朱浩宇，陸 暢，高 明，黃 容，呂 盛，王子芳

縉云山4種林分土壤植硅體碳分布特征*

朱浩宇，陸 暢，高 明，黃 容，呂 盛，王子芳?

（西南大學資源環(huán)境學院，重慶 400715）

森林生態(tài)系統(tǒng)中豐富的植硅體可以將部分有機碳封存于土壤中，形成穩(wěn)定的碳庫，對全球碳平衡起到重要作用。以重慶市縉云山的竹林、闊葉林、針葉林和針闊葉混交林4種亞熱帶森林植被為研究對象，研究不同林分下土壤植硅體及植硅體碳在0～20、20～40、40～60 和 60～100 cm土壤剖面上的分布規(guī)律。結(jié)果表明，整個土壤剖面（0～100 cm）上，不同林分下竹林土壤有機碳含量和儲量、土壤植硅體和植硅體碳含量及植硅體碳儲量均最高，顯著高于其他3種林分（<0.05）。4種林分下有機碳和植硅體碳含量呈現(xiàn)一定的表層（0～20 cm）富集現(xiàn)象，并呈現(xiàn)隨土層深度增加含量減少的趨勢。相關性分析發(fā)現(xiàn)，植硅體和植硅體中的有機碳存在顯著的負相關關系（<0.05），而與植硅體碳存在極顯著的正相關關系（<0.01）。縉云山4種林分中，竹林土壤有機碳含量、儲量，植硅體、植硅體碳含量、儲量均為最高，是較好的富碳森林類型。

不同林分；有機碳；植硅體；植硅體碳

陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫是森林生態(tài)系統(tǒng)[1]，占整個陸地碳庫的56%，在控制全球碳平衡方面起到極其重要的作用[2]。雖較草地生態(tài)系統(tǒng)含量高于森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物中的植硅體[3-5]，但是研究發(fā)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)可以通過較高的地表凈初級生產(chǎn)力分解出較多的植硅體[6-7]，并且產(chǎn)生量可以達到陸地生態(tài)系統(tǒng)的20%以上[3,8-9]。森林植被中的植硅體（Phytolith）是指伴隨高等植物通過根系從土壤中吸取可溶性二氧化硅，經(jīng)過硅化后，沉積于植物細胞和間隙中的非晶態(tài)二氧化硅[10-11]。少量有機碳封存于植硅體中（簡稱植硅體碳，PhytOC），由于植硅體具有極強耐高溫、抗氧化和抗分解等特性，因此植硅體碳是穩(wěn)定的碳庫[12]。

近年來，國內(nèi)學者對不同森林生態(tài)系統(tǒng)中地表凋落物和土壤表層中的植硅體和植硅體碳[13-15]進行了研究。應雨騏等[16]對亞熱帶5種林分土壤的研究發(fā)現(xiàn)，毛竹林凋落物中的植硅體碳含量、凋落物和0～10 cm表層土壤的植硅體碳貯量均表現(xiàn)為最高，如果將中國亞熱帶毛竹林年凋落物按3.6 t·hm–2·a–1來估算，每年植硅體碳封存速率為CO20.057 t·hm–2。Song等[17]選取我國不同氣候帶的8種不同的典型森林生態(tài)系統(tǒng)進行研究，發(fā)現(xiàn)熱帶和亞熱帶竹林植硅體碳含量較高，這與竹子有較高的植硅體含量（101 g·kg–1）有關；而在溫帶和溫寒帶以及亞熱帶和熱帶針葉林均表現(xiàn)為最低，這是因為針葉林有較低（11.9～13.2 g·kg–1）的植硅體[18-19]。張曉東[20]通過對亞熱帶3種林分進行研究發(fā)現(xiàn)，植硅體碳的含量隨剖面深度的增加而降低，毛竹林土壤剖面中植硅體碳的儲量（3.91 t·hm–2）明顯超過板栗林（2.67 t·hm–2）和杉木林（1.18 t·hm–2）。植硅體碳是穩(wěn)定的碳庫重要來源之一，國外學者[21]對10種竹類固碳潛力進行研究發(fā)現(xiàn)，估算如果全球4.1×109hm2的潛在耕地變更為竹林，按照每年CO20.36 t·hm–2的中等植硅體碳封存速率，全球可有效減少11%的CO2排放量。為探究植硅體可以長久地將有機碳保存于土壤中的機理，Alexandre等[22]和Borrelli等[23]在研究不同氣候條件下的森林土壤植硅體穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)，熱帶雨林凋落物中僅有7.5%的植硅體可以穩(wěn)定保存于土壤中，僅相當于溫帶森林土壤中植硅體碳的1/3。因此溫帶森林土壤植硅體較熱帶雨林可以更穩(wěn)定地保存于土壤中；也有研究發(fā)現(xiàn)[3]，在不同植被土壤表層中，針葉林形成的植硅體可以較草本植物更穩(wěn)定地保存于土壤中。可見土壤中植硅體的穩(wěn)定性受多種理化因素的影響。通過國內(nèi)外的研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，目前對森林生態(tài)系統(tǒng)中的植硅體碳的研究主要集中于地上部分以及植硅體的穩(wěn)定性方面，而關于不同林分下土壤植硅體和植硅體碳儲量以及植硅體在剖面上的分布特征還鮮有報道。并且國內(nèi)對森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤植硅體碳的研究目前主要集中于東南沿海亞熱帶地區(qū)[13-16,20]，而對具有典型代表性的西南地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)土壤植硅體碳的研究較少?？N云山作為國家自然保護區(qū)，是西南重點森林保護區(qū)和植物基因庫。因此，本研究選取縉云山具有代表性的針闊葉混交林、竹林、針葉林和闊葉林4種典型森林類型，分析不同林分下土壤植硅體和植硅體碳的剖面分布與含量特征，闡明不同森林類型對土壤固碳的機理，探討不同森林類型對土壤植硅體和植硅體碳的影響，以期為亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫的高效經(jīng)營管理提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

縉云山位于重慶市北碚區(qū)嘉陵江畔（106°17′～106°24′E，29°41′～29°52′N），海拔介于300～952 m。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，年均降水量為1 612 mm，年均氣溫13.6℃，日照時數(shù)1 294 h，蒸發(fā)量777 mm，>10℃年積溫4 272℃，相對濕度87%?？N云山植被繁茂，植物種類豐富，達249科，966屬，1 915種，主要森林樹種參見文獻[24]。其中，針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、灌木林和竹林面積分別為2 280、4 299、2 507、59和734 hm2。不同林分的海拔高度范圍為闊葉林（844～873 m）>針闊葉混交林（654～684 m）>竹林（580～590 m）>針葉林（428～461 m），不同林分下的土壤類型為山地酸性黃壤[25]。

1.2 樣品采集

選取重慶市北碚區(qū)縉云山針闊葉混交林、竹林、針葉林和闊葉林4種典型的亞熱帶森林類型作為研究對象。每種森林類型布設3個采樣區(qū)，每個釆樣區(qū)隨機設置3個采樣點，首先將土壤表面的雜物清除，采用土壤剖面取樣法取每個采樣點0～20、20～40、40～60、60～100 cm土層的土樣，按照層次將各采樣區(qū)的3個采樣點土樣進行混合，采用四分法取1.5 kg土樣，去除土樣中雜質(zhì)，風干并研磨，篩取粒徑≤2 mm和≤0.25 mm土樣，土樣采集方法同陸暢[24]一致。土樣于2017年3月采集，土壤為酸性黃壤，樣點基本信息見表1。0～20 cm土層的土壤基本理化性質(zhì)見表2，研究區(qū)所在位置及采樣點的空間位置見圖1。

1.3 測定方法

土壤pH、容重、堿解氮、全氮、速效磷、全磷、速效鉀、全鉀等指標采用常規(guī)方法測定，具體參見文獻[26]；全硅采用鉬藍比色法測定；土壤植硅體提取選用Parr等[27]采用的微波消解法，后使用重液浮選來保證將有機質(zhì)去除后，烘干冷卻稱重確保足量。土壤植硅體碳測定選用應雨騏等[15]采用的堿溶分光光度法。稱取植硅體樣品0.0100 g于10 mL塑料離心管中，加入10 mol·L–1的NaOH 0.5 mL在室溫下浸提12 h后；全部轉(zhuǎn)移至30 mL玻璃離心管，用超純水沖洗塑料離心管液兩次，一并轉(zhuǎn)至玻璃離心管中，加入0.800 mol·L–1K2Cr2O7溶液1.0 mL，用濃 H2SO44.6 mL搖勻顯色；于98℃下水浴45 min，定容至25 mL，進行充分搖勻后冷卻，2 500 r·min–1低速離心10 min，用1 cm光程比色皿于590 nm下比色。

表1 采樣點基本信息

1.4 數(shù)據(jù)分析

土壤植硅體中各項基本指標按如下公式計算[28]：

土壤植硅體含量（g· kg–1）=植硅體質(zhì)量（g）/

土壤質(zhì)量（kg） （1）

植硅體中有機碳含量（g·kg–1）=植硅體碳含量（g）/

植硅體含量（kg） （2）

土壤植硅體碳含量（g·kg–1）=植硅體碳質(zhì)量（g）/

土壤質(zhì)量（kg） （3）

土壤有機碳儲量和植硅體碳儲量的如下公式計算：

式中，為土壤有機碳儲量或者土壤植硅體碳儲量（t·hm–2）；H為層土壤深度（m）；BD為層土壤容重（g·cm–3）；C為層有機碳含量或者植硅體碳含量（g·kg–1）

本試驗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和圖表制作利用SPSS 23.0和Excel 2010軟件進行。本試驗所有結(jié)果取3次重復的平均值。采用最小顯著極差法（LSD）進行方差分析，顯著性水平為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 不同林分下土壤理化性質(zhì)和有機碳含量

4種林分土壤0～20 cm土層的土壤理化性質(zhì)如表2所示，4種林分下土壤均表現(xiàn)為酸性，土壤pH平均值范圍為4.02～4.37，各林分間無明顯差異（>0.05）；竹林土壤全氮和堿解氮平均含量均表現(xiàn)最高，為1.90 g·kg–1和206.9 mg·kg–1，針葉林次之，并顯著高于其他2種林分；4種林分的土壤全磷平均含量為0.10～0.23 g·kg–1，有效磷平均含量為1.41～9.76 mg·kg–1，其中闊葉林土壤全磷平均含量最高，竹林土壤有效磷平均含量最高；4種林分土壤表層中全鉀和速效鉀平均含量范圍為13.36～24.97 g·kg–1、0.03～0.08 mg·kg–1，其中竹林的全鉀和速效鉀的平均含量均最高；4種林分0～20 cm土層中容重范圍為1.02～1.53 g·kg–1，其中針葉林最大，針闊葉混交林次之，竹林最??；在4種林分中，竹林土壤水穩(wěn)性團聚體含量（0.25）表現(xiàn)為最大（77.56 %），分別為針闊葉混交林、針葉林和闊葉林的1.06倍、1.50倍、1.49倍。

表2 0～20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)

注：0.25為土層中土壤0.25 mm的水穩(wěn)性團聚體含量。Note：0.25stands for content of water stable aggregates of 0.25 mm in the soil layer. ①Broadleaf mixed forest，②Bamboo forest，③Coniferous forest，④Broad-leaved forest.

圖1 研究區(qū)所在位置及采樣點的空間位置圖

不同林分下土壤有機碳含量表現(xiàn)不同，且同一林分下的不同土層之間土壤有機碳也有所不同。如圖2所示，在0～100 cm土層中，竹林土壤有機碳的平均含量最高（16.75 g·kg–1），分別為闊葉林、針闊葉混交林和針葉林的1.35倍、2.05倍、2.71倍，由差異性分析可知竹林和闊葉林之間并無明顯差異性，竹林和另2種林分之間有顯著差異性（<0.05）。隨著土壤深度的增加，不同林分下土壤有機碳含量總體上均呈現(xiàn)出逐漸遞減的趨勢，其中，除針葉林的各層土壤有機碳之間差異不顯著外，其他林分土壤有機碳均在0～20 cm土層呈現(xiàn)明顯的富集現(xiàn)象。0～20 cm，與針葉林相比，竹林、闊葉林有機碳含量分別顯著提高了19.21 g·kg–1和14.19 g·kg–1。在20～40 cm土層中，土壤有機碳介于5.38～18.89 g·kg–1，竹林顯著高于針闊葉混交林和針葉林（<0.05）。40～60 cm和60～100 cm土層中，各林分下土壤有機碳表現(xiàn)類似，竹林最高，針闊混交林最低，且前者是后者的3.84倍。

注：圖中大寫字母表示土壤有機碳含量在同一土層中不同林分間的差異性（P<0.05），小寫字母表示土壤有機碳含量在同一林分下不同土層間的差異性（P<0.05）.下同。Note：Different capital letters indicate significant difference between the forests in content of soil organic carbon in the same soil layer at 0.05 level. Different lowercase letters indicate significant difference in content of soil organic carbon between soil layers in the same forest at 0.05 level. The same as below.

2.2 不同林分下土壤植硅體含量

圖3所示，在0～100 cm土層中，針闊葉混交林、竹林、針葉林和闊葉林土壤植硅體平均含量分別為10.57 g·kg–1、59.66 g·kg–1、8.86 g·kg–1和6.49 g·kg–1，其中最高的竹林較最低的闊葉林增加了53.17 g·kg–1。差異性分析結(jié)果顯示，竹林土壤平均植硅體含量與其他3種林分之間存在顯著差異性（<0.05）,其余3種林分之間并無顯著差異性。在各個土層中，竹林土壤植硅體含量均為最高，且顯著高于其他3種林分（<0.05）；而其他林分之間差異并不顯著（>0.05）。同一個林分不同土層間的土壤植硅體含量也存在差異性，竹林土壤中的植硅體主要集中在20～40 cm土層中，而在60～100 cm土層含量最低，為41.38 g·kg–1；而針闊葉混交林、針葉林和闊葉林均以0～20 cm土層含量最高，且顯著高于其他土層；4種林分中，針闊葉混交林和闊葉林土壤植硅體含量隨著深度加深而減少。

2.3 不同林分土壤植硅體中有機碳和植硅體碳含量

不同林分下土壤植硅體中有機碳含量如圖4所示，4種林分土壤的植硅體中有機碳平均含量，闊葉混交林與闊葉林無顯著差異性，竹林與其余2種林分之間有顯著差異性（<0.05）。在0～20 cm土層中，竹林含量最高，針葉林最低，但4種林分之間并無顯著差異（<0.05）。20～40 cm，針闊葉混交林（53.20 g·kg–1）、闊葉林（49.27 g·kg–1）顯著高于竹林（24.21 g·kg–1）和針葉林（28.18 g·kg–1）。在40～60 cm土層中，針闊葉混交林最高，為65.70 g·kg–1，顯著高于竹林和針葉林。在60～100 cm土層中，針闊葉混交林、針葉林、闊葉林較竹林分別顯著提高了32.43 g·kg–1、19.65 g·kg–1和15.92 g·kg–1。

從圖5中可以看出，在0～100 cm土層中，平均植硅體碳含量為竹林（1.96 g·kg–1）>針闊葉混交林（0.55 g·kg–1）>針葉林（0.33 g·kg–1）>闊葉林（0.28 g·kg–1），竹林較其他3種林分有顯著性差異（>0.05），其余3種林分無明顯差異性。在各土層中，竹林顯著高于其他3種林分（<0.05），且其他森林類型之間差異不明顯（>0.05）。在0～20 cm土層中，竹林最高，為2.80 g·kg–1，針葉林最低，僅為0.13 g·kg–1。竹林和針葉林的土壤植硅體碳主要集中于0～20 cm土層，針闊葉混交林富集于40～60 cm土層，闊葉林以60～100 cm土層為最高，且每種林分土壤植硅體碳在0～100 cm各個土層之間均無顯著性差異（>0.05）。

圖3 不同林分下土壤植硅體含量

圖4 不同林分下土壤植硅體中有機碳含量

圖5 不同林分下土壤植硅體碳含量

2.4 不同林分土壤有機碳和植硅體碳儲量

通過計算土壤有機碳儲量發(fā)現(xiàn)（表3），0～100 cm土壤有機碳儲量表現(xiàn)為竹林（172.79 t·hm–2）>闊葉林（134.16 t·hm–2）>針闊葉混交林（95.51 t·hm–2）>針葉林（95.10 t·hm–2）。其中竹林顯著高于針闊葉混交林和針葉林（<0.05），分別提高了77.28 t·hm–2和77.69 t·hm–2；而闊葉林和針闊葉混交林、針葉林之間則無明顯差異（>0.05）。

在0～100 cm土層中，不同林分土壤植硅體碳儲量表現(xiàn)為竹林（23.45 t·hm–2）>針闊葉混交林（8.19 t·hm–2）>針葉林（5.35 t·hm–2）>闊葉林（3.13 t·hm–2）。其中竹林土壤中植硅體碳儲量顯著高于其他3種森林類型（<0.05），分別為針闊葉混交林、針葉林和闊葉林的2.86倍、4.38倍和7.49倍。而針闊葉混交林、針葉林和闊葉林3種林分之間差異性不顯著（>0.05）。

表3 不同林分下土壤有機碳和植硅體碳儲量

3 討 論

3.1 不同林分對土壤有機碳含量的影響

有機物料的分解強度及其輸入量會影響土壤有機碳含量，植物殘體是林地土壤有機碳的主要來源，土壤有機碳含量受到其生物量、種類和分解難易程度的影響[26]。周燁等[29]通過對縉云山3種林分（常綠闊葉林、針闊混交林、楠竹林）凋落物的儲量進行分析，楠竹林（3.09 t·hm–2）大于針闊混交林（2.51 t·hm–2）和常綠闊葉林（1.79 t·hm–2）。本研究結(jié)果顯示，0～20 cm土層土壤有機碳含量竹林表現(xiàn)最高，針葉林的較少，主要是由于毛竹具有生長迅速、枝葉繁茂、根系發(fā)達、落葉量大等特點，同時竹林的地表凋落物較其他林分可以更快地分解出有機碳，從而導致表層土壤有機碳表現(xiàn)出富集現(xiàn)象[30]。針葉林土壤有機碳含量較低是因為其植物物種單一、枝葉稀疏、地表生物量少和凋落物分解難度大[31]。李萌等[32]通過調(diào)查貢嘎山東坡常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林和暗針葉林4種典型植被類型對土壤動物群落特征影響發(fā)現(xiàn)，闊葉林土壤動物的生物量、群落密度以及多樣性大于針闊混交林和暗針葉林，其中暗針葉林表現(xiàn)最低。同時，劉霞等[33]通過收集覆蓋熱帶、亞熱帶與溫帶3大氣候區(qū)的569個中國森林凋落物的分解速率記錄進行研究發(fā)現(xiàn)，凋落物分解速率以闊葉林最高，針闊混交林次之，針葉林最低。上述結(jié)論與本研究中混交林下土壤有機碳含量介于闊葉林和針葉林之間的結(jié)果相印證。

在0～100 cm土體中，隨土層深度加深，4種林分土壤有機碳的含量均趨于降低，這主要由于土壤表層具有豐富的根系，使凋落物歸還量更利于積累在表層[34]；植物根系密度隨著深度的加深而變小；加之研究區(qū)屬于自然保護區(qū)，且遠離人類聚集區(qū)，人類活動影響土壤較小，避免了對森林系統(tǒng)中的凋落物的干預行為[35-36]，從而使土壤有機碳表現(xiàn)出明顯的表層富集現(xiàn)象。

3.2 不同林分對土壤植硅體碳含量及剖面分布的影響

高等植物在生長過程中從土壤吸收可溶態(tài)硅形成植硅體，然后又以凋落物的形式將其返還到土壤表層。本研究表明，土壤植硅體中有機碳與土壤植硅體碳之間無顯著相關性，這是由于土壤封存植硅體碳的潛力可以用植硅體中有機碳的含量來表征，而不同林分土壤植硅體的穩(wěn)定性不同造成植硅體分解釋放有機碳的量的多少不同[22-23,36]，致使植硅體中有機碳的含量與植硅體碳之間無明顯的規(guī)律性。植硅體和植硅體中的有機碳表現(xiàn)出顯著的負相關關系（<0.05），而與植硅體碳存在極顯著的正相關關系（<0.01）。這與林維雷[36]的研究結(jié)果具有很高的一致性。由于不同林分下所覆蓋的地面植被不同，且不同林分與其地面植被合成植硅體的能力以及產(chǎn)生的凋落物量的多少均有所不同。因此，不同林分對土壤植硅體和土壤植硅體碳含量有著顯著影響。研究表明，不同植物對從土壤中吸收硅且合成植硅體能力不同[37]，雙子葉植物合成植硅體的能力要低于被子植物中的單子葉植物[38]；同時被子植物植硅體含量要高于裸子植物，其中單子葉植物的禾本科植物中植硅體含量較高[39]。除吸收硅和合成植硅體能力不同外，不同植被對凋落物的分解能力也不相同，趙培平[40]研究表明，毛竹林中凋落物中的植硅體和植硅體碳的釋放速率（67～347 mg·kg–1·d–1、1.9～9.0 mg·kg–1·d–1）遠高于其他3種林分（馬尾松、杉木林、常綠闊葉林）的凋落葉。本研究結(jié)果顯示，0～100 cm竹林土壤植硅體含量顯著高于其他林分，作為雙子葉植物常綠闊葉林（四川大頭茶、白毛新木姜子、四川楊桐、山礬）以及裸子植物針葉林（馬尾松、華山松）土壤中植硅體含量較單子葉植物的毛竹低，它們之間有著顯著的差異性（<0.05）。其中，不同植物對土壤中硅的吸收能力、凋落物的貢獻、降解速率以及植硅體碳是否能夠穩(wěn)定保存在土壤中決定著植硅體碳含量[41]。本試驗研究結(jié)果表明，竹林土壤植硅體碳相較其他幾種林分含量更高，原因在于竹林合成植硅體的能力強、凋落物數(shù)量多、凋落物中釋放植硅體碳速率快，并且因為竹林植硅體碳的穩(wěn)定性較好。

由圖6可知，土壤植硅體碳含量與土壤有機碳含量二者之間存在極其顯著的正相關關系（<0.01）。不同林分從土壤中吸收硅生成植硅體，植硅體封存有機碳并返還至土壤中。竹林土壤有機碳儲量不僅高于其他林分，其植硅體碳儲量也顯著高于其他林分，由此可以推斷竹林植硅體碳儲量對于其土壤有機碳儲量增加有一定的影響。針闊葉混交林、針葉林和闊葉林的植硅體碳儲量和其有機碳儲量并無明顯的規(guī)律，其原因在于其植硅體碳儲量較低，對有機碳儲量的貢獻并不明顯。結(jié)果表明竹林土壤植硅體碳對維持土壤有機碳有顯著影響。因此，擴大竹林種植對增加土壤長期固碳有著重要意義。

圖6 土壤植硅體碳與有機碳含量的相關性

植硅體碳在不同林分土壤剖面特征表現(xiàn)出一定的差異。土壤孔隙度、土壤含水量、沉積作用、動物擾動和土壤侵蝕等因素影響著土壤植硅體碳在剖面中的分布特征，土壤植硅體的含量還與植硅體的穩(wěn)定性以及與土壤黏粒的黏合強度密切相關[10-11]。有研究表明枯枝落葉在地表分解釋放植硅體，表層土壤首先接收釋放的植硅體，因此植硅體出現(xiàn)土壤表層富集現(xiàn)象[13]；此外，植硅體穩(wěn)定地保存于土壤中是因為其自身具有較強的耐高溫、抗分解等特性[10]；因下層土壤受到動植物的干擾較少，較上層土壤更為緊實，會進一步減少植硅體向下遷移[24,29]。本研究結(jié)果表明土壤植硅體隨著土壤深度的增加而表現(xiàn)下降趨勢，而沒有出現(xiàn)明顯的表層富集現(xiàn)象。這可能與竹林表層土壤的植硅體在抗分解能力弱有關[2]，而且由于植硅體的粒徑大小主要集中在20～200 μm之間，林地土壤的B層（沉積層）往往由于根系的作用而具有較大的裂隙或孔隙，這樣表層的植硅體可以通過土壤裂隙或孔隙向下移動[29]。此外，生物活動對土壤擾動也會導致植硅體向下遷移。因此本研究中，表現(xiàn)為竹林土壤植硅體在20～40 cm土層最高，其他林分均表現(xiàn)為0～20 cm植硅體含量最高，但差異并不顯著。

植硅體碳通過植硅體的形成將其包裹在內(nèi)，由于植硅體具有較強的穩(wěn)定性，可以將植硅體碳穩(wěn)定的保存在土壤中[24]。然而，本研究中發(fā)現(xiàn)土壤植硅體和植硅體碳在土壤剖面中的分布有一定的差異，土壤植硅體碳隨土壤深度的增加而下降，表層富集現(xiàn)象較為明顯。0～20 cm，竹林土壤植硅體碳顯著高于其他林分，這和竹林對植硅體的生產(chǎn)能力較高和凋落物較多以及竹林植硅體固碳效率高有關[21]。針葉林含量在40～60 cm土層為最低，這與針葉林的植硅體粒徑相對較小、土壤結(jié)構(gòu)以及土壤裂隙/孔隙較多和較大有關[29]。

4 結(jié) 論

在0～100 cm深度內(nèi)，縉云山不同林分下土壤有機碳平均含量表現(xiàn)為竹林>闊葉林>針闊葉混交林>針葉林。不同林分下土壤有機碳含量均表現(xiàn)隨土層加深而降低的趨勢，存在表層富集現(xiàn)象。土壤植硅體和植硅體碳含量分別介于3.70～81.63 g·kg–1和2.80～0.13 g·kg–1，其中竹林顯著高于其他林分（<0.05）。土壤植硅體和植硅體碳兩者之間呈顯著的正相關（<0.01），但兩者與植硅體有機碳含量之間為極顯著的負相關（<0.01）。不同林分下植硅體和植硅體碳含量分別以20～40 cm和0～20 cm為最高，土壤植硅體碳存在一定表層富集現(xiàn)象。土壤植硅體碳儲量從高到低依次為竹林>針闊葉混交林>針葉林>闊葉林。

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Distribution of PhytoOC in Soils under Four Different Types of Forest in Jinyun Mountain

ZHU Haoyu, LU Chang, GAO Ming, HUANG Rong, Lü Sheng, WANG Zifang??

(College of Resource and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China)

The abundant phytoliths in the forest ecosystem can seal part of the organic carbon in the soil, thus forming a stable carbon pool, which plays an important role in maintaining global carbon balance.Four different types of subtropical woodlots, i.e. bamboo forest, broad-leaved forest, coniferous forest and coniferous- and broad-leaved mixed forest, in the Jinyun Mountain of Chongqing were selected as research objects in this study. Distribution of soil phytolith and phytolith carbon in the 0～20, 20～40, 40～60 and 60～100 cm soil layers under the forests was studied.Results show that the soil profile (0～100 cm) under the bamboo forest was the highest in content and reserves of organic carbon, content and reserves of phytolith and content and reserves of phytolith carbon. Both organic carbon and phytolith carbon tended to concentrate in the topsoil layer (0～20 cm) in all the four types of forest soils and declined in content with soil depth. In terms of average content of soil phytolith-occluded organic carbon in the 0～100 cm soil profile, the four forest soils exhibites an order of bamboo forest (1.96 g·kg–1) > coniferous and broad-leaved mixed forest (0.52 g·kg–1) >coniferous forest (0.33 g·kg–1) > broad-leaved forest (0.28 g·kg–1) ; the soil phytolith and the phytolith-occluded organic carbon in the bamboo forest were the highest, and significantly higher than their respective ones in the other three forests (<0.05) , and the lowest in the broad-leaved forest. Phytolith carbon showed a trend of surface enrichment in all the four forests. Correlation analysis found that phytolith was significantly and closely related to phytolith-occluded organic carbon (<0.01) , but significantly and negatively related to organic carbon in phytoliths (<0.05) .Among the four forest types of forests in the Jinyun Mountain, bamboo forests are the highest in content and storage of soil organic carbon, phytolith, phytolith-occluded organic carbon, and hence a good carbon-rich forest type.

Different stand types; Organic carbon; Phytolith; Phytolith-occluded organic carbon

X53

A

10.11766/trxb201904150631

朱浩宇，陸暢，高明，黃容，呂盛，王子芳. 縉云山4種林分土壤植硅體碳分布特征[J]. 土壤學報，2020，57（2）：359–369.

ZHU Haoyu，LU Chang，GAO Ming，HUANG Rong，Lü Sheng，WANG Zifang. Distribution of PhytoOC in Soils under Four Different Types of Forest in Jinyun Mountain[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（2）：359–369.

* 國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0800101）資助 Supported by the National Key Research and Development Program of China（No.2017YFD0800101）

，E-mail：zifangw@126.com

朱浩宇（1993—），男，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事土壤質(zhì)量與環(huán)境研究。E-mail：953744027@qq.com

2019–04–15；

2019–07–30；

優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2019–09–23

（責任編輯：檀滿枝）