川西高寒森林土壤有机层cnp库研究-应用和环境生物学报论文模板.doc

应用与环境生物学报论文模板（全文含图表、公式中的西文如英文、数字、符号等都用Times New Roman体。文、表的西文字体最后全文确定。以下提到的字体均指中文）（数值与包括“”在内的单位符号间空1格，但与“%”、“”、“”、“”间不空格，文、图、表中都如此。小数点前或后超过3位数字的数值以小数点为中心3位一空，如1 234.567 8，但在图、表中不空格）（起止符号用波浪线“”，其前后不空格；运算符号“+”、“”、“=”、“”等前后不空格）（对中文名词在括号内的英文表达，除专有名词外，只对首词的首字母大写）川西亚高山森林土壤有机层碳、氮、磷储量特征收稿日期 Received: 2007-01-16 接受日期 Accepted: 2007-03-14*国家自然科学基金项目(No. 30471378)，国家“十一五”重大科技支撑计划课题(No. 2006BAC01A11)、四川省青年科技基金项目(No. 07JQ0081)、四川农业大学“人才引进项目”及四川省重大应用基础研究计划项目 Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 30471378), the Key Sci-tech Project of the 11th 5-year-plan of China (No. 2006BAC01A11), Sichuan Youth Science and Technology Foundation (07JQ0081), Key Project of Applied & Basic Research of Sichuan and the Talent-Recruiting Program of Sichuan Agricultural University*通讯作者 Corresponding author (E-mail: )（脚注六号，同时使用中文和英文，具体日期留空，给出通讯作者的E-mail）（中文题名居中、黑体、二号，其后经“插入”、“脚注”、“自定义”星号“*”表示论文资助基金）邓仁菊1 杨万勤1, 2* 张 健1 胡建利1 冯瑞芳1 简 毅1 林 静1（作者中文姓名居中、仿宋、四号，单名作者姓与名之间空1格，姓名后以数字上标对应机构、以双星号“*”上标对应通讯作者（若论文无基金则用单星号），不同作者姓名间空2格） (1四川农业大学林学园艺学院 雅安 625014)(2中国科学院成都生物研究所 成都 610041)（机构中文名称居中、宋体、六号，各机构单独成行，前后加括号，机构前以数字上标与作者相对应，机构、城市、邮编间分别空2格）摘 要 同步研究了川西亚高山云杉林、冷杉林和白桦林生态系统土壤有机层(OL)和矿质层(MS)的有机碳、全氮及全磷储量特征。所有土壤剖面上的有机碳和易氧化有机碳含量均随土壤深度增加而降低，即未分解层半分解层完全分解层腐殖质层淀积层母质层。云杉林、冷杉林和白桦林土壤有机层的有机碳储量分别为29.38(1.28) t hm-2、 22.70(1.20) t hm-2和8.63(0.95) t hm-2，矿质土壤中分别为17.84(1.92) t hm-2、 19.74(1.76) t hm-2和14.92(1.64) t hm-2。冷杉林和白桦林的土壤剖面上的全氮和全磷含量大小顺序为半分解层完全分解层淀积层母质层。云杉林、冷杉林、白桦林土壤有机层的全氮储量分别为0.85(0.11) t hm-2、 0.68(0.06) t hm-2和(0.360.03) t hm-2，全磷储量分别为0.29(0.03) t hm-2、 0.22(0.03) t hm-2和0.06(0.02) t hm-2。图2表2参22（中文摘要整体小五号、内容宋体，“摘要”二字黑体、二字间空2格、二字与内容间空2格）（内容后紧跟“图？表？参？”形式，表示本文所含图、表和文献的数量）（缩写名称首次出现应给出中文或英文全称，以后方可直接使用，但如果仅在中文摘要或正文中有全称，而图表第一次使用时也应首先给出全称或给予注释）关键词 土壤有机层; C、N、P储量；亚高山森林（中文关键词整体小五号、内容宋体，“关键词”三字黑体，与后空2格，各词间以分号隔开。关键词58个，选用表达论文主题概念的自然语言词汇作为关键词，必须考虑该文被检索的概率和该成果的利用率，所以必须注意关键词的准确、科学、规范、全面表达。名词简称须国际公知通用才能使用，否则用全称。中、英文的关键词一般应一一对应。）CLC S714.2 (271)（CLC系中图分类号Chinese Library Classification缩写，“CLC”粗体，若不会查找则留空）Carbon, Nitrogen and Phosphorus Storage in Soil Organic Layer ofthe Subalpine Forests in Western Sichuan*（英文题名居中、四号、粗体，首词、实词首字母和专有名词大写，题名后以星号“*”对应基金）DENG Renju1, YANG Wanqin1, 2*, ZHANG Jian1, HU Jianli1, FENG Ruifang1, JIAN Yi1 & LIN Jing1（作者英文姓名居中、五号，姓前名后、姓的字母全大写、名的首字母大写，姓名后以数字上标对应机构、以双星号“*”上标对应通讯作者，不同作者姓名间以逗号隔开、末一和末二作者间改用“&”） (1Faculty of Forestry and Horticulture, Sichuan Agricultural University, Yaan 625014, Sichuan, China)(2Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China)（机构英文名称居中、六号，各机构单独成行，前后加括号，机构前以数字上标与作者相对应，机构用全称、斜体，首词、实词首字母和专有名词有大写，后跟城市、邮编（、省份）、国家，城市与邮编间空1格，其他各部分间用逗号）Abstract Distribution characteristics of organic carbon (OC), ready oxidation carbon (ROC), nitrogen(N) and phosphorus (P) in soil organic layer (OL) and mineral soil (MS) were investigated to study the role of OL in the cycles of C, N, and P in the spruce (Picea purpurea Masters) (SF), fir (Abies faxoniana Rehder & E. H. Wilson) (FF) and birch (Betula platyphylla Sukaczev) forests (BF). The three typical forests cover a largest area of the subalpine forest region in Western Sichuan. The contents of OC and ROC decreased with increasing soil depth, and the OC stock in OL and MS was 29.38 (1.28) t hm-2 and 17.84 (1.92) t hm-2 in SF, 22.70 (1.20) t hm-2 and 19.74 (1.76) t hm-2 in FF and 8.63 (0.95) t hm-2 and 14.92 (1.64) t hm-2 in BF, respectively. The OC stock was higher in OL than that in MS in SF and FF, but lower in BF. N and P were stored mainly in MS regardless of the forests. The contents of N and P increased with the increasing of soil depth from fragmented litter layer (FL) to humus layer (AL), and decreased with the increasing of soil depth from AL to parent material layer (CL) of the studied forests. In OL, the total N stock was 0.85 (0.11) t hm-2, 0.68 (0.06) t hm-2 and 0.36 (0.03) t hm-2 for SF, FF and BF, and total P stock was 0.29 (0.03) t hm-2, 0.22 (0.03) t hm-2, and 0.06 (0.02) t hm-2 for SF, FF and BF, respectively. Fig 2, Tab 2, Ref 22（对于全文的英文部分，包括英文题目、摘要、关键词、图表英文等，若全体作者都不能保证英文表达正确、流畅，须请英文好的国内甚至国际相关人员修定。英文摘要语言表达应简洁，但内容必须充实，甚至可比中文摘要适当详细。英文摘要整体小五号，“Abstract”粗体，与后空2格，内容后紧跟“Fig ?, Tab ?, Ref ?”形式，表示本文所含图、表和文献的数量）Keywords soil organic layer; carbon, nitrogen and phosphorus stocks; subalpine forest（英文关键词整体小五号，“Keywords”粗体，与后空2格，各关键词除专有名词有大写外都用小写，各关键词间以分号隔开）（正文宋体、小五号）（前言不编号，也不编为0）（论文内最多分三级标题，即1、1.1和1.1.1。一级标题宋体、四号，二级标题黑体、五号，三级标题黑体、小五号。三级标题与其后文字空4格接排）土壤有机层(Soil organic layer)主要由累积在矿质土壤上的各种未分解、半分解以及腐殖化的有机物质组成1, 2，是高寒森林生态系统中极具特征的重要组成部分3, 4，不仅在水土保持和维持土壤肥力方面具有重要的生态功能，而且被认为是高寒森林生态系统中植被与土壤之间进行物质循环和能量转换的最为活跃的生态界面(Ecological interface)之一37。由于土壤有机层不仅控制着森林生态系统中的养分循环格局和有效性8，而且是森林生态系统中最为活跃的有机碳和养分的源(Source)和汇(Sink)，因而对全球气候变化的响应可能比土壤更敏感6, 9。可见，了解高寒森林土壤有机层的碳、氮、磷等生物元素储量对于揭示土壤有机碳固定(Carbon sequestration)机制具有重要意义。但已有的研究更强调矿质土壤层的碳、氮、磷储量特征，有关土壤有机层碳、氮、磷储量的研究还相当有限。川西高寒森林是我国第二大林区(西南林区)的主体10，不仅在我国国民经济建设、生物多样性保育和水源涵养等方面具有举足轻重的作用，而且作为我国西部目前唯一保存良好的天然林，也是一个巨大的土壤冷冻碳库11。受低温和森林凋落物质量的限制，高寒森林土壤有机层的微生物活性较低，凋落物分解缓慢，同时，受低温、地形地貌和频繁地质灾害等的影响，高寒森林土壤发育缓慢甚至被中断，因此，相对于同纬度、低海拔的森林生态系统而言，高寒森林普遍存在一层较厚的土壤有机层和浅薄的矿质土壤层15。因而，研究川西高寒地区典型森林土壤有机层碳、氮和磷库的分布特征对深入探讨土壤碳、氮、磷循环及其对全球变化的响应具有重要意义。1 材料与方法1.1 研究区域与样地概况研究区域位于王朗国家级自然保护区(E) 1035510410, (N) 3249332, halt 2 3004 980 m，地处青藏高原四川盆地的过渡地带，属丹巴松潘半湿润气候。受季风影响，形成干湿季节差异，干季(当年11月至次年4月)表现为日照强烈，降水少，气候寒冷，空气干燥；湿季(510月)的气候特征为降雨集中，多云雾，日照少，气候暖湿。年平均气温2.52.9 (最高气温26.2 ，最低气温17.8 )， 7月平均气温12.7 ，1月平均气温6.1 ，年降雨量805.2 mm，主要植被为针阔混交林和针叶林。云杉(Picea purpurea Masters)林(SF)、冷杉(Abies faxoniana Rehder & E. H. Wilson)林(FF)和白桦(Betula platyphylla Sukaczev)林(BF)是该区最为典型的3类森林生态系统3。为了研究川西高寒森林生态系统过程及其对气候变化的响应，本课题组于2001年在这3个典型森林生态系统内设置了3个面积均为600 m2 (20 m30 m)的固定样地。有关土壤理化性质见文献3, 12, 13。1.2 样品采集与处理根据实验目的不同，将土壤剖面分为土壤有机层(OL)和矿质层(MS)分别采样1, 2。土壤有机层分未分解层(LL，主要由新鲜的或轻微变色的未分解的凋落物构成)、半分解层(FL，主要由具有菌丝和细根的中度到强度的成片断的凋落物构成)和完全分解层(HL，主要由腐殖化无定形有机物质构成)采集样品，分别放入保鲜袋，迅速带回实验室进行预处理。除去凋落物中的土壤，称其鲜重，然后将样品分成两部分。一部分在70 烘干至恒重，估算单位面积的地表上每一层次凋落物的贮量，然后研磨，过1 mm筛，贮存以备有机碳(OC)、易氧化有机碳(ROC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量测定。另一部分样品混合，过2 mm筛，装入灭菌后的塑料袋内，贮于4 的冰箱中，1 mo内测定微生物数量、微生物生物量和酶活性。在采集OL的凋落物样品时，分别在每个样地中挖掘3个土壤剖面采集矿质土壤样品。原始云杉林和白桦林土层分化明显，分腐殖质层(AL)、淀积层(BL)和母质层(CL)采集，原始冷杉林没有明显的淀积层，分AL和CL采集。然后将采集的每个样品分成3部分： 一部分样品在去掉石块、动植物残体和根系后，研磨，过2 mm筛，混匀，装入保鲜袋，贮于4 冰箱中，供土壤微生物数量、微生物生物量和酶活性的测定用，实验要求在1 mo之内做完； 一部分样品放在草纸上风干，研磨，过1 mm和0.25 mm筛，用于OC、ROC、TN、TP及其它养分的测定。 一部分样品用于立即测定土壤含水量。与此同时，用环刀( 6 cm, h 10 cm)在每层土壤中央取3个原状土样，测定土壤容重。1.3 测定方法土壤容重采用环刀法14，OC含量测定采用重铬酸钾外加热法14，ROC含量测定采用袁可能法15，TN含量测定采用半微量凯氏定氮法14，TP含量测定采用钼锑钪比色法15。1.4 计算和统计方法土壤有机层(OL=LL+FL+HL)中OC、ROC、TN和TP的储量根据土壤有机层中对应层次的OC、ROC、TN和TP含量乘以单位面积内有机物质储量估算得到16。矿质土壤(MS=AL+BL+CL)中OC、ROC、TN和TP的储量根据对应层次的OC、ROC、TN、TP含量及土壤厚度、土壤各亚类的面积、土壤容重和石砾含量等估算得到16。用方差分析检验处理间的效应，用LSD法检验平均数之间的差异。2 结果与分析2.1 土壤剖面上OC、 ROC和养分含量特征及分布由表1可见，整个土剖面上OC含量均随土壤深度的增加而降低，且土壤有机层的OC、ROC含量明显高于矿质土壤层。冷杉林下的棕色冲积土中有机层的OC和ROC含量高于云杉林下的暗棕壤和白桦林下的棕壤。腐殖质层的有机碳含量以冷杉林最高，其次为云杉林，白桦林最低，但云杉林和白桦林下腐殖质层的OC含量没有显著差异。所有林型中，ROC/OC随着土壤深度的增加而降低。表1 不同森林群落总有机碳(TOC)与易氧化有机碳(ROC)含量特征(N=5)Table 1 Contents of total organic carbon (TOC) and readily oxidized carbon (ROC) in the different forest stands (N=5)群落 Forest 土壤剖面 Soil profileTOC (w/g kg-1)ROC (w/g kg-1)ROC/TOC (r/%)SFLL354.5 34.6132.1 23.437.38.1FL276.8 29.094.222.634.05.3HL226.6 25.772.514.132.09.4AL148.0 12.940.310.327.28.8BL36.3 22.97.2CL0.422.18.1FFLL384.135.0168.732.343.96.7FL331.431.3126.725.838.26.3HL289.724.8108.517.537.58.4AL232.524.678.213.933.64.6CL0.318.53.8BFLL325.534.6106.819.632.811.4FL263.723.882.114.331.19.1HL233.017.956.4 8.824.25.9AL109.917.723.3 3.621.23.2BL0.418.93.8CLSF: 云杉林; FF: 冷杉林; BF: 白桦林. 下同SF: Picea purpurea forest; FF: Abies faxoniana forest; BF: Betula platyphylla forest. The same below（表题黑体、小五号，注意表号写法和2个空格；表内、表注用宋体、六号）（表格采用三线表，用“插入”、“表格”完成，不采用划线方式，也不用图的方式）（相关性大的表可合并，但应考虑意义明晰。各表表注若相同，可只注一次，说明下同即可）（表题、表项和表注采用中、英双文，某些名词可直接使用国际通用符号；若自设符号，或在中、英文摘要中曾出现全称，或在表题或表注中给予解释，并力求最简洁、不混乱的方式）（表中数值小数点后精确位数应一致）（在表中尽量采用“量符号/单位符号”的标准格式来表示数值，量符号斜体。常用的量符号有：质量m，体积V，时间t，高度h，百分比P，比率r，总数N，质量浓度，质量分数w，物质的量浓度c，体积分数，总酶活，相对酶活等）云杉林和冷杉林中，土壤剖面上TN和TP含量从半分解层到腐殖质层随土壤深度的增加而增加，而从腐殖质层到母质层随土壤深度的增加而降低(图1)。腐殖质层中TN的含量以白桦林的为最高，其次为冷杉林，云杉林最低。冷杉林土壤有机层和腐殖质层的TP含量显著高于云杉林和白桦林，但云杉林下母质层的TP含量显著高于冷杉林和白桦林。图1 不同森林群落中TN和TP含量在土壤剖面上的分布特征Fig. 1 Distribution characteristics of total nitrogen and total phosphorus contents in the different forest stands横条表示标准偏差 Bars indicate standard deviation (N=5). 下同 The same below（线条图尽量采用Word、Excel或相关软件里的矢量图，而绝不能用扫描或抓图，图内文字在高倍下都应非常清晰）（图题、图内、图注都用宋体、六号，注意图号写法和2个空格）（相关性大的图可合并图题，并标注ABCD等。各图图注相同，可只注一次，说明下同即可）（纵、横坐标的标目居中）（图题、图项和图注采用中、英双文，某些名词可直接使用国际通用符号；若自设符号，或在中、英文摘要中曾出现全称，或在图题或图注中给予解释，并力求最简洁、不混乱的方式）（图中数值小数点后精确位数应一致。图中的数值、文字都必须非常清晰，以便印刷）（在图中尽量采用“量符号/单位符号”的标准格式来表示数值，量符号斜体）2.2 土壤剖面上OC、 ROC和养分储量特征及分布由表2可以看出，土壤有机层OC、ROC、TN和TP储量均以云杉林最大，其次为冷杉林，白桦林最小，但矿质土壤中OC和ROC储量则以冷杉林下的棕色冲积土最大，云杉林下的暗棕壤次之，白桦林下的棕壤最小。TN储量以白桦林最大，其次冷杉林，云杉林最低。TP储量则以云杉林最大，白桦林次之，冷杉林最小。此外，在整个土壤剖面(OL+MS)上，OC和ROC的储量均以云杉林最大，冷杉林次之，白桦最小。TN的储量以白桦林最大，冷杉林次之，云杉林最小。TP的储量则表现为白桦林最大，云杉林次之，冷杉林最小。所有森林群落的半分解层或腐殖质层具有较高的OC和ROC储量，但OC和ROC储量在土壤剖面上的分布特征随着群落和土壤类型的变化而变化， OC和ROC储量在云杉林土壤剖面上的分布为FLALHLBLLLCL，冷杉林为ALFLLLHLCL，白桦林为ALBLFLLLHLCL。3个林型中， LL都具有最大的OC和ROC储量，而AL都具有最大的TN和TP储量(图2)。表2 不同森林群落土壤剖面上OC、 ROC、 TN和TP的储量特征(/t hm-2, N=5)Table 2 OC, TN and TP stocks in the soil profiles in the three forest stands (/t hm-2, N=5)群落 ForestOCROCTNTPOLMSOLMSOLMSOLMSSF29.381.2817.841.929.790.634.730.550.830.290.0325.502.75FF22.701.1219.741.768.970.476.610.710.680.0612.401.420.220.0315.531.87BF8.630.9514.921.642.720.123.020.350.360.0329.903.20.060.0230.123.25图2 不同林型中OC、 ROC、 TN和TP储量在土壤剖面上的分布特征Fig. 2 Distribution characteristics of organic carbon, total nitrogen and total phosphorus stocks in the different forest stands3 讨 论3.1 OC、 ROC储量特征土壤有机碳库是陆地碳库的重要组成部分，是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一，在陆地碳循环中具有重要作用17。已有的研究更加强调矿质土壤层在全球陆地碳储量中的作用和地位，而对土壤有机层的关注较少6。本项研究表明，云杉林(SF)、冷杉林(FF)和白桦林(BF)土壤剖面上的总OC储量分别为47.22 t hm-2、 42.44 t hm-2和23.55 t hm-2。这与Prichard等(2000)对美国华盛顿州奥林匹克山脉亚高山森林土壤有机碳储量的研究结果相似18，但远远低于相似气候条件下的北方森林土壤中有机碳的储量19，这在很大程度上与地形地貌决定的土壤厚度有关。川西亚高山地处横断山区，坡度较大，而且受地震、滑坡、泥石流和崩塌等山地灾害的影响较大，绝大多数土壤发育在坡积物、残积物或流石滩上，淀积层和母质层石块比例很高，发育很不完善，土体结构简单，土层浅薄，因而尽管森林土壤有机层和腐殖质层的碳含量较高，但整个土壤剖面的碳密度和储量仍然较低12。研究还发现，SF、FF和BF土壤有机层的碳储量分别为29.38(1.28) t hm-2、22.70(1.20) t hm-2和8.63(0.95) t hm-2，有机层和腐殖质层的碳储量分别占整个土壤剖面的92.8%、99.6%和78.7%，即TOC主要储存于土壤有机层和腐殖质层。这除了高山峡谷地带森林的土层较薄以外，还与高海拔地带的低温限制有关。受低温限制，土壤微生物活性较低，森林地表的有机物质分解缓慢，因而相对于同纬度的低海拔森林而言，具有较厚的土壤有机层和腐殖质层，成为森林土壤有机碳的主要储库6。易氧化有机碳(ROC)是TOC的重要组成部分，但由于它的易分解性和不稳定性，其与TOC的比例能反映土壤有机碳库的稳定性，因而在全球碳循环中具有重要意义20。本项研究表明，所有森林土壤剖面上的ROC/TOC的比值随着土壤深度的增加而降低，但SF、FF和BF土壤有机层和腐殖质层的ROC/TOC的比例分别为31.1%、36.9%和24.5%。较高的TOC和ROC储存于森林土壤有机层和腐殖质层的特征意味着人为干扰导致的林地微气候的变化和全球变暖等导致的微生物活性升高可能对研究区域内的土壤碳源/汇格局产生深远影响。3.2 TN和TP的储量特征土壤有机层和腐殖质层作为植被与土壤之间进行物质循环和能量转换的最活跃的生态界面6，在森林生态系统中扮演着植物生长的源(Source)和汇(Sink)。对SF、 FF和BF土壤有机层和矿质土壤层的研究表明，矿质土壤中TN和TP的储量显著高于有机层，整个土壤剖面上大于80%的N及98%的P储存在矿质土壤中，而且55%、99%和86%的N分别储存于SF、FF和BF的腐殖质层中，79%、95%和53%的P分别储存于SF、FF和BF的腐殖质层中。这与Finr等(2003)对芬兰东部过熟挪威云杉林的研究结果一致，表明绝大多数N库储存在土壤中21，也与Rode (1999)对欧石南丛生灌丛演替系列的研究结果相似，表明80%以上的植物有效养分储存于有机层矿质土壤系统中22。这也说明了对较为敏感的有机层和腐殖质层的干扰会直接或间接导致N、P储量发生较大的变化。川西亚高山地区植物的细根主要分布在腐殖质层中，且主要从腐殖质层吸取营养。因此，土壤腐殖质层N和P储量的分布格局可能是维持亚高山林木营养与生长的重要生态学机制之一。References（居中，小五号）（参考文献宋体、六号）（采用顺序编码制，依照文中出现的先后顺序来排列）（文献列写中采用半角标点，故逗号、点号、冒号后有空格，前括号前有空格，但后括号后、波浪线前后都不用空格）（所有的作者都必须列出；各作者之间都用逗号隔开；作者英文名姓前名后，姓全名简，姓只首字母大写，姓与名间空1格，名与名间不空；不要缩写点）（论文英文题名一般只首词首字母和专有名词有大写外都小写；图书英文名称首词和实词的首字母都大写）（刊名英文用斜体、缩写，不要缩写点，若不会缩写则保留全称，刊名为1个单词则不缩写，各实词首字母大写）（卷号粗体，期号写在括号里，起止页码都要写完整 ）（引用国内文献时，均采用英文数据著录（但原文无英文数据者除外，不必自行翻译），同时用“( )”著录作者中文姓名、期刊或出版地中文名称以与中、外英文文献相区别）1 Chapin FS III, Matson PA, Mooney HA. 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