摘要: 通过对深圳市森林土壤主要类型 91 个调查样点土样的有机碳含量、有机碳密度和有机碳储量进行测算，分析各土壤类型的有机碳分布特征。结果表明: 不同土壤类型的有机碳含量差异大，表现为盐渍沼泽土 > 黄壤 > 红壤 > 赤红壤 > 滨海沙土，平均有机碳含量 7. 15 g /kg; 不同土壤类型有机碳密度为盐渍沼泽土 > 红壤 > 赤红壤 > 黄壤 > 滨海沙土，平均有机碳密度 8. 00 kg /m2 ; 有机碳含量和密度随土层深度的增加而降低。全市森林土壤有机碳储量为 581. 01 × 104 Mg C，其中赤红壤有机碳储量最高，占 88. 77%，其后依次为红壤 ( 11. 45%) 、黄壤 ( 0. 43%) 、盐渍沼泽土 ( 0. 33%) 和滨海沙土 ( 0. 02%) ; 土壤表层 ( 0～30 cm) 有机碳储量占 55. 95%。土壤有机碳含量与 pH 值呈显著负相关性 ( P < 0. 05) ，与土壤容重呈极显著负相关性 ( P < 0. 01) 。
关键词: 森林; 土壤类型; 有机碳; 分布特征; 深圳市
土壤碳库是陆地生态系统三大主要碳库 ( 土壤、大气和植被) 中最大的碳库[1]，全球土壤有机碳储量约为 1 550 Pg [2]，是植被碳库的 2 ～ 3 倍，是大气碳库的 2 倍[3]。森林是陆地生态系统的主体，是陆地上最大的碳吸收汇，森林土壤碳储量占森林生态系统碳总储量的 32% ～ 84%[4-5]，在调节全球碳平衡、缓解大气二氧化碳浓度和气候变化方面具有举足轻重的作用。开展森林土壤有机碳研究，对全球森林生态系统碳循环研究及森林生态系统碳汇管理具有重要意义。目前，已有不少学者对森林土壤有机碳分布进行了研究，但多集中在森林土壤有机碳储量[6-11]、不同林分 ( 植被) 类型土壤有机碳分布[12-14]以及森林土壤有机碳空间分布[15-19]等方面，对于森林不同土壤类型的有机碳分布研究较少[20-21]。深圳市位于华南沿海，分布有华南沿海地区森林的主要土壤类型，其森林植被具有典型的沿海南亚热带森林生态系统特征，研究深圳市主要森林土壤类型的有机碳分布特征与碳储量，对了解华南沿海地区森林不同土壤类型的有机碳分布特点以及对我国沿海南亚热带森林生态系统的碳储量及碳循环研究具有重要作用。
1 研究区概况
深圳市位于广东省南部沿海、北 回 归 线 以南，东经 113°45'44″ ～ 114°37'21″，北纬 22°26'59″ ～ 22°51'49″，陆地面积 194 963. 5 hm2 。地貌类型多样，以低山丘陵为主，其次为台地和冲积平原，境内最高峰梧桐山海拔为 944 m。2013 年有林地面积 73 496. 3 hm2 ，国家特别规定灌木林 ( 以下简称灌木林) 1 393. 8 hm2 ，森林覆盖率 41. 5%。自然林为物种丰富、结构复杂、景观多样的南亚热带季风常 绿 阔 叶 林，壳 斗 科 ( Fagaceae ) 、桃 金 娘 科 ( Myrtaceae) 、金缕梅科 ( Hamamelidaceae) 、山茶科 ( Theaceae) 和樟科 ( Lauraceae) 等树种为优势种，面积 34 750. 0 hm2 ; 人工林 38 746. 3 hm2 ，主要树 种 有 桉 树 ( Eucalyptus spp.) 、相 思 ( Acacia spp.) 、荔枝 ( Litchi chinensis) 、龙眼 ( Dimocarpus longan) 、杉木 ( Cunninghamia lanceolata) 、马尾松 ( Pinus massoniana) 和木麻黄 ( Casuarina equisetifolia) 等。林地土壤主要有山地黄壤、山地红壤、赤红壤、滨海沙土和滨海盐渍沼泽土等类型，其中赤红壤分布最广。赤红壤分布于海拔 300 m 以下的丘陵山地和坡地; 山地红壤主要分布在海拔 300 ～ 600 m 的山地中上部; 山地黄壤主要分布在 600 m 以上的低山中上部; 滨海沙土和滨海盐渍沼泽土分布于西南沿海海岸一带，受海水间歇浸渍和河流冲积演化而成。根据深圳市土壤普查资料 ( 深圳土壤普查办公室，1985) 和 2013 年林地地类分布资料 ( 广东省林业调查规划院，2014) ，深圳市有林地和灌木林地中各土壤类型面积见表 1。
2 材料与方法
2. 1 土壤样品采集
根据各土壤类型的面积，结合林地状况的复杂性，确定各土壤类型的调查样点数，每一土壤类型的调查样点不少于 3 个，总计 91 个调查样点 ( 见表 1) ，采用任意抽样方法布设样点，样点分布见图 1。根据 91 个土壤调查样点的有机碳含量和碳密度测试分析结果，在 95%的概率保证程度下，抽样调查精度分别达到 86. 0%和 90. 4%。在每个调查样点挖取长 1. 5 m、深 1. 0 m 的土壤剖面 ( 土层深度不足 1. 0 m 时，挖至母质层) ，每个剖面按 Ⅰ层 ( 0～ 10 cm) 、Ⅱ层 ( 10 ～ 30 cm) 、Ⅲ层 ( 30 ～ 100 cm) 划分土层。土壤容重采用容积为 100 cm3 的环刀取样，每个土层取环刀样 2 个。土壤有机碳含量样品按自下而上的顺序逐层在各土层中部采集土壤约 500 g 带回实验室处理。
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2. 2 土壤样品测定
土壤 pH 值测定采用电位法，土壤容重测定采用环刀法，土壤有机碳含量测定采用重铬酸钾氧化-外加热法[22]。
2. 3 数据处理
每个采样点的有机碳含量为各土层测定值按土层厚度的加权平均，碳密度与碳储量计算方法参照《森林下层植被和土壤碳库调查技术规范》 ( 试行) [22]，运用 Excel 和 SPSS 进行数据处理和方差分析。
3 结果与分析
3. 1 土壤 pH 值与土壤容重
全市森林不同土壤类型的 pH 介于 4. 55 ～ 5. 01 之间 ( 表 2) ，呈酸性，其中滨海沙土 pH 最高，与黄壤和红壤的 pH 差异显著 ( P < 0. 05) ，其他 4 种类型土壤的 pH 差异不显著 ( P > 0. 05) 。
各类型土壤的容重介于 0. 71 ～ 1. 47 g /cm3 之间 ( 表 2) ，其中盐渍沼泽土容重最小，与其他几种类型土壤的容重差异极显著 ( P < 0. 01) ，其余类型土壤容重差异不显著 ( P > 0. 05) 。不同土壤类型各土层的容重随土壤深度的增加而增大。
3. 2 土壤有机碳含量及其垂直分布
不同类型土壤的有机碳含量相差较大 ( 表 3) ，介于 2. 76～29. 07 g /kg 之间，以盐渍沼泽土的有机碳含量最高，滨海沙土的有机碳含量最低，均与其余类型土壤的有机碳含量差异显著 ( P < 0. 05) 。在山地土壤中，有机碳含量为黄壤 > 红壤 > 赤红壤，因为从低海拔至高海拔的土壤垂直分布是赤红壤—红壤—黄壤，随着海拔高度增加，气温下降，有机碳分解速率下降，有机碳含量随之增加。全市森林土壤平均有机碳含量为 7. 15 g /kg。
各土壤类型不同土层之间的有机碳含量差异明显，随着土层深度的增加有机碳含量减少，土层Ⅱ的有机碳含量比土层Ⅰ减少了23. 90%～74. 39%，土层Ⅲ 的有机碳含量比土层 Ⅱ 减 少 了 6. 11% ～ 61. 41%。从各土壤类型来看，随土壤深度增加，土壤有机碳含量下降幅度最小的是红树林滨 海盐渍沼泽土，土层Ⅲ比土层Ⅰ只减少了 42. 57%，表明红树林滨海盐渍沼泽土无论是表层土壤 还是深层土壤均富含有机碳; 其余土壤类型的降幅均 在 75. 00% 以 上，其中黄壤降幅最大，达到 83. 70%。
3. 3 土壤有机碳含量与 pH、土壤容重的相关性分析
由于海滨盐渍沼泽土和滨海沙土的 pH 和有机碳含量受海潮影响大，与山地土壤变化规律不一致。通过黄壤、红壤和赤红壤的有机碳含量 ( y， g /kg) 与 pH ( x) 的相关性分析，两者存在显著负相关性，回归方程为:
y = -2. 815x + 20. 22
( R2 = 0. 130，n = 84，P < 0. 05)
通过全部类型土壤的有机碳含量与容重的相关性分析，两者存在极显著负相关性，其回归方程为:
y = 45. 226 - 27. 689x
( R2 = 0. 802，n = 91，P < 0. 01) 3. 4
3.4土壤有机碳密度及其垂直分布
各土壤类型的有机碳密度介于 3. 73 ～ 19. 44 kg /m2 之间 ( 表 4) ，其中以盐渍沼泽土的有机碳密度最大，是有机碳密度最小的滨海沙土的 5 倍。在山地土壤中，有机碳密度大小依次为红壤 > 赤红壤 > 黄壤，彼此之间差异不显著 ( P > 0. 05) ; 与有机碳含量不同的是，由于黄壤的土层厚度小于其他 2 种土壤类型，导致黄壤的有机碳密度比其他 2 种土壤类型的有机碳密度小。全市森林土壤平均有机碳密度为 8. 00 kg /m2 。
各土壤类型相同土层厚度的有机碳密度随土壤深度的增加而降低 ( 图 2) ，就 10 cm 厚土壤的有机碳密度比较，土层Ⅰ是土层Ⅱ的 1. 2 ～ 3. 6 倍、是土层Ⅲ的 1. 6 ～ 5. 9 倍。其中以盐渍沼泽土土层Ⅰ的土壤有机碳密度最大，为 2. 74 kg /m2 ; 海滨砂土土层Ⅲ的土壤碳密度最小，只有 0. 29 kg /m2 。黄壤、红壤和赤红壤不同土层的有机碳密度有明显的梯度，即土层Ⅰ与土层Ⅱ之间降幅为 35. 46% ～ 48. 72%，土层Ⅱ与土层Ⅲ之间降幅为 50. 44% ～ 68. 42%。而盐渍沼泽土各土层的有机碳密度变动幅度相对较小，各土层间降幅分别为 18. 70% 和 21. 55%，且土层Ⅱ和土层Ⅲ的有机碳密度显著大于其他土壤类型相对应土层的有机碳密度。有机碳密度最小的滨海沙土土层Ⅰ与土层Ⅱ之间降幅达 72. 21%，而 土 层 Ⅱ 与 土 层 Ⅲ 之 间 的 降 幅 仅 6. 52%。主要因为山地黄壤、红壤和赤红壤具有有机质层、淀积层和母质层的明显发育特征，土壤有机碳密度随不同发育层次而变化明显; 盐渍沼泽土的成土母质为滨海沉积物，覆被植物红树林具有高生产率、高回归率和高分解率的特性，整个剖面有机碳含量较高; 滨海沙土含沙量高，剖面中没有明显的土壤发生层次，有机碳主要分布在土壤表层，且经常受海水冲刷和海风吹刮，土壤表层枯落物和有机碳容易流失，深层土壤有机碳很难积累。
