不同烘干溫度對森林土壤有機碳含量測定的影響*

王婷婷

（東北林業大學林學院，黑龍江　哈爾濱　150040）

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不同烘干溫度對森林土壤有機碳含量測定的影響*

王婷婷

（東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱150040）

摘要：以溫帶森林土壤為研究對象，在用不同溫度烘干處理后，測定其碳含量，量化溫度處理對土壤有機碳含量測定結果的影響。結果表明，不同溫度處理顯著的影響了土壤有機碳含量的測定結果，不同層次最佳的處理溫度不同。而105℃引起的誤差為0～2.42％，高溫180℃引起的誤差達到28％～38％。

關鍵詞：碳庫；土壤有機碳含量；森林土壤；溫帶森林；烘干溫度

*林業公益性行業專項（201104009-05）

土壤碳儲量是森林生態系統碳儲量的主要組成部分［1］，是陸地地上生物量碳的3倍和大氣碳儲量的2倍［2］。土壤有機碳是土壤的活性碳庫，其含量的測定對于準確評價土壤碳儲量具有重要的意義。目前，測定森林土壤有機碳含量時多采用65℃下進行烘干處理，也有采用105℃進行烘干處理［3-4］。本研究以不同時期皆伐后形成的溫帶次生林土壤為研究對象，采用不同前期溫度烘干處理，測定其有機碳含量的變化及其損失誤差，以期為東北溫帶森林生態系統土壤有機碳儲量的準確估算提供理論依據。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究地設在黑龍江帽兒山森林生態系統國家野外科學觀測研究站（45°20′N，127°30′E），平均海拔400m，平均坡度10°～15°，地帶性土壤為典型暗棕壤，屬大陸性季風氣候，水熱同步，夏季溫暖濕潤，冬季寒冷干燥，平均年降水量約629mm，降水主要集中在6～8月份，平均年蒸發量約864mm，年均氣溫3.1℃，1月份平均氣溫-18.5℃，7月份平均氣溫22.0℃，無霜期為120～140天。現有植被是闊葉紅松林干擾后，通過不同的恢復途徑形成的天然次生林和人工林［6-7］。

1.2樣地設置

在帽兒山站地形坡位等相對一致的區域，選擇皆伐后采用不同干擾方式形成的5種林型：分別為10年生間作人參而土壤翻動嚴重的次生林（YD）、10年生間作大豆而土壤翻動中等的人工栽植水曲柳林（YP）、10年生無擾動形成的次生林（YS）、25年生無擾動形成的次生林（MS）和56年生無擾動形成的次生林（OS）。2013年9月在每種林型中隨機設立3塊20m×30m的固定樣地。1.3測定方法

1.3.1樣品采集

2013年10月，在每塊固定樣地內隨機選取10個樣點，采用內徑為50mm的土鉆分層取樣，取樣深度分為：0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm、40～50cm、50～60cm、60～70cm、70～80cm、80～90cm、90～100cm 7層，共獲得70個土樣。將土壤樣品風干后除去所有根系和石礫，稱重風干土土壤總重量，取部分土樣在65℃下烘至絕干重，估算風干土含水率。

1.3.2有機碳含量測定

將剩余土樣研磨粉碎后，過100目篩作為分析土樣。試驗共設在5個溫度梯度（即65、105、130、150、180℃）烘干后處理，采用上述方法測定土壤有機碳含量（SOC）。

1.4數據分析

所有數據均采用EXCEL進行整理，SPSS 19.0統計軟進行方差分析和均值比較，Sigmaplot 10.0軟件繪圖。以單個采樣點測定的SOC為分析單元。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和Duncan檢驗比較不同溫度處理對碳含量差異性。采用不同溫度處理測定的碳含量中，找出溫度處理測定最大值，與各自的測定值之差除以最大值乘以100％，為65、105、130、150、180℃烘干處理后測定的相對誤差。

2結果與討論

前期的烘干處理溫度顯著的影響SOC的測定結果，隨著烘干溫度的升高，逐漸加大了測定SOC損失，并引起較大誤差（圖1）。隨著SOC減少，影響效果降低。One-Way ANOVA分析結果顯示，不同溫度處理下的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］差異顯著。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］差異不顯著。高溫會引起土壤有機碳的分解和釋放，所以導致土壤有機碳含量隨著溫度的升高而逐漸降低的結果。對不同土層的影響不同，可能主要緣于不同土層土壤有機碳的礦化程度和可溶性有機碳的含量不同［9-10］。

圖1　烘干處理溫度對土壤有機碳含量測定的影響注：字母a、b表示不同溫度處理下［SOC］經Ducan檢驗的顯著性分組（α= 0.05），誤差線為標準誤（n = 8）

不同溫度處理引起的有機碳含量測定誤差不同。測定SOC的最佳烘干溫度為105℃，其引起的測定誤差僅為0～2.42％。180℃高溫處理顯著的降低了0～5cm、5～10cm、10～15cm和15～20cm 的SOC測定結果，其測定誤差達28％～38％（圖2）。測定誤差隨著土層的加深而增加，其原因可能是由于深層的土壤有機碳含量較低（圖1），在進行烘干處理時，流失的有機碳更多，進而導致測定誤差較大。但是30cm以下的深層土壤有機碳含量隨著土層加深變異很小。

圖2　不同溫度處理測定碳濃度相對誤差注：E65、E105、E130、E150、E180分別表示65、105、130、150和180℃烘干處理下測定的有機碳含量與最高測定有機碳含量之間的相對誤差

不考慮土壤層次和樣品有機碳含量的高低，不同溫度處理對土壤有機碳含量的影響不同。將105、130和180℃處理測定的有機碳濃度與65℃測定的有機碳濃度（［C65］）進行配對T檢驗結果顯示：［C105］（105℃處理后的有機碳含量）（P=0.478）、［C130］（P=0.094）與［C65］差異不顯著。而［C150］（P＜0.001）、［C180］（P＜0.001）與［C65］存在顯著差異（圖3）。

圖3　不同溫度處理后土壤碳濃度的變化注：誤差線是標準誤（n=70）*示配對T檢驗顯著性（α=0.05）

隨著處理溫度的增加，土壤有機碳流失逐漸升高（圖4）。采用105℃處理相對于65℃處理有機碳含量增加了1.34％，而130、150、180℃處理相對于65℃處理分別降低了3.51％、13.50％、30.08％。

圖4　不同溫度處理相對于65℃處理后的有機碳含量減少百分數

3結論

表層10～40cm土壤的有機碳含量測定的最佳溫度為65℃，而表層0～5cm處有機碳含量測定前處理最佳溫度為105℃，不考慮土層碳的濃度含量高低效應，總體來看105℃處理的溫度為最佳。高溫顯著的影響了土壤有機碳濃度含量的測定結果，180℃引起的測定誤差可達28％～38％。

參考文獻

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（責任編輯：張亞楠）

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

中圖分類號：S714，S718.55

文獻標識碼：A

文章編號：1001-9499（2016）03-0024-03

作者簡介：第1王婷婷（1994-），女，東北林業大學在讀本科生。

收稿日期：2016-02-11