李 瑋，鄭子成，李廷軒，劉敏英

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 成都 611130)

不同植茶年限土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布特征

李 瑋，鄭子成*，李廷軒，劉敏英

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 成都 611130)

作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元和土壤肥力的重要組成部分，土壤團(tuán)聚體對(duì)土壤的物理、化學(xué)和生物特性均有重要影響。試驗(yàn)選取了雅安市名山區(qū)中峰鄉(xiāng)生態(tài)茶園區(qū)12—15a、20—22a、30—33a和>50a的茶園，研究其土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳總量、儲(chǔ)量和活性組分的分布特征，探究植茶年限對(duì)土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布的影響。結(jié)果表明：(1)研究區(qū)土壤以>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體為主，約為70%—80%，且在0—20 cm土層植茶20—22a土壤團(tuán)聚體含量最高；(2)茶園土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨團(tuán)聚體粒級(jí)的減小而增加，最大值出現(xiàn)在<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體，且在植茶>50a時(shí)達(dá)最高值，0—20 cm土層團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均高于20—40 cm，土壤團(tuán)聚體水溶性有機(jī)碳和微生物生物量碳隨植茶年限的延長(zhǎng)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，植茶30—33a時(shí)含量最高，且小粒級(jí)團(tuán)聚體水溶性有機(jī)碳含量較高而微生物量碳較低；(3)土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率約有70%來自>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體，團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量隨植茶年限延長(zhǎng)呈增加的趨勢(shì)，不同植茶年限0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均高于20—40 cm土層，且以<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高。研究結(jié)果在一定程度上揭示了不同植茶年限土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的分布特征，可為改善區(qū)域土壤質(zhì)量及實(shí)施退耕還茶工程提供理論指導(dǎo)。

植茶年限;土壤團(tuán)聚體;有機(jī)碳;水溶性有機(jī)碳;微生物生物量碳;有機(jī)碳儲(chǔ)量

土壤團(tuán)聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本組成單元，其質(zhì)量和數(shù)量不僅決定土壤肥力的高低，而且還與土壤的抗蝕能力、環(huán)境質(zhì)量和固碳潛力等有直接關(guān)系。土壤有機(jī)碳對(duì)團(tuán)聚體的數(shù)量和分布有重要影響，反之，團(tuán)聚體的形成也影響著土壤有機(jī)碳的分解。由于土壤碳庫在全球碳循環(huán)和土壤生產(chǎn)力上的重要作用，因此有關(guān)土壤有機(jī)碳的變化，特別是土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布等方面的研究備受關(guān)注[1- 3]。不同粒級(jí)團(tuán)聚體，其有機(jī)碳含量存在明顯差異，有研究表明，團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨粒級(jí)的增加而降低[4- 5]，但也有研究提出了與之相悖的觀點(diǎn)，指出大粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量更高，<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量相對(duì)較低[6- 8]。陳建國(guó)等[9]指出，土壤的固碳能力伴隨團(tuán)聚體形成、穩(wěn)定和周轉(zhuǎn)過程的始終，而土壤碳庫的變化主要發(fā)生在活性碳庫里[10- 11]。土壤活性有機(jī)碳雖僅占土壤總有機(jī)碳的一小部分，但可在土壤總有機(jī)碳變化之前較好地反映土壤質(zhì)量的微小變化。水溶性有機(jī)碳可指示土壤有機(jī)質(zhì)的早期變化[12]，微生物生物量碳是土壤活性有機(jī)碳的主要組成部分，對(duì)種植、施肥等管理措施十分敏感[13]?？梢姡_展土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的研究，可為改善土壤質(zhì)量、闡明土壤碳庫動(dòng)態(tài)提供科學(xué)參考。

茶樹作為一種多年生常綠作物，由于根系吸收特性、根系分泌物及茶園施肥管理的特殊性，在區(qū)域內(nèi)可形成獨(dú)特的茶園生態(tài)系統(tǒng)。2012年我國(guó)植茶面積達(dá)238萬hm2，且近年來種植面積有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。研究表明，茶園土壤性質(zhì)會(huì)隨著植茶年限的延長(zhǎng)發(fā)生一系列變化，進(jìn)而促使團(tuán)聚體組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，影響土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布[14- 16]，但目前有關(guān)茶園土壤團(tuán)聚體分布及其有機(jī)碳變化方面研究甚少。受退耕還林、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)等因素的驅(qū)動(dòng)，川西低山丘陵區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，退耕還茶已成為該區(qū)主要的退耕模式，在產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的同時(shí)也使其生態(tài)環(huán)境發(fā)生了一系列改變，植茶的生態(tài)效益日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，本文選取四川省名山區(qū)中峰鄉(xiāng)萬畝生態(tài)茶園為研究對(duì)象，開展不同植茶年限土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布特征的研究，以期摸清不同植茶年限土壤團(tuán)聚體分布及其有機(jī)碳變化特征，為茶園生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展以及協(xié)調(diào)區(qū)域土地利用、實(shí)施退耕還茶工程提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川盆地西緣，隸屬于雅安市名山區(qū)中峰鄉(xiāng)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候區(qū)，年均溫15.4 ℃,無霜期294d，年降雨量1500 mm左右，6—9月降雨量占全年的72.6%。地域差異明顯，區(qū)內(nèi)為低山丘陵地貌，土壤類型為第四紀(jì)老沖積物發(fā)育而成的黃壤。區(qū)域內(nèi)原始地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，自20世紀(jì)90年代長(zhǎng)江中上游生態(tài)退耕工程實(shí)施以來，該區(qū)主要的退耕模式為退耕還茶，茶樹種植密度為大行距(150±15) cm，小行距(35±15) cm，實(shí)行雙行單株錯(cuò)株條植，株距(16±4) cm，每畝種植5000株至6000株。施肥集中在1月、3月、6月和9月，并于采茶后追施，肥料主要是尿素和K2SO4型復(fù)合肥。

1.2 土樣采集

供試土壤于2010年9月采自名山區(qū)中峰鄉(xiāng)，在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同植茶年限茶園的地理位置和施肥情況進(jìn)行綜合考慮，選擇成土母質(zhì)相同、地理位置相對(duì)集中且施肥情況相似的植茶年限分別為12—15 a(面積約0.60 hm2)、20—22 a(面積約0.73 hm2)、30—33 a(面積約0.47 hm2)、50 a以上(面積約0.47 hm2)的茶園為采樣對(duì)象。在各茶園中布設(shè)5個(gè)典型樣方(15 m×15 m)，每一樣方內(nèi)按“S”形設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，具體采樣點(diǎn)設(shè)在樹冠邊緣垂直下方，并分0—20 cm，20—40 cm兩個(gè)層次采集原狀土樣，盡量避免擠壓，以保持原狀土壤結(jié)構(gòu)。另外，采集混合土樣用于測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)，采樣點(diǎn)基本情況見表1。

表1 試驗(yàn)樣點(diǎn)基本情況

1.3 樣品處理

將采集的土樣在室內(nèi)沿自然結(jié)構(gòu)輕輕掰成直徑約1 cm的小土塊，除去植物殘?bào)w、小石塊以及蚯蚓等生物體后用沙維諾夫干篩法[17]分離出>5 mm、2—5 mm、1—2 mm、0.5—1 mm、0.25—0.5 mm、<0.25 mm的團(tuán)聚體。

1.4 分析方法和數(shù)據(jù)處理

土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳用外加熱重鉻酸鉀容量法測(cè)定；土壤pH值，土壤容重均采用常規(guī)方法測(cè)定[18]。

(1)

團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率=

(2)

土壤團(tuán)聚體微生物量碳(MBC)的測(cè)定采用氯仿熏蒸浸提方法測(cè)定[19]。稱取25 g相當(dāng)于烘干土壤質(zhì)量的預(yù)培養(yǎng)濕潤(rùn)土壤于50 mL的玻璃瓶中，與盛有50 mL氯仿的玻璃瓶一起放入真空干燥器中，抽真空至氯仿沸騰后保持3 min。將干燥器放入25 ℃下24 h后，再次抽真空至完全去除土壤中的氯仿。將土壤完全轉(zhuǎn)移到200 mL三角瓶中，加入50 mL 0.5 mol/L的K2SO4溶液，充分振蕩30 min過濾，迅速測(cè)定濾液中含碳量。熏蒸開始的同時(shí)，另稱取等量風(fēng)干土樣，加入0.5 mol/L的K2SO4溶液浸提，視為未熏蒸土壤。測(cè)定濾液中含碳量，并根據(jù)下式[19]計(jì)算微生物量碳含量。所有測(cè)定均重復(fù)3次。

土壤微生物量碳Bc(mg/kg)=2.64Ec

式中，2.64為微生物量碳系數(shù)，Ec為熏蒸和未熏蒸土壤K2SO4提取液的碳含量的差值。

土壤團(tuán)聚體水溶性有機(jī)碳(WSOC)的測(cè)定參考楊長(zhǎng)明等[20]方法。

團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量采用等質(zhì)量土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量計(jì)算方法[21]:

Melement=Msoil×conc×0.001

Msoil=ρb×T×0.01×10000

式中,Melement為土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量(Mg/hm2)；Msoil為單位面積土壤質(zhì)量(Mg/hm2)，1Mg=103kg；conc為土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量(g/kg)；ρb為土壤容重(g/cm3)；T為土層深度(cm)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003和DPS 11.0軟件進(jìn)行。方差分析采用最小顯著極差法(LSD)，不同字母表示差異顯著(P<0.05)，所有數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤的形式表達(dá)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤團(tuán)聚體的分布特征

總體而言，各植茶年限土壤>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量比例最高，最高值達(dá)73.42%，而>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量約占總團(tuán)聚體數(shù)量的85%，且與其余粒級(jí)團(tuán)聚體含量間存在顯著差異(表2)。另外，不同植茶年限土壤團(tuán)聚體分布亦不一致，植茶20—22 a時(shí)>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量均高于其他植茶年限，而<5 mm粒級(jí)的團(tuán)聚體含量卻與之相反，表明植茶20a左右的土壤大粒級(jí)團(tuán)聚體含量較高，土壤的團(tuán)聚能力較強(qiáng)。不同土層，各級(jí)土壤團(tuán)聚體含量各異。0—20 cm土層>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量總體低于20—40 cm土層，而<5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量則呈相反的變化趨勢(shì)，表明20—40 cm土層土壤團(tuán)聚能力較強(qiáng)，這與茶園定期人為管理措施有關(guān)，故導(dǎo)致0—20 cm土層小粒級(jí)團(tuán)聚體數(shù)量較多。

表2 不同植茶年限土壤團(tuán)聚體分布特征/%

同一行不同小寫字母表示不同粒級(jí)團(tuán)聚體在P<0.05水平上的差異顯著，同一列不同大寫字母表示不同年限相同粒級(jí)團(tuán)聚體在P<0.05水平上差異顯著

2.2 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的含量變化

2.2.1 土壤團(tuán)聚體總有機(jī)碳(TOC)的含量分布

由表3可知，相同植茶年限各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量因粒級(jí)不同而異。

表3 不同植茶年限土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的分布特征/%

0—20 cm土層，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨粒級(jí)減小呈升高的趨勢(shì)，且0.5—0.25 mm和<0.25 mm粒級(jí)有機(jī)碳含量顯著高于其他粒級(jí)土壤團(tuán)聚體。20—40 cm土層，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量則隨粒級(jí)的減小呈先升高、后降低、最后升高的趨勢(shì)。相同植茶年限下，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨粒級(jí)的減少總體表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)。

0—20 cm土層，植茶50 a以上的土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳與12—15 a和20—22 a間存在顯著差異。植茶50 a以上與12—15 a、20—22 a相比，各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增幅分別介于34.17%—50.67%和12.01%—41.69%之間。20—40 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳變化趨勢(shì)與0—20 cm土層相似，50 a以上土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量顯著高于植茶12—15 a和20—22 a，團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增幅分別介于17.71%—126.68%和40.70%—65.33%。此外，0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均高于20—40 cm土層。

2.2.2 土壤團(tuán)聚體水溶性有機(jī)碳(WSOC)含量分布

由表4可知，土壤團(tuán)聚體WSOC含量表現(xiàn)為小粒級(jí)中較高、大粒級(jí)中較低的現(xiàn)象，與團(tuán)聚體總有機(jī)碳分布特征較為一致。除5—2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體外，總體上表現(xiàn)為小粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量顯著高于大粒級(jí)團(tuán)聚體。不同植茶年限對(duì)土壤團(tuán)聚體WSOC含量的影響各異，隨著植茶年限的延長(zhǎng)，各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在植茶30—33 a時(shí)，團(tuán)聚體WSOC含量顯著高于其他年限。經(jīng)野外實(shí)地調(diào)查可知，此植茶年限下茶樹凋落物最多，進(jìn)而導(dǎo)致土壤腐殖質(zhì)較多的積累，同時(shí)也可能與其根系生長(zhǎng)旺盛、根系分泌物較多有關(guān)。0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量明顯高于20—40 cm土層，主要因?yàn)榭葜β淙~在表層的積累與轉(zhuǎn)化，促進(jìn)了0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量的增加。

表4 不同植茶年限土壤團(tuán)聚體水溶性有機(jī)碳的分布特征/(mg/kg)

0—20 cm和20—40 cm土層，植茶12—15 a、20—22 a、30—33 a和50 a以上土壤團(tuán)聚體WSOC含量平均值與TOC含量平均值的比值分別為1.26%、1.18%、1.19%、0.98%和1.99%、2.19%、1.65%、1.34%?？梢?，隨著植茶年限的延長(zhǎng)，土壤團(tuán)聚體易受分解組分所占比例越來越小，有機(jī)碳庫逐漸趨于穩(wěn)定，有機(jī)碳積累量不斷增加。不同粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC/TOC值表現(xiàn)為5—2 mm粒級(jí)最高，2—1 mm粒級(jí)最低。表明2—1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳最為穩(wěn)定，不易分解。0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC/TOC值均低于20—40 cm土層，說明研究區(qū)0—20 cm土層團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較20—40 cm土層穩(wěn)定。

2.2.3 土壤團(tuán)聚體微生物生物量碳(MBC)含量分布

由表5可知，團(tuán)聚體MBC含量隨著粒級(jí)的減小呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，在5—2 mm粒級(jí)中MBC含量最高，且與其他粒級(jí)MBC含量間均達(dá)到顯著差異，而在<0.25 mm粒級(jí)中MBC含量最低，與小粒級(jí)團(tuán)聚體相比，大粒級(jí)團(tuán)聚體活性有機(jī)碳比例較高，能為微生物提供更多的碳源，故出現(xiàn)上述研究結(jié)果。隨著植茶年限的延長(zhǎng)，各粒級(jí)團(tuán)聚體MBC含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，在植茶30—33 a時(shí)其含量達(dá)最大值，主要由于此植茶年限茶樹枯枝落葉歸還量及根系分泌物在土壤中積累較多，對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖較為有利，故出現(xiàn)最大值。經(jīng)實(shí)地調(diào)查可知，研究區(qū)茶樹凋落物主要集中分布在0—20 cm土層，可增加表層有機(jī)碳的輸入量，且該層土壤溫度和通氣性良好，適宜微生物生長(zhǎng)，故0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體MBC含量明顯高于20—40 cm土層。

表5 不同植茶年限土壤團(tuán)聚體微生物生物量碳的分布特征/(mg/kg)

0—20 cm和20—40 cm土層，植茶12—15 a、20—22 a、30—33 a和50 a以上土壤團(tuán)聚體MBC含量均值與TOC含量均值的比值分別為3.01%、3.02%、2.81%、2.13%和4.70%、5.18%、3.92%、3.11%?？梢?，隨著植茶年限的延長(zhǎng)，土壤團(tuán)聚體易被利用分解組分所占比例呈先增高后降低的趨勢(shì)，植茶20—22 a土壤活性有機(jī)碳含量最高，土壤肥力狀況較好，在植茶30—33 a后土壤有機(jī)碳庫逐漸趨于穩(wěn)定。不同粒級(jí)MBC/TOC值表現(xiàn)為5—2 mm粒級(jí)中最高，<0.25 mm粒級(jí)中最低。0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體MBC/TOC值均小于20—40 cm土層，與不同土層各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量的變化趨勢(shì)一致。

2.3 土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率

由表6可知，>5 mm和5—2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳貢獻(xiàn)率較大，而0.5—0.25 mm和2—1 mm粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳貢獻(xiàn)率較小，這與團(tuán)聚體含量分布特征相似。雖然團(tuán)聚體有機(jī)碳含量在>2 mm粒級(jí)中的分布較小粒級(jí)團(tuán)聚體稍低，但其貢獻(xiàn)率卻高達(dá)70%，這是研究區(qū)土壤該粒級(jí)團(tuán)聚體含量占主要優(yōu)勢(shì)所致。經(jīng)方差分析表明，>5 mm和5—2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率顯著高于其他粒級(jí)團(tuán)聚體，<0.5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較高，但其對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率較小且相互之間差異不顯著。植茶12—15 a土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率最高，其次為50 a以上的茶園，可見，不同植茶年限對(duì)團(tuán)聚體土壤有機(jī)碳貢獻(xiàn)率的影響較為明顯。此外，0—20 cm土層大粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均低于20—40 cm土層，而小粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率則表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。

表6 不同植茶年限土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳含量的貢獻(xiàn)率/%

同一行不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著,大寫字母表示P<0.01水平上差異顯著

2.4 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量

由圖1可知，不同植茶年限0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均高于20—40 cm土層。隨著團(tuán)聚體粒級(jí)的減小，團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量總體呈逐漸增加的趨勢(shì)。

圖1 不同植茶年限各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量Fig.1 The organic carbon storage of different aggregate fractions under different tea plantation age圖中不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著,大寫字母表示P<0.01水平上差異顯著

如圖1所示，0—20 cm土層，各植茶年限均表現(xiàn)為<0.5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著高于>2 mm粒級(jí)，植茶50 a以上團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，較植茶12—15 a增加了1.50倍。就不同粒級(jí)而言，<0.25 mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，>5 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最低。表明隨著植茶年限的延長(zhǎng)，研究區(qū)茶園土壤碳匯效應(yīng)有所增強(qiáng)，且<0.25 mm的團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳具有較強(qiáng)的保護(hù)作用。20—40 cm土層，除植茶12—15 a外，其余各年限均表現(xiàn)為<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著高于>5 mm團(tuán)聚體。植茶50 a以上團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，為植茶12—15 a的1.65倍(圖1)。可見，隨著團(tuán)聚體粒級(jí)的減少，團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量總體呈先增加、后降低、最后增加的變化趨勢(shì)。

3 討論

本研究中，干篩法獲得土壤團(tuán)聚體以>2 mm的團(tuán)聚體為主，說明研究區(qū)植茶土壤的穩(wěn)定性較好。2—1 mm和0.5—0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量較低，可能是與其機(jī)械組成有關(guān)，這與何淑勤等[22]研究結(jié)果一致。隨著植茶年限的延長(zhǎng)，>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，以植茶20—22 a為界，而<2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量則呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，表明植茶22 a左右土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性較好，這主要由于0—20 cm和20—40 cm土層團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GWD)在20—22 a最大[23]。此外，雖然土壤有機(jī)碳含量呈逐年增加，但由于植茶連作，土壤不斷酸化和鋁、氟的富集，導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性在植茶30 a后有所降低。0—20 cm土層>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量總體低于20—40 cm土層，說明20—40 cm土層團(tuán)聚體穩(wěn)定性高于0—20 cm土層。一方面，由于定期采茶、施肥等人為活動(dòng)對(duì)表層土壤大粒級(jí)團(tuán)聚體具有一定的破壞作用；另一方面，20—40 cm土層更易受氧化物的影響，促使其大粒級(jí)團(tuán)聚體的增加[24]。

土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量是土壤有機(jī)質(zhì)平衡和礦化速率的微觀表征，對(duì)土壤肥力和土壤碳匯具有雙重意義[25]。本研究結(jié)果表明，不同植茶年限土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量主要集中于<0.25 mm粒級(jí)，這是較小團(tuán)聚體有機(jī)無機(jī)膠體緊密結(jié)合的結(jié)果[26]，且團(tuán)聚體粒級(jí)越小，比表面積越大，吸附的有機(jī)物質(zhì)則越多，這一研究結(jié)果證實(shí)了土壤有機(jī)碳含量隨團(tuán)聚體粒級(jí)減小而呈增加的變化趨勢(shì)[27- 28]，說明<0.25 mm粒級(jí)有機(jī)碳含量的高低對(duì)土壤團(tuán)聚化過程起到極其重要的作用。隨著植茶年限的延長(zhǎng)，0—20 cm和20—40 cm土層團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均呈逐漸增加的趨勢(shì)，植茶50 a以上有機(jī)碳含量顯著大于12—15 a和20—22 a，這與茶園土壤接納的枯落物增多有關(guān)，且植茶50 a以上的土壤微團(tuán)聚體含量較多，進(jìn)而使土壤有機(jī)碳含量呈增加的趨勢(shì)；同時(shí)，由于土壤微團(tuán)聚體的固持作用，活性有機(jī)碳支出較少[29]。此外，0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均高于20—40 cm土層，這是由于茶園定期的修剪以及枝葉的凋落主要集中于土壤表層，一定程度上促進(jìn)了0—20 cm土壤的生物活性，這與Bandyopadhyay等[30]研究結(jié)果一致。

WSOC是土壤環(huán)境變化的敏感性指標(biāo)和微生物可直接利用的有機(jī)能源，影響著土壤有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化和降解[31]。MBC周轉(zhuǎn)速率較快，可更好地反映出土壤有機(jī)碳的變化，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)[32]。大量研究表明，WSOC和MBC在指示土壤有機(jī)碳庫的短期變化方面比總有機(jī)碳更靈敏[33- 34]。不同植茶年限各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC和MBC的含量均在植茶30—33 a達(dá)到最大值，且表現(xiàn)為0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC和MBC的含量高于20—40 cm土層，這主要由于表層土壤能夠不斷接納茶樹凋落物及根系生長(zhǎng)代謝輸入的有機(jī)碳，在一定條件下，有機(jī)物質(zhì)輸入越多，土壤微生物量碳愈高[35]。本研究結(jié)果表明，WSOC含量在小粒級(jí)團(tuán)聚體中較高，MBC含量則與之相反。由于地表徑流對(duì)團(tuán)聚體WSOC含量的影響較大，較小粒級(jí)團(tuán)聚體具有較高的穩(wěn)定性，受微生物活動(dòng)影響較小，不易隨地表徑流流失，故小粒級(jí)團(tuán)聚體WSOC含量較高[36]；而較大粒級(jí)團(tuán)聚體能增強(qiáng)土壤的通氣性，良好的土壤通氣狀況為微生物生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境，從而促進(jìn)了大粒級(jí)團(tuán)聚體MBC含量的增加[37]。WSOC與TOC的比值更能反映土壤有機(jī)碳庫狀況，其比例越高，說明土壤有機(jī)碳活性越強(qiáng)，穩(wěn)定性越差,而MBC與TOC的比值則反映了土壤有機(jī)碳的質(zhì)量和生物活性有機(jī)碳庫的周轉(zhuǎn)速率[11]。對(duì)比土壤團(tuán)聚體WSOC和MBC的含量及其與TOC的比值可知，當(dāng)植茶50 a以上WSOC/TOC和MBC/TOC值最小，表明土壤有機(jī)碳庫逐漸趨于穩(wěn)定，表現(xiàn)出一定的碳增匯效應(yīng)；而5—2 mm粒級(jí)WSOC/TOC和MBC/TOC值最大，表明較大粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳不穩(wěn)定，更易于礦化。20—40 cm土層團(tuán)聚體有機(jī)碳的穩(wěn)定性不及0—20 cm土層，可能由于0—20 cm土層接納茶園凋落物所致，因茶園凋落物中含大量木質(zhì)素及多酚物質(zhì)，難以被微生物利用[14]；而20—40 cm土層，茶樹根系分泌物可使有機(jī)碳活性增強(qiáng)，從而降低了團(tuán)聚體有機(jī)碳的穩(wěn)定性，這與Rovira等[38]研究結(jié)果一致。

將各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體含量和不同粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量綜合考慮，不僅可更好地反映各粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，而且能全面、客觀地反映植茶年限對(duì)土壤有機(jī)碳庫的作用[39]。不同植茶年限土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率均以>2 mm的大粒級(jí)團(tuán)聚體為主，占總團(tuán)聚體數(shù)量的70%以上，顯著高于其他粒級(jí)團(tuán)聚體，這與鄭子成[40]、盧凌霄等[41]研究結(jié)果一致。<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，但其對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率卻較低，這主要是由于研究區(qū)該粒級(jí)團(tuán)聚體含量較低。植茶12—15 a與50 a以上土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率最高，由于植茶10多年后茶園形成較穩(wěn)定植物群落，隨著凋落物量增加，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳積累量較大[42]，而植茶50 a以上土壤微團(tuán)聚體含量增幅較大，由于其對(duì)有機(jī)碳的固持作用，使得植茶50 a以上土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)也較大。此外，0—20 cm土層大粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率低于20—40 cm土層，而小粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率則表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)?？梢?，>2 mm的大粒級(jí)團(tuán)聚體是土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的主要貢獻(xiàn)載體，提高土壤>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體，可在一定程度上提高研究區(qū)植茶土壤固碳能力。土壤團(tuán)聚體是土壤有機(jī)碳穩(wěn)定和保護(hù)的載體，是土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存的場(chǎng)所，土壤有機(jī)碳的數(shù)量和質(zhì)量與團(tuán)聚體密切相關(guān)[23]。本研究結(jié)果表明，不同植茶年限0—20 cm土層各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均高于20—40 cm土層，植茶50 a以上0—20 cm和20—40 cm土層有機(jī)碳儲(chǔ)量均以<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，這與該粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較高有關(guān)。說明小粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳的保護(hù)作用有利于土壤有機(jī)碳的長(zhǎng)期固存，且隨著植茶年限的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)出一定的碳增匯效應(yīng)，這與王峰等[43]對(duì)福建丘陵山地茶園土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的研究結(jié)果較為一致。由于0—20 cm和20—40 cm土層團(tuán)聚體MWD和GWD在20—22 a最大，表明這一植茶年限對(duì)土壤有機(jī)碳固持作用影響較大[44]，這也是0—20 cm和20—40 cm土層<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量在植茶20—22 a均維持在較高水平的主要原因。

4 結(jié)論

(1)不同植茶年限土壤團(tuán)聚體主要以>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體為主，>5 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量以植茶22a左右為界，呈先增加后減少的趨勢(shì)，<5 mm的團(tuán)聚體含量呈相反趨勢(shì)。說明該研究區(qū)植茶土壤以大粒級(jí)團(tuán)聚體為主，且在植茶2a年左右，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性最好。

(2)不同植茶年限土壤較小粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量高于較大粒級(jí)，<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳的平均含量隨著植茶年限的延長(zhǎng)而增加，且0—20 cm土層團(tuán)聚體有機(jī)碳含量均高于20—40 cm土層。土壤團(tuán)聚體WSOC和MBC含量隨植茶年限延長(zhǎng)呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，植茶30—33 a時(shí)含量最高，而土壤團(tuán)聚體WSOC/TOC和MBC/TOC值卻呈下降趨勢(shì)，說明隨植茶年限延長(zhǎng)，土壤有機(jī)碳活性降低，穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，表現(xiàn)出一定的碳增匯效應(yīng)。

(3)土壤團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率約有70%—80%來自>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體，且0—20 cm土層>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體對(duì)有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均低于20—40 cm土層，而<2 mm團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率則表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。0—20 cm土層不同植茶年限各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均高于20—40 cm土層，且以<0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高；各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量均隨植茶年限延長(zhǎng)而增加，植茶50 a以上土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳儲(chǔ)量最高。

[1] Zhang Z D, Yang X M, Li C L, Zhao L P, Zhou Y J, Yu B. Research progresses of soil organic carbon sequestration. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(21): 8- 12.

[2] Liu H Y, Zhou P, Zhu H H, Wu J S, Zou D S. Effect of land use change on topsoil organic carbon storage of paddy soil in a hilly landscape of red earth region. Research of Agricultural Modernization, 2012, 33(3): 359- 362.

[3] Ayoubi S, Karchegani P M, Mosaddeghi M R, Honarjoo N. Soil aggregation and organic carbon as affected by topography and land use change in western Iran. Soil and Tillage Research, 2012, 121: 18- 26.

[4] Liu M Y, Zheng Z C, Li T X. Distribution characteristics of microbial biomass carbon and nitrogen in soil aggregates under tea plantation. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(15): 3162- 3168.

[5] Denef K, Zotarelli L, Boddey R M, Six J. Microaggregate-associated carbon as a diagnostic fraction for management-induced changes in soil organic carbon in two Oxisols. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(5): 1165- 1172.

[6] Wang Y, Ji Q, Liu S, Sun H Y, Wang X D. Effects of tillage practices on water-stable aggregation and aggregate-associated organic C in soils. Journal of Agro-Environment Science, 2012, 31(7): 1365- 1373.

[7] Gao H Y, Guo S L, Liu W Z, Che S G. Effect of fertilization on organic carbon distribution in various fractions of aggregates in caliche soils. Acta Pedologica Sinica, 2010, 47(5): 931- 938.

[8] Xiao F M, Fan S H, Wang S L, Xiong C Y, Yu X J, Shen Z Q. Moso Bamboo plantation soil aggregate stability and its impact on carbon storage. Journal of Soil and Water Conservation, 2008, 22(2): 131- 134.

[9] Chen J G, Tian D L, Yan W D, Xiang W H, Fang X. Progress on study of carbon sequestration in soil aggregates. Journal of Central South University of Forestry and Technology, 2011, 31(5): 74- 80.

[10] Han X H, Tong X G, Yang G H, Xue Y L, Zhao F Z. Difference analysis of soil organic carbon pool in returning farmland to forest in loess hilly area. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(12): 223- 229.

[11] Su Y Z, Yang R, Yang X, Fan G P. Effects of agricultural management practices on soil organic carbon and its fractions in newly cultivated sandy soil in Northwest China. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(14): 2867- 2876.

[12] Wang J Y, Song C C, Wang X W, Song Y Y. Changes in labile soil organic carbon fractions in wetland ecosystems along a latitudinal gradient in Northeast China. Catena, 2012, 96: 83- 89.

[13] Liang Q, Chen H Q, Gong Y S, Fan M S, Yang H F, Lal R, Kuzyakov Y. Effects of 15 years of manure and inorganic fertilizers on soil organic carbon fractions in a wheat-maize system in the North China Plain. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2012, 92(1): 21- 33.

[14] Xue D, Yao H Y, Huang C Y. Characteristics of mineralization and nitrification in soils of tea gardens different in age. Acta Pedologica Sinica, 2007, 44(3): 373- 378.

[15] Xue D, Yao H Y, Huang C Y. Study on soil microbial properties and enzyme activities in tea gardens. Journal of Soil and Water Conservation, 2005, 19(2): 84- 87.

[16] Shen X R, Wang Q H, Wu X, Fu S W. Increasing tea garden carbon sink capacity, promoting the development of low carbon tea production. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(8): 254- 260.

[17] Singh R A. Soil Physical Analysis. New Delhi-Ludhiana: Kalyani Publishers, 1980: 52- 56.

[18] Bao S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis. Beijing: China Agricultural Press, 2000.

[19] Vance E D, Brookes P C, Jenkison D S. An extraction method for measuring soil microbial biomass carbon. Soil Biology and Biochemistry, 1987, 19(6): 703- 707.

[20] Yang C M, Ou Y Z, Yang L Z, Dong Y H. Organic carbon fractions and aggregate stability in an aquatic soil as influenced by agricultural land uses in the Northern China Plain. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(12): 4148- 4155.

[21] Liang A Z, Zhang X P, Yang X M, Drury C F. Short-term effects of tillage on soil organic carbon storage in the plow layer of black soil in Northeast China. Scientia Agricultura Sinica, 2006, 39(6): 1287- 1293.

[22] He S Q, Zheng Z C, Yang Y M. Distribution characteristics of soil aggregates and organic carbon in tea plantation. Journal of Soil and Water Conservation, 2009, 23(5): 187- 190.

[23] Liu M Y, Zheng Z C, Li T X. Study on the composition and stability of soil aggregates with different tea plantation age. Journal of Tea Science, 2012, 32(5): 402- 410.

[24] Zhou P, Song G H, Pan G X, Li L Q, Zhang X H, Wu L S. SOC enhancement in three major types of paddy soils in a long-term agro-ecosystem experiment in South ChinaⅡ. Chemical binding and protection in micro-aggregate size fractions. Acta Pedologica Sinica, 2009, 46(2): 263- 273.

[25] Li H X, Yuan Y H, Huang Q R, Hu F, Pan G X. Effects of fertilization on soil organic carbon distribution in various aggregates of red paddy soil. Acta Pedologica Sinica, 2006, 43(3): 422- 429.

[26] Zheng Z C, He S Q, Li T X, Wang Y D. Effect of land use patterns on stability and distributions of organic carbon in the hilly region of Western Sichuan, China. African Journal of Biotechnology, 2011, 10(61): 13107- 13114.

[27] Zheng Z C, Wang Y D, Li T X, Yang Y M. Effect of abandoned cropland on stability and distributions of organic carbon in soil aggregates. Journal of Natural Resources, 2011, 26(1): 119- 127.

[28] He S Q, Zheng Z C, Gong Y B. Distribution characteristics and soil organic carbon of soil water-stable aggregates with different de-farming patterns. Journal of Soil and Water Conservation, 2011, 25(5): 229- 233.

[29] Armas-Herrera M C, Mora J, Arbelo C, Rodríguez-Rodríguez A. Interannual variations of soil organic carbon fractions in unmanaged volcanic soils (Canary Islands, Spain). Ecology and Evolution, 2012, 2(10): 2374- 2386.

[30] Bandyopadhyay P K, Saha S, Mani P K, Mandal B. Effect of organic inputs on aggregate associated organic carbon concentration under long-term rice-wheat cropping system. Geoderma, 2010, 154(3/4): 379- 386.

[31] Wang M H, Wang G B, Ruan H H, Xie T, Xu C B, Xu Y M, Zhao X L, Xu H M. Characteristics of soil water-soluble organic carbon under four different land use patterns in coastal area of Northern Jiangsu. Chinese Journal of Ecology, 2012, 31(5): 1165- 1170.

[32] Yang H L, Ren J. Soil active organic carbon under different types of land use. Shaanxi Forest Science and Technology, 2012, (3): 1- 6,13.

[33] Zhang S J, Xiang W H. Research progress in effects of land use mode on soil active organic carbon. Journal of Central South University of Forestry and Technology, 2012, 32(5): 134- 143.

[34] Kumar S, Aulakh M S, Garg A K. Soil aggregates, organic matter, and labile C and N fractions after 37 Years of N, P and K applications to an irrigated subtropical soil under maize-wheat rotation. Journal of Agricultural Science and Technology, 2011, 1(2A): 170- 181.

[35] Xu Y L, Lu L X, Zeng F P, Song T Q, Peng W X. Carbon distribution of microbial biomass of soil aggregates under different forest types in depressions between karst hills. Research of Agricultural Modernization, 2012, 33(5): 636- 640.

[36] Ma S J, Li Z C, Wang B, Liu R J, Geri L T, Wang G. Changes in soil active organic carbon under different management types of bamboo stands. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(8): 2604- 2611.

[37] Xie T, Wang M H, Zheng A B, Xu C B, Wang G B, Ge Z W, Ruan H H. Characteristics of soil labile organic carbon in poplar plantations of different ages in coastal area of North Jiangsu. Chinese Journal of Ecology, 2012, 31(1): 51- 58.

[38] Rovira P, Jorba M R, Romanyà J. Active and passive organic matter fractions in Mediterranean forest soils. Biology and Fertility of Soils, 2010, 46(4): 355- 369.

[39] Liu Z L, Yu W T, Zhou H, Xu Y G, Huang B T. Effects of long-term fertilization on aggregate size distribution and nutrient content. Soils, 2011, 43(5): 720- 728.

[40] Zheng Z C, He S Q, Wang Y D, Li T X, Zhang X Z, Xu Y. Distribution feature of soil nutrients in aggregate under different land use. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(3): 170- 174.

[41] Lu L X, Song T Q, Peng W X, Zeng F P, Wang K L, Xu Y L, Yu Z, Liu Y. Profile distribution of soil aggregates organic carbon in primary forests in Karst cluster-peak depression region. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(5): 1167- 1174.

[42] Xu M X, Wang Z, Zhang J, Liu G B. Response of soil organic carbon sequestration to the “Grain for Green Project” in the hilly Loess Plateau region. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(17): 5405- 5415.

[43] Wang F, Wang Y X, Jang F Y, Wu Z D, You Z M, Zhang W J, Weng B Q. Distribution characteristics of soil aggregates and organic carbon in hill tea plantation. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2012, 27(1): 87- 92.

[44] Li C L, Xu J B, He Y Q, Liu Y L, Fan J B. Dynamic relationship between biologically active soil organic carbon and aggregate stability in long-term organically fertilized soils. Pedosphere, 2012, 22(5): 616- 622.

參考文獻(xiàn):

[1] 張志丹, 楊學(xué)明, 李春麗, 趙蘭坡, 周雅娟, 于博. 土壤有機(jī)碳固定研究進(jìn)展. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(21): 8- 12.

[2] 劉歡瑤, 周萍, 朱捍華, 吳金水, 鄒冬生. 紅壤丘陵景觀土地利用變化對(duì)稻田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2012, 33(3): 359- 362.

[4] 劉敏英, 鄭子成, 李廷軒. 茶園土壤團(tuán)聚體中微生物量碳、氮的分布特征. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(15): 3162- 3168.

[6] 王勇, 姬強(qiáng), 劉帥, 孫漢印, 王旭東. 耕作措施對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及有機(jī)碳分布的影響. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 31(7): 1365- 1373.

[7] 高會(huì)議, 郭勝利, 劉文兆, 車升國(guó), 李淼. 不同施肥處理對(duì)黑壚土各粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量分布的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2010, 47(5): 931- 938.

[8] 肖復(fù)明, 范少輝, 汪思龍, 熊彩云, 于小軍, 申正其. 毛竹林地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其對(duì)碳貯量影響研究. 水土保持學(xué)報(bào), 2008, 22(2): 131- 134.

[9] 陳建國(guó), 田大倫, 閆文德, 項(xiàng)文化, 方晰. 土壤團(tuán)聚體固碳研究進(jìn)展. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 31(5): 74- 80.

[10] 韓新輝, 佟小剛, 楊改河, 薛亞龍, 趙發(fā)珠. 黃土丘陵區(qū)不同退耕還林地土壤有機(jī)碳庫差異分析. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(12): 223- 229.

[11] 蘇永中, 楊榮, 楊曉, 范桂萍. 農(nóng)業(yè)管理措施對(duì)新墾荒漠沙地農(nóng)田土壤有機(jī)碳及其組分的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(14): 2867- 2876.

[14] 薛冬, 姚槐應(yīng), 黃昌勇. 不同利用年限茶園土壤礦化、硝化作用特性. 土壤學(xué)報(bào), 2007, 44(3): 373- 378.

[15] 薛冬, 姚槐應(yīng), 黃昌勇. 植茶年齡對(duì)茶園土壤微生物特性及酶活性的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2005, 19(2): 84- 87.

[16] 沈星榮, 汪秋紅, 吳洵, 傅尚文. 充分發(fā)揮茶園碳匯功能, 促進(jìn)茶葉低碳生產(chǎn)發(fā)展. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2012, 28(8): 254- 260.

[18] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[20] 楊長(zhǎng)明, 歐陽竹, 楊林章, 董玉紅. 農(nóng)業(yè)土地利用方式對(duì)華北平原土壤有機(jī)碳組分和團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(12): 4148- 4155.

[21] 梁愛珍, 張曉平, 楊學(xué)明, Drury C F. 耕作方式對(duì)耕層黑土有機(jī)碳庫儲(chǔ)量的短期影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, 39(6): 1287- 1293.

[22] 何淑勤, 鄭子成, 楊玉梅. 茶園土壤團(tuán)聚體分布特征及其對(duì)有機(jī)碳含量影響的研究. 水土保持學(xué)報(bào), 2009, 23(5): 187- 190.

[23] 劉敏英, 鄭子成, 李廷軒. 不同植茶年限土壤團(tuán)聚體的分布特征及穩(wěn)定性研究. 茶葉科學(xué), 2012, 32(5): 402- 410.

[24] 周萍, 宋國(guó)菡, 潘根興, 李戀卿, 張旭輝, Wu L S. 三種南方典型水稻土長(zhǎng)期試驗(yàn)下有機(jī)碳積累機(jī)制研究Ⅱ. 團(tuán)聚體內(nèi)有機(jī)碳的化學(xué)結(jié)合機(jī)制. 土壤學(xué)報(bào), 2009, 46(2): 263- 273.

[25] 李輝信, 袁穎紅, 黃欠如, 胡鋒, 潘根興. 不同施肥處理對(duì)紅壤水稻土團(tuán)聚體有機(jī)碳分布的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2006, 43(3): 422- 429.

[27] 鄭子成, 王永東, 李廷軒, 楊玉梅. 退耕對(duì)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳分布的影響. 自然資源學(xué)報(bào), 2011, 26(1): 119- 127.

[28] 何淑勤, 鄭子成, 宮淵波. 不同退耕模式下土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布特征. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25(5): 229- 233.

[31] 王明慧, 王國(guó)兵, 阮宏華, 謝濤, 徐長(zhǎng)柏, 徐亞明, 趙小龍, 徐涵湄. 蘇北沿海不同土地利用方式土壤水溶性有機(jī)碳含量特征. 生態(tài)學(xué)雜志, 2012, 31(5): 1165- 1170.

[32] 楊懷林, 任建. 不同土地利用類型下川西亞高山土壤活性有機(jī)碳研究. 陜西林業(yè)科技, 2012, (3): 1- 6,13.

[33] 張仕吉, 項(xiàng)文化. 土地利用方式對(duì)土壤活性有機(jī)碳影響的研究進(jìn)展. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(5): 134- 143.

[35] 徐云蕾, 盧凌霄, 曾馥平, 宋同清, 彭晚霞. 喀斯特峰叢洼地不同森林土壤微生物量碳在團(tuán)聚體中的分布. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2012, 33(5): 636- 640.

[36] 馬少杰, 李正才, 王斌, 劉榮杰, 格日樂圖, 王剛. 不同經(jīng)營(yíng)類型毛竹林土壤活性有機(jī)碳的差異. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(8): 2604- 2611.

[37] 謝濤, 王明慧, 鄭阿寶, 徐長(zhǎng)柏, 王國(guó)兵, 葛之葳, 阮宏華. 蘇北沿海不同林齡楊樹林土壤活性有機(jī)碳特征. 生態(tài)學(xué)雜志, 2012, 31(1): 51- 58.

[39] 劉中良, 宇萬太, 周樺, 徐永剛, 黃寶同. 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤團(tuán)聚體分布和養(yǎng)分含量的影響. 土壤, 2011, 43(5): 720- 728.

[40] 鄭子成, 何淑勤, 王永東, 李廷軒, 張錫洲, 徐盈. 不同土地利用方式下土壤團(tuán)聚體中養(yǎng)分的分布特征. 水土保持學(xué)報(bào), 2010, 24(3): 170- 174.

[41] 盧凌霄, 宋同清, 彭晚霞, 曾馥平, 王克林, 徐云蕾, 俞孜, 劉艷. 喀斯特峰叢洼地原生林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳的剖面分布. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 23(5): 1167- 1174.

[42] 許明祥, 王征, 張金, 劉國(guó)彬. 黃土丘陵區(qū)土壤有機(jī)碳固存對(duì)退耕還林草的時(shí)空響應(yīng). 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(17): 5405- 5415.

[43] 王峰, 王義祥, 江福英, 吳志丹, 尤志明, 張文錦, 翁伯琦. 丘陵山地茶園土壤團(tuán)聚體及其碳含量分布特征研究. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 27(1): 87- 92.

Distribution characteristics of soil aggregates and its organic carbon in different tea plantation age

LI Wei, ZHENG Zicheng*, LI Tingxuan, LIU Minying

CollegeofResourcesandEnvironment,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China

Soil organic carbon (SOC) is a complicated composition, which could be influenced by many factors such as land use, soil management regimes, soil property and even climate. Understanding its dynamics can know which of the parts are active or passive due to either physical protection or biochemical resistance, or both. The labile fractions, such as water-soluble organic carbon (WSOC) and microbial biomass carbon (MBC), have a much shorter turnover time and thus have been suggested as an early indicator of the effects of either soil management or cropping systems on total organic carbon (TOC) quality. As an important component of soil structure and fertility, soil aggregates have huge effects on the physical, chemical and biological properties of soil. Investigating the formation and stabilization of soil aggregates is very necessary to understand dynamics of soil organic matter. Tea plantation age has great potential to affect soil aggregates and carbon pools. Therefore, knowledge about the different tea plantation ages effecting on soil aggregate and SOC distribution is essential for understanding the carbon pools changes of tea plantation ecosystem. Therefore, in the present study, we compared the distribution patterns of organic carbon within soil aggregates among four different plantation ages (12—15, 20—22, 30—33 and >50 years old) located in Zhongfeng Township of Mingshan County, Sichuan. The results showed that:(1) The greatest proportion of aggregates was observed at the size of >2 mm in each tea plantation which approximately accounted for 70—80% of all aggregates. SOC contents of aggregate fractions in the 0—20 cm soil layer were the highest in the tea plantation of 20—22 years old. (2) SOC contents of aggregate fractions increased gradually with decreasing particle size, and the maximum values of SOC contents were found in the aggregate fractions of <0.25 mm diameter in tea plantations of >50 years old. SOC contents of aggregate fractions in the 0—20 cm soil layer were higher than those of 20—40 cm soil layer. The contents of WSOC and MBC in the aggregate fractions decreased after an increase along with rising ages of the tea plantations. The maximum values of the contents of WSOC and MBC in the aggregate fractions were found in the tea plantation of 30—33 years old. The contents of WSOC in the smaller size aggregates were higher and the contents of MBC in the smaller size aggregates were lower. (3) 70% of organic carbon resulted from the aggregate at size of >2 mm. SOC storage presented an increasing trend in different soil layers aggregates of all particle sizes along with rising age of the tea plantations. SOC storage of aggregate fractions in the 0—20 cm soil were higher than those of 20—40 cm soil layer, and the maximum values of SOC storage in the aggregate fractions were observed at size of <0.25 mm diameter. The results partly explored the distribution characteristics of SOC of aggregates in different tea plantation ages, and it would provide theoretical guidance for returning farmland to tea and improvement of soil quality in the study area.

tea plantation age; soil aggregate; soil organic carbon; water-soluble organic carbon; microbial biomass carbon; soil organic carbon stock

國(guó)家自然科學(xué)基金(40901138, 41271307); 四川省科技廳項(xiàng)目(2010JY0083); 四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)資金資助項(xiàng)目(2012)

2013- 02- 04; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2014- 03- 13

10.5846/stxb201302040233

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zichengzheng@aliyun.com

李瑋，鄭子成，李廷軒，劉敏英.不同植茶年限土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳分布特征.生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(21):6326- 6336.

Li W, Zheng Z C, Li T X, Liu M Y.Distribution characteristics of soil aggregates and its organic carbon in different tea plantation age.Acta Ecologica Sinica,2014,34(21):6326- 6336.