秦岭松栎混交林土壤理化性质分析及有机碳分布文献综述
摘要：秦岭山麓位于长江流域中北部，其南北段的温度、气候、地形均呈现出一定的差异性变化，被称为中国地理的天然分界线。秦岭地区生物种类繁多，自然资源优渥，生态意义重大。其中，秦岭的各种森林类型对生态环境起着至关重要的作用，松栎混交林又是秦岭主要的森林类型之一。通过对秦岭松栎混交林土壤理化性质以及有机碳分布的研究，可以更好地揭示秦岭山麓的生态现状，各土壤理化性质与有机碳分布之间的关系，为秦岭山麓林区可持续发展的森林经营管理措施提供重要科学依据，更加充分的发挥秦岭山麓林区的生态功能。通过采集秦岭南坡松栎混交林样地内不同区域，不同深度的土壤，测定土壤理化性质和有机碳分布状况，化学分析后进行统计分析。
关键词：土壤,、理化性质、有机碳分布、相关关系
1.研究目的与意义
秦岭土壤是秦岭各种森林类型不同植被赖以生存的基质，调节着植物的生长和发育，同时也为动物群落的形成和发展提供着生存空间和发育资源，深刻影响着森林生态系统的功能和作用。土壤中存储着很多的有机碳，储存量是植被的好几倍。土壤有机碳也是全球生物地球化学循环中极其重要的因子，而土壤理化性质可能对土壤碳循环过程有着直接的影响。秦岭是我国南北方自然地理分界线，地貌类型复杂多样，其中油松锐齿槲栎混交林是秦岭中山带广布的典型森林群落，该群落林地的土壤状况对整个秦岭山地森林生态系统功能的发挥具有直接影响（吴昊，2015）。通过对秦岭土壤理化性质和有机碳分布，可以确定秦岭南坡松栎混交林的立地质量。研究有机碳分布可以展示出秦岭山麓生物化学循环进程，是秦岭林区天然林恢复和生态系统重建的关键之一，并可为秦岭林区可持续的森林经营管理措施提供重要的科学依据。本研究通过分析秦岭南坡土壤理化性质和有机碳之间的相关关系，探讨影响秦岭林地土壤有机碳库的因素，为科学合理利用秦岭土壤资源，制定增强秦岭土壤碳库的林地管理措施提供指导，更好的保护秦岭山麓的生态环境提供科学依据。
2.国内外研究现状
森林土壤是森林植被、动物群落、微生物群落赖以生存和发展的基质。1893年Romann 在《森林土壤学和立地学》一书中，把有关森林土壤的生物性质、化学性质和物理性质的资料进行了整理和综合，并且论述了森林土壤知识在某些林业实践中的应用(K.A.阿姆森，1982)。森林土壤的理化性质能够直接或间接影响着土壤的透气性、水分流存、养料转移等过程，进而影响着森林生物的生存，使得森林土壤的有机碳含量和分布发生变化（吴昊，2012）。如土壤pH值，主要表现在直接影响和间接影响两个方面。直接影响主要表现在对植物外观形态、物质代谢、生长发育以及品质和产量等方面，间接影响主要是通过对土壤物理、化学及生物学特性的影响而影响植物生长。研究发现，pH值影响养分的有效性和微生物活动。酸性条件和碱性条件下都会使养分有效性降低，pH值在6~7 时，土壤养分的有效性最强，最有利于植物的生长。酸性土壤中不利于细菌活动，而根瘤菌、氨化细菌、硝化细菌大多生长在中性土壤中。（薛建辉，2006）。朱小强等（2007）对秦岭山区油松纯林与松栎混交林下土壤养分状况的研究结果表明，纯林与松栎混交林的土壤都有富积养分的效应，但松栎混交林土壤的养分状况明显优于纯林，能积累更多的有机质。
森林土壤也为群落的形成和发展提供着生存空间和发育资源，对生物群落的形成与发展起着至关重要的作用。土壤中的碳（C）、氮（N）、磷（P）等重要生命元素是植物体内元素的主要来源，其含量及分布状况决定了地上植物生长、植被结构、生产力水平和生态系统稳定性（Vitousek et al.，2010；李红林等，2015；吴昊，2015）。当土壤中的各种环境因子发生变化时，植物和土壤微生物的生长和发育也会受到影响，进而影响森林生态系统的结构和功能。
森林土壤在水源涵养、养分供给等方面发挥着重要的生态功能（Thomas，1970）。从上个世纪60年代起，我国开展了森林涵养水源功能的研究(韩永刚，2007；王礼先，1998)。森林土壤水分状况对林分组成、树木生长、土壤形成过程以及剖面形状等都有密切影响（罗汝英，1983）。英国于1960 年后在威尔士中部开展了 Plyulimon 流域试验, 研究表明森林植被可以减少产水量，可以有效拦蓄降雨。森林植物生长发育所需的水分、养分主要来源于土壤，而土壤团粒间的非毛管孔隙度具有良好的透气效果，有助于好氧微生物的代谢，可提高其对土壤养分的分解速率，及时为植物供肥料（朱德柱，2002）。国内很多学者已经对秦岭许多不同类型森林土壤的蓄水能力进行评估，例如陈莉莉、常伟等人的研究表明松栎混交林具有良好的水源涵养功能，雷瑞德的研究表明锐齿松林同样具有良好的水源涵养功能。（陈莉莉，2013；常伟，2015）
森林土壤有机碳主要分布于1 m深的土壤, 对气候变化和人类活动干扰比较敏感。由于受到植被覆盖类型、土地利用方式与环境条件等生物和非生物因素的综合影响, 森林土壤有机碳储量的分布出现了地区性不均匀现象（尉海东，2007）。不同类型的森林类型，土壤理化性质对土壤有机碳的影响也有差别（张青青，2019）。土壤微生物将凋落物等分解转化为养分后首先对土壤表层进行补给，再随土壤水分逐步向深层土壤转移，表现为土壤有机碳含量随土层深度增加而递减（李菲，2015）。研究土壤的生态意义首先着眼于土壤的物理、化学和生物学性质(薛建辉2006:51)。目前对土壤有机碳的研究地域涵盖了温带、亚热带、热带等地区。此外森林土壤有机碳组分存在明显的纬度格局（王春燕）；邢维奋（2017）等研究认为，天然次生林的有机碳含量、密度和储量均高于人工林，这可能与次生林土壤中更强的富集养分效应有关；聂浩亮（2020）等认为，林分类型是影响土壤有机碳垂直分配的重要因素之一。
3.研究方法
3.1土壤采集
通过采用典型取样方法，在野外进行综合调查，采集研究区范围内油松-锐齿槲栎混交林群落的土样。在对混交林的植物进行常规群落学调查之后，沿着每个样地任意一条对角线随机选择 3 个样点挖掘土壤剖面，分层采集 0 —20、20—40、40—60 cm土层的土样。每个土样取 250 g，将各样地土样按层混合装入土壤袋并标记，及时带回实验室，去除土样表面的植物残体及石砾，自然风干、过筛，用于土壤各指标的测定。使用手持 GPS 定位仪和罗盘仪 记录样地的海拔、坡度、坡位、坡向等地形因子。
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