不同林龄人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响

陈雅轩; 艾昌奇; 陈艳梅; 王爽; 刘倩愿

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.020

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

不同林龄人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响

基础研究 | 更新时间：2026-04-17

- 不同林龄人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响
- Effects of Root Traits and Litter Characteristics on Soil Quality of Artificial Plantations of Different Stand Ages
- 水土保持学报 2026年40卷第2期页码：287-298
- 作者机构：
  
  河北师范大学地理科学学院，河北省环境演变与生态建设重点实验室，石家庄 050024
- 作者简介：
  
  陈雅轩（2001—），女，硕士研究生，主要从事森林生态研究。E-mail： cyx15933626222@163.com
  刘倩愿（1990—），女，博士，副教授，主要从事森林生态研究。E-mail： qianyuan@hebtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(32301569)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.020
  中图分类号： S714.2
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.02.020
- 收稿：2025-09-08，
  
  修回：2025-10-16，
  
  录用：2025-10-21，
  
  网络首发：2025-12-31，
  
  纸质出版：2026-04-01
- 稿件说明：
移动端阅览
陈雅轩，艾昌奇，陈艳梅，等.不同林龄人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响［J］.水土保持学报，2026，40（2）：287-298.

CHEN Yaxuan， AI Changqi， CHEN Yanmei， et al. Effects of root traits and litter characteristics on soil quality of artificial plantations of different stand ages［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：287-298.
陈雅轩，艾昌奇，陈艳梅，等.不同林龄人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响［J］.水土保持学报，2026，40（2）：287-298. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.020. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.020.

CHEN Yaxuan， AI Changqi， CHEN Yanmei， et al. Effects of root traits and litter characteristics on soil quality of artificial plantations of different stand ages［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：287-298. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.020. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.020.

摘要

目的

探讨不同林龄人工林根系性状与枯落物特性对土壤质量的影响及其驱动作用，明确影响土壤质量随林龄增加而变化的关键植物因素。

方法

以不同林龄毛白杨（

Populus tomentosa

）、侧柏（

Platycladus orientalis

）和国槐（

Styphnolobium japonicum

）人工林为研究对象，测定其土壤理化性质、根系性状、枯落物碳氮质量分数与持水特性，并探讨根系与枯落物对土壤质量的驱动作用及其随林龄变化的规律。

结果

1）随林龄增加，人工林土壤质量指数均增大，相对高龄人工林土壤质量指数在树种间无显著差异。2）影响土壤质量指数的主要因素包括枯落物氮质量分数（贡献率为39.8%）、根系碳质量分数（21.3%）、根直径（12.4%）和枯落物自然水分体积分数（8.3%）。3）毛白杨和侧柏人工林土壤质量指数主要受枯落物（72.1%和56.9%）影响，国槐人工林土壤质量指数主要受根系性状（56.7%）影响。4）枯落物对土壤质量指数的影响随林龄增加而减小（83.0%~52.9%），而根系性状的影响则增大（17.0%~47.1%）。

结论

不同林龄和树种人工林根系性状、枯落物特性对土壤质量的影响不同，其土壤管理策略应根据根系和枯落物的特性进行优化，研究可为实践中基于林龄和树种差异的人工林生态系统理想群落构建提供依据。

Abstract

Objective

To explore the influence of root traits and litter characteristics of artificial plantations of different stand ages on soil quality and their driving effects， and to identify the key plant factors that affect the variation of soil quality with increasing stand age.

Methods

In this study，

Populus tomentosa

，

Platycladus orientalis

， and

Styphnolobium japonicum

plantations of different stand ages were taken as the research objects. The soil physicochemical properties， root traits， and the carbon and nitrogen contents and the water-holding capacity of the litter were determined， and the driving effects of roots and litter on soil quality and their variation patterns with increasing stand age were explored.

Results

1） The soil quality index of plantations increased with increasing stand age. There was no significant difference in the soil quality index among tree species in relatively old plantations. 2） The main factors affecting the soil quality index were the nitrogen content of litter （with a contribution rate of 39.8%）， the carbon content of root （21.3%）， root diameter （12.4%）， and natural water content of litter （8.3%）. 3） The soil quality indices of

P. tomentosa

and

P. orientalis

plantations were mainly affected by litter （72.1% and 56.9%）， while the soil quality index of

S. japonicum

plantations was mainly affected by root traits （56.7%）. 4） The impact of litter on the soil quality index decreased with increasing stand age （83.0%-52.9%）， while that of root traits increased （17.0%-47.1%）.

Conclusion

The effects of root traits and litter characteristics on soil quality in plantations of different stand ages and tree species are different， and the soil management strategies should be optimized according to the characteristics of roots and litter. This study can provide a theoretical basis for constructing the ideal community of plantation ecosystems based on differences in stand age and tree species.

关键词

Keywords

references

刘可意，杨佳，姜淑娜，等 . 基于最小数据集的典型黑土区不同林龄小黑杨土壤质量差异［J］. 生态学报， 2024 ， 44 （ 9 ）： 3623 - 3635 .

LIU K Y ， YANG J ， JIANG S N ， et al . Evaluation of differences in soil quality of Populus simonii × P. nigra （ P. Xiaohei ） of different stand ages in typical black soil areas based on a minimum data set ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2024 ， 44 （ 9 ）： 3623 - 3635 .

张和芬，孙瑞，杨川，等 . 基于最小数据集的云南橡胶林土壤质量评价［J］. 西北林学院学报， 2025 ， 40 （ 1 ）： 59 - 69 .

ZHANG H F ， SUN R ， YANG C ， et al . Soil quality evaluation of rubber plantations in Yunnan Province based on minimum data set ［J］. Journal of Northwest Forestry University ， 2025 ， 40 （ 1 ）： 59 - 69 .

ABBAS F ， HAMMAD H M ， ISHAQ W ， et al . A review of soil carbon dynamics resulting from agricultural practices ［J］. Journal of Environmental Management ， 2020 ， 268 ： e110319 .

徐华，袁海莉，王歆宇，等 . 根系形态和层次结构对根土复合体力学特性影响研究［J］. 岩土工程学报， 2022 ， 44 （ 5 ）： 926 - 935 .

XU H ， YUAN H L ， WANG X Y ， et al . Influences of morphology and hierarchy of roots on mechanical characteristics of root-soil composites ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2022 ， 44 （ 5 ）： 926 - 935 .

周志勇，徐梦瑶，王勇强，等 . 山西太岳山油松林土壤质量与有机碳稳定性随林龄的演变特征［J］. 北京林业大学学报， 2022 ， 44 （ 10 ）： 112 - 119 .

ZHOU Z Y ， XU M Y ， WANG Y Q ， et al . Evolutionary characteristics of soil quality and organic carbon stability with forest stand age for Pinus tabuliformis forests in the Taiyue Mountain of Shanxi Province， northern China ［J］. Journal of Beijing Forestry University ， 2022 ， 44 （ 10 ）： 112 - 119 .

金晓，陈丽华 . 晋西黄土区不同植被类型土壤抗冲性及表层根系分布特征［J］. 水土保持学报， 2019 ， 33 （ 6 ）： 120 - 126 .

JIN X ， CHEN L H . Soil anti-scourability and root distribution characteristics in surface soil under different vegetation types in the loess region of western Shanxi Province ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2019 ， 33 （ 6 ）： 120 - 126 .

王瑞，曲晓宇，林芳馨，等 . 不同造林密度杉木幼林生物量及碳储量空间结构研究［J］. 江西农业大学学报， 2025 ， 47 （ 4 ）： 992 - 1003 .

WANG R ， QU X Y ， LIN F X ， et al . Spatial structure of biomass and carbon stock in young Cunninghamia lanceolata forests with different afforestation densities ［J］. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis ， 2025 ， 47 （ 4 ）： 992 - 1003 .

HAN M G ， ZHU B . Linking root respiration to chemistry and morphology across species ［J］. Global Change Biology ， 2021 ， 27 （ 1 ）： 190 - 201 .

王丹丹，许海超，单志杰，等 . 黄土高原刺槐林地根系与枯落物对土壤侵蚀的影响［J］. 水土保持学报， 2023 ， 37 （ 2 ）： 83 - 89 .

WANG D D ， XU H C ， SHAN Z J ， et al . Effects of Robinia pseudoacacia litter cover and roots on soil erosion in the Loess Plateau， China ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 37 （ 2 ）： 83 - 89 .

范金花，谢汶天，曹球铫，等 . 川西亚高山森林苔藓与枯落物持水特征［J］. 山地学报， 2024 ， 42 （ 1 ）： 1 - 13 .

FAN J H ， XIE W T ， CAO Q Y ， et al . Water holding capacity of bryophytes and litter in subalpine forest in western Sichuan， China ［J］. Mountain Research ， 2024 ， 42 （ 1 ）： 1 - 13 .

SU S P ， LIU X E . The water storage function of litters and soil in five typical plantations in the northern and southern mountains of Lanzhou， northwest China ［J］. Sustainability ， 2022 ， 14 （ 14 ）： e8231 .

李鹏，陈璇，杨章旗，等 . 不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质的影响［J］. 水土保持学报， 2022 ， 36 （ 2 ）： 368 - 377 .

LI P ， CHEN X ， YANG Z Q ， et al . Effects of litter input on soil physical and chemical properties of Pinus massoniana plantations with different densities ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2022 ， 36 （ 2 ）： 368 - 377 .

张淑兰，韩勇，杨盼，等 . 汉江上游不同林龄麻栎林枯落物的水文功能评价［J］. 生态环境学报， 2022 ， 31 （ 1 ）： 44 - 51 .

ZHANG S L ， HAN Y ， YANG P ， et al . Evaluation of hydrological function of litter of Quercus acuvarius at different ages in the upper reaches of Han River ［J］. Ecology and Environmental Sciences ， 2022 ， 31 （ 1 ）： 44 - 51 .

耿琦，王海燕，张美娜，等 . 森林枯落物持水特性影响因素研究进展［J］. 生态科学， 2020 ， 39 （ 5 ）： 220 - 226 .

GENG Q ， WANG H Y ， ZHANG M N ， et al . Review on factors affecting water-holding characteristics of forest litter ［J］. Ecological Science ， 2020 ， 39 （ 5 ）： 220 - 226 .

吴晓光，刘龙，张宏飞，等 . 砒砂岩区主要造林树种枯落物持水性能及土壤物理性质［J］. 水土保持学报， 2020 ， 34 （ 4 ）： 137 - 144 .

WU X G ， LIU L ， ZHANG H F ， et al . Litter water-holding capacity and soil physical properties of main afforestation tree species in sandstone area ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2020 ， 34 （ 4 ）： 137 - 144 .

张轶超，乌艺恒，周梅，等 . 内蒙古大兴安岭南段山杨纯林与白桦纯林的枯落物层水文效应［J］. 林业科学研究， 2022 ， 35 （ 2 ）： 187 - 193 .

ZHANG Y C ， WU Y H ， ZHOU M ， et al . Hydrological effects of the humus layer of pure forest of Populus davidiana and Betula platyphylla in southern section of Daxing´anling Mountains， Inner Mongolia， China ［J］. Forest Research ， 2022 ， 35 （ 2 ）： 187 - 193 .

郭文芳，李鑫，陈艳梅，等 . 太行山坡地不同管理措施植被-土壤系统耦合关系［J］. 生态学报， 2023 ， 43 （ 15 ）： 6170 - 6181 .

GUO W F ， LI X ， CHEN Y M ， et al . Evaluation of the coupling relationship between vegetation and soil system under different management measures in Taihang Mountains ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2023 ， 43 （ 15 ）： 6170 - 6181 .

安花，蒙仲举，李浩年，等 . 库布齐沙漠不同林龄沙柳林对土壤酶活性的影响［J］. 水土保持通报， 2024 ， 44 （ 4 ）： 77 - 85 .

AN H ， MENG Z J ， LI H N ， et al . Effects of different ages of Salix psammophila forest on soil enzyme activity in hobq desert ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2024 ， 44 （ 4 ）： 77 - 85 .

李树宝，张丽娜，王树森，等 . 森林经营方式对不同林龄落叶松林枯落物及土壤水源涵养能力的影响［J］. 森林工程， 2023 ， 39 （ 2 ）： 12 - 21 .

LI S B ， ZHANG L N ， WANG S S ， et al . Effects of forest management methods on litter and soil water conservation capacity of Larix principis - rupprechtii plantation of different ages ［J］. Forest Engineering ， 2023 ， 39 （ 2 ）： 12 - 21 .

史丽娟，吕海涛，张树梓，等 . 白洋淀上游典型林分类型土壤理化性质及其化学计量特征［J］. 土壤通报， 2024 ， 55 （ 4 ）： 960 - 967 .

SHI L J ， LÜ H T ， ZHANG S Z ， et al . Soil physicochemical properties and stoichiometric characteristics of typical stand types in the upstream of Baiyangdian Lake ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2024 ， 55 （ 4 ）： 960 - 967 .

XU Y W ， GE X G ， ZHOU B Z ， et al . Variations in rhizosphere soil total phosphorus and bioavailable phosphorus with respect to the stand age in Pinus massoniana Lamb ［J］. Frontiers in Plant Science ， 2022 ， 13 ： e939683 .

刘可意 . 黑土区不同林龄小黑杨与大豆间作对土壤质量与微生物群落的影响［D］. 哈尔滨：东北林业大学， 2024 .

LIU K Y . The effects of intercropping between different ages of Populus simonii × P . nigra and soybean on soil quality and microbial community in black soil areas［D］. Harbin ： Northeast Forestry University ， 2024 .

孙佳慧，史海兰，陈科宇，等 . 植物细根功能性状的权衡关系研究进展［J］. 植物生态学报， 2023 ， 47 （ 8 ）： 1055 - 1070 .

SUN J H ， SHI H L ， CHEN K Y ， et al . Research advances on trade-off relationships of plant fine root functional traits ［J］. Chinese Journal of Plant Ecology ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 1055 - 1070 .

LIU Q Y ， CHEN Y X ， CHEN Y M . Nitrogen acquisition strategy shifts with tree age depending on root functional traits and soil properties in Larix principis - rupprechtii plantations ［J］. Frontiers in Plant Science ， 2024 ， 15 ： e1358367 .

LI Z W ， LIU Z ， GAO G Q ， et al . Shift from acquisitive to conservative root resource acquisition strategy associ ated with increasing tree age： A case study of Fraxinus mandshurica ［J］. Forests ， 2021 ， 12 （ 12 ）： e1797 .

刘琳，熊东红，张宝军，等 . 拉萨河谷杨树人工林枯落物蓄积特征及持水性能［J］. 干旱区研究， 2021 ， 38 （ 6 ）： 1674 - 1682 .

LIU L ， XIONG D H ， ZHANG B J ， et al . Litter storage and its water-holding capacity of Populus plantations in Lhasa River valley ［J］. Arid Zone Research ， 2021 ， 38 （ 6 ）： 1674 - 1682 .

刘倩愿，俞振东，张微微 . 河北坝上乔灌木植物根系无机和有机氮吸收速率及其偏好［J］. 植物生态学报， 2024 ， 48 （ 10 ）： 1361 - 1373 .

LIU Q Y ， YU Z D ， ZHANG W W . Uptake rate and preference of inorganic and organic nitrogen in roots of tree and shrub plants in Bashang， Hebei， China ［J］. Chinese Journal of Plant Ecology ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 1361 - 1373 .

KOCHIIERU M ， LAMORSKI K ， FEIZA V ， et al . Quantification of the relationship between root parameters and soil macropore parameters under different land use systems in Retisol ［J］. International Agrophysics ， 2020 ， 34 （ 3 ）： 301 - 308 .

ZHAO K ， YUE Y J ， QIN F C ， et al . Carbon storage and carbon pool characteristics of Larix gmelinii forest in Daxing´anling， Inner Mongolia， China ［J］. Frontiers in Forests and Global Change ， 2024 ， 7 ： e1419023 .

雷威肖 . 国槐基因组及芦丁生物合成研究［D］. 兰州：兰州大学， 2023 .

LEI W X . Genome sequence and rutin biosynthesis of Sophora Japonica ［D］. Lanzhou ： Lanzhou University ， 2023 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

模拟侵蚀、施肥和采样时间对东北黑土区土壤性质和质量的影响

等高反坡阶对坡耕地土壤质量的改良效果评价

基于MDS的滇池流域5种典型林分土壤质量评价

还林树种对紫色土团聚体分布和稳定性的影响

典型水蚀区坡耕地黑土质量的空间分异特征及影响因素