東莞市銀瓶山森林公園不同立地類型土壤養(yǎng)分變化研究*

許冬山 熊基粦 黃振超 梁燕飛 陳 進

（1.東莞市銀瓶山森林公園，廣東 東莞523603；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣東 廣州510225）

植物不僅能美化環(huán)境[1]，更具有涵養(yǎng)水源[2]、保護土壤結(jié)構(gòu)和通過地上和地下兩部分實現(xiàn)維護土地肥力的作用[3]。公園內(nèi)土壤肥力是衡量其土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是維持園內(nèi)植被健康生長及生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要因子之一[4]。土壤影響著林木生長[5]，植被的生長也反過來影響森林土壤的形成與發(fā)育[6]，土壤為植物提供生長所需要的養(yǎng)分（碳、氮、磷、鉀等），土壤養(yǎng)分含量、質(zhì)量的維持和提高是土壤可持續(xù)利用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。其中有機碳、全氮、全磷、全鉀代表土壤中碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分的儲備量，用來評價土壤自然肥力[7]。因此研究不同立地類型土壤養(yǎng)分碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分分布，有助于了解不同立地類型對土壤肥力提高的效益，對提高森林土壤質(zhì)量具有重要意義。

東莞市銀瓶山森林公園所處地理位置，臺風(fēng)等惡劣天氣常見[8]，降水集中[9]。研究該地區(qū)森林土壤肥力特征，對提高該區(qū)域土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)，維持該區(qū)生態(tài)平衡有十分重要的實踐意義。本文以東莞市銀瓶山森林公園代表性區(qū)域土壤為對象，研究不同立地類型土壤養(yǎng)分特征，以深入了解該區(qū)不同立地類型土壤肥力狀況，為公園植被優(yōu)化和管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

東莞市銀瓶山森林公園位于東莞市東部，謝崗鎮(zhèn)境內(nèi)，東經(jīng)114°14′，北緯22°54′，是東莞市面積最大的森林公園，主峰銀瓶嘴海拔898.2 m，為“東莞第一峰”[10]。平均氣溫在21～22℃之間。一年中以1 月份氣溫最低，平均在13～14℃之間。7 月份平均氣溫最高在27～28℃之間，年降雨量1 767.8 mm，多集中在4-9 月；年平均相對濕度79%；園內(nèi)成土母質(zhì)為第四紀(jì)近代砂頁巖、花崗巖，土壤類型隨著山地海拔的變化而改變：海拔600 m 以下為赤紅壤，海拔600 m 以上為黃壤[11]。由于長期遭受不同程度的侵蝕，部分區(qū)域土壤表現(xiàn)為粗骨性特征。據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，園內(nèi)自然資源豐富，鳥類有90 多種，植物有1 500 多種[12]。本次調(diào)查邊坡草本植被以大葉油草Axonopus compressus、臺灣草Zoysia tenuifolia為主。

表1 不同立地類型區(qū)域的植被信息Table 1 Vegetation information of different sites

研究區(qū)域內(nèi)主要的地塊類型為2019 年至2020 年經(jīng)過喬木、灌木和草本植物搭配種植的改造區(qū)域地塊和未經(jīng)過植物種植的對照區(qū)域地塊兩種；調(diào)查發(fā)現(xiàn)經(jīng)過1 年的時間，清溪景區(qū)入口景觀、九洞景區(qū)森林游憩地和九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀的植被種類較豐富，覆蓋度也均達(dá)90%以上，其中清溪景區(qū)入口景觀植被覆蓋度最高，達(dá)98%；而謝崗圓墩背的植被覆蓋度最低，僅為80%，主要是因為其地被稀疏，現(xiàn)狀地表裸露，喬灌生長緩慢。而各區(qū)域的對照樣地均是原桉樹林采伐后荒廢的跡地、邊坡等覆蓋度在2%以下，幾乎沒有植被的地塊。

2 研究方法

2.1 選定評估標(biāo)準(zhǔn)樣點及對照標(biāo)準(zhǔn)樣點

根據(jù)植被改造工程項目實施區(qū)域，在每個區(qū)域結(jié)合立地條件，選取植被覆蓋度較高的地塊作為評估標(biāo)準(zhǔn)樣點，同時在區(qū)域周邊未改造區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的對照標(biāo)準(zhǔn)樣點，標(biāo)準(zhǔn)樣點和對照樣點數(shù)共39 個。其中，清溪景區(qū)入口景觀6 個（包括標(biāo)準(zhǔn)樣點3 個、對照樣點3 個）；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀12 個（包括標(biāo)準(zhǔn)樣點9 個、對照樣點3個）、九洞景區(qū)森林游憩地12 個（包括標(biāo)準(zhǔn)樣點9個、對照樣點3 個）、謝崗圓墩背9 個（包括標(biāo)準(zhǔn)樣點6 個、對照樣點3 個）。通過設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣點和對照樣點便于對比不同立地類型的土壤元素含量，有助于了解不同立地類型對土壤肥力提高的效益。

2.2 植被種類調(diào)查

2021 年8 月對各區(qū)域地塊進行踏查記錄。采取生態(tài)學(xué)經(jīng)典群落分析方法，通過野外踏查了解群落恢復(fù)的基本情況，對每個區(qū)域地塊出現(xiàn)的物種進行統(tǒng)計，并區(qū)分栽培種和野生種[8]?，F(xiàn)場能識別的種類登記在植物種類調(diào)查表中，存疑種采集標(biāo)本進行專門鑒定，形成評價區(qū)的植物名錄。

2.3 土壤采樣及養(yǎng)分測定方法

用土鉆采集每個評估標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)0～20 cm 的表層土壤樣品，帶回后于實驗室風(fēng)干1 周左右進行除雜[13]，過100 目土壤篩[14]，以水與土按質(zhì)量比2.5 ∶1 混合后用pH 計測定每份土壤樣品的pH值，有機質(zhì)測定用重鉻酸鉀容量法—外加熱法；全氮含量測定用濃硫酸消煮，凱氏定氮法測定；全磷測定用HClO4- H2SO4消煮，鉬銻抗比色法；全鉀測定采用濃硫酸消煮，火焰光度計測定[15]。

2.4 數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)先通過Excel 進行歸類整理后，再采用SAS 8.1 軟件進行土壤養(yǎng)分單因素方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同立地類型對土壤pH 的影響

土壤是影響植物群落結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定的一個重要因素，而土壤理化性質(zhì)直接影響植物的生長狀況[16]。土壤與空氣、水分和植物相互作用并讓環(huán)境達(dá)到動態(tài)平衡[17]。土壤養(yǎng)分是由土壤提供的植物生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)元素，土壤養(yǎng)分含量多少影響植物生長[18]。經(jīng)過1 年的恢復(fù)后，清溪景區(qū)入口景觀、九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀、九洞景區(qū)森林游憩地、謝崗圓墩背在改造地塊與對照地塊兩種立地類型中,pH 值均值相差不大（圖1），均小于7。4 個區(qū)域不同立地類型的地塊土壤pH 值差異不顯著。

圖1 不同立地類型對土壤pH 值的影響Figure 1 The influence of different sites on soil pH

3.2 不同立地類型對土壤有機碳的影響

清溪景區(qū)入口景觀有機碳的平均含量是對照地塊的2 倍（圖2），九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀有機碳含量幾乎僅為對照地塊的一半；出現(xiàn)這個情況可能是因為受地形影響，該處邊坡坡度較大，不利于枯落物蓄積，加之水土流失，不利于有機質(zhì)形成。九洞景區(qū)森林游憩地改造地塊的有機碳的含量比對照地塊的含量高1.49 g·kg-1。有機質(zhì)的形成除與地形、植被類型有關(guān)外，還與人為活動有關(guān)，受管理措施影響。由于人為影響，土壤結(jié)構(gòu)性不好，不利于微生物活動，進而影響了土壤有機質(zhì)形成，這可能是造成較低的原因。謝崗圓墩背，有機碳的平均值則對照地塊高于改造地塊2.48 g·kg-1。

圖2 不同立地類型對土壤有機碳的影響Figure 2 The effect of different sites on organic carbon in soil

九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀與植物種植存在顯著差異；有機碳的P值為0.003；清溪景區(qū)入口景觀、九洞景區(qū)森林游憩地和謝崗圓墩背的兩種立地類型土壤養(yǎng)分含量與對照相比，差異不顯著。

3.3 不同立地類型對土壤全氮的影響

清溪景區(qū)入口景觀改造地塊全氮的平均含量比對照地塊高出0.17 g·kg-1（圖3）；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀的土壤全氮含量僅為對照地塊的一半；九洞景區(qū)森林游憩地的全氮含量是對照地塊將近2 倍；謝崗圓墩背全氮含量與對照相差不大，僅小于1 g·kg-1。其中，九洞防汛應(yīng)急通道土壤的全氮的P值小于0.05，與對照存在顯著差異；清溪景區(qū)入口景觀、九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀、謝崗圓墩背三處土壤的全氮養(yǎng)分與對照地塊差異不顯著。

圖3 不同立地類型對土壤全氮的影響Figure 3 Effects of different sites on total nitrogen in soil

3.4 不同立地類型對土壤全磷、速效磷的影響

清溪景區(qū)入口景觀全磷含量均值相差不大（圖4-5），速效磷的平均含量比對照地塊的含量要高出41.9 mg·kg-1；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀的全磷、速效磷比對照地塊的含量要高出0.032 g·kg-1、74.2 mg·kg-1；九洞景區(qū)森林游憩地全磷、速效磷較對照地塊高出0.081 g·kg-1、185.8 mg·kg-1，改造地塊的全磷最高含量將近為對照地塊的2 倍；謝崗圓墩背改造地塊全磷、速效磷比對照地塊的含量要高。清溪景區(qū)入口景觀、九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀、九洞景區(qū)森林游憩地、謝崗圓墩背的全磷、速效磷養(yǎng)分與對照地塊差異不顯著。

圖4 不同立地類型對土壤全磷的影響Figure 4 The effect of different sites on total phosphorus in soil

圖5 不同立地類型對土壤速效磷的影響Figure 5 The effect of different sites on available phosphorus in soil

3.5 不同立地類型對土壤全鉀、速效鉀的影響

清溪景區(qū)入口景觀全鉀、速效鉀這些養(yǎng)分的含量均值相差不大（圖6-7）；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀全鉀、速效鉀的均值均僅為對照地塊的60.7%；九洞景區(qū)森林游憩地改造地塊的全鉀、速效鉀的均值均僅為對照地塊的45.9%；謝崗圓墩背全鉀、速效鉀這些養(yǎng)分含量均比對照地塊的含量要高。九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀土壤的全鉀、速效鉀的P 值均小于0.05，與植物種植存在顯著差異；九洞森林游憩地兩種立地類型土壤中全鉀、速效鉀存在極顯著差異；清溪景區(qū)入口景觀和謝崗圓墩背全鉀、速效鉀養(yǎng)分與對照地塊差異不顯著。

圖6 不同立地類型對土壤全鉀的影響Figure 6 The effect of different sites on total potassium in soil

4 結(jié)論

4.1 九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀改造地塊與對照地塊的有機碳存在顯著差異，其他區(qū)域兩者差異不顯著。

4.2 4 個區(qū)域的改造地塊與對照地塊pH 值均值均小于7，不存在顯著差異；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀改造地塊與對照地塊的全氮存在顯著差異；其他3 個區(qū)域的全氮差異不顯著；4 個區(qū)域的改造地塊與對照地塊全磷、速效磷差異不顯著；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀和九洞景區(qū)森林游憩地改造地塊與對照地塊全鉀、速效鉀存在顯著差異；其他兩個區(qū)域差異不顯著。

圖7 不同立地類型對土壤速效鉀的影響Figure 7 The effect of different sites on available potassium in soil

4.3 整體而言，東莞市銀瓶山森林公園4 個代表性區(qū)域中的不同立地類型經(jīng)1 年的植被復(fù)綠，植被在一定程度上得到了更新和恢復(fù)，形成了喬灌草、喬草、灌草、草本等群落。其中清溪景區(qū)入口景觀和九洞景區(qū)森林游憩地覆蓋度較高，更利于形成促進水土保持功能的植物群落；謝崗圓墩背植株密度較低，地被稀疏，較多地方裸露，加上植被種植的時間也不長；在雨水不斷沖刷下，土壤中粉粒含量減少，黏粒增多，出現(xiàn)砂化現(xiàn)象。尤其是對照地塊，坡面上慢慢出現(xiàn)凹槽，由面蝕逐漸演變成為細(xì)溝蝕，土壤砂化速度在逐年加快，土壤久旱時極易板結(jié)開裂，而下雨時稍微浸潤土壤黏性就很強；這使得兩個立地類型外觀、生境上整體上較為相似，對照地塊和改造地塊土壤成分沒有顯著差異；九洞景區(qū)防汛應(yīng)急通道景觀邊坡上采用的植物纖維草毯植被良好，植被覆蓋度整體較好，但存在部分坡面植被稀疏、根系較淺，下雨時出現(xiàn)少處土壤滑落的現(xiàn)象，還需對這些區(qū)域進行進一步的修復(fù)和提升。土地經(jīng)過植被復(fù)綠，生態(tài)環(huán)境逐漸恢復(fù)后，可以增加地表覆蓋與枯落物量，加快腐殖質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，提高土壤有機質(zhì)含量，也為物種多樣性發(fā)展創(chuàng)造了條件[19]。同時，保護與恢復(fù)植被不僅能大范圍、大面積地有效控制水土流失，防治土地退化，而且具有多方面的生態(tài)功能[20]。