何漢波 陳小金 吳銀清 廖麗萍 李祥彬 朱嘉煥 鐘春燕

（1.廣州市增城區(qū)城市園林綠化管護(hù)中心，廣東 廣州 511300 2. 廣州市增城區(qū)林業(yè)和園林科學(xué)研究所，廣東 廣州 511300）

森林土壤作為生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要調(diào)節(jié)者，在維持森林生態(tài)系統(tǒng)和林木生長發(fā)育中發(fā)揮著基礎(chǔ)作用。土壤養(yǎng)分除了是陸地植物養(yǎng)分的主要來源之外，養(yǎng)分間的平衡關(guān)系調(diào)控植物生長和分布。森林經(jīng)營措施能改變林地原有植物群落物種組成、結(jié)構(gòu)及環(huán)境因子，進(jìn)而影響 “植物—凋落物—土壤”的養(yǎng)分循環(huán)過程及植物生長、演替及生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化。本文選取桉樹跡地帶狀整地林地為研究對象，以未處理的桉樹跡地為對照，分析桉樹跡地帶狀整地的土壤養(yǎng)分含量及其生態(tài)化學(xué)計量特征，以期揭示該區(qū)域桉樹跡地帶狀整地初期林地土壤養(yǎng)分元素的狀況，為該區(qū)桉樹跡地營造林、林分與土壤質(zhì)量的提升提供科學(xué)依據(jù)。

1.材料與方法

1.1 研究地概況與樣地設(shè)置

研究地點(diǎn)位于廣東省廣州市增城區(qū)(23°05′—23°37′N、113°32′—114°00′E)，年均溫度為21.8℃，年降雨量為2193.8 mm，蒸發(fā)量1450 mm，全年降水多集中在5-8月，相對濕度81%，為南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，炎熱多雨，長夏無冬，全年都可栽培作物。

桉樹跡地于2019年3月完成桉樹采伐，總面積20 ha；試驗地于2020年4月完成帶狀整地，面積7 ha畝，種植帶寬0.8 cm，帶間2m，5月完成種植，密度4 ×4 m，600株hm-2，期間經(jīng)過2次撫育，實施人工砍伐萌芽條2次，萌芽條平鋪在帶間。本文在海拔相同的帶狀整地造林地塊和臨近桉樹跡地設(shè)置土壤調(diào)查樣地，樣地基本概況見表1。

表1 樣地基本信息

1.2 樣品采集與測定

2020年11月開展土壤調(diào)查，在同一水平帶，沿種植帶、帶間和對照分別采用5點(diǎn)采樣法采集表層（0-20 cm）土壤樣品，充分混合形成一個約1kg土樣，除去土壤中植物根系、碎石等后將 5 個剖面同層次土樣混合均勻，采用四分法取約 500 g 土樣，風(fēng)干過篩后，測定土壤化學(xué)性質(zhì)。同時，用100 cm3環(huán)刀各取1個環(huán)刀樣，測定土壤物理性質(zhì)。

采用環(huán)刀法測定土壤容重和總孔隙度。土壤樣品的養(yǎng)分含量分析按照《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行，具體為：稱取10g過1mm篩的土壤，加入25mL無二氧化碳去離子水浸提，利用pH計測定土壤pH；稱取1g過0.25mm篩的土壤，采用凱氏定氮法測定土壤全氮含量；稱取2g過1mm篩的土壤，采用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮含量；稱取1g過0.25mm篩的土壤，采用高氯酸-氫氟酸消煮-鉬銻抗比色法測定土壤全磷含量；稱取2g過1mm篩的土壤，采用氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量；稱取0.25g過0.25mm篩的土壤，采用高氯酸-氫氟酸消煮-火焰光度法測定土壤全鉀含量；稱取5g過1mm篩的土壤，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定有效鉀含量；稱取0.5g過0.25mm篩的土壤，采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與制圖

利用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中不同處理間土壤理化性質(zhì)及相關(guān)生態(tài)化學(xué)計量的差異采用單因素方差分析 （One-way ANOVA）中的LSD法；土壤養(yǎng)分及其生態(tài)化學(xué)計量特征的關(guān)系采用Pearson法進(jìn)行相關(guān)分析，其中P＜0.01表示在0.01顯著水平下有顯著差異，p＜0.05表示在0.05 顯 著 水 平 下 有顯著差異。運(yùn)用Excel2019進(jìn)行圖表的繪制。

2.結(jié)果與分析

2.1 帶狀整地土壤理化性質(zhì)的影響

與對照相比，種植帶的pH值、有機(jī)C、有效N、有效P、C:N、C:P和N:P差異顯著；帶間的pH值、有機(jī)C、全N、全P、有效N、有效P、C:N、C:P、N:P差異顯著。而種植帶和帶間相比，pH值、全N、全K、有效N差異顯著（P ＜0.05，表 2）。

表2 帶狀整地對土壤理化性質(zhì)和生態(tài)化學(xué)計量比影響方差分析（P值）

由圖1可知，對照、種植帶、帶間的土壤容重平均值分別為1.10、1.20、0.99 g·cm-3，總孔隙度平均值為58.67、54.70、62.82%。與對照相比，種植帶土壤容重較高，總孔隙度較低，帶間則相反，但變化均不顯著（P＜0.05）。表明帶狀整地使土壤容重變高，空隙降低。

圖1 帶狀整地對土壤容重和總孔隙度的影響

綜上可知，帶狀整地初期的種植帶和帶間的土壤養(yǎng)分基本均表現(xiàn)為升高， 僅有種植帶的有效鉀和帶間的全鉀有所降低。

由圖2可知，對照、種植帶、帶間的土壤pH值平均值分別為4.35、4.48和4.54，土壤有機(jī)碳平均值分別為27.65、33.45和42.57 g·kg-1，土壤全氮平均值分別為1.01、1.18和1.53 g·kg-1，土壤全磷平均值分別為0.25、0.25和0.32 g·kg-1，土壤全鉀平均值分別為9.52、10.76和9.50 g·kg-1，土壤有效氮平均值分別為91.48、99.89和128.16 mg·kg-1，土壤有效磷平均值分別為1.05、1.39和1.27 mg·kg-1，土壤有效鉀的平均值分別為37.22、26.18和57.69 mg·kg-1。與對照相比，種植帶的各項指標(biāo)除有效鉀外，均較高，其中pH值、有效N、有效P和全鉀差異顯著（P ＜0.05）；帶間各項指標(biāo)除全鉀也均較高，其中pH值、總有機(jī)碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷等顯著較高（P ＜0.05）；與帶間相比，種植帶的pH值、有機(jī)C、全氮、有效氮、全磷、有效鉀等均較低，除全磷、有效鉀外均差異顯著（P ＜0.05），有效磷和全鉀相對較低，全鉀表現(xiàn)顯著（P ＜0.05）。綜上可知，帶狀整地初期的種植帶和帶間的土壤養(yǎng)分基本均表現(xiàn)為升高， 僅有種植帶的有效鉀和帶間的全鉀有所降低。

圖2 帶狀整地對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2 帶狀整地土壤生態(tài)化學(xué)計量比的影響

由圖3可知，對照、種植帶、帶間的C:N平均值分別為27.40、28.40和27.91，C:P平均值分別為112.83、132.62和133.48，N:P平 均 值 分 別 為4.12、4.67和4.78。與對照相比，種植帶的C:N、C:N、N:P顯著較高（P ＜0.05）；帶間除C:N略高外，其他均顯著較高（P＜0.05）。

圖3 經(jīng)營模式和土層對土壤生態(tài)化學(xué)計量比的影響

2.3 相關(guān)性分析

由表3可知，有機(jī)C含量與全N、全P、C:P和 N:P呈顯著的正相關(guān)，土壤全N與全P、C:P和 N:P呈顯著的正相關(guān)，C:N與C:P呈顯著正相關(guān)，C:P與N:P顯著正相關(guān)。

表3 桉樹跡地土壤養(yǎng)分與其化學(xué)計量特征相關(guān)性分析

C:P 0.802★ 0.759★ 0.591 0.737★ 1 N:P 0.855★ 0.827★★ 0.664 0.605 0.984★★ 1

3.討論

帶狀整地通過表土剝離、底土平整和回填、整平等工序改變了表層土的結(jié)構(gòu)和組成（0-20cm），鏟除了種植帶原有植被，而帶間則保留原有植被，桉樹萌芽被砍除。種植帶因平整易通行而成為施工的主要通道，因而使得種植帶土壤容重升高、孔隙度降低，帶間因植被的存在，則變化相反。但土壤容重和總孔隙度的變化并不顯著，這可能是由于這些干擾并未達(dá)到顯著影響土壤容重和總孔隙度的程度。

桉樹跡地、種植帶和帶間的土壤pH范圍為4.35-4.54，雖然種植帶和帶間的土壤pH顯著較高，但并沒有改變強(qiáng)酸性土壤的地區(qū)特點(diǎn)。桉樹跡地帶狀整地后，種植帶土壤化學(xué)性質(zhì)與桉樹跡地相比，除有效K均有上升，而pH值、有機(jī)C、有效N、有效P、全K顯著升高。原因可能是帶狀整地措施在短期內(nèi)給表層土輸入了一定量的凋落物，加上植被缺失對養(yǎng)分利用相應(yīng)減少。而K元素主要來源是土壤礦化作用，有效K在濕熱氣候條件土壤風(fēng)化和凋落物分解釋放鉀元素易被淋溶，因此，種植帶可能因沒有植被覆蓋，礦化作用和淋溶作用均較強(qiáng)，而導(dǎo)致有效K較低。

帶間保留了原有植被、植被根系，土壤結(jié)構(gòu)相對完整，帶間除有效P和有效K的其他指標(biāo)均最高。植被凋落物是植物將吸收養(yǎng)分歸還土壤的主要途徑，土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分過程受凋落物數(shù)量和分解速率的直接影響。土壤C:N是土壤質(zhì)量的敏感性指標(biāo)，與有機(jī)質(zhì)分解速率相關(guān)，有機(jī)質(zhì)分解速率越快，C:N越小。 桉樹跡地及帶狀整地后土壤C:N介于27.40-28.40之間，均高于全國土壤 C:N平均水平（10-12），說明種植帶和帶間有機(jī)C的分解速率較低，而種植帶C:N顯著較高，也可能是由于整地一次性輸入有機(jī)質(zhì)較多，土壤結(jié)構(gòu)受干擾造成的。土壤 C:P反映了土壤P的有效性，桉樹跡地及帶狀整地后土壤C:P介于112.83-133.48，高于全國土壤 C:P平均水平(61.0±0.9)，說明了桉樹跡地帶狀整地初期，P的有效性較低，這也是受有機(jī)C分解率較低影響。土壤N:P分別介于4.12-4.78，均值分別為4.52，低于中國陸地土壤的 N:P (5.2±0.1)值，說明桉樹跡地及帶狀整地后土壤N含量好于P含量，相關(guān)分析也表明N:P與全N顯著相關(guān)，因此桉樹跡地及帶狀整地后的植被生長受P素的限制。

4.結(jié)論

桉樹跡地帶狀整地初期，人為干擾并未達(dá)到顯著影響土壤容重和總孔隙度的程度，而植物生長受到P和K限制，在實際整地中，應(yīng)注重枯落物的輸入，平整時盡量混合原有的凋落物，并為幼樹補(bǔ)充P和K。而帶間土壤養(yǎng)分狀況相對較好，應(yīng)結(jié)合實際適度開展撫育。