目前对土壤腐殖物质的研究主要集中在腐殖物质变化与土壤肥力的关系(李忠佩等，2002)、施肥对土壤腐殖物质组分性质的改善作用(窦森等，1995；姜岩等，1998；史吉平等，2002)、杉木(Cunninghamia lanceolata)林不同经营措施形成的针阔混交林对土壤腐殖质的影响(杨玉盛等，1996；邱仁辉等，1998；李振问，2004)以及不同栽植代数、不同发育时期杉木林土壤腐殖质的化学特性等几个方面(李夷荔等，2001；杨玉盛等，1999)。落叶松(Larix olgensis)是我国东北地区主要的造林树种，以往国内对落叶松林的研究主要体现在林地生产力及土壤理化性质变化(王秀石，1982；陈立新等，1998；白尚斌等，2001)、施肥对土壤养分、生化活性的影响(陈立新，2004a)，土壤微生物及生化活性(陈立新，2004b；阎德仁等，1995)，以及连载林分引起地力下降(陈乃全等，1990；孙翠玲等，1997；陆秀君等，1999)等方面，但对不同发育阶段及连载林分的土壤腐殖物质组分变化的研究报道较少(阎德仁，1994；陈立新，2004b)，尤其是腐殖物质组分对土壤酸度的影响尚属空白。本文通过落叶松人工林不同发育阶段及二代林土壤腐殖物质组分变化, 及其与林地土壤活性酸(pH值)、交换性酸和水解性总酸度相关关系的研究，揭示落叶松人工林不同发育阶段及连栽后土壤肥力退化的机制，为科学防治落叶松人工林地力衰退提供依据。

1 试验地概况

试验地位于吉林省九台市行政区域土们岭铁路林场(44°06′N, 126°02′E)。本区是长白山向西部松辽平原过渡的丘陵地带，最高海拔542 m。大陆性季风气候，最高气温42 ℃，最低气温－36 ℃，年均气温5 ℃，年降水量200~849 mm，无霜期130~140 d。原始植被为红松(Pinus koraiensis)阔叶混交林，人为形成了天然蒙古栎(Quercus mongolicus)次生林和各种人工林植被。地带性土壤为暗棕壤，呈微酸性。

2 试验方法 2.1 样地设置和土壤样品的采集

在相似立地条件不同林龄(即幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林)的落叶松人工纯林、二代林和次生林各选择3块固定标准地，共18块标准地。在每块标准地内进行每木检尺，调查林木生长状况。林地立地条件、林木生长调查结果见表 1。每块标准地各选择3株标准木，并在每一株标准木的周围(1~2 m)按不同方位(东、西、南、北、西南)设置5个采样点，挖出0~20 cm表层细根，采用抖落法收集根际土壤混合样品。非根际土壤的采集是在各标准地内，沿S形曲线进行布点，采集0~20、20~40和40~60 cm的土壤进行分析。

2.2 土壤样品的分析

测定有机质含量用重铬酸钾氧化法；土壤腐殖物质组分和特性用焦磷酸钠浸提-重铬酸钾氧化法(中国科学院南京土壤研究所, 1978；文启孝, 1984)；交换性酸测定用1 mol·L^-1KCl交换-中和滴定法(中国土壤学会农业化学专业委员会，1983；刘菊秀等，2000)；活性酸测定用电位法；土壤水解性总酸测定用醋酸钠水解-中和滴定法(中国科学院南京土壤研究所, 1978)。

3 结果与分析 3.1 土壤有机质的演变

落叶松人工林不同发育阶段根际与非根际土壤有机质从幼龄林到近熟林随着林龄的增大而增大，近熟林以后降低(表 2)。这主要是由于种植落叶松林后增加了土壤归还物，而森林郁闭又使林下处于温凉潮湿状态，减缓了枯落物的分解速率，有利于有机质的积累；近熟林以后由于林木生长的加快，加速了有机质分解，从而使土壤有机质降低。

落叶松人工林各年龄阶段土壤有机质含量根际大于非根际，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林根际土壤有机质分别是非根际土壤有机质的4.7、3.0、2.3和2.9倍。对根际与非根际土壤有机质进行差异性检验，结果表明各年龄阶段根际与非根际间土壤有机质差异均达到极显著水平。

落叶松人工纯林不同发育阶段与次生林相比，根际土壤有机质含量略有提高，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林根际土壤有机质分别比次生林根际土有机质提高7.56%、18.09%、30.11%和1.53%；非根际土壤有机质与次生林相比，幼龄林、中龄林、成熟林分别下降42.78%、1.35%和13.94%，近熟林提高42.97%。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，根际土壤有机质含量降低4.53%，但差异未达到显著水平。非根际土壤有机质含量提高46.44%，差异达到了显著水平。可能是一代林成熟后, 枯落物和采伐剩余物归还于地面，土壤有机质得以补充的结果(孙启武等，2003)。

3.2 土壤腐殖物质组分的演变 3.2.1 胡敏酸组分(HA)的演变

土壤胡敏酸(HA)是土壤腐殖质的重要组成部分, 是土壤腐殖质中最活跃的部分，它的含量及特性在一定程度上能反映土壤腐殖质的类型和性质，它可以增加土壤保持养分和水分的能力, 并促进土壤结构体的形成。土壤腐殖化程度(土壤胡敏酸含碳量占土壤全碳量的百分比)是衡量土壤腐殖质品质优劣的标志之一。在落叶松人工林林地上大量的腐殖质沉积在表层土壤中，表层土壤颜色较深，呈暗灰黑色；下层土壤中的腐殖质含量降低，并且富啡酸含量较多，因此颜色较浅，一般为暗灰棕色。结果表明，落叶松人工林根际与非根际土壤胡敏酸含量从幼龄林到中龄林随着林龄的增大而增大，根际在中龄林以后基本保持不变，非根际在中龄林以后呈波动降低趋势(表 2)。根际土壤胡敏酸碳含量占腐殖酸总碳量的百分比随着林龄的增大呈上升趋势。表明落叶松人工林幼龄林到成熟林胡敏酸含量和腐殖化程度呈增加趋势, 即随林龄的增加土壤腐殖化程度增强, 腐殖质的分子量变大，复杂程度增加，腐殖质品质变好，有利于树木生长。

落叶松林各年龄阶段土壤胡敏酸含量为根际土大于非根际土，幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林根际土壤胡敏酸含碳量分别是非根际土壤胡敏酸含碳量的1.4、1.2、1.3和1.5倍。

落叶松人工纯林不同发育阶段幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林根际土壤胡敏酸含碳量分别比次生林减少45.93%、20.94%、23.76%和22.47%。非根际土壤胡敏酸含碳量与次生林相比，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林分别下降42.65%、2.78%、17.15%、22.61%。表明凋落物组分的变化使土壤微生物种群也发生了改变，从而造成土壤腐殖物质组分发生改变。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，根际和非根际土壤胡敏酸含碳量分别提高59.86%和43.69%，差异达到了极显著或显著水平。落叶松二代幼龄林根际和非根际土壤胡敏酸含碳量占腐殖酸总碳量的百分比大于一代幼龄林。表明落叶松二代幼龄林胡敏酸含量和腐殖化程度呈增加趋势，即二代幼龄林土壤腐殖化程度增强, 腐殖质分子量变大，复杂程度增加，腐殖质品质变好。

3.2.2 富啡酸组分(FA)的演变

落叶松人工林不同发育阶段根际土壤富啡酸含碳量从幼龄林到中龄林随着林龄的增大而降低，中龄林以后增加，到近熟林达到最大值，之后降低。非根际土壤富啡酸含碳量从幼龄林到近熟林随着林龄的增大而增大，到近熟林达到最大值，之后降低。落叶松各年龄阶段土壤富啡酸含碳量根际大于非根际土壤，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林根际土壤富啡酸含碳量分别是非根际土壤富啡酸含碳量的5.6、2.6、3.7和6.7倍(见表 2)。

落叶松人工纯林不同发育阶段根际土壤富啡酸含碳量与次生林相比，除近熟林以外，幼龄林、中龄林、成熟林均降低18.34%、28.22%和11.27%。落叶松各年龄阶段非根际土壤富啡酸含碳量与次生林非根际土壤富啡酸含碳量相比，幼龄林、成熟林分别下降18.23%和25.26%，中龄林、近熟林提高56.25%和66.41%。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，根际土壤富啡酸含碳量降低35.8%，非根际土壤富啡酸含碳量提高47.45%。

3.2.3 胡敏素的演变

落叶松人工林不同发育阶段根际与非根际土壤胡敏素含碳量从幼龄林到近熟林随着林龄的增大而增大，近熟林以后降低。根际土壤胡敏素含碳量占腐殖酸总碳量的百分比随着林龄的增大呈下降趋势，非根际土壤则相反。落叶松各年龄阶段土壤胡敏素含碳量根际大于非根际，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林根际土壤胡敏素含碳量分别是非根际的8.2、5.8、2.1和2.9倍(见表 2)。

落叶松人工纯林不同发育阶段与次生林相比，根际土壤胡敏素含碳量均提高，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林分别比次生林提高74.61%、98.51%、90.76%和32.93%。各年龄阶段非根际土壤胡敏素含碳量与次生林相比，除近熟林、成熟林外，幼龄林、中龄林均下降。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，根际土壤胡敏素含碳量降低1.98%，非根际提高49.5%。

3.2.4 土壤腐殖质中胡敏酸含碳量与富啡酸含碳量比值(HA/FA)

落叶松不同发育阶段根际与非根际胡敏酸与富啡酸比值(HA/FA)为幼龄林到中龄林增加，中龄林到近熟林降低，近熟林到成熟林增加。中龄林根际与非根际土壤分别比幼龄林大1.75和0.96；近熟林比幼龄林小0.04和0.15；成熟林比幼龄林大3.09和4.45。表明中龄林比幼龄林林地土壤腐殖酸类含碳量增加，土壤腐殖质化程度和团粒化作用增强，土壤腐殖质品质变好。中龄林以后随着林地郁闭度增大，林下植被减少，土壤细菌数量也随之减少，凋落物分解缓慢并增厚，造成近熟林土壤腐殖质中胡敏酸与富啡酸含碳量比值(HA/FA)降低。近熟林以后由于林地疏伐，林地郁闭度减小，林地光照充足，林下植被种类增多，并且草本、灌木生长旺盛，凋落物组成也发生了根本变化，土壤微生物数量也随之增加，凋落物分解速度加快，使成熟林胡敏酸与富啡酸比值(HA/FA)增高(崔国发等, 2000)(表 2)。

落叶松不同发育阶段与天然次生林相比，腐殖质组成中胡敏酸与富啡酸含碳量比值(HA/FA)，幼龄林和近熟林根际与非根际土壤分别减少0.12、0.49和0.16、0.64，中龄林和成熟林根际与非根际土壤分别增加1.63、0.47和2.97、3.67。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，腐殖质组成中胡敏酸与富啡酸含碳量比值(HA/FA)根际与非根际土壤增大1.28和0.2。

3.3 土壤腐殖物质组分对土壤酸度的影响

土壤腐殖物质的组分和含量是决定土壤酸度大小的因子之一。一般来说，腐殖质含量高，土壤的酸度偏大。胡敏酸呈弱酸反应，其含量高则土壤酸度小，富啡酸呈强酸性，其含量高则土壤酸度大(陈恩凤，1990)。

在温暖适宜的气候条件下, 胡敏酸形成过程强烈，胡敏酸的水溶液呈微酸性，胡敏酸及其盐类在环境条件发生改变, 如干燥、冻结及其与土壤矿物质相互作用时，成为不溶于水的比较稳定的黑色物质(崔国发等, 2000)。在东北东部山地的气候条件下，落叶松人工林土壤腐殖质类型介于粗腐殖质类型和软腐殖质类型之间，凋落物分解产生的腐殖物质组分中，胡敏酸含碳量和富啡酸含碳量比例适中，林地土壤以胡敏酸为主，根际土壤以富啡酸为主，并且林地土壤随着林龄的增大, 胡敏酸含碳量与富啡酸含碳量的比例(HA/FA)有增大的趋势(表 2)。

土壤腐殖物质组分与酸度的相关关系随着年龄的变化而变化(表 3)，并且不同发育阶段根际土壤胡敏酸、富啡酸、胡敏素含碳量与根际土壤活性酸(pH值)、交换性酸、水解性酸相关性密切。幼龄林到中龄林，根际土壤活性酸(pH值)、交换性酸、交换性铝随着胡敏酸碳量增加而增大，根际土壤活性酸(pH值)与富啡酸碳量则相反；在近熟林阶段根际土壤活性酸(pH值)、交换性酸、交换性氢、交换性铝随根际土壤胡敏酸碳量、富啡酸碳量增加而降低，水解性总酸度则相反；成熟林阶段根际土壤活性酸(pH值)、交换性氢随根际土壤胡敏酸碳量增加而降低，水解性总酸度、交换性酸、交换性铝则相反。

3.4 土壤有机质含量对交换性铝的影响

对落叶松不同发育阶段根际与非根际土壤中交换性铝含量与有机质含量进行一元线性回归分析，结果表明，除近熟林根际土壤中交换态铝与有机质含量呈一定的正相关关系外，幼龄林、中龄林、成熟林根际与非根际土壤和近熟林非根际土壤中交换态铝与有机质含量呈负相关关系，即土壤中交换态铝随有机质含量的增加而降低(表 4)，但这种关系只有在近熟林非根际土壤才达到显著负相关(Watanabe et al., 2001)。这是因为有机质含量增加，土壤胶体表面有机酸提供的负电荷数量相应增加(Skyllberg，1999)，有机酸的官能团与土壤溶液中Al³⁺离子配合, 形成有机结合态铝，还有一部分转化为对植物毒性较小的腐殖质铝被保留在土壤中, 这部分铝虽然毒性较小, 但活性较大, 很容易发生形态上的转变，所以降低了土壤溶液中铝的浓度。在多数土壤中，作为总酸度一部分的交换性Al含量较低。因为Al大部分被粘粒或有机质中的羟基束缚着(Simonsson，2000)，所以K、Na、Ca的中性盐只能从土壤中提取出有限的Al，在有机质中，甚至三价Al的大部分被非常牢固地束缚着，Al被羟基化而不能用一般中性盐阳离子提取出来。即使有机质含量高的土壤存在大量的Al、呈强酸性，仍很少产生铝毒现象。

4 结论与讨论

落叶松人工林不同发育阶段根际与非根际土壤有机质含量、胡敏酸含碳量、胡敏素含碳量、HA/FA值及非根际土壤富啡酸含碳量从幼龄林到中龄林随着林龄的增大而增大，根际土壤富啡酸含碳量则相反；根际与非根际土壤有机质含量、富啡酸含碳量、非根际土壤胡敏素含碳量从中龄林到近熟林随着林龄的增大而增大；根际与非根际土壤有机质含量、富啡酸含碳量、胡敏素含碳量、非根际土壤胡敏酸含碳量从近熟林到成熟林随着林龄的增大而降低。

落叶松人工纯林不同发育阶段与次生林相比，根际土壤有机质含量、胡敏素含碳量提高，根际胡敏酸含碳量、富啡酸含碳量(近熟林除外)以及非根际土壤有机质(近熟林除外)、胡敏酸含碳量、土壤富啡酸含碳量(中龄林、近熟林除外)、土壤胡敏素含碳量(近熟林、成熟林除外)降低。土壤腐殖化程度(土壤中胡敏酸占全C的百分比)和土壤腐殖质中胡敏酸与富啡酸比值为次生林大于幼龄林和近熟林。为了调节落叶松人工林土壤腐殖质组成和土壤酸度，改善林地凋落物的组成，以减弱酸性淋溶作用，在生产中可以采取近自然化经营改造技术对人工纯林林分结构进行改造，即在落叶松人工林林分郁闭后，及时抚育间伐。通过带状抚育间伐或加大抚育间伐强度，增强林地光照，引进天然阔叶树、灌木和草本植物，形成乔、灌、草复层异龄林，从而改变凋落物的组成，增强人工林自肥能力，维护人工生态系统的稳定性。

落叶松二代幼龄林与一代幼龄林相比，根际土壤有机质含量、根际土壤富啡酸含碳量、根际土壤胡敏素分别降低4.53%、35.8%及1.98%。而非根际土壤有机质含量、根际和非根际土壤胡敏酸含碳量、非根际土壤富啡酸含碳量、非根际土壤胡敏素含碳量分别提高46.44%、59.86%、43.69%、47.45%和49.5%。表明落叶松二代幼龄林胡敏酸含量和腐殖化程度呈增加趋势，即二代幼龄林土壤腐殖化程度增强, 腐殖质的分子量变大，复杂程度增加，腐殖质品质变好。

幼龄林、中龄林、成熟林根际与非根际土壤和近熟林非根际土壤中交换态铝与有机质含量呈负相关。土壤腐殖物质组分与酸度的相关关系随着年龄的变化而变化，并且不同发育阶段根际土壤胡敏酸碳量、富啡酸碳量、胡敏素含碳量与根际土壤活性酸(pH值)、交换性酸、水解性酸相关性密切。