不同垂直地帶山核桃林地土壤理化性質(zhì)比較

黃興召，黃堅欽,，陳丁紅，呂健全，吳家森*

（1. 浙江農(nóng)林大學 亞熱帶森林培育重點實驗室，浙江 臨安 311300；2. 浙江農(nóng)林大學 林業(yè)與生物技術(shù)學院，浙江 臨安 311300；3. 浙江省臨安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 臨安 311300）

山核桃（Carya cathayensis）為我國特有的高檔干果和木本油料植物，屬胡桃科山核桃屬植物，主要分布于浙、皖兩省交界的天目山區(qū)，總種植面積約8.67萬hm2。浙江省占全國山核桃總產(chǎn)量的70%以上，在主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)戶的山核桃收入占總收入的70%以上，是天目山區(qū)農(nóng)民脫貧致富的主要經(jīng)濟樹種之一[1]。

土壤是植物生存的基礎(chǔ)，土壤的理化性質(zhì)受光、熱、水、氣、植被、母巖等多種因素影響。地形影響土壤理化性質(zhì)，不同的坡位和坡度，接受太陽的熱量情況不同，形成陽性土和陰性土[2]。地形的影響可以通過海拔絕對高度的變化表現(xiàn)出來，一般隨著海拔高度的增加，氣候變得更為冷濕，土壤的水熱條件和植被都因此而發(fā)生變化，所以山區(qū)土壤的分布和形成過程與海拔高度的變化有密切的關(guān)系，表現(xiàn)為不同的垂直地帶土壤有機質(zhì)的礦化程度、土壤的機械組成以及微生物數(shù)量[3]等不同。崔衛(wèi)國[4]等人對湖南醴陵市土壤空間分布及其理化性質(zhì)與地形因子的相互關(guān)系進行研究，表明隨著海拔高度的上升，土壤有機碳的累積、轉(zhuǎn)化等過程發(fā)生明顯的變化。

前人對山核桃和美國山核桃的繁育[5～6]、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)[7～12]等均做了較系統(tǒng)的研究，對林地土壤肥力[13～14]研究則較少。本文選擇土壤母質(zhì)和經(jīng)營方式相對一致的山核桃林地，研究了不同垂直地帶山核桃林地土壤理化性質(zhì)，闡明其存在的差異，為山核桃的種植、土壤培肥和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山核桃主要分布于浙、皖兩省交界的天目山區(qū)（29o ～ 31o N，118o ～ 120o E），年平均溫度 15 ～ 20℃，7 月平均溫度25 ～ 30℃，年降水量1 000 ～ 2 000 mm，降雨量集中在4－9月。山核桃分布在海拔50 ～ 1 200 m的丘陵山地，立地為震旦系—奧陶系不純碳酸鹽巖類，泥盆系砂礫巖類，侏羅系流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰熔巖等組成的火山巖類。土壤類型主要為油黃泥、黃紅泥、鈣質(zhì)頁巖土、黃泥土。

2 研究方法

根據(jù)臨安市山核桃的海拔分布特征，對不同海拔山核桃林地進行初步調(diào)研的基礎(chǔ)上，從海拔200 ～ 800 m每隔100 m設(shè)置典型樣地各20個，共160個。典型樣地的選擇以坡度為25°左右的山核桃（樹齡30 ～ 40 a）純林，人為經(jīng)營措施相似，即每年2、5月中旬和11月下旬各施復合肥（N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15）0.5 kg/棵，果實采收前割刈林下雜灌，以利于山核桃采摘。

2008年7月14－24日，在選定的典型樣地上，按“S”型布點，分別采集5個點的表層（0 ～ 30 cm）土樣，將其混合，然后采用四分法分取樣品1 kg左右，帶回實驗室。對每個典型樣地土壤的理化性質(zhì)進行單獨分析，分析方法為：土壤容重用環(huán)刀法；非毛管空隙持水量用酒精燃燒法；機械組成用比重計法；土壤 pH用酸度計法（水土比為 2.5:1.0）；有機質(zhì)用硫酸—重鉻酸鉀外加熱法；水解氮采用堿解擴散法；有效磷用鹽酸氟化銨浸提-分光光度法；速效鉀用乙酸銨浸提—火焰光度法；有效硫采用硫酸鋇比濁法；有效硼采用沸水浸提—甲亞胺比色法；交換性鈣鎂采用乙酸銨浸提—原子吸收分光光度計法；有效鐵、錳、鋅、銅采用稀酸浸提—原子吸收分光光度計法[15]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同垂直地帶山核桃林地土壤物理性質(zhì)比較

3.1.1 土壤容重和非毛管孔隙持水量 人為活動是影響土壤容重的重要因素[16]。不同海拔山核桃林地土壤非毛管孔隙持水量見圖1。

從圖1中可以看出，不同海拔山核桃林地土壤容重為1.14 ～ 1.25 g/cm3，海拔從200 m以下到500 m，土壤容量隨著海拔的升高而增加，而500 m以上則隨海拔高度增加而遞減，400 ～ 500 m時容重達到最大，說明該海拔人為活動較為頻繁，使得土壤被踩實，導致容重增大。

從圖1還可知，海拔從400 m開始，土壤非毛管孔隙持水量隨海拔升高而遞增，大于800 m時達最大值（203.65 t/hm2），這與土壤容重相反。通過SAS分析，不同海拔之間土壤容重差異不顯著，但土壤非毛管孔隙持水量呈極顯著差異。

3.1.2 土壤機械組成 不同海拔山核桃林地土壤石礫、砂粒、粉粒、粘粒含量見圖2。林地土壤石礫含量（＞2 mm）平均為10.90%，隨著海拔的增加而遞增。林地土壤砂粒、粉粒和粘粒平均含量分別為27.32%、51.35%、21.35%，不同海拔之間差異不明顯。土壤機械組成與其成土母質(zhì)所含強抗性風化物的多少等有關(guān)[17]，從結(jié)果中可知，不同海拔山核桃林地土壤的母巖相對一致。

圖1 土壤容重、非毛管持水量與海拔的關(guān)系Figure 1 The correlation between bulk density, non-capillary water holding capacity in the soil with elevation

圖2 土壤石礫、砂粒、粉粒、粘粒含量與海拔的關(guān)系Figure 2 The correlation between gravel, sand, silt,clay content in the soil with elevation

圖3 土壤有機質(zhì)、pH值與海拔的關(guān)系Figure 3 The correlation between organic matter,pH value of the soil with elevation

3.2 不同垂直地帶山核桃林地土壤化學性質(zhì)比較

3.2.1 土壤有機質(zhì)和 pH值 土壤有機質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素的重要來源，是土壤微生物必不可少的碳源和能源，所以土壤有機質(zhì)含量的多少是土壤肥力高低的重要化學指標。不同海拔山核桃林地土壤有機質(zhì)含量見圖3。從圖3可知林地土壤有機質(zhì)含量為28.09 ～ 47.59 g/kg，平均值為33.74 g/kg，隨著海拔高度的增加，土壤有機質(zhì)含量也提高，海拔小于200 m的為28.09 g/kg，大于800 m則遞增至47.59 g/kg。這與呂貽忠[18]研究的百花山山地土壤中有機質(zhì)的垂直分布規(guī)律相似，主要是隨著海拔高度的升高，氣溫下降，微生物的分解速度減慢和礦化作用減弱，從而使有機質(zhì)含量較高。

土壤 pH隨著海拔高度的增高而下降，土壤酸性增強。海拔小于200 m，土壤pH值為6.08，而 200 ～ 800 m，pH值為5.0 ～ 6.0，大于800 m，pH值則降為4.71。這與傅華[19]的研究結(jié)果相似，即山核桃林地土壤有機質(zhì)隨著海拔的升高遞增，pH值則隨海拔的升高而降低。

3.2.2 土壤速效養(yǎng)分 土壤中的N、P、K的含量代表著土壤的肥力，土壤速效養(yǎng)分是山核桃直接可以利用的養(yǎng)分，與海拔有一定的聯(lián)系，同時受人為施肥等經(jīng)營措施的影響[20]。

土壤水解氮在一定程度上代表土壤的供氮水平，特別是可以看出土壤中有機質(zhì)的生物積累和分解作用的相對強弱[21]。從圖4可知，山核桃林地不同海拔土壤水解氮含量平均達198.08 mg/kg，不同海拔土壤水解氮含量差異不大。

速效鉀是當季土壤供鉀能力的肥力指標，圖 4顯示不同海拔山核桃林地的土壤速效鉀含量平均達 105.00 mg/kg，海拔在400 ～ 700 m時含量較高，超過110 mg/kg，當海拔低于400 m或高于700 m，其含量均減小。

土壤有效磷含量可表征土壤的供磷狀況和指導磷肥施用，也是診斷土壤有效肥力的指標之一，圖5不同海拔山核桃林地土壤有效磷含量平均為4.98 mg/kg，海拔在500 ～ 700 m土壤含量較高，其值超過8.0 mg/kg，當海拔低于500 m或高于700 m，其含量均逐漸減小。

圖4 土壤速效鉀、水解氮含量與海拔的關(guān)系Figure 4 The correlation between K, N content in the soil with elevation

圖5 土壤有效磷、有效硫含量與海拔的關(guān)系Figure 5 The correlation between P, S content in the soil with elevation

土壤有效硫與 K＋結(jié)合，有利于K的吸收，從而有利于土壤的肥力。從圖5可知，不同海拔山核桃林地土壤有效硫含量平均為25.97 mg/kg，在大于800 m時達到最大。

3.2.3 土壤微量元素 土壤中的微量元素對植物的生長是很有必要的，從表1可以看出，不同海拔山核桃林地土壤微量元素平均含量排序為錳 ＞鐵 ＞ 鈣 ＞ 鎂 ＞ 鋅 ＞ 銅 ＞ 硼。林地土壤微量元素隨海拔變化規(guī)律不明顯，這與婁翼來等[22]研究植煙土壤有效態(tài)微量元素空間變異及分布特征相似。

有效錳含量平均為47.48 mg/kg，隨著海拔的變化，錳含量為34 ～ 62 mg/kg。在海拔小于200 m時最大，為61.31 mg/kg，700 ～ 800 m時最小，為34.16 mg/kg，有效鐵含量平均為19.16 mg/kg，隨海拔的升高，鐵含量波動幅度不大，海拔在500～ 600 m時，達到最大值（24.21 mg/kg），在300～ 400 m時，達到最?。?4.65 mg/kg）。交換性鈣含量平均為16.01 mg/kg，海拔在400 ～ 500 m時鈣含量達到21.77 mg/kg，其他海拔鈣含量均在20.00 mg/kg之下。交換性鎂含量平均為 2.47 mg/kg，小于200 m時為最大（3.61 mg/kg），300 ～ 400 m時，其含量為最?。?.10 mg/kg）。有效鋅含量平均為1.80 mg/kg，隨著海拔高度的不同，鋅含量變化的幅度不大，沒有明顯差異。有效銅含量平均為1.11 mg/kg，海拔小于600 m時，其含量基本上都在1.00 mg/kg以上，而海拔大于600 m時，其含量都小于1.00 mg/kg。有效硼含量平均為1.31 mg/kg。

表1 不同海拔山核桃林地土壤中微量元素含量比較Table 1 Comparison on trace elements of the tested soil at different elevations

4 結(jié)論

不同海拔山核桃林地土壤容重介于1.14 ～ 1.25g/cm3，其中海拔400 ～ 500 m土壤容重最大，而非毛管孔隙持水量則最小，不同海拔之間土壤容重差異不顯著，但土壤非毛管空隙持水量呈極顯著差異。

不同海拔山核桃林地土壤石礫含量（＞ 2 mm）平均為10.90%，隨著海拔的增加而遞增。土壤砂粒、粉粒和粘粒含量平均分別為27.32%、51.35%、21.35%，不同海拔之間差異不明顯。

山核桃林地土壤有機質(zhì)含量平均為33.74 g/kg，隨著海拔的升高，土壤有機質(zhì)含量也提高，海拔小于200 m為28.09 g/kg，大于800 m則遞增至47.59 g/kg。

土壤pH隨著海拔高度的增高而下降，土壤酸性增強。小于200 m，土壤pH值為6.08；200 ～ 800 m，pH值為5.0 ～ 6.0；大于800 m，pH值則降為4.71。

山核桃林地土壤水解氮、速效鉀、有效磷、有效硫含量平均為198.08、105.00、4.98、25.97 mg/kg，人工施肥等人為經(jīng)營措施是耕作土壤速效養(yǎng)分的重要來源，因而不同海拔之間差異不大。

山核桃林地土壤交換性鈣、鎂和有效硼、鐵、錳、鋅、銅的平均含量分別為16.01、2.47、1.31、19.16、47.48、1.80、1.11 mg/kg，不同海拔之間差異不明顯。

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