吳麗芳 王妍 劉云根

(西南林業(yè)大學(xué)，昆明，650224)

王紫泉

(中國科學(xué)院南京土壤研究所)

楊波 張葉飛

(云南省山地農(nóng)村生態(tài)環(huán)境演變與污染治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南林業(yè)大學(xué)))

巖溶石漠化是我國西南喀斯特地區(qū)土地退化的主要形式，其生態(tài)恢復(fù)是我國生態(tài)治理的主要內(nèi)容之一。石漠化是喀斯特脆弱的自然環(huán)境與不合理的人類活動的結(jié)果[1]，喀斯特地區(qū)地表起伏大，巖石裸露率高，水土流失嚴(yán)重，加上土層薄，土壤總量不足，空間分布不均[2-3]，導(dǎo)致石漠化地區(qū)環(huán)境容量小，生態(tài)環(huán)境脆弱，一定程度上抑制了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[4]。石漠化動態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示，人工造林種草和林草植被保護(hù)對石漠化逆轉(zhuǎn)發(fā)揮著主導(dǎo)作用，其貢獻(xiàn)率達(dá)65.5%[5]。因此針對此情況，植被恢復(fù)成為了石漠化地區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)改善、土壤質(zhì)量維系、社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效方式之一[6]。目前已有較多關(guān)于石漠化區(qū)不同土地管理方式，不同退化程度、不同恢復(fù)模式對土壤理化性質(zhì)和質(zhì)量的研究[7-8]，但關(guān)于石漠化區(qū)不同人工植被類型下的生態(tài)效應(yīng)依然還不明確，尤其對土壤肥力和質(zhì)量的影響還不明確，仍需繼續(xù)開展對人工植被類型土壤質(zhì)量的調(diào)查和研究。

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)通過研究生態(tài)過程中各化學(xué)元素比例關(guān)系及其隨生物、非生物等環(huán)境因子的變化規(guī)律，揭示各元素在生態(tài)過程中的耦合關(guān)系和共變規(guī)律[9-10]。C、N、P元素調(diào)節(jié)和驅(qū)動著生態(tài)系統(tǒng)的演替，是養(yǎng)分元素循環(huán)和轉(zhuǎn)化的核心，在巖溶石漠化區(qū)生物地球化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[11]，土壤w(C)∶w(N)∶w(P)除受區(qū)域水熱條件和成土作用特征的控制[12]，還受地貌類型、氣候條件、植被和人類活動的影響。土壤N、P是影響植物生長的重要限制因子，與土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[13]。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，土壤結(jié)構(gòu)因控制水分、養(yǎng)分運(yùn)移和氣體通量而影響土壤和生態(tài)系統(tǒng)功能[14]。土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)特征能夠通過改變水肥性質(zhì)和固碳過程最終影響土壤養(yǎng)分的動態(tài)變化[15]。不同粒徑團(tuán)聚體組分物理化學(xué)屬性不同，土壤微生物活性及養(yǎng)分周轉(zhuǎn)特征存在顯著差異，這可能導(dǎo)致C、N、P養(yǎng)分庫及其化學(xué)計(jì)量特征產(chǎn)生差異[16]。此外，土壤團(tuán)聚體是土壤有機(jī)碳分解轉(zhuǎn)化與腐殖質(zhì)形成的重要場所，團(tuán)聚體的形成被認(rèn)為是土壤固碳的重要機(jī)制[17]。石漠化區(qū)隨著石漠化的加劇，表層土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降，土壤養(yǎng)分含量顯著下降[18-19]，從而影響植物的生長和發(fā)育。目前，石漠化區(qū)的研究主要集中在喀斯特生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分空間分布特征及在石漠化演變過程中的變化規(guī)律等方面，缺乏土壤養(yǎng)分含量及其計(jì)量比之間相互關(guān)系的研究，嚴(yán)重限制了石漠化區(qū)退化植被的生態(tài)修復(fù)。因此,在巖溶石漠化區(qū)開展土壤團(tuán)聚體C、N、P及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征的研究，不僅對調(diào)控土壤肥力具有良好的指示作用，還可作為預(yù)測有機(jī)質(zhì)分解速率和養(yǎng)分限制性的重要指標(biāo)[20]，對石漠化治理和生態(tài)恢復(fù)具有重要意義[8，21]。

為此，本實(shí)驗(yàn)圍繞人工植被類型對巖溶石漠化區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響，系統(tǒng)研究不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體分布特征，C、N、P養(yǎng)分含量和生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，分析不同植被類型對土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分平衡特征的影響，為石漠化區(qū)土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況及限制情況提供參考，為石漠化區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，土地管理和科學(xué)構(gòu)建人工生態(tài)恢復(fù)措施提供重要的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省紅河哈尼族彝族自治州建水縣(23°12′42″～24°10′32″N，102°33′18″～103°11′42″E)，海拔高度213～2 497 m。氣候類型屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)年均降水量805 mm，多集中在5—10月，年均氣溫為18.5 ℃，土壤類型主要為紅壤、赤紅壤、石灰土。研究區(qū)曾為典型的石漠化生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過18 a人工植被和自然恢復(fù)，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境明顯好轉(zhuǎn)。研究區(qū)主要代表植被有云南松(Pinusyunnanensis)、銀木荷(Schimaargentea)、濕地松(Pinuselliottii)、干香柏(Copressusduclouxiana)、車桑子(Dodonaeaviscosa)、柏木(Cupressusfunebris)、華西小石積(Osteomelesschwerinae)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、鐵仔(Myrsineafricana)、沙針(Osyrisquadripartita)、扭黃茅(Heteropogoncontortus)、黃背草(Themedajaponica)等。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置及樣品采集

供試土壤于2018年5月采集，在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砦恢眉巴寥捞卣鬟M(jìn)行綜合考慮，選擇不同人工植被類型進(jìn)行土壤樣品的采集。主要選取4種人工植被類型進(jìn)行樣品采集，不同人工植被類型樣地分別標(biāo)記為YD1、YD2、YD3、YD4，YD1為云南松+銀木荷人工混交林，YD2為柏木+銀木荷人工混交林，YD3為干香柏人工純林，YD4為云南松人工純林。每種植被類型建立3個(gè)20 m×20 m的樣方，每個(gè)樣方按S型布設(shè)5個(gè)樣點(diǎn)，采集表層(0～20 cm)原狀土壤樣品，為保持原狀土壤結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免擠壓，裝入塑料盒中帶回實(shí)驗(yàn)室分析。采樣時(shí)先去除枯枝落葉及腐殖質(zhì)層，采集的土樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)分析，土樣自然風(fēng)干后，將5個(gè)地點(diǎn)土樣混合均勻，將采集的土樣在室內(nèi)沿自然結(jié)構(gòu)輕輕掰成直徑約1 cm的小土塊，除去植物殘?bào)w、小石塊等物體后，用干篩法分離出>2.00 mm、0.25～2.00 mm、<0.25 mm的團(tuán)聚體。4種人工植被類型基本情況見表1。

表1 4種人工植被類型基本概況和部分土壤特征

林 型平均樹高/m平均胸徑/cm郁閉度/%下木蓋度/%下木主要種類草本蓋度/%草本主要種類云南松+銀木荷人工混交林78.874055鐵仔、清香木10石育草、矛葉藎草柏木+銀木荷人工混交林85.502025沙針、華西小石積、小葉鼠李30扭黃茅、黃背草干香柏人工純林1512.642015車桑子、鐵仔、沙針、華西小石積80矛葉藎草、地石榴、硬稈子草、黃背草云南松人工純林1511.223045車桑子、朝天罐、鐵仔、南燭60鐵芒萁、野古草、紫莖澤蘭、鋪地蜈蚣

2.2 樣品的測定與分析

取各粒徑土壤團(tuán)聚體樣品研磨，過0.25 mm篩后常規(guī)方法測定土壤基本性質(zhì)，土壤理化性質(zhì)的測定參照土壤農(nóng)化分析方法[22]，其中土壤pH采用電極法(V(水)∶V(土)=2.5∶1.0))；土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法，全氮采用凱氏定氮法，全磷采用鉬銻抗比色法。根據(jù)養(yǎng)分含量，計(jì)算C、N、P化學(xué)計(jì)量比w(C)∶w(N)、w(C)∶w(P)、w(N)∶w(P)。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Microsoft Excel 2010、SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對測定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，采用SPSS 21.0進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析、單因素方差分析(One-way ANOVA)以及雙因素方差分析(Two-way ANOVA)。土壤w(C)∶w(N)、w(C)∶w(P)、w(N)∶w(P)均采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)比。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤團(tuán)聚體分布特征的變化

如表2所示，不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體以0.25～2.00 mm粒徑為主，其次是>2 mm粒徑的土壤，占比最小的是<0.25 mm粒徑的土壤，所占百分比均值依次為41.69%，33.91%，24.40%。不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體粒徑分布特征不一致，其中云南松+銀木荷人工混交林(YD1)、干香柏人工純林(YD3)土壤團(tuán)聚體粒徑百分比由高到低依次為0.25～2.00 mm(42.16%，54.25%)、>2.00 mm(29.72%，34.72%)、<0.25 mm(28.12%，11.03%)；柏木+銀木荷人工混交林(YD2)土壤團(tuán)聚體粒徑百分比由高到低依次為：>2.00 mm(39.45%)、0.25～2.00 mm(36.60%)、<0.25 mm(23.95%)；云南松人工純林(YD4)土壤團(tuán)聚體粒徑百分比由高到低依次為<0.25 mm(34.49%)、0.25～2.00 mm(33.74%)、>2.00 mm(31.76%)。

表2 不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體組成測定結(jié)果

3.2 不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體碳氮磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化特征及關(guān)系

土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為7.78～33.38 g·kg-1，均值為16.32 g·kg-1，變異系數(shù)為58.09%，屬中等程度變異(表3)。各植被類型土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小表現(xiàn)為干香柏人工純林(YD3)、柏木+銀木荷人工混交林(YD2)、云南松+銀木荷人工混交林(YD1)、云南松人工純林(YD4)，均值分別為31.35、13.99、11.21、8.73 g·kg-1，干香柏人工純林分別是柏木+銀木荷人工混交林、云南松+銀木荷人工混交林、云南松人工純林的2.24、2.80、3.59倍，云南松+銀木荷人工混交林與云南松人工純林差異不顯著。統(tǒng)計(jì)分析表明，粒徑、林型以及粒徑和林型之間的交互作用均對土壤有機(jī)碳有顯著影響(P<0.05)。

土壤團(tuán)聚體全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為0.54～2.31 g·kg-1，均值為1.16 g·kg-1，變異系數(shù)為58.72%，屬中等程度變異。各植被類型土壤團(tuán)聚體全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，干香柏人工純林顯著高于其它3種人工植被類型，分別是柏木+銀木荷人工混交林、云南松+銀木荷人工混交林、云南松人工純林的2.23、2.82、3.84倍。統(tǒng)計(jì)分析表明，粒徑、林型以及粒徑和林型之間的交互作用均對土壤全氮有顯著影響(P<0.01)。

土壤團(tuán)聚體全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為0.13～0.70 g·kg-1，均值為0.30 g·kg-1，變異系數(shù)為76.17%，屬中等程度變異(表3)。干香柏人工純林土壤團(tuán)聚體全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其它植被類型，另外3種植被類型全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著。方差分析表明，林型對土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響(P>0.05)，但粒徑以及粒徑和林型的交互作用對土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)有顯著影響(P<0.05)。

表3 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)

通過對3種元素的線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)碳、全氮、全磷之間存在顯著的線性擬合關(guān)系(圖1)。不同粒徑團(tuán)聚體土壤有機(jī)碳和全氮分布情況具有一致性，且兩者之間相關(guān)性極高，決定系數(shù)R2分別為0.995 7，0.988 2，0.986 8。而有機(jī)碳和全磷及全氮和全磷之間的線性擬合程度相對較弱，且從斜率上看，全磷的變化滯后于有機(jī)碳和全氮。

圖1 土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮和全磷相關(guān)性

3.3 不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體碳氮磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

土壤團(tuán)聚體C、N、P化學(xué)計(jì)量特征如表4所示。土壤團(tuán)聚體w(C)∶w(N)變化范圍為12.99～15.75，均值為14.15，變異系數(shù)為5.48%，變異程度較低。統(tǒng)計(jì)分析表明，不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體w(C)∶w(N)差異不顯著。方差分析表明，粒徑、林型以及粒徑和林型的交互作用均對土壤w(C)∶w(N)無顯著影響(P>0.05)。

表4 土壤團(tuán)聚體碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量特征

土壤w(C)∶w(P)變化范圍為41.98～73.34，均值為60.01，變異系數(shù)為17.90%。各植被類型土壤w(C)∶w(P)在柏木+銀木荷人工混交林中最高(67.83)，在干香柏人工純林中最低(46.42)，柏木+銀木荷人工混交林分別是云南松+銀木荷人工混交林、干香柏人工純林、云南松人工純林的1.05、1.46、1.11倍。方差分析表明，粒徑、林型對土壤團(tuán)聚體w(C)∶w(P)有顯著影響(P<0.05)，但粒徑與林型的交互作用對土壤土壤w(C)∶w(P)無顯著影響(P>0.05)。

土壤w(N)∶w(P)變化范圍為3.15～5.51，均值為4.24，變異系數(shù)為17.90%。方差分析表明，各植被類型不同粒徑土壤團(tuán)聚體中w(N)∶w(P)比值差異不顯著。粒徑、林型對土壤團(tuán)聚體w(N)∶w(P)有顯著影響(P<0.05)，但粒徑與林型的交互作用對土壤土壤w(N)∶w(P)無顯著影響(P>0.05)(表5)。

表5 土壤有機(jī)碳、全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其計(jì)量比雙因素方差分析

3.4 不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體碳氮磷與生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系

如表6可知，土壤有機(jī)碳與全氮、全磷、w(N)∶w(P)的相關(guān)性極顯著(P<0.01)，且與全氮的相關(guān)性極高(0.988)，說明土壤碳氮關(guān)系緊密，且變化具有一致性，有機(jī)碳與w(C)∶w(P)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；全氮與全磷、w(N)∶w(P)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與w(C)∶w(P)呈顯著正相關(guān)；全磷與w(C)∶w(N)、w(C)∶w(P)、w(N)∶w(P)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著(P>0.05)；w(C)∶w(N)與w(C)∶w(P)、w(C)∶w(P)與(N)∶w(P)均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。

表6 土壤團(tuán)聚體碳氮磷與生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的相關(guān)性

4 討論

土壤養(yǎng)分是森林生態(tài)系統(tǒng)中植物營養(yǎng)的主要來源，植被物種組成，群落結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)能力均受到土壤養(yǎng)分的影響[23]。該研究中林型對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著(P<0.01)。這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)碳主要來源于凋落物分解輸入，由于植被類型的改變，導(dǎo)致其地表凋落物的儲量及構(gòu)成，以及凋落物分解的速率等存在一定的差異，從而造成不同植被類型間土壤養(yǎng)分的差異[24]。干香柏人工純林有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于其它植被類型，而云南松人工純林有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最低，這可能是由于干香柏側(cè)根、須根發(fā)達(dá)，根系活動有利于表層土壤C、N積累[25]，且在石灰?guī)r裸露地，干香柏林木的側(cè)根可在石縫中的土層延伸，從中吸收水分和養(yǎng)分，供林木生長發(fā)育[26]。但云南松枯落物含有很多如木質(zhì)素、木栓、蠟質(zhì)等難分解的化合物[27]，分解周轉(zhuǎn)周期比較長，再加上當(dāng)?shù)鼐用袢藶楦蓴_收取云南松林內(nèi)的枯枝落葉作為新柴燃燒消耗，導(dǎo)致云南松林有機(jī)碳輸入量減少。此外，各人工植被類型內(nèi)光照、溫度、水分含量等的差異會影響土壤微生物的數(shù)量和根系活性，進(jìn)而影響土壤團(tuán)聚體的形成及養(yǎng)分的積累。

土壤碳素含量取決于進(jìn)入土壤的有機(jī)質(zhì)數(shù)量及其腐殖化系數(shù)的大小，土壤各粒徑團(tuán)聚體有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是土壤有機(jī)質(zhì)平衡和礦化速率的表征，對土壤肥力和土壤碳匯具有雙重意義[28]。本研究中，不同人工植被類型土壤各粒徑團(tuán)聚體碳、氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要集中于0.25～2.00 mm粒徑，粒徑對土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳、全氮、全磷影響顯著(P<0.05)。已有研究表明，土壤團(tuán)聚體形成的過程也是土壤碳形成積累的過程，不同粒徑團(tuán)聚體養(yǎng)分的差異性是由于不同粒徑團(tuán)聚體物理性質(zhì)和微生物特性的差異，造成大于該粒徑的團(tuán)聚體中養(yǎng)分周轉(zhuǎn)迅速，養(yǎng)分固定效率較低，而小于該粒徑的團(tuán)聚體中易分解有機(jī)質(zhì)較少，造成總有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。在對紅壤和石漠化地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，大團(tuán)聚體有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于微團(tuán)聚體[29-30]，還有研究表明土壤中的養(yǎng)分在大團(tuán)聚體中周轉(zhuǎn)迅速，在微團(tuán)聚體中長期貯存，因此該研究中>2.00 mm粒徑團(tuán)聚體養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。

土壤團(tuán)聚體全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布情況與有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布具有一致性，且兩者的相關(guān)性達(dá)極顯著水平，這可能是由于土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的消長取決于土壤有機(jī)質(zhì)的生物積累和水解作用。土壤團(tuán)聚體全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為0.3 g·kg-1，低于我國0～10 cm土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值0.78 g·kg-1[31]，空間變異性也低于土壤有機(jī)碳與全氮，主要是由于磷屬于沉積性元素，它主要來自巖石風(fēng)化，況且它在土壤中的遷移率也較低，因此也導(dǎo)致全磷的變化較為穩(wěn)定。本研究不同植被類型土壤團(tuán)聚體養(yǎng)分含量明顯低于桂西北喀斯特森林表層土壤碳、氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(92.0、6.35、1.50 g·kg-1)[32]，也低于貴州石漠化區(qū)域土壤碳、氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)(45.61、2.54、0.79 g·kg-1)[33]，顯示喀斯特石漠化區(qū)隨著植物群落的退化，土壤碳、氮、磷養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯下降，不同石漠化區(qū)域由于治理模式不同土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)也存在差異。

土壤化學(xué)計(jì)量w(C)∶w(N)、w(C)∶w(P)和w(N)∶w(P)是反映土壤有機(jī)質(zhì)組成及土壤養(yǎng)分有效性的關(guān)鍵指標(biāo)，土壤w(C)∶w(N)反應(yīng)了土壤肥力水平和土壤有機(jī)質(zhì)分解速率，一般來講，土壤w(C)∶w(N)較低表現(xiàn)為高肥力和較快的C、N礦化速率[34]。研究表明，25∶1是土壤微生物進(jìn)行生命活動的最佳w(C)∶w(N)，即越接近于25∶1，越有利于有機(jī)質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化[35]，w(C)∶w(N)>25∶1則有利于土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的固定。研究區(qū)不同人工植被類型土壤w(C)∶w(N)介于12.99～14.95，均值為14.15，高于全球平均水平(12.26)[36]，表明該區(qū)土壤相對全球土壤平均水平有機(jī)質(zhì)分解和礦化速率均較低。土壤有機(jī)碳和全氮緊密聯(lián)系，具有相似的變化趨勢，導(dǎo)致林型、粒徑及粒徑與林型的交互作用均對土壤w(C)∶w(N)無顯著影響。

土壤w(C)∶w(P)是反映土壤微生物在礦化作用下釋放磷素或者從土壤環(huán)境中吸收固定磷素潛力的重要指標(biāo)[37]。w(C)∶w(P)較低時(shí)表明有機(jī)質(zhì)分解時(shí)釋放的養(yǎng)分較多，磷的有效性較高，除了被植物生長吸收外，也有部分磷素殘留在土壤中。研究區(qū)土壤w(C)∶w(P)均值為58.27，低于全球平均水平(72)[36]，表明研究區(qū)土壤P表現(xiàn)為凈礦化，土壤P有效性較高。這與王霖嬌等在貴州石漠化區(qū)的研究結(jié)果一致[33]。不同植被類型土壤w(C)∶w(P)、w(N)∶w(P)變化較大，這與王維奇[38]、曾全超等[39]的研究結(jié)果一致，這主要由于C、P與N、P的空間分布不一致所導(dǎo)致的。本研究中，小粒徑團(tuán)聚體w(C)∶w(P)高于大粒徑，表明較小粒徑團(tuán)聚體中P的有效性較低。干香柏人工純林w(C)∶w(P)顯著低于其它植被類型，說明干香柏人工純林磷的有效性最高。

土壤w(N)∶w(P)可作為養(yǎng)分限制的有效指標(biāo)，較低的w(N)∶w(P)表明N素供應(yīng)不足。該研究中，林型對土壤w(N)∶w(P)影響顯著，土壤w(N)∶w(P)由高到低依次表現(xiàn)為柏木+銀木荷人工混交林、云南松+銀木荷人工混交林、云南松人工純林、干香柏人工純林，總體均低于全國平均值(8.0)[38]，可見N素是該研究區(qū)植被生長的限制因素。不同植被類型土壤團(tuán)聚體中w(N)∶w(P)值隨粒徑的增大而減小，即土壤w(N)∶w(P)總體在微團(tuán)聚體中較大，表明微團(tuán)聚體中養(yǎng)分限制類型以P為主，這與李瑋等[40]的研究結(jié)果一致。由表3可知，w(C)∶w(P)與有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，與全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不存在相關(guān)性，說明w(C)∶w(P)受碳素限制；而w(N)∶w(P)與全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不存在相關(guān)性，說明w(N)∶w(P)主要受氮素限制。

本研究僅對不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體碳、氮、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了初步研究，對于全面評價(jià)石漠化區(qū)土壤養(yǎng)分狀況，還需進(jìn)一步深入研究，可選取更多石漠化區(qū)域或者結(jié)合研究區(qū)植被葉、根系、凋落物中的碳、氮、磷、鉀等比例關(guān)系進(jìn)行研究。

5 結(jié)論

通過對研究區(qū)內(nèi)4種不同人工植被類型土壤團(tuán)聚體碳氮磷及其生態(tài)化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行分析，結(jié)果表明：各植被類型土壤團(tuán)聚體均以0.25～2.00 mm粒徑為主，<0.25 mm粒徑土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。有機(jī)碳、全氮、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值分別為16.32、1.16、0.30 g·kg-1，其中干香柏人工純林土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。研究結(jié)果顯示氮素是該地區(qū)主要的限制營養(yǎng)元素，土壤團(tuán)聚體粒徑、林型及粒徑與林型的交互作用均對土壤碳氮磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著?？λ固氐貐^(qū)石漠化危害大，治理難度大，石漠化動態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示，人工造林種草和林草植被保護(hù)對石漠化逆轉(zhuǎn)發(fā)揮著主導(dǎo)作用，有研究顯示在喀斯特地區(qū)可采取喬灌混交林、經(jīng)濟(jì)林、草本植物等多種不同模式治理石漠化[41-42]。針對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)恢復(fù)可以考慮以干香柏等根系發(fā)達(dá)且較適宜生長在酸性土及石灰土的樹種優(yōu)先，結(jié)合草本植物進(jìn)行修復(fù)，另外可適量施加有機(jī)肥料以提高土壤中營養(yǎng)元素的含量。生態(tài)恢復(fù)過程中應(yīng)采取草木結(jié)合、草灌結(jié)合以及草灌木等結(jié)合的方式培肥土壤，提高植物生產(chǎn)力。但由于不同區(qū)域的自然背景、地理位置、石漠化程度等有所不同，因此采取的措施也會有差異。