摘 要：【目的】綜合評(píng)價(jià)桂西北干熱河谷典型森林類(lèi)型土壤質(zhì)量，以期為干熱河谷區(qū)域森林經(jīng)營(yíng)管理和資源可持續(xù)利用提供科學(xué)參考。【方法】以桂西北干熱河谷林區(qū)內(nèi)的常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉次生林、落葉闊葉人工林和針葉人工純林4種典型林地為研究對(duì)象，測(cè)定其土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)共14個(gè)，運(yùn)用主成分分析和最小數(shù)據(jù)集法構(gòu)建質(zhì)量評(píng)價(jià)最小數(shù)據(jù)集，通過(guò)加權(quán)綜合指數(shù)法開(kāi)展土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)?！窘Y(jié)果】1）針葉人工純林土壤化學(xué)養(yǎng)分和蔗糖酶活性顯著低于闊葉林，闊葉人工林土壤性質(zhì)與次生林無(wú)顯著差異，總體上桂西北干熱河谷林區(qū)土壤呈干旱缺磷的特征；2）篩選出含水率、全磷和全氮構(gòu)建最小數(shù)據(jù)集，可以解釋全數(shù)據(jù)集質(zhì)量指標(biāo)的77%，能系統(tǒng)有效地評(píng)價(jià)研究區(qū)內(nèi)土壤質(zhì)量；權(quán)重排序?yàn)楹剩?.364）>全磷（0.340）>全氮（0.296），含水率和全磷是影響土壤質(zhì)量的主要指標(biāo)；3）不同林型土壤質(zhì)量指數(shù)排序?yàn)槌＞G落葉闊葉混交林（0.618）>落葉闊葉人工林（0.598）>落葉闊葉次生林（0.473）>針葉人工純林（0.282），針葉人工純林土壤質(zhì)量顯著最低（P<0.05）?！窘Y(jié)論】針葉人工林土壤質(zhì)量顯著低于闊葉林，含水率和全磷含量是限制干熱河谷林區(qū)土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：干熱河谷；主成分分析；最小數(shù)據(jù)集法；土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：S714.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X（2024）06-0156-09

基金項(xiàng)目：廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目（桂科AB21220026）；廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023AB26024）；廣西林業(yè)科技項(xiàng)目（桂林科研[2022ZC]第29號(hào)）；廣西自籌經(jīng)費(fèi)林業(yè)科技項(xiàng)目（桂林科研[2022ZC]第105號(hào)）。

Comprehensive evaluation of soil quality of typical forests in dry-hot valley of northwest Guangxi

ZHONG Ping1， LU Zhifeng2， WEI Shuoxing3， HUANG Ling2， GAO Feng3， WANG Zhihui3， CEN Zuozhou2， WANG Guangjun1

（1. College of Life and Environmental Sciences， Central South University of Forestry Technology， Changsha 410004， Hunan， China； 2. Guangxi State-owned Yachang Forest Farm， Baise 533099， Guangxi， China； 3. Guangxi Forestry Research Institute， Nanning 530002， Guangxi， China）

Abstract：【Objective】This study comprehensively evaluated the soil quality of typical forest types in the dry-hot valley of northwest Guangxi， aiming to provide scientific parameters for the management of forested areas and sustainable development of forest resources in this region.【Method】Four typical forest types （evergreen and deciduous broad-leaved mixed forest， deciduous broad-leaved secondary forest， deciduous broad-leaved plantation and pure coniferous plantation） in the dry-hot valley of Northwest Guangxi were selected for the study. Fourteen physical， chemical， and biological soil indicators were measured. The minimum dataset for quality assessment was constructed using principal component analysis and the minimum dataset method. Soil quality comprehensive assessment was conducted using a weighted composite index method.【Result】1） The soil chemical nutrients and sucrase activities of pure coniferous plantations were significantly lower than those of broad-leaved forests， and there was no significant difference between the soil properties of broadleaved plantations and those of secondary forests； 2） The minimum data set of water content， total phosphorus and total nitrogen was screened out to construct the minimum data set， which could explain 77% of the total data quality index， and could effectively and systematically evaluate the soil quality in the study area. The weights were water content （0.364）>total phosphorus （0.340）>total nitrogen （0.296）， highlighting moisture content and total phosphorus as the primary indicators influencing soil quality； 3） The soil quality index ranking across different forest types is as follows： evergreen and deciduous broad-leaved mixed forest （0.618）>deciduous broadleaved plantation （0.598）>deciduous broad-leaved secondary forest （0.473）>pure coniferous plantation （0.282）. The soil quality of coniferous plantations is significantly the lowest （P<0.05）.【Conclusion】The soil quality of coniferous plantations is lower than that of broad-leaved forests. The water content and total phosphorus levels emerge as crucial factors limiting soil quality in the dry-hot valley forested areas.

Keywords： dry-hot valley； principal component analysis； minimum dataset method； soil quality evaluation

干熱河谷是我國(guó)西南特殊的地理單元和重要生態(tài)脆弱區(qū)，受季風(fēng)氣候和西南暖濕氣流及深切山谷地形的交錯(cuò)影響，具有高溫干熱、季節(jié)性干旱明顯的典型環(huán)境特征[1-2]。準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和識(shí)別主要限制因素，對(duì)干熱河谷脆弱森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和森林資源可持續(xù)利用具有重要意義。干熱河谷由于氣候干熱、土壤流失嚴(yán)重、植被恢復(fù)困難等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[3-4]，加上人為干擾的影響，已成為我國(guó)生態(tài)嚴(yán)重退化和造林極為困難的典型脆弱區(qū)[5]。植被恢復(fù)是干熱河谷生態(tài)環(huán)境重建的基礎(chǔ)，而土壤質(zhì)量及演化趨勢(shì)是植被恢復(fù)與重建的關(guān)鍵[6-7]。盡管在樹(shù)種遴選、植物配置、造林技術(shù)方案等方面開(kāi)展了許多工作[8]，干熱河谷植被退化趨勢(shì)得到初步遏制，但仍存在立地困難、生產(chǎn)力低、生態(tài)系統(tǒng)功能退化等諸多問(wèn)題，這可能與忽視了其土壤質(zhì)量水平有關(guān)。

土壤是植物生長(zhǎng)發(fā)育的場(chǎng)所，是森林的重要組成部分。土壤質(zhì)量是土壤維持植物生長(zhǎng)、提高植被生產(chǎn)力、維持森林生態(tài)系統(tǒng)功能及可持續(xù)發(fā)展的能力[9-10]。采用土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)進(jìn)行土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)已成為全球可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容[11-12]。已有許多學(xué)者對(duì)東北林區(qū)[13]、華北林地[14]、黃河三角洲濕地[15]、西北草地[16]、黃土高原[12]及亞熱帶森林[17-18]土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)開(kāi)展了研究，但關(guān)于干熱河谷森林土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較少。以往的研究主要集中于干熱河谷不同土地利用方式或植被恢復(fù)對(duì)土壤物理、化學(xué)性質(zhì)的影響[19-20]，對(duì)干熱河谷次生林和人工林土壤質(zhì)量水平和限制因素的綜合分析評(píng)價(jià)較為缺乏。

以桂西北干熱河谷林區(qū)內(nèi)常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉次生林、落葉闊葉人工林和針葉人工純林4種典型林地為研究對(duì)象，分析不同林型土壤理化性質(zhì)特征，綜合評(píng)價(jià)研究區(qū)典型森林土壤質(zhì)量，以期為干熱河谷區(qū)域森林經(jīng)營(yíng)管理和資源可持續(xù)利用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為廣西壯族自治區(qū)國(guó)有雅長(zhǎng)林場(chǎng)典型干熱河谷林區(qū)（106o18′E～110°16′，24o56′～24o59′N(xiāo)），位于廣西西北部，西臨南盤(pán)江，北靠紅水河。地形為高山峽谷，山高坡陡谷深，海拔375～1 970.9 m。成土母巖為砂巖、砂頁(yè)巖和石灰?guī)r，土層較薄，厚度為40～60 cm，礫石含量30%～70%。氣候干熱，光熱資源充足、降水季節(jié)分布不均。年均降水量約1 051.7 mm，雨季集中在5—8月，占全年降水總量的80%以上，9月至翌年4月為旱季，年蒸發(fā)量1 484.7 mm。具有明顯的季節(jié)性干旱和降水少、蒸散率高的干熱河谷氣候特征[21]。隨著全球氣候變暖，近年研究區(qū)內(nèi)階段性氣象干旱頻發(fā)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取林區(qū)內(nèi)白櫟-雷公青岡次生林（Quercus fabri-Quercus hui secondary forest）、麻櫟Quercus acutissima次生林、香椿Toona sinensis人工林和馬尾松Pinus massoniana人工林4種典型森林土壤為研究對(duì)象，每種林型布設(shè)4個(gè)25 m×25 m重復(fù)樣地。樣地內(nèi)每木檢尺（3 cm起測(cè)），調(diào)查記錄樣地海拔、坡度、坡向、人為干擾等林分基本信息。

白櫟-青岡次生林和麻櫟次生林為20世紀(jì)90年代封育形成的天然次生林，長(zhǎng)年無(wú)人為干擾。香椿林和馬尾松林均為1996年造林，造林當(dāng)年適當(dāng)施肥，之后無(wú)施肥，造林后連續(xù)撫育3 a，間伐1次，至樣地布設(shè)采樣時(shí)約有10 a未間伐和撫育。

1.3 樣品采集與測(cè)定

2023年2月7—11日進(jìn)行土壤樣品采集，每個(gè)樣方五點(diǎn)取樣采集0～15 cm土壤樣品。至采樣前，連續(xù)天晴5 d以上，連續(xù)約150 d不曾下雨下雪。除環(huán)刀土外，每個(gè)樣方的同層土壤樣品充分混合，風(fēng)干過(guò)篩后用于化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。參照《土壤農(nóng)化分析》[22]和《土壤微生物研究原理與方法》[23]相關(guān)要求測(cè)定土壤物理化學(xué)性質(zhì)和酶活性。

采用環(huán)刀土烘干法測(cè)定土壤含水率、容重和孔隙度；上海雷磁PHS-3C酸度計(jì)測(cè)定土壤pH值；重鉻酸鉀-水合加熱法測(cè)定有機(jī)碳；半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮；凱氏定氮儀堿解蒸餾法測(cè)定堿解氮；鉬銻抗比色法測(cè)定全磷；火焰光度計(jì)測(cè)定全鉀和速效鉀；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定鈣含量；分光光度法測(cè)定土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。

1.4 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

綜合選取反映土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)共14項(xiàng)，運(yùn)用主成分分析和相關(guān)性分析構(gòu)建質(zhì)量評(píng)價(jià)全數(shù)據(jù)集，基于PCA分析、指標(biāo)Norm值及指標(biāo)間相關(guān)性[12，24-25]構(gòu)建最小數(shù)據(jù)集。采用隸屬度和權(quán)重加權(quán)求和計(jì)算全數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量綜合指數(shù)和最小數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量指數(shù)[25]。按等距法將土壤質(zhì)量指數(shù)劃分為低（0～0.2）、較低（0.2～0.4）、中（0.4～0.6）、較高（0.6～0.8）和高（0.8～1.0）質(zhì)量5個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

土壤性質(zhì)和土壤質(zhì)量指數(shù)采用單因素方差分析法，分析不同森林類(lèi)型間的差異（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，P<0.05）；全數(shù)據(jù)集和最小數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，驗(yàn)證最小數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)效果。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析和圖形繪制分別采用Excel 2021、SPSS 26.0和R4.1.3軟件[27]。

2 結(jié)果與分析

2.1 桂西北干熱河谷不同森林類(lèi)型土壤性質(zhì)特征

由表2可知，不同森林類(lèi)型的土壤含水率、容重和孔隙度無(wú)顯著差異。研究區(qū)內(nèi)土壤含水率（7.72%±0.30%）低于10%，水分匱乏，十分干旱。土壤容重（1.32±0.02 g·cm-3）和總孔隙度（59.84%±0.86%）適宜，與全國(guó)土壤容重平均水平基本一致[28]。

由表3可知，研究區(qū)內(nèi)森林土壤pH值呈弱酸性（5.7±0.2），麻櫟次生林土壤pH值最低（4.3±0.2），顯著低于其他林分（P<0.05）。土壤有機(jī)碳和全磷在林型間差異不顯著。全氮、速效鉀在白櫟-青岡次生林、麻櫟次生林和香椿人工林間無(wú)顯著性差異，均在馬尾松人工林土壤中顯著最低。土壤堿解氮在麻櫟次生林中顯著最高（161.86±29.41 mg·kg-1，P<0.05），白櫟-青岡次生林、香椿人工林和馬尾松人工林間無(wú)顯著性差異。香椿人工林全鉀含量最高（10.12±1.81 g·kg-1），次生林次之，馬尾松人工林含量最低（6.06±0.23 g·kg-1）。白櫟-青岡、麻櫟次生林土壤中鈣含量顯著高于香椿和馬尾松人工林土壤，區(qū)域內(nèi)森林土壤鈣含量為51.5±14.27 mg·kg-1，為低鈣土壤。

由表4可知，土壤脲酶和酸性磷酸酶活性分別為0.31～0.86和0.15～1.51 mg·g-1·d-1，在林型間無(wú)顯著性差異。土壤蔗糖酶活性為0.91～42.35 mg·g-1·d-1，在麻櫟次生林與白櫟-青岡次生林、馬尾松人工林間差異顯著（P<0.05）。綜上，pH值、全氮、堿解氮、全鉀、速效鉀、鈣、蔗糖酶活性在4個(gè)森林類(lèi)型間存在顯著差異，其他指標(biāo)在森林類(lèi)型間無(wú)顯著差異。針葉人工純林土壤化學(xué)養(yǎng)分和蔗糖酶活性顯著低于闊葉林土壤。

2.2 桂西北干熱河谷森林土壤最小數(shù)據(jù)集構(gòu)建

全數(shù)據(jù)集的主成分分析結(jié)果（表5）表明，特征值≥1的3個(gè)主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)78.59%，構(gòu)建的全數(shù)據(jù)集較好地解釋了研究區(qū)內(nèi)土壤質(zhì)量變異。依據(jù)分組方法（表5和圖1），有機(jī)碳、全氮、堿解氮、全鉀、速效鉀、蔗糖酶活性為一組，含水率和全磷為一組。對(duì)比組內(nèi)指標(biāo)Norm值（表5）及指標(biāo)間相關(guān)性大?。▓D1），篩選出全氮（第1組）、含水率（第2組）和全磷（第2組）共3個(gè)指標(biāo)構(gòu)建本研究的質(zhì)量評(píng)價(jià)最小數(shù)據(jù)集。與最初考慮的14個(gè)指標(biāo)相比，指標(biāo)篩選過(guò)濾率達(dá)78.57%；與全數(shù)據(jù)集的8個(gè)指標(biāo)相比，指標(biāo)篩選過(guò)濾率達(dá)62.50%。說(shuō)明主成分分析結(jié)合最小數(shù)據(jù)集法有效地避免了指標(biāo)間信息冗余對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。

2.3 桂西北干熱河谷森林土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

由圖2可以看出，最小數(shù)據(jù)集質(zhì)量指數(shù)與全數(shù)據(jù)集質(zhì)量指數(shù)呈極其顯著正相關(guān)（r=0.77，P<0.001），最小數(shù)據(jù)集對(duì)研究區(qū)內(nèi)土壤質(zhì)量解釋率達(dá)77%，構(gòu)建的最小數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可以替代全數(shù)據(jù)集內(nèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)準(zhǔn)確表征研究區(qū)森林土壤質(zhì)量。由圖3可以看出，最小數(shù)據(jù)集內(nèi)各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)表現(xiàn)為含水率（0.364）>全磷（0.340）>全氮（0.296），含水率和全磷對(duì)土壤質(zhì)量存在較高貢獻(xiàn)率，可能是影響研究區(qū)土壤質(zhì)量的主要指標(biāo)。

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果（圖4）表明，研究區(qū)內(nèi)典型森林類(lèi)型土壤質(zhì)量指數(shù)為0.211～0.872，平均土壤質(zhì)量中等（0.493），不同森林類(lèi)型土壤質(zhì)量排序?yàn)榘讬?青岡次生林（0.618）>香椿人工林（0.598）>麻櫟次生林（0.473）>馬尾松人工林（0.282）。根據(jù)土壤質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，白櫟-青岡次生林土壤質(zhì)量較高，香椿人工林、麻櫟次生林土壤質(zhì)量中等，馬尾松人工林土壤質(zhì)量較低。白櫟-青岡次生林、香椿人工林、麻櫟次生林土壤質(zhì)量無(wú)顯著性差異，馬尾松人工林土壤質(zhì)量顯著低于白櫟-青岡次生林和香椿人工林（P<0.05）。研究結(jié)果表明，針葉人工純林土壤質(zhì)量顯著低于落葉闊葉林和常綠落葉闊葉混交林，而闊葉人工林土壤質(zhì)量與次生林無(wú)顯著差異。

3 討 論

指標(biāo)選取和綜合評(píng)價(jià)模型的合理構(gòu)建是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。不同評(píng)價(jià)方法的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算和評(píng)價(jià)側(cè)重點(diǎn)不同，評(píng)價(jià)結(jié)果和反映的意義不同[29]。主成分分析結(jié)合最小數(shù)據(jù)集法能解決數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題，從較多指標(biāo)中更有效地提取對(duì)土壤質(zhì)量有重要影響的因素。崔雪等[30]運(yùn)用主成分分析和最小數(shù)據(jù)集法基于8項(xiàng)土壤理化指標(biāo)篩選出包含土壤有機(jī)質(zhì)、pH值和有效磷3項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)天然針闊混交林的土壤質(zhì)量；王淑琴等[12]運(yùn)用主成分分析和最小數(shù)據(jù)集法基于21項(xiàng)土壤理化生指標(biāo)篩選出包含容重、全氮、速效磷、脲酶和真菌多樣性指數(shù)等6項(xiàng)指標(biāo)的最小數(shù)據(jù)集，較客觀(guān)、系統(tǒng)地評(píng)價(jià)了黃土高原紫花苜蓿人工草地土壤質(zhì)量情況。本研究以桂西北干熱河谷區(qū)典型林分土壤為對(duì)象，基于涵蓋了土壤物理、化學(xué)和土壤酶活性的14項(xiàng)指標(biāo)，通過(guò)主成分分析和相關(guān)性分析法篩選構(gòu)建了土壤含水率、有機(jī)碳、全氮、堿解氮、全磷、全鉀、速效鉀和蔗糖酶活性等8個(gè)指標(biāo)的全數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步通過(guò)最小數(shù)據(jù)集法構(gòu)建包含含水率、全氮和全磷3項(xiàng)指標(biāo)的最小數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)體系。這與前人的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基本一致[12，30]，可較全面、系統(tǒng)、客觀(guān)地評(píng)價(jià)桂西北干熱河谷森林土壤質(zhì)量。

本研究中，土壤酶活性未進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)體系，可能是由于研究區(qū)土壤質(zhì)量受微生物和土壤呼吸作用的影響相對(duì)較小。土壤含水率對(duì)土壤質(zhì)量貢獻(xiàn)最大，這與該地區(qū)高溫少雨的氣象性干旱環(huán)境有著密切聯(lián)系。4個(gè)林地的容重、孔隙結(jié)構(gòu)適宜，由于河谷干熱氣候?qū)е峦寥篮畤?yán)重虧缺，水分的限制也會(huì)降低土壤有效性養(yǎng)分的形成[31]，成為限制該區(qū)土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素。氮、磷、鉀作為植物生長(zhǎng)的必需元素是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中的重要因子，在以往大量研究中被頻繁納入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)全國(guó)第2次土壤普查分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[32]，研究區(qū)內(nèi)4種林地速效鉀含量均處于3級(jí)中上水平與2級(jí)高水平之間，鉀素供應(yīng)水平較高；4種林地全氮含量處于3級(jí)中上至1級(jí)極高水平；堿解氮含量除馬尾松林處于5級(jí)極低水平外，其他林地均處于3級(jí)中上至1級(jí)極高水平；氮素供應(yīng)水平在馬尾松林與其他闊葉林地間存在較大變異，氮素供應(yīng)可能對(duì)土壤質(zhì)量有明顯影響；全磷含量均處于5級(jí)低水平，潛在供磷能力較差，是限制研究區(qū)林地質(zhì)量的另一關(guān)鍵因素。因此，全磷和全氮進(jìn)入本研究的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，而全鉀和速效鉀未被納入最小數(shù)據(jù)集。研究區(qū)內(nèi)林地土壤呈“干旱缺磷”的特征，且含水率、全磷對(duì)土壤質(zhì)量存在較高貢獻(xiàn)率，因此含水率和全磷是限制研究區(qū)森林土壤質(zhì)量的主要因素。建議經(jīng)營(yíng)管理時(shí)保留間伐撫育剩余物，或添加生物炭覆蓋提高林地保水保肥能力，以延緩氣象性干旱對(duì)土壤水分的影響。固氮樹(shù)種混交種植有利于土壤氮、磷養(yǎng)分的積累和轉(zhuǎn)化[33-34]，建議森林經(jīng)營(yíng)和人工造林時(shí)適當(dāng)引入鄉(xiāng)土固氮樹(shù)種以維持和改善研究區(qū)土壤質(zhì)量。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，桂北干熱河谷林區(qū)內(nèi)針葉人工純林土壤質(zhì)量顯著低于落葉闊葉林和常綠落葉闊葉混交林，而闊葉人工林土壤質(zhì)量與次生林無(wú)顯著差異，這與前人研究結(jié)果一致。袁星明等[17]研究報(bào)道南亞熱帶闊葉人工林土壤質(zhì)量顯著優(yōu)于針葉純林；呂瑞恒等[35]研究發(fā)現(xiàn)蒙古櫟天然次生林土壤質(zhì)量?jī)?yōu)于油松和落葉松人工林；馮嘉儀等[29]研究發(fā)現(xiàn)華南地區(qū)馬尾松林土壤質(zhì)量顯著低于闊葉混交林。土壤養(yǎng)分是影響土壤質(zhì)量的主要因素，受到植物凋落物性質(zhì)和數(shù)量的顯著影響[36]，馬尾松人工林樹(shù)種組成和地上枯落物種類(lèi)單一，由于松針角質(zhì)層發(fā)達(dá)、難分解物質(zhì)含量高[37]，凋落物具有較高C/N[38]，往往比闊葉落葉喬木（白櫟、麻櫟、香椿等）的落葉分解慢，所以土壤養(yǎng)分相對(duì)含量低。此外，馬尾松林雖與香椿同年造林，但馬尾松生長(zhǎng)更快，養(yǎng)分需求量大且酶活性較低、地被層分解歸還緩慢，引起土壤堿解氮、磷等養(yǎng)分虧缺，評(píng)價(jià)結(jié)果處于較低水平。香椿人工林經(jīng)過(guò)適宜的人工管理，林分內(nèi)物種豐富，香椿落葉易分解、根系發(fā)達(dá)，水解性酶活性較高，對(duì)土壤有機(jī)碳、全磷、全鉀等養(yǎng)分的積累具有明顯正向作用[39]，土壤質(zhì)量處于較高水平。天然次生林接近該地區(qū)的頂極群落，樹(shù)種組成豐富、群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為落葉闊葉喬木（白櫟、麻櫟等），枯枝落葉多且分解速度快，具有較好的養(yǎng)分歸還和養(yǎng)分積蓄能力[29，40]，因此土壤質(zhì)量較高。這驗(yàn)證了馮嘉儀等[29]、潘嘉雯等[38]、秦娟等[41]的研究，闊葉混交及針闊混交是比針葉純林更為適宜的林地利用方式?；旖煌ㄟ^(guò)較高的物種豐富度和根系豐富度（深淺不一、交叉相錯(cuò)、根際微生物），為土壤有機(jī)質(zhì)積累提供豐富的物質(zhì)來(lái)源并加快微生物分解活動(dòng)，顯著增強(qiáng)林地養(yǎng)分循環(huán)，改善土壤質(zhì)量[18，42-43]。因此，建議在干熱河谷森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有闊葉混交林的保育和管理，引入適宜樹(shù)種開(kāi)展針葉純林的闊葉化改造。

本研究基于桂西北干熱河谷4種典型森林類(lèi)型土壤分析其物理、化學(xué)和酶活性特征并進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，僅僅是對(duì)研究區(qū)內(nèi)森林土壤質(zhì)量水平和限制因素的初步探究，今后可以進(jìn)一步分析干熱河谷氣候?qū)ν寥佬再|(zhì)和質(zhì)量影響的時(shí)空尺度效應(yīng)，并基于群落功能性狀深入揭示干熱氣候區(qū)林地利用方式對(duì)植物-土壤生態(tài)反饋過(guò)程的影響機(jī)制。

4 結(jié) 論

1）森林類(lèi)型對(duì)土壤物理性質(zhì)及有機(jī)碳、全磷、脲酶、酸性磷酸酶活性的影響不顯著，對(duì)pH值、全氮、堿解氮、全鉀、速效鉀、鈣和蔗糖酶活性的影響顯著。針葉人工純林土壤化學(xué)指標(biāo)和蔗糖酶活性顯著低于闊葉林，闊葉人工林土壤性質(zhì)與次生林土壤性質(zhì)無(wú)顯著差異。桂西北干熱河谷林區(qū)土壤呈干旱缺磷的特征。

2）基于主成分分析和最小數(shù)據(jù)集法，篩選出含水率、全氮、全磷構(gòu)建了研究區(qū)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的最小數(shù)據(jù)集，可以解釋全數(shù)據(jù)集質(zhì)量指標(biāo)的77%，該最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)能有效替代全數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)桂西北干熱河谷區(qū)森林土壤質(zhì)量。最小數(shù)據(jù)集內(nèi)指標(biāo)貢獻(xiàn)率排序?yàn)楹剩?.364）>全磷（0.340）>全氮（0.296），含水率、全磷是研究區(qū)森林土壤質(zhì)量的主要限制性因素。

3）不同林型土壤質(zhì)量指數(shù)排序?yàn)槌＞G落葉闊葉混交林（0.618）>落葉闊葉人工林（0.598）>落葉闊葉次生林（0.473）>針葉人工純林（0.282），針葉人工純林土壤質(zhì)量顯著低于落葉闊葉林和常綠落葉闊葉混交林（P<0.05）。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，針葉人工林土壤質(zhì)量顯著低于闊葉林，而闊葉人工林土壤質(zhì)量與次生林無(wú)顯著性差異；干旱、貧磷是限制區(qū)域內(nèi)森林土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在干熱河谷林地管理實(shí)踐中，應(yīng)注重土壤水分和磷素的轉(zhuǎn)化與固定，建議通過(guò)保留林內(nèi)剩余物覆蓋、加強(qiáng)針葉純林的闊葉化改造、引入鄉(xiāng)土固氮樹(shù)種以及補(bǔ)植改造等方式提升土壤質(zhì)量。

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[本文編校：吳 彬]