聶林紅，戴全厚，喻理飛，肖衛(wèi)平，李颯

(貴州大學(xué)林學(xué)院，550025，貴陽)

植被群落的形成是土壤與植物相互影響、相互作用的結(jié)果［1］，它的變化總是與土壤的演化相關(guān)聯(lián)，土壤的分異導(dǎo)致植被的變化，植被的變化影響著土壤的發(fā)育。土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為植被的存在和生長提供必要的條件，而植被類型的不同也會影響土壤養(yǎng)分的形成和循環(huán)，土壤理化性狀是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)［2-7］。目前針對我國不同植被類型土壤養(yǎng)分的研究較多，對貴州喀斯特地區(qū)的不同植被類型土壤養(yǎng)分也進(jìn)行了一些研究。張忠華等［8］對茂蘭自然保護(hù)區(qū)的常綠落葉闊葉混交林研究表明，各土壤養(yǎng)分指標(biāo)均具有良好的空間自相關(guān)性，且土壤養(yǎng)分的空間變異性顯著影響群落中樹種的組成與空間分布。張傳余［9］對喀斯特地區(qū)不同群落演替階段的土壤養(yǎng)分研究表明，不同群落演替階段的土壤養(yǎng)分存在一定差異;郗靜［10］對不同林齡的香椿(Toona sinensis A.Juss.)人工林土壤養(yǎng)分研究表明，土壤養(yǎng)分隨林齡的增加而增加;胡忠良等［11］對貴州中部喀斯特地區(qū)的喬木林、灌木林和灌草叢等土壤養(yǎng)分研究表明，土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性在灌木林下最高。近年來由于赤水河流域植被被破壞，水土流失加重，水土流失面積達(dá)9 521.84 km2，生態(tài)環(huán)境日益遭到破壞［12］。為了能進(jìn)一步做好貴州省境內(nèi)赤水河上游的水土保持工作，保護(hù)好國酒茅臺酒廠的水源，筆者對茅臺水源功能區(qū)的馬尾松(Pinus massoniana Lamb)林、柏木(Cupressus funebris Endl.)林和馬尾松+柏木混交林3種針葉林類型的土壤養(yǎng)分進(jìn)行了研究，以期為該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和政府決策提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于赤水河上游，該區(qū)屬中亞熱帶常綠闊葉林亞帶的黔北山原山地常綠櫟林馬尾松林柏木林地區(qū)，大地構(gòu)造上從寒武系到三迭紀(jì)，除泥盆、石炭系地層缺失外，各期地層在地表均有出露，且多沿構(gòu)造線呈寬窄不同的帶狀分布［13］。氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫15℃左右，≥10℃的年積溫5 000～5 500℃，無霜期340 d左右，多年平均降雨量為1 037.3 mm［14-15］，其中 ＞80 mm 的降雨主要集中在 4—10月份，最大降雨出現(xiàn)在 6、7月份［16］。森林土壤主要有黃壤、石灰土、紫色土、黃紅壤等［17］。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置及土樣采集

每種林型按20 m×20 m進(jìn)行設(shè)置，每個林型重復(fù)3次，共設(shè)置9塊臨時標(biāo)準(zhǔn)地，并調(diào)查樣地的植被種類和生長情況及樣地的土壤類型、海拔、坡位、坡向、坡度等立地因子，具體調(diào)查情況見表1。在樣地范圍內(nèi)利用S型取樣法布置3個采樣點(diǎn)，取0～20 cm的表層土壤。采集樣品時先去除地表枯落物，將樣品自然風(fēng)干后去除有機(jī)殘體和雜質(zhì)等，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干過篩并進(jìn)行各個指標(biāo)的測定。

2.2 樣品測定

土壤測定包括有效磷、速效鉀、堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值等，測定方法按照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》(第2 版)［18］進(jìn)行測定。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS13.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同針葉林土壤養(yǎng)分比較

表2示出不同針葉林土壤養(yǎng)分情況?？梢钥闯?，馬尾松林的土壤均呈酸性，柏木林呈中性及弱堿性，馬尾松+柏木混交林則酸性和中性及弱堿性均有分布。在土壤各養(yǎng)分中，不同林型土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異。柏木林的平均速效鉀、堿解氮和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，分別為 78.48 mg/kg、115.66 mg/kg、92.84 g/kg，其次為馬尾松+柏木混交林，分別為 29.45 mg/kg、83.30 mg/kg、79.63 g/kg，馬尾松林的最小分別為29.42 mg/kg、27.77 mg/kg、43.25 g/kg。而馬尾松+柏木混交林的平均有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為73.98 mg/kg，馬尾松次之，為52.81 mg/kg，柏木林最小，為 41.09 mg/kg。對于全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松+柏木混交林較高，為2.31 g/kg，柏木林次之，為 2.00 g/kg，馬尾松最小，為0.78 g/kg。以上結(jié)果表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異，其中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為柏木林＞馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林＞柏木林。

表1 不同針葉林基本情況調(diào)查表Tab.1 Basic questionnaire of different coniferous forest

由表3可知:不同針葉林的土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異性，其中馬尾松林和柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及 pH值差異顯著，P值均小于0.05，而有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均不顯著;同時，馬尾松林和柏木林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著而與馬尾松+柏木混交林則差異不顯著。另外，馬尾松+柏木混交林與柏木林除全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，其他則均不顯著。表明不同針葉林土壤養(yǎng)分含量及pH值雖有一定的差異，但差異顯著性有所不同，其中馬尾松林與柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著，而柏木林除與馬尾松+柏木混交林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，與其他則均不存在顯著性。

3.2 土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

從表4可以看出，不同土壤養(yǎng)分及pH值之間存在一定的相關(guān)性。全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈中度正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.603、0.431、0.684、0.686;有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不顯著外與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值相關(guān)性顯著。另外，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值的相關(guān)系數(shù)均較低，相關(guān)性不顯著;速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與pH值相關(guān)性不顯著外，與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在著顯著相關(guān)性。

表2 不同針葉林土壤養(yǎng)分情況Tab.2 Average soil nutrients of different coniferous forest

表3 不同針葉林土壤養(yǎng)分方差分析LSD檢驗(yàn)表Tab.3 ANOVA LSD test table of soil nutrients of different coniferous forest

表4 不同土壤養(yǎng)分及pH值相關(guān)性分析表Tab.4 Correlation analysis of different soil nutrient and pH

3.3 不同針葉林土壤養(yǎng)分等級評價

表5示出全國第2次土壤普查土壤養(yǎng)分等級評價標(biāo)準(zhǔn)［19］，將土壤養(yǎng)分分為很豐富、豐富、中等、較缺乏、缺乏、很缺6個等級。由于目前還沒有專門針對森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級標(biāo)準(zhǔn)，只有趙其國［20］對森林土壤的紅壤進(jìn)行了等級劃分;因此我們參照耕地的評價標(biāo)準(zhǔn)對各針葉林養(yǎng)分進(jìn)行了評價，結(jié)果如表6所示。可以看出:3種針葉林的有效磷及有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為豐富以上，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林則為很缺和較缺乏，柏木林為很缺、較缺乏及中等，馬尾松+柏木混交林為缺乏和很缺。堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林為缺乏及很缺，柏木林為中等及豐富，混交林則在缺乏與豐富之間。全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林為缺乏及較缺乏，其他2種林型均為中等以上。總體來看，3種林型的有效磷和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，均在豐富以上;速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則較低，均在中等以下;而堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在豐富和很缺之間;全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林則較低，在較缺乏以下，柏木林和馬尾松+柏木混交林則較高，處于中等以上。

4 結(jié)論

1)通過對3種針葉林土壤養(yǎng)分分析表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分之間存在一定的差異，各平均土壤養(yǎng)分中，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為:柏木林＞馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林＞柏木林，而全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為:馬尾松+柏木混交林＞柏木林＞馬尾松林，這種不同針葉林之間的養(yǎng)分差異與各林分的結(jié)構(gòu)組成以及養(yǎng)分的循環(huán)利用能力有著密切關(guān)系。另外，不同針葉林土壤養(yǎng)分之間的酸堿度也存在一定的差異，馬尾松林土壤呈酸性，柏木林呈中性及弱堿性，馬尾松+柏木混交林則酸性和中性及弱堿性均有分布，從而表明馬尾松可以在酸性、中性及弱堿性土壤上生長，但馬尾松更適合在酸性土壤上生長，柏木則更適合在中性及弱堿性土壤上生長，長期生長馬尾松的純林能夠引起土壤酸化。

表5 土壤養(yǎng)分等級評價標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 Evaluation criteria of soil nutrient grade

表6 不同針葉林土壤養(yǎng)分等級Tab.6 Classification table of the average soil nutrients in different coniferous forest

2)統(tǒng)計分析表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分及 pH值存在一定的差異，其中馬尾松林與柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及 pH值差異顯著，另外，柏木林除與馬尾松+柏木混交林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，與其他則均不存在顯著性。

3)相關(guān)分析表明，不同土壤養(yǎng)分及pH值之間存在一定的相關(guān)性，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在著顯著的相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不顯著外與其他土壤養(yǎng)分及pH值相關(guān)性顯著。另外，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與所有土壤養(yǎng)分含量及pH值的相關(guān)系數(shù)均較低，相關(guān)性不顯著，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與pH值相關(guān)性不顯著外，與其他土壤養(yǎng)分均存在著顯著相關(guān)性。

4)參照土壤養(yǎng)分等級評價標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，3種針葉林的有效磷和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高均在豐富以上，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則較低均在中等以下，而堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在豐富和很缺之間，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松則較低在較缺乏以下，柏木林和馬尾松+柏木混交林則質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高處于中等以上。由于目前還沒有專門針對森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級標(biāo)準(zhǔn)，因此適當(dāng)參照耕地的分級標(biāo)準(zhǔn)，對不同林分的土壤養(yǎng)分情況進(jìn)行評價還是具有一定的參考價值的。關(guān)于森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級標(biāo)準(zhǔn)還有待于進(jìn)一步研究。

［1］李俊清.森林生態(tài)學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2006:110-136

［2］陳晨，高明，鄭杰炳，等.縉云山不同森林植被下土壤理化性狀研究［J］.西南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，32(3):88-91

［3］常超，謝宗強(qiáng)，熊高明，等.三峽庫區(qū)不同植被類型土壤養(yǎng)分特征［J］.生態(tài)學(xué)報，2009，29(1):5978-5985

［4］張鳳杰，烏云娜，楊寶靈，等.呼倫貝爾草原土壤養(yǎng)分與植物群落數(shù)量特征的空間異質(zhì)性［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，18(2):173-177

［5］陳海霞，付為國，王守才，等.鎮(zhèn)江內(nèi)江濕地植物群落演替過程中土壤養(yǎng)分動態(tài)研究［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16(5):1475-1480

［6］夏體淵，段昌群，張彩仙，等.桉樹人工林與鄰近區(qū)域群落土壤肥力研究［J］.云南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，32(1):118-123

［7］Tian Guangming，Wang Feier，Chen Yingxu，et al.Effect of different vegetation systems on soil erosion and soil nutrients in red soil region of southeastern China［J］.Pedosphere，2003，13(2):121-128

［8］張忠華，胡剛，祝介東，等.喀斯特森林土壤養(yǎng)分的空間異質(zhì)性及其對樹種分布的影響［J］.植物生態(tài)學(xué)報，2011，35(10):1038-1049

［9］張傳余.退化喀斯特森林更新類型、特征與育林對策［D］.貴陽:貴州大學(xué)，2011:66-77

［10］郗靜.香椿人工林水土保持效益研究［D］.貴陽:貴州大學(xué)，2011:35-40

［11］胡忠良，潘根興，李戀卿，等.貴州喀斯特山區(qū)不同植被下土壤C、P、K含量和空間異質(zhì)性［J］.生態(tài)學(xué)報，2009，29(8):4187-4192

［12］鄒翔，薛小紅，趙健.赤水河流域水土流失特點(diǎn)與分區(qū)防治研究［J］.長江科學(xué)院院報，2010，27(8):12-15

［13］黃威廉，屠玉麟，楊龍.貴州植被［M］.貴陽:貴州人民出版社，1988:355-368

［14］冷茂芳.仁懷市撐綠竹引種栽培研究［J］.中國園藝文摘，2009(6):12-37

［15］楊承富，林德洪，左德寶.貴州省仁懷市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律研究［J］.中國水運(yùn)，2008，8(8):165-166

［16］孫修貴.中國主要城市降雨雨強(qiáng)分布和Ku波段的降雨衰減［M］.北京:氣象出版社，2004:135

［17］《中國森林立地類型》編寫組.中國森林立地類型［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1995:888-897

［18］全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心.土壤分析技術(shù)規(guī)范:第二版［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2006:36-67

［19］韓磊，李銳，朱會利.安塞縣農(nóng)田土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，39(5):91-97

［20］趙其國.紅壤物質(zhì)循環(huán)及其調(diào)控［M］.北京:科學(xué)出版社，2002:135