南方紅壤侵蝕區(qū)不同治理年限樣地芒萁和土壤的生態(tài)化學(xué)計量特征及相關(guān)性分析

馮柳俊， 陳志強(qiáng)， 陳志彪， 潘宗濤， 張巧玲

(福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地， 福建 福州 350007)

中國南方紅壤區(qū)的降水豐富、強(qiáng)度大且集中，該區(qū)域風(fēng)化殼厚且松軟，山地丘陵廣布，地勢起伏較大，為水土流失提供了動力基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。南方紅壤區(qū)是中國的主要水土流失區(qū)，部分水土流失嚴(yán)重的區(qū)域甚至出現(xiàn)了“紅色沙漠”[2]。研究結(jié)果顯示：南方紅壤區(qū)的侵蝕區(qū)面積占丘陵區(qū)面積的15%[1]，森林覆蓋率達(dá)52.87%，但林下植被稀疏，導(dǎo)致出現(xiàn)中度甚至重度的水土流失現(xiàn)象[3-4]。目前，南方紅壤區(qū)水土流失嚴(yán)重，土壤侵蝕危害巨大，極大地制約了該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，解決該地區(qū)水土流失具有重要的生態(tài)學(xué)意義和社會價值。

生態(tài)化學(xué)計量學(xué)(ecological stoichiometry)是一門結(jié)合了物理、化學(xué)和生物等多學(xué)科的基礎(chǔ)原理，分析生態(tài)過程中化學(xué)元素間平衡關(guān)系的新興學(xué)科，廣泛用于生態(tài)恢復(fù)和水土流失治理等生態(tài)學(xué)相關(guān)研究[5]。相關(guān)研究結(jié)果[6-8]顯示：碳是植物的結(jié)構(gòu)性物質(zhì)；氮和磷既是植物的基本營養(yǎng)元素，也是植物體內(nèi)蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)的主要組成元素，還是植物生長的限制元素。鑒于此，可根據(jù)南方紅壤侵蝕區(qū)植被和土壤生態(tài)化學(xué)計量特征分析其生態(tài)恢復(fù)狀況和治理成效。

芒萁〔Dicranopterisdichotoma(Thunb.) Bernh.〕，又名鐵狼萁、狼萁，隸屬于里白科(Gleicheniaceae)芒萁屬(DicranopterisBernh.)，為蕨類植物，主要分布于中國長江中下游以南以及西南地區(qū)的廣大低山丘陵區(qū)，具有極強(qiáng)的耐貧瘠、耐旱和耐酸等能力以及很強(qiáng)的水土保持功能[9-11]。目前，關(guān)于芒萁的研究多集中在基本特征[10-11]、與土壤互作[12-16]、稀土元素分布和吸收[17-19]以及化感作用[20-22]等方面，而從生態(tài)化學(xué)計量學(xué)角度探討南方紅壤侵蝕區(qū)芒萁養(yǎng)分分布狀況及其與土壤養(yǎng)分含量關(guān)系的研究卻鮮見報道，關(guān)于土壤對芒萁生長進(jìn)程中體內(nèi)化學(xué)元素的限制情況也尚未清晰，因此，亟待明確芒萁的生態(tài)化學(xué)計量特征，并探明生態(tài)恢復(fù)過程中芒萁與土壤養(yǎng)分的關(guān)系。

為此，作者研究了朱溪流域不同治理年限樣地中土壤和芒萁不同器官的生態(tài)化學(xué)計量特征，以期揭示在南方紅壤侵蝕區(qū)生態(tài)恢復(fù)過程中芒萁生長的限制元素，進(jìn)一步明確該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)營養(yǎng)元素的循環(huán)過程，從而分析不同治理年限樣地的生態(tài)恢復(fù)狀況和水土流失治理效果，以期為南方紅壤侵蝕區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和水土保持研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

朱溪流域位于福建省西南部，具體位置為北緯25°38′15″～25°42′55″、東經(jīng)116°23′30″～116°30′30″，地勢東、西、北部高而中、南部低，總體呈現(xiàn)由北向南傾斜的趨勢，地貌以低山丘陵為主。該區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)性氣候，多年平均氣溫18.4 ℃，降水量大且集中(主要集中在春、夏兩季)，年內(nèi)分配呈雙峰型，多年平均降水量1 621.0 mm，雨熱同期[23]；土壤以酸性紅壤為主。該區(qū)域的原生植被為亞熱帶常綠闊葉林，但由于人類活動的嚴(yán)重破壞，目前多為人工次生林，草本種類以芒萁、白茅〔Imperatacylindrica(Linn.) Beauv.〕、金茅〔Eulaliaspeciosa(Debeaux) Kuntze〕、五節(jié)芒〔Miscanthusfloridulu(Lab.) Warb. ex Schum. et Laut.〕和畫眉草〔Eragrostispilosa(Linn.) Beauv.〕等為主，灌木種類以石斑木〔Rhaphiolepisindica(Linn.) Lindl. ex Ker〕、南燭(VacciniumbracteatumThunb.)、油茶(CamelliaoleiferaAbel.)和梔子(GardeniajasminoidesEllis)等為主，喬木種類以馬尾松(PinusmassonianaLamb.)、木荷(SchimasuperbaGardn. et Champ.)和杉木〔Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.〕等為主。

1.2 方法

1.2.1 樣地設(shè)置 于2013年10月，在朱溪流域及附近共選擇6個不同區(qū)域的林地作為樣地，包括2個對照樣地和4個治理樣地，樣地面積均為20 m×20 m。其中，2個對照樣地分別為未治理(P1)樣地和風(fēng)水林(P6)樣地；4個治理樣地分別編號為P2、P3、P4和P5，治理時間分別為2、7、13和30 a，治理方式均為生態(tài)林草治理(即選擇適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的鄉(xiāng)土植物，人工種植喬灌草復(fù)合林，并在喬灌草復(fù)合林種植的第1年施加鈣鎂磷復(fù)混肥，施肥量約900 kg·hm-2)。各樣地的基本狀況見表1，其中，P1樣地植被以馬尾松和芒萁為主；P2樣地植被以馬尾松、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)、楓香樹(LiquidambarformosanaHance)和芒萁等種類為主；P3樣地植被以馬尾松、芒萁、黃檀(DalbergiahupeanaHance)和五節(jié)芒等種類為主；P4樣地植被以馬尾松、芒萁、金茅和黃檀等種類為主；P5樣地植被以杉木、馬尾松、芒萁和胡枝子等種類為主；P6樣地植被以馬尾松、木荷、楓香樹、荷花玉蘭(MagnoliagrandifloraLinn.)和芒萁等種類為主。

表1 南方紅壤侵蝕區(qū)不同樣地的基本狀況

Table 1 Basic status of different plots in red soil erosion area of south China

樣地1)Plot1)緯度Latitude經(jīng)度Longitude平均海拔/mMean altitude坡度/(°)Slope治理措施Governance measure土壤侵蝕程度Soil erosion de-gree植被覆蓋率/%Vegetation coverageP1N25°39'45″E116°28'58″36713未治理 No governance重度 Severe25P2N25°39'51″E116°28'51″38831生態(tài)林草 Ecological forest and grass中度 Moderate96P3N25°39'32″E116°27'38″33015生態(tài)林草 Ecological forest and grass中度 Moderate91P4N25°40'03″E116°27'24″32020生態(tài)林草 Ecological forest and grass輕度 Light97P5N25°40'16″E116°26'07″32926生態(tài)林草 Ecological forest and grass輕度 Light96P6N25°37'54″E116°27'39″3297封禁 Ban輕度 Light97

1)P1： 未治理 No governance； P2： 治理2 a Governance for 2 a； P3： 治理7 a Governance for 7 a； P4： 治理13 a Governance for 13 a； P5： 治理30 a Governance for 30 a； P6： 風(fēng)水林 Fengshui forest.

1.2.2 取樣方法 在每個樣地內(nèi)沿對角線設(shè)置3個樣方，共18個樣方，樣方面積均為2 m×2 m。在每個樣方內(nèi)用直徑35 cm的無底圓筒劃分取樣區(qū)域，先齊地剪取圓筒內(nèi)所有芒萁植株(包括地面凋落物)，裝入自封袋中帶回實驗室，再挖取圓筒內(nèi)0～20 cm土層(即芒萁根系分布區(qū)域)的土壤，每個樣方取土量約100 g，裝入自封袋中帶回實驗室。將同一樣地3個樣方的芒萁植株混勻后裝袋，并將同一樣地3個樣方的土樣混勻。

1.2.3 樣品處理方法 挑出土樣中芒萁的地下部，用去離子水清洗干凈；將芒萁的葉片、葉柄和地下部分別置于105 ℃條件下殺青30 min，再在80 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過100目尼龍篩，裝入自封袋中保存、備用。去除土樣中石頭等雜質(zhì)，經(jīng)自然風(fēng)干后，研磨成粉末，過100目尼龍篩，裝入自封袋中保存、備用。

1.2.4 指標(biāo)測定方法 采用Vario MAX碳氮元素分析儀(德國Elemantar公司)測定土壤的全碳和全氮含量，加樣量0.90～1.10 g；采用Vario EL Ⅲ元素分析儀(德國Elemantar公司)測定芒萁葉片、葉柄和地下部的全碳和全氮含量，加樣量8～10 mg；采用硫酸-高氯酸消煮法提取待測液，并采用San++連續(xù)流動分析儀(荷蘭Skalar公司)測定土壤及芒萁葉片、葉柄和地下部的全磷含量[8，11]，加樣量0.27～0.30 g。根據(jù)上述測定結(jié)果計算土壤及芒萁葉片、葉柄和地下部的C/N比(全碳含量與全氮含量的比值)、C/P比(全碳含量與全磷含量的比值)和N/P比(全氮含量與全磷含量的比值)。所有指標(biāo)均重復(fù)取樣測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2010軟件統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同治理年限樣地土壤的生態(tài)化學(xué)計量特征

南方紅壤侵蝕區(qū)不同治理年限樣地土壤的全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)含量及其比值見表2。由表2可以看出：在供試的6個樣地中，P1(未治理)樣地土壤的C、N和P含量均最低，分別為6.09、0.43和0.09 g·kg-1。4個治理樣地中，P2(治理2 a)樣地土壤的C和N含量較高，而P3(治理7 a)樣地土壤的C和N含量最低，P4(治理13 a)和P5(治理30 a)樣地土壤的C和N含量逐漸升高，且P5樣地土壤的C和N含量與P2樣地在同一水平；P2樣地土壤的P含量最低，P3和P4樣地土壤的P含量逐漸升高，且P5樣地土壤的P含量略低于P4樣地，但水平相當(dāng)。P6(風(fēng)水林)樣地土壤的C和N含量高于4個治理樣地，土壤的P含量高于P2和P3樣地，但低于P4和P5樣地?？傮w上看，隨著治理年限的增加，土壤的C和N含量呈先下降后上升的趨勢，而土壤的P含量呈先上升后下降的趨勢。方差分析結(jié)果表明：僅P5樣地土壤的C和P含量以及P4樣地土壤的P含量顯著(P<0.05)高于P1樣地，其余治理樣地土壤的C、N和P含量均與P1樣地差異不顯著；P3樣地土壤的C和N含量以及P4樣地土壤的N含量顯著低于P6樣地，其余治理樣地土壤的C、N和P含量與P6樣地差異不顯著。

由表2還可以看出：在供試的6個樣地中，P4樣地土壤的C/N比最高(18.79)，P1樣地土壤的C/N比最低(14.04)，4個治理樣地土壤的C/N比均高于P1和P6樣地；P2樣地土壤的C/P比和N/P比均最高(分別為154.27和9.59)，P4樣地土壤的C/P比和N/P比均最低(分別為47.49和2.53)，4個治理樣地土壤的C/P比和N/P比基本上高于P1樣地，但低于P6樣地。總體上看，隨著治理年限的增加，土壤的C/N比呈波動變化趨勢，而土壤的C/P比和N/P比呈先下降后上升的趨勢。方差分析結(jié)果表明：P4和P5樣地土壤的C/N比顯著高于P1和P6樣地，P2和P3樣地土壤的C/N比與P1和P6樣地差異不顯著；P2樣地土壤的C/P比和N/P比顯著高于P1樣地，P4樣地土壤的C/P比和N/P比以及P3和P5樣地的N/P比顯著低于P6樣地，其余治理樣地土壤的C/P比和N/P比與P1和P6樣地差異不顯著。

樣地2)Plot2)含量/(g·kg-1) Content比值 RatioCNPC/NC/PN/PP16.09±1.34c0.43±0.06b0.09±0.01b14.04±1.18b65.48±5.54c4.66±0.17bP214.08±2.21ab0.88±0.10ab0.09±0.01b16.10±0.69ab154.27±24.37a9.59±1.19aP37.93±2.22bc0.50±0.16b0.10±0.02b15.87±1.16ab78.88±4.91bc4.97±0.53bP411.43±4.08abc0.61±0.21b0.24±0.13a18.79±4.07a47.49±10.46c2.53±0.93bP515.77±2.96a0.88±0.21ab0.23±0.05a17.95±1.17a69.42±13.58bc3.87±1.00bP616.61±8.44a1.14±0.30a0.15±0.02ab14.54±1.18b112.00±55.29ab7.70±3.40a

1)同列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant (P<0.05) difference.

2)P1： 未治理 No governance； P2： 治理2 a Governance for 2 a； P3： 治理7 a Governance for 7 a； P4： 治理13 a Governance for 13 a； P5： 治理30 a Governance for 30 a； P6： 風(fēng)水林 Fengshui forest.

2.2 不同治理年限樣地芒萁的生態(tài)化學(xué)計量特征

南方紅壤侵蝕區(qū)不同治理年限樣地芒萁各器官的全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)含量及其比值見表3。由表3可以看出：P1(未治理)樣地芒萁葉片的C含量最高，該樣地芒萁葉片的N和P含量以及葉柄和地下部的C、N和P含量基本上最低。4個治理樣地芒萁各器官的C含量變化規(guī)律不明顯，各器官的N和P含量基本上隨治理年限增加而上升。P6(風(fēng)水林)樣地芒萁各器官的C、N和P含量較高，并總體上高于其余樣地。總體上看，隨著治理年限的增加，芒萁各器官的C含量無明顯的變化規(guī)律，各器官的N和P含量呈逐漸上升的趨勢。方差分析結(jié)果表明：除P3(治理7 a)和P5(治理30 a)樣地芒萁葉片的C含量以及4個治理樣地芒萁地下部的C含量外，4個治理樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的C含量與P1和P6樣地差異不顯著。4個治理樣地芒萁葉片的N含量以及P5樣地芒萁葉柄和地下部的N含量顯著(P<0.05)高于P1樣地；4個治理樣地芒萁葉片的N含量，P2(治理2 a)和P3樣地芒萁葉柄的N含量以及P3和P4(治理13 a)樣地芒萁地下部的N含量顯著低于P6樣地；其余治理樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的N含量與P1和P6樣地差異不顯著。

樣地2)Plot2)含量/(g·kg-1) Content比值 RatioCNPC/NC/PN/P葉片BladeP1495.41±2.03a7.67±0.63d0.29±0.03c64.87±5.17a1 758.02±164.76a27.09±0.76bP2484.91±4.59abc9.47±0.78c0.27±0.02c51.45±4.74a1 792.97±141.02a34.97±3.10aP3474.10±12.11c9.54±0.59c0.38±0.06b49.83±3.51b1 256.81±180.38b25.21±2.92bP4488.26±3.32ab10.78±0.40bc0.43±0.06b45.35±1.95bc1 153.85±158.31bc25.55±4.52bP5481.61±2.31bc12.29±1.11b0.46±0.03ab39.40±3.72bc1 042.44±55.85bc26.57±2.06bP6482.17±11.57bc14.09±1.49a0.54±0.06a34.54±4.64c903.51±118.57c26.19±1.77b葉柄 PetioleP1473.95±9.91a1.97±0.26c0.07±0.01b243.00±28.00a6 994.46±955.62a29.31±7.01aP2475.43±0.45a2.04±0.41c0.07±0.01b240.25±54.04a7 309.03±607.94a31.57±7.94aP3478.88±1.55a2.25±0.40c0.11±0.01a216.66±35.40a4 504.30±196.12b21.11±3.08aP4479.99±3.61a2.44±0.18bc0.12±0.02a197.35±13.21ab3 924.47±390.79b19.90±1.72aP5475.94±5.28a3.46±1.18a0.13±0.02a149.29±51.78b3 564.05±376.62b25.84±9.47aP6479.27±1.63a3.30±0.33ab0.14±0.04a146.22±14.94b3 678.69±1 062.16b25.64±8.78a地下部 Under-ground partP1476.15±8.68b2.63±0.35b0.12±0.02a182.88±21.01a3 848.59±466.76a21.41±4.92aP2481.73±2.67b3.81±0.65ab0.15±0.06a128.62±20.20bc3 432.75±1 055.04a26.22±4.52aP3477.19±4.94b3.66±0.27b0.17±0.04a130.79±8.26bc2 953.39±595.80a22.64±4.78aP4478.38±7.92b3.61±0.19b0.18±0.06a132.94±8.61b2 944.04±1 143.03a21.90±7.16aP5485.86±3.85b5.30±1.70a0.19±0.03a99.34±36.38bc2 590.51±387.40a27.44±5.75aP6494.23±5.96a5.24±0.94a0.18±0.08a96.08±15.37c2 977.40±1 081.81a30.68±9.34a

1)同列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercases in the same column indicate the significant (P<0.05) difference.

2)P1： 未治理 No governance； P2： 治理2 a Governance for 2 a； P3： 治理7 a Governance for 7 a； P4： 治理13 a Governance for 13 a； P5： 治理30 a Governance for 30 a； P6： 風(fēng)水林 Fengshui forest.

由表3還可以看出：總體上看，P1樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的C/N比和C/P比最高，而P6樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的C/N比和C/P比最低； 4個治理樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的C/N比和C/P比隨治理年限增加呈逐漸下降的趨勢。P1和P6樣地芒萁葉片和葉柄的N/P比均較高，而地下部的N/P比分別最低和最高，4個治理樣地葉片、葉柄和地下部的N/P比均隨治理年限增加呈先下降后上升的趨勢。方差分析結(jié)果表明：P2和P3樣地芒萁葉片和葉柄的C/N比以及P4樣地芒萁地下部的C/N比顯著高于P6樣地；而P3、P4和P5樣地芒萁葉片的C/N比，P5樣地芒萁葉柄的C/N比以及4個治理樣地芒萁地下部的C/N比顯著低于P1樣地。P2和P3樣地芒萁葉片的C/P比以及P2樣地芒萁葉柄的C/P比和芒萁葉片的N/P比顯著高于P6樣地，P3、P4和P5樣地芒萁葉片和葉柄的C/P比顯著低于P1樣地，其余治理樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的C/P比和N/P比與P1和P6樣地差異不顯著。

2.3 相關(guān)性分析

南方紅壤侵蝕區(qū)芒萁各器官與土壤間全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)含量及其比值的相關(guān)性分析結(jié)果見表4。由表4可見：芒萁葉片的N含量與土壤的C和N含量呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.594和0.604；其P含量與土壤的C/P比和N/P比呈顯著(P<0.05)負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.474和-0.492；其C/N比與土壤的C含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與土壤的N和P含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.596、-0.568和-0.470；其C/P比與土壤的P含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤的C/P比和N/P比呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.497、0.478和0.498；其N/P比與土壤的C/P比和N/P比呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.630和0.640。

表4 南方紅壤侵蝕區(qū)芒萁各器官與土壤間全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)含量及其比值的相關(guān)性分析1)

Table 4 Correlation analysis on contents of total carbon (C)， total nitrogen (N) and total phosphorus (P) and their ratios between each organ ofDicranopterisdichotoma(Thunb.) Bernh. and soil in red soil erosion area of south China1)

葉片指標(biāo)Index of blade與土壤各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient with each index of soilCNPC/NC/PN/PC-0.007-0.007-0.0110.352-0.138-0.181N0.594**0.604**0.4480.0830.0740.062P0.3220.2970.4590.305-0.474*-0.492*C/N-0.596**-0.568*-0.470*-0.115-0.026-0.014C/P-0.311-0.262-0.497*-0.3270.478*0.498*N/P0.2900.340-0.232-0.2770.630**0.640**葉柄指標(biāo)Index of petiole與土壤各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient with each index of soilCNPC/NC/PN/PC0.1500.0790.3370.352-0.138-0.181N0.545*0.543*0.2990.0830.0740.062P0.1650.0950.552*0.305-0.474*-0.492*C/N-0.495*-0.488*-0.332-0.115-0.026-0.014C/P-0.191-0.119-0.556*-0.3270.478*0.498*N/P0.3030.380-0.341-0.2770.630**0.640**地下部指標(biāo)Index of under-ground part與土壤各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient with each index of soilCNPC/NC/PN/PC0.4240.4680.150-0.0750.1740.195N0.3850.3800.1990.0750.0870.055P-0.082-0.080-0.003-0.028-0.110-0.144C/N-0.490*-0.476*-0.234-0.142-0.195-0.144C/P0.0610.065-0.0020.0130.1040.147N/P0.611**0.614**0.2390.1230.2890.289

1)*：P<0.05； ** ：P<0.01.

由表4還可見：芒萁葉柄的N含量與土壤的P和N含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.545和0.543；其P含量與土壤的P含量呈顯著正相關(guān)，與土壤的C/P比和N/P比呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.552、-0.474和-0.492；其C/N比與土壤的C和N含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.495和-0.488；其C/P比與土壤的P含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與土壤的C/P比和N/P比呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.556、0.478和0.498；其N/P比與土壤的C/P比和N/P比呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.630和0.640。

另外，芒萁地下部的C/N比與土壤的C和N含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.490和-0.476；其N/P比與土壤的C和N含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.611和0.614。

3 討論和結(jié)論

本研究結(jié)果顯示：南方紅壤侵蝕區(qū)土壤的全碳(C)和全氮(N)含量在治理7～30 a間隨治理年限增加而逐漸上升，土壤的全磷(P)含量則在治理2～13 a間隨治理年限增加而逐漸上升。推測造成上述結(jié)果的原因有2個：一是芒萁改變了土壤環(huán)境，使土壤溫度下降，土壤水分含量增大，從而減少了土壤養(yǎng)分的流失[14]；二是芒萁的落葉和死根等凋落物使其吸收的大量營養(yǎng)元素回歸土壤，從而增加了土壤的C、N和P含量[24-27]。值得注意的是，P4(治理13 a)樣地土壤的P含量在6個樣地中最高(0.24 g·kg-1)，顯著(P<0.05)高于P1(未治理)樣地，但并未超過中國土壤P含量的平均值(0.56 g·kg-1)[28]，說明研究區(qū)域土壤處于缺磷狀態(tài)，這與中國南方亞熱帶地區(qū)土壤普遍缺磷[29]的現(xiàn)狀相吻合。

本研究結(jié)果顯示：隨著治理年限的增加，芒萁葉片、葉柄和地下部的C含量并未表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，而各器官的N和P含量均呈逐漸上升的趨勢；并且，總體來看，4個治理樣地芒萁各器官的N和P含量基本上顯著高于P1樣地，說明隨著治理年限的增加，芒萁各器官的N和P含量明顯增大。然而，4個治理樣地芒萁各器官的N和P含量并未超過全球395種陸生植物葉中N和P含量的平均值(分別為20.6和2.0 g·kg-1)[30]，說明芒萁各器官生長所需的氮和磷元素的量較少，因此，能夠適應(yīng)南方紅壤侵蝕區(qū)極度貧瘠的土壤環(huán)境。

相關(guān)性分析結(jié)果表明：南方紅壤侵蝕區(qū)芒萁各器官與土壤的C、N和P含量存在一定的相關(guān)性，尤其是芒萁葉片和葉柄的N含量與土壤的C和N含量以及芒萁葉柄的P含量與土壤的P含量均存在極顯著(P<0.01)或顯著正相關(guān)，說明芒萁能夠促進(jìn)南方紅壤侵蝕區(qū)土壤的養(yǎng)分積累，土壤養(yǎng)分積累又可促使芒萁各器官養(yǎng)分含量增加。

土壤的C/N比、C/P比和N/P比是分析土壤有機(jī)質(zhì)組成和質(zhì)量的重要指標(biāo)，能夠反映土壤中碳、氮和磷的含量及其地球化學(xué)循環(huán)的主要成分[31]。相關(guān)研究結(jié)果[32-33]表明：隨著植被的恢復(fù)，土壤的C/N比、C/P比和N/P比逐漸升高，且土壤的C/N比較C/P比和N/P比穩(wěn)定。本研究中，4個治理樣地土壤的C/N比呈波動變化，未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢，而土壤的C/P比和N/P比則隨著治理年限的增加總體呈先下降后上升的趨勢，且土壤的C/N比較C/P比和N/P比相對穩(wěn)定。在供試的6個樣地中，P2(治理2 a)樣地土壤的C/P比和N/P比均最高，與陳海濱等[34]對長汀縣稀土礦區(qū)土壤生態(tài)化學(xué)計量特征的研究結(jié)果相吻合，這可能是因為在生態(tài)林草治理過程中，施加的鈣鎂磷復(fù)混肥導(dǎo)致土壤中的C、N和P含量在短時間內(nèi)顯著升高，但土壤中的磷在治理第1年就被植被大量吸收，導(dǎo)致土壤的P含量在治理2 a樣地中未出現(xiàn)最高值，但土壤的C/P比和N/P比在治理2 a樣地中卻最高；之后，隨著治理年限的增加，芒萁大量吸收土壤中的養(yǎng)分，土壤中的C和N逐漸減少，并在治理7 a樣地中最低，而土壤中的磷逐漸增多，致使土壤的C/P比和N/P比相對較低，并在治理13 a樣地中最低。值得注意的是，4個治理樣地土壤的C/N比均高于中國土壤C/N比的平均水平(10～12)[35]，說明南方紅壤侵蝕區(qū)土壤的礦化速率較低，土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率也較低。

植物的C/N比和C/P比是評價植物生長速率及氮和磷吸收程度的重要指標(biāo)，N/P比則在一定程度上反映植物生長過程中的限制元素[6-7]。研究[36-37]表明：N/P比低于14時，植物受氮限制；N/P比高于16時，植物受磷限制。還有研究[38-39]表明：N/P比低于10時，氮是植物生長的限制性因子；N/P比高于20時，磷是植物生長的限制性因子。本研究中，6個樣地芒萁葉片、葉柄和地下部的N/P比基本上均高于20，結(jié)合本研究區(qū)土壤缺磷的現(xiàn)狀，判斷南方紅壤侵蝕區(qū)芒萁在生長過程中受到磷元素的限制。

綜上所述，芒萁能夠在南方紅壤侵蝕區(qū)生長，可用于該區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)和水土流失治理，但由于該區(qū)域土壤嚴(yán)重缺鱗，限制芒萁生長，因此，建議在芒萁生長區(qū)施加磷肥。