王婷婷

（东北林业大学林学院，黑龙江　哈尔滨　150040）



不同烘干温度对森林土壤有机碳含量测定的影响*

王婷婷

（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

摘要：以温带森林土壤为研究对象，在用不同温度烘干处理后，测定其碳含量，量化温度处理对土壤有机碳含量测定结果的影响。结果表明，不同温度处理显著的影响了土壤有机碳含量的测定结果，不同层次最佳的处理温度不同。而105℃引起的误差为0～2.42％，高温180℃引起的误差达到28％～38％。

关键词：碳库；土壤有机碳含量；森林土壤；温带森林；烘干温度

*林业公益性行业专项（201104009-05）

土壤碳储量是森林生态系统碳储量的主要组成部分［1］，是陆地地上生物量碳的3倍和大气碳储量的2倍［2］。土壤有机碳是土壤的活性碳库，其含量的测定对于准确评价土壤碳储量具有重要的意义。目前，测定森林土壤有机碳含量时多采用65℃下进行烘干处理，也有采用105℃进行烘干处理［3-4］。本研究以不同时期皆伐后形成的温带次生林土壤为研究对象，采用不同前期温度烘干处理，测定其有机碳含量的变化及其损失误差，以期为东北温带森林生态系统土壤有机碳储量的准确估算提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

研究地设在黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站（45°20′N，127°30′E），平均海拔400m，平均坡度10°～15°，地带性土壤为典型暗棕壤，属大陆性季风气候，水热同步，夏季温暖湿润，冬季寒冷干燥，平均年降水量约629mm，降水主要集中在6～8月份，平均年蒸发量约864mm，年均气温3.1℃，1月份平均气温-18.5℃，7月份平均气温22.0℃，无霜期为120～140天。现有植被是阔叶红松林干扰后，通过不同的恢复途径形成的天然次生林和人工林［6-7］。

1.2样地设置

在帽儿山站地形坡位等相对一致的区域，选择皆伐后采用不同干扰方式形成的5种林型：分别为10年生间作人参而土壤翻动严重的次生林（YD）、10年生间作大豆而土壤翻动中等的人工栽植水曲柳林（YP）、10年生无扰动形成的次生林（YS）、25年生无扰动形成的次生林（MS）和56年生无扰动形成的次生林（OS）。2013年9月在每种林型中随机设立3块20m×30m的固定样地。1.3测定方法

1.3.1样品采集

2013年10月，在每块固定样地内随机选取10个样点，采用内径为50mm的土钻分层取样，取样深度分为：0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60cm、60～70cm、70～80cm、80～90cm、90～100cm 7层，共获得70个土样。将土壤样品风干后除去所有根系和石砾，称重风干土土壤总重量，取部分土样在65℃下烘至绝干重，估算风干土含水率。

1.3.2有机碳含量测定

将剩余土样研磨粉碎后，过100目筛作为分析土样。试验共设在5个温度梯度（即65、105、130、150、180℃）烘干后处理，采用上述方法测定土壤有机碳含量（SOC）。

1.4数据分析

所有数据均采用EXCEL进行整理，SPSS 19.0统计软进行方差分析和均值比较，Sigmaplot 10.0软件绘图。以单个采样点测定的SOC为分析单元。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）和Duncan检验比较不同温度处理对碳含量差异性。采用不同温度处理测定的碳含量中，找出温度处理测定最大值，与各自的测定值之差除以最大值乘以100％，为65、105、130、150、180℃烘干处理后测定的相对误差。

2结果与讨论

前期的烘干处理温度显著的影响SOC的测定结果，随着烘干温度的升高，逐渐加大了测定SOC损失，并引起较大误差（图1）。随着SOC减少，影响效果降低。One-Way ANOVA分析结果显示，不同温度处理下的0～5cm（F4，39=3.68，P=0.01）、5～10cm（F4，39= 3.46，P=0.02）、30～40cm（F4，39=2.77，P=0.04）、40～50cm（F4，39=4.16，P=0.01）的［SOC］差异显著。而10～15cm（F4，39=2.24，P= 0.08）、15～20cm （F4，39= 1.94，P= 0.13）、20～30cm（F4，39=1.59，P=0.20）的［SOC］差异不显著。高温会引起土壤有机碳的分解和释放，所以导致土壤有机碳含量随着温度的升高而逐渐降低的结果。对不同土层的影响不同，可能主要缘于不同土层土壤有机碳的矿化程度和可溶性有机碳的含量不同［9-10］。

图1　烘干处理温度对土壤有机碳含量测定的影响注：字母a、b表示不同温度处理下［SOC］经Ducan检验的显著性分组（α= 0.05），误差线为标准误（n = 8）

不同温度处理引起的有机碳含量测定误差不同。测定SOC的最佳烘干温度为105℃，其引起的测定误差仅为0～2.42％。180℃高温处理显著的降低了0～5cm、5～10cm、10～15cm和15～20cm 的SOC测定结果，其测定误差达28％～38％（图2）。测定误差随着土层的加深而增加，其原因可能是由于深层的土壤有机碳含量较低（图1），在进行烘干处理时，流失的有机碳更多，进而导致测定误差较大。但是30cm以下的深层土壤有机碳含量随着土层加深变异很小。

图2　不同温度处理测定碳浓度相对误差注：E65、E105、E130、E150、E180分别表示65、105、130、150和180℃烘干处理下测定的有机碳含量与最高测定有机碳含量之间的相对误差

不考虑土壤层次和样品有机碳含量的高低，不同温度处理对土壤有机碳含量的影响不同。将105、130和180℃处理测定的有机碳浓度与65℃测定的有机碳浓度（［C65］）进行配对T检验结果显示：［C105］（105℃处理后的有机碳含量）（P=0.478）、［C130］（P=0.094）与［C65］差异不显著。而［C150］（P＜0.001）、［C180］（P＜0.001）与［C65］存在显著差异（图3）。

图3　不同温度处理后土壤碳浓度的变化注：误差线是标准误（n=70）*示配对T检验显著性（α=0.05）

随着处理温度的增加，土壤有机碳流失逐渐升高（图4）。采用105℃处理相对于65℃处理有机碳含量增加了1.34％，而130、150、180℃处理相对于65℃处理分别降低了3.51％、13.50％、30.08％。

图4　不同温度处理相对于65℃处理后的有机碳含量减少百分数

3结论

表层10～40cm土壤的有机碳含量测定的最佳温度为65℃，而表层0～5cm处有机碳含量测定前处理最佳温度为105℃，不考虑土层碳的浓度含量高低效应，总体来看105℃处理的温度为最佳。高温显著的影响了土壤有机碳浓度含量的测定结果，180℃引起的测定误差可达28％～38％。

参考文献

［1］R.K.Dixon，S.Brown，R.A.Houghton，A.M.Solomon，M.C.Trexler，J.Wisniewski［J］.Carbon Pools and Flux of Global Forest Ecosystems.Science.1994，263（5144）：185-190.

［2］H.Eswaran，E.Van Den Berg，P.Reich.Organic Carbon in Soils of the World［J］.Soil Science Society of America Journal.1993，57（1）：192-194.

［3］王攀磊，秦凤琴，蔡培，等.华北半湿润地区土壤酸化和有机碳测定方法的比较［J］.土壤通报，2014，4：16.

［4］杨金艳，王传宽.东北东部森林生态系统土壤碳贮量和碳通量［J］.生态学报，2005，25（11）：2875-2882.

［5］余健，房莉，卞正富，等.土壤碳库构成研究进展［J］.生态学报，2014，34（17）：4829-4838.

［6］Y.Sang，C.Wang，H.Huo.Inter-Specific and Seasonal Variations in Photosynthetic Capacity and Water Use Efficiency of Five Temperate Tree Species in Northeastern China［J］.Scandinavian Journal of Forest Research.2011，26（1）：21-29.

［7］C.Wang.Biomass Allometric Equations for 10 Co-Occurring Tree Species in Chinese Temperate Forests［J］.Forest Ecology and Management.2006，222（1-3）：9-16.

［8］周涛，史培军，王绍强.气候变化及人类活动对中国土壤有机碳储量的影响［J］.地理学报，2004，58（5）：727-734.

［9］李忠佩，张桃林，陈碧云.可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机碳矿化的关系［J］.土壤学报，2004，41（4）：544 -552.

［10］高洪娜，高瑞馨.气象因子对树木生长量影响研究综述［J］.森林工程，2014，30（2）：1-5.

（责任编辑：张亚楠）

The Impact on Temperate Forest Soil Organic Carbon Content by Different Dried Temperature

WANGTingting
（Northeast Forestry University，Heilongjiang Harbin 150040）

AbstractSoil carbon storage is an important component of forest ecosystem carbon storage.Soil organic carbon is a active carbon in soil carbon.It is important to estimate the soil organic carbon accurately for forest ecosystem carbon cycling.In this study，we selectted the temperate forest soil，and dried by different temperature，then measured the soil organic carbon content.To quantify the influence of different dried temperature to soil organic carbon content.The results showed that，the dried temperature affected the soil organic carbon content significantly.There were different dried temperature with soil layers.The error was minimum that dried by 105℃（0～2.42％）。There were higher error especially the 180℃reached 28-38％。

Key wordsCarbon；Soil organic carbon content；Forest soil；Temperate forest；Dried temperature

中图分类号：S714，S718.55

文献标识码：A

文章编号：1001-9499（2016）03-0024-03

作者简介：第1王婷婷（1994-），女，东北林业大学在读本科生。

收稿日期：2016-02-11