廬山土壤有機質(zhì)垂直分布特征及其與氮、磷、鉀含量的關(guān)系

金君瑤

摘要：測定了江西省廬山不同海拔的3種土壤（山地紅壤、山地黃壤、山地棕壤）不同層次的有機質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量，旨在了解影響各養(yǎng)分含量的因素。結(jié)果表明，廬山土壤養(yǎng)分含量主要受氣候、水分、溫度及植被的影響，具有明顯的垂直地帶性，有機質(zhì)含量隨海拔的升高而增加;土壤有機質(zhì)含量與全氮和速效鉀含量呈正相關(guān)，與速效磷含量無明顯相關(guān)性;土壤各養(yǎng)分除速效磷外整體含量較高。

關(guān)鍵詞：土壤類型;有機質(zhì);養(yǎng)分含量;廬山

中圖分類號：S158? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）11-0044-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.011? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Vertical distribution of soil organic matter and its relationship with nitrogen，

phosphorus and potassium content in Mountain Lu

JIN Jun-yao

（College of Resources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China）

Abstract： Samples of three types soil （mountain red soil， mountain yellow soil， mountain brown soil） at different altitude in Mountain Lu was collected， and organic matter， total N， available P and available K of different levels soil were analyzed in order to understand the factors affecting soil nutrient content. The results show that the soil nutrient content in Mountain Lu is mainly affected by climate， water， temperature and vegetation， and has obvious vertical distribution. As the altitude rose， organic matter content increased. The content of soil organic matter was positively correlated with the contents of total nitrogen and available potassium， but had no significant correlation with the content of available phosphorus. The total contents of soil nutrients except available phosphorus were high.

Key words： soil type; soil organic content; nutrient content; Mountain Lu

土壤有機質(zhì)是土壤的重要組成部分，是植物的養(yǎng)分來源和土壤微生物生命活動的能量來源[1]，是土壤肥力的重要標志之一[2]。而土壤肥力是土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，常用氮、磷、鉀含量來衡量[3]，而氮、磷、鉀是植物生長的重要限制性營養(yǎng)元素[4]，因此測定土壤養(yǎng)分，進行土壤綜合肥力評價對植物生長有著重要意義。本研究對廬山不同海拔高度的土壤養(yǎng)分含量進行了測定，分析了有機質(zhì)垂直分布特征及與氮、磷、鉀含量之間的關(guān)系，并對土壤進行了綜合評價，以期為以后的研究和土壤資源的利用提供理論基礎(chǔ)。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)概況

廬山位于江西省北部九江市郊，東臨鄱陽湖，北瀕長江，位于東經(jīng)115°5′—116°10′，北緯29°28′—29°45′。主峰大漢陽峰海拔1 473.8 m，屬于中山類型，總面積302 km2。年平均氣溫11.4 ℃，年平均降水量1 917 mm，比山下多 500 mm，年平均相對濕度78%，年平均云霧時間191 d，終年云霧彌漫。廬山地處中國中亞熱帶北緣，屬亞熱帶季風濕潤氣候，海拔較高，具有鮮明的季風氣候和山地氣候的特點。廬山氣候呈從亞熱帶—暖溫帶—溫帶的垂直變化。由于氣候的垂直變化，生物、土壤的分布也呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，從下到上依次為紅壤、山地紅壤、山地黃紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤等[5]。此外，受地貌和水文條件的影響，廬山局部地區(qū)也形成非地帶性土壤，如草甸土、石縫土等。

1.2? 樣品的采集與制備

1.2.1? 土壤樣品的采集? 試驗中所用的土壤樣品于2018年7月12—16日采集，為廬山地區(qū)的山地紅壤、山地黃壤和山地棕壤，根據(jù)不同高度的典型土壤分別采集。其中，山地紅壤采集自九江市賽陽鎮(zhèn)鳳凰村，海拔70 m，植被為常綠闊葉林及灌叢草木;山地黃壤采集自仙人洞附近，海拔900 m左右，植被為常綠、落葉闊葉混交林;山地棕壤采集自大月山附近，海拔800～1 000 m，植被為落葉闊葉林。

在采樣點挖2 m深1 m寬的剖面，劃分土壤層次，自下而上在每個層次中取土樣約1 kg，放入塑料袋，并標明采樣時間、地點、樣品類型、采樣人及土壤類型。

1.2.2? 土壤樣品的制備? 將各土樣置于塑料布上放于室內(nèi)通風處，自然風干。風干后揀去動植物殘體、石塊等雜物，磨土過20目和100目篩子，將磨好的土樣分別放入不同袋中做好標記，放于陰涼處待測定使用。

1.3? 測定方法

土壤有機質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量-外加熱法;全氮含量測定采用半微量凱氏法;速效磷含量測定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法;速效鉀含量測定采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 土壤有機質(zhì)含量的垂直分布特征

土壤有機質(zhì)含量在廬山的垂直分布上主要受氣候的影響，隨著海拔升高氣溫會逐漸降低，氣候會呈現(xiàn)從亞熱帶—暖溫帶—溫帶的垂直變化。由表1可知，不同類型的土壤平均有機質(zhì)含量隨海拔的升高逐漸呈上升趨勢，表現(xiàn)為山地紅壤<山地黃壤<山地棕壤。一般海拔每升高100 m，溫度降低0.6 ℃，所以產(chǎn)生土壤垂直分布的原因是隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，微生物的活動降低，礦化作用減弱，有機質(zhì)逐漸積累。山地紅壤所處區(qū)域溫度高，有機質(zhì)分解速率快;山地棕壤區(qū)域，因為海拔升高，氣溫降低，有機質(zhì)分解速率慢，則該土壤有機質(zhì)含量最高。

從表1還可以看出，不同類型的土壤有機質(zhì)含量都為A層>B層>C層，這是因為廬山地區(qū)植被較多，土壤表面的枯枝落葉堆積形成枯枝落葉層，微生物分解會形成大量的腐殖質(zhì)使得A層的有機質(zhì)含量較高。山地黃壤A層有機質(zhì)含量比山地棕壤A層有機質(zhì)含量高但相差不大，這可能是山地黃壤和棕壤在海拔上較接近，所處環(huán)境也比較類似，則形成的土壤有機質(zhì)含量也會出現(xiàn)相差不大的情況。

2.2? 土壤有機質(zhì)含量與全氮含量的關(guān)系

將各種類型的土壤有機質(zhì)含量與全氮含量進行線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)土壤樣品的全氮含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)（R2=0.773 9），隨著海拔的升高，土壤有機質(zhì)含量增大，全氮含量也增大（圖1）。土壤有機質(zhì)直接影響氮素供應(yīng)，其他因素對全氮含量的影響是通過影響有機質(zhì)累積和分解造成的[6]。隨著海拔的降低，溫度的升高，土壤有機碳含量降低，土壤全氮含量會因此降低[7]。

2.3? 土壤有機質(zhì)含量與速效磷含量的關(guān)系

將各種類型的土壤有機質(zhì)含量與速效磷含量進行線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)土壤樣品的速效磷含量與有機質(zhì)含量無顯著的相關(guān)性（R2=0.032 2）（圖2），結(jié)合表1可知，速效磷平均含量山地紅壤>山地棕壤>山地黃壤，并未表現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系。這是由于土壤中大多數(shù)磷都是以難溶的礦質(zhì)形態(tài)存在，能影響磷素轉(zhuǎn)化的因素也就是影響土壤速效磷含量的因素[8]。影響因素主要有低溫降低微生物活性，從而降低磷的有效性[9];在酸性土壤中，磷元素易與土壤中的Fe、Al 等金屬離子發(fā)生共價吸附，使其有效性降低[10];高海拔時，由于降雨量增大，雨水的沖刷造成磷的流失[11]。所以山地黃壤、棕壤所在區(qū)域氣溫低、降雨量大，且土壤呈酸性，而造成了速效磷含量較低。

由表1可知，各種土壤速效磷含量表現(xiàn)為A層>C層>B層。可能是因為表層多為枯枝落葉堆積，使土壤受到影響富集磷的能力較強;而在B層中由于微生物的活動作用增強了磷的移動性，使磷向下移動到C層。總體來看，速效磷含量也不是很高。

2.4? 土壤有機質(zhì)含量與速效鉀含量的關(guān)系

將各種類型的土壤有機質(zhì)含量與速效鉀含量進行線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)土壤樣品的速效鉀含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)（R2=0.503 6），即隨著海拔的升高，土壤有機質(zhì)含量增大，速效鉀含量也增大（圖3）。土壤速效鉀的含量受很多因素的影響，如土壤水分、pH、溫度、黏土礦物含量等。土壤中黏粒含量越多， 吸附鉀的能力越強;對含速效鉀豐富的土壤而言， 頻繁的干濕交替會促進鉀的固定;增溫使交換性的鉀離子減少， 并使溶液鉀離子濃度相應(yīng)增加;提高土壤pH可以使土壤固鉀能力提高[12]。所以可能由于在山地紅壤地區(qū)，海拔較低，土壤干濕交替頻繁，促進了鉀的固定，使速效鉀含量較低;同時山地棕壤pH較低，氣溫也較低，交換性鉀離子較多，固鉀能力沒有很高，速效鉀含量比山地紅壤高。所以總體來看，土壤有機質(zhì)含量與速效鉀含量呈正相關(guān)。

由表1可知，各種類型的土壤速效鉀含量都表現(xiàn)為A層>B層>C層，表明土壤中的速效鉀受到淋溶作用和生物富集作用的影響。但總體來看，各種類型土壤的速效鉀含量雖有差異，但都較高，證明廬山地區(qū)的土壤含鉀量較豐富。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 討論

本試驗研究了廬山不同土壤養(yǎng)分含量之間的關(guān)系，并對土壤進行了綜合評價，以期為以后更深入地研究和利用土壤提供理論基礎(chǔ)。試驗結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)含量隨海拔的升高而逐漸增大，土壤全氮含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，因此山地紅壤有機質(zhì)含量和全氮含量是3種土壤中最低的。且山地紅壤中速效磷與速效鉀含量也較低，則總體來看山地紅壤養(yǎng)分含量是較低的。山地黃壤成土過程發(fā)生黃化作用，鹽基淋溶強度比紅壤弱，有機質(zhì)累積比較明顯，除速效磷含量是3種土壤中最低的，其他含量都處于中等，整體養(yǎng)分含量較好。山地棕壤所處區(qū)域海拔高，氣溫低，有機質(zhì)和速效鉀含量較高，全氮與速效磷含量雖然不高，但整體來看仍是3種土壤中養(yǎng)分狀況最好的。

從有機質(zhì)含量與各養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，有機質(zhì)含量和速效鉀含量相關(guān)性不大，與速效磷無相關(guān)性。這主要是由廬山特定的氣候所導(dǎo)致的，再加上近年來廬山整體的生態(tài)系統(tǒng)受大氣酸沉降的影響，最終對土壤養(yǎng)分的影響比較大。所以在之后的研究中需要考慮到這些影響因素，以得到更好的結(jié)果。另外就是采樣點不夠全面，同一類型的土壤應(yīng)該在多個點采樣進行綜合分析，之后的研究應(yīng)該考慮到這一點，進行更全面的分析。

3.2? 小結(jié)

廬山土壤的垂直性分布主要表現(xiàn)在氣候、水分、溫度及植被對土壤成土過程產(chǎn)生的影響，所以土壤中的養(yǎng)分含量也會有所不同。試驗結(jié)果顯示，總體養(yǎng)分含量表現(xiàn)為山地棕壤>山地黃壤>山地紅壤。其中土壤有機質(zhì)含量隨海拔的升高而增加;全氮含量與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，但含量整體不高;速效鉀與有機質(zhì)含量呈正相關(guān)，但相關(guān)性不夠明顯，整體含量較高;速效磷含量與有機質(zhì)含量無明顯相關(guān)性，因為磷含量主要來源于難溶性磷的轉(zhuǎn)化，且含量整體很低。廬山土壤整體養(yǎng)分含量較好，但含氮量和含磷量較低。實際運用與研究廬山地區(qū)土壤時可以通過提高有機質(zhì)含量來提高全氮含量，并且應(yīng)注意提高土壤速效磷含量。

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