陸炎松，黃旭光，楊思霞，趙建文，廖堂貴，黃麗丹，黃玲璞，黃宇寒

(1.南寧市園林科研所，廣西 南寧 530011；2.南寧市綠化工程管理中心，廣西 南寧 530011)

扁桃(Mangiferapersiciformis)為漆樹科(Anacardiaceae)杧果屬(MangiferaL.)常綠闊葉喬木，主要分布在我國云南(東南部)、貴州(南部)和廣西(紅水河流域以南)三省海拔800 m以下的山坡、河谷、平地及村宅周圍[1]。扁桃冠大蔭濃，是優(yōu)良的綠化樹種。其在左右江及邕江流域生長優(yōu)良，但在桂林、柳州、梧州、北海等區(qū)域長勢較差[2]。土壤是植物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是直接影響地上生產(chǎn)力水平、群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵性因素[3-4]。研究扁桃適生土壤的C、N、P養(yǎng)分特征及相互關(guān)系，可從土壤生態(tài)計量學(xué)方面解釋扁桃生長區(qū)域差異性的原因及豐富扁桃適生土壤碳氮磷養(yǎng)分生態(tài)理論和土壤營養(yǎng)規(guī)律，為扁桃的引種及種植提供參考。近年來，已有學(xué)者對刺槐(Robiniapseudoacacia)[5]、芒萁(DicranopterisdichotomaBernh.)[6]、杉木(Cunninghamialanceolata)[7]、側(cè)柏(Platycladusorientalis)[8]等植物的土壤生態(tài)化學(xué)計量特征進行了研究，但有關(guān)扁桃的土壤生態(tài)化學(xué)計量特征研究未見有報道。本研究利用生態(tài)化學(xué)計量研究扁桃適生土壤的C、N、P養(yǎng)分特征，獲得土壤養(yǎng)分規(guī)律、生態(tài)化學(xué)計量特征及土壤養(yǎng)分與生態(tài)化學(xué)計量比間的相關(guān)性，并揭示環(huán)境因子對土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計量比的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地設(shè)置

研究區(qū)位于廣西西南部(22.522°～23.758°N，106.796°～108.663°E)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。夏季日照時間長、氣溫高、降水多。冬季日照時間短、天氣干暖。本研究在廣西南寧、百色、崇左等地設(shè)置5個代表性比較強的樣地(表1)。樣地1～3為扁桃原生林，樣地4～5為扁桃人工林。

表1 樣地基本情況

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 樣品采集與處理

分別在每個樣地內(nèi)設(shè)置3個20 m×20 m典型樣方，采用土鉆法在每個樣方內(nèi)用“S”型采集5個點的0～20 cm土層的土壤樣品，挑去石塊、根系等雜物后，混勻、風(fēng)干、過篩后裝入密封袋，供室內(nèi)分析使用。

1.2.2 測定項目及方法

土壤 pH 采用水土比例 1︰2.5 玻璃電極法測定；土壤有機碳(SOC)采用重鉻酸鉀-水合加熱法測定；土壤全氮(TN)采用凱氏定氮法測定；土壤全磷(TP)采用鉬銻抗比色法測定[9]。

1.3 統(tǒng)計分析

在Excel 2010中進行數(shù)據(jù)的前期整理，在DPS 9.01中進行單因素方差分析、多重比較分析(LSD法)以及相關(guān)性分析。用變異系數(shù)表示土壤SOC、TN、TP 及其化學(xué)計量比的變異情況。變異系數(shù)CV≤10%為弱變異，10%≤CV≤100%為中等變異，≥100%為強變異[10]。變異系數(shù)具體計算公式如下。

CV=(SD/MN)×100%

式中，CV表示變異系數(shù)，SD表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，MN表示平均值。

采用Canoco 5.0.2 進行RDA分析，分析環(huán)境因子和土壤理化性質(zhì)及生態(tài)化學(xué)計量比之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣西扁桃適生區(qū)土壤養(yǎng)分分布特征

廣西扁桃適生區(qū)土壤SOC含量變化范圍6.84～19.55 g/kg，均值12.77 g/kg，變異系數(shù)為35.98%(表2)。TN含量變化范圍0.45～1.12 g/kg，均值0.83 g/kg，變異系數(shù)為36.09%。TP含量變化范圍0.28～1.22 g/kg，均值0.77 g/kg，變異系數(shù)為49.74%。SOC、TN、TP均屬于中等變異，且TP變異性強于SOC和TN。

表2 廣西扁桃適生區(qū)土壤養(yǎng)分含量

2.2 廣西扁桃適生區(qū)土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計量特征

廣西扁桃適生區(qū)土壤C︰N變化范圍10.41～30.93，均值17.16，變異系數(shù)為52.80%(表3)。C︰P變化范圍11.41～25.03，均值19.03，變異系數(shù)為35.65%。N︰P變化范圍0.37～2.29，均值1.38，變異系數(shù)為57.60%。C︰N、C︰P、N︰P均屬于中等變異。C︰N和N︰P變異性強于C︰P。

表3 廣西扁桃適生區(qū)土壤有機碳、全氮、全磷生態(tài)化學(xué)計量特征

2.3 廣西扁桃適生區(qū)土壤養(yǎng)分含量及生態(tài)化學(xué)計量特征間的相關(guān)性分析

由表4可看出，土壤TP含量與C︰P呈顯著負(fù)相關(guān)，與N︰P呈極顯著負(fù)相關(guān)。C︰N與N︰P呈顯著負(fù)相關(guān)。可見，土壤SOC、TN和TP含量對土壤化學(xué)計量的貢獻具有一定的差異性。TP含量對土壤C︰P、N︰P貢獻為負(fù)，SOC、TN含量對土壤化學(xué)計量的貢獻不顯著。

表4 土壤有機碳、全氮、全磷及其生態(tài)化學(xué)計量特征間的相關(guān)性

2.4 環(huán)境因子對土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計量比的影響

對環(huán)境因子與土壤SOC、TN、TP含量及生態(tài)化學(xué)計量比進行冗余分析(RDA)(圖1)。由圖1可知，土壤C、N、P化學(xué)計量特征分別在第Ⅰ、Ⅱ排序軸解釋系統(tǒng)的變異信息量分別為62.68%、22.26%。pH與C︰N、TP含量、SOC含量呈正相關(guān)，相關(guān)性C︰N>TP>SOC；與C︰P、N︰P、TN含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性N︰P>C︰P>TN。年均溫與TN含量、SOC含量、N︰P、C︰P呈正相關(guān)，相關(guān)性TN>SOC>N︰P>C︰P>TP；與C︰N呈負(fù)相關(guān)。海拔與TN含量、N︰P、C︰P呈正相關(guān)，相關(guān)性C︰P>N︰P>TN；與SOC含量、TP含量、C︰N呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性TP>SOC>C︰N。年均降雨量與C︰N呈正相關(guān)；與TN含量、TP含量、N︰P呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)性TN>SOC>N︰P>TP。

圖1 環(huán)境因子和土壤 C、N、P化學(xué)計量特征的冗余度分析

各環(huán)境因子貢獻率見表5，可知對土壤C、N、P化學(xué)計量特征影響的大小為：海拔>pH>年均溫度>年均降雨量，其貢獻率分別為52.8%、51.9%、20.0%、17.3%。其中，海拔和pH影響顯著。

表5 環(huán)境因子對土壤 C、N、P化學(xué)計量特征貢獻率及顯著性檢驗

3 討論與結(jié)論

3.1 廣西扁桃適生區(qū)土壤C、N、P含量及其生態(tài)化學(xué)計量特征

土壤SOC含量受根系和微生物呼吸作用、含碳礦物質(zhì)的氧化作用等有機碳輸出以及植被凋落物和根系分泌物的有機碳輸入的影響，不同生態(tài)系統(tǒng)中SOC儲量往往存在明顯差異[11]。廣西扁桃適生區(qū)土壤SOC含量平均值為12.77 g/kg，低于全國土壤SOC含量的平均值(19.33 g/kg)[12]。土壤N含量來源于氮素礦化與固定、硝化與反硝化等過程，與有機質(zhì)的空間分布具有一致性[13-14]。本研究中土壤N含量與SOC含量的一致性特征不明顯，可能是跟植物類型[15]、空間層次差異不大等因素有關(guān)。土壤P主要受氣候、土壤母質(zhì)[16]影響。P含量主要來源于土壤母質(zhì)，氣候通過淋溶和降雨作用影響土壤P含量[5]。廣西扁桃適生區(qū)土壤TN和TP含量平均值分別為0.83 g/kg和0.77 g/kg。TN含量低于全國土壤N含量平均值(1.61 g/kg)[12]，TP含量略高于全國土壤P含量平均值(0.75 g/kg)[12]。

土壤碳氮磷比是土壤有機質(zhì)和質(zhì)量程度的重要指標(biāo)，主要受區(qū)域水熱條件和成土作用特征的控制[13]。土壤有機層的C︰N、C︰P可以用來指示有機質(zhì)礦化速率和土壤P的有效性，較低的C︰N、C︰P表明土壤礦化速度快和P的有效性高[7]。N︰P可用作N飽和的診斷指標(biāo)，并被用于確定養(yǎng)分限制的閾值[17-18]。本研究中，土壤C︰N平均值為17.16，高于我國陸地土壤C︰N平均值(11.9)[12]。表明廣西扁桃適生區(qū)土壤N含量低，礦化作用較慢。這可能是因為研究區(qū)土壤大部分為酸性，影響了微生物以及土壤酶活性，從而造成有機質(zhì)分解和養(yǎng)分礦化速度減慢[19]。本研究中土壤C︰P和N︰P平均值分別為19.03和1.38，均低于我國陸地土壤C︰P、N︰P的平均值(61、5.2)[20]。土壤C︰P遠(yuǎn)低于我國陸地土壤C︰P均值，說明研究區(qū)土壤表現(xiàn)為凈礦化，具有較高的有效性。

3.2 廣西扁桃適生區(qū)土壤C、N、P及其比值的相關(guān)性

相關(guān)分析結(jié)果表明，土壤TP含量與C︰P呈顯著負(fù)相關(guān)，與N︰P呈極顯著負(fù)相關(guān)。而SOC、TN含量與C︰P、N︰P相關(guān)性不顯著，說明研究區(qū)土壤C︰P、N︰P主要受TP含量影響。C︰N與N︰P成顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與雷麗群等[21]對不同林齡馬尾松(Pinusmassoniana)人工林土壤的研究結(jié)果一致。

3.3 廣西扁桃適生區(qū)土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計量對環(huán)境因子的響應(yīng)

土壤受到以海拔主導(dǎo)的地形、氣候以及生物因素綜合作用的影響，具有空間上的異質(zhì)性[22]。本研究中土壤C、N含量均隨海拔的升高呈先升后降的趨勢。秦海龍等[23]、龐金鳳等[24]研究表明，土壤C、N隨海拔的升高呈升高的趨勢。隨著海拔的升高，氣溫降低，土壤微生物活性降低，分解動植物殘體速度減慢，碳氮礦化速率減慢，致使土壤SOC和TN含量積累量顯著增加[25]。本研究區(qū)屬于低海拔地區(qū)，氣溫差異不明顯，這可能是跟相關(guān)研究存在不一致的原因之一。土壤pH是影響土壤養(yǎng)分的重要因素[23]。本研究中，pH顯著影響了土壤C、N、P化學(xué)計量比。歐陽林梅等[26]、龐金鳳等[24]研究發(fā)現(xiàn)，pH對土壤C、N、P化學(xué)計量有著重要的調(diào)控作用，此結(jié)論在本研究中也進一步得到了證實。本研究區(qū)樣地大部分呈弱酸性，但樣地4卻呈弱堿性?？梢姡馓覍θ跛峒叭鯄A性土壤耐受。李佳佳等[5]研究發(fā)現(xiàn)，降雨量、溫度對土壤C、N、P具有顯著影響。本研究中降雨量、溫度的影響不顯著，可能是因為研究區(qū)經(jīng)緯度跨度不大，溫度、降雨量差異較小。

綜上所述，廣西扁桃適生區(qū)土壤有機質(zhì)的礦化作用慢，但土壤P表現(xiàn)為凈礦化，具有較高的有效性。土壤C︰P、N︰P主要受TP含量影響。海拔和土壤pH顯著影響土壤C、N、P化學(xué)計量特征。

本研究僅對扁桃廣西適生區(qū)的土壤養(yǎng)分變化及其化學(xué)計量特征進行了初步探討，對于全面評估扁桃適生土壤的養(yǎng)分狀況，還需要結(jié)合云南、貴州等扁桃適生地的土壤狀況進行深入探索。