羅 紅吳建普邊巴多吉嘎瑪群宗朱雪林?

（1中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091）

（2西藏自治區(qū)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃研究院，拉薩 850000）

西藏人工造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分特征研究*

羅 紅1，2吳建普2邊巴多吉2嘎瑪群宗2朱雪林2?

（1中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091）

（2西藏自治區(qū)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃研究院，拉薩 850000）

為了掌握西藏?cái)M造林作業(yè)區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況，對(duì)6個(gè)地市524個(gè)造林作業(yè)區(qū)的土壤樣本進(jìn)行了養(yǎng)分測(cè)定和分析。結(jié)果表明：（1）土壤全鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀均處在“稍缺―極缺”水平：平均含量分別為6.26 g kg-1、8.7 mg kg-1、17.81 g kg-1和83.6 mg kg-1，全氮和全磷處在“中等―稍缺”水平：平均含量分別為1.39 g kg-1和0.72 g kg-1，堿解氮條件最好：平均含量為214.1 mg kg-1，全鉀條件最差。（2）6地市除堿解氮外，土壤中分別存在2至5個(gè)養(yǎng)分元素的缺乏，多數(shù)作業(yè)區(qū)全鉀、速效鉀和有效磷不足。阿里地區(qū)最缺有機(jī)質(zhì)，僅5.08 g kg-1，日喀則市、拉薩市和林芝市最缺全鉀，僅5.19～6.42 g kg-1，山南市和昌都市最缺有效磷，僅3.9～5.4 mg kg-1。此外，拉薩市、山南市和阿里地區(qū)多數(shù)作業(yè)區(qū)全氮不足，阿里地區(qū)、日喀則市和昌都市全磷不足，除昌都市外各地市有機(jī)質(zhì)不足的作業(yè)區(qū)居多。（3）地市間土壤養(yǎng)分含量差異顯著，但速效鉀、有機(jī)質(zhì)在日喀則市、拉薩市和山南市間差異均不顯著?？傮w而言，西藏造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分狀況較差，通過(guò)對(duì)西藏造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的特征分析，可為作業(yè)區(qū)造林后樹(shù)木生長(zhǎng)狀態(tài)的成因查尋提供科學(xué)依據(jù)，為進(jìn)一步提高造林質(zhì)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

土壤養(yǎng)分；造林；作業(yè)區(qū)；人工林；西藏；地市

土壤養(yǎng)分提供了植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，決定著植物的生長(zhǎng)狀況，其含量又直接影響林木的生長(zhǎng)發(fā)育，土壤養(yǎng)分的匱乏是制約樹(shù)木生長(zhǎng)的重要原因［1-3］。在全球氣候變化的背景下，擴(kuò)大森林面積被認(rèn)為是增匯減排的重要措施［4-5］，而推動(dòng)人工造林的發(fā)展是中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案中的一條重要措施［6］。人工造林作為擴(kuò)大森林資源和改善生態(tài)環(huán)境重要途徑，被認(rèn)為是吸收二氧化碳、減緩氣候變暖最有效且最具生態(tài)效應(yīng)的碳增匯方法之一［7-8］，人工林對(duì)生態(tài)環(huán)境具有重要價(jià)值和意義，其研究多年來(lái)一直是熱點(diǎn)，如作業(yè)區(qū)立地類(lèi)型的評(píng)價(jià)和劃分［9-10］、影響造林樹(shù)種的生長(zhǎng)因素［2，11］、人工林作為森林具有的各種生態(tài)功能及其影響等方面［12-14］。但人工造林研究多局限于造林后，造林前影響人工林生長(zhǎng)的潛在因素，特別是人工造林與土壤潛在關(guān)系的研究甚少。

西藏是國(guó)家重要的生態(tài)安全屏障，人工造林是西藏建設(shè)生態(tài)安全屏障的主要方式。近年來(lái)，西藏大力開(kāi)展了雅魯藏布江、怒江、拉薩河、年楚河、雅礱河和獅泉河（兩江四河）流域造林工作，預(yù)計(jì)今后每年投入人工造林的資金將達(dá)到數(shù)億乃至數(shù)十億元，人工造林成效是評(píng)定投資績(jī)效的唯一標(biāo)準(zhǔn)。掌握并改善作業(yè)區(qū)的土壤養(yǎng)分狀況，有利于提高造林成活率和林木的健康等級(jí)，是推動(dòng)造林技術(shù)提高的重要手段，對(duì)穩(wěn)固西藏生態(tài)安全屏障建設(shè)工作具有重要意義。本研究對(duì)“西藏自治區(qū)2016年度重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)公益林建設(shè)工程”6個(gè)地市造林作業(yè)區(qū)的土壤養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定和分析，其結(jié)果能夠?yàn)槲鞑厝斯ぴ炝肿鳂I(yè)提供設(shè)計(jì)依據(jù)，能夠促進(jìn)西藏人工造林技術(shù)的提升，豐富造林前作業(yè)區(qū)的土壤養(yǎng)分研究，為造林后樹(shù)木生長(zhǎng)狀態(tài)的成因查尋提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西藏位于中國(guó)西部、青藏高原西南部，地理坐標(biāo)26°50′～36°29′N(xiāo)、78°15′～99°07′E，面積約123 萬(wàn)km2，平均海拔4 000 m以上，總地勢(shì)西北高東南低，具有較明顯的季風(fēng)氣候性質(zhì)，相對(duì)高差大，氣候垂直變化明顯。西藏人工造林作業(yè)區(qū)主要分布在兩江四河流域的河谷灘地、階臺(tái)地、沖積地和山地緩坡上。西藏北部主要為草原荒漠生態(tài)系統(tǒng)，基本無(wú)人工造林，植被以耐寒抗風(fēng)的高山草類(lèi)和灌木類(lèi)植物占優(yōu)勢(shì)；中西部主要為干旱半干旱地區(qū)，造林樹(shù)種以楊樹(shù)、柳樹(shù)、榆樹(shù)和灌木樹(shù)種為主，而東部和東南部的林區(qū)造林樹(shù)種則以針葉樹(shù)為主。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及因子確定

外業(yè)調(diào)查確定作業(yè)區(qū)后，在作業(yè)區(qū)內(nèi)部選取土壤狀況最具代表性的區(qū)域進(jìn)行土壤取樣。根據(jù)造林栽植穴設(shè)計(jì)深度，土壤樣本一般選取0～80 cm深的土壤剖面混合土樣，土層厚度不及80 cm深的地區(qū)，土樣為至最底層的土壤剖面混合土樣，一個(gè)作業(yè)區(qū)取一份樣本。土壤樣本涉及西藏6個(gè)地市，在40余名工作人員及各地市縣林業(yè)局工作人員的共同參與下完成，外業(yè)調(diào)查歷時(shí)2個(gè)月（2015年6―8月），涉及524個(gè)造林作業(yè)區(qū)（圖1）。

由于研究區(qū)域廣，土樣多，測(cè)定工作量大，選取土壤養(yǎng)分中與植物生長(zhǎng)所需的大量元素氮（N）、磷（P）、鉀（K）有密切關(guān)系的有機(jī)質(zhì)（Organic matter，OM）、全氮（Total nitrogen，TN）、全磷（Total phosphorus，TP）、全鉀（Total potassium，TK）、堿解氮（Alkaline nitrogen，AN）、有效磷（Available phosphorus，AP）、速效鉀（Readily available potassium，AK）以及pH 等8個(gè)養(yǎng)分因子進(jìn)行測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

將取好的土樣放入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，之后研磨、過(guò)篩，備用。土壤養(yǎng)分分析采用常規(guī)方法［15-16］測(cè)定：用酸度計(jì)測(cè)定pH，重鉻酸鉀氧化―容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量，半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，氫氧化鈉熔融―鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，氫氧化鈉熔融―火焰光度法測(cè)定全鉀含量，堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮含量，碳酸氫鈉浸提―分光光度法測(cè)定有效磷含量，乙酸銨浸提―火焰光度法測(cè)定速效鉀含量。

圖1 西藏造林作業(yè)區(qū)土壤采樣點(diǎn)分布圖Fig. 1 Distribution of soil sampling points in the afforesting areas of Tibet

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2010和SPSS 18.0軟件，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，采用Kolmogorov-Smirnov Test（柯?tīng)柲Z夫-斯米爾諾夫檢驗(yàn)）分析數(shù)據(jù)的分布類(lèi)型、Spearman（斯伯曼/斯皮爾曼）相關(guān)性分析方法分析土壤養(yǎng)分因子之間的相關(guān)性，運(yùn)用Kruskal Wallis Test（克魯斯卡爾-沃利斯檢驗(yàn)）和中值檢驗(yàn)比較造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分在西藏6地市的差異，并進(jìn)一步采用Mann-Whitney U Test（曼-惠特尼U檢驗(yàn)）分析養(yǎng)分因子在兩兩地市之間的差異。結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［17-18］（表1），對(duì)養(yǎng)分測(cè)定值進(jìn)行土壤養(yǎng)分分級(jí)，計(jì)算算術(shù)平均值并分析其特征。

表1 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與豐缺指標(biāo)Table 1 Criteria for grading of soil nutrient status（GSNS）and index of abundance degree（IAD）

2 結(jié) 果

2.1 造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀及特征

西藏人工造林作業(yè)區(qū)的土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀見(jiàn)表2。

全區(qū)造林作業(yè)區(qū)土壤各養(yǎng)分分級(jí)均值在1.88～5.28之間（表2和圖2），其中全鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀豐缺度均為“稍缺―極缺”水平，缺乏程度表現(xiàn)為全鉀＞有效磷＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀。堿解氮的養(yǎng)分分級(jí)均值最小，其養(yǎng)分平均含量（算術(shù)平均值）為214.1 mg kg-1，為“豐―稍豐”水平，該養(yǎng)分的狀況最好。全氮和全磷平均含量分別為1.39 g kg-1、0.72 g kg-1，養(yǎng)分分級(jí)均值分別為3.14和3.15，為“中等―稍缺”水平。有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)平均含量分別為8.9 mg kg-1、83.6 mg kg-1和17.81 g kg-1，養(yǎng)分分級(jí)均值分別為4.79、4.19、4.23，為“稍缺―缺”水平。而全鉀平均含量為6.26 g kg-1，養(yǎng)分分級(jí)均值最大，為5.28，處于“缺―極缺”水平，條件最差。

西藏造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的變化幅度：有效磷變化范圍的倍率最大，極大值225.9 mg kg-1約為極小值0.1 mg kg-1的2 259倍，其次依次為有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀、全鉀和pH；有效磷的變異系數(shù)也最大，為219%，其次依次為有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀和pH，pH的變異系數(shù)和變化范圍倍率均最小。

全區(qū)造林作業(yè)區(qū)土壤p H算術(shù)平均值為6.99，中數(shù)為7.01，表明大部分造林地土壤酸堿度呈中性。

從數(shù)據(jù)分布類(lèi)型來(lái)看：pH呈正態(tài)分布，其背景值為6.98，全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布，其背景值分別為1.19 g kg-1、0.62 g kg-1、5.61 g kg-1、176.6 mg kg-1、61.5 mg kg-1和11.13 g kg-1，而有效磷呈偏態(tài)分布，背景值應(yīng)取正態(tài)轉(zhuǎn)換后的算術(shù)平均值，因多種轉(zhuǎn)換后失敗，未計(jì)算其背景值。中值反映了50%以上作業(yè)區(qū)的數(shù)量特征，pH的中值大于背景值，表明多數(shù)作業(yè)區(qū)pH高于背景值；全氮、全磷和全鉀的中值大于背景值，表明全氮、全磷和全鉀的狀況好于背景值；堿解氮和速效鉀的中值小于背景值，表明堿解氮和速效鉀的狀況較背景值劣。多數(shù)呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布的養(yǎng)分因子，其幾何均值較算術(shù)平均值更接近中值，幾何均值更能反應(yīng)養(yǎng)分狀態(tài)。

表2 造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)值Table 2 Statistics of soil nutrient status of the afforesting areas（n=524）

圖2 造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分分級(jí)均值及其95%置信區(qū)間Fig. 2 Mean values for grading of soil nutrient status of the afforesting areas and with confidence interval being 95%

2.2 土壤養(yǎng)分因子間的相關(guān)性

西藏造林地土壤養(yǎng)分8因子按照兩兩一組形成28組關(guān)系（表3），并有24組達(dá)到了顯著、極顯著水平，其相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值在0.101～0.637之間。有機(jī)質(zhì)與全氮間的相關(guān)系數(shù)最大，為0.637，為極顯著的正相關(guān)。堿解氮和有效磷間的相關(guān)系數(shù)最小，為0.101，為顯著的極弱正相關(guān)。全磷、堿解氮和速效鉀分別與其他7個(gè)養(yǎng)分因子間存在相關(guān)性；有機(jī)質(zhì)與其他6個(gè)養(yǎng)分因子間存在相關(guān)性；全鉀、pH與其他5個(gè)養(yǎng)分因子間存在相關(guān)性；與有效磷有相關(guān)性的養(yǎng)分因子數(shù)最少，但也有4個(gè)（表3），表明土壤中各養(yǎng)分因子的含量均與其他因子間存在不同程度的關(guān)系，且關(guān)系復(fù)雜，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值越大兩者間的相互影響越強(qiáng)烈。

表3 造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分因子相關(guān)性Table 3 Correlations between soil nutrient factors in the afforesting areas（n=524）

24組顯著關(guān)系中除pH與其他5個(gè)養(yǎng)分因子表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)外，其他19組關(guān)系均為正相關(guān)。pH與其他5個(gè)養(yǎng)分因子的相關(guān)系數(shù)在-0.410～-0.214之間，與全磷間相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值最大，兩者間存在極顯著的中度負(fù)相關(guān)，表明pH對(duì)全磷的影響最為強(qiáng)烈；而pH與全氮、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)之間為極顯著的弱負(fù)相關(guān)，表明pH對(duì)此類(lèi)養(yǎng)分因子有較弱影響。pH和養(yǎng)分因子的負(fù)相關(guān)性表明在西藏造林作業(yè)區(qū)中pH越低的區(qū)域養(yǎng)分狀況越好，pH越高的作業(yè)區(qū)中相對(duì)應(yīng)土壤養(yǎng)分含量越低。從表3可知，除pH外的19組關(guān)系的相關(guān)系數(shù)均為正值，表明養(yǎng)分因子間存在正向影響。有機(jī)質(zhì)―全氮、有機(jī)質(zhì)―堿解氮間為極顯著的強(qiáng)正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)大于0.6），表明土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮的關(guān)系密切，有機(jī)質(zhì)的升高將伴隨較顯著的全氮和堿解氮增加。全氮―堿解氮、全磷―有機(jī)質(zhì)、速效鉀―有機(jī)質(zhì)、堿解氮―速效鉀間表現(xiàn)為極顯著的中度正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)0.4～0.6），其他10組關(guān)系表現(xiàn)為極顯著的弱正相關(guān)，3組表現(xiàn)為顯著或極顯著的極弱相關(guān)，反映了養(yǎng)分因子間相互影響程度的不同。

西藏土壤養(yǎng)分因子的相關(guān)性取決于各地市的主導(dǎo)相關(guān)性因子組，在6個(gè)地市中相關(guān)系數(shù)最高和次高的關(guān)系組分別為有機(jī)質(zhì)―全氮（OM―TN）和有機(jī)質(zhì)―堿解氮（OM―AN），出現(xiàn)頻次最高，均為3次，決定了全區(qū)的相關(guān)因子主導(dǎo)組為這兩個(gè)組類(lèi)（表3）。

2.3 地區(qū)間土壤養(yǎng)分差異性

2.3.1 含量和豐缺程度的差異性 從6地市造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀來(lái)看（表4和圖3），阿里地區(qū)造林作業(yè)區(qū)pH均值為8.17，土壤呈弱堿性，土壤中全氮、全鉀和有機(jī)質(zhì)平均含量分別為0.82 g kg-1、6.29 g kg-1和5.08 g kg-1，豐缺度均為“稍缺―極缺”的水平，缺乏程度為有機(jī)質(zhì)＞全鉀＞全氮，有機(jī)質(zhì)最缺。日喀則市造林作業(yè)區(qū)pH均值為7.39，土壤呈中性-弱堿性，土壤中全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量分別為0.47 g kg-1、5.19 g kg-1、9.55 g kg-1、4.6 mg kg-1和46.2 mg kg-1，為“稍缺―極缺”的水平，缺乏程度為全鉀＞有效磷＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀＞全磷，全鉀和有效磷最缺。拉薩市造林作業(yè)區(qū)pH均值為7.27，土壤呈中性―弱堿性，土壤中全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀（均值）含量分別為0.91 g kg-1、5.68 g kg-1、9.56 g kg-1、8.7 mg kg-1和49.0 mg kg-1，為“稍缺―極缺”的水平，缺乏程度表現(xiàn)為全鉀＞有機(jī)質(zhì)＞速效鉀＞有效磷＞全氮，全鉀最缺。山南市造林作業(yè)區(qū)pH均值為6.77，土壤呈中性，土壤中全鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量分別為6.68 g kg-1、9.54 g kg-1、3.9 mg kg-1和46.4 mg kg-1，為“稍缺―極缺”的水平，缺乏程度表現(xiàn)為有效磷＞全鉀＞速效鉀＞有機(jī)質(zhì)，有效磷和全鉀最缺。林芝市造林作業(yè)區(qū)pH均值為6.47，土壤呈中性-弱酸性，土壤中全鉀和有效磷含量分別為6.42 g kg-1、15.6 mg kg-1，為“缺―極缺”的水平，全鉀最缺。昌都市造林作業(yè)區(qū)pH均值為7.21，土壤呈中性，土壤中全鉀和有效磷含量分別為8.18 g kg-1、5.4 mg kg-1，兩者均處在“缺―極缺”的水平，有效磷最缺。

表4 各地市造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀Table 4 Soil nutrient status quo of the afforesting areas in each prefecture

圖3 各地市造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分分級(jí)均值Fig. 3 Means for grading of soil nutrient status of the afforesting areas in each prefecture

2.3.2 測(cè)定值的差異性檢驗(yàn) 通過(guò)Kruskal Wallis檢驗(yàn)和中值檢驗(yàn)，6地市土壤養(yǎng)分因子的概率值（漸近顯著性）均小于0.001，小于顯著性水平0.01，兩種方法檢驗(yàn)結(jié)果一致，表明8個(gè)養(yǎng)分因子在各地市間存在極顯著差異。采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)對(duì)地市間的養(yǎng)分差異性進(jìn)一步檢驗(yàn)分析（表5），表中120個(gè)漸近顯著性值中80個(gè)值小于0.05，表明各地市間2/3的檢驗(yàn)已達(dá)了顯著水平以上，地市間的養(yǎng)分含量具有顯著差異性。

從地市角度來(lái)看，日喀則市―林芝市、日喀則市―昌都市8養(yǎng)分因子均表現(xiàn)為地市間的顯著差異，而拉薩市―山南市之間僅有全鉀、全磷、有效磷和pH表現(xiàn)為顯著差異，表明拉薩市和山南市的造林作業(yè)區(qū)養(yǎng)分狀況較為接近。其余各地市組合差異不顯著的養(yǎng)分因子為1～3個(gè)，大部分養(yǎng)分因子在地市間表現(xiàn)為顯著差異。

從養(yǎng)分因子角度來(lái)看，pH在地市間的差異最為明顯，僅拉薩市―昌都市差異不顯著；全鉀在地市間的差異最不明顯，15組地市組合有7組差異不顯著，主要是阿里地區(qū)與其他地市的組合；速效鉀在5個(gè)地市組合中差異不顯著；全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)在4個(gè)地市組合中差異不顯著；有效磷在3個(gè)地市組合中差異不顯著；堿解氮僅在日喀則市―山南市、拉薩市―山南市2個(gè)地市組合中不顯著，表明大部分養(yǎng)分因子在地市間仍是差異顯著。

從地理區(qū)位的相鄰性質(zhì)看，阿里地區(qū)―日喀則市相鄰但僅全磷表現(xiàn)為差異不顯著；而日喀則市―拉薩市間全鉀、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和pH均表現(xiàn)為無(wú)差異；日喀則市―山南市間堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)均表現(xiàn)為無(wú)差異；拉薩市―山南市間全氮、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)均表現(xiàn)為無(wú)差異；相鄰的山南市―林芝市間僅全鉀無(wú)差異，林芝市―昌都市間僅全氮和有機(jī)質(zhì)無(wú)差異?？梢?jiàn)，日喀則市、拉薩市、山南市速效鉀和有機(jī)質(zhì)具有更多的地理共性，在3地市間無(wú)差異。

表5 地市間造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的差異性檢驗(yàn)Table 5 Difference tests of the afforesting areas in soil nutrient between prefectures

表6描述了6地市作業(yè)區(qū)中土壤養(yǎng)分分級(jí)占作業(yè)區(qū)數(shù)量最多的養(yǎng)分等級(jí)的分級(jí)類(lèi)型及其占樣本的比例。從養(yǎng)分因子來(lái)看，全氮各地市主導(dǎo)等級(jí)類(lèi)型有4種：昌都市“稍豐”、日喀則市和林芝市“中等”、拉薩市和山南市“稍缺”、阿里地區(qū)“缺”作業(yè)區(qū)最多，占27%～54%；全磷以林芝市“豐”、拉薩市和山南市“中等”、其他3地市“稍缺”作業(yè)區(qū)最多，占27%～47%；堿解氮以阿里地區(qū)“中等”、其他5地市“豐”作業(yè)區(qū)數(shù)量最多，占30%～79%；全鉀最高頻率級(jí)養(yǎng)分等級(jí)在各地市主要為“缺”和“極缺”類(lèi)型，表明該類(lèi)型作業(yè)區(qū)數(shù)量最多（比例最高），日喀則市和拉薩市以“極缺”作業(yè)區(qū)最多，其他4地市以“缺”類(lèi)型作業(yè)區(qū)最多，占45%～77%；有效磷在各地分布的主導(dǎo)等級(jí)為阿里地區(qū)“稍缺”、拉薩市“缺”、其他4地市“極缺”作業(yè)區(qū)所占比例最高，占34%～66%；速效鉀各地市主導(dǎo)等級(jí)為山南市“極缺”、日喀則市“缺”、其他4地市“稍缺”，占36%～47%；有機(jī)質(zhì)以昌都市“中等”、林芝市“稍缺”、其他4地市“極缺”作業(yè)區(qū)最多，占24%～77%。作業(yè)區(qū)養(yǎng)分等級(jí)“稍缺”至“極缺”均可認(rèn)為該養(yǎng)分元素的不足，反之不缺，則各地市中全鉀表現(xiàn)為不足的作業(yè)區(qū)數(shù)量最多，全氮不足的作業(yè)區(qū)以拉薩市、山南市和阿里地區(qū)數(shù)量最多，全磷在阿里地區(qū)、日喀則市和昌都市不足作業(yè)區(qū)居多，各地市多數(shù)作業(yè)區(qū)不缺堿解氮，6地市多數(shù)作業(yè)區(qū)速效鉀不足，且山南市表現(xiàn)為速效鉀“極缺”，有效磷在各地市均以不足作業(yè)區(qū)占多，且有4個(gè)地市表現(xiàn)為“極缺”。

表6 各地市土壤養(yǎng)分分級(jí)最高頻率級(jí)分布Table 6 Distribution of highest frequency grades of soil nutrients in each prefectures

3 討 論

3.1 西藏造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分的空間分布

西藏土壤的地帶性分布、成土過(guò)程的強(qiáng)弱、生物量的積累以及地形和氣候的變化等造成了地市間土壤養(yǎng)分含量的差異性。西藏土壤類(lèi)型沿兩江四河流域，由最西北獅泉河流域經(jīng)林芝市向最東邊怒江流域（海拔逐漸降低）具有顯著的地帶性［20］，造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分特征在地市間的變化基本符合土壤地帶性變化，土壤pH自西北向東南不斷降低（林芝市最低）而至昌都市又有升高，土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量也自西北向東南總體呈增加趨勢(shì)。拉薩市造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分含量普遍偏低、土壤pH呈堿性反應(yīng)，與普布次仁等［21］研究的拉薩市周邊困難造林地土壤養(yǎng)分分析結(jié)果一致。日喀則市主要造林作業(yè)區(qū)位于非有林縣，屬于非森林土壤，土壤pH呈中性或堿性，全磷含量較低、氮含量較高，前期有類(lèi)似研究結(jié)果［22］。山南市猴子山宜林地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)、氮、磷和鉀等養(yǎng)分含量偏低［23］，與本研究山南市結(jié)果吻合。林芝市植被資源豐富，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，全氮含量較豐富，全鉀含量高，速效鉀豐富，全磷富積，但有效磷含量屬中下水平［24］，本研究造林地作業(yè)區(qū)的養(yǎng)分狀況除鉀元素外基本符合此類(lèi)特征。

土壤養(yǎng)分含量、pH與土壤成土過(guò)程密切相關(guān)，是氣候、生物、地形和成土母質(zhì)等多種因素共同作用的結(jié)果［1，17，20，25］。本研究造林作業(yè)區(qū)基本為宜林地，地表多以草本植物為主，自西北向東南依次經(jīng)歷了溫帶干旱、半干旱和半濕潤(rùn)氣候區(qū)［26］，水熱條件組合逐漸變好，土壤有機(jī)質(zhì)積累有顯著變化。西藏土壤越干燥有機(jī)質(zhì)含量越低，降水量越多有機(jī)質(zhì)越多，高山海拔達(dá)到一定高度時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)顯著降低［17］；阿里地區(qū)降水最少、平均海拔4400 m，土壤最缺乏有機(jī)質(zhì)；林芝市水熱條件好，土壤有機(jī)質(zhì)相對(duì)較高。降水量的多少與氣候的干濕度直接影響土壤的酸堿度［20］，干旱區(qū)的阿里地區(qū)pH最高，大于8，半干旱區(qū)的日喀則市和拉薩市土壤pH大于7，半濕潤(rùn)、濕潤(rùn)的林芝市造林作業(yè)區(qū)土壤pH最小，多小于7。

3.2 造林樹(shù)種與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

西藏造林樹(shù)種主要分為楊樹(shù)、柳樹(shù)、榆樹(shù)、針葉樹(shù)和灌木等5大類(lèi)，人工造林基本為生態(tài)防護(hù)林，對(duì)林木產(chǎn)品少有要求。楊樹(shù)、柳樹(shù)和榆樹(shù)均具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)和耐寒的特性，在日喀則市、拉薩市和山南市種植面積較大，且3類(lèi)樹(shù)種具有耐鹽堿的特性，3地市土壤pH均值在6.77至7.39之間，多數(shù)造林作業(yè)區(qū)土壤酸堿性不會(huì)成為樹(shù)木生長(zhǎng)的限制因子。樹(shù)木生長(zhǎng)離不開(kāi)土壤養(yǎng)分的供應(yīng)，生長(zhǎng)速度快的樹(shù)種，土壤養(yǎng)分需求會(huì)更多［27-28］。楊樹(shù)等3類(lèi)樹(shù)木均耐貧瘠，但楊樹(shù)喜肥、喜水不耐水，柳樹(shù)耐澇、榆樹(shù)耐旱不耐水濕，對(duì)楊樹(shù)、柳樹(shù)和榆樹(shù)而言，土壤養(yǎng)分缺失到何種程度會(huì)影響造林成活率和成效的研究很少。造林前后土壤養(yǎng)分的變化、不同養(yǎng)分狀態(tài)下造林成活率的研究亦不甚明了。在干旱、寒冷、貧瘠和植被稀少的造林地上，常形成大面積的“小老樹(shù)”［2，27］，在西藏人工造林地上面臨著相同的境遇，部分造林地初期樹(shù)木長(zhǎng)勢(shì)較好，而2～3年后卻不斷退化，作業(yè)區(qū)補(bǔ)植系數(shù)大。從本研究結(jié)果來(lái)看，西藏造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分含量普遍偏低，土壤中N、P、K和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分普遍缺乏，可能是西藏人工造林質(zhì)量不高、成林率低、成效低的主要原因之一。針葉樹(shù)種是西藏有林縣主要造林樹(shù)種，主要分布林芝市和昌都市，適宜中性或微酸性土壤，作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分較其他地區(qū)好，但有機(jī)質(zhì)和磷鉀養(yǎng)分也普遍缺乏，養(yǎng)分狀況是否影響造林成效還有待研究。

3.3 西藏造林區(qū)土壤養(yǎng)分改善措施

西藏人工造林作業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分缺乏，可采取施肥的措施促進(jìn)造林地樹(shù)木生長(zhǎng)［19，27］。施有機(jī)肥較施化肥效果更好［2，27］，特別是在土壤缺乏有機(jī)質(zhì)的情況下可增施有機(jī)肥，阿里地區(qū)、日喀則市、拉薩市和山南市有機(jī)質(zhì)“極缺”作業(yè)區(qū)居多（表6），且有機(jī)質(zhì)與其他養(yǎng)分元素關(guān)系密切（表3），可嘗試在該4個(gè)地市采取施有機(jī)肥的措施，以促進(jìn)土壤養(yǎng)分的全面提升。施化肥是較為經(jīng)濟(jì)高效的措施，但施肥不當(dāng)易造成土壤板結(jié)和環(huán)境污染。已知土壤養(yǎng)分狀況并合理配置肥料組成將更有利于促進(jìn)生長(zhǎng)，單一的肥料養(yǎng)分組成并不能帶來(lái)顯著效果甚至無(wú)效，相反適合的N、P、K配比能促進(jìn)樹(shù)木更好地生長(zhǎng)［2］。在有機(jī)肥供應(yīng)有限的區(qū)域，還可通過(guò)林下種植綠肥壓青改善土壤肥力［27，29-30］。西藏造林樹(shù)種中楊樹(shù)約6種、柳樹(shù)7種、榆樹(shù)1種、針葉樹(shù)種10種、灌木樹(shù)種4種，不同的樹(shù)種具有不同的生理需求和生長(zhǎng)習(xí)性，且不同地市間土壤養(yǎng)分差異性顯著，西藏可根據(jù)所調(diào)查造林地土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀科學(xué)合理選擇樹(shù)種，并適當(dāng)補(bǔ)充土壤養(yǎng)分以提高造林質(zhì)量。

4 結(jié) 論

西藏造林地作業(yè)區(qū)土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)平均含量分別為1.39 g kg-1、0.72 g kg-1、6.26 g kg-1、214.1 mg kg-1、8.7 mg kg-1、83.6 mg kg-1和17.81 g kg-1；全鉀、有效磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀均處在“稍缺―極缺”水平，全氮和全磷均處在“中等―稍缺”水平，堿解氮狀況最好，全鉀含量狀況最差。6地市除堿解氮外，土壤中分別存在2至5個(gè)養(yǎng)分元素的缺乏，多數(shù)作業(yè)區(qū)全鉀、速效鉀和有效磷不足。各地市間土壤養(yǎng)分含量差異顯著，其中，pH在地市間差異最為明顯，全鉀差異性最弱。造林應(yīng)據(jù)各地市造林作業(yè)區(qū)的養(yǎng)分差異選擇適宜樹(shù)種和施肥策略。阿里地區(qū)、日喀則市、拉薩市和山南市土壤更為貧瘠，應(yīng)選擇耐貧瘠樹(shù)種為主。日喀則市―林芝市、日喀則市―昌都市間氮、磷、鉀元素均具有顯著差異，而日喀則市、拉薩市和山南市速效鉀和有機(jī)質(zhì)均無(wú)差異，因而各地市的施肥策略也應(yīng)不盡相同。

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Characterization of Soil Nutrient Status of Areas to be Afforested in Tibet，China

LUO Hong1，2WU Jianpu2BIANBA Duoji2GAMA Qunzong2ZHU Xuelin2?
（1 Institute of Forest Resource Information Techniques，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China）
（2 Forest Inventory and Planning Institute of Tibet，Lhasa 850000，China）

【Objective】This research aims to understand soil nutrient status of areas to be afforested in Tibet，China，so as to design optimal afforestation technologies. 【Method】Soil samples were collected from 524 areas to be afforested in 6 regions of Tibet for analysis of eight soil nutrient elements. 【Result】Results show that：（1）the soil samples were 6.26 g kg-1，8.7 mg kg-1，17.81 g kg-1and 83.6 mg kg-1in total potassium，available phosphorus，organic matter and available potassium，respectively，all falling into the level of“Slightly～Extremely Deficient”，and 1.39 g kg-1and 0.72 g kg-1in total nitrogen，and total phosphorus，both being sorted into the level of“Moderate～Slightly Deficient”，with alkaline nitrogen ranking on the top and being 214.1 mg kg-1on average，and total potassium ranking in the bottom；（2）the soils in the six regions suffered deficiency in 2～5 of the nutrient elements，except for alkaline nitrogen；the soils in most of the afforesting areas were deficient in total potassium，readily available potassium，and available phosphorus；the soils in Ngari were extremely deficient in organic matter，being only 5.08 g kg-1；the soils in Shigatse，Lhasa，Nyingchi were extremely deficient in total potassium，being only 5.19～6.42 g kg-1；and the soils in Shannan and Qamdo were extremely deficient in available phosphorus，being only 3.9～5.4 mg kg-1. Besides，the soils in Lhasa，Shannan and Ngari were insufficient in total nitrogen；the soils in Lhasa，Shannan and Ngari were insufficient in total phosphorus；and in all the regions，except for Qamdo，the soils in most afforesting areas were insufficient in organic matter；and（3）the soils varied sharply in soil nutrient content from region to region，but the soils in Shigatse，Lhasa and Shannan did not differ much in readily available potassium and organic matter. 【Conclusion】The findings of this study demonstrate that the soils in most of the afforesting areas in Tibet are quite poor in soil nutrient status. Through characterizing the soil nutrient status in the afforesting areas in Tibet，the study may provide a scientific basis for investigation of factors affecting growth of the trees planted，and fundamental data，as well，for further improving quality of the afforestation.

Soil nutrient；Afforestation；Afforestation areas；Artificial forest；Tibet；Prefectures

S158.3；S725

A

10.11766/trxb201605250124

（責(zé)任編輯：陳榮府）

* 西藏自治區(qū)2016年度重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)公益林建設(shè)工程項(xiàng)目 Supported by the Construction Program of Ecological Public Welfare Forests of 2016 in the Tibet Autonomous Region

? 通訊作者 Corresponding author，E-mail：zxllsxz@163.com

羅 紅（1984—），女，湖南湘潭人，博士研究生，主要從事森林經(jīng)理、生態(tài)學(xué)研究。E-mail：luohong841014@ sina.com

2016-05-25；

2016-10-07；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2016-11-04