廣東云勇林場林地表層土壤養(yǎng)分空間特征*

何增麗 譚 莎 譚健彬 葉伯堅 嚴利章李 超 李少榮 陸燦輝

（佛山市云勇林場，廣東 佛山 528518）

林地土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，其理化性質(zhì)對森林的生長發(fā)育具有直接的影響作用[1-2]。森林土壤養(yǎng)分含量是評估土壤質(zhì)量的重要方面[3]。包括土壤氮、磷、有機碳等指標，其含量是決定土壤肥力、森林經(jīng)營措施的重要依據(jù)[4-5]。但同時，由于土壤受到植被、地形、成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地、林地經(jīng)營管理策略等多個因素的影響，土壤養(yǎng)分含量在空間上往往存在差異[6-12]。目前，針對土壤養(yǎng)分空間變異的研究已有開展，多數(shù)針對農(nóng)業(yè)用地開展[13-15]。而針對林地土壤養(yǎng)分含量的研究較為少見。

林地土壤養(yǎng)分空間格局的研究，有助于在空間尺度上對土壤養(yǎng)分狀況進行評估，從而實現(xiàn)針對性的森林經(jīng)營措施[10,16-18]，對于開展區(qū)域性的高效森林經(jīng)營管理具有重要意義。廣東佛山云勇林場是佛山市重要的森林分布區(qū)域，該林區(qū)的生態(tài)健康發(fā)展對于佛山市生態(tài)建設(shè)意義重大，對構(gòu)建“珠三角國家森林城市群”具有重要價值。因此，本文通過對云勇林場林地表層土壤進行取樣分析，從而揭示該區(qū)域的土壤養(yǎng)分空間格局。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

廣東云勇林場位于佛山市高明區(qū)，地理位置 東 經(jīng)112°38′26″～112°42′35″，北 緯22°41′54″～22°46′50″（圖1）。研究區(qū)為南亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，光照充足、降水豐富，年均溫22℃，年均降水量1 800～2 000 mm[19]。林場地形以低山丘陵為主，林區(qū)內(nèi)有低丘、山塘、水庫等，林區(qū)地勢偏低，坡度一般為20°～35°，最高峰雞籠山的海拔為418.7 m。云勇林場土壤主要由花崗巖、砂頁巖風(fēng)化而成的赤紅壤為主。

1.2 土壤樣品采集及分析

利用DEM 數(shù)據(jù)、林地數(shù)據(jù)等綜合選取采樣點位置，2021 年5 月在林場內(nèi)按照GPS 點位采集林地0～30 cm 的土壤，全區(qū)累計選取84 個樣點（圖1）。樣品采集后，進行風(fēng)干、磨碎及過篩處理，分析全部土壤樣品 pH、有機碳、全氮、全磷。pH采用pH 計測定，土壤有機碳采用油浴加熱重鉻酸鉀容量法測定，全氮采用凱氏蒸餾法測定，全磷采用堿熔-鉬銻抗分光光度法測定[20]。按照全國第二次土壤普查養(yǎng)分劃分標準對研究地pH、有機碳、全氮、全磷進行定性分析（表1）。

圖1 云勇林場土壤采樣點Figure 1 Soil samples in Yunyong Forest Farm

表1 土壤屬性及元素分級標準Table 1 Classification standard of soil properties and elements

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過Excel 對土壤養(yǎng)分含量進行描述性統(tǒng)計，包括均值、極值、標準差等。通過土壤養(yǎng)分分級表對林地表層土壤養(yǎng)分進行分級評價。本研究運用ArcGIS 10.3 軟件對土壤養(yǎng)分進行空間克里格插值（Kriging），進而分析云勇林場的土壤養(yǎng)分空間分布特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 云勇林場表層土壤養(yǎng)分含量統(tǒng)計分析

調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果表明（表2），云勇林場林地表層土壤中全氮含量為0.01%～0.17%，平均含量為0.09%；全磷含量為105～501 mg/kg，平均含量為266.19 mg/kg；有機碳含量為0.15%～2.5%，均值為0.99%；pH 變化范圍是3.04～4.96，平均值為4.10。統(tǒng)計結(jié)果表明，全磷含量在整個區(qū)域的變異較大，而其他指標的變異較小，其中全氮含量在林場的含量變異程度最小。

表2 云勇林場土壤屬性和元素統(tǒng)計值Table 2 Soil properties and elements in Yunyong Forest Farm

按照全國第二次土壤普查養(yǎng)分劃分標準（表1），云勇林場的土壤整體呈現(xiàn)酸性，且酸性較強。有8 個樣點的全氮含量處于缺乏水平，占總樣本數(shù)的9.53%。處于中等水平的44 個，占總數(shù)的52.38%。處于較高水平的有29 個，占總數(shù)的34.52%。豐富的點僅有5 個，占總數(shù)的5.95%。磷含量差異較大，絕大多數(shù)的樣點磷含量處于中等到較高水平，共計有83 個點，占總數(shù)的98.81%。有機碳含量屬于缺乏水平的有45 個，占總數(shù)的53.57%；中等水平的有31 個，占總數(shù)的36.90%；較高水平的有6 個點，占總數(shù)的7.14%；豐富水平的點僅有2 個。

2.2 云勇林場表層土壤養(yǎng)分空間分布特征

根據(jù)土壤性質(zhì)及養(yǎng)分的調(diào)查結(jié)果，運用空間插值進行空間格局分析，結(jié)果顯示如下圖。

結(jié)果顯示（圖2），pH 值存在明顯的空間分異，林場東南側(cè)的土壤明顯酸性更強，且林場最北端也呈現(xiàn)出相似的狀況。中北部區(qū)域相對酸性較弱，且中部地區(qū)的pH 值最高。

圖2 云勇林場土壤pH 值空間分布Figure 2 Spatial distribution of pH value of soil in Yunyong Forest Farm

結(jié)果顯示（圖3），全氮含量在云勇林場的絕大部分區(qū)域為中等到較高水平，且東南區(qū)的含量最高。在林場西部表現(xiàn)出全氮含量較低的情況，且分布較為集中。

圖3 云勇林場土壤全氮含量空間分布Figure 3 Spatial distribution of total nitrogen content of soil in Yunyong Forest Farm

結(jié)果顯示（圖4），全磷含量在空間分布上有較大的差異，高值區(qū)域主要分布在林場的東南、中西部區(qū)域，還有部分零散區(qū)域。中北部區(qū)域的全磷含量最低。

圖4 云勇林場土壤全磷含量空間分布Figure 4 Spatial distribution of total phosphorus content of soil in Yunyong Forest Farm

結(jié)果顯示（圖5），有機碳含量的高值區(qū)域出現(xiàn)在林場的東北區(qū)，其次是北部和東南部。而林場西南部區(qū)域的土壤有機碳含量明顯較低。

圖5 云勇林場土壤有機碳含量空間分布Figure 5 Spatial distribution of organic carbon content of soil in Yunyong Forest Farm

3 討論與結(jié)論

酸堿性與土壤類型、土壤質(zhì)地等密切相關(guān)，同時可能影響到土壤養(yǎng)分的有效性[21]。云勇林場的土壤pH 整體偏低，屬于酸性土壤，這一結(jié)果與云勇林場其他相關(guān)研究結(jié)果一致[22]。同時，研究區(qū)地處赤紅壤區(qū)，赤紅壤是酸性土壤[23]。在植物生長所必需的營養(yǎng)元素中，氮素是植物生長和產(chǎn)量形成的首要因素。土壤全氮含量是反映土壤肥力高低的重要指標[24]。研究區(qū)土壤氮含量整體處于中等偏上水平，說明林場土壤氮含量較為豐富，短期內(nèi)對氮的需求量較低。磷元素是植物光合作用、生長發(fā)育的重要元素之一[25-26]。云勇林場土壤表層磷含量均在中等到較高水平，表面林場土壤當(dāng)前大量元素的含量可以滿足當(dāng)前林分的生長需求[27]。關(guān)于有機碳的研究結(jié)果顯示，林場土壤有機碳的含量是缺乏的?？赡苁怯捎谕寥浪嵝詫?dǎo)致的微生物多樣性較低，減弱了土壤有機質(zhì)的分解作用[28]，也可能與林場林分改造時間較短，大多為中幼林有關(guān)。

土壤養(yǎng)分空間格局分析結(jié)果表明，局部區(qū)域內(nèi)土壤元素含量具有顯著的差異性。這種空間差異可能是由于地形、水文等差異所導(dǎo)致的[29]。林場東南區(qū)域的pH 明顯更低，但該區(qū)域的全氮、全磷含量卻顯著高于其他區(qū)域，說明土壤酸堿度對于土壤營養(yǎng)成分具有影響作用。全氮與有機碳的空間分布格局基本一致，均表現(xiàn)為西部區(qū)域的低值現(xiàn)象，這可能是由于碳氮耦合作用形成的[30-31]。養(yǎng)分空間格局的分析，有助于針對性的開展林地撫育工作，尤其是在肥料施用方面，能有效提高使用率[32]。

綜上所述，云勇林場土壤整體呈酸性，且存在空間差異。土壤全氮、全磷處于中等至較高水平，土壤有機碳含量整體處于缺乏狀態(tài)?？傮w來看，土壤全氮、有機碳在林場西部含量較低，土壤全磷在林場北部區(qū)域較低。