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user: 4. 结果与分析 4.1. 不同森林土壤的物理性质 反映土壤物理性质的指标有很多，庐山森林土壤所涉及的物理指标主要有土壤容重、总孔隙度和自然含水率。土壤容重反映了土壤的疏松状况与通气性，该值的大小可以说明土壤涵蓄水分以及供应树木生长所需水分的能力，容重值越小，说明土壤越疏松。而土壤孔隙状况则直接影响着土壤的通透性及根系穿插的难易程度，对土壤中水、肥、气、热以及生物活性等发挥着不同的功能 [ 3 ] 。庐山不同森林土壤的物理性质见表2。 Table 2 Physical characteristics of different types of forest soils in Lusha 森林植被类型 土层(cm) 容重(g∙cm −3 ) 总孔隙度(%) 自然含水率(%) 常绿–落叶 阔叶混交林 0~10 0.45 ± 0.06 65.86 ± 2.32 12.31 ± 2.83 10~20 0.93 ± 0.12 56.76 ± 4.05 10.07 ± 2.13 20~30 1.22 ± 0.14 52.23 ± 4.61 9.74 ± 1.53 针叶林 0~10 0.51 ± 0.22 62.65 ± 7.88 10.89 ± 2.35 10~20 0.89 ± 0.15 57.96 ± 5.43 11.01 ± 1.32 20~30 1.14 ± 0.17 54.57 ± 5.62 10.99 ± 0.84 落叶阔叶林 0~10 0.39 ± 0.17 69.02 ± 6.91 18.81 ± 4.67 10~20 0.78 ± 0.12 59.18 ± 4.32 18.30 ± 4.24 20~30 1.03 ± 0.14 56.77 ± 3.78 17.76 ± 2.08 常绿阔叶林 0~10 0.49 ± 0.17 63.62 ± 6.04 14.17 ± 3.72 10~20 0.73 ± 0.07 60.46 ± 3.11 14.42 ± 4.46 20~30 1.07 ± 0.04 55.43 ± 2.43 14.67 ± 4.34 玉山竹林 0~10 0.61 ± 0.23 61.21 ± 4.37 9.87 ± 3.78 10~20 0.92 ± 0.16 56.97 ± 3.98 10.32 ± 4.01 20~30 1.17 ± 0.18 53.99 ± 4.04 10.24 ± 3.97 表2. 庐山不同森林土壤物理性质 从表2可知，各森林植被类型下土壤容重的差异性不明显，但是随土层深度而增加的幅度较明显，不同森林土壤容重平均值排序为玉山竹林(0.90 g∙cm − 3 ) > 常绿–落叶阔叶混交林(0.87 g∙cm − 3 ) > 针叶林(0.85 g∙cm − 3 ) > 常绿阔叶林(0.76 g∙cm − 3 ) > 落叶阔叶林(0.73 g∙cm − 3 )。这说明落叶阔叶林下土壤较疏松、通气性能好，具有较高的水源涵养和水土保持功能。0~30 cm土壤平均自然含水率的排序为落叶阔叶林(18.29%) > 常绿阔叶林(14.42%) > 针叶林(10.96%) > 常绿–落叶阔叶混交林(10.71%) > 玉山竹林(10.14%)，即落叶阔叶林下土壤自然含水率明显高于其他森林植被类型。0~30 cm不同森林土壤总孔隙度平均值大小排序为落叶阔叶林(61.66%) > 常绿阔叶林(59.83%) > 针叶林(58.39%) > 常绿–落叶阔叶混交林(58.28%) > 玉山竹林(57.39%)。通过SPSS软件对不同土层的测试样地土壤分析结果显示，不同森林植被类型下土壤容重随土层深度的变化达到显著水平，而土壤孔隙度随土层深度的变化也达到显著水平。即不同森林植被类型下土壤均表现出土壤容重随土层深度增加而逐渐增大，土壤孔隙度随土层深度增加而逐渐减小的规律。 4.2. 不同森林土壤各土层SOC和N含量及垂直分布格局 不同森林土壤各土层SOC含量及垂直分布由图2可知：不同森林土壤各土层SOC含量变化较大，随土层深度增加而逐渐降低，这是由于森林枯落物腐解以及林木根系、动植物残体及土壤微生物对土壤SOC作用的结果所致。庐山不同森林土壤表层(0~10 cm) SOC较高，且高于平均值 [ 12 ] ，这是因为地表的凋落物和植物根系分解产生的SOC首先进入土壤表层，从而使得表层SOC明显高于深层土壤。但不同森林土壤各土层SOC差异显著性不同，不同森林的植物根系分布、凋落物以及利用方式不同，其同一土层不同森林土壤SOC含量也不同。不同森林土壤SOC含量存在差异，其中落叶阔叶林地土壤SOC含量最高，其次是针叶林、常绿阔叶林和常绿–落叶阔叶混交林，最后是玉山竹林。森林土壤表层主要受地表凋落物影响最大，造成这种差异是由于落叶阔叶林内有较多的枯落物，其地表凋落物分解程度较高，且林内形成的微环境有利于微生物的活动，能够较容易将动植物残体腐蚀分解进而大量进入土体，使土壤碳素得以及时补给，因此其土壤SOC含量也相应较高。在10~20 cm土层，不同森林土壤SOC含量差异不显著。其中针叶林地土壤SOC含量最高，林木根系分布对土壤SOC影响较大，针叶林下根系分布较深，对深层土壤的结构起到很好的改良作用，也有利于微生物的活动，动、植物以及微生物的遗体和分泌物成为重要的碳源。在20~30 cm土层，针叶林地土壤SOC含量最高，不同森林土壤SOC含量差异呈弱显著性，主要与母质层矿化作用有关。不同土层的土壤SOC含量由于不同森林类型的树种组成、起源、林龄以及地表植物种类丰富度不同，导致其地表凋落物不同，进而影响了森林土壤SOC含量的差异。 图2. 不同森林土壤各土层SOC含量及垂直分布 不同森林土壤各土层N含量及垂直分布由图3可知，不同森林土壤各土层N含量与SOC分布趋势一致，随土层深度增加而逐渐减小。原因是森林地表枯落物层较厚，随时间的推移，由表层逐渐向下分解、转化、累积，最终形成上层的腐殖质均大于下层，上层的N含量也都大于下层。另外，不同森林土壤N含量有一定差异，其中落叶阔叶林地土壤N含量最高，其它4种林分N含量差异不太明显。这主要是由于落叶阔叶林地枯落物量大，分解速度较快，归还土壤的养分含量最多。 4.3. 不同森林土壤各土层SOC和N贮量及垂直分布格局 根据土壤SOC和N含量、土壤容重以及土层厚度，用公式(1)、(2)分别计算不同森林土壤各土层SOC和N贮量。不同森林土壤各土层SOC贮量及垂直分布由图4可知：在0~30 cm土层，针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、常绿–落叶阔叶混交林和玉山竹林地土壤SOC贮量总值分别为64.31、68.04、58.86、55.37、54.04 t∙hm − 2 ，针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、常绿–落叶阔叶混交林和玉山竹林地土壤SOC贮量在0~10 cm土层分别占0~30 cm土层总量的40.63%、48.15%、45.50%、32.62%、32.25%。另外，5种森林土壤0~10 cm土层SOC贮量差异显著，其他两个土层的差异不明显。 不同森林土壤各土层N贮量及垂直分布由图5可知：不同森林土壤0~10 cm土层N贮量最大，其中落叶阔叶林地土壤N贮量最高(3.09 t∙hm − 2 )，玉山竹林地土壤N贮量最低(1.73 t∙hm − 2 )。由于落叶阔叶林地枯落物含量高，所含土壤养分量较多，而玉山竹林地地表凋落物分解程度较低。同一森林土壤各土层间N贮量比较可知，落叶阔叶林地土壤N贮量差异明显，针叶林、常绿阔叶林、常绿–落叶阔叶混交林和玉山竹林差异不太明显。同一土层，不同森林土壤N贮量在0~10 cm土层差异显著明显，在10~20 cm土层差异比较明显，在20~30 cm土层差异不太明显。 图3. 不同森林土壤各土层SOC和N贮量及垂直分布格局 图4. 不同森林土壤各土层SOC贮量及垂直分布 4.4. 不同森林土壤碳氮比的相关性 土壤碳氮比(C/N)是衡量土壤C、N营养平衡状况的一个重要指标，它可以暗示土壤生物分解过程中C、N转化作用之间的一种密切关系，土壤N含量水平在一定程度上影响土壤SOC含量 [ 13 ] 。另外，C/N可以影响有机质矿化分解的速度，研究表明，获得平衡营养的土壤C/N在7.8~24.7之间，有利于有机质矿化过程中养分的释放 [ 14 ] 。不同森林土壤SOC、TN含量及其C/N之间的相关性见表3。 由表3可知：5种森林土壤C/N差异性极显著，其中落叶阔叶林地土壤C/N高于其它4种林地，这说明落叶阔叶林地土壤微生物的分解能力较强，林地肥力较好。同时，5种森林土壤SOC、全N含量及C/N间的关系表明，土壤SOC含量与土壤N含量存在极显著相关，进而说明土壤中N主要以有机N的形式存在于土壤SOC中。