馬尾松不同林型土壤C、N、P、K的化學(xué)計量特征

秦　娟，孔海燕，劉　華

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) a 資源與環(huán)境學(xué)院，b 林學(xué)與園林學(xué)院，安徽 合肥 230036)

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馬尾松不同林型土壤C、N、P、K的化學(xué)計量特征

秦娟a，孔海燕a，劉華b

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) a 資源與環(huán)境學(xué)院，b 林學(xué)與園林學(xué)院，安徽 合肥 230036)

[摘要]【目的】 探討大別山東南緣3種馬尾松林型0～60 cm土層土壤養(yǎng)分含量及其土壤化學(xué)計量特征的變化規(guī)律，為該區(qū)馬尾松林的可持續(xù)發(fā)展和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā?在馬尾松林齡為22年的馬尾松純林及馬尾松×麻櫟混交林、馬尾松×楓香混交林內(nèi)各設(shè)置樣地3塊，采用5點取樣法分層(20 cm為1層)取樣，并測定土壤有機C、全N、全P、全K含量，比較不同林型各土層土壤養(yǎng)分含量及生態(tài)化學(xué)計量特征?！窘Y(jié)果】 馬尾松各林型0～60 cm土層土壤有機C、全N、全P和全K含量均表現(xiàn)為馬尾松×楓香混交林>馬尾松×麻櫟混交林>馬尾松純林。2種混交林各土層土壤有機C和全N含量顯著高于其純林，其中混交林表層(0～20 cm)土壤有機C含量較純林增加了1.9倍，全N含量較純林增加了2.6倍；土壤全P、全K 含量變異性較小，變異系數(shù)分別為0.07和0.10，在不同林型及不同土層差異均未達到顯著水平。3種林型土壤C/N、C/P、C/K、N/P隨土層的加深均有所降低，其中馬尾松純林表層土壤C/N顯著高于混交林，馬尾松×楓香混交林表層土壤C/P、C/K和N/P較馬尾松純林分別提高了44.22%，45.83%和57.59%；C/N、P/K較穩(wěn)定，變異幅度小，變異系數(shù)分別為0.20和0.07，屬弱變異；C/P、C/K、N/P、N/K變異系數(shù)均在0.2～0.5，變異幅度較大，屬中等變異。由相關(guān)性分析可知，土壤有機C 與全N、全P含量呈極顯著正相關(guān)，而與土壤K含量相關(guān)性較小；土壤全N 與全P含量顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.744；土壤全K與土壤全N、全P含量相關(guān)性均不顯著?！窘Y(jié)論】 大別山區(qū)馬尾松針闊混交林較馬尾松純林有效提高了林地土壤有機C、全N含量及C/P、C/K、N/P和N/K值，且表層土壤養(yǎng)分含量提高更顯著，而森林類型的改變對土壤中P、K元素含量的影響較小。

[關(guān)鍵詞]馬尾松；純林；針闊混交林；土壤養(yǎng)分；化學(xué)計量特征

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國南方主要的造林適生針葉樹種，也是松類樹種中分布最廣、面積最大的一類用材樹種[1]，它不僅具有經(jīng)濟意義、防護效能及美學(xué)價值，而且在維護生態(tài)系統(tǒng)平衡方面也具有重要作用。然而由于遭到人們不合理的采伐利用，致使許多天然林的面積迅速縮小，取而代之的是營造生產(chǎn)力及經(jīng)濟價值高的大面積人工純林。在南方地區(qū)純林主要以松類及杉木組成的針葉樹純林居多，這種純林不僅樹種單一，結(jié)構(gòu)層次簡單，而且在森林的抗逆性方面具有明顯弱勢，長期種植將導(dǎo)致林地土壤養(yǎng)分含量下降、地力衰退，從而直接影響森林生產(chǎn)力的發(fā)揮[2]。因此，發(fā)展針葉樹純林的前景并不樂觀，這就要求人們從森林樹木的生物學(xué)特性及生態(tài)學(xué)角度去改變林分的物種組成結(jié)構(gòu)，以建立比人工針葉純林更復(fù)雜、更穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)，從而為更好地發(fā)揮森林的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益服務(wù)[3]。

大量研究證明，混交林在提高土壤肥力、改善林地養(yǎng)分狀況、增加林地物種多樣性、提高林分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力等方面均發(fā)揮了重要作用，且明顯改善了森林植物的生態(tài)環(huán)境[4-5]?；旖涣质欠雷o林體系林種、樹種配置的重要組成形式，也是形成樹種合理結(jié)構(gòu)的良好途徑，通過選擇合適的闊葉樹種與馬尾松混交，就能充分利用地上、地下的能量和空間，從而增加混交林分的生物量，改善林地土壤養(yǎng)分狀況，為林地植被的生長和營造馬尾松混交林提供重要理論參考。

土壤C、N、P、K化學(xué)計量特征不僅可以反映土壤的肥力狀況，而且其比值是土壤有機質(zhì)構(gòu)成和土壤質(zhì)量狀況以及養(yǎng)分供給能力的重要體現(xiàn)指標，也是反映土壤C、N、P礦化、固持作用的指標[6]。該類比值容易測定，能夠反映生態(tài)系統(tǒng)的功能變異性，且通過土壤C、N、P、K的比值變化規(guī)律不僅能有效地為土壤養(yǎng)分管理提供理論指導(dǎo)，還有利于確定生態(tài)系統(tǒng)中元素變化對全球環(huán)境變化及C、N循環(huán)過程的響應(yīng)。目前，國內(nèi)學(xué)者對生態(tài)化學(xué)計量特征的研究主要集中在不同區(qū)域尺度的土壤調(diào)查[7-8]、人類活動影響[9]及陸地生態(tài)系統(tǒng)植物組織元素的化學(xué)計量特征[10-13]等方面，而對全球尺度土壤C、N、P計量特征及其養(yǎng)分限制[14-15]等方面的研究仍不夠完善，尚需進一步進行分析與探討。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，N和P成為許多地區(qū)樹木生長的最主要限制因子，因此，土壤中各養(yǎng)分元素含量的平衡將直接影響森林植物的生長及植被類型組成，通過對不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)土壤C、N、P等化學(xué)計量特征的分析，探討森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分元素平衡的C、N、P比值，對于預(yù)測土壤、植物間的養(yǎng)分循環(huán)速率及土壤-植物相互作用的養(yǎng)分調(diào)控因素具有重要意義。本研究以馬尾松3種不同林型為對象，對其土壤化學(xué)計量特征進行分析，以期揭示馬尾松不同林型土壤C、N、P、K及其比值特征的變異規(guī)律，為大別山區(qū)馬尾松林的持續(xù)生產(chǎn)和發(fā)展及最優(yōu)混交林型的篩選提供理論參考。

1研究地區(qū)與方法

1.1研究地概況

研究地點位于安徽省樅陽縣大山村，樅陽縣地處大別山東南邊緣，位于安徽省中西部的長江北岸，北緯31°01′～31°38′，東經(jīng)117°05′～117°43′，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季氣候變化明顯。年均氣溫16.5 ℃，年均日照時數(shù)2 064.9 h，年均降水量 1 326.5 mm，山地成土母巖以花崗片麻巖為主，山地土壤主要為麻石黃棕壤，質(zhì)地較輕，pH 值為5.5～6.5，具有典型代表性的亞熱帶北緣地區(qū)丘陵崗地氣候特點。

研究區(qū)地貌特征為低山丘陵，海拔多在160 m 左右。山坡較平緩，坡度多在20°以下，局部達30°。樅陽縣大山村針闊混交林多分布于天然林的林緣，是原人工種植未撫育的馬尾松林，經(jīng)40多年的封山育林由闊葉樹種侵入發(fā)展而成針、闊葉混交林，是人工馬尾松林過渡到半天然闊葉林的類型。馬尾松常綠落葉闊葉混交林是該地區(qū)的主要植被類型，林中的闊葉樹種主要有化香(Platycaryastrobilacea)、麻櫟(Quercusacutissima)、楓香(Liquidambarformosana)等。森林群落結(jié)構(gòu)明顯，林分郁閉度在 0.4～0.8。

1.2樣地土壤樣品采集

在馬尾松林樣地的坡向、坡度、坡位和海拔等立地因子基本一致且林分年齡(22年生)較一致的前提下，選取具有代表性的馬尾松(P.massoniana)純林、馬尾松×麻櫟(P.massoniana×Q.tissima)混交林及馬尾松×楓香(P.massoniana×L.formosana)混交林3種林型，每種林型設(shè)20 m×20 m 樣地3塊進行土壤樣品的采集。在每塊樣地內(nèi)，以“S”形選取5個點取樣，使用直徑為4 cm 的土鉆分土層采樣，采樣時去除土層表面枯落物，采樣深度為60 cm(分0～20，20～40和40～60 cm 3個土層)，將同一樣地采集的土壤樣品分層混合，密封后裝入土袋帶回實驗室待測。樣地概況見表1。

表 1　馬尾松3種林型樣地的概況

注：PF.PurePinusmassonianaforest；PQM.PinusmassonianaandQuercusacutissimamixed forest；PLM.PinusmassonianaandLiquidambarformosanamixed forest；括號內(nèi)數(shù)據(jù)為麻櫟或楓香的值。下同。

Note：PF.PurePinusmassonianaforest；PQM.PinusmassonianaandQuercusacutissimamixed forest；PLM.PinusmassonianaandLiquidambarformosanamixed forest.The data in bracket isQ.tissimaorL.formosana.The same below.

1.3土壤養(yǎng)分測定

將從野外采集的土壤樣品帶回實驗室后自然風(fēng)干，去除植物殘體、根系、石塊等，將風(fēng)干后的土壤樣品研磨、壓碎、過孔徑 0.25 mm篩以測定土壤各項養(yǎng)分含量。土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定，土壤全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀含量采用火焰光度法測定，以上各項指標每樣品重復(fù)測定3次。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計分析軟件包對數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析與One-Way ANOVA方差分析，并用LSD法進行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1馬尾松不同林型林地土壤有機C、全N、全P和全K含量的變化

由表2可知，各林型0～60 cm土層土壤有機C、全N、全P和全K含量均表現(xiàn)為馬尾松×楓香混交林>馬尾松×麻櫟混交林>馬尾松純林。馬尾松純林土壤有機C和全N含量顯著低于2種混交林，而全P和全K含量在3種林型間差異不顯著。馬尾松×楓香混交林土壤有機C、全N、全P、全K含量較馬尾松純林分別提高了56.43%，60.85%，11.49%和10.34%。

表 2　馬尾松3種林型0～60 cm土層土壤有機C、全N、全P和全K含量

注：表中數(shù)值為“平均值±標準差”，同列數(shù)據(jù)后標不同字母者表示差異顯著(P<0. 05)。

Note: The value is “mean±SD”.Different letters indicate significantly difference atP<0.05 level.

圖1顯示，3種林型中，土壤有機C、全N、全P和全K含量均隨不同土層深度的增加而呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，其中混交林土壤有機C含量顯著高于純林(P<0.05)，馬尾松純林表層(0～20 cm)土壤有機C含量為12.32 g/kg，在40～60 cm土層則迅速下降為4.96 g/kg，其下降率高達59.74%；而2種混交林表層土壤有機C含量分別為23.68 g/kg(馬尾松×麻櫟混交林)和25.36 g/kg(馬尾松×楓香混交林)，顯著高于純林，表層土壤有機C含量較純林分別提高47.98%和 51.42%，混交林下層(40～60 cm)土壤有機C含量也較其表層土壤有顯著降低，但均顯著高于純林下層土壤，2種不同混交林型間有機C含量無顯著差異。

圖 1馬尾松3種林型不同土層土壤養(yǎng)分含量的變化圖柱上標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下圖同

Fig.1Variations of soil nutrition content in threePinusmassonianaforests Different letters indicate significant difference atP< 0.05,the same below

由圖1還可知，土壤全N含量在純林不同土層間無顯著差異，而在2種混交林型不同土層間差異顯著，均為表層土壤(馬尾松×麻櫟混交林1.46 g/kg、馬尾松×楓香混交林1.49 g/kg)顯著高于下層土壤(馬尾松×麻櫟混交林0.81 g/kg、馬尾松×楓香混交林0.90 g/kg)，且混交林各土層全N含量均顯著高于純林，其中表層土壤全N含量是純林的2.6倍。3種林型中，土壤全P、全K含量均隨土層深度的增加變化很小，差異未達到顯著水平(P>0.05)，但在3種林型中，仍以2種混交林高于純林。

表3顯示，3種林型土壤有機C含量介于4.96～25.36 g/kg，平均值為15.24 g/kg，變異系數(shù)為0.48，屬于中等變異，這說明在3種馬尾松林型間有機C含量變化差異較大。土壤全N含量最大值為1.49 g/kg，均值為0.96 g/kg，屬中等變異，說明在3種林型間全N含量變化幅度較大。土壤全P、全K含量變異系數(shù)分別為0.07和0.10，屬弱變異，即在不同林型間全P、全K含量變化較小，其值較穩(wěn)定。分析可知，不同土層土壤有機C及全N含量對不同林型的響應(yīng)要強于土壤全P及全K含量。

表 3　馬尾松3種林型土壤全量養(yǎng)分的統(tǒng)計分析

注：CV≤0.2為弱變異性，0.2

Note：CV≤0.2,weak variability;0.2

2.2馬尾松不同林型林地土壤有機C、全N、全P和全K的化學(xué)計量特征

由圖2可知，馬尾松3種林型土壤C/N、C/P、C/K、N/P均隨土層的加深而有所降低，2種混交林型與純林在0～40 cm土層基本上表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)。

圖 2　馬尾松3種林型不同土層的土壤化學(xué)計量特征

由圖2還可知，馬尾松純林表層土壤C/N顯著高于混交林，約為2種混交林的1.3倍，而2種混交林間差異不顯著。3種林型中，馬尾松×楓香混交林表層土壤C/P、C/K和N/P較馬尾松純林分別提高了44.22%，45.83%和57.59%。馬尾松純林 N/K 在不同土層未顯示出顯著差異，而2種混交林型0～40 cm土層土壤N/K顯著高于下層土壤。在 0～60 cm土層，2種混交林型N/K顯著高于馬尾松純林，其中馬尾松×楓香混交林表層土壤N/K較純林提高了58.57%，這說明2種混交林較馬尾松純林有效提高了土壤的C/P、C/K、N/P和N/K。3種林型0～60 cm土層P/K均未表現(xiàn)出顯著差異，這與土壤全P、全K含量變異較小有關(guān)，因而其值較穩(wěn)定，在0.01左右波動。

由表4可知，C/N、P/K值較穩(wěn)定，變異系數(shù)分別為0.20和0.07，變異幅度較小，屬弱變異。不同林型土壤C/N變化于11.81～22.40，其中最大值為馬尾松純林表層土壤的C/N，其顯著高于2種混交林。C/P、C/K、N/P、N/K變異系數(shù)均在0.2～0.5，屬于中等變異。有研究表明，在某些情況下，C/P比C/N的變異性大，即C/P具有更大的取值范圍，原因在于磷不是腐殖酸和棕黃酸的結(jié)構(gòu)組分[16]。C/P、C/K、N/P、N/K 在混交林與純林間均表現(xiàn)出顯著差異，即混交林顯著高于純林，而2種混交林間差異不顯著。C/P 變化于20.67～84.57，均值為54.72，其變異幅度較大，這與土壤有機C含量在混交林與純林間變化較大有關(guān)。C/K在不同林型間的變化規(guī)律與C/P、N/P、N/K較一致，這與土壤中P、K 元素含量穩(wěn)定有關(guān)，所以C/K、C/P、N/P與N/K 就只受到土壤中C、N元素含量的影響，故 C/K、C/P與有機C的變化規(guī)律一致，而N/P、N/K 與全N含量變化規(guī)律基本一致。

表 4　馬尾松3種林型土壤C、N、P、K的化學(xué)計量比

2.3馬尾松不同林型林地土壤養(yǎng)分與化學(xué)計量比之間的相關(guān)性

對馬尾松3種林型0～60 cm土層土壤有機C、全N、全P、全K含量及其化學(xué)計量比值相關(guān)性的分析結(jié)果見表5。

表 5　馬尾松3種林型土壤養(yǎng)分含量與化學(xué)計量比之間的相關(guān)性分析

注：**表示在α=0.01水平相關(guān)性顯著(雙尾檢驗)，*表示在α=0.05水平相關(guān)性顯著 (雙尾檢驗)；“-”表示存在自相關(guān)關(guān)系，不宜進行相關(guān)分析。

Note：** indicates correlation is significant atα=0.01 level (2-tailed),* indicates correlation is significant atα=0.05 level (2-tailed);“-” indicates that autocorrelation exists and no analysis is conducted.

表5表明，土壤有機C與土壤全N、全P含量極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤全K含量相關(guān)性較小(P>0.05)；土壤全N與全P含量顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.744；土壤全K與土壤全N、全P含量相關(guān)性均不顯著。

由表5還可知，土壤有機C與N/P、N/K 呈極顯著正相關(guān)，這是因為土壤中P、K含量變化較穩(wěn)定，N/P、N/K 主要受到土壤全N含量的影響，而馬尾松不同林型及不同土層土壤全N與有機C含量的變化又具有一致性；土壤全N與C/P、C/K 呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)均達到0.95以上；土壤全P與C/K 相關(guān)性極顯著，與N/K相關(guān)性顯著；土壤全K與C/N、C/P和N/P之間無顯著相關(guān)性。

3討論

由于森林植被類型不同，導(dǎo)致其地表凋落物的儲量及構(gòu)成、樹木根系生長發(fā)育和凋落物的分解速率等均存在一定差異，從而造成不同植被類型林地土壤養(yǎng)分含量的差異[17]。本研究在對大別山東南緣馬尾松3種林型進行分析時發(fā)現(xiàn)，土壤有機C和全N含量均隨土層深度的增加而下降。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，林地表面植物的凋落物及其根系是土壤有機C的主要來源，而凋落物是森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)維持土壤養(yǎng)分的重要物質(zhì)來源，其所含的營養(yǎng)元素經(jīng)分解釋放后歸還給土壤，顯著提高了土壤肥力，是土壤養(yǎng)分的重要歸還庫[18]，植物的這些凋落物及根系主要集中在土壤表層(0～20 cm)，因此其分解所形成的大量有機物及養(yǎng)分元素也首先進入土壤表層，從而使土壤表層有機質(zhì)的積累量較多，隨著土層深度的增加，植物根系分布減少，其凋落物所分解的有機質(zhì)來源減少，土壤養(yǎng)分含量也減少[19]。然而由于森林類型不同，其樹種組成及生物學(xué)特性也不相同，因而使得不同樹種凋落物的質(zhì)、量及其分解速率均有較大差異，從而影響不同林地土壤養(yǎng)分含量和分布狀況。3種馬尾松林型中，0～60 cm土層馬尾松純林土壤有機C、全N含量顯著低于2種混交林，而2種混交林間差異基本不顯著，但仍以馬尾松×楓香混交林較高。分析認為這與不同林地地被物有機質(zhì)的積累與分解有關(guān)。由于馬尾松針葉質(zhì)地粗硬，纖維素含量高, 表皮富含蠟質(zhì)，透水性差，因而較難分解轉(zhuǎn)化，從而影響有機質(zhì)在土壤中的積累[20]。在馬尾松純林地發(fā)現(xiàn)其林下凋落物的積累量最少，而且林地凋落物的周轉(zhuǎn)時間長[21]。在馬尾松×楓香混交林中，由于落葉闊葉樹種楓香生長快、樹冠大、落葉豐富，能為混交林地土壤提供更多的凋落物，凋落物數(shù)量的增加一方面可有效增強土壤表層的蓄水保水能力，使土壤水分條件得到明顯改善；另一方面由于凋落物的分解改善了林地土壤的物理特性，加速了養(yǎng)分循環(huán)，從而也提高了混交林地土壤的肥力。此外，馬尾松與楓香都屬于深根性樹種，其主根明顯，側(cè)根發(fā)達，兩樹種在混交后，其根系交錯分布，可以有效利用地下營養(yǎng)空間。有研究表明，混交林中兩樹種須根在土壤中呈層狀分布，馬尾松須根在 10～20 cm的土層中分布較多，占全部須根量的 40.0%，楓香須根集中分布于20～40 cm土層中，占全部須根量的50.1%[22]，正是由于兩樹種根系的分層分布有效擴大了林地地下的營養(yǎng)空間, 從而緩和了兩樹種的種間矛盾，促進了馬尾松與楓香的生長，改善了混交林地的土壤養(yǎng)分狀況。在馬尾松×麻櫟混交林中，麻櫟是一種強陽性喜光樹種，不能在樹冠下生長，但在混交林中生長迅速，形成良好的干形，且能促進馬尾松的高生長，麻櫟與楓香都屬于深根性樹種，其根系在土壤中呈啞鈴型分布，主要分布于表層(0～20 cm)和深層(>60 cm)土壤，這正好與馬尾松根系鑲嵌分布從而能合理利用地下空間，促進馬尾松的生長。本研究發(fā)現(xiàn)，在馬尾松×麻櫟混交林地麻櫟葉凋落物現(xiàn)存量較高，這可能與其葉中C素含量較高有關(guān)，C/N值越高，凋落物分解速度越慢；而在馬尾松×楓香混交林中，其凋落物中楓香花、果的含量較高，葉含量較低，說明其葉的C/N比值較低，分解速度快，從而導(dǎo)致馬尾松×楓香混交林地養(yǎng)分循環(huán)加快。

土壤全P、全K含量在馬尾松不同林型及不同土層深度差異較小，但均隨土層的加深而有所下降。3種林型土壤全P含量變化于0.24～0.31 g/kg，全K含量為16.10～21.21 g/kg，其變異幅度較小，變異系數(shù)分別為0.07和0.10，說明土壤全P、全K含量在不同林型及土層間變化很小。這是因為土壤全P主要來源于巖石的風(fēng)化及凋落物的分解[23]。土壤中的K元素主要來自于礦物風(fēng)化、森林凋落物和降水淋溶，其含量大小隨土層深度的變化不顯著，因而相對較穩(wěn)定，變異性也較小[24]。由本研究土壤養(yǎng)分含量分析可知，3種林型土壤有機C、全N、全P、全K含量大小表現(xiàn)為：馬尾松×楓香混交林>馬尾松×麻櫟混交林>馬尾松純林，說明混交林地的土壤有機C、全N、全P及全K含量均較馬尾松純林有所提高，這就表明馬尾松針闊混交林在保持土壤養(yǎng)分、增加土壤肥力方面的作用高于馬尾松純林。

土壤C/N、C/P和N/P是有機質(zhì)或其他成分中C素與N素、P素總質(zhì)量的比值，是反映土壤有機質(zhì)組成及土壤資源有效性的重要指標[25]。C/N 是土壤質(zhì)量的敏感指標，其會影響土壤中有機C和N的循環(huán)[26]。一般來講，土壤C/N與土壤有機質(zhì)分解速率成反比關(guān)系[27]，當然不同生態(tài)系統(tǒng)土壤C/N也會存在顯著差異。當C/N較高時，土壤有機質(zhì)分解速率較低，這時微生物需要輸入更多的N素來滿足它們的生長；而C/N較低時，超過微生物生長所需的N素就會釋放到土壤中，從而增加土壤的N素含量[28]。在3種馬尾松林型中，2種混交林地凋落物數(shù)量豐富，其林地的養(yǎng)分歸還量增加，有效提高了土壤肥力及全N含量；而馬尾松純林地凋落物數(shù)量少，且其針葉分解速度慢、分解速率低，因而其土壤全N含量少，C/N高。Batjes[29]認為，全球土壤 C/N 在 9.9～29.8，均值為 13.33[30]。我國土壤 C/N 平均值在10∶1～12∶1[31]。本研究區(qū)土壤 C/N 平均值為15.70，說明研究區(qū)C/N略高于我國土壤C/N平均水平，這可能與南方的酸性土壤類型有關(guān)，其土壤中氮素含量較低。3種馬尾松林型土壤C/P均值為54.72，低于我國土壤C/P的平均值105[32]，這與研究區(qū)土壤P含量較高有關(guān)。賈宇等[33]研究發(fā)現(xiàn)，當土壤C/P>200時，微生物體的C素大幅度增加，微生物之間競爭土壤中的速效P，導(dǎo)致土壤中的P含量減少；而當土壤C/P<200時，會出現(xiàn)土壤微生物體C素的短暫增加和有機P的凈礦化，從而使土壤中的P含量增加。本研究區(qū)土壤C/P<200，說明研究區(qū)土壤中的P含量較充足。土壤N/P可以作為養(yǎng)分限制類型的有效預(yù)測指標[34]。研究區(qū)3種馬尾松林型土壤N/P存在顯著差異，其均值為3.47，且均為2種混交林顯著高于純林，這說明混交林地植物地上部分生長旺盛，林地土壤N素營養(yǎng)充足，參與植物光合作用的 N 素利用效率也較高，因而混交林土壤N/P主要受P素制約，土壤N/P之間的差異也說明了不同森林類型之間存在不同的養(yǎng)分限制類型。

土壤P/K在馬尾松不同林型及不同土層深度變異很小，其值在0.01～0.02波動，可見森林類型的改變對土壤中P、K含量的變化影響較小。羅亞勇等[11]的研究表明，土壤P、K含量較高，但P/K穩(wěn)定在 0.03～0.04，可見土壤P/K較穩(wěn)定，這與二者均顯著受土壤母質(zhì)的影響有關(guān)。本研究中，馬尾松混交林與純林的C/K、N/K 差異顯著，這是因為土壤中全K含量相對穩(wěn)定，C/K、N/K主要受土壤有機C或全N含量的影響，而有機C和全N含量在混交林與純林間差異顯著，因而C/K和N/K也具有相似的變化規(guī)律。土壤C、N、P、K之間的比值主要受不同區(qū)域水熱條件和成土作用特征的控制，由于氣候、地貌、植被類型、物種組成、母巖、土壤質(zhì)地以及土層深度等因子和人為活動的影響，土壤C、N、P、K總量變化很大，因而使得不同生態(tài)系統(tǒng)土壤C、N、P、K之間比值的空間變異性較大，這也說明在不同的環(huán)境背景下，由于研究區(qū)域的不同，土壤養(yǎng)分化學(xué)計量特征也會存在明顯差異。

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Stoichiometric characteristics of soil C,N,P and K in differentPinusmassonianaforests

QIN Juana,KONG Hai-yana,LIU Huab

(aSchoolofResourcesandEnvironment,bSchoolofForestryandLandscapeArchitecture,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei，Anhui230036,China)

Abstract：【Objective】 The changes of soil stoichiometric characteristics in three Pinus massoniana forests were explored in the southeastern margin of Dabie Mountains to provide scientific basis for the sustainable development and production of P.massoniana in this area.【Method】 Three sample plots were set in 22 years old pure P.massoniana forest (PF),P.massoniana and Quercusacu tissima mixed forest (PQM),and P.massoniana and Liquidambar formosana mixed forest (PLM).The 5 point sampling method was used for stratification and sampling (20 cm for each layer).The soil nutrient contents of soil organic carbon (C),total nitrogen (N),total phosphorus (P) and total potassium (K) in depth of 0-60 cm were measured and ecological stoichiometry characteristics in different forests and soil depths were compared.【Result】 Soil organic C,total N,total P and total K contents of P.massoniana forest in soil depth of 0-60 cm were in the order of PLM>PQM>PF.The soil organic C and total N of PLM and PQM were significantly higher than that of PF at different soil depths.In the surface layer soil (0-20 cm) of mixed forests,soil organic C and total nitrogen were 1.9 and 2.6 times more than in pure forest,respectively.The total P and total K contents had smaller variability and the variable coefficients were 0.07 and 0.10,respectively without significant difference among different forest types and soil depths.Soil C/N,C/P,C/K,and N/P ratios in the three different forests decreased with the increase of soil depth.The surface layer soil C/N of PF was significantly higher than the mixed forests.The PLM surface layer soil C/P,C/K and N/P ratios were increased by 44.22%,45.83% and 57.59% compared to PF.C/N and P/K ratios were stable with weak variable coefficients of 0.20 and 0.07.The variable coefficients of C/P,C/K,N/P,and N/K were 0.2-0.5,belonging to medium variation.Soil organic C had significantly positive correlation with total N and total P contents but not with total K.There was significant positive correlation between total N and total P with correlation coefficient of 0.744.Correlations among soil total K with total N and total P were insignificant.【Conclusion】 Soil organic C,total N,C/P,C/K,N/P and N/K in P.massoniana mixed forests were significantly higher than in the pure forest in Dabie Mountains,especially for surface layer.The change of forest type had minor effect on soil P and K.

Key words:Pinus massoniana;pure forest;coniferous and broadleaved mixed forests;soil nutrient;stoichiometric characteristics

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時間:2016-01-0810:2210.13207/j.cnki.jnwafu.2016.02.010

[收稿日期]2014-06-30

[基金項目]安徽省自然科學(xué)基金項目(1408085QC57)；安徽省高校省級優(yōu)秀青年人才基金資助項目(2012SQRL058)；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科學(xué)基金重點項目(2012zd015)；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)一級學(xué)科博士點建設(shè)基金項目(XKTS2013004)

[作者簡介]秦娟(1979-)，女，陜西華縣人，講師，博士，主要從事植物生理生態(tài)研究。E-mail:qjj814@126.com

[中圖分類號]S791.248；S714

[文獻標志碼]A

[文章編號]1671-9387(2016)02-0068-09