黃山市屯溪區(qū)馬尾松林土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性

宋曰欽，喬春華，劉丹丹，何玉佩，王立超

（1.黃山學(xué)院 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山245041；2.南京森林公安學(xué)院，江蘇 南京210023）

土壤資源的空間異質(zhì)性是生態(tài)系統(tǒng)的基本特征，這種異質(zhì)性對(duì)群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)過(guò)程都具有重要影響[1]，因而成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。這種屬性不僅在空間上是連續(xù)變化的，也隨時(shí)間的變化而變化[2]，從而表現(xiàn)出空間維度和時(shí)間維度[3]。研究認(rèn)為，形成土壤養(yǎng)分異質(zhì)性的原因在于其自然的形成過(guò)程，包括環(huán)境的物理和化學(xué)特征、生物系統(tǒng)的相互作用，如植被組成的變化[4]，以及植物凋落物和動(dòng)物排泄物的分布、不同凋落物理化性質(zhì)的差異、微生物的活動(dòng)、不同離子的擴(kuò)散速度不同等[5]。此外，土壤的經(jīng)營(yíng)措施也是形成土壤養(yǎng)分異質(zhì)性不可忽視的因素，研究發(fā)現(xiàn)，土地利用方式和土壤有機(jī)質(zhì)含量之間具有非常顯著的關(guān)系，是導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)空間分異的關(guān)鍵因素[6]。放牧也可以引起植被斑塊狀分布和沙化裸斑的出現(xiàn)從而引起土壤碳、氮的空間變異，土壤異質(zhì)性尺度的改變又可能影響著植被的恢復(fù)演替和分布格局[7]。研究和掌握土壤性質(zhì)結(jié)構(gòu)空間異質(zhì)性的規(guī)律，可以幫助定義模型模擬的可靠程度或范圍，顯著降低野外研究的費(fèi)用[8]，也是土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境研究中所關(guān)注的重要指標(biāo)[9]。

土壤養(yǎng)分異質(zhì)性在自然界廣泛存在[10]，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)尤為明顯[11]。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)土壤養(yǎng)分異質(zhì)性的研究主要集中在西北地區(qū)的荒漠生態(tài)系統(tǒng)[4，7，9，12－13]，而 在 東 部 地 區(qū) 的 研 究 較 少[6，8，14]，事實(shí)上，我國(guó)東部地區(qū)，人口密度大，人為干擾明顯，區(qū)域內(nèi)的人口、資源、環(huán)境之間的矛盾日趨突出，如何合理開發(fā)利用土地資源是當(dāng)前和今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)需要面臨的課題，研究和掌握土壤的異質(zhì)性規(guī)律對(duì)制定科學(xué)合理的土地利用規(guī)劃十分必要[9]。對(duì)此，筆者以黃山市政府所在的屯溪區(qū)為例，研究該區(qū)4個(gè)不同地點(diǎn)馬尾松林土壤pH、速效氮、速效磷和速效鉀的季節(jié)變化，目的在于了解不同人為干擾下相同林分土壤性質(zhì)的異質(zhì)程度和變化規(guī)律，為今后土地規(guī)劃、林分改造提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

黃山市屯溪區(qū)地處皖、浙、贛三省交界處，地理位置為E117°12′～118°55′，N29°24′～30°31′，屬于濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，具有溫和多雨、四季分明的特征。多年平均氣溫15.5℃，平均年降水量1 670mm，最高可達(dá)2 708mm。降水多集中于5—8月，水熱資源十分豐富，日照充足，太陽(yáng)輻射量大，年日照時(shí)數(shù)1 700～2 000h，日照百分率40%～44%，年輻射總量約46.5×108J／m2[15]。

1.2 樣點(diǎn)設(shè)置

分別在黃山市屯溪區(qū)的東、西、南、北方向設(shè)置取樣點(diǎn)，分別命名為A、B、C、D，各點(diǎn)情況如下：

1）A 點(diǎn)。位于黃山學(xué)院校園內(nèi)，土壤為黃壤，地勢(shì)平緩，坡度為20°，為馬尾松純林，林分郁閉度為0.8，林木平均直徑12.4cm，平均樹高9.1m，林下植被主要有算盤子、烏飯樹、蕨類等，地面枯枝落葉層厚度平均為2.1cm，上坡的厚度大于下坡，人類活動(dòng)較為頻繁。

2）B點(diǎn)。距離市區(qū)1.2km，土壤為黃壤，坡度為26.7°，為馬尾松純林，林分郁閉度為0.5，稀疏，林木平均直徑10.3cm，平均樹高7.3m，林下主要植被為柃木、烏飯樹等，地表枯枝落葉層厚度平均為2.3cm。

3）C 點(diǎn)。距離市區(qū)0.7km，土壤為黃壤，坡度為29°，為馬尾松林分，零星摻雜有闊葉樹和杉木，林下灌木稀少，郁閉度為0.6，林木平均直徑為14.2cm，樹高平均11.5m，地表枯枝落葉層厚度為2.7cm，人為活動(dòng)較頻繁。

4）D 點(diǎn)。距離市區(qū)1.9km，土壤為黃壤，坡度為26°，為馬尾松林，林木平均直徑16.7cm，平均樹高12.8m，枯枝落葉層為3.7cm，人為活動(dòng)極少。

1.3 樣品處理

分別 于2013年 的3月、6月 、9月、12月 的10日（分別代表春、夏、秋、冬），在以上地點(diǎn)選擇3個(gè)代表性的樣點(diǎn)挖取深30cm 的土壤剖面，分0～10cm、10～20cm、20～30cm 取樣，每個(gè)地點(diǎn)每次共取9個(gè)樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，將各點(diǎn)3個(gè)層次的樣品進(jìn)行充分混勻，粗磨過(guò)2 mm 篩，用四分法棄取、稱重保留2份樣品。其中，1份樣品置于棕色磨口玻璃瓶中，貼上標(biāo)簽，直接用于土壤理化性質(zhì)等項(xiàng)目的分析；1份用手工研磨，土樣全部通過(guò)孔徑為100目的尼龍篩，四分法棄取、保留足夠量的土樣、稱重、裝瓶備用。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

以PHS—3C酸度計(jì)測(cè)定樣品的pH 值，以堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮的含量，以NH4F－HCl法測(cè)定速效磷的含量，以火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀的含量。各指標(biāo)測(cè)定的具體操作過(guò)程按中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所編著的《土壤理化分析》（1978）進(jìn)行。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS16.0進(jìn)行雙因素方差分析（two way ANNOA），用EXCEL 2003進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

從圖示可知，不同地點(diǎn)土壤pH、速效氮、速效磷和速效鉀的季節(jié)變化。

1）土壤pH。調(diào)查地點(diǎn)的pH 值除B 點(diǎn)屬于強(qiáng)酸性外（pH ＝4.6），其余各點(diǎn)均屬于極強(qiáng)酸性（pH＜4.5），反映了本地區(qū)土壤的基本屬性。方差分析顯示，不同地點(diǎn)的土壤pH 值之間差異達(dá)到顯著水平（p＝0）。各點(diǎn)pH 值差異隨季節(jié)不同而不同，以夏季差異最大，為14.44%，春季差異最小，為8.86%。

不同季節(jié)土壤pH 值以夏季最高，春季最低，然而不同地點(diǎn)的表現(xiàn)不同。A 點(diǎn)為冬季最高，夏季最低；B點(diǎn)為冬季最高，春季最低；C 點(diǎn)為夏季最高，冬季最低；D 點(diǎn)以冬季最高，夏季最低。不同地點(diǎn)的pH季節(jié)變化幅度在5.04%～6.75%，方差分析顯示，不同季節(jié)的土壤pH 值差異未達(dá)到顯著性水平（p＝0.571）。

圖示 不同地點(diǎn)土壤pH、速效氮、速效磷和速效鉀的季節(jié)變化Fig.Seasonal change of soil pH，available N，available P and available K in different sites

2）速效氮。不同地點(diǎn)速效氮含量以D 點(diǎn)含量最高，達(dá)到高水平；其次是A、B點(diǎn)，含量達(dá)到中等水平；C點(diǎn)含量最低，為低水平[16]。各點(diǎn)之間的差異因季節(jié)不同而異，以夏季的差異最大，冬季的差異最小，范圍在317.41%～633.33%。方差分析表明，不同地點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量差異顯著（p＝0）。不同季節(jié)速效氮含量以冬季最高，春季含量最低。變化范圍因地點(diǎn)不同而異，以A 點(diǎn)的差異最小，C 點(diǎn)的差異最大，差異范圍在100.79%～420.60%。方差分析顯示，不同季節(jié)有機(jī)質(zhì)含量差異顯著（p＝0）。

3）速效磷。不同地點(diǎn)速效磷的含量不同，以D點(diǎn)最高，達(dá)到中等水平；其余各點(diǎn)均屬于低水平[16]，特別是B點(diǎn)最低。其差異隨季節(jié)變化而不同，夏季差異最小，秋季差異最大，相差范圍在435.20%～1201.12%。方差分析顯示，不同地點(diǎn)速效磷的含量差異達(dá)到顯著性水平（p＝0）。不同季節(jié)速效磷含量除C點(diǎn)以冬季含量最高外，其余各地均以夏季含量最高，A 點(diǎn)和B 點(diǎn)以秋季含量最低，而C 點(diǎn)和D點(diǎn)則以冬季最低。不同季節(jié)的差異隨地點(diǎn)不同而異，以秋季差異最大，冬季差異最小，相差范圍在189.91%～504.14%。方差分析表明，不同季節(jié)速效磷的含量差異達(dá)顯著水平（p＝0）。

4）速效鉀。不同地點(diǎn)速效鉀的含量存在差異，以D 點(diǎn)含量最高，C 點(diǎn)為中等水平，而A、B 點(diǎn)均為低水平[16]。各點(diǎn)之間的差異隨季節(jié)不同而不同，夏季差異最小，秋季差異最大，變化范圍在114.26%～204.91%。方差分析表明，不同地點(diǎn)的速效鉀含量差異達(dá)到顯著性差異水平（p＝0）。不同季節(jié)速效鉀的含量不同，沒有明顯的規(guī)律性，A 點(diǎn)以秋季最高，B點(diǎn)以冬季最高，C 點(diǎn)和D 點(diǎn)則均以春季最高。不同季節(jié)之間的差異隨地點(diǎn)不同而異，以秋季差異最大，春季差異最小，范圍在16.51%～103.43%。方差分析表明，不同季節(jié)速效鉀含量差異并沒有達(dá)到顯著水平（p＝0.081）。

3 小結(jié)

皖南馬尾松林的林地養(yǎng)分異質(zhì)性特征明顯，從不同地點(diǎn)來(lái)看，林分土壤的pH 值、有機(jī)質(zhì)含量、速效氮、速效磷和速效鉀的含量均存在顯著差異，從不同季節(jié)來(lái)看，林分土壤的pH 值差異未達(dá)到顯著性，但有機(jī)質(zhì)含量、速效氮、速效磷和速效鉀的含量達(dá)到顯著性差異。說(shuō)明，林分的土壤異質(zhì)性不僅表現(xiàn)在空間上，而且還表現(xiàn)在時(shí)間上，今后在制定林分管理措施中應(yīng)考慮到土壤的這種時(shí)空異質(zhì)性，以采取合理措施，提高林分質(zhì)量。

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