黔西南天然川榛林土壤養(yǎng)分狀況比較分析 *

彭 琴，符裕紅，趙同貴，黃 蔚，莫熙禮，朱 鈺

(1.黔西南民族職業(yè)技術學院生物工程系，貴州 興義 562400； 2.貴州師范學院生物科學學院，貴州 貴陽 550018)

0 引言

我國喀斯特山區(qū)主要分布在貴州、云南和廣西，面積約5.03×104 km2，其中貴州省的喀斯特地貌面積占全省土地面積的73.6%[1]。貴州省位于我國西南喀斯特石漠化區(qū)的中心，也是我國石漠化面積最大、石漠化程度最高、受石漠化危害最嚴重的省份[2,3]。土壤石漠化導致可耕面積減少，土壤肥力下降，土壤保水性保肥性能下降，會進一步導致水土流失和生物多樣性下降，石漠化已經(jīng)成為制約貴州省乃至我國整個西南喀斯特地區(qū)發(fā)展的重大生態(tài)問題，改良石漠化地區(qū)土壤的理化性質，是提高土壤質量和促進石漠化山地植被恢復的重要途徑[4-6]。榛子是樺木科(Betulaceae)榛屬(CorylusL.)植物，是重要的木本糧油樹種[7]，王貴禧等人[8]通過Network網(wǎng)絡圖分析發(fā)現(xiàn)，美洲榛(crylusamericana)、滇榛(Corylusyunnanensis(Franch.)A.Camus)和川榛(CorylusheterophyllaFisch.var.sutchuenensisFranch)與其他榛種相比是更原始的種，其中，川榛比平榛(CorylusheterophyllaFisch)更原始，并認為在我國榛屬植物中，已經(jīng)得到開發(fā)利用的是平榛，具有重要潛在利用價值的是川榛，根據(jù)查詢相關資料及野外調查，黔西南野生榛林以川榛為主。在喀斯特石漠化山區(qū)黔西南野生榛林資源豐富[9]，據(jù)研究顯示貴州喀斯特山區(qū)野生榛子含有豐富的維生素及蛋白質，并且營養(yǎng)價值豐富[10]。野生榛子不但營養(yǎng)豐富，并且天然榛子林可改良土壤質量、保持水土，為黔西南退耕還林提供又一經(jīng)濟林樹種。據(jù)多年調查，在喀斯特地貌環(huán)境條件下，如發(fā)生火災，在次年春天，川榛是恢復得較好的植物物種。因此本文主要以興仁市天然川榛林為研究對象，了解天然川榛林土壤養(yǎng)分狀況，同時為開發(fā)和保護黔西南野生榛子資源及改善喀斯特山區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于貴州省興仁市(N25°18′～25°47′，E104°54′～105°33′，海拔493～2014 m)。常年平均氣溫15.2 ℃，極端最高氣溫34.6 ℃，最低氣溫-7.8 ℃，全年≥10 ℃的年積溫4588 ℃，年平均日照時數(shù)1541.8 h，無霜期281天；年平均降水量1300 mm左右，5～10月降水量占全年降水量82%，12月～次年3月是全年枯水期，只占年降水量9%。樣地選擇研究區(qū)內的川榛生長較好的區(qū)域，均集中在興仁市北部下山鎮(zhèn)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集

本文主要以黔西南天然川榛林為研究對象，研究區(qū)位于興仁市下山鎮(zhèn)下山村、馬乃營村 ，兩村相距約10 km，2019年4月在各研究區(qū)天然川榛林生長條件較好的區(qū)域進行土壤樣品采集。對天然川榛林在每個村分別設置6個樣地，主要植被為川榛、蕨類植物；雜木林設9個樣地，雜木林主要植被有火棘、蕨類等植物；每個樣地面積約1000 m2，天然川榛林與雜木林樣地間距在500～800 m，每個樣地設置3～5個取樣點，取0～25 cm土層混合為1個土樣，挑出植物根莖，用四分法取≥1kg土壤，經(jīng)風干過篩后研磨過篩，用于土壤養(yǎng)分含量測定。

1.2.2 土壤養(yǎng)分含量測定

土壤pH值采用水侵提電位法測定，土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化容量法測定，土壤全氮采用凱氏定氮法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，全磷采用硫酸鉬銻抗比色法測定，速效磷采用鹽酸氟化銨鉬銻抗比色法測定，全鉀采用氟酸高氯酸消煮-火焰光度計法測定，有效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定，有效硫采用磷酸鹽-乙酸浸提硫酸鋇比濁法測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22.0和Excel 2017軟件對數(shù)據(jù)結果進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤指標的差異

為檢驗天然川榛林與雜木林地土壤養(yǎng)分指標的差異，按照方差分析條件，以土壤養(yǎng)分全量指標對主體間雙因子：不同區(qū)域(2個水平)、不同類型(2個水平)進行雙因素方差分析。從表1中可看出：針對各個因變量，區(qū)域p<0.05，類型p<0.05，這說明區(qū)域和類型對土壤養(yǎng)分指標均有顯著的影響；其中，所有土壤指標的R2>0.900、調整的R2>0.900，說明所選擇的方差分析模型具有較好的解釋能力，且擬合較好，這表明區(qū)域和類型影響了土壤養(yǎng)分變化(p<0.05)。

表1 土壤指標的方差分析表

2.2 天然川榛林與雜木林pH值的差異

本研究區(qū)域下山村及馬乃營村的天然川榛林土壤均呈酸性，由圖1可知，兩個區(qū)域無論是天然川榛林與雜木林pH值均在4.5左右，天然川榛林pH平均值低于雜木林地，主要是由于本次采集土壤樣品的區(qū)域含硫量較高，均為煤質山。本次研究結果說明川榛在酸性土壤條件下生長良好，這對于喀斯特區(qū)域環(huán)境而言，若土壤出現(xiàn)酸化，利用榛林來進行生態(tài)恢復是很好的選擇。

圖1 土壤pH值

2.3 天然川榛林與雜木林有機質的差異

由圖2可知，榛子林土壤有機質含量明顯高于雜木林地。在華北地區(qū)，張桐2019年的研究就表明虎榛灌木林土壤表層植被覆蓋較好，根系發(fā)達，有機質積累較快[11]。天然川榛林與雜木林土壤有機質進行比較，存在明顯差異，并且天然川榛林土壤有機質明顯高于雜木林地，這與張桐等人對榛屬植物相關研究結果表現(xiàn)一致。

圖2 土壤有機質含量

2.4 天然川榛林與雜木林全氮、堿解氮的差異

由圖3、圖4可知，對于天然川榛林土壤中全氮與堿解氮高于雜木林地，且馬乃營村高于下山村，雜木林全氮含量低于0.12 g/kg，天然榛子林全氮含量高于0.39 g/kg；雜木林堿解氮低于85 mg/kg，而天然川榛林高于267 mg/kg。這表明天然川榛林地全氮含量與堿解氮含量均明顯高于雜木林地。

圖3 土壤全氮含量

圖4 土壤堿解氮含量

2.5 天然川榛林與雜木林全磷、速效磷的變化

由圖5、圖6可知，土壤中全磷與速效磷在天然川榛林地明顯高于雜木林地，雜木林土壤全磷含量低于0.042 g/kg，天然川榛林高于0.074 g/kg；雜木林速效磷含量低于0.5 mg/kg，天然川榛林高于2.4 mg/kg。這表明天然川榛林地土壤全磷含量與速效磷含量均明顯高于雜木林地。

圖5 土壤全磷含量

圖6 土壤速效磷含量

2.6 天然川榛林與雜木林全鉀、速效鉀的差異

由圖7、圖8可知，土壤中全鉀含量在不同區(qū)域天然川榛林地明顯低于雜木林地，天然川榛林土壤全鉀含量在0.42 g/kg左右，天然川榛林在0.29～0.34 g/kg；天然川榛林地速效鉀含量明顯高于雜木林地，天然川榛林地速效鉀含量為48～52 mg/kg。雖然天然川榛林地土壤中全鉀含量低于雜木林，但速效鉀含量高于雜木林，這表明天然川榛林有提高全鉀活性的可能。

圖7 土壤全鉀含量

圖8 土壤速效鉀含量

2.7 天然川榛林與雜木林有效硫的差異

由圖9可知，土壤中有效硫含量在不同區(qū)域天然川榛林地低于雜木林地，雜木林地土壤有效硫含量在74.5～92.0 mg/kg，天然川榛林地土壤有效硫含量為46.2～68.6 mg/kg。因本研究區(qū)域煤炭資源豐富，并且煤層淺薄，所以導致有效硫含量均較高。這也是研究區(qū)土壤pH較低的重要原因，根據(jù)研究結果顯示天然川榛林在一定程度上能降低硫的活性。

圖9 土壤有效硫含量

3 結論與討論

(1)黔西南天然川榛林與雜木林土壤養(yǎng)分含量存在顯著差異(p<0.05)，天然川榛林土壤有機質、全氮、全磷，堿解氮、速效磷、速效鉀均高于雜木林，全鉀、有效硫含量低于雜木林。在前人的同類研究中，造成天然榛子林土壤養(yǎng)分差異的原因較多，包括林分密度[12]、撫育方式[13]、不同林分類型等，除此之外，天然川榛根系分布及其生物量、凋落物以及林內環(huán)境的差異，動植物殘體、微生物組成等[14]，都是導致林地土壤中的有機物數(shù)量存在較大差異的原因。在后續(xù)研究中，天然川榛林除針對不同區(qū)域及不同林分類型外，還需注重上述影響因素條件下的深入研究。

(2)黔西南天然川榛林對土壤養(yǎng)分有明顯的改善作用。在天然川榛林的土壤改良方面，董魯光(2009)等人研究了泰山榛林，指出榛林能較好地改善土壤結構、增加土壤蓄水量和入滲能力[15]；鄧繼峰(2018)等人的研究也表明在沙地改植榛林后，能顯著提高植被覆蓋度，增加植物多樣性，改善土壤理化性質并最終控制當?shù)氐牡乇韽搅骱屯寥狼治g，榛林的土壤有機質和氮、鉀含量始終高于對照區(qū)[16]，并與劉建明(2019)等人對榛子天然林土壤理化性質的研究結果一致[13]。

黔西南天然榛子分布廣泛，營養(yǎng)價值高[9]，能促進土壤改良，基于目前我國生態(tài)文明建設的背景，以及加大石漠化治理的指導思想，選擇有經(jīng)濟價值的樹種作為石漠化區(qū)植被恢復的先鋒種，是石漠化治理及生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有力保障措施。研究結果可為保護和開發(fā)貴州省西南部天然榛子資源及改善石漠化山區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學依據(jù)。