李默然 楊 武

（貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，貴州貴陽(yáng) 550003）

土壤肥力是土壤從營(yíng)養(yǎng)條件與環(huán)境條件方面供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)的能力，是土壤基本屬性和本質(zhì)特征的反映[1]。土壤理化性質(zhì)是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[2]。研究表明，不同森林植被的土壤理化性質(zhì)差異較大[3-5]。貴州黔東南森林以馬尾松純林及杉木純林為主，造成樹種單一、土壤酸化、肥力低下等問(wèn)題，雖森林面積遼闊，但林分生產(chǎn)力低下[6-7]。為此，筆者選擇黔東南主要森林類型林下土壤作為研究對(duì)象，對(duì)不同林分類型土壤肥力特征進(jìn)行研究，旨在及時(shí)為黔東南地區(qū)森林資源管理、植樹造林樹種選擇和規(guī)劃以及森林健康經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省黔東南苗族侗族自治州麻江縣龍山鄉(xiāng)復(fù)興村，根據(jù)區(qū)域森林資源劃分為馬尾松純林（A）、杉木純林（B）、針闊混交林（C）、落葉闊葉林（D）、常綠闊葉林（E）及闊葉混交林（E）等6 種森林類型，并且分別選取退耕地（G）、坡耕地（H）、水田（I）3種立地類型的表層土作為比較。在上述6種森林類型中，選擇立地條件相近（海拔、坡向、坡位等）且具有代表性的中、幼齡林分內(nèi)分別設(shè)置400 m2的調(diào)查樣地，各樣地基本情況見(jiàn)表1。

1.2 研究方法

1.2.1樣地調(diào)查對(duì)所選擇樣地的海拔高度、土層厚度、土壤類型、坡向、坡度、林分郁閉度、林分密度進(jìn)行調(diào)查，并記錄林下灌木層和草本層的植物種類以及草地枯枝落葉的厚度及分布。

1.2.2土壤樣本采集及理化性質(zhì)測(cè)定每一標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按S 形布點(diǎn)方法，挖取3 個(gè)土壤剖面：分0～10、10～20、20～40 cm 3 個(gè)層次取樣，同時(shí)用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重、含水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體等土壤物理指標(biāo)。土壤樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干后過(guò)土壤篩，分別測(cè)定其全氮等8 個(gè)土壤基本化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。

1.2.3數(shù)據(jù)處理應(yīng)用Excel 2007和SPSS 18.0軟件對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析及主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化特征分析

黔東南6 種主要森林類型林下土壤按S 形布點(diǎn)方法，挖取3 個(gè)土壤剖面：分0～10、10～20、20～40 cm 3 個(gè)層次取樣，3 個(gè)對(duì)照立地類型只取0～10 cm的表層土壤。所測(cè)定的理化指標(biāo)如表2所示。由表2 可以看出，隨著土壤深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮磷鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀等化學(xué)指標(biāo)的含量基本處于下降趨勢(shì)，可見(jiàn)土壤養(yǎng)分主要富集于土壤表層。此外，土壤容重隨土壤深度增加也有少量增加，各層次土壤pH 值的波動(dòng)無(wú)明顯的規(guī)律性。

表2 不同森林類型土壤各層次理化性質(zhì)

在9 種立地類型中，以水田的速效養(yǎng)分含量較高，馬尾松純林土壤表層養(yǎng)分含量較高。其他立地類型各種養(yǎng)分含量分布不集中，較為分散。pH值方面僅有水田呈現(xiàn)微酸性，其他立地類型土壤呈現(xiàn)酸性。表層土壤有機(jī)質(zhì)方面，林地土壤明顯高于3 種對(duì)照地類。在黔東南6種主要森林類型土壤層有機(jī)質(zhì)含量方面，馬尾松純林＞杉木純林＞落葉闊葉林＞常綠闊葉林＞針葉闊葉林＞闊葉混交林。

2.2 林下土壤抗侵蝕性比較

森林不僅具有保蓄土壤的功能，還可以有效改善土壤理化性質(zhì)。因此，植被在治理土壤侵蝕方面的作用已被大多數(shù)學(xué)者廣泛認(rèn)可[9-12]。本文選擇了黔東南6 種森林類型以及退耕地（對(duì)照組）表層土壤，通過(guò)各立地類型土壤團(tuán)聚體測(cè)定結(jié)果（表3）可以看出，有林地大于0.25 mm 的大團(tuán)聚體的含量均大于退耕地，證明植被的生長(zhǎng)有利于大團(tuán)聚體含量的增加。在6 種森林類型當(dāng)中，大于0.25 mm 的大團(tuán)聚體含量依次為針闊混交林＞常綠闊葉林＞馬尾松純林＞闊葉混交林＞落葉闊葉林＞杉木純林。

表3 各森林類型土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量單位：%

2.3 土壤肥力評(píng)價(jià)

2.3.1土壤肥力評(píng)價(jià)因子相關(guān)性分析楊曉娟等[13]認(rèn)為各土壤理化因子之間是相互影響的，具有一定的相關(guān)性。對(duì)0～10、10～20、20～40 cm 3個(gè)土層的土壤肥力評(píng)價(jià)因子進(jìn)行相關(guān)性分析（見(jiàn)表4）。結(jié)果表明，含水率與有機(jī)質(zhì)、全氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；土壤pH與全磷呈正相關(guān)關(guān)系，與速效鉀呈顯著正相關(guān)關(guān)系；土壤有機(jī)質(zhì)與全氮及堿解氮呈正相關(guān)關(guān)系；此外，全磷與速效鉀存在正相關(guān)關(guān)系，速效鉀與速效磷、堿解氮呈正相關(guān)關(guān)系。

表4 森林土壤各肥力因子的相關(guān)矩陣

2.3.2土壤肥力評(píng)價(jià)因子主成分分析土壤肥力評(píng)價(jià)是多因子的復(fù)雜系統(tǒng)，在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，存在包括土壤有機(jī)質(zhì)在內(nèi)的多個(gè)因子問(wèn)題，且多個(gè)因子之間具有一定的相關(guān)關(guān)系，增加了肥力評(píng)價(jià)的難度與復(fù)雜性[13-14]。因此，本文利用降維思想把多因子轉(zhuǎn)化成較少的幾個(gè)互不相關(guān)的綜合因子，最后計(jì)算綜合得分即進(jìn)行主成分評(píng)分。具體結(jié)果見(jiàn)表5～6。

表5 方差分解主成分提取分析

表6 成分得分系數(shù)矩陣

根據(jù)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%為宜的原則[14]，故選取前5 個(gè)特征值，即第1～5 號(hào)主成分（見(jiàn)表4）其特征根分別為3.300、1.791、1.533、1.080 和0.785，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到84.879%，說(shuō)明前5個(gè)主成分基本能夠反映土壤肥力評(píng)價(jià)系統(tǒng)內(nèi)的變異信息。

用F1、F2、F3、F4、F5表示各自成分土壤肥力綜合指標(biāo)，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10分別表示土壤容重、pH值、有機(jī)質(zhì)、含水率、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷及速效鉀。5 個(gè)主成分表達(dá)式分別如下：0.552X6+0.148X7+0.165X8+0.420X9-0.319X10；

總得分F=0.329 97F1+0.179 08F2+0.153 28F3+0.107 99F4+0.078 47F5

將各樣地土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后，將數(shù)據(jù)分別代入上述表達(dá)式計(jì)算各主成分的得分，再以各主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)數(shù)，對(duì)所提取的得分進(jìn)行加權(quán)求和，得到不同森林類型下土壤肥力的綜合得分（見(jiàn)表7）。結(jié)果表明，落葉闊葉林的土壤肥力最好、其次為常綠闊葉林、然后分別是杉木純林、馬尾松純林、針闊混交林。其中落葉闊葉林枯落物的凋落及分解速率較快，并且周期相對(duì)較短，土壤養(yǎng)分更新較為頻繁，可能是其土壤肥力較高的主要原因。而針闊混交林個(gè)體內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)激烈，對(duì)土壤肥力消耗過(guò)大，養(yǎng)分的缺失尤為明顯。

表7 不同森林類型的土壤肥力綜合得分

3 結(jié)論與討論

隨著土壤深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀等化學(xué)指標(biāo)的含量基本處于下降趨勢(shì)，表現(xiàn)出比較明顯的表聚性。這與相關(guān)研究結(jié)果一致[15]。此外，黔東南幾種主要森林類型的土壤養(yǎng)分含量分布不集中，較為分散。

史東梅等[16]認(rèn)為，＞0.25 mm 水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量與土壤抗沖指數(shù)呈顯著正相關(guān)，即大粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量越高，土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好，土粒越不易被徑流沖散，土壤抗侵蝕性能力越強(qiáng)。有林地大于0.25 mm 的大團(tuán)聚體含量均大于退耕地，證明植被的生長(zhǎng)有利于大團(tuán)聚體含量的增加。在黔東南6種森林類型當(dāng)中，大于0.25 mm 的大團(tuán)聚體含量依次為針闊混交林＞常綠闊葉林＞馬尾松純林＞落葉混交林＞落葉闊葉林＞杉木純林。由此可知，針闊混交林土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較好，不易被徑流沖散，其土壤抗侵蝕性在6種森林類型中最好。

黔東南9 種立地類型中，土壤因子之間存在一定的關(guān)系。6 種森林類型林下土壤中，落葉闊葉林的土壤肥力優(yōu)于其他森林類型。建議在將來(lái)加強(qiáng)落葉闊葉林營(yíng)造工程，有效控制地力衰退，促進(jìn)黔東南地區(qū)林業(yè)的發(fā)展。