李 華，蔡建軍，巫翠華，張利利，袁 岸，康永祥

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.鳳縣文化旅游產(chǎn)業(yè)管理委員會(huì)，陜西 鳳縣 721700）

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，占陸地總碳庫的46%[1]，而森林土壤碳庫是森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的主體，其土壤中的有機(jī)碳儲(chǔ)量占全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的73%[2]。全球土壤有機(jī)碳庫的微小變化能引起大氣中二氧化碳的顯著波動(dòng)，進(jìn)而對(duì)全球的氣候產(chǎn)生影響[3?4]。森林土壤中的氮素超過森林生態(tài)系統(tǒng)總氮量的85%[5]，在物質(zhì)循環(huán)中起著非常重要的作用，且土壤氮素與土壤有機(jī)碳關(guān)系密切。有研究認(rèn)為：土壤氮庫可以作為表征土壤固碳潛力的指標(biāo)之一[6?7]。土壤有機(jī)碳和氮素是土壤養(yǎng)分的重要組成部分，也是生態(tài)系統(tǒng)中極其重要的生態(tài)因子，其含量的多少會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性乃至全球生態(tài)系統(tǒng)的碳氮循環(huán)產(chǎn)生影響[8?9]。近年來，土壤碳氮庫的研究多集中在全球或區(qū)域大尺度。土壤碳氮含量受多種因素影響，如林型[10]、大氣沉降[11]、經(jīng)營措施[12]等。這些導(dǎo)致大尺度森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量估算依舊存在很大的不確定性，因此研究小尺度上有機(jī)碳氮含量及儲(chǔ)量就顯得較為重要。李海濱等[13]研究了蓮花山白盆珠自然保護(hù)區(qū)植被類型對(duì)碳氮含量的影響，任玉連等[14]研究南滾河自然保護(hù)區(qū)不同森林類型碳儲(chǔ)量隨海拔梯度的變化規(guī)律，ZHAO等[15]研究不同生態(tài)系統(tǒng)類型有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量的差異性。這些研究表明：不同植被類型能引起土壤理化性質(zhì)和林內(nèi)微氣候的變化，進(jìn)而對(duì)各自區(qū)域內(nèi)土壤碳氮分布及儲(chǔ)量產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，自然保護(hù)區(qū)作為人為干擾較少、可客觀了解土壤碳氮分布的自然實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于揭示森林土壤碳氮循環(huán)規(guī)律，預(yù)測(cè)全球氣候未來的變化趨勢(shì)具有重要意義。陜西紫柏山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是秦嶺西部的代表地段，地形復(fù)雜，植被類型復(fù)雜多樣，形成了典型而復(fù)雜的自然生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)保護(hù)整個(gè)秦嶺西段的生物多樣性具有不可替代的作用。目前，關(guān)于該保護(hù)區(qū)的研究主要集中在植物資源調(diào)查與群落結(jié)構(gòu)分析等方面，而保護(hù)區(qū)內(nèi)土壤碳氮分布特征的研究比較缺乏。因此，本研究以紫柏山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)海拔 1 400～1 550 m 的 5 種植被類型 (銳齒櫟Quercusalienavar.acuteserrata林、栓皮櫟Q.variabilis林、白樺Betulaplatyphylla林、槲櫟Q.aliena林、華山松Pinusarmandii林)為研究對(duì)象，分析不同植被類型下土壤有機(jī)碳和全氮的分布特征，探討土壤碳氮的關(guān)系及其影響因素，以期揭示保護(hù)區(qū)內(nèi)土壤碳氮分布規(guī)律，為保護(hù)區(qū)內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與管理提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

紫柏山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于陜西省寶雞市鳳縣 (33°41′～33°43′N, 106°31′～106°48′E)。該保護(hù)區(qū)總面積17 472 hm2，屬于暖溫帶半濕潤山地氣候區(qū)，年平均氣溫12.1 ℃，年平均降水量578.8 mm，主要保護(hù)對(duì)象是林麝Moschusberezovskii及其棲息地，是集生物與環(huán)境資源保護(hù)、科學(xué)研究、生態(tài)旅游于一體的綜合性自然保護(hù)區(qū)。區(qū)內(nèi)植被類型復(fù)雜多樣，垂直變化明顯，海拔1 120～2 000 m為針闊葉混交林帶，以銳齒櫟、栓皮櫟、槲櫟、油松P.tabuliformis、華山松、山楊Populusdavidiana、白樺、椴樹Tilia tuan等為主要樹種，海拔1 800～2 200 m為樺木林帶，以紅樺B.albo-sinensis、牛皮樺B.albo-sinensisvar.septentrionalis為主要樹種，海拔2 200 m以上為亞高山冷杉Abiesfargesii、云杉Piceaasperata林。區(qū)內(nèi)土壤以棕壤、暗棕壤和山地草甸土為主，海拔1 400 m以下以棕壤為主，1 400～2 300 m以棕色森林土為主，2 300 m 以上為山地草甸土[16]。

1.2 樣地設(shè)置

以紫柏山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)海拔、坡向、林齡等初始條件基本一致的銳齒櫟林、栓皮櫟林、白樺林、槲櫟林和華山松林5種植被類型下土壤為研究對(duì)象，其中銳齒櫟林、栓皮櫟林和白樺林位于砂質(zhì)土區(qū)域，槲櫟林和華山松林位于壤土區(qū)域，于2019年8月在5個(gè)植被類型內(nèi)分別設(shè)置3個(gè)20 m×20 m的樣地。樣地基本概況詳見表1。

表 1 樣地基本情況Table 1 Basic situation of the sample plots

1.3 土壤樣品采集與分析

在每個(gè)20 m×20 m樣地內(nèi)沿對(duì)角線確定3個(gè)剖面取樣點(diǎn)，去除表面枯枝落葉層，挖取30 cm深的土壤剖面，使用100 cm3環(huán)刀在0～10、10～20、20～30 cm 3個(gè)土層采集未攪動(dòng)的自然狀態(tài)原狀土，稱量后帶回實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，在每個(gè)20 m×20 m樣地內(nèi)沿“S”型路線確定5個(gè)土鉆樣點(diǎn)，利用直徑5 cm的土鉆按照0～10、10～20、20～30 cm 3個(gè)土層取樣，同一土層的5份鉆土混合均勻后合并成1個(gè)土樣，去除植物根系等雜物，過2 mm篩，在室溫下風(fēng)干備用。

土壤有機(jī)碳采用外加熱重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮采用凱氏定氮法測(cè)定，容重和孔隙度(總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)采用環(huán)刀法定，土壤含水率采用烘干法測(cè)定，pH采用酸度計(jì)法(水土比2.5∶1.0)，電導(dǎo)率采用DDSJ-308F模型電導(dǎo)率儀測(cè)定(水土比2.5∶1.0)，具體方法參考《土壤農(nóng)化分析》[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

土壤有機(jī)碳密度是指單位面積一定深度的土層中土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量，是衡量有機(jī)碳儲(chǔ)量的重要指標(biāo)。計(jì)算方法[18]：dC=MSOC×BD×H×(1?Gi)/100。其中：dC表示土壤有機(jī)碳密度(kg·m?2)，MSOC表示土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(g·kg?1)，BD表示土壤容重(g·cm?3)，H表示土層厚度(cm)，Gi表示粒徑＞2 mm的石礫所占體積百分比(%)。因研究區(qū)所取剖面土樣中無粒徑＞2 mm的石礫，所以Gi=0。

單位面積一定深度內(nèi)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量計(jì)算方法[18]：。其中：sC表示土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量(t·hm?2)，n=3，表示土層數(shù)。土壤氮密度(dN)和儲(chǔ)量(sN)采取同樣的計(jì)算方法。

土壤碳氮比是指土壤有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)碳總量和全氮之比，計(jì)算方法：RC∶N=MSOC/MTN。其中：RC∶N為碳氮比，MSOC為土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，MTN為全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

對(duì)不同植被類型、不同土層土壤碳氮指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析(Duncan)，利用Pearson雙變量相關(guān)分析土壤碳氮比及土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系，采用一元線性回歸分析土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間關(guān)系。數(shù)據(jù)分析均用SPSS 18.0軟件進(jìn)行，利用CANOCO 5.0軟件對(duì)研究區(qū)土壤碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及碳氮比與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行冗余分析。利用Origin 2017軟件繪圖，圖中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布特征

不同植被類型土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著土層深度的增加逐漸減小，各植被類型0～10 cm土層處土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其他2個(gè)土層(P＜0.05)(圖1)，表明土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布具有較強(qiáng)的表聚性。不同植被類型間土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體表現(xiàn)為壤土區(qū)顯著高于砂質(zhì)土區(qū)(P＜0.05)，壤土區(qū)內(nèi)的土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各個(gè)土層均表現(xiàn)為槲櫟林顯著高于華山松林(P＜0.05)，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～10 cm處表現(xiàn)為華山松林顯著高于槲櫟林(P＜0.05)。在10～20和20～30 cm處全氮分布特征與土壤有機(jī)質(zhì)相同，槲櫟林全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比華山松分別高0.62、0.63 g·kg?1，砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮在各個(gè)土層均表現(xiàn)為白樺林顯著高于銳齒櫟林和栓皮櫟林(P＜0.05)。

圖 1 不同植被類型下土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征Figure 1 Distribution characteristics of soil organic carbon and total nitrogen in soils under different vegetation types

2.2 土壤有機(jī)碳和全氮密度與儲(chǔ)量分布特征

由圖2可以看出：不同植被類型下碳密度和氮密度在0～30 cm土壤剖面內(nèi)由上而下均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，體現(xiàn)出較強(qiáng)的表聚性，且在同一土層處具有顯著差異(P＜0.05)。不同植被類型間碳密度總體表現(xiàn)為壤土區(qū)內(nèi)植被類型(槲櫟林、華山松林)顯著高于砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)植被類型(銳齒櫟林、栓皮櫟林、白樺林)(P＜0.05)，其中壤土區(qū)內(nèi)碳密度表現(xiàn)為槲櫟林顯著高于華山松林(P＜0.05)，0～10、10～20和20～30 cm土層分別高0.42、1.48、1.49 kg·m?2，砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)碳密度從大到小依次表現(xiàn)為白樺林、銳齒櫟林、栓皮櫟林，且各個(gè)土層均以白樺林最高，其顯著高于銳齒櫟林和栓皮櫟林(P＜0.05)。不同植被類型間氮密度總體表現(xiàn)為壤土區(qū)內(nèi)植被類型顯著高于砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)植被類型(P＜0.05)，壤土區(qū)內(nèi)氮密度表現(xiàn)為槲櫟林大于華山林，砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)氮密度從大到小依次表現(xiàn)為白樺林、銳齒櫟林、栓皮櫟林，與碳密度分布特征相似。

圖 2 不同植被類型下土壤有機(jī)碳和全氮的密度分布特征Figure 2 Distribution characteristics of density of soil organic carbon and total nitrogen under different vegetation types

由圖3可見：5種植被類型碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量總體表現(xiàn)為壤土區(qū)內(nèi)植被類型顯著高于砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)植被類型(P＜0.05)。槲櫟林在0～30 cm土層碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量累積達(dá)85.22和6.96 t·hm?2，顯著高于華山松林(P＜0.05)。白樺林碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量累積達(dá)43.06和4.13 t·hm?2，分別是銳齒櫟林和栓皮櫟林的1.56、4.02倍和2.43、2.72倍。從碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量分布來看，5種植被類型在0～10 cm土層處碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量分別占0～30 cm土層處碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量的33%～57%，表明表層碳儲(chǔ)量和氮儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)率最大。

圖 3 不同植被類型下土壤有機(jī)碳和全氮的儲(chǔ)量分布特征Figure 3 Distribution characteristics of density of soil organic carbon and total nitrogen under different vegetation types

2.3 土壤碳氮關(guān)系特征

土壤碳氮比是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。銳齒櫟林的碳氮比隨著土層深度的增加而逐漸減小，其他植被類型未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。在0～10和10～20 cm土層，各植被類型土壤碳氮比差異顯著(P＜0.05)，且均以白樺林的碳氮比最小，分別為10.67和9.94(表2)。在20～30 cm土層，銳齒櫟林的碳氮比與其他植被類型碳氮比存在顯著差異(P＜0.05)，但其他4種植被類型的碳氮比無顯著差異(P＞0.05)，且所有植被類型在不同土層處均表現(xiàn)為無顯著差異(P＞0.05)。各植被類型土壤碳氮比平均值從大到小依次為銳齒櫟林(16.08)、栓皮櫟林(14.00)、槲櫟林(12.26)、華山松林(11.12)、白樺林(10.42)。

表 2 不同植被類型下土壤碳氮比的分布特征Table 2 Distribution characteristics of soil C∶N under different vegetation types

不同植被類型下土壤有機(jī)碳和全氮表現(xiàn)出極顯著的線性關(guān)系(P＜0.01)。在壤土區(qū)，華山松林土壤全氮對(duì)總有機(jī)碳的決定系數(shù)(R2)高于槲櫟林(表3)，說明與槲櫟林相比，華山松林土壤有機(jī)碳的積累在更大程度上依賴氮積累；在砂質(zhì)土區(qū)，決定系數(shù)(R2)從大到小依次為白樺林、銳齒櫟林、栓皮櫟林，說明白樺林碳氮協(xié)同積累特征更明顯。這一現(xiàn)象與華山松林土壤碳氮比低于槲櫟林，白樺林土壤碳氮比低于銳齒櫟林和栓皮櫟林一致。此外，壤土區(qū)土壤全氮對(duì)總有機(jī)碳的決定系數(shù)(R2)高于砂質(zhì)土區(qū)，其線性回歸曲線斜率也高于砂質(zhì)土區(qū)(表4)，反映壤土區(qū)中氮的積累更有利于促進(jìn)碳的積累。

表 3 不同植被類型下土壤有機(jī)碳與全氮的關(guān)系Table 3 Relationship between SOC and TN under different vegetation types

表 4 不同土壤類型下土壤有機(jī)碳與全氮的關(guān)系Table 4 Relationship between SOC and TN under different soil types

2.4 土壤有機(jī)碳、全氮及碳氮比的影響因素

Pearson相關(guān)分析表明(表5)：土壤有機(jī)碳和全氮呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，土壤有機(jī)碳、全氮與土壤容重呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，與土壤含水率呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，但與土壤pH、土壤電導(dǎo)率、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度的相關(guān)性不顯著；土壤碳氮比與土壤容重、土壤含水率和pH均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與土壤毛管孔隙度呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，與土壤電導(dǎo)率、總孔隙度無顯著相關(guān)。

表 5 土壤有機(jī)碳、全氮及 碳氮比與影響因子的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficients of soil organic carbon, total nitrogen, C∶N and influencing factors

對(duì)土壤理化性質(zhì)(環(huán)境變量)與土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比(響應(yīng)變量)進(jìn)行冗余分析(RDA)，得到了環(huán)境變量對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比影響的二維排序圖(圖4)。由環(huán)境軸的長度及其與響應(yīng)變量的夾角可知：土壤含水率、pH和土壤容重對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比影響較大，其中土壤含水率是主要影響因子。土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比在第1軸、第2軸的解釋量分別為65.84%和5.83%，累計(jì)解釋量為71.67%。由此可見：前第1軸和第2軸能夠很好地反映土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，且主要由第1軸決定。

圖 4 影響因子與土壤碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及碳氮比冗余分析二維排序圖Figure 4 Two-dimensional sequence diagram of RDA analysis of influencing factors, soil C, N and carbon-nitrogen ratio

3 討論

3.1 不同植被類型對(duì)土壤碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、密度及儲(chǔ)量的影響

紫柏山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)壤土區(qū)各土層平均土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.37～18.16和1.14～1.48 g·kg?1，砂質(zhì)土區(qū)平均土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5.17～10.22 和 0.37～0.98 g·kg?1，表現(xiàn)為壤土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于砂質(zhì)土區(qū)。這是由于砂質(zhì)土砂粒多，保水性能和保肥能力差，相反壤土黏粒、粉粒、砂粒比例適中，同時(shí)土壤孔隙能附著大量水分，儲(chǔ)蓄營養(yǎng)。有研究證明：土壤黏粒和粉粒對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮起保護(hù)作用[19?20]，且土壤含水率顯著影響土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[21]，因此，壤土中的有機(jī)質(zhì)和全氮更容易積累。本研究表明：在壤土區(qū)內(nèi)，槲櫟林土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于華山松林，在砂質(zhì)土區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為白樺林、銳齒櫟林、栓皮櫟林。這是因?yàn)殚螜盗值蚵湮锖穸?2.9～3.3 cm)高于華山松林(1.5～1.7 cm)，白樺林的凋落物厚度(2.1～2.3 cm)＞銳齒櫟林凋落物厚度(1.8～2.1 cm)＞栓皮櫟林凋落物厚度(1.6～1.9 cm)。不同的植被類型由于林木種類、林分郁閉度等不同而引起凋落物的厚度、組成成分及分解速率不同，進(jìn)而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)積累不同[22]。

研究區(qū)內(nèi)同一植被類型土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土層深度的增加而降低，存在明顯的表聚現(xiàn)象。這與同類研究結(jié)果相同[23?24]，原因可能是不同土層的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮來源存在差異，植物枯枝落葉多聚集在地表，經(jīng)過微生物的作用后形成腐殖質(zhì)進(jìn)入土壤表層，土層越往下凋落物分解產(chǎn)物越少，同時(shí)樹種根系在土壤剖面中的分布特征也會(huì)顯著影響土壤有機(jī)碳、氮的積累。根系的吸收利用再加上土壤動(dòng)物、微生物的影響，都導(dǎo)致了土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度增加不斷降低的分布格局[25]。

土壤碳氮密度和儲(chǔ)量由土壤容重和土壤有機(jī)質(zhì)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)共同決定。受地下根系分布等的影響，不同植被類型下土壤容重存在差異。壤土區(qū)平均土壤容重槲櫟林(1.63 g·cm?3)＞華山松林(1.49 g·cm?3)，砂質(zhì)土區(qū)3種植被類型容重均值從大到小依次為白樺林(1.46 g·cm?3)、栓皮櫟林(1.37 g·cm?3)、銳齒櫟林(1.31 g·cm?3)，因此，較大的容重再加上較高的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，導(dǎo)致壤土區(qū)槲櫟林土壤碳氮密度和儲(chǔ)量顯著高于華山松林，砂質(zhì)土區(qū)白樺林土壤碳氮密度和儲(chǔ)量顯著高于栓皮櫟和銳齒櫟林。再者，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在表聚性，土層越往下養(yǎng)分釋放量越小，所以土壤碳氮密度和儲(chǔ)量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的規(guī)律性基本一致，隨土層深度的增加而減小[26]。

3.2 不同植被類型對(duì)土壤碳氮比的影響

研究區(qū)內(nèi)5種植被類型土壤有機(jī)碳和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各土層處存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，但土壤碳氮比差異不顯著，這與同類型的研究結(jié)果相似[27?28]。因?yàn)樵诘蚵湮锓纸膺^程中，微生物利用氮時(shí)需要先破壞有機(jī)物的碳骨架，使凋落物分解時(shí)同步釋放碳、氮[29]，兩者相互促進(jìn), 相互制約，形成協(xié)同積累[30]。本研究對(duì)不同植被類型、土壤類型以及樣地整體的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行線性回歸分析，更進(jìn)一步解釋了土壤有機(jī)碳和全氮分布規(guī)律的一致性。中國土壤碳氮比均值為10.0～12.0[31]，全球土壤碳氮比均值為9.9～29.9[32]。本研究保護(hù)區(qū)內(nèi)土壤碳氮比均值為12.78，高于中國土壤碳氮比均值，但處于全球土壤碳氮比均值的較低水平。

土壤碳氮比通過影響微生物的群落結(jié)構(gòu)及代謝活動(dòng)，進(jìn)而影響土壤有機(jī)質(zhì)的礦化作用。一般認(rèn)為：微生物正常生命活動(dòng)所需土壤最佳碳氮比約25∶1，碳氮比＜25∶1時(shí)，有機(jī)質(zhì)較容易被微生物利用，不利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累，碳氮比＞25∶1時(shí)，微生物分解較困難，有機(jī)質(zhì)難轉(zhuǎn)化，有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累[33]。本研究區(qū)5種植被類型0～30 cm土壤的碳氮比為9.94～16.23，均小于25，說明該區(qū)域微生物活動(dòng)較為活躍，有機(jī)質(zhì)分解較快，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮不易積累，因此其土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與秦嶺其他林區(qū)相比較低[9, 21]。

3.3 土壤碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和碳氮比的影響因素與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性

相關(guān)分析和冗余分析結(jié)果均表明：土壤含水率、土壤容重是土壤有機(jī)碳、全氮和碳氮比的重要影響因子，這與前人的研究結(jié)果一致[34]。土壤水分不僅對(duì)元素運(yùn)移及循環(huán)具有重要作用，它的狀態(tài)還會(huì)影響微生物活性以及酶分泌的數(shù)量和活性，進(jìn)而改變土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率，且土壤含水率過低或過高都會(huì)抑制土壤酶活性。湯潔等[35]研究表明：土壤含水率對(duì)土壤有機(jī)碳有直接影響。當(dāng)土壤含水率較高時(shí)，土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性則較低，有利于有機(jī)質(zhì)的分解，但達(dá)到最適宜的水分條件后，有機(jī)質(zhì)的分解速率又會(huì)隨著土壤含水率的增加而減少，所以土壤含水率是影響土壤碳氮的主要土壤屬性因子。土壤容重影響著植物根系生長和凋落物分解，進(jìn)而影響元素在土壤中的運(yùn)移和積累，土壤容重小則土壤疏松，有利于碳氮在土壤中累積，容重大時(shí)則相反。此外，研究結(jié)果還表明：土壤碳氮比與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)閜H可以影響微生物的活性，從而影響有機(jī)質(zhì)的分解[36]。