环境科学  2025, Vol. 46 Issue (3): 1729-1736   PDF    
引用本文
许毅隽, 陈香碧, 王军, 谢灵, 刘琬清, 章晓芳, 段勋, 马冲, 乔航, 胡亚军, 聂三安. 我国东部典型气候区农田土壤易氧化碳含量与碳库管理指数特征[J]. 环境科学, 2025, 46(3): 1729-1736.
XU Yi-jun, CHEN Xiang-bi, WANG Jun, XIE Ling, LIU Wan-qing, ZHANG Xiao-fang, DUAN Xun, MA Chong, QIAO Hang, HU Ya-jun, NIE San-an. Characteristics of Easily Oxidized Soil Carbon Content and Carbon Pool Management Index in Typical Climate Zones in Eastern China[J]. Environmental Science, 2025, 46(3): 1729-1736.
我国东部典型气候区农田土壤易氧化碳含量与碳库管理指数特征
许毅隽1,2, 陈香碧1,2, 王军1,2, 谢灵2,3, 刘琬清2,4, 章晓芳2, 段勋2,5, 马冲2,5, 乔航2,5, 胡亚军2, 聂三安1     
1. 湖南农业大学资源学院, 长沙 410128;
2. 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室, 长沙 410125;
3. 中南林业科技大学林学院, 长沙 410004;
4. 贵阳学院生物与环境工程学院, 贵阳 550005;
5. 中国科学院大学, 北京 100049
收稿日期: 2024-03-21; 修订日期: 2024-05-19
基金项目: 国家自然科学基金项目（42177295, 42377348）；山东省重点研发计划项目（2022SFGC0304）；湖南省自然科学基金杰青项目（2024JJ2052）
作者简介: 许毅隽（2000~）, 男, 硕士研究生, 主要研究方向为土壤生态与农业环境, E-mail：junyx927@163.com
通信作者: 陈香碧, E-mail：xbchen@isa.ac.cn; 聂三安, E-mail：sanie@hunau.edu.cn
摘要: 气候和土地利用方式是影响土壤碳库及其赋存形态的重要因素. 为探究典型气候区农田土壤中活性有机碳含量与碳库管理指数特征, 以我国东部从北到南4个气候区（中温带、暖温带、亚热带、热带）两种农田（旱地、稻田）及其相邻林地土壤为研究对象, 分析各气候区中高锰酸钾氧化态碳（POXC）含量, 并计算3种土地利用方式下土壤碳活度（L）, 以及农田土壤碳活度指数（LI）、碳库指数（CPI）和碳库管理指数（CMI）. 结果表明, 3种土地利用方式下, 土壤POXC含量总体表现为北方略高于南方, 且以稻田高于旱地, 碳活度以暖温带显著高于其它3个气候区. 说明暖温带土壤（潮土为主）和稻田土壤有机碳活度高、土壤碳库质量高, 但农业利用过程中需采取措施避免土壤有机碳丢失；两种农田土壤碳库指数以稻田高于旱地, 且4个气候区稻田碳库指数均高于1、旱地除暖温带外均小于1, 说明相较于相邻林地, 长期稻田利用提高土壤有机碳库, 而长期旱作利用降低土壤有机碳库；亚热带旱地除外, 4个气候区两种农田土壤碳库管理指数平均值大于100, 且以稻田大于相邻旱地、北方高于南方, 说明长期农业利用可提高土壤有机碳质量, 进而促进土壤有机养分转化与供给. 相关性分析表明, POXC与土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、pH和砂粒（Sand）呈极显著正相关关系, 与黏粒（Clay）、粉粒（Silt）、年均温（MAT）和年降雨（MAP）呈极显著负相关关系；CMI与pH和Sand呈显著正相关关系, 与MAT和MAP呈极显著负相关关系. 研究结果为认识我国东部典型气候区长期农业利用过程对土壤碳库活性及土壤质量的影响, 进而采取适当的农艺管理措施进行碳库管理提供科学基础.
关键词: 高锰酸钾氧化态碳（POXC）      活性有机碳      碳库管理指数（CMI）      气候区      土地利用方式      农田土壤     
Characteristics of Easily Oxidized Soil Carbon Content and Carbon Pool Management Index in Typical Climate Zones in Eastern China
XU Yi-jun1,2 , CHEN Xiang-bi1,2 , WANG Jun1,2 , XIE Ling2,3 , LIU Wan-qing2,4 , ZHANG Xiao-fang2 , DUAN Xun2,5 , MA Chong2,5 , QIAO Hang2,5 , HU Ya-jun2 , NIE San-an1     
1. College of Resources, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China;
3. College of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;
4. College of Biological and Environmental Engineering, Guiyang University, Guiyang 550005, China;
5. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Climate and land use are important factors affecting the soil carbon pool and organic carbon influx. To explore the characteristics of active organic carbon content and carbon pool management index in farmland soils in typical climate zones, two types of farm land (dry land and paddy fields) and adjacent forest soils in four climate zones (temperate, warm temperate, subtropical, and tropical) in eastern China spanning north to south were selected for study. The permanganate oxidizable carbon (POXC) content in each climate zone was analyzed, and the soil lability of carbon (L), soil lability index (LI), carbon pool index (CPI), and carbon pool management index (CMI) under each land use type were calculated. The following trends were observed across the three land use types: Soil POXC content was generally slightly higher in the north than in the south and consistently higher in paddy fields than in dry lands. L was significantly higher in warm-temperate regions than in the other three climatic regions. This suggests that soils in warm temperate regions (primarily fluvio-aquic soils) and paddy field soils have high organic carbon activity and soil carbon pool quality. However, measures to avoid soil organic carbon (SOC) loss during agricultural use must be crucially implemented. Paddy field soils exhibited higher CPI values than dry land soils across all four climatic regions. Specifically, the CPI of paddy fields was > 1 in all regions, whereas dry lands had carbon pool indices of < 1, except in the warm temperate region. This indicates that long-term paddy field cultivation enhanced organic carbon soil stocks, whereas long-term dry land farming reduced them compared with those in adjacent forested areas. Except for the subtropical dry lands, the average CMI for both types of farmland soil in all four climatic regions was > 100. Furthermore, the index was higher in paddy fields than in adjacent dry lands and higher in the north than in the south, suggesting that long-term agricultural use can improve SOC quality, thereby promoting the conversion and supply of soil organic nutrients. Correlation analysis revealed significant positive correlations between POXC and SOC, total nitrogen, pH, and sand and significant negative correlations with clay, silt, mean annual temperature (MAT), and mean annual precipitation (MAP). CMI correlated positively with pH and sand and negatively with MAT and MAP. These findings provide a scientific basis for understanding the impacts of long-term agricultural use on soil carbon pool activity and soil quality in the typical climatic regions of eastern China. This can guide appropriate agronomic management practices aimed at enhancing carbon pool management.
Key words: permanganate oxidizable carbon (POXC)      active organic carbon      carbon pool management index (CMI)      climatic zone      land use type      farmland soil     

土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）数量和质量决定土壤碳库大小和稳定性, 是评估土壤质量的重要指标[1]. 据估算, 0.1%的土壤有机碳在我国北方旱区相当于0.8 t·hm-2的粮食生产力, 在南方稻区相当于0.6 t·hm-2的粮食产量[2]. 因此, 了解土壤有机碳含量及其组分变化有利于预测耕地质量演变, 并及时对土地管理措施做出调整[3]. 然而, 土壤有机碳总量较为稳定、波动小, 短期内不易观察到细微的变化. 土壤有机碳可分为活性有机碳和惰性有机碳. 活性有机碳是指土壤中不稳定、易被分解的碳, 仅占土壤有机碳的很小一部分, 具有周转时间短、易被微生物分解利用、对土地利用方式响应灵敏等特点[4 ~ 6]. 相较于周转时间长达数年至几十年的惰性有机碳[7], 活性有机碳含量及其占总碳库比例可灵敏地反映当前土壤碳库活性、稳定性及土壤肥力状况[8, 9]. 因此, 活性有机碳高低常常作为评价土壤碳库属性和质量的良好指标[10].

高锰酸钾氧化态碳（permanganate oxidizable carbon, POXC）指能被0.02 mol·L-1高锰酸钾氧化的活性有机碳, 是土壤有机碳中极易被氧化的组分[11], 约占总土壤有机碳的1%~4%[12]. POXC主要由溶解性有机碳和微生物可利用碳组成[13], 对气候条件和土壤利用方式较为敏感、响应较快. 利用POXC含量计算土壤碳库管理指数（carbon pool management index, CMI）, 可反映土壤活性和非活性碳库的整体情况, 进而评估土地利用方式变化对土壤碳库及质量的影响[14]. 土壤碳库管理指数越大表明该生态系统管理水平高和土壤质量好, 越小则表明该生态系统管理水平低和土壤质量下降[15 ~ 17]. 研究发现：云南典型林地开垦为果园后表层土壤POXC含量显著增加, 而碳库管理指数降低[18]；江西撂荒地种植人工林或自然恢复为次生林后土壤活性有机碳含量和碳库管理指数均增加[19]；热带地区草地改为油棕种植后, 表层土壤POXC含量显著下降[20]；也有研究表明, 热带地区人工林表层土壤POXC含量高于临近草地和耕地[21]. 总体上, 土壤中POXC含量易受自然气候条件和人为活动等因素影响, 其引起的土壤碳库质量变化也因具体条件而异.

旱地和稻田作为两种主要的农田土地利用方式, 在我国陆地东部从中温带至热带均有分布. 与相邻林地比较, 长期旱作和稻作利用下土壤有机碳活性组分和质量有何不同尚不清楚. 本研究以我国东部4个气候区（中温带、暖温带、亚热带、热带）旱地、稻田以及相邻林地表层土壤为研究对象, 比较3种土地利用方式下表层土壤中高锰酸钾氧化态碳含量及其占总有机碳比例的特征, 进一步计算各气候区旱地和稻田的土壤碳库管理指数, 通过了解不同气候区农业利用对土壤碳库组分和质量的影响, 以期土地优化管理提供科学依据.

1 材料与方法 1.1 研究区域概况

本研究沿我国东部从北到南选择了4个气候区：中温带、暖温带、亚热带和热带, 年均温分别为4.1、14.9、18.5和24.2 ℃, 年降雨分别为559、694、1 610和1 955 mm. 每个气候区选择10个县：中温带（绥化、海伦、庆安、依兰、巴彦、呼兰、阿成、榆树、德惠、双阳）、暖温带（沛县、邳州、郯城、沭阳、淮阴、睢宁、开封、原阳、长垣、范县）、亚热带（鼎城、高安、东乡、宁都、吉安、双峰、祁阳、溆浦、醴陵、宁乡）和热带（保亭、万宁、琼海、文昌、澄迈、儋州、昌江、雷州、徐闻、麻章）. 每个县选取6个样区, 每个样区选择相邻的旱地、稻田和林地3种土地利用方式典型田块, 且土地利用持续在20 a以上. 从北到南4个气候区旱地耕作制度分别为：一季玉米（Zea mays）或大豆（Glycine max）, 两季玉米、小麦（Triticum aestivum）, 两季玉米、大豆或花生（Arachis hypogaea）, 两季或三季玉米、大豆、花生、香蕉（Musa nana）或甘蔗（Saccharum officinarum）；稻田耕作制度为：单季稻, 单季稻, 单季或双季稻, 双季或三季稻, 与农田相邻的林地优势植被分别为：杨树（Populus）、马尾松（Pinus massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata）和橡胶（Hevea brasiliensis）等.

1.2 样品采集与前处理

为确保土地利用方式具有可比性, 各样区内选择的旱地、稻田和林地在同一景观单元内（相距不超过500 m）, 使3种土地利用方式下的成土母质、气候因子相对一致[22]. 按“S”型采样法在每个地块上布设5~7个样点, 采集表层土壤（0~15 cm）, 剔除石头和可见的动植物残体后混匀为一个土壤样品, 共计720个样品. 将土壤样品带回实验室, 采用四分法分取部分风干、研磨, 分别过2 mm筛, 用于测定POXC含量、机械组成、pH, 过0.149 mm筛, 用于测定土壤总有机碳和全氮含量.

1.3 土壤指标测定

土壤基本理化性质测定参照鲍士旦[23]描述的方法. 其中, 土壤有机碳含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；土壤pH采用土水比为1∶2.5浸提, 再用pH计（Metro-pH320）进行测定；全氮采用浓H2SO4消煮, 流动注射分析仪（FIAstar5000, 福斯, 瑞典）测定；土壤机械组成采用激光粒度仪（Mastersizer2000, Malvern Instruments Ltd, Malvern, UK）测定.

高锰酸钾氧化态碳含量测定参考Culman等的方法[24]. 具体操作如下：称取2.50 g过2 mm筛的风干土样于50 mL离心管, 加入18 mL去离子水、2 mL 0.2 mol∙L-1 KMnO4储备液；盖紧管子, 摇动每根管子2 s, 分散土壤, 摇床上120 r·min-1振荡2 min；取出样品置于避光处, 静置沉淀10 min；吸取0.5 mL悬浮液于盛有49.5 mL去离子水的离心管中, 盖上盖子, 混合均匀, 存放在黑暗避光处. 标准曲线制备：用KMnO4储备液制备4个梯度的标准溶液（0.005、0.01、0.015和0.02 mol·L-1）, 依次向50 mL离心管中加入0.5 mL这4种溶液, 同时加49.5 mL去离子水, 制成0、0.000 05、0.000 1、0.000 15和0.000 2 mol·L-1 KMnO4的标准曲线（需现配现用）. 样品与标准曲线用岛津紫外可见分光光度计（UV-2600）测定, 并于550 nm波长处读取吸光度值.

高锰酸钾氧化态碳含量计算公式：

式中, POXC表示高锰酸钾氧化态碳含量（mg·kg-1）；0.02表示KMnO4溶液初始浓度（mol·L-1）；a表示标准曲线的截距；b表示标准曲线的斜率；Abs表示待测样品的吸光度值；9 000表示1 mol·L-1MnO4-从Mn7+变为Mn4+氧化的碳量（mg, 以C计）；0.02表示储备液体积（L）；Wt表示风干土质量（kg）.

3种土地利用方式下土壤碳库活度计算公式：

式中, L（soil lability of carbon）表示碳活度；SOC表示土壤总有机碳含量（g·kg-1）；（SOC⁃POXC）表示土壤稳定态有机碳含量（g·kg-1）

以相邻林地土壤为参照, 计算农田（旱地或稻田）土壤的碳活度指数、碳库指数和碳库管理指数, 计算公式分别为：

式中, LI（soil lability index）表示碳活度指数；CPI（soil lability index）表示碳库指数；CMI表示碳库管理指数；SOCT表示旱地或稻田土壤总有机碳含量（g·kg-1）；SOCR表示林地土壤总有机碳含量（g·kg-1）；LT表示旱地或稻田土壤碳活度；LR表示林地土壤碳活度. LI > 1表示旱地或稻田土壤碳活度高于林地土壤, CPI > 1表示旱地或稻田土壤有机碳高于林地土壤, CMI > 100表示旱地或稻田土壤的管理水平及土壤质量比林地土壤高.

1.4 数据处理与统计分析

采用Excel 2017进行原始数据处理, R 4.2.0进行数据统计分析并绘图. 运用R语言中的nortest、car、agricolaez、rcompanion和ggplot2包对数据进行正态性检验（Shapiro-Wilk test）、方差齐性检验（Bartlett's test）、单因素方差分析（one-way ANOVA）、多重比较（LSD）和非参数双因素检验（Scheirer-Ray-Hare）以及相关性分析（Pearson）并绘图.

2 结果与分析 2.1 不同气候区和土地利用方式下高锰酸钾氧化态碳和碳活度的变化特征

总体上, 各气候区林地土壤POXC含量无显著差异（亚热带除外）, 旱地和稻田土壤POXC含量表现为：北方（中温带和暖温带） > 南方（亚热带和热带）[图 1（a）]. 北方与南方土壤POXC含量对土地利用方式的响应不一致：北方中温带和暖温带均表现为稻田 > 旱地 > 林地；南方亚热带为稻田 > 林地 > 旱地, 热带为林地 > 农田（旱地和稻田）[图 1（a）]. 4个气候区土壤碳库活度以暖温带显著高于其它气候区. 3种土地利用方式下, 北方中温带和暖温带土壤碳库活度均以农田显著高于林地, 南方亚热带为稻田 > 林地和旱地, 热带为稻田 < 林地和旱地（P < 0.05）[图 1（b）].

不同小写字母表示同一气候区不同土地利用方式之间差异显著（P < 0.05）, 不同大写字母表示同一土地利用方式不同气候区之间差异显著（P < 0.05）, 下同 图 1 4个气候区不同土地利用方式土壤中POXC和L大小特征 Fig. 1 Characteristics of POXC and L sizes in soil with different land use types in four climate zones

2.2 各气候区农田土壤碳库管理指数大小特征

4个气候区两种农田土壤碳活度指数除热带稻田外, 其余皆大于1, 且北方高于南方[图 2（a）].

虚线表示LI和CPI等于1, CMI等于100 图 2 4个气候区农田土壤中LI、CPI和CMI大小特征 Fig. 2 Size characteristics of LI, CPI and CMI in farmland soils in four climate zones

4个气候区来看, 稻田土壤碳库指数平均值大于1, 且北方低于南方；旱地土壤碳库指数均值以暖温带大于1、其它3个气候区小于1且无显著差异[图 2（b）].

4个气候区两种农田土壤碳库管理指数平均值均大于100（亚热带旱地除外）, 且总体以稻田大于相邻旱地、北方高于南方[图 2（c）].

2.3 高锰酸钾氧化态碳、碳活度和碳库管理指数与环境影响因子间的相关性分析

从相关性中可以看出（表 1）：POXC与SOC、TN、pH和Sand呈极显著正相关, 与Clay、Silt、MAT和MAP呈极显著负相关；L与Sand呈极显著正相关, 与SOC、TN、C/N、Clay、Silt和MAP呈极显著负相关；LI只与MAT、MAP呈极显著负相关；CPI与SOC、TN和Sand呈极显著正相关, 与Clay呈极显著负相关；CMI与pH呈极显著正相关、Sand呈显著正相关, 与MAT和MAP呈极显著负相关.

表 1 POXC、L、LI、CPI和CMI与土壤化学、物理和气候因子间相关系数1） Table 1 Correlation coefficients of POXC, L, LI, CPI, and CMI with soil chemical, physical and climatic factors

双因素方差分析结果显示（表 2）：气候区对LI、CPI和CMI均有显著影响；土地利用方式对CPI和CMI有显著影响；气候区与土地利用方式的交互作用对LI、CPI和CMI均有显著影响.

表 2 气候区以及土地利用方式与LI、CPI和CMI的非参数双因素分析 Table 2 Nonparametric two-factory analysis of climate zones and land use types with LI, CPI and CMI1)

POXC与SOC在中温带和亚热带的3种土地利用方式下皆呈显著相关（P < 0.05）, 而在暖温带的稻田以及热带的林地和旱地中无显著相关（P > 0.05）（图 3）.

图 3 4个气候区POXC与SOC的相关性 Fig. 3 Correlation between POXC and SOC in four climate zones

3 讨论 3.1 气候区和土地利用方式对土壤POXC含量与碳活度的影响

本研究探究了我国东部从北到南4个气候区3种相邻土地利用方式（林地、旱地和稻田）下土壤中相对活性的有机碳组分（POXC）含量与占比特征, 发现POXC含量具有明显的气候区和土地利用方式响应规律. 林地土壤中POXC含量以中温带和热带高于暖温带和亚热带[图 1（a）]. 这可能是由于：中温带年均温和降雨量均低, 且土壤冷冻时间长达半年, 导致土壤有机碳分解作用弱, 大量植物残体以未被微生物利用的形态积累[25]（表 1和图 3）；热带地区较高的温度和降雨条件有利于土壤有机碳分解, 但其较高的植被地上、地下部生物量均促进了植物碳向土壤有机碳传输和积累[26]；暖温带地区供试土壤为潮土, 其土壤质地砂性, 土壤对有机碳固持能力弱造成总有机碳和活性有机碳组分含量均低[27]（表 1）；亚热带地区高温高湿条件下, 土壤有机碳分解快, 且其植被生物量低于热带, 植物残体转化为有机碳作用相对较弱[28]. 本研究发现, 两种农田土壤中POXC含量均以北方高于南方[图 1（a）], 这可能是因为北方温度低且降雨少, 极大程度限制了植物残体的微生物分解过程, 而稻田土壤中POXC含量呈由北至南逐渐降低的明显气候区变化规律, 这都说明土壤POXC的积累强度主要受控于气候条件. 从3种土地利用方式来看：北方土壤POXC含量均为稻田 > 旱地 > 林地, 说明在北方地区农业利用增强了土壤有机碳活性, 且稻田土壤有机碳活化程度高于旱地[图 1（b）]；南方亚热带以稻田最高, 而热带以林地高于两种农田[图 1（a）], 说明南方稻田和旱地土壤有机碳活度差异大且不同气候区规律不一致. 总体上, 北方气温低、降雨量少, 导致微生物活性低, 尽管经过人为耕作扰动, 由于秸秆还田量大, 农田土壤积累的植物残体来源非稳定活性碳较大[29, 30]；南方亚热带地区, 淹水对土壤有机碳, 尤其是植物残体来源的活性有机碳保护作用最为强烈[31 ~ 33]；热带地区高温高湿气候条件, 加之两熟或三熟制下耕作扰动频繁, 农田土壤中植物残体、有机肥等分解较快, 活性有机碳积累较弱.

土壤碳活度指示活性有机碳与非活性有机碳的相对比例, 可反映土壤有机碳的稳定性, 其值越高, 有机碳稳定性越低[34, 35]. 本研究暖温带土壤碳活度为0.03, 与以往对该区域典型农田土壤的研究结果（0.03~0.04）[24, 36]接近, 且高于其他气候区（0.01~0.02）. 究其本质, 暖温带土壤总有机碳含量显著低于其他气候区[37], 而POXC含量处于各气候区平均水平, 故有机碳活度高. 本研究发现, 除热带地区稻田外, 4个气候区两种农田土壤碳活度均高于林地, 即人为耕作利用总体上增强了土壤碳活度, 一方面会造成土壤有机碳库损失, 另一方面也促进土壤养分从有机态向无机态转化和植物供给.

3.2 4个气候区农田土壤碳库指数特征

碳库活度指数（LI）、碳库指数（CPI）和碳库管理指数（CMI）均反映了土壤有机碳库的质量, 可以用来反映土地管理方式是否科学合理, 其值越大, 代表土壤碳库质量越高[38 ~ 40]（图 2）. 本研究发现, 农田土壤LI由北至南逐渐降低, 与气候区和气候区与土地利用方式的交互作用呈显著相关（表 2, P < 0.05）, 呈明显气候区演变规律. 这说明经农业利用后, 南方土壤有机碳库质量衰退强度大于北方. 大量研究表明, 人为耕作活动会破坏土壤团聚体, 造成团聚体包裹态有机碳释放, 使中活性或惰性有机碳向活性有机碳转变而丢失, 土壤中积累的有机碳稳定性较高、微生物可利用性低[41~44]. 相比北方单熟制, 南方多熟制下农业利用和耕作强度大, 对土壤有机碳带来更强负影响, 应加强保护性耕作、轮作休耕和其它保持有机碳平衡的措施, 提升土壤有机碳乃至土壤质量.

总体上, 各气候区土壤碳库指数表现为：稻田 > 林地 > 旱地；稻田土壤碳库指数均大于1, 且以南方高于北方；除暖温带以外, 旱地土壤碳库指数均小于1. 这说明与林地土壤相比, 多年耕作和稻作利用后, 各气候区稻田土壤有机碳含量均明显提升, 而旱地土壤有机碳含量则呈降低趋势（暖温带除外）. 与林地和旱地相比, 稻田土壤长期处于淹水厌氧环境, 其土壤微生物活性低, 有机碳分解慢、易于固存, 尤其有利于不稳定的植物残体碳积累[45]；旱地好氧条件下, 微生物活性高, 不稳定的有机碳好氧分解快, 积累的有机碳以稳定性较高的微生物源碳、矿物结合态有机碳为主[32].

各气候区林地改为长期农业利用后土壤碳库管理指数均有上升（亚热带旱地除外）, 且表现为北方高于南方、稻田高于旱地. 究其原因：北方农田土壤碳活度显著高于林地土壤, 而南方农田土壤碳库指数显著高于林地土壤. 这反映出南方和北方农业利用对土壤碳库组分影响的差异：北方农业利用增加土壤活性碳比例, 南方则以增加稳定性有机碳组分为主. 亚热带旱地利用下土壤碳库管理指数小于100, 意味着长期旱地利用快速消耗土壤有机碳库, 对土壤碳库产生了负面影响. 因此, 亚热带新垦旱地和长期旱作利用过程中, 采取适当措施保护和提升土壤有机碳库对提高土壤肥力实现土壤可持续利用尤为重要.

4 结论

我国东部4个气候区土壤POXC含量总体表现为北方高于南方、稻田高于旱地, 土壤碳活度表现为暖温带显著高于其它气候区；对于两种农田土壤, 土壤碳活度指数均以北方高于南方, 碳库指数以南方高于北方、稻田高于旱地, 而碳库管理指数北方高于南方、稻田高于旱地. 研究结果有助于了解土地利用变化引起土壤碳组分变化和碳库质量的变化, 以期进一步管理土地利用方式和优化利用耕地.

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