和生物特征的变化起着关键作用。但土壤有机碳总量的变化非常缓慢, 很难观测到其短期内的微小变土壤活性有机化, 在森林土壤中表现得更为明显[1]。

碳是土壤中移动快、稳定性差、易氧化、矿化，对植物和土壤微生物活性较高的那部分有机态碳[2]直接参与土壤生物化学转化过程, 在土壤养分循环中具有重要作用, 是土壤养分的储存库; 并且能够在土壤全碳变化之前反映出土壤管理措施和环境引起的土壤微小变化。因此, 可作为土壤质量和潜在生产力的敏感指标[3, 4]。土壤活性有机碳可用水溶性有机碳、微生物量碳、热水浸提有机碳和碳水化合物等来表征。有研究表明[5 7], 由于土壤活性有机碳对环境的高度敏感性, 因此会表现出明显的季节变化。Zhou等[5]报道了竹林土壤微生物量碳和水溶性有机碳的季节变化, Zhang等[8]报道了格氏栲和杉木人工林枯枝落叶层水溶性有机碳的季节变化, 但对土壤热水浸提有机碳和碳水化合物的研究报道较少。

杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林是我国南方主要的森林类型, 由于多代连栽和不合理的经营措施导致林地生产力急剧下降。一些学者[9,10]对亚热带常绿阔叶林和人工林土壤活性有机碳进行了研究, 发现常绿阔叶林转变为杉木人工林后, 土壤活性有机碳含量明显降低, 并且随着连栽代数的增加而减少。冯宗炜等[11]通过多年定位研究, 发现火力楠和杉木混交可明显提高林地生产力和生态功能。此后, 许多学者就杉木火力楠混交对土壤养分循环、林地生产力、凋落物分解以及细根周转等方面的影响进行了深入研究[12 14]。森林土壤退化的核心问题是土壤有机质组分功能的退化, 表现为有机质含量下降和活性降低。因此, 在相对较短的时期内, 如何提高土壤有机质的活性, 改善其功能, 对于土壤恢复来说至关重要。有人[15,16]采用室内培养方法研究了杉木凋落物与其他凋落物混合分解对土壤活性有机碳的影响, 但室内培养实验与野外实际情况存在一定差异。例如, 室内培养实验所用土壤为过筛土壤, 排除了土壤动物的影响; 室内培养对揭示土壤水溶性有机碳的真实反应可能存在一定影响, 因为土壤水

溶性有机碳在自然状态下具有很强的迁移性。目前, 杉阔混交对土壤活性有机碳的影响及其季节变化方面的研究报道较少。本文研究了湖南省会同县境内地带性常绿阔叶林、杉木纯林、火力楠纯林以及杉木火力楠混交林的土壤活性有机碳含量及其季节动态, 对于揭示森林植被对土壤碳库的影响和指导杉木人工林的可持续经营具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验在中国科学院会同森林生态试验站(110°08′E, 27°09′N)进行, 该站位于湖南省西部的会同县, 属典型的亚热带湿润气候, 年均气温16.5 , ℃1月平均气温4.5 , ℃7月平均气温27.5 , ℃年降水量1 200~1 400 mm, 年蒸发量1 100～1 300 mm, 年平均相对湿度80％, 林地土壤为山地红黄壤, 地带性植被为典型的亚热带常绿阔叶林, 以栲(Castanopsis spp.)、石栎(Lithocarpus spp.)等为主。

研究样地为地带性常绿阔叶林(NBF)和3种人工林, 即1982年秋第1代人工杉木林皆伐后, 1983年春在皆伐迹地上设置了杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林(PCF)、火力楠(Michelia macclurei)纯林(PM)以及杉木与火力楠的针阔混交林(MCM)3种人工林生态系统, 3种人工林密度均为2 000株·hm 2。针阔混交林的杉木与阔叶树的比例为 8　2。4种林分林地基本概况见表1。

1.2 研究方法

试验中所用土壤均为表层土壤(0～10 cm), 分别于2006年4月(春)、7月(夏)、10月(秋)和2007年1月(冬)采自4种林型。研究地区2006年3月至2007年2月月平均气温和总降雨量的动态变化见图1。具体采样方法为: 每一林地选择3个具有代表性的样地, 样地面积为10 m×10 m, 在每块样地内随机选取10个点。去除地表凋落物层, 然后用直径为4.5 cm的取土钻进行采样, 并组成1个混合土样, 去掉土壤中可见植物根系和残体．将土样分为两部分, 一部分新鲜土样过2 mm筛后放置于冰箱中(3～4 )℃

表1 林地基本概况及其土壤基本理化性质

Tab. 1 General situation of different forest stands and soil physico-chemistry properties

林地

Forest stand 常绿阔叶林NBF 杉木纯林PCF 火力楠纯林PM 杉木火力楠混交林MCM

pH

容重 Bulk density (g·cm 3)

总有机碳 SOC (g·kg 1)

全氮 Total N (g·kg 1)

全磷 Total P (g·kg 1)

全钾 Total K (g·kg 1)

林龄 Age (a)

海拔 Elevation (m)

4.25 1.18 4.94 1.27 4.57 1.09 4.91 1.18

28.77 2.36 0.25 20.48 44 391 21.69 1.68 0.18 18.58 24 521 24.92 1.92 0.23 18.92 24 521 21.99 1.69 0.23 18.98 24 521