海南省西部熱帶雨林次生林土壤有機碳的分布特征1)

吳慧 趙志忠 王軍廣 陳紅利 霍紅義 吳雯

(海南師范大學，?？?，571158)

碳廣泛存在大氣、海洋、生物體、土壤中，是地球上最豐富的元素之一，其中全球土壤有機碳儲量是大氣碳儲量的2倍，是陸地植被碳儲量的2～4倍[1]。土壤有機碳是土壤的重要組成部分，其質(zhì)量分數(shù)的高低影響土壤質(zhì)量、產(chǎn)量以及水分的維持[2]，土壤對CO2的吸收固持功能在緩解全球氣候變暖方面具有突出作用[3]。土壤有機碳(SOC)受氣候、地形、水文、植被等自然要素和施肥、培土等人為活動的影響[4]，土壤有機碳直接影響土壤的理化性質(zhì)，同時也受其影響，兩者相互聯(lián)系[5-6]，共同促進土壤生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和變化。

一般認為，森林生態(tài)系統(tǒng)總碳量約占全球的45%，其中約50%聚集在土壤表層和枯枝落葉層[7-8]，而在森林生態(tài)系統(tǒng)中，熱帶雨林土壤碳儲量占全球碳庫的11%[9]，故而其在全球碳循環(huán)的重要性受到特別關(guān)注。我國現(xiàn)有的森林面積原始林和次生林分別占6%和57%[10]，次生林占主體地位，其對我國實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標具有不可忽視的作用。

現(xiàn)今，裕固族開展良好的傳統(tǒng)項目有歡慶節(jié)日時開展的馬上運動，有深受裕固族人民喜愛的拉棍、拔棍、頂杠子等，還有少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運動會上的摔跤、賽馬、射弩、拔河、拉爬牛等諸多比賽項目。這些項目憑借著著自身的項目特點在當今得到了較為健康的發(fā)展。但隨著社會的飛速發(fā)展和現(xiàn)代娛樂項目的不斷豐富，裕固族的一些傳統(tǒng)體育項目（如：賽駱駝等）已漸漸失寵甚至失傳。現(xiàn)代體育競賽的快速發(fā)展，也無情地沖垮了傳統(tǒng)體育與競技的紡線，使它們?yōu)l臨失傳和消亡。

作為我國首批國家公園的海南熱帶雨林公園，其擁有我國面積最大的熱帶雨林，是海南建設(shè)國家生態(tài)文明示范區(qū)的基石。區(qū)內(nèi)的熱帶雨林由天然原始林和次生林組成，其中大部分分布于海拔500 m以下的次生林是熱帶雨林的主要組成部分。長期以來，因海南熱帶山地雨林分布地地勢陡峻，樹多藤密，可進入性較差，導致人們對海南省熱帶雨林土壤有機碳的分布特征研究較少。雖有李意德等[11]、楊懷[12]、郭曉偉等[13]學者開展過熱帶山地雨林碳儲量估算、土壤碳氮空間格局、土壤有機碳空間分布特征研究，對海南島熱帶山地雨林土壤有機碳研究具有一定的借鑒意義，但這些研究范圍僅局限在尖峰嶺，不能充分反映熱帶雨林土壤有機碳的賦存規(guī)律。且需特別指出的是，學者們對雨林區(qū)邊緣林帶的次生林土壤有機碳的賦存規(guī)律沒有開展過研究，人類干擾下熱帶雨林土壤有機碳賦存規(guī)律及影響機理還未厘清。海南島尖峰嶺、霸王嶺、鸚哥嶺山地處于世界熱帶雨林的北部邊緣，其特殊的地理位置對我國研究熱帶雨林具有重要作用，有鑒于此，本文以海南省熱帶雨林西部區(qū)域最具代表性的3座山地外圍區(qū)次生林作為研究對象，分析其在空間范圍內(nèi)和垂直方向上土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)的分布規(guī)律，探討土壤粒度、pH對土壤有機碳分布特征的影響，為厘清熱帶雨林地區(qū)土壤有機碳影響因子和碳匯特征，旨在為海南省西部次生林碳庫儲量研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并進而為海南自由貿(mào)易港生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)提供科學的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本文選取位于海南島熱帶雨林中西部地區(qū)的樂東尖峰嶺、昌江霸王嶺、白沙鸚哥嶺3區(qū)域的次生林作為研究對象(18°24′～19°30′N，108°38′～109°42′E)地處熱帶季風氣候，光照充足、日照時間長，尖峰嶺年均氣溫19.8 ℃，年均降水量2 449 mm，≥10 ℃的年平均積溫7 204 ℃[14]；霸王嶺年平均氣溫22.5 ℃，平均降水量2 553 mm；隨海拔的增加由山地紅壤逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯降攸S壤和山地草甸土[15]；鸚哥嶺年均氣溫為22 ℃，年降水量為1 800～2 700 mm[16]。西部山區(qū)干濕季分明，地勢起伏大，生物數(shù)量多、種類豐富。原生植被以原始熱帶季雨林為主，林分復(fù)雜[17]。原生林外圍則由于人類的開發(fā)，次生林占比最高，本次研究選擇的樣區(qū)均為于次生林區(qū)(圖1)，林區(qū)樹種主要為水杉、鐵杉、馬尾松、雞毛松、馬占相思等，少量經(jīng)濟林地主要為橡膠林和檳榔林地。

圖1 采樣點具體位置分布

2 材料與方法

2.1 土壤樣品采集與測定

2021年8月在霸王嶺、尖峰嶺、鸚哥嶺3座山的外圍選取具有代表性11樣地(表1)，每個樣地采用梅花布點法選擇樣點用洛陽鏟采集距離地表面0

分別采樣Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和統(tǒng)計分析，采用雙變量相關(guān)分析法分析各指標Pearson相關(guān)系數(shù)，采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)分析不同土層對土壤有機碳的影響是否具有顯著性，采用origin 2021軟件作圖。

表1 不同樣地的基本情況

2.2 數(shù)據(jù)處理

土壤有機碳采用國標HJ615-2011重鉻酸鉀氧化-分光光度法；土壤質(zhì)地分類主要采取馬爾文激光粒度分析儀法[18]，pH的測定采用國標HJ962-2018電位法測定[19]。

3 結(jié)果與分析

3.1 次生林土壤總有機碳質(zhì)量分數(shù)空間分布特征

土壤D10、D50、D90分別表示當累積粒度分布體積達到10%、50%、90%時，此時粒徑的大小(d)用d(0.1)、d(0.5)、d(0.9)表示，其中d(0.5)表示中值粒徑，大于或者小于其粒徑的各占50%。通過馬爾文激光粒度分析儀檢測出海南島西部典型熱帶雨林次生林沿垂直剖面土壤粒度的分布(表3)。研究結(jié)果表明，當土壤垂直縱剖面距離地表0

酸性濕潤淋溶土在土壤深度(h)0

在高中史料教學中，為了讓學生能夠?qū)κ妨蟽?nèi)容進行正確了解，就需要學生將史料與作者的立場、人們的觀點、社會背景以及所處時代相結(jié)合，并圍繞教學目的對史料內(nèi)容進行適當補充。在史料教學中，不僅能夠?qū)W生的思維能力與學習能力進行培養(yǎng)與提高，還能夠讓學生從歷史角度對歷史事件進行評論。史料的選擇應(yīng)該適合、適量，使其能夠與課程內(nèi)容相平衡，這樣才能夠有效提高歷史教學質(zhì)量。

就每一個區(qū)域來說，土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)垂直分布顯示自表層到下部質(zhì)量分數(shù)變低，也是因為土壤有機碳主要來自凋落物分解，在淋溶作用下，有機碳逐步往下部遷移，因此表層有機碳質(zhì)量分數(shù)偏高，呈現(xiàn)出表聚現(xiàn)象，這與區(qū)內(nèi)其他地方一致。

3.2 次生林土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)垂直分布特征

大力推動“翻轉(zhuǎn)課堂”教學探索與實踐，建立以“微課”為核心的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學平臺。以學生為主體，充分利用“+互聯(lián)網(wǎng)”現(xiàn)代教育技術(shù)，調(diào)動學生學習的積極性。積極利用校園網(wǎng)開展教學活動，部分教師將課程教學大綱、教案、習題、實驗指導書、參考文獻等上網(wǎng)共享。部分課程打破課內(nèi)課外的限制，探索“翻轉(zhuǎn)課堂”教學方式改革，設(shè)計開發(fā)“微課”教學資源庫，與學生就課堂上的問題展開課下網(wǎng)上討論，使有限課堂自由延伸。以對學生的知識、能力、素質(zhì)綜合考核為目標，積極開展考試方法改革，引導學生主動學習，不斷探索，提高自身綜合運用知識的能力。

“嘖嘖嘖，”旁邊同事的羨慕道，“這是給優(yōu)秀員工的犒勞。公司肯定統(tǒng)計到了你今天工作認真?！蓖低殿┮谎鬯念^頂，“天哪，100?！蓖虏蛔杂X地驚呼出聲，仰起下巴，不加掩飾地盯著：“你現(xiàn)在可是100分呀。”

砂堤堆好后，在秋冬季節(jié)，選擇抗旱、耐瘠薄、根系發(fā)達的鄉(xiāng)土樹種刺槐、柳樁進行栽植，栽植密度0.5m×0.5m，定植后要及時灌水，確保成活。次年開春，即使上部干枯，下部仍能發(fā)芽抽梢。

海南省干濕季分明，降水量主要集中在5—10月，由于五指山的阻擋作用，東南季風帶來的降水由東部往西逐步偏少，導致鸚哥嶺地區(qū)降水量大于霸王嶺地區(qū)，尖峰嶺地區(qū)的降水量最少。同樣，由于水量偏少，尖峰嶺地區(qū)土壤微生物量較少，微生物對凋落物的分解速度較慢。由于土壤有機碳的主要來源于凋落物的分解，故而導致尖峰嶺地區(qū)土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)偏低。其次，尖峰嶺地區(qū)次生林分布地區(qū)因降水偏少，與另2個林區(qū)相比，樹林郁閉較疏，凋落物偏少，也導致土壤有機碳偏少。張固成[21]等研究發(fā)現(xiàn)海南島濱海地區(qū)受到海洋侵蝕、植被覆蓋率低等因素影響，對土壤有機碳的輸入少；呂成文[22]等對海南島土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)的研究也得出從中部山地向沿海土壤有機碳不斷遞減。

海南省高溫多雨的氣候條件，森林生態(tài)系統(tǒng)的物種豐富度較高，再加上有機殘體幼嫩的物理狀態(tài)礦化速率更高，所以動物殘體、植被凋落物對土壤有機碳貢獻度大[23]，同時表層受到人為施加的有機肥料，改變了土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分、提高保肥能力。10 cm

表2 海南省西部山地不同層次土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)

3.3 土壤粒度與海南省西部地區(qū)次生林土壤有機碳相關(guān)性分析

海南省西部地區(qū)尖峰嶺、霸王嶺、鸚哥嶺3座山地總有機碳質(zhì)量分數(shù)平均值分別為(12.21±1.13)、(13.07±1.39)、(15.27±1.39)g/kg，雖然相差不大，但是總體上呈現(xiàn)出從沿海到內(nèi)地有機碳(SOC)質(zhì)量分數(shù)不斷增加的趨勢。

將西部3座山地的土壤有機碳與粒度分布做雙變量相關(guān)分析，尖峰嶺、霸王嶺、鸚哥嶺土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)與D10、D90呈現(xiàn)弱相關(guān)，海南省西部山地與D50具有顯著性差異，其D50平均值分別為115.19、117.43、106.63 μm。尖峰嶺與D50具有極顯著性差異，呈現(xiàn)正相關(guān)(R=0.64)；霸王嶺與D50具有顯著性差異，呈現(xiàn)弱正相關(guān)(R=0.482)；鸚哥嶺與D50具有極顯著性差異，呈現(xiàn)顯著負相關(guān)(R=-0.62)(表4)。表明尖峰嶺土壤有機碳受到粉黏粒和細砂粒的影響，并且是隨著這些細顆粒物的增加而增加。各西部山區(qū)土壤有機碳與黏粒相關(guān)性不同，這可能是因為尖峰嶺、霸王嶺的d(0.5)以粉黏粒為主；而鸚哥嶺的d(0.5)以細砂粒和極細砂粒為主，隨著年限的延長，當砂粒成為其主要碳庫，土壤生產(chǎn)力和質(zhì)量存在下降的風險。大多數(shù)研究表明，土壤有機碳與粉黏粒呈正相關(guān)[27-28]。這說明粒徑作為土壤的理化性質(zhì)之一，它會影響土壤保持碳的能力，在一定程度上可以反映土壤有機碳的質(zhì)量分數(shù)。

表3 不同山地土壤粒徑沿土壤剖面的垂直分布特征

表4 土壤有機碳與粒度分布相關(guān)性

3.4 土壤pH與海南省西部地區(qū)次生林土壤有機碳相關(guān)性分析

海南省西部山區(qū)次生林土壤有機碳不僅受到土壤粒度影響，還受到pH制約。尖峰嶺pH分布范圍在4.61～7.42；霸王嶺pH分布范圍在4.81～6.53之間；鸚哥嶺pH分布范圍在4.76～6.22(表5)；距離0

這句話提醒了菲利普，他打電話詢問去過亞當家的急救人員，得到肯定回復(fù)后立刻報了警。警察馬上趕到亞當家，取走了那個可疑的藥瓶。

設(shè)定距離地表面0

pH影響微生物活動從而進一步影響土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)[29]，酸堿性不同的土壤有機碳由大到小依次為中性土、微酸性土、微堿性土、酸性土，偏堿性土壤微生物活動受到抑制，故土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)低；pH偏低土壤帶有正電荷，利于吸附帶負電荷的有機質(zhì)，相反pH偏高土壤對吸附有機質(zhì)具有選擇性[30]。本研究土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)由高到低為鸚哥嶺、霸王嶺、尖峰嶺。

表5 海南省西部山地次生林土壤pH

圖2 研究區(qū)土壤有機碳與pH的相關(guān)性分析

4 結(jié)論

海南島西部山區(qū)次生林土壤有機碳受到粒度分布、pH等因素影響，土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)在空間上和垂直剖面上呈現(xiàn)不同的分布特征，說明土壤有機碳質(zhì)量分數(shù)與土壤理化性質(zhì)具有密切聯(lián)系。

海南島西部山區(qū)尖峰嶺、霸王嶺、鸚哥嶺3座山地0

在0

西部山區(qū)土壤有機碳與粒度分布做雙變量相關(guān)分析，尖峰嶺與D50具有極顯著性差異，呈現(xiàn)正相關(guān)(R=0.64)；霸王嶺與D50具有顯著性差異，呈現(xiàn)弱正相關(guān)(R=0.482)；鸚哥嶺與D50具有極顯著性差異，呈現(xiàn)顯著負相關(guān)(R=-0.62)。

海南省西部山區(qū)次生林土壤有機碳還受到pH影響，距離0