,对农田管理措施反应不敏感,却是土壤肥力高低的一项重要指标(余健等,2014)。本研究中,稳定态有机碳含量与土壤总有机碳及全磷、全钾含量均呈显著或极显著正相关,可能与磷、钾主要以有机态形式存在于土壤中有关;稳定态有机碳含量与土壤容重、土壤含水量呈显著负相关,是因為随土壤容重增大,土壤孔隙度变小,通气性变差,根系生长发育受阻,动植物及微生物的生存环境变差,碳库中的腐殖物质减少,稳定态有机碳含量降低,土壤含水量通过影响根系分泌物数量来影响微生物数量,微生物多的土壤渗透性强,土壤容重降低,有机质含量高。此外,树高、胸径、郁闭度、覆盖率等环境因子也在一定程度上影响土壤有机碳组分,高温高湿环境易造成土壤养分损失量增大,并引起养分利用率下降,进而导致土壤肥力下降,这些因素在今后的相关研究中需重点关注。

4 结论

不同龄级橡胶林土壤有机碳各组分间相关性较强,且土壤pH、土壤容重、土壤含水量及全氮、全磷和全钾含量均是影响土壤有机碳各组分含量的重要因子,各理化指标间存在密切的相互制约、相互促进关系。

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(責任编辑 王 晖)