（南京林業(yè)大學(xué)現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037）

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)及土壤肥力的重要載體，其數(shù)量與分布狀況直接反映土壤通氣、透水、持水和保水性能[1]，團(tuán)聚體的穩(wěn)定性對(duì)土壤理化性質(zhì)、生物學(xué)性質(zhì)等土壤肥力性狀具有重要作用[2]。土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳作為土壤有機(jī)碳的重要組成部分，不僅影響土壤固炭、增匯狀況，而且對(duì)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀況及土壤肥力狀況具有較大影響[3-5]。土壤團(tuán)聚體可以通過(guò)自身物理保護(hù)來(lái)提高團(tuán)聚體有機(jī)碳的固定，而土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳也可以通過(guò)一定有機(jī)或無(wú)機(jī)的膠結(jié)作用、菌絲根系纏繞等方式參與團(tuán)聚體的形成，二者緊密聯(lián)系，相輔相成[3]。

土壤有機(jī)碳的增加不僅有利于林業(yè)土壤可持續(xù)化發(fā)展，而且對(duì)減少溫室氣體排放和減緩溫室效應(yīng)具有重要意義[6]。研究表明，土壤表層中，90%有機(jī)碳存儲(chǔ)于土壤團(tuán)聚體中，土壤團(tuán)聚體是土壤固碳的重要場(chǎng)所[7]，而土壤團(tuán)聚體易受到土地利用方式、地表植物選擇、自然氣候變化等多種人為及自然因素的干擾。因此，研究林業(yè)土壤團(tuán)聚體及其與有機(jī)碳之間的關(guān)系，分析土壤團(tuán)聚體各分級(jí)組成分布及其有機(jī)碳含量、土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性有助于深入了解土壤有機(jī)碳庫(kù)和土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體變化規(guī)律，對(duì)促進(jìn)人工林地力增長(zhǎng)、優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、提高造林質(zhì)量等具有重大意義。

鵝掌楸Liriodendron chineseHemsl 作為南方人工林的主要樹(shù)種，目前，鵝掌楸人工林發(fā)展快、面積大，對(duì)緩解我國(guó)木材緊張狀況起著重要作用[8-9]。多年來(lái)，有關(guān)鵝掌楸遺傳、育種方面的研究較多，并已取得一系列成果[10-11]，但對(duì)其人工林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的研究相對(duì)較少，為此，開(kāi)展不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳狀況研究，旨在為合理利用土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)性、促進(jìn)土壤肥力可持續(xù)發(fā)展和林業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供進(jìn)一步依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省順昌縣洋口國(guó)有林場(chǎng)，地理坐標(biāo)為117°56′18.7″～117°56′49.2″E，26°51′17.8″～27°51′24.6″N。該區(qū)地處福建省西北部，地貌系武夷山支脈的低山丘陵。屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫18.5℃，最高溫 40.3℃，最低溫-6.8℃，最冷月份為1—2月份，最熱月份為7—8月份，≥10℃的年有效積溫5 388～5 659℃。年平均降水量1 880 mm，無(wú)霜期280 d，雨日160 d，年日照時(shí)數(shù)1 740.7 h，相對(duì)濕度82%。研究地區(qū)海拔180～260 m，為山地紅壤，壤質(zhì)黏土，機(jī)械組成砂粒37.46%，粉粒29.78%，黏粒32.26%。表層土壤基本理化性質(zhì)為：容重1.16 g·cm-3、有機(jī)質(zhì)26.12 g·kg-1、全氮1.62 g·kg-1、水解性氮65.15 mg·kg-1、有效磷1.03 mg·kg-1、速效鉀109.23 mg·kg-1、pH 值為4.85[12]。常見(jiàn)植被有杉木Cunninghamia Lanceolata、鵝掌楸Liriodendron chinese和木荷Schima superba等林分。林下常見(jiàn)植被有芒草Miscanthus floridulus、鐵芒萁Dicranopteris dichotoma、狗脊蕨Woodwardia japonica和鐵線(xiàn)蕨Adiantum capillus-veneris等。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

參照國(guó)家林業(yè)局《主要樹(shù)種齡級(jí)及齡組劃分（LY/T 2908—2017）》，基于中國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)，將鵝掌楸人工林齡組分為幼齡林（≤10 a）、中齡林（11～20 a）、近熟林（21～25 a）、成熟林（26～35 a）和過(guò)熟林（≥36 a）。于2017年11月，在鵝掌楸林地采集3 個(gè)不同齡級(jí)（幼齡林、中齡林、成熟林）鵝掌楸林土壤，各林齡鵝掌楸人工林均為二代純林，各齡級(jí)林分基本特征見(jiàn)表1。造林前先煉山全面清理；塊狀整地，植苗造林，穴長(zhǎng)60 cm×寬60 cm×深50 cm，造林密度為2 m×3 m；種植初期3 a，每年撫育2 次，撫育除草，清除雜灌；幼齡林到中齡林時(shí)期間伐，中齡林到成熟林時(shí)期輕度間伐。林地內(nèi)林木長(zhǎng)勢(shì)一致，無(wú)病蟲(chóng)害。鵝掌楸林下植被主要以長(zhǎng)圓葉鼠刺Itea oblonga、扇葉鐵線(xiàn)蕨Adiantum flabellulatum和福建蓮座蕨Angiopteris fokiensis為主。

在3 種典型林分樣地的隨機(jī)地段各設(shè)置3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣區(qū)（20 m×20 m），每個(gè)樣區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取樣點(diǎn)數(shù)3 個(gè)，挖取土壤剖面。將0～60 cm 土層從豎直方向上將土壤深度均分成3 部分，并分層采集1 kg 土壤原狀樣品置于塑料盒（13 cm×25 cm）內(nèi)，以供土壤團(tuán)聚體測(cè)定；同時(shí)，采集環(huán)刀樣品，用于土壤物理性質(zhì)測(cè)定；采集土壤樣品于透氣布袋內(nèi)，用于土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。

表1 供試樣地林分基本特征?Table 1 The basic characteristics of the stand for the sample

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

待測(cè)團(tuán)聚體土樣處理：將土壤置于通風(fēng)處，小心鋪勻。待土樣風(fēng)干時(shí)，將土壤輕輕沿其自然縫隙掰開(kāi)至10 mm 左右，繼續(xù)風(fēng)干后供團(tuán)聚體測(cè)定。

用于分析土壤化學(xué)性質(zhì)的土樣處理：土壤樣品去除石塊、植物根系等雜物裝袋后，將其帶回室內(nèi)，置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干。磨碎后分別過(guò)2 mm、0.25 mm 篩，裝袋備用。各樣地土壤基本養(yǎng)分背景值見(jiàn)表2。

表2 不同林齡鵝掌楸人工林土壤基本養(yǎng)分背景值Table 2 Background value of soil basic nutrients of Liriodendron chinense plantation at different ages

土壤基本理化指標(biāo)測(cè)定方法采用《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[13]。

土壤容重——環(huán)刀法，pH 值——電位法（土∶水=1∶2.5），土壤有機(jī)碳（TOC）——重鉻酸鉀外加熱法，土壤全氮（TN）——半微量凱氏定氮法，速效鉀——乙酸銨浸提-火焰光度法。

土壤團(tuán)聚體的測(cè)定選擇Elliot 方法[14]。稱(chēng)取100 g 風(fēng)干土樣，緩慢加濕至土壤田間持水量的50%，放于3 個(gè)不同孔徑的套篩上。篩子孔徑自上而下分別為2 mm、0.25 mm、0.053 mm。過(guò)篩前，將套篩緩慢放于篩分儀內(nèi)，桶內(nèi)靜止液面低于最上方篩桶邊緣1 cm。篩分時(shí)，在純水條件下進(jìn)行濕篩震蕩（振幅3 cm，頻率30 次/min，震蕩時(shí)間10 min），自上而下分篩洗出得到＞2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體、2～0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體、0.25～0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體、＜0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體。將各粒徑篩內(nèi)土樣于60℃下烘干48 h，裝袋備用。烘干樣品研磨過(guò)0.25 mm 篩供土壤有機(jī)碳測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 和SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及圖表制作。

土壤團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑（MWD）計(jì)算公式為：

土壤團(tuán)聚體幾何平均直徑（GMD）計(jì)算公式為：

式中：n為粒徑分組的組數(shù)；Xi為該粒徑組分的平均直徑；Wi為該粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量含量。

各級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體組成特征

由不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體組成狀況可見(jiàn)，鵝掌楸人工林林齡和土層深度對(duì)土壤團(tuán)聚體組成均有顯著影響（P＜0.05）（表3）。隨著人工林林齡增加，各土層＞2 mm 團(tuán)聚體含量均呈現(xiàn)幼齡林到中林齡減少、中齡林到成熟林增加趨勢(shì)，且在各林齡之間呈顯著差異；而不同林齡土壤均以2～0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體含量為最高；在0～60 cm 平均土層內(nèi)，＜0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體含量隨林齡增加逐漸減少，即隨人工林林齡增加，小粒級(jí)土壤團(tuán)聚體在微生物、植物根系分泌物等膠結(jié)作用下逐漸形成大團(tuán)聚體，大團(tuán)聚體含量增加。

表3 不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體組成?Table 3 Composition of soil aggregates in Liriodendron chinense plantation of different ages

在土層豎直變化中，幼齡林和中齡林土壤中，隨土層加深＞2 mm 粒徑團(tuán)聚體含量分別為28.92%、24.98%、18.64%，17.87%、7.65%、5.07%，即隨土層加深，＞2 mm 團(tuán)聚體含量逐漸減少；而成熟林＞2 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體含量的深度變化趨勢(shì)與之相反，隨土層加深含量分別為36.86%，40.49%，44.20%，＞2 mm 團(tuán)聚體含量為隨土層加深而增加。

不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體中大團(tuán)聚體含量范圍為54.98%～84.90%，即土壤團(tuán)聚體組成均以大團(tuán)聚體為主體部分。隨鵝掌楸人工林林齡增加，＞0.25 mm 大團(tuán)聚體含量總體呈幼齡林至中齡林時(shí)期降低、中齡林至成熟林時(shí)期增加趨勢(shì)，這可能由于幼齡林發(fā)育至中齡林時(shí)，林木對(duì)土壤養(yǎng)分的過(guò)度攝入和地表枯落物的養(yǎng)分回歸較少導(dǎo)致土壤大團(tuán)聚體形成受阻，而中齡林發(fā)育至成熟林時(shí)，林木生長(zhǎng)平緩，養(yǎng)分歸還較多，土壤大團(tuán)聚體形成逐漸增多。不同林齡中，＞2 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體含量均為鵝掌楸成熟林最高，且成熟林土壤大團(tuán)聚體含量組成占80%以上，較幼齡林和中齡林顯著增加。

2.2 不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性特征變化

土壤團(tuán)聚體平均重量直徑（MWD）及幾何平均直徑（GMD）可以表征土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，其值越大，則表示團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng)[15]。不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體MWD 和GMD 變化如圖1所示，鵝掌楸人工林林齡和土層深度對(duì)MWD和GMD 均有顯著影響（P＜0.05）。在同一土層不同林齡中，MWD 和GMD 均隨林齡增加呈現(xiàn)幼齡林至中齡林期間減小、中齡林至成熟林期間增大趨勢(shì)，即團(tuán)聚體穩(wěn)定性于幼齡林至中齡林時(shí)期降低，中齡林至成熟林時(shí)期增加。成熟林下層土壤MWD 和GMD 相較幼齡林分別顯著增加42.38%和57.78%。土壤團(tuán)聚體MWD 和GMD 的總體數(shù)值狀況均以成熟林最大，幼齡林次之，中齡林最低，即土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性成熟林＞幼齡林＞中齡林。

隨土層變化，鵝掌楸幼齡林土壤MWD 大小變化呈下層（1.51 mm）＜中層（1.70 mm）＜上層（1.75 mm），GMD 為下層（0.81 mm）＜中層（0.85 mm）＜上層（0.90 mm），中齡林和成熟林也呈現(xiàn)與幼齡林相同的變化趨勢(shì)，中齡林下層土壤MWD 比上層土壤顯著降低34.13%、GMD 降低15.86%，而成熟林下層土壤MWD 和GMD 分別下降8.03%和9.79%，即不同林齡鵝掌楸人工林土壤MWD 和GMD 隨土層加深，總體呈現(xiàn)微幅下降趨勢(shì)，由此可知，隨土層加深，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性降低。

圖1 不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體MWD 與GMDFig.1 MWD and GMD of soil aggregates in Liriodendron chinense plantation of different ages

2.3 不同林齡鵝掌楸人工林團(tuán)聚體的有機(jī)碳分布特征及貢獻(xiàn)率

不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量如圖2所示。同一土層，不同林齡土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量存在顯著差異。隨鵝掌楸林齡增長(zhǎng)，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量范圍為2.51～28.16 g·kg-1，均表現(xiàn)為由幼齡林到中齡林降低、中齡林到成熟林增高趨勢(shì)。成熟林土壤＜0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，在0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm 土層中分別比幼齡林和中齡林高出89.40%、26.33%、51.05% 和133.34%、112.38%和191.58%。不同林齡內(nèi)，各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量隨土層加深總體呈不斷減小的趨勢(shì)。

圖2 不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量Fig.2 Organic carbon content of soil aggregates in Liriodendron chinense plantation of different ages

土壤上層（0～20 cm），幼齡林土壤團(tuán)聚體呈＞2 mm（15.59 g·kg-1）、＜0.053 mm（14.87 g·kg-1）、2～0.25 mm（14.19 g·kg-1）和0.25～0.053 mm（12.16 g·kg-1），且各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量未達(dá)到顯著差異；中齡林土壤0.25～0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳較其他粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較低且達(dá)到顯著水平；成熟林團(tuán)聚體有機(jī)碳以＜0.053 mm為最高。土壤中層（20～40 cm），幼齡林＜0.053 mm 粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量最高，為13.52 g·kg-1，其余粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量之間差異性并不顯著；中齡林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量變化則較為穩(wěn)定，范圍為6.85～8.04 g·kg-1；而鵝掌楸成熟林團(tuán)聚體有機(jī)碳各粒級(jí)含量中為＜0.053 mm（17.08 g·kg-1）最高，0.25～0.053 mm（8.01g·kg-1）最低。土壤下層（40～60 cm）各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳含量，幼齡林時(shí)期＜0.053 mm 含量最高（10.03 g·kg-1），中齡林＞2 mm 含量最高（5.79 g·kg-1），成熟林＜0.053 mm 最高（15.15 g·kg-1）。總體來(lái)說(shuō)，隨著土層加深，各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量呈降低趨勢(shì)。

不同林分下土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體所占比例不同，僅用各粒級(jí)團(tuán)聚體所含有機(jī)碳含量描述該土壤團(tuán)聚體特征略顯不足。因此采用團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率，綜合考慮各粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳及團(tuán)聚體所占比例進(jìn)行計(jì)算，以便了解鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳具體貢獻(xiàn)狀況。不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率變化規(guī)律不盡相同，但各土層內(nèi)2～0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均為最高（圖3）。隨鵝掌楸人工林逐漸發(fā)育至成熟，鵝掌楸人工林大團(tuán)聚體（＞0.25 mm）有機(jī)碳貢獻(xiàn)率表現(xiàn)為隨林齡增加，貢獻(xiàn)率呈顯著增加趨勢(shì)，并在成熟林土層達(dá)到80%的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率，即有機(jī)碳主要存儲(chǔ)于大團(tuán)聚體（＞0.25 mm）中。＞2 mm 粒徑土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率在土壤中隨鵝掌楸林齡增加呈現(xiàn)先減小再增大趨勢(shì)，而0.25～0.053 mm 粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率與之相反，呈先增大再減小趨勢(shì)。

相同林齡不同土層鵝掌楸人工林土壤有團(tuán)聚體機(jī)碳貢獻(xiàn)率中，大團(tuán)聚體團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均占主體部分。幼齡林中＞2 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率隨土層加深而減小，2～0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率與之相反，隨土層加深而增大；＜0.053 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體有機(jī)碳貢獻(xiàn)率總體表現(xiàn)為最低，最小僅為4.27%。

圖3 不同林齡鵝掌楸人工林團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率Fig.3 Contribution rate of organic carbon of aggregation in Liriodendron chinense plantation of different ages

2.4 鵝掌楸人工林的團(tuán)聚體穩(wěn)定性與土壤因子的關(guān)系

土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定有利于促進(jìn)土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)循環(huán)、維持土壤環(huán)境穩(wěn)定、增強(qiáng)土壤抗干擾能力[6]，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與土壤指標(biāo)及林分因子緊密聯(lián)系。通過(guò)對(duì)土壤MWD、GWD 與土壤環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析（表4）可知，MWD 和GMD 與土壤全碳、全氮、碳氮比的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，與林齡、土壤有機(jī)碳、林間年凋落物量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，這可能是由于土壤團(tuán)聚的過(guò)程同時(shí)也是土壤固碳的重要途徑，一方面土壤團(tuán)聚體通過(guò)自身物理保護(hù)增加土壤內(nèi)有機(jī)碳含量；另一方面林齡增加、地表枯落物養(yǎng)分歸還等有助于增加土壤有機(jī)碳含量，有機(jī)碳通過(guò)有機(jī)或無(wú)機(jī)的膠結(jié)作用、菌絲根系纏繞作用等促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體形成，增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。此外，土壤MWD、GMD 與郁閉度、林分密度存在相關(guān)性，但未達(dá)到顯著水平。

表4 鵝掌楸人工林土壤穩(wěn)定性與土壤指標(biāo)和林分因子的相關(guān)性分析?Table 4 Correlation analysis of soil stability with soil indexes and stand factors in Liriodendron chinense plantation

3 討 論

良好的土壤結(jié)構(gòu)主要依賴(lài)于其土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定，而團(tuán)聚體穩(wěn)定性是土壤性質(zhì)中影響土壤可持續(xù)利用和植物生長(zhǎng)的重要因子。隨鵝掌楸人工林發(fā)育至成熟林，由于林下生態(tài)氣候趨于穩(wěn)定、林木生長(zhǎng)速率趨于平緩、凋落物積累與養(yǎng)分歸還增多等致使土壤達(dá)到穩(wěn)定、適宜林木生長(zhǎng)，且隨土壤微生物增多和活性增強(qiáng)，土壤有機(jī)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化速率加快，從而促進(jìn)成熟林土壤粉粘粒和微團(tuán)聚體向次級(jí)團(tuán)聚體和大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致大團(tuán)聚體的數(shù)量不斷上升，土壤粉粘粒的數(shù)量下降，而土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與土壤砂粒含量呈顯著或極顯著正相關(guān),與粉粒和粘粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)[16]，因此土壤穩(wěn)定性成熟林要顯著大于幼齡林及中齡林。

此外，大量研究結(jié)果表明：鵝掌楸人工林經(jīng)幼齡林-中齡林-成熟林3 個(gè)林齡，土壤團(tuán)聚體組成均以大團(tuán)聚體為主體部分，即土壤大團(tuán)聚體含量多少影響土壤穩(wěn)定性強(qiáng)弱，王心怡等[12,16-17]在杉木、橡樹(shù)和油松人工林研究中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似規(guī)律。不同的是，本研究中鵝掌楸人工林土壤大團(tuán)聚體含量總體表現(xiàn)為幼齡林-中齡林時(shí)期減少，在中齡林-成熟林時(shí)期大幅增加的趨勢(shì)，與部分研究顯示土壤大團(tuán)聚體含量隨林齡增長(zhǎng)而增加結(jié)果有異，可能是由于：

1）鵝掌楸為早期速生樹(shù)種，幼齡林增長(zhǎng)速率緩慢，中齡林階段高速增長(zhǎng)，成熟林趨緩至穩(wěn)定。在幼齡林快速生長(zhǎng)階段，由于植物地上部凋落物積累較少，且林內(nèi)土壤C、N 等補(bǔ)給較低，土壤有機(jī)碳提升有限，土壤大團(tuán)聚體形成受到抑制；中齡林階段的快速生長(zhǎng)消耗土壤有機(jī)碳及土壤養(yǎng)分，使得＞2 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體形成再次受到影響；進(jìn)入成熟期后，凋落物量積累較多，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)歸還大，有機(jī)碳輸入和積累的增多導(dǎo)致大團(tuán)聚體含量增加；

2）造林前煉山整地雖具有短期激肥效益，但至幼林郁閉前，人工林地力下降，微生物活性減弱，生物多樣性降低，對(duì)土壤大團(tuán)聚體形成抑制作用。

3）隨林齡增加，林間郁閉度呈成熟林＞中齡林＞幼齡林趨勢(shì)，即于幼齡林階段，由于林間郁閉度較小，雨水沖刷和雨滴激濺作用較強(qiáng)，土壤易受到崩解作用，土壤大團(tuán)聚體含量降低；隨人工林發(fā)育至成熟林，林間郁閉度顯著提升，雨滴土壤濺蝕作用減弱，土壤大團(tuán)聚體含量增加[18]。

綜上所述，土壤大團(tuán)聚體含量總體呈先減再增趨勢(shì)，即土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性表現(xiàn)為成熟林＞幼齡林＞中齡林。

土壤團(tuán)聚體MWD、GWD 可以表征土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。土壤MWD 和GMD 變化趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)為隨土層加深，土壤團(tuán)聚體MWD 和GMD 呈下降趨勢(shì)；隨林齡增加，團(tuán)聚體穩(wěn)定性呈幼齡林至中齡林時(shí)期降低、中齡林至成熟林時(shí)期增加的趨勢(shì)。此外，各土層內(nèi)，中齡林土壤MWD與GMD 值均為最低，說(shuō)明鵝掌楸人工林中齡林時(shí)期土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性最差，成熟林則優(yōu)于幼齡林和中齡林。這可能是因?yàn)樵邬Z掌楸人工林快速生長(zhǎng)發(fā)育階段，根系快速延伸生長(zhǎng)快速消耗土壤養(yǎng)分，且促進(jìn)大土壤團(tuán)聚體形成的膠結(jié)物質(zhì)含量較低，土壤大團(tuán)聚體數(shù)量較少，團(tuán)聚體穩(wěn)定性較差[19]；成熟期生長(zhǎng)發(fā)育平緩，有機(jī)碳、膠結(jié)物質(zhì)等穩(wěn)定輸入，植物根系釋放分泌物、微生物活動(dòng)強(qiáng)烈[20]等原因，大團(tuán)聚體形成受激發(fā)作用，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性提高，土壤結(jié)構(gòu)逐漸恢復(fù)。

穩(wěn)定性團(tuán)聚體內(nèi)部可以固存、保護(hù)有機(jī)碳，而有機(jī)碳則可以作為膠結(jié)物質(zhì)提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。研究表明，不同林齡鵝掌楸人工林土壤有機(jī)碳含量隨土層加深總體呈減少趨勢(shì)，與前人研究結(jié)果類(lèi)似[21]，可能的原因如下：首先，土壤有機(jī)碳主要是地上凋落物、動(dòng)植殘?bào)w、植物根系分泌脫落物等物質(zhì)經(jīng)微生物作用而成，而微生物分解作用隨土層深度加深而減弱，因此表層土壤有機(jī)碳含量比底層高；其次，有機(jī)碳含量受地上植被和植物根系影響，隨土層加深，植物根系密度減小，土壤有機(jī)碳積累量降低，因此存在垂直分布特征。

此外，研究表明，土壤有機(jī)碳含量隨鵝掌楸人工林林齡增加呈先減少后增加趨勢(shì)，與已有研究類(lèi)似[22]。中齡林相較于幼齡林有機(jī)碳含量低可能是由于：1）經(jīng)過(guò)前代成熟林伐林前的枯落物累積和造林前的煉山整地有機(jī)物質(zhì)歸還等原因，幼齡林土壤中有機(jī)碳含量相對(duì)較高；2）林分發(fā)育至中齡林，林分尚未完全郁閉，林分密度低和林下植被豐富度較低，土壤有機(jī)碳輸入量較低，而鵝掌楸為速生林木，對(duì)土壤中養(yǎng)分需求較大，因此中齡林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量較低；3）由于凋落物通過(guò)改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和自身分解釋放酶進(jìn)入土壤，土壤微生物活性與數(shù)量受到激發(fā)作用，進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳含量[22]。4）隨林齡增加，土壤C/N 呈先減少后增加趨勢(shì)，而低C/N 致使土壤有機(jī)碳礦化率水平較高，加速有機(jī)碳損失[23-24]，因此中齡林土壤有機(jī)碳含量有所下降。隨鵝掌楸人工林發(fā)育至成熟林，林木生長(zhǎng)發(fā)育速度減緩，養(yǎng)分需求降低；同時(shí)林間郁閉，林下生態(tài)小氣候逐漸完善，加之多年生長(zhǎng)累計(jì)的凋落物、植物根系對(duì)土壤的改良以及各類(lèi)有機(jī)質(zhì)的輸入量增加，成熟林時(shí)期土壤有機(jī)碳含量顯著增加。

隨鵝掌楸人工林林齡增加，有機(jī)碳輸入量增加，均以大團(tuán)聚體貢獻(xiàn)率最高。此外，隨林齡增加，較小粒級(jí)團(tuán)聚體（0.25～0.053 mm 和＜0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體）貢獻(xiàn)率逐漸降低，大團(tuán)聚體（＞2 mm 和2～0.25 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體）貢獻(xiàn)率逐漸增長(zhǎng)，這與Six 等[14]提出的有關(guān)團(tuán)聚體形成的經(jīng)典模型相符合，有機(jī)碳輸入后，與微團(tuán)聚體膠結(jié)形成大團(tuán)聚體的速度加快，但新鮮不穩(wěn)定的有機(jī)碳膠結(jié)的大團(tuán)聚體也容易被破壞而釋放大團(tuán)聚體中的微團(tuán)聚體。因此中齡林時(shí)期，＞2 mm 粒級(jí)團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率略有降低；在成熟林時(shí)期，大團(tuán)聚體的有機(jī)碳貢獻(xiàn)率逐漸上升，達(dá)到80%以上。

土壤團(tuán)聚體MWD 和GMD 與土壤有機(jī)碳含量均呈正相關(guān)關(guān)系。隨鵝掌楸林齡增加，土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量增加，成熟林土壤MWD 和GMD均顯著高于幼齡林和中齡林，說(shuō)明林齡增加有助于土壤形成大團(tuán)聚體，并且增加團(tuán)聚體有機(jī)碳含量[25]。

本研究涉及鵝掌楸幼齡林、中齡林、成熟林3 個(gè)齡組人工林的土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳均存在顯著差異，但由于研究對(duì)象中各齡組之間林齡差距較大，為更加詳盡且科學(xué)解釋鵝掌楸人工林生長(zhǎng)過(guò)程中土壤性狀變化特征，在今后研究中將采取適當(dāng)縮小林齡差距、增加試驗(yàn)對(duì)象分組、拓展測(cè)定指標(biāo)等方式方法進(jìn)行研究。

3 結(jié) 論

1）不同林齡鵝掌楸人工林的土壤團(tuán)聚體組成各不相同，但均以大團(tuán)聚體（＞0.25 mm）為主，含量為54.98%～84.90%，即大團(tuán)聚體含量影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。

2）土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性指標(biāo)：平均質(zhì)量直徑（MWD）和平均幾何直徑（GMD）均以成熟林的最大、幼齡林其次、中齡林最小；且團(tuán)聚體MWD和GMD 具有明顯垂直分布特征，隨土層加深，指標(biāo)數(shù)值下降，即土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性隨土層加深而降低。

3）不同林齡鵝掌楸人工林土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及有機(jī)碳貢獻(xiàn)率均以大團(tuán)聚體中占比為最高，即大團(tuán)聚體有機(jī)碳含量占土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳含量中的主導(dǎo)部分。

4）土壤大團(tuán)聚體組成含量、團(tuán)聚體穩(wěn)定性、團(tuán)聚體有機(jī)碳含量及有機(jī)碳貢獻(xiàn)率總體隨鵝掌楸人工林的林齡增加而不斷增加，即隨鵝掌楸人工林林齡增加，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性增強(qiáng)、土壤有機(jī)碳含量增加、林內(nèi)土壤地力改善，有助于林木生長(zhǎng)。