茅臺(tái)水源功能區(qū)不同林分類型土壤養(yǎng)分特征

聶林紅，戴全厚，喻理飛，肖衛(wèi)平，李颯

(貴州大學(xué)林學(xué)院，550025，貴陽(yáng))

植被群落的形成是土壤與植物相互影響、相互作用的結(jié)果［1］，它的變化總是與土壤的演化相關(guān)聯(lián)，土壤的分異導(dǎo)致植被的變化，植被的變化影響著土壤的發(fā)育。土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為植被的存在和生長(zhǎng)提供必要的條件，而植被類型的不同也會(huì)影響土壤養(yǎng)分的形成和循環(huán)，土壤理化性狀是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)［2-7］。目前針對(duì)我國(guó)不同植被類型土壤養(yǎng)分的研究較多，對(duì)貴州喀斯特地區(qū)的不同植被類型土壤養(yǎng)分也進(jìn)行了一些研究。張忠華等［8］對(duì)茂蘭自然保護(hù)區(qū)的常綠落葉闊葉混交林研究表明，各土壤養(yǎng)分指標(biāo)均具有良好的空間自相關(guān)性，且土壤養(yǎng)分的空間變異性顯著影響群落中樹(shù)種的組成與空間分布。張傳余［9］對(duì)喀斯特地區(qū)不同群落演替階段的土壤養(yǎng)分研究表明，不同群落演替階段的土壤養(yǎng)分存在一定差異;郗靜［10］對(duì)不同林齡的香椿(Toona sinensis A.Juss.)人工林土壤養(yǎng)分研究表明，土壤養(yǎng)分隨林齡的增加而增加;胡忠良等［11］對(duì)貴州中部喀斯特地區(qū)的喬木林、灌木林和灌草叢等土壤養(yǎng)分研究表明，土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性在灌木林下最高。近年來(lái)由于赤水河流域植被被破壞，水土流失加重，水土流失面積達(dá)9 521.84 km2，生態(tài)環(huán)境日益遭到破壞［12］。為了能進(jìn)一步做好貴州省境內(nèi)赤水河上游的水土保持工作，保護(hù)好國(guó)酒茅臺(tái)酒廠的水源，筆者對(duì)茅臺(tái)水源功能區(qū)的馬尾松(Pinus massoniana Lamb)林、柏木(Cupressus funebris Endl.)林和馬尾松+柏木混交林3種針葉林類型的土壤養(yǎng)分進(jìn)行了研究，以期為該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和政府決策提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于赤水河上游，該區(qū)屬中亞熱帶常綠闊葉林亞帶的黔北山原山地常綠櫟林馬尾松林柏木林地區(qū)，大地構(gòu)造上從寒武系到三迭紀(jì)，除泥盆、石炭系地層缺失外，各期地層在地表均有出露，且多沿構(gòu)造線呈寬窄不同的帶狀分布［13］。氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫15℃左右，≥10℃的年積溫5 000～5 500℃，無(wú)霜期340 d左右，多年平均降雨量為1 037.3 mm［14-15］，其中 ＞80 mm 的降雨主要集中在 4—10月份，最大降雨出現(xiàn)在 6、7月份［16］。森林土壤主要有黃壤、石灰土、紫色土、黃紅壤等［17］。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置及土樣采集

每種林型按20 m×20 m進(jìn)行設(shè)置，每個(gè)林型重復(fù)3次，共設(shè)置9塊臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地，并調(diào)查樣地的植被種類和生長(zhǎng)情況及樣地的土壤類型、海拔、坡位、坡向、坡度等立地因子，具體調(diào)查情況見(jiàn)表1。在樣地范圍內(nèi)利用S型取樣法布置3個(gè)采樣點(diǎn)，取0～20 cm的表層土壤。采集樣品時(shí)先去除地表枯落物，將樣品自然風(fēng)干后去除有機(jī)殘?bào)w和雜質(zhì)等，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干過(guò)篩并進(jìn)行各個(gè)指標(biāo)的測(cè)定。

2.2 樣品測(cè)定

土壤測(cè)定包括有效磷、速效鉀、堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值等，測(cè)定方法按照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》(第2 版)［18］進(jìn)行測(cè)定。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS13.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、統(tǒng)計(jì)和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同針葉林土壤養(yǎng)分比較

表2示出不同針葉林土壤養(yǎng)分情況?？梢钥闯?，馬尾松林的土壤均呈酸性，柏木林呈中性及弱堿性，馬尾松+柏木混交林則酸性和中性及弱堿性均有分布。在土壤各養(yǎng)分中，不同林型土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異。柏木林的平均速效鉀、堿解氮和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，分別為 78.48 mg/kg、115.66 mg/kg、92.84 g/kg，其次為馬尾松+柏木混交林，分別為 29.45 mg/kg、83.30 mg/kg、79.63 g/kg，馬尾松林的最小分別為29.42 mg/kg、27.77 mg/kg、43.25 g/kg。而馬尾松+柏木混交林的平均有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為73.98 mg/kg，馬尾松次之，為52.81 mg/kg，柏木林最小，為 41.09 mg/kg。對(duì)于全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松+柏木混交林較高，為2.31 g/kg，柏木林次之，為 2.00 g/kg，馬尾松最小，為0.78 g/kg。以上結(jié)果表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異，其中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為柏木林＞馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)表現(xiàn)為馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林＞柏木林。

表1 不同針葉林基本情況調(diào)查表Tab.1 Basic questionnaire of different coniferous forest

由表3可知:不同針葉林的土壤養(yǎng)分含量存在一定的差異性，其中馬尾松林和柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及 pH值差異顯著，P值均小于0.05，而有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均不顯著;同時(shí)，馬尾松林和柏木林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著而與馬尾松+柏木混交林則差異不顯著。另外，馬尾松+柏木混交林與柏木林除全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，其他則均不顯著。表明不同針葉林土壤養(yǎng)分含量及pH值雖有一定的差異，但差異顯著性有所不同，其中馬尾松林與柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著，而柏木林除與馬尾松+柏木混交林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，與其他則均不存在顯著性。

3.2 土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

從表4可以看出，不同土壤養(yǎng)分及pH值之間存在一定的相關(guān)性。全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈中度正相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.603、0.431、0.684、0.686;有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不顯著外與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值相關(guān)性顯著。另外，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值的相關(guān)系數(shù)均較低，相關(guān)性不顯著;速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與pH值相關(guān)性不顯著外，與其他土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在著顯著相關(guān)性。

表2 不同針葉林土壤養(yǎng)分情況Tab.2 Average soil nutrients of different coniferous forest

表3 不同針葉林土壤養(yǎng)分方差分析LSD檢驗(yàn)表Tab.3 ANOVA LSD test table of soil nutrients of different coniferous forest

表4 不同土壤養(yǎng)分及pH值相關(guān)性分析表Tab.4 Correlation analysis of different soil nutrient and pH

3.3 不同針葉林土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)價(jià)

表5示出全國(guó)第2次土壤普查土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［19］，將土壤養(yǎng)分分為很豐富、豐富、中等、較缺乏、缺乏、很缺6個(gè)等級(jí)。由于目前還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，只有趙其國(guó)［20］對(duì)森林土壤的紅壤進(jìn)行了等級(jí)劃分;因此我們參照耕地的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各針葉林養(yǎng)分進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果如表6所示?？梢钥闯?3種針葉林的有效磷及有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為豐富以上，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林則為很缺和較缺乏，柏木林為很缺、較缺乏及中等，馬尾松+柏木混交林為缺乏和很缺。堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林為缺乏及很缺，柏木林為中等及豐富，混交林則在缺乏與豐富之間。全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林為缺乏及較缺乏，其他2種林型均為中等以上?？傮w來(lái)看，3種林型的有效磷和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，均在豐富以上;速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則較低，均在中等以下;而堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在豐富和很缺之間;全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松林則較低，在較缺乏以下，柏木林和馬尾松+柏木混交林則較高，處于中等以上。

4 結(jié)論

1)通過(guò)對(duì)3種針葉林土壤養(yǎng)分分析表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分之間存在一定的差異，各平均土壤養(yǎng)分中，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為:柏木林＞馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:馬尾松+柏木混交林＞馬尾松林＞柏木林，而全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)則為:馬尾松+柏木混交林＞柏木林＞馬尾松林，這種不同針葉林之間的養(yǎng)分差異與各林分的結(jié)構(gòu)組成以及養(yǎng)分的循環(huán)利用能力有著密切關(guān)系。另外，不同針葉林土壤養(yǎng)分之間的酸堿度也存在一定的差異，馬尾松林土壤呈酸性，柏木林呈中性及弱堿性，馬尾松+柏木混交林則酸性和中性及弱堿性均有分布，從而表明馬尾松可以在酸性、中性及弱堿性土壤上生長(zhǎng)，但馬尾松更適合在酸性土壤上生長(zhǎng)，柏木則更適合在中性及弱堿性土壤上生長(zhǎng)，長(zhǎng)期生長(zhǎng)馬尾松的純林能夠引起土壤酸化。

表5 土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 Evaluation criteria of soil nutrient grade

表6 不同針葉林土壤養(yǎng)分等級(jí)Tab.6 Classification table of the average soil nutrients in different coniferous forest

2)統(tǒng)計(jì)分析表明，不同針葉林土壤養(yǎng)分及 pH值存在一定的差異，其中馬尾松林與柏木林及馬尾松+柏木混交林的有機(jī)質(zhì)、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及 pH值差異顯著，另外，柏木林除與馬尾松+柏木混交林的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值差異顯著外，與其他則均不存在顯著性。

3)相關(guān)分析表明，不同土壤養(yǎng)分及pH值之間存在一定的相關(guān)性，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在著顯著的相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)相關(guān)性不顯著外與其他土壤養(yǎng)分及pH值相關(guān)性顯著。另外，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與所有土壤養(yǎng)分含量及pH值的相關(guān)系數(shù)均較低，相關(guān)性不顯著，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)除與pH值相關(guān)性不顯著外，與其他土壤養(yǎng)分均存在著顯著相關(guān)性。

4)參照土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，3種針葉林的有效磷和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高均在豐富以上，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則較低均在中等以下，而堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在豐富和很缺之間，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)馬尾松則較低在較缺乏以下，柏木林和馬尾松+柏木混交林則質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高處于中等以上。由于目前還沒(méi)有專門(mén)針對(duì)森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此適當(dāng)參照耕地的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同林分的土壤養(yǎng)分情況進(jìn)行評(píng)價(jià)還是具有一定的參考價(jià)值的。關(guān)于森林土壤養(yǎng)分的統(tǒng)一分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還有待于進(jìn)一步研究。

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