巖溶區(qū)不同土地利用方式土壤碳、氮、磷生態(tài)化學計量的空間變異性研究

張春來 楊慧 曹建華 劉紹華

摘要：【目的】探究巖溶區(qū)土壤C、N、P生態(tài)化學計量特征的空間分異格局對土地利用方式的響應規(guī)律，為揭示巖溶生態(tài)系統(tǒng)各組分之間的養(yǎng)分循環(huán)規(guī)律及闡明系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供科學參考?！痉椒ā吭趶V西馬山縣西部巖溶區(qū)分別采集水田、旱地、草地、灌木林地和樹木郁閉度≥20%的有林地等土地利用方式的表層（0～20 cm）土壤，測定其有機C、全N和全P等含量，并運用統(tǒng)計學方法分析不同土地利用方式下土壤的C、N、P生態(tài)化學計量特征、空間變異性及影響因素。【結果】研究區(qū)土壤有機C、全N和全P含量均值分別為13.83、1.75和0.92 g/kg，C∶N、C∶P和N∶P均值分別為7.95、18.79和2.28。土壤C∶N、C∶P、N∶P空間分布和土地利用基本一致，高值區(qū)位于水田和有林地，低值區(qū)分布在旱地、灌木林地和草地。不同土地利用方式下土壤C∶N平均值集中分布在7.13～9.26，變異系數(shù)為20.84%，C∶N較穩(wěn)定，在空間上存在中等程度的變異性。水田和有林地之間C∶N差異不顯著（P>0.05，下同），旱地、灌木林地和草地之間C∶N差異也不顯著，變化趨勢為水田>有林地>旱地>灌木林地>草地;C∶P為11.21～29.10，N∶P為1.51～3.11，變異系數(shù)較大，兩者在不同土地利用方式下的變化趨勢均為水田>有林地>灌木林地>草地>旱地。土壤C∶N、C∶P、N∶P與有機C、全N、全P、全K、pH均存在極顯著相關性（P<0.01）。土壤理化性質和環(huán)境因子在不同土地利用方式土壤C、N、P化學計量特征冗余分析排序圖上表現(xiàn)出不同的相關性，其中，有效P在所有土地利用方式中均與土壤C∶N、C∶P、N∶P呈顯著負相關（P<0.05，下同），而堿解N、成土母質在所有土地利用方式中均與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著正相關;pH在水田、旱地和有林地土壤中與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著負相關，而在灌木林地和草地土壤中呈顯著正相關?！窘Y論】研究區(qū)普遍缺乏有機質和N，P元素相對豐富，但其變異系數(shù)較大。堿解N、有效P、pH和成土母質是影響研究區(qū)不同土地利用方式下土壤C、N、P生態(tài)化學計量的關鍵因子。

關鍵詞： 碳氮磷;生態(tài)化學計量;巖溶區(qū);土地利用方式;冗余分析

中圖分類號： S158 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2020）07-1650-10

Abstract：【Objective】Exploring the spatial variability of soil carbon（C）， nitrogen（N）， phosphorus（P） and ecological stoichiometry under different land uses in karst area， to reveal the Nutrient cycling regulation among different components of karst eco-system and explaining the stability of the system. 【Method】Surface soil（0-20 cm） in paddy fields， dry land， grassland， shrub land， and? forest land with a canopy density of 20% or more were collected in the western karst area of Mashan County， Guangxi， and the contents of soil organic C， total N and total P were determined. The ecostoichiometric characteristics， spatial variability and influencing factors of ecological stoichiometry of C， N and P uner different land uses were studied by statistical methods. 【Result】The results showed that， the average content of soil organic C， total N and total P in the study area were 13.83， 1.75 and 0.92 g/kg respectively. The average soil C∶N， C∶P， N∶P were 7.95， 18.79 and 2.28 respectively. The spatial distribution of soil C∶N， C∶P， N∶P was consistent with land use， high value areas were located in paddy fields and forest land， low value areas were distributed in dry land， shrub land and grassland. The average C∶N concentration of soil under different land use patterns was between 7.13 and 9.26， and the coefficient of variation was 20.84%. C∶N was stable and had moderately variability in space. The difference of C∶N between paddy field and forest land was not significant（P>0.05， the same below）. The difference of C∶N between dry land， shrub land and grassland was not significant too， and the change trend was paddy field>forest land>dry land>shrub land>grassland; C∶P was 11.21-29.10， N∶P was 1.51-3.11， and the coefficient of variation was large. The trends of the C∶P and N∶P under different land use patterns were paddy field>forest land>shrub land>grassland>dry land.? Soil C∶N， C∶P， N∶P and organic C， total N， total P，? total potassium， pH existed extremely significant correlation（P<0.01）. Ordination diagram of redundancy analysis of soil C， N， P and properties and environmental factors showed different correlations in different land uses. Available P was significantly negatively correlated with soil C∶N， C∶P， N∶P in all land uses（P<0.05， the same below）， while alkali N and soil parent materials were significantly positively correlated with C∶N， C∶P and N∶P in all land uses. pH was significantly negatively correlated with C∶N， C∶P， N∶P in paddy fields， dry land， and forest land， but significantly positively correlated in shrub land and grassland soils. 【Conclusion】The soil in the study area were generally lacking in organic matter and N， while P is relatively abundant. However， the coefficient of variation of P is large.? Alkali N， available P， pH， and soil parent material are key factors that affect soil C， N， P ecological stoichiometry in different land use types in the study area.

Key words： carbon; nitrogen and phosphorus; ecological stoichiometry; karst; land use; redundancy analysis

Foundation item： National Key Research and Development Program（2016YFC0502506）; Key Program of Na-tional Natural Science Foundation of China（41530316）; China Geological Survey and Evaluation Project（DD20160324）; Guangxi Natural Science Foundation Project（2015GXNSFBA139202）

0 引言

【研究意義】生態(tài)化學計量學結合了化學計量學和生態(tài)學的基本原理，研究生態(tài)系統(tǒng)多重化學元素（主要是C、N、P、O、S）的平衡關系，是一種分析元素質量平衡對生態(tài)交互作用影響的科學理論（曾德慧和陳廣生，2005）。生態(tài)化學計量學在土壤養(yǎng)分循環(huán)與限制作用研究中有著重要的應用價值。巖溶區(qū)作為我國四大環(huán)境脆弱區(qū)（巖溶、黃土、沙漠和寒漠）之一，水田、旱地、草地、灌木林地和有林地是巖溶區(qū)主要的土地利用類型，土壤中養(yǎng)分的有效性常受到富Ca偏堿性的地球化學背景制約（曹建華等，2003），植被退化和石漠化趨勢嚴峻。因此，探明土壤中C、N、P等植被生長必需元素的時空分布和影響因素，對巖溶生態(tài)系統(tǒng)健康運行具有重要意義。【前人研究進展】在不同區(qū)域與生境下，植物及土壤C∶N∶P生態(tài)化學計量比存在空間變異性。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤C∶N∶P主要受區(qū)域水熱條件（Zhao et al.，2015）和成土作用特征的控制，受氣候、地貌、植被、母巖、年代和土壤動物等因素影響，土壤C、N、P總量變化大，使得土壤C∶N∶P的空間變異性較大（王紹強和于貴瑞，2008）。胡忠良等（2009）對貴州巖溶山區(qū)不同植被下土壤C、N、P含量和空間異質性進行研究，認為植被類型變化對土壤有效態(tài)養(yǎng)分的影響較全量養(yǎng)分顯著。譚秋錦等（2014）對峽谷型巖溶區(qū)水田、旱地、草地、灌叢、人工林和次生林等6類生態(tài)系統(tǒng)的土壤養(yǎng)分及其生態(tài)化學計量特征進行研究，發(fā)現(xiàn)峽谷型不同巖溶生態(tài)系統(tǒng)的C∶N、C∶P和N∶P較全球不同生態(tài)系統(tǒng)土壤的平均水平低，且不同發(fā)展階段、不同生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分的限制因子不同。龐圣江等（2015）對廣西雅長林區(qū)的針闊混交林、常綠—落葉闊葉混交林和常綠闊葉林的土壤C∶N∶P進行研究，發(fā)現(xiàn)植被演替過程中土壤C∶N呈逐漸降低趨勢，而C∶P、C∶K、N∶P、N∶K和P∶K均呈升高趨勢。胡培雷等（2017）對不同退耕恢復階段下牧草地植物和土壤C∶N∶P化學計量研究發(fā)現(xiàn)，牧草地植物的C∶N∶P波動范圍較大，表現(xiàn)出明顯的時間變化特征，而土壤C∶N、C∶P、N∶P在玉米和退耕牧草地之間均無顯著差異。王璐等（2017）研究發(fā)現(xiàn)巖溶高原人工林土壤C、N、P等養(yǎng)分在不同物種間有差異，且生態(tài)化學計量比總體上表層顯著高于深層。汪攀等（2018）在石漠化地區(qū)土壤C、N、P化學計量和植物多樣性指數(shù)相關性研究中發(fā)現(xiàn)，土壤有機C、全N和全P含量及其計量比在不同石漠化等級土壤間大多存在明顯差異，與植物多樣性指數(shù)顯著相關。Wang等（2018）對貴州高原3個不同石漠化地區(qū)進行典范對應分析，發(fā)現(xiàn)降雨、氣溫、巖石裸露率和植被覆蓋等是影響土壤化學計量的主要環(huán)境因子。Yu等（2018）對廣西巖溶區(qū)草地、灌叢、次生林和原始林地不同演化階段的土壤、植物及凋落物化學計量進行研究，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分化學計量比C∶N、C∶P和N∶P在各層次中表現(xiàn)出一定的規(guī)律：凋落物>植物>土壤，土壤C∶P和N∶P沿植被正向演替而增加?！颈狙芯壳腥朦c】目前，針對巖溶區(qū)土壤C、N、P化學計量特征分析報道較多，但使用冗余分析等研究巖溶區(qū)不同土地利用方式下土壤C、N、P生態(tài)化學計量學的影響因素鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】選擇廣西馬山縣巖溶區(qū)的水田、旱地、草地、灌木林地和有林地等5種土地利用方式，研究土壤中C、N、P的生態(tài)化學計量特征;運用多元統(tǒng)計、冗余分析等研究不同土地利用方式下土壤理化性質和土壤環(huán)境對土壤生態(tài)化學計量的影響，探討C、N、P生態(tài)化學計量在巖溶生態(tài)系統(tǒng)中的指示作用，為揭示巖溶生態(tài)系統(tǒng)各組分之間的養(yǎng)分循環(huán)規(guī)律及闡明系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供科學參考。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西馬山縣西部（圖1），地處東經107°43′12″～107°56′24″，北緯23°27′36″～23°39′36″，屬于南亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫21.3 ℃，年均降水量1480～1667 mm，但四季分布不均，春秋多干旱，夏季偏洪澇。研究區(qū)地形受構造和地層巖性的影響，山脈走向、谷地延展方向及水系分布方向多與構造侵蝕線相一致。巖溶區(qū)外圍為中三疊統(tǒng)砂頁巖地層，巖性較軟弱，易受風化及地表水作用形成低矮的丘陵;在丘陵和巖溶山區(qū)交接的地帶，因匯水條件好，巖溶發(fā)育，形成狹長的谷地。研究區(qū)土地利用方式多樣，有林地集中分布在低山丘陵區(qū)，樹木郁閉度≥20%，土壤類型主要為赤紅壤;水田位于谷地，土壤類型主要為水稻土;旱地分布在谷地兩側坡底和巖溶洼地底部，土壤類型為赤紅壤和棕色石灰土;灌木林地分布在巖溶區(qū)山體，草地分布在石漠化區(qū)域，土壤類型均為棕色石灰土。

1. 2 樣品采集

土壤樣品采集和加工按照DZ/T 0295—2016《土地質量地球化學評價規(guī)范》進行。4～12個采樣點/km2，在同一類土地利用方式中采用S形、X形或棋盤形向四周輻射20～50 m采集3～5等份組合成1個混合樣，最大限度反映區(qū)域內土壤環(huán)境質量狀況。采回的土壤樣品自然風干，用木棍碾壓，采用靜電吸附方法清除細小植物須根，土樣全部通過2 mm孔徑篩，測試土壤pH、堿解N、有效P和速效K等指標，縮分過60目篩測試土壤有機質和N元素，過200目篩測試P和K元素。

1. 3 測定項目及方法

土壤pH采用離子選擇電極法測定;全N含量采用凱氏定氮容量法測定;有機質含量采用重鉻酸鉀氧化—硫酸亞鐵銨法滴定，有機質含量乘以系數(shù)0.58換算成有機C含量（Post et al.，1982）;堿解N含量采用硫酸亞鐵—鋅粉還原、堿解—擴散法測定;有效P含量采用氟化銨—鹽酸溶液或碳酸氫鈉溶液浸提，電感耦合等離子體光譜法測定;速效K含量采用乙酸銨浸提，等離子體發(fā)射光譜法測定;全P含量采用X射線熒光光譜法測定，全K含量采用等離子體發(fā)射光譜法測定。

1. 4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010進行數(shù)據處理及作圖，SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析，冗余分析使用Canoco 5完成。

2 結果與分析

2. 1 土壤有機C、全N和全P含量及其生態(tài)化學計量的空間分布規(guī)律

由表1可知，研究區(qū)土壤有機C、全N和全P含量均值分別為13.83、1.75和0.92 g/kg;土壤C∶N、C∶P和N∶P均值分別為7.95、18.79和2.28，土壤C∶N∶P總體為18.13∶2.28∶1，研究區(qū)土壤C∶N∶P表現(xiàn)出中等程度的空間異質性;C∶P變異系數(shù)最大，為59.05%，C∶N變異系數(shù)最小，為20.84%。從單元素的變異系數(shù)可看出，P元素變異系數(shù)最大，其次是C和N元素，三者均呈中等程度的變異性。

運用普通克里格法對研究區(qū)土壤有機C、全N、全P、C∶N、C∶P和N∶P進行空間插值，得到空間分布圖（圖2）。從圖2可看出，土壤有機C與全N的空間分布較一致，多呈條帶狀或斑塊狀分布，含量分別主要集中在10.49～13.59 g/kg和1.41～1.77 g/kg，高值區(qū)主要集中在水田和灌木林地，低值區(qū)主要分布在旱地和有林地;全P含量高值區(qū)主要集中在旱地和灌木林地，低值區(qū)主要分布在有林地;C∶N與C∶P、N∶P分布趨勢總體一致，能在一定程度上體現(xiàn)空間異質性，空間分布上與土地利用方式相似，有林地和水田分布區(qū)比值較高，而在巖溶山區(qū)比值較低。

2. 2 不同土地利用方式下土壤有機C、全N和全P含量及生態(tài)化學計量的統(tǒng)計描述

單因素ANOVA分析（表2）顯示，不同土地利用方式下土壤有機C、全N和全P含量變化規(guī)律不同。土壤有機C、全N和全P含量變化趨勢分別為水田>灌木林地>草地>有林地>旱地、灌木林地>水田>草地>旱地>有林地、旱地>草地>灌木林地>水田>有林地;除了全N含量在草地和水田間及全P含量在旱地和草地間差異不顯著（P>0.05，下同）外，土壤有機C、全N和全P含量在不同土地利用方式間表現(xiàn)出顯著差異（P<0.05，下同）。

不同土地利用方式下土壤C∶N、C∶P和N∶P也表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律（表2、圖3）。C∶N的變化趨勢為水田>有林地>旱地>灌木林地>草地，C∶P和N∶P的變化趨勢均為水田>有林地>灌木林地>草地>旱地，不同生態(tài)系統(tǒng)的N∶P均小于14，說明土壤中的N可能是限制生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)供給的主要元素。

除了灌木林地、草地和旱地之間的C∶N差異不顯著，水田和有林地之間的C∶N差異不顯著，水田和有林地之間的C∶P、N∶P差異不顯著外，C∶N、C∶P和N∶P在其他土地利用方式間均差異顯著。分布在碳酸鹽巖上的灌木林地和草地，其pH和全P含量顯著高于砂頁巖上的有林地（表3），全P和全K在不同土地利用方式（圖3-D）及成土母質上（表3）的變化趨勢相反。

2. 3 不同土地利用方式下土壤C、N、P化學計量空間分異特征

2. 3. 1 土壤理化性質對C、N、P化學計量空間分異的影響 對土壤C、N、P及其化學計量比進行相關性分析，結果（表4）顯示，從整體上看，土壤有機C、全N、全P、C∶N、C∶P、N∶P及pH之間存在顯著或極顯著（P<0.01，下同）相關性。其中，土壤有機C含量與全N含量（土壤有機C=全N×7.4535+0.7583，R2=0.7251）呈極顯著正相關，相關系數(shù)高;C∶N與C∶P、N∶P呈極顯著正相關，與土壤pH呈極顯著負相關;C∶P與N∶P呈極顯著正相關。此外，堿解N、有效P、速效K與全N、全P、全K的相關系數(shù)分別為0.724、0.490和0.109，均呈極顯著正相關。

2. 3. 2 不同土地利用方式土壤理化性質和土壤環(huán)境對C、N、P化學計量空間分異的影響 對不同土地利用方式下土壤理化性質及環(huán)境因子與土壤生態(tài)化學計量比等進行冗余分析，得到土壤理化性質和環(huán)境因子對土壤C、N、P化學計量特征影響的排序圖（圖4）。研究區(qū)總體數(shù)據顯示，土壤C、N、P化學計量特征在第Ⅰ、Ⅱ排序軸解釋量分別為51.44%和1.45%，累積解釋量達52.89%。對土壤C∶N、C∶P和N∶P化學計量特征影響的因素排序為：堿解N>全K>有效P>成土母質>pH>土地利用，均顯著影響土壤C、N、P化學計量特征，解釋變異信息的量分別為17.1%、16.7%、15.8%、9.2%、8.7%和3.1%。堿解N、全K、成土母質、土地利用與C∶N、C∶P、N∶P呈正相關，而有效P、pH、速效K、土壤成因與C∶N、C∶P、N∶P呈負相關。

水田、旱地、有林地、灌木林地和草地土壤C、N、P化學計量特征在第Ⅰ排序軸解釋量分別為53.07%、28.32%、45.56%、42.48%和48.05%（圖4），但土壤理化性質和環(huán)境因子對土壤C∶N、C∶P和N∶P化學計量特征影響因素大小不同，其中，水田為pH>有效P>堿解N，旱地為有效P>堿解N>成土母質和全K，有林地為pH>成土母質>土壤成因，灌木林地為有效P>堿解N>pH，草地為有效P>堿解N>成土母質。有效P在所有土地利用方式土壤C、N、P化學計量特征排序圖上均與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著負相關，而堿解N和成土母質在所有土地利用方式土壤C、N、P化學計量特征排序圖上均與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著正相關;pH在水田、旱地和有林地土壤C、N、P化學計量特征排序圖上與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著負相關，而在灌木林地和草地土壤中呈顯著正相關;盡管全K在研究區(qū)總體數(shù)量中對土壤C∶N、C∶P、N∶P化學計量特征影響較大，解釋量為16.7%，但在不同土地利用方式土壤中的解釋量很低，可能與不同土地利用方式下土壤K含量差異較大，與土壤有機C相關性不顯著有關。

3 討論

3. 1 不同土地利用方式下土壤C、N、P分布特征

不同土地利用方式有不同的植被覆蓋或不同的人類活動程度，從而導致C、N、P進入土壤的方式不同，根系活動強度與空間不同引起的有機C量存在較大差異，如死亡根系、根系分泌物等。不同土地利用方式土壤有機C消耗也存在一定差異。

研究區(qū)水田有機C平均含量最高，為18.92±4.87 g/kg，略高于第二次土壤普查全國水田平均值16.7±7.5 g/kg（許泉等，2006），一方面與當?shù)馗N時將稻茬翻耕還田，增加了有機質的供給有關;另一方面，厭氧環(huán)境下延緩了有機質分解。土壤有機質中的胡敏酸分子量大，可與Ca結合成難溶于水的Ca鹽，有助于巖溶區(qū)土壤有機質積累（陳家瑞等，2012）。水田的成土母質主要為砂頁巖類及砂頁巖為主的沖積物，P含量低，經過長期的耕作、施肥和收獲等，土壤P素逐步消耗。

旱地的土壤有機C含量最低，僅為10.60±3.34 g/kg，低于第二次土壤普查全國旱地平均值11.3±8.5 g/kg（許泉等，2006）;全N含量也低于巖溶區(qū)的灌木林地、草地和水田，旱地不利于土壤有機C和全N的積累（李新愛等，2006）。農民會在耕地中施加富含N、P、K等元素的肥料，加快農作物生長，農作物對土壤部分種類有機質的分解、吸收加快。同時，農作物根系活動加強，對根際土壤環(huán)境具有一定的改善作用，從而為土壤微生物活動提供較好的環(huán)境，加速土壤微生物對土壤有機質的降解（朱麗霞等，2003）。也有研究表明，當土壤養(yǎng)分有效性降低時，生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產力會受到限制（Harrington et al.，2001），土壤有機質分解作用和森林地表C積累作用也會降低（Hobbie and Vitousek，2000）。

本研究區(qū)的有林地分布在巖溶區(qū)外圍的三疊紀中統(tǒng)粉砂巖及粉砂質泥巖，土壤有機質、全N、全P和水解N含量均低于針闊混交林，種植的速生桉樹對土壤有機質消耗量高于針闊混交林（李國平等，2014）。

灌木林地和水田有一致的有機質含量范圍，但灌木林地土壤的全N和全P含量顯著高于水田，石灰土具有富Ca偏堿性，全N和全P含量均與pH呈極顯著正相關，灌木林地土壤pH顯著高于水田。有研究顯示，隨著石灰土發(fā)育，石灰土P及速效P含量呈遞減趨勢，Ca總量及其形態(tài)均降低，可能導致巖溶地區(qū)石灰土P及其有效性缺乏（梁建宏等，2016）。

成土母質、風化程度和人為的耕作施肥措施也是影響土壤N、P、K狀況的主要因素（魯如坤，1989）。研究區(qū)全N較我國平均水平（1.54 g/kg）（李啟權等，2010）高0.21 g/kg，全P處于我國中等水平（0.2～1.1 g/kg）（魯如坤，1989）。分布在石灰土上的灌木林地和草地，pH和全P含量高于砂頁巖上的有林地，而全P和全K在不同土地利用方式和成土母質上的差異，很大程度受地質背景控制。

3. 2 C、N、P化學計量特征的影響因素

土壤C∶N與其有機質分解速度呈反比關系（Batjes，1996）。土壤C∶N反映土壤C、N平衡關系，對土壤肥力及C、N循環(huán)有重要影響（齊雁冰等，2008）。土壤低C∶N表明有機質具有較快的礦化作用，使得土壤有機層的有效N含量較高。本研究區(qū)土壤C∶N在7.13～9.26，低于我國土壤C∶N均值10～12（黃昌勇，2000），土壤C∶N∶P總體為18.13∶2.28∶1，低于我國土壤C∶N∶P均值（60∶5∶1）（曾冬萍等，2013），N∶P低于我國平均水平（4.65）（盧同平等，2017），土壤有機質總體缺乏。

水田土壤的C∶N、C∶P和N∶P均高于其他土地利用方式，說明其有機質礦化速率低，P含量較低，使其具有較高的C∶P。有林地C∶N、C∶P和N∶P僅次于水田，水田的成土母質和有林地相近，成土母質主要通過影響土壤機械組成來影響土壤N、P含量分異，相同成土母質的N∶P接近。有林地土壤全N、全P含量均較低，土壤pH也較低;土壤pH影響硝化細菌豐度、多樣性和組成，改變土壤硝化作用（張凱樂，2017），進而影響土壤有機質的微生物分解。土壤pH通過影響微生物和酶的活性而顯著影響土壤C、N、P的固定和累積，以及土壤養(yǎng)分空間分布。本研究中，土壤pH與土壤有機C、全N、全P呈極顯著正相關，而與C∶N、C∶P、N∶P呈極顯著負相關。pH在水田、旱地、有林地土壤C、N、P化學計量特征排序圖上與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著負相關，梁國華等（2018）也發(fā)現(xiàn)鼎湖山季風常綠闊葉林土壤在長期模擬酸雨作用下，土壤酸化導致土壤C積累及P流失。pH在灌木林地和草地土壤C、N、P化學計量特征排序圖上與C∶N、C∶P、N∶P呈顯著正相關。旱地人類活動強度大、施肥量少于水田且地表作物大多被收取，歸還量小，土壤C∶P和N∶P最低。旱地C∶N、C∶P、N∶P較低，除與土壤有機C含量低有關外，還與較高的全P含量有關。

灌木林地和草地主要土壤類型為石灰土，富Ca偏堿性，土壤中的Ca極易與難溶性無機P結合生成Ca10-P沉淀，使得土壤P不易淋失（張素霞，2008），土壤pH及Ca含量增加，土壤總P有較明顯的洼積效應（俞月鳳等，2018）。灌木林地和草地通過凋落物等返回給土壤表層的有機質也相對較高，C∶N、C∶P和N∶P處于中等水平。

本研究中，不同土地利用方式土壤C∶P表現(xiàn)為水田>有林地>灌木林地>草地>旱地，與全P變化趨勢基本相反，而有效P與全P呈極顯著正相關，土壤C∶P低說明土壤P有效性更高，土壤C∶P是評價P有效性高低的一個重要指標（王紹強和于貴瑞，2008），旱地較低的C∶P與其具有較低的有機C含量有關。N∶P是反映土壤N、P限制的具體指標，在單位N、P養(yǎng)分狀況下，N∶P<14反映N限制，而N∶P>16反映P限制，14

4 結論

研究區(qū)土壤普遍缺乏有機質和N元素，而P元素相對豐富，有機C和全N具有較高的相關系數(shù)，空間分布一致，水田和旱地應多施有機肥和N肥，使之養(yǎng)分達到較好的平衡狀態(tài)。土壤C、N、P化學計量在空間分布上和土地利用方式具有一致性。堿解N、有效P、pH和成土母質是影響研究區(qū)不同土地利用方式下土壤C、N、P生態(tài)化學計量的關鍵因子。

參考文獻：

曹建華，袁道先，潘根興. 2003. 巖溶生態(tài)系統(tǒng)中的土壤[J]. 地球科學進展，18（1）：37-44. [Cao J H，Yuan D X，Pan G X. 2003. Some soil features in karst ecosystem[J]. Advance in Earth Sciences，18（1）：37-44.]

陳家瑞，曹建華，梁毅，楊慧. 2012. 石灰土發(fā)育過程中土壤腐殖質組成及其與土壤鈣賦存形態(tài)關系[J]. 中國巖溶，31（1）：7-11. [Chen J R，Cao J H，Liang Y，Yang H. 2012. Relationship of the humus components and the calcium form with the development of limestone soil[J]. Carsologica Sinica，31（1）：7-11.]

胡培雷，王克林，曾昭霞，張浩，李莎莎，宋希娟. 2017. 喀斯特石漠化地區(qū)不同退耕年限下桂牧1號雜交象草植物—土壤—微生物生態(tài)化學計量特征[J]. 生態(tài)學報，37（3）：896-905. [Hu P L，Wang K L，Zeng Z X，Zhang H，Li S S，Song X J. 2017. Ecological stoichiometric characteristics of plants，soil，and microbes of Pennisetum purpu-reum cv. Guimu-1 pastures at different rehabilitation ages in a karst rocky desertification region[J]. Acta Ecologica Sinica，37（3）：896-905.]

胡忠良，潘根興，李戀卿，杜有新，王新洲. 2009. 貴州喀斯特山區(qū)不同植被下土壤C、N、P含量和空間異質性[J]. 生態(tài)學報，29（8）：4187-4195. [Hu Z L，Pan G X，Li L Q，Du Y X，Wang X Z. 2009. Changes in pools and heterogenei-ty of soil organic carbon，nitrogen and phosphorus under different vegetation types in karst mountainous area of central Guizhou Province，China[J]. Acta Ecologica Sinica，29（8）：4187-4195.]

黃昌勇. 2000. 土壤學[M]. 北京：中國農業(yè)出版社. [Huang C Y. 2000. Pedology[M]. Beijing： China Agriculture Press.]

李國平，張衛(wèi)強，張衛(wèi)華，陳偉光，唐洪輝，盤李軍. 2014. 桉樹林和針闊混交林對土壤理化性質的影響比較[J]. 廣東農業(yè)科學，41（20）：67-74. [Li G P，Zhang W Q，Zhang W H，Chen W G，Tang H H，Pan L J. 2014. Physical and chemical characteristics of soil in eucalypt plantation and conifer-broadleaved forest[J]. Guangdong Agricultural Sciences，41（20）：67-74.]

李啟權，岳天祥，范澤孟，杜正平，陳傳法，盧毅敏. 2010. 中國表層土壤全氮的空間模擬分析[J]. 地理研究，29（11）：1981-1992. [Li Q Q，Yue T X，F(xiàn)an Z M，Du Z P，Chen C F，Lu Y M. 2010. Spatial simulation of topsoil TN at the national scale in China[J]. Geographical Research，29（11）：1981-1992.]

李新愛，肖和艾，吳金水，蘇以榮，黃道友，黃敏，劉守龍，彭洪翠. 2006. 喀斯特地區(qū)不同土地利用方式對土壤有機碳、全氮以及微生物生物量碳和氮的影響[J]. 應用生態(tài)學報，17（10）：1827-1831. [Li X A，Xiao H A，Wu J S，Su Y R，Huang D Y，Huang M，Liu S L，Peng H C. 2006. Effects of land use type on soil organic carbon， total nitrogen， and microbial biomass carbon and nitrogen contents in karst region of South China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，17（10）：1827-1831.]

梁國華，張德強，盧雨宏，馮霞，羅國良，趙則海. 2018. 鼎湖山季風常綠闊葉林土壤C∶N∶P生態(tài)化學計量特征對長期模擬酸雨的響應[J]. 生態(tài)環(huán)境學報，27（5）：844-851. [Liang G H，Zhang D Q，Lu Y H，F(xiàn)eng X，Luo G L，Zhao Z H. 2018. Responses of soil C∶N∶P stoichiometry to long-term simulated acid rain in a monsoon evergreen broad-leaved forest at Dinghushan Nature Reserve[J]. Eco-logy and Environmental Sciences，27（5）：844-851.]

梁建宏，曹建華，楊慧，黃芬. 2016. 鈣、鐵、鋁形態(tài)對巖溶石灰土磷有效性的影響[J]. 中國巖溶，35（2）：211-217. [Liang J H，Cao J H，Yang H，Huang F. 2016. Effects of calcium，iron and aluminum fractions on the phosphorus bioavailability in limestone soil of karst region[J]. Carsologica Sinica，35（2）：211-217.]

盧同平，張文翔，牛潔，林永靜，武夢娟. 2017. 典型自然帶土壤氮磷化學計量空間分異特征及其驅動因素研究[J]. 土壤學報，54（3）：681-691. [Lu T P，Zhang W X，Niu J，Lin Y J，Wu M J. 2017. Study on spatial variability and driving factors of stoichiometry of nitrogen and phosphorus in soils of typical natural zones of China[J]. Acta Pedologica Sinica，54（3）：681-691.]

魯如坤. 1989. 我國土壤氮、磷、鉀的基本狀況[J]. 土壤學報，26（3）：280-286. [Lu R K. 1989. General status of nutrients（N，P，K） in soils of China[J]. Acta Pedologica Sinica，26（3）：280-286.]

龐圣江，張培，賈宏炎，楊保國，鄧碩坤，馮昌林，王慶靈. 2015. 桂西北不同森林類型土壤生態(tài)化學計量特征[J]. 中國農學通報，31（1）：17-23. [Pang S J，Zhang P，Jia H Y，Yang B G，Deng S K，F(xiàn)eng C L，Wang Q L. 2015. Research on soil ecological stoichiometry under different forest types in northwest Guangxi[J]. Chinese Agricultu-ral Science Bulletin，31（1）：17-23.]

齊雁冰，黃標，顧志權，趙永存，孫維俠，王志剛，楊玉峰. 2008. 長江三角洲典型區(qū)農田土壤碳氮比值的演變趨勢及其環(huán)境意義[J]. 礦物巖石地球化學通報，27（1）：50-56. [Qi Y B，Huang B，Gu Z Q，Zhao Y C，Sun W X，Wang Z G，Yang Y F. 2008. Spatial and temporal variation of C/N ratios of agricural soils in typical area of Yangtze Degion and its environmental significancce[J]. Bulletin of Mineralogy， Petrology and Geochemistry，27（1）：50-56.]

譚秋錦，宋同清，曾馥平，彭晚霞，楊鈣仁，杜虎. 2014. 峽谷型喀斯特不同生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分及其生態(tài)化學計量特征[J]. 農業(yè)現(xiàn)代化研究，35（2）：225-228. [Tan Q J，Song T Q，Zeng F P，Peng W X，Yang G R，Du H. 2014. Soil nutrients and ecological stoichiometry characteristics under different ecosystems in karst canyon region[J]. Research of Agricultural Modernization，35（2）：225-228.]

汪攀，王霖嬌，盛茂銀. 2018. 西南喀斯特石漠化生態(tài)系統(tǒng)植物多樣性、土壤生態(tài)化學計量特征及其相關性分析[J]. 南方農業(yè)學報，49（10）：1959-1969. [Wang P，Wang L J，Sheng M Y. 2018. Plant diversity，ecological stoichiometry characteristics of soils and their correlation of the karst rocky desertification ecosystem in southwestern China[J]. Journal of Southern Agriculture，49（10）：1959-1969.]

王璐，喻陽華，邢容容，秦仕憶. 2017. 喀斯特高原山地區(qū)主要人工林土壤生態(tài)化學計量特征[J]. 南方農業(yè)學報，48（8）：1388-1394. [Wang L，Yu Y H，Xing R R，Qin S Y. 2017. Ecological stoichiometry characteristics of soils from main plantations in karst plateau mountainous area[J]. Journal of Southern Agriculture，48（8）：1388-1394.]

王紹強，于貴瑞. 2008. 生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷元素的生態(tài)化學計量學特征[J]. 生態(tài)學報，28（8）：3937-3947. [Wang S Q，Yu G R. 2008. Ecological stoichiometry characteristics of ecosystem carbon，nitrogen and phosphorus elements[J]. Acta Ecologica Sinica，28（8）：3937-3947.]

許泉，芮雯奕，劉家龍，劉智，楊玲，尹宇靜，張衛(wèi)建. 2006. 我國農田土壤碳氮耦合特征的區(qū)域差異[J]. 生態(tài)與農村環(huán)境學報，22（3）：57-60. [Xu Q，Rui W Y，Liu J L，Liu Z，Yang L，Yin Y J，Zhang W J. 2006. Spatial variation of coupling characteristics of soil carbon and nitrogen in farmland of China[J]. Journal of Ecology and Rural Environment，22（3）：57-60.]

俞月鳳，何鐵光，宋同清，李麗娟，韋彩會，蒙炎成，唐紅琴，李忠義，李婷婷，胡芳. 2018. 桂西北喀斯特地區(qū)石灰土養(yǎng)分空間變異特征[J]. 生態(tài)學報，38（8）：2906-2914. [Yu Y F，He T G，Song T Q，Li L J，Wei C H，Meng Y C，Tang H Q，Li Z Y，Li T T，Hu F. 2018. Spatial variability of limestone soil nutrients in a karst area of northwestern Guangxi[J]. Acta Ecologica Sinica，38（8）：2906-2914.]

曾德慧，陳廣生. 2005. 生態(tài)化學計量學：復雜生命系統(tǒng)奧秘的探索[J]. 植物生態(tài)學報，29（6）：1007-1019. [Zeng D H，Chen G S. 2005. Ecological stoichiometry：A science to explore the complexity of living systems[J]. Acta Phytoecologica Sinica，29（6）：1007-1019.]

曾冬萍，蔣利玲，曾從盛，王維奇，王純. 2013. 生態(tài)化學計量學特征及其應用研究進展[J]. 生態(tài)學報，33（18）：5484-5492. [Zeng D P，Jiang L L，Zeng C S，Wang W Q，Wang C. 2013. Reviews on the ecological stoichiometry characteristics and its applications[J]. Acta Ecologica Sinica，33（18）：5484-5492.]

張凱樂. 2017. 探究酸性土壤pH與碳氮礦化之間的相互關系[D]. 杭州：浙江大學. [Zhang K L. 2017. The interaction between soil pH and carbon，nitrogen mineralization in acid soil[D]. Hangzhou：Zhejiang University.]

張素霞. 2008. 黃土高原坡地不同土地利用方式下土壤剖面磷素分布及其有效性研究[D]. 楊凌：西北農林科技大學. [Zhang S X. 2008. Distribution and availability of phosphors in soil profiles of slope land under different landuse of Loess Plateau[D]. Yangling：Northwest A & F University.]

朱麗霞，章家恩，劉文高. 2003. 根系分泌物與根際微生物相互作用研究綜述[J]. 生態(tài)環(huán)境，12（1）：102-105. [Zhu L X，Zhang J E，Liu W G. 2003. Review of studies on interactions between root exudates and rhizopheric microorganisms[J]. Ecology and Environment，12（1）：102-105.]

Batjes N H. 1996. Total carbon and nitrogen in the soils of the world[J]. European Journal of Soil Science，47（2）：151-163.

Harrington R A，F(xiàn)ownes J H，Vitousek P M. 2001. Production and resource use efficiencies in N- and P-limited tropical forests：A comparison of responses to long-term fertilization[J]. Ecosystems，4：646-657.

Hobbie S E，Vitousek P M. 2000. Nutrient limitation of decomposition in Hawaiian forests[J]. Ecology，81（7）：1867-1877.

Liu C C，Liu Y G，Guo K，Qiao X G.，Zhao H W，Wang S J，Zhang L，Cai X L. 2018. Effects of nitrogen， phosphorus and potassium addition on the productivity of a karst grassland：Plant functional group and community perspectives[J]. Ecological Engineering，117：84-95.

Post W M，Emanuel W R，Zinke P J，Stangenberger A G. 1982. Soil carbon pools and world life zones[J]. Nature，298：156-159.

Venterink H O，Wassen M J，Verkroost A W M，de Ruiter P C D. 2003. Species richness-productivity patterns differ between N-，P-，and K-limited wetlands[J]. Ecology，84（8）：2191-2199.

Wang L J，Wang P，Sheng M Y，Tian J. 2018. Ecological stoichiometry and environmental influencing factors of soil nutrients in the karst rocky desertification ecosystem，southwest China[J]. Global Ecology and Conservation，16：e00449.

Yu Y F，He T G，Song T Q，Du H，Su T M，Wei C H，Tang H Q. 2018. Stoichiometric characteristics of vegetation su-ccessional stages in karst area of northwest Guangxi[J]. Journal of Southern Agriculture，49（3）：440-447.

Zhang W，Zhao J，Pan F J，Li D J，Chen H S，Wang K L. 2015. Changes in nitrogen and phosphorus limitation du-ring secondary succession in a karst region in southwest China[J]. Plant and Soil，391（1-2）：77-91.

Zhao F Z，Sun J，Ren C J，Kang D，Deng J，Han X H，Yang G H，F(xiàn)eng Y Z，Ren G X. 2015. Land use change influen-ces soil C，N，and P stoichiometry under ‘Grain-to-Green Program in China[J]. Scientific Reports，5：10195.

（責任編輯 羅 麗）