中亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响_杨静.pdf

第 58 卷 第 4 期2 0 2 2 年 4 月林业科学SCIENTIASILVAESINICAEVol.58,No.4Apr.,2 0 2 2doi:10.11707/j.1001-7488.20220406收稿日期:2020-10-06;修回日期:2022-03-11。基金项目:国家自然科学基金项目(32022056,31800521,31922052,31800373)。倪祥银为通讯作者。中亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响杨静1张耀艺1谭思懿1廖姝1,2王定一1,2岳楷1,2倪祥银1,2吴福忠1,2杨玉盛1,2(1.福建师范大学地理科学学院福州 350007;2.湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州 350007)摘要:【目的】分析中亚热带不同树种、土层、粒级及其交互作用对土壤团聚体粒级组成及其碳、氮含量、储量及碳氮比的早期影响,揭示种植不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响,以期为中亚热带地区造林和营林中合理选择树种提供科学依据。【方法】通过随机区组设计,于 2012 年 2 月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带地区常见树种同质园。2019 年 8 月测定各树种不同土层(0 10、10 20、20 30、30 40 和4050 cm)不同粒级(2、12、0.251 和 0.0530.25 mm)团聚体的质量百分含量、有机碳和全氮含量、储量及碳氮比。【结果】1)各土层团聚体均以2 mm 粒级为主,且2 mm 粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低,并在木荷、米槠和杜英土壤中较高,而 12 mm 粒级团聚体的质量百分含量则在马尾松林土壤中最高;2)各粒级团聚体的有机碳含量随土层加深而降低,各土层团聚体的有机碳含量则随粒级减小呈先增后减的趋势,其中,0 10 cm 土层团聚体的有机碳含量以 12 mm 粒级最高,而 20 30、30 40 和 40 50 cm 土层团聚体的有机碳含量则均以 0.251 mm 粒级最高,并在米槠林土壤中最高;3)除 010 cm 土层外,各土层不同粒级团聚体的全氮含量总体在米槠林土壤中最高,在香樟林土壤中最低;4)在 2030、3040 和 4050 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的碳、氮储量均在米槠林土壤中最高,而其余各粒级团聚体的碳、氮储量均在马尾松林土壤中最高;5)各粒级团聚体的碳氮比均在表层(020 cm)土壤较高,在深层(3050 cm)土壤较低。【结论】各树种种植 7 年后,不同土层团聚体的粒级组成均以2 mm 为主,且2 mm 粒级团聚体的质量百分含量随土层加深而降低。土壤团聚体的碳、氮储量变化规律与粒级组成变化规律相似,土壤团聚体的粒级组成比团聚体碳、氮含量更能影响团聚体的碳、氮储量,所以种植米槠的土壤碳、氮储量比同期种植马尾松的土壤更高。关键词:土壤团聚体;粒级组成;碳氮储量;同质园;中亚热带森林中图分类号:S718.5;Q948.11文献标识码:A文章编号:1001-7488(2022)04-0051-11Effects of Different Tree Species on the Compositions of Soil Aggregates and Their Carbon and Nitrogen Concentrations in Mid-Subtropical ForestsYang Jing1Zhang Yaoyi1Tan Siyi1Liao Shu1,2Wang Dingyi1,2Yue Kai1,2Ni Xiangyin1,2Wu Fuzhong1,2Yang Yusheng1,2(1.School of Geographical Sciences,Fujian Normal UniversityFuzhou 350007;2.Key Laboratory for Humid Subtropical Eco-Geographical Processes of the Ministry of EducationFuzhou 350007)Abstract:【Objective】The objective of this study was to assess the early influence of plantations with different local tree species on the compositions of soil aggregates and their organic carbon and nitrogen concentrations and storage.This study was designed to provide more theoretical basis for rational selection of tree species in afforestation and forest management in subtropical China.【Method】A common-garden planted with dominated tree species in central subtropical China was established in a forest stand with the same parent material and forest management through a randomized block design in February 2012.Soil samples were collected at different soil layers(0-10,10-20,20-30,30-40,and 40-50 cm depths)at plantations of six tree species(Schima superba,Castanopsis carlesii,Elaeocarpus decipiens,Cinnamomum camphora,Cunninghamia lanceolate and Pinus massoniana)in August 2019.The particle size compositions(2,1-2,林业科学58 卷0.25-1,and 0.053-0.25 mm),and their carbon and nitrogen concentrations,storage and carbon to nitrogen ratios were determined.【Result】1)The dominated aggregate mass percentage was observed in 2 mm particles in all soil layers,and the mass percentage of 2 mm particles decreased with increasing soil depth.The mass percentage of 2 mm particles were the highest in soils planted with Castanopsis carlesii,whereas the mass percentages of 1-2,0.25-1,and 0.053-0.25 mm particles were the highest in soils planted with Pinus massoniana.2)The organic carbon concentrations in aggregates of all particle sizes decreased with increasing soil depth and the organic carbon concentrations in aggregates increased but then decreased with the decreasing particle sizes at all of the studied soil layers.The organic carbon concentrations in aggregates were the highest in the 1-2 mm particles for 0-10 cm soil layers,while those were the highest in 0.25-1 mm particles for 10-20,20-30,30-40,and 40-50 cm soil layers,with the highest concentrations observed in soils planted with Castanopsis carlesii.3)The nitrogen concentrations in aggregates were the highest in soils planted with Castanopsis carlesii and the lowest in soils planted with Cinnamomum camphora for all particle sizes and soil layers.4)The patterns of organic carbon and nitrogen storage were consistent with the variations of the compositions of soil aggregates at all soil layers.The organic carbon and nitrogen storage in the 2 mm particles were the highest in soils planted with Castanopsis carlesii,while those in the other particles with sizes less than 2 mm were the highest in soils planted with Pinus massoniana except for the 0-10 cm soil layer.5)The carbon to nitrogen ratios in all aggregates were higher in surface soils(0-20 cm)but lower in deeper soils(30-50 cm).【Conclusion】The compositions of aggregates at all of the studied soil layers was dominated by 2 mm particles,and their mass percentage showed decreasing tendency towards deeper soils after 7 years of plantation for all tree species.The mass percentage of 2 mm particles was the highest in soils planted with Castanopsis carlesii,while those for other particles with sizes less than 2 mm were the highest in soils planted with Pinus massoniana.Meanwhile,the carbon and nitrogen storage in aggregates were strongly controlled by the mass percentages of soil aggregates than by their concentrations in these particles.The soils planted with Castanopsis carlesii had higher carbon and nitrogen storage than the soils planted with Pinus massoniana.Key words:soil aggregates;particle composition;carbon and nitrogen storage;common-garden;mid-subtropical forest土壤团聚体由矿物颗粒和有机质凝聚、黏结或胶结而成,是土壤结构的基本单元,同时也是土壤养分储存的主要载体(王清奎等,2005;Bucka et al.,2019)。一般而言,90%以上的土壤碳、氮均贮存于团聚体中,对土壤养分可利用性和土壤碳、氮动态具有调节作用,是当前研究土壤碳、氮固持与循环的重要方面(Totsche et al.,2018;Lavalle et al.,2020)。但不同粒级团聚体的胶结类型和形成环境不同,其内部物质组成出现差异,从而对土壤养分保持和供应产生影响(Adesodun et al.,2007)。研究表明,土壤碳、氮的积累取决于团聚体的粒级组成比例,其中大团聚体在土壤养分固持中起着重要作用,而不同粒级团聚体的碳、氮赋存形态和稳定性也各不相同(刘中良等,2011;孙娇等,2016)。因此,研究不同粒级团聚体的碳、氮含量变化对解释不同环境下土壤碳 固 持 和 养 分 循 环 有 重 要 意 义(宋 莉 群 等,2019)。森林转换是影响土壤碳、氮循环的重要驱动因子(Yan et al.,2012;Guan et al.,2015;Gholoubi et al.,2019)。中亚热带森林四季分明、水热同季、森林生产力高,以米槠(Castanopsis carlesii)等为优势树种的常绿阔叶林是该区域的地带性植被(刘小飞等,2012)。但随着南方山地开发和商品林基地建设,大面积天然林经皆伐、炼山后转为人工林(刘翥等,2015),使部分林地土壤退化、生产力下降。人工造林树种通过改变地上生物量、凋落物输入和根系生长等改变了土壤碳、氮的储存及其转化过程(胡雪寒等,2018)。因此,合理选择树种是亚热带地区造林和森林经营中亟待解决的问题。但受林龄、土壤类型、立地条件及营林措施等影响,土壤理化性质对树种的响应存在诸多不确定性(Lewis et al.,2016)。已有研究表明,在同一立地条件下开展不同树种的同质园试验,可在最大程度上降低立地因子干扰,更准确地阐明树种对土壤碳、氮动态的影响(王薪琪等,2019)。但截至目前,利用同质园试验来探讨树种对土壤碳、氮特征的影响仍较缺乏。为此,本研究以福建三明同质园试验区内 6 个常见的中亚热带树种为对象,测定各树种不同土层不同粒级团聚体的质量百分含量及其有机碳和全氮的含量、储量及碳氮比,分析不同树种、土层、粒级及其交互作用对土壤团聚体粒级组成及其碳氮含量、储量及碳氮比的早期影响,揭示种植不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮特征的影响,以期为中亚热带地区造林和营林中合理选择树种提供科学依据。25第 4 期杨静等:亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响1研究区概况研究区位于福建三明森林生态系统与全球变化野外科学观测研究站(11728 11736E,26112619N),地处武夷山脉东伸支脉,以低山丘陵地貌为主,平均海拔 300 m,属中亚热带季风气候,年均气温 19.5 ,年均降水量 1 700 mm(集中于 38月份),空气相对湿度 81%,全年无霜期 300 天,土壤多呈酸性并以砂岩发育的红壤为主。地带性植被为 中 亚 热 带 常 绿 阔 叶 林,次 生 林 以 格 氏 栲(Castanopsis kawakamii)、木荷(Schima superba)和米槠为 优 势 树 种,人 工 林 以 杉 木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)为优势树种,林下植被主要有山茶(Camellia japonica)、皱叶狗 尾 草(Setaria plicata)和 金 银 花(Lonicera japonica)等。2研究方法2.1样地设置 2012 年 2 月,经皆伐、炼山后在土壤发育、经营历史、坡向、坡度大致相同的林地上建立同质园试验区。选取中热带地区常见 的 6 个 树 种,以 1 200株hm-2的密度栽植 2 年生实生苗。选取的阔叶树种为木荷、米槠、杜英(Elaeocarpus decipiens)和香樟(Cinnamomum camphora),针叶树种为杉木和马尾松。采用随机区组设计,每个树种设 4 个重复,共52 个样方,每个样方面积约 0.1 hm2,后采用相同营林措施。样地本底土壤调查结果显示,pH 值、有机碳及全氮含量均无显著空间变异(P0.05;郑宪志等,2018)。2019 年调查各树种的胸径、树高及地上生物量等(表 1)。2.2样品采集与分析2019 年 8 月对 6 个树种随机选择 3 个小区,各小区内随机选择 3 株树,沿树干周围 1 m 处各挖 1个 50 cm 深的土壤剖面,采集 010、1020、2030、3040 和 40 50 cm 土层原状土带回室内,按自然结构轻掰成 1 cm3左右小土块,除去动植物残体和石块(石砾),置于阴凉通风处风干,测定土壤团聚体的粒级组成及碳、氮含量。表 1同质园 6 个树种种植 7 年后的生长情况(均值标准误,n=3)Tab.1Growth of the six tree species after 7 years of plantation in the common-garden(MeanSE,n=3)树种Tree speciesDBH/cm树高Tree height/m郁闭度Canopy density林下植被盖度Understory vegetation coverage(%)叶片生物量Leaf biomass/(t hm-2)树枝生物量Twig biomass/(t hm-2)树干生物量Stem biomass/(t hm-2)木荷 S.superba8.790.46c6.440.29a0.750.03a2314b1.250.08bc1.430.12c7.020.62b米槠 C.carlesii11.820.47bc7.200.80b0.470.13a6017ab1.000.19c1.920.38c7.501.53b杜英 E.decipiens12.630.34b6.800.21b0.650.10a7312a1.680.12bc7.721.15a21.042.66a香樟 C.camphora8.791.19c5.960.57b0.800.03a833a1.950.32b3.260.75bc10.312.05b杉木 C.lanceolata16.811.18a11.330.69b0.530.18a837a5.070.34a4.470.30b20.281.37a马尾松 P.massoniana9.710.56bc6.290.37b0.530.03a679ab0.860.11c1.850.24c7.651.00b同列不同小写字母表示树种间差异显著(P0.05)Different lowercase letters in the same column denote significant differences among tree species(P2、12、0.251 和0.0530.25 mm 粒级土壤团聚体,并于 60 烘箱中烘至恒质量并称量,计算各粒级土壤团聚体的质量百分含量。将各粒级土壤团聚体研磨过 100 目筛,用元素分析仪(elementar vario ELIV,Germany)测定其有机碳和全氮含量,并计算各粒级土壤团聚体有机碳和全氮储量(kgm-2),其计算公式如下(解宪丽等,2004;李翀等,2017;Ferguson et al.,2020):Sij=Mij Cij i d/100。式中:Sij为第 i 土层 j 粒级土壤团聚体的有机碳储量或全氮储量;Mij和 Cij分别为第 i 土层 j 粒级土壤团聚体的质量百分含量(%)和有机碳或全氮含量(g kg-1);i为第 i 土层的土壤密度(gcm-3);d为土层深度(cm)。2.3数据处理采用三因素方差分析(three-way ANOVA)检验树种、土层和粒级对各指标的影响,单因素方差分析(one-way ANOVA)和 最 小 显 著 性 差 异 法(Least significant difference,LSD)比较各指标在同土层、同35林业科学58 卷粒级、不同树种间的差异显著性。以上分析均在SPSS 21.0 软件(IBM SPSS,Chicago,IL,USA)中进行。3结果与分析3.1不同树种土壤团聚体的质量分布特征土壤团聚体的质量百分含量在不同粒级间差异显著(P 2mm 粒 级 为 主(图 1),含 量 为20.0%92.3%,且 大 致 随 土 层 加 深 而 降 低。在010 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的含量在木荷和杉木林土壤 中 显 著 高 于 香 樟 林 土 壤(P 0.05),0.251 和 0.0530.25 mm 粒级团聚体的含量则在香樟林土壤 中 显 著 高 于 木 荷 和 杉 木 林 土 壤(P 2 mm 粒级而言,其含量在木荷和杜英林土壤中显著高于马尾松林土壤(P0.05),但 1 2 和 0.25 1 mm 粒级团聚体的含量则在马尾松林土壤中最高。在 4050 cm 土层,各粒级团聚体的含量在不同树种间差异显著(P2 mm 粒级团聚体的含量在米槠林土壤中最高,其余各粒级团聚体的含量均在马尾松林土壤中最高。表 2树种、土层和粒级对土壤团聚体质量百分含量、碳氮含量和储量以及碳氮比影响的三因素方差分析Tab.2Three-way ANOVA testing for the effects of tree species,soil layer and particle size on mass percentage,carbon and nitrogen concentration and storage,and carbon to nitrogen ratio in soil aggregates项目 Item树种Tree species土层Soil depth粒径Particle size树种土层Tree speciessoil layer树种粒径Tree speciesparticle size土层粒径Soil layerparticle size树种土层粒径Tree speciessoil layerparticle sizeFPFPFPFPFPFPFP土壤团聚体质量百分含量Mass percentage of soil agglomerates0.0011.0000.0011.000 779.218 0.001 0.0011.0007.8240.0016.1310.0010.7610.895土壤团聚体有机碳含量Organic carbon concentration of soil agglomerates23.604 0.001 194.187 0.0018.3110.0011.7420.0280.1921.0001.3500.1920.1701.000土壤团聚体全氮含量 Total nitrogen concentration of soil agglomerates10.1260.0015.8110.0011.3280.2661.0100.4510.1651.0000.4070.9600.3361.000土壤团聚体碳氮比C/N ratio of soil agglomerates5.4720.001 58.427 0.0016.1080.0012.3240.0020.2040.9990.1880.9990.2801.000土壤团聚体有机碳储量Organic carbon storage of soil agglomerates3.2300.00824.226 0.001 793.906 0.0010.3170.9988.9850.001 26.422 0.0010.7950.851土壤团聚体全氮储量Total nitrogen storage of soil agglomerates3.3570.0060.7660.548 243.609 0.0010.4720.9754.8810.0012.6790.0020.5350.9973.2不同树种土壤团聚体的有机碳含量和储量分布特征3.2.1有机碳含量 土壤团聚体的有机碳含量在不同树种、土层和粒级间均存在显著差异(P0.001,表 2)。总体来看,各树种、各粒级团聚体的有机碳含量均随土层加深而降低(图 2);在不同土层中,各树种土壤团聚体的有机碳含量均随粒级减小而呈先增后减的趋势。其中,010 cm 土层团聚体的有机碳含量在 12 mm 粒级中最高,达 13.118.6 gkg-1;而1020、2030、3040 和 4050 cm 土层团聚体的有机碳含量均以 0.251 mm 粒级最高,分别为 10.312.9、7.67 12.4、6.21 10.9 和 5.43 10.1 gkg-1。在 1020 cm 土层,各粒级团聚体的有机碳含量均在杜英林土壤中最高,但在 2030、3040 和 4050 cm土层,各粒级团聚体的有机碳含量则在米槠林土壤中最高。在 010、1020 和 2030 cm 土层,各粒级团聚体的有机碳含量均在香樟林土壤中最低。在 3040 cm 土层中,除 12 mm 粒级外,其余各粒级团聚体的有机碳含量均在米槠林土壤中显著高于杜英和香樟林土壤(P0.05)。在 4050 cm 土层,各粒级团聚体有机碳含量均表现出米槠林土壤显著高于杉木林土壤(P0.05)。3.2.2有机碳储量土壤团聚体的有机碳储量在不同树种、土层和粒级间差异显著(P2 mm粒级中最高(0.219 1.87 kgm-2),而在 0.053 0.25 mm 粒 级 中 最 低(仅 0.007 0.097 kgm-2,图 2)。在 010 cm 土层,就2 mm 粒级而言,有机碳45第 4 期杨静等:亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响图 1种植不同树种后不同土层各粒级团聚体的质量百分含量Fig.1Mass percentage of soil aggregates in each particle sizes in different soil layers after planting different tree species同一粒级不同小写字母表示不同树种间差异显著(P0.05)。后同。Different lowercase letters for the same particle size denote significant differences between different tree species(P 0.05).The same below.储量在木荷和米槠林土壤中显著高于香樟林土壤(P0.05),就 0.251 和 0.0530.25 mm 粒级而言,有机碳储量均在香樟林土壤中显著高于米槠林土壤(P2 mm 粒级团聚体的有机碳储量分别在杜英林和米槠林土壤中最高,均在马尾松林土壤中最低。在 30 40 和4050 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的有机碳储量均在米槠林土壤中最高,而其余各粒级团聚体的有机碳储量均在马尾松林土壤中最高。且在 40 50 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的有机碳储量在米槠林土壤中显著高于马尾松林土壤(P0.05),但其余各粒级团聚体的有机碳储量均在马尾松林土壤中显著高于米槠林土壤(P0.05)。3.3不同树种土壤团聚体的全氮含量和储量分布特征3.3.1全氮含量土壤团聚体的全氮含量在不同树种和土层间均存在显著差异(P0.05,表 2),其波动范围为 0.836 3.21 gkg-1。在 0 10 cm 土层,0.0530.25 mm 粒级团聚体的全氮含量在米槠林土壤中显著高于香樟林土壤(P2 mm 粒级团聚体的全氮含量则在香樟土壤中最高。在 1020、2030、3040 和 4050 cm 土层,各粒级团聚体的全氮含量均在香樟林土壤中最低。在2030 cm 土层,0.251 和 0.0530.25 mm 粒级团聚体的全氮含量均在米槠林土壤中显著高于香樟林土壤(P2 和 0.25 1 mm 粒级团聚体的全氮含量均在米槠林土壤中显著高于香樟林土壤(P0.05),但 12 mm 粒级团聚体的全氮含量则在马尾松林土壤中显著高于香樟林土壤(P0.05)。3.3.2全氮储量 土壤团聚体的全氮储量在不同树种和粒级间差异显著(P2 mm 粒级中最高(达 0.0380.31 kgm-2),而在 0.0530.25 mm粒级中最低(0.001 0.018 kgm-2,图 3)。在 0 10 cm 土层,各粒级团聚体的全氮储量均在香樟林土壤中最高。就 0.251 mm 粒级而言,全氮储量在香樟林土壤中显著高于木荷、杜英和杉木林土壤。在 1020、2030 和 3040 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的全氮储量均在米槠林土壤中最高,在香樟林土壤中最低,而其余各粒级团聚体的全氮储量均在马尾松林土壤中最高。且在 2030 和 3040 cm 土层,2 mm 粒级团聚体的全氮储量均在米槠林土壤中显著高于香樟林土壤(P0.05),1 2 mm 粒级团聚体的全氮储量则在马尾松林土壤中显著高于木荷、米槠、杜英和杉木林土壤(P 2 mm 粒级团聚体的全氮储量在米槠林土壤中显著高于马尾松林土壤(P0.05),但其余各粒级团聚体的全氮储量均在马尾松林土壤中显著55林业科学58 卷图 2种植不同树种后不同土层各粒级团聚体的有机碳含量和储量Fig.2Organic carbon concentration and storage in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species高于木荷林土壤(P2 和 1 2 mm 粒级团聚体的碳氮比在杜英林土壤最高,在米槠林土壤中最低,但 0.251 和 0.053 0.25 mm 粒级团聚体的碳氮 比 则 在 米 槠 林 土 壤 中 显 著 高 于 杉 木 林 土 壤(P2 和 12 mm 粒级团聚体的碳氮比在香樟林土壤中显著高于杉木林。而在 1020 和 40 50 cm 土层,不同树种对各粒级团聚体的全氮含量均无显著影响(P0.05)。4讨论土壤团聚体的组成和养分状况对研究土壤碳固持与养分循环有重要意义(宋莉群等,2019;周学雅等,2019)。本研究通过开展中亚热带常见树种同质园试验发现,种植不同树种显著改变了土壤团聚体的粒级组成及其碳、氮储量。其中,种植米槠能在较短时间内促进表层土壤中2 mm 粒级团聚体的形成,增加其碳、氮储量,提升林下土壤质量。65第 4 期杨静等:亚热带不同树种对土壤团聚体组成及其碳、氮含量的影响图 3种植不同树种后不同土层各粒级团聚体的全氮含量和储量Fig.3Total nitrogen concentration and storage in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species土壤团聚体的粒级组成和分布是调节土壤养分循环的物质基础(宋莉群等,2019),其在不同树种间差异明显(黎宏祥等,2016)。因受林龄、植被类型、土壤类型等因素影响(董莉丽等,2011;王心怡等,2019;王富华等,2019),这类研究很难阐明树种对土壤 理 化和生物学性质的效应(王 薪琪等,2015),因此这种差异来源尚未得到准确评估。而本研究为消除立地因子的干扰,以相同营林措施建立了中亚热带常见树种同质园试验区,在树种种植7 年后,土壤团聚体的粒级组成在不同树种间表现出了明显差异。总体而言,2 mm 粒级团聚体的质量百分含量在木荷、米槠和杜英林土壤中较高,并随土层加深而降低,而其他粒级团聚体的含量则在马尾松林中较高,这可能与木荷、米槠和马尾松等树种自身的生物学特性有关。已有研究表明,林下植被组成、凋落物类型、根系分泌物、微生物群落等均可影响土壤团聚体形成,从而改变其粒级组成与分布(王富华等,2019)。通过前期调查发现,虽然林下植被可能会影响土壤过程并干扰树种效应,但由于林下植被类型通常与上层树种密切关联,且土壤有机质层中来自林下植被的部分仅占总量的 3%6%,因此,林下植被作用对本研究的影响可能并不大(Wang et al.,2018;王薪琪等,2019;杨静等,2020)。凋落物作为林地土壤75林业科学58 卷图 4种植不同树种后不同土层各粒级团聚体的碳氮比Fig.4Carbon to nitrogen ratios in soil aggregates of each particle sizes in different soil layers after planting different tree species有机质形成的重要来源,能对土壤团聚体形成产生较大影响(汪景宽等,2019;Sokol et al.,2019a)。就亚热带地区而言,阔叶树的凋落物输入量通常高于针叶树(杨智杰等,2010;蒲嘉霖等,2019),且其碳氮比较低,凋落物在第一年即可分解约 80%(任卫岭等 2015),而针叶树凋落物碳氮比较高,且大多富含木质素、酚类化合物等难降解组分,分解较慢(陈婷等,2016)。木荷、米槠和杜英作为中亚热带常见阔叶树种,其易分解(低碳氮比)的凋落物输入不仅提高了土壤有机碳含量,还促进了土壤中较小粒径的团粒胶结形成大团聚体(王富华等,2019;张耀艺等,2021)。因此,2 mm 粒级团聚体的含量在木荷、米槠和杜英林土壤中较高,而2 mm 粒级团聚体的含量在米槠林土壤中最高。此外,微生物群落也是影响土壤团聚体形成和周转的重要因素(邵帅等,2017)。以往研究表明,马尾松林土壤微生物生物量以细菌居多,放线菌 次 之,真 菌 最 少(蔡 琼 等,2013;宋 贤 冲 等,2016),而真菌菌丝的缠绕又对土壤团聚体形成至关重要(字洪标等,2017)。因此,与其他树种相比,马尾松林土壤团聚体含量在 2 mm 粒级土壤团聚体为主,这与大多数学者认为土壤中大团聚体所占比例较高的结论相符(刘文 利 等,2014;黄 晓 强 等,2016;江 仁 涛 等,2018)。土壤养分状况与团聚体粒级变化密切相关(孙娇等,2016)。一方面,土壤碳、氮作为团聚体形成的主要胶结物质,对团粒结构形成和稳定有重要影响;另一方面,团粒结构能为土壤碳、氮提供保护场所,使其免受微生物分解,从而在土壤中有效地累积(Dungait et al.,2012;Hemingway et al.,2019)。有研究表明,土壤大团聚体虽能包被更多有机质,但易被土壤微生物分解矿化,而微团聚体中有机质结构不易遭到破坏且周转时间更长(Han et al.,2016;Ni et al.,2020),因而土壤碳、氮含量在粒径较小的团聚体中较高(周学雅等,2019)。本研究结果表明,各土层团聚体的碳、氮含量在 1 2 和 0.25 1 mm 粒级中较高,而在2 mm 粒级中较低,但均在米槠土壤中